Управление внешними устройствами по isdn. Технология и подключение к сети ISDN

06.04.2024

Краткая историческая справка
Технология ISDN была разработана в 1974 году. Первая ISDN станция была введена в эксплуатацию в 1976г. С самого начала внедрение этой технологии воспринималось как переход от существующей аналоговой телефонии к цифровой сети. Но технология ISDN изначально предполагала более широкий спектр возможностей, нежели простая замена устаревшей телефонной сети, применение её в качестве передачи голосового трафика не оправдывало финансовых затрат на организацию сети. Несмотря на первоначальный интерес к технологии ISDN, она не получила должного развития и, в течении двадцати лет человечество предпочитало жить "по старинке". Интерес к цифровой технологии возник только в последние несколько лет, в период бума развития компьютерных технологий, который в настоящий момент охватил не только сферы производства и обслуживания, но и сферу быта. Существующая аналоговая сеть уже не удовлетворяет современным требованиям по качеству и скорости передачи данных, а организация оптической линии для сетей абонентского доступа пока не является экономически целесообразным. Наиболее приемлемым выходом в этой ситуации стала технология ISDN позволяющая использовать старые медные линии для высокоскоростной передачи данных. Хотя эволюция сетевых технологий передачи данных до сих пор значительно отстаёт от темпов внедрения компьютерных технологий. В основном это объясняется отсутствием единой транспортной среды на основе технологии наложенной сети передачи данных. Технология ISDN позволит решить эту задачу в кратчайшие сроки и с высокой экономической эффективностью.
Благодаря усилиям со стороны ETSI (European Telecommunications Standards Institute) фактическим стандартом в Европе становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования. В России также ведутся работы по стандартизации и обеспечению совместимости строящихся в различных регионах сетей ISDN.

Что такое ISDN?
ISDN (Integrated Services Digital Network) что в переводе на русский язык означает цифровая сеть с интеграцией служб. Это наложенная цифровая сеть, которая организуется на существующей аналоговой телефонной сети общего пользования. Принципиальное отличие ISDN от существующей аналоговой сети заключается в том, что технология ISDN позволяет организовать коммутируемые цифровые каналы непосредственно от пользователя к пользователю. Использовать этот цифровой канал можно по-разному.
Во-первых, Вы получаете качественную телефонную связь с мгновенным установлением соединения, в добавок большое количество сервисных функций (до 230), высокую гарантию сохранности информации при ее прохождении по каналам связи.
Во-вторых, Вы получаете вторую телефонную линию без каких либо затрат, разве что Вам придётся купить ещё один телефонный аппарат.
В-третьих, если Вы желаете не только говорить с собеседником, но и видеть его то ISDN предоставляет и эту возможность. Более того, с помощью ISDN технологии, возможно, организовать видео конференцию в реальном времени с участием нескольких абонентов. Эта услуга может быть полезна в тех сферах деятельности, где необходим оперативный обмен видео информацией.
В-четвёртых, при существующем дефиците абонентских линий Вы можете
телефонизировать офис, используя всего лишь одну медную телефонную пару.
В-пятых, ISDN предоставляет уникальную возможность, объединения удалённых офисов в единую локальную сеть как внутри города, так и между городами, со скоростью до 128 кB/с.

Технология ISDN
Структура ISDN включает в себя два типа доступа: базовый доступ (BRI Basic Rate Interface), регламентирующий соединение ISDN-станции с абонентом, и первичный доступ (PRI Primary Rate Interface), обеспечивающий связь между ISDN-станциями.
BRI
Базовый доступ ISDN (Basic Rate Interface) представляет собой два логических информационных В-канала со скоростью передачи данных по 64 кбит/с каждый и один служебный D-канал со скоростью передачи 16 кбит/с. Доведение цифрового потока до пользователя реализуется посредством и осуществляется в так называемой стандартной точке или интерфейсе U. Сетевое окончание (NT), являющееся частью канала BRI, соединяет существующий двухпроводный электрический абонентский кабель. Подключение к кабелю канала U с аппаратурой пользователя через 4-х проводную шину S (рис.1):

Посредством S/T-интерфейса осуществляется разводка внутри офиса компании либо квартиры с помощью двух парного кабеля; при этом обеспечивается параллельное подключение до восьми ISDN устройств (рис.2):

Конструктивно шина S представляет собой 4-х проводную кабельную линию с подключением терминалов к интерфейсу через разъём RJ45 стандарта DIS8877.

PRI
Первичный доступ (Primary Rate Interface) обеспечивает подключение к сети ISDN со скоростью передачи данных 2 Мбит/с. PRI используется для связи между учрежденческими АТС и ТФОП. PRI-интерфейс построен по тому же принципу, что и BRI-интерфейс. Один PRI обеспечивает 30 B-каналов по 64 кбит/с и один D-канал со скоростью 64 кбит/с. Соединение с помощью PRI возможно только в режиме "точка-точка". Цикловая структура PRI ISDN соответствует структуре ИКМ-30. Конструктивно PRI представляет собой 4-х проводную электрическую линию.
С целью стандартизации для взаимодействия учрежденческих АТС с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) с помощью ISDN решено использовать протокол абонентского доступа EDSS1, а для протокола межстанционной сигнализации ведомственных ISDN АТС стандартизован протокол Qsig.

Вместе с тем, сети ISDN не лишены и некоторых недостатков, например: проблемы совместимости ISDN-оборудования различных поставщиков; сложность модернизации центральных коммутаторов и построения новой цифровой инфраструктуры; сложность заказа сервиса; необходимость значительных первоначальных финансовых вложений.

В западном кино в 90-х часто показывали сильно бросающуюся в глаза инженеру-связисту ситуацию: человек говорит по телефону, потом извиняется, говорит, что у него второй звонок, переключается на вторую линию, беседует со вторым абонентом, и, как ни в чем ни бывало, возвращается к ожидающему первому. Диковинная, чуждая аналоговой России картина! А запад всего-навсего эксплуатировал прелести ISDN...

Протокол ISDN (Intergrated Services Digital Network) начал свое существование в начале 1980-х с момента выпуска ITU (Международным телекоммуникационным союзом) первой редакции стандарта. Назначение и суть протокола - возможность совмещения телефонной связи и обмена данными ; на сегодняшний день звучит не очень впечатляюще, но в 80-х это была передовая технология, дверь (портал?!) в будущее.

Данные и телекоммуникационные услуги в ISDN передаются по телефонным проводам , что в 80-е тоже было недурно: инфраструктура существовала почти повсеместно, а скорость передачи данных достигала невероятных 64 Кбит/с . Все это стало возможным благодаря использованию технологии TDM (Time Division Multiplexing), которая предусматривает выделение (после подачи команды CALL по сигнальному каналу) отдельной полосы (или канала) под каждый тип данных .

Таким образом ISDN получил следующий набор функций:

канальная и пакетная связь
2 способа доступа: BRI (Basic Rate Interface) и PRI (Primary Rate Interface)
единообразный доступ к ТфОП
поддержка DID (Direct Inward Dial)
поддержка DOD (Direct Outward Dial)
служба 800
внешний обмен (Foreign Exchange - FX)
каналы связи
коммутация пакетов данных (packet-switched data)
коммутация каналов данных (circuit-switched data)
возможность добавления дополнительных каналов для ускорения передачи данных
использование выделенного сигнального канала (что предусматривает свободные каналы во время инициации сеансов связи)
совместимость сигналов с SS7

В сетях ISDN доступны следующие услуги:

Услуги несущего канала (bearer service) . Указываются вызывающим пользователем в сообщении установки соединения и передаются по сети вызываемому пользователю. При вызове доступно 3 типа услуг: передача голоса, звуковой канал 3.1 КГц (для данных модема) и 64 Кбит/с для цифровых данных. Для первых двух достаточно использовать аналоговые каналы связи, для 3-го - исключительно цифровые.
Телекоммуникационные услуги (teleservice) . Позволяет вызывающему пользователю указать тип службы данных для звукового или цифрового канала. Телекоммуникационная информация (телекс, факс и т. д.) свободно передается по сети вызываемому пользователю, он распознает информацию и выбирает соответствующую функцию терминального оборудования, чтобы принять поступивший вызов.
Дополнительные услуги (supplementary service) . Всего несколько примеров: Caller ID, Closed User Group, ожидание вызова, уведомление о загрузке (advice of charge), обмен сигналами между пользователя (user-to-user signaling), передача вызова, удержание вызова.

Базовые типы каналов ISDN

В ISDN описаны 9 типов каналов, но реально в большинстве случаев используются только 2: типов B и D.
Канал B (B Channel) – канал на 64 Кбит/с, несет поток пользовательской информации. Сигнальную информацию не передает. Голос внутри канала B может передаваться в высоком качестве в кодеке G.711.
Канал D (D Channel) – в основном сигнальный канал. Скорость передачи в канале D зависит от способа доступа. Помимо сигнальной информации, может передавать пакеты данных со скоростью 9.6 Кбит/с.

Типы способов доступа

В ISDN существует 2 типа способов доступа: интерфейс BRI и интерфейс PRI .

Интерфейс BRI

Интерфейс BRI предоставляет два двунаправленных канала B на 64 Кбит/с и один двунаправленный канал D на 16 Кбит/с (описывается формулой 2B+D). Работает по стандартным двухпроводным телефонным линиям. Оба канала B передают голос и данные, канал D – управляющие сообщения и сигналы.
Чаще всего используется в маленьких офисах и в жилом фонде.

Конфигурация и опорные точки интерфейса BRI

Конфигурация

NT1 (Network Termination 1) завершают двухпроводную абонентскую линию и предоставляют четырехпроводную шину S/T для терминального оборудования ISDN (TE).
TE1 (Terminal Equipment 1) – совместимые с ISDN устройства, которые подключаются разъемом S/T к NT1.
TE2 (Terminal Equipment 2) – устройства, не совместимые с ISDN, которым требуется соединение с терминальным адаптером. Соединяются интерфейсами RS-232, V.35, RS-449, X.21.
TA (Terminal Adapter) – совместимый с ISDN интерфейс для NT1 и стандартный интерфейс для TE2.

Опорные точки (reference point) определяют среду передачи, интерфейс, разъемы.
Опорная точка U определяет характеристики передачи абонентской линии. Для BRI этот двухпроводной интерфейс использует 160 Кбит/с (2B+D+16 Кбит/с для служебной информации) по стандартным медным проводам.
Опорная точка S/T – четырехпроводное соединение с терминальными адаптерами или терминалами, совместимыми с ISDN. Между устройством ISDN и терминальными устройствами обеспечивается скорость 144 Кбит/с (2B+D). К интерфейсу S/T можно подключить до 8 устройств ISDN.
Опорная точка R обеспечивает соединение с не ISDN-устройствами. Они соединяются с терминальными адаптерами с помощью интерфейсов RS-232 и V.35.

Интерфейс PRI

Интерфейс PRI соответствует двум уровням: 1544 Кбит/с (T1/J1) и 2048 Кбит/с (E1).

T1/J1 состоит из 23 каналов B и одного канала D на 64 Кбит/с (23B+D); используется в Северной Америке и Японии.
E1 состоит из 30 каналов B и одного канала D (30B+D); используется в Европе и России.

Конфигурация и опорные точки PRI

В целом схожи с используемыми для BRI.
Опорная точка U – четырехпроводной интерфейс, и использует уровни T1 и E1.
Опорная точка T – предоставляет доступ к устройствам NT2.
Устройства NT2 – предоставляет функции обработки протокола уровней L2 и L3, мультиплексирование, коммутацию, терминальные интерфейсы, обслуживание. Может обеспечить подключение к совместимым с ISDN устройствам TE1 и несовместимым TE2.

Назначение и структура ISDN

Целью создания технологии ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированным обслуживанием) было построение всемирной сети, которая должна была прийти на смену телефонной сети, и будучи такой же доступной и распространенной, предоставлять миллионам своих пользователей разнообразные услуги, как телефонные, так и передачи данных. Передача телевизионных программ по ISDN не предполагалась, поэтому было решено ограничиться пропускной способностью абонентского окончания для массовых пользователей в 128 Кбит/с.

Если бы цель разработчиков ISDN была достигнута в полной мере, то проблемы доступа домашних пользователей к Интернету и корпоративным сетям была бы окончательно решена. Однако по многим причинам внедрение ISDN происходило очень медленно - процесс, который начался в 80-е годы, растянулся больше чем на десять лет, так что к моменту появления в домах пользователей некоторые услуги ISDN просто морально устарели. Так, скорость доступа 128 Кбит/с сегодня уже достаточна не для всех пользователей. Существует, правда, такой интерфейс ISDN, который обеспечивает скорость доступа до 2 Мбит/с, но он достаточно дорог для массового пользователя и его обычно применяют только предприятия для подключения своих сетей.

Хотя сеть ISDN и не стала той новой публичной сетью, на роль которой она претендовала, ее услуги сегодня достаточно доступны. Далее мы рассмотрим структуру этой сети и ее возможности в отношении организации удаленного доступа.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов услуг (рис. 1):

некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

сеть передачи данных с коммутацией каналов;

сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

сеть передачи данных с трансляцией кадров (режим сети Frame Relay);

средства контроля и управления работой сети.

Рис. 1. Услуги сети ISDN

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действительно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги сети Frame Relay. Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимильную связь на скорости 64 Кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие.

Все услуги основаны на передаче информации в цифровой форме. Пользовательский интерфейс также является цифровым, то есть все его абонентские устройства (телефон, компьютер, факс) должны передавать в сеть цифровые данные. Организация цифрового абонентского окончания (Digital Subscriber Line, DSL) стала одним из серьезных препятствий на пути распространения ISDN, так как требовала модернизации миллионов абонентских окончаний.

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS-0, то есть 64 Кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса - PCM, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же качеством на скорости 32 или 16 Кбит/с.

Одной из оригинальных идей, положенных в основу ISDN, является совместное использование принципов коммутации каналов и пакетов. Однако сеть с коммутацией пакетов, работающая в составе ISDN, выполняет только служебные функции - с ее помощью передаются сообщения сигнального протокола. А вот основная информация, то есть сам голос, по-прежнему передается через сеть с коммутацией каналов. В таком разделении функций есть вполне понятная логика - сообщения о вызове абонентов образуют пульсирующий трафик, поэтому его эффективнее передавать по сети с коммутацией пакетов.

Интерфейсы BRI и PRI

Одним из основных принципов ISDN является предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer Premises Equipment, CPE). К этому оборудованию относится:

терминальное оборудование (Terminal Equipment, TE) пользователя (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат);

сетевое окончание (Network Termination, NT), которое представляет собой устройство, завершающее линию связи с ближайшим коммутатором ISDN.

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов: B, D и H.

Каналы типа B обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM. Разделением канала B на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа B. Каналы типа B могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные соединения, которые эквиваленты соединениям выделенных каналов обычной телефонной сети. Канал типа B может также подключать пользователя к коммутатору сети X.25.

Канал типа D является каналом доступа к служебной сети с коммутацией пакетов, передающей сигнальную информацию со скоростью 16 или 64 Кбит/с. Передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа B в коммутаторах сети, является основной функцией канала D. Другой его функцией является поддержание сервиса низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно этот сервис выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа H предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных со скоростью 384 Кбит/с (H0), 1536 Кбит/с (H11) или 1920 Кбит/с (H12). На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями. Сеть ISDN поддерживает два вида пользовательского интерфейса с начальной (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate Interface, PRI) скоростями передачи данных.

Начальный интерфейс ISDN предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа B) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D). Все каналы работают в дуплексном режиме. В результате суммарная скорость интерфейса BRI для пользовательских данных составляет 144 Кбит/с по каждому направлению, а с учетом служебной информации - 192 Кбит/с. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводный кабель по технологии TDM, то есть являются логическими, а не физическими каналами. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 байта каждого из двух каналов B, а также 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с для каналов B и 16 Кбит/с - для канала D. Помимо битов данных кадр содержит служебные биты для синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала. Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2B + D, но и B + D и просто D.

Основной интерфейс ISDN предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30B + D, либо схему 23B + D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй - для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа B, например 20B + D. Каналы типа B могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с. При установке у пользователя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D, при этом количество каналов B в том интерфейсе, который не имеет канала D, может увеличиваться до 24 или 31.

Основной интерфейс может быть также основан на каналах типа H. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов H0 возможны интерфейсы 3H0 + D для американского варианта и 5H0 + D для европейского. Для каналов H1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала H11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала H12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта. Кадры интерфейса PRI имеют структуру кадров DS-1 для каналов T1 или E1.

ВНИМАНИЕ

Как каналы B, так и каналы D являются логическими каналами абонентского окончания, которое физически представляет собой одну витую пару. Каналы D и B образуются путем применения техники TDM к физической среде, образуемой этой витой парой.

Стек протоколов ISDN

В сети ISDN существуют два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа B (рис. 2).

Рис. 2. Структура сети ISDN

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной системой с коммутацией пакетов, применяемой для передачи сообщений сигнализации. Прообразом этой сети послужила технология сетей X.25. Для сети каналов D определены три уровня протоколов:

физический протокол определяется стандартом I.430/431;

канальный протокол LAP-D определяется стандартом Q.921;

на сетевом уровне может использоваться протокол сигнализации Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов

Каналы типа B образуют сеть с коммутацией каналов, которая передает данные абонентов, то есть оцифрованный голос. В терминах модели OSI на каналах типа B в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол I.430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D. Когда кадры протокола Q.931 маршрутизируются коммутатором, происходит одновременная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Протокол LAP-D принадлежит к семейству HDLC. Протокол LAP- D обладает всеми «родовыми чертами» этого семейства, но имеет и некоторые особенности. Адрес кадра LAP-D состоит из двух байтов - один байт определяет код службы, которой пересылаются вложенные в кадр пакеты, а второй требуется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к абонентскому окончанию подключено несколько терминалов. Терминальное устройство ISDN может поддерживать разные услуги: установление соединения по протоколу Q.931, коммутация пакетов X.25, мониторинг сети и т. п. Протокол LAP-D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения и без установления соединения. Последний режим используется, например, для мониторинга сети.

Протокол Q.931 является сигнальным протоколом ISDN для участка пользователь-сеть, то есть протоколом типа UNI. Он переносит в своих пакетах ISDN-адрес вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку составного канала типа B. Процедуру установления соединения по протоколу Q.931 иллюстрирует рис. 3.

Рис. 3. Базовая процедура установления соединения в ISDN по протоколу Q.931

После того как пользователь снял трубку и набрал номер вызываемого абонента, телефонный аппарат ISDN формирует пакет вызова (set up) и отправляет его по каналу D коммутатору ISDN, к которому он подключен. Этот коммутатор отвечает аппарату абонента пакетом обработки вызова, с приходом которого аппарат начинает генерировать длинные гудки. Одновременно коммутатор запоминает факт запроса на установление соединения и передает принятое сообщение следующему коммутатору, адрес которого он находит по таблице, аналогичной таблице маршрутизации маршрутизаторов пакетных сетей. При этом сообщение протокола Q.931 транслируется в сообщение начального адреса (Initial Address Message, IAM) протокола SS7 аналогичного назначения (на рисунке сообщения SS7 не детализированы). Проходя через сеть, сообщения SS7 переводят промежуточные коммутаторы в состояние готовности к установлению соединения. Выходной коммутатор сети, к которому подключен аппарат вызываемого абонента, преобразует сообщение начального адреса протокола SS7 в сообщение вызова протокола Q.931, на основании которого телефонный аппарат начинает звонить. Если абонент снимает трубку, то его аппарат генерирует сообщение соединения (connect), которое в обратном порядке проходит через все промежуточные коммутаторы (преобразованное, естественно, в соответствующее сообщение SS7). При этом обратном проходе коммутаторы устанавливают состояние соединения, коммутируя соответствующим образом каналы типа B.

Любое абонентское устройство ISDN должно поддерживать протокол Q.931, так что телефон ISDN намного сложнее своего аналогового коллеги. Как видно из рисунка, внутри сети сообщения Q.931 транслируются в сообщения протокола SS7, который является протоколом взаимодействия коммутатор-коммутатор (NNI), а затем снова преобразуются в сообщения Q.931 на абонентском окончании.

Использование сети ISDN для передачи данных

Несмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с (логическое объединение двух каналов типа B), а интерфейс PRI - 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров оказывается гораздо ниже, а полезная скорость обмена данными существенно выше.

Обычно интерфейс BRI служит в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей домашних пользователей, а интерфейс PRI - для подключения сети средних размеров с помощью маршрутизатора.

Схема удаленного доступа через ISDN показана на рис. 4.

Рис. 4. Удаленный доступ с использованием ISDN

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответствии со схемой, разработанной ITU- T (рис. 5). Оборудование делится на функциональные группы, и в зависимости от группы различают несколько контрольных точек соединения разных групп оборудования между собой.

Рис. 5. Подключение пользовательского оборудования ISDN

Терминальным оборудованием 1 (TE1) может быть цифровой телефон или факс-аппарат. Контрольная точка S соответствует точке подключения отдельного терминального устройства к устройству сетевого окончания (устройство типа NT1) или концентратору пользовательских интерфейсов (устройству типа NT2). TE1 по определению поддерживает один из пользовательских интерфейсов ISDN: BRI или PRI.

Если пользовательское терминальное оборудование TE1 подключено через интерфейс BRI, то цифровое абонентское окончание выполняется по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналоговой телефонной сети). Для кодирования данных на участке DSL до точки подключения к сети ISDN (контрольная точка U) в этом случае используется потенциальный код 2B1Q. Дуплексный режим DSL образован путем одновременной передачи сигналов по одной витой паре в обоих направлениях с эхо-подавлением и вычитанием своего сигнала из суммарного. Максимальная длина абонентского окончания для этого варианта составляет 5,5 км.

При использовании терминальным оборудованием TE1 интерфейса PRI цифровое абонентское окончание должно представлять собой канал T1 или E1, то есть 4-проводную линию с максимальной длиной около 1800 м. Соответственно на участке DSL до точки U применяется код HDB3 (Европа) или B8 ZS (Америка).

Терминальное оборудование 2 (TE2) в отличие от TE1 не поддерживает интерфейсы BRI и PRI. Таким оборудованием может быть компьютер или маршрутизатор с последовательными интерфейсами, не относящимися к ISDN, например RS-232C, X.21 или V.35. Для подключения подобного оборудования к сети ISDN необходимо использовать терминальный адаптер. Терминальный адаптер (Terminal Adaptor, TA) согласует интерфейс TE2 с интерфейсом PRI или BRI. Для компьютеров терминальные адаптеры выпускаются в формате сетевых адаптеров. Контрольная точка R соответствует точке подключения терминального оборудования TE2 к TA. Тип абонентского окончания не зависит от того, работает терминальное оборудование через TA или непосредственно.

Устройства сетевого окончания 2 (NT2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирования. Например, к этому типу оборудования относятся: офисная АТС, коммутирующая несколько интерфейсов BRI, маршрутизатор, работающий в режиме коммутации пакетов (например, по каналу D), простой мультиплексор TDM, который мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа B. Точка подключения оборудования типа NT2 к абонентскому сетевому окончанию (устройству NT1) называется контрольной точкой T. Поскольку наличие данного типа оборудования не является обязательным (в отличие от NT1), то контрольные точки S и T объединяются и обозначаются как контрольная точка S/T. Физически интерфейс в точке S/T представляет собой 4-проводную линию. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный метод AMI, причем логическая единица кодируется нулевым потенциалом, а логический ноль - чередованием потенциалов противоположной полярности. Для интерфейса PRI используются другие коды - те же, что и для интерфейсов T1 и E1, то есть соответственно B8ZS и HDB3.

Устройства сетевого окончания 1 (NT1) - это устройство физического уровня, которое согласует интерфейс BPR или PRI с цифровым абонентские окончанием (DSL), соединяющим пользовательское оборудование с сетью ISDN. Фактически NT1 представляет собой устройство типа CSU, которое согласует методы кодирования, количество используемых линий и параметры электрических сигналов. Контрольная точка U соответствует точке подключения устройства NT1 к сети.

Примечание

Устройство NT1 может принадлежать оператору сети или пользователю (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя). В Европе принято считать устройство NT1 частью сетевого оборудования, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN) выпускается без встроенного устройства NT1. В Северной Америке принято считать устройство NT1 принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому пользовательское оборудование часто выпускается со встроенным устройством NT1.

Таким образом, для удаленного доступа необходимо оснастить компьютеры пользователей терминальными адаптерами, а в POP установить маршрутизатор, имеющий один или несколько интерфейсов PRI. В этом случае максимальная скорость доступа для отдельного пользователя будет равна скорости передачи двух каналов типа B, то есть 128 Кбит/с. Драйверы терминальных адаптеров ISDN умеют объединять два отдельных физических канала типа B в один логический канал. Для этого служит расширение протокола PPP - многоканальный протокол PPP (RFC 1990).

Если пользователь удаленного доступа согласен ограничиться скоростью 64 Кбит/с, он может задействовать второй канал типа B своего интерфейса BRI для параллельной работы телефона ISDN, что невозможно сделать при применении аналогового коммутируемого модема.

-> Что такое ISDN

В современных телекоммуникационных сетях используется множество разнообразных технологий и протоколов. Аналоговые системы связи все меньше отвечают требованиям времени, хотя из-за своей доступности они еще достаточно широко используются для телефонии и низкоскоростной передачи данных, в частности по протоколу Х.25. Более высокими скоростями передачи отличаются выделенные цифровые каналы связи, построенные на основе меди, оптоволокна, беспроводных и спутниковых каналов связи. Но их строительство и аренда обходятся значительно дороже. Развиваются очень перспективные сети c асинхронным режимом передачи (ATM), позволяющие передавать с максимальной эффективностью любые виды трафика и масштабировать полосу пропускания. Реально доступны, в том числе в ряде городов России, услуги сетей с ретрансляцией кадров (frame relay), обычно базирующихся на выделенных линиях и поддерживающих многоточечные топологии. Сети frame relay могут использоваться для передачи различных видов трафика, в том числе чувствительного к задержкам. В ряде стран, прежде всего в США, началось внедрение технологий высокоскоростной передачи интегрированных данных по сетям кабельного телевидения (КТВ) и обычным телефонным проводам (xDSL). Получают развитие такие технологии, как SMDS (Synchronous Multimegabit Digital Service - многоточечная передача данных на основе коммутации ячеек) и B-ISDN (Broadband ISDN - широкополосная ISDN). Эти технологии очень перспективны, но пока мало доступны и дороги.

Во всем мире растет количество цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN - Integrated Services Digital Network). Они основываются на "зрелой" технологии и создаются отчасти на базе оборудования и каналов существующих телефонных сетей общего пользования (ТСОП).

Сети АТМ, frame relay и ISDN начинают использоваться и в России. Более того, усилиями целого ряда российских операторов, совместных предприятий и зарубежных компаний, строящих наложенные сети на основе самых современных технологий SDH и ATM, создаются условия для реализации качественно новых возможностей в области телекоммуникаций.

При построении территориально-распределенных сетей компаний и подключении к основной локальной вычислительной сети (ЛС) удаленных филиалов и мобильных пользователей перед администраторами ЛС, специалистами в области информационных технологий встает непростая задача оптимального выбора стандарта передачи информации. В данной статье рассматриваются практические аспекты использования каналов ISDN для построения интегрированных информационных сетей, приведены примеры решения конкретных задач.

Краткий экскурс в историю

Во время начального периода развития ISDN было внедрено большое количество национальных типов ISDN, разработанных в лабораториях крупных телекоммуникационных компаний и часто несовместимых между собой. В 80-е гг. данная технология по целому ряду причин, в частности из-за проблем совместимости и дороговизны оборудования, развивалась очень вяло. Но в начале 90-х гг. практический интерес к ней значительно вырос. В Германии, США, Японии, Франции, Англии было установлено значительное количество линий ISDN. Так, по сообщениям исследовательской компании Dataquest, в США в 1995 г. количество линий ISDN увеличилось на 80% и составило 450 тыс. Примерно такая же тенденция существует и в Европе, где на сегодняшний день установлено более5 млн линий ISDN.

Благодаря усилиям со стороны ETSI (European Telecommunications Standards Institute) фактическим стандартом в Европе становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования. В России также ведутся работы по стандартизации и обеспечению совместимости строящихся в различных регионах сетей ISDN. Для этого несколько лет назад была создана и теперь расширяется опытная зона тестирования технологии ISDN, включающая в себя ряд крупных городов России.

Области применения сетей ISDN

Стандартное подключение линий ISDN осуществляется по интерфейсам BRI (Basic Rate Interface) или PRI (Primary Rate Interface). Первый из них (у некоторых операторов он называется ISDN2 - по количеству B-каналов) обеспечивает два дуплексных B-канала по 64 Кбит/с каждый (в Америке, Японии и Канаде скорость передачи по В-каналу равна 56 Кбит/с). Причем в качестве линии ISDN BRI телефонная компания практически всегда использует медный кабель телефонной сети общего пользования (ТСОП), за счет чего снижается окончательная стоимость ISDN-линии. Каждому В-каналу присваивается номер, аналогичный телефонному.

При подключении крупных организаций для обеспечения более высоких скоростей передачи или для одновременного подсоединения к центральному офису нескольких удаленных филиалов применяется PRI-интерфейс (иногда встречается название ISDN30). В Европе его суммарная пропускная способность равна 2,048 Мбит/с, он содержит 30 B-каналов для передачи информации и специальный D-канал с пропускной способностью 64 Кбит/с. Кроме того, PRI часто используется для подключения учрежденческих АТС к цифровой телефонной сети. Многие операторы предоставляют PRI с таким количеством B-каналов, которое требуется заказчику, например с четырьмя или шестью.

Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN можно использовать для решения широкого класса задач по передаче информации в следующих областях:

телефония;
передача данных;
объединение удаленных ЛС;
доступ к глобальным компьютерным сетям (Internet);
передача трафика, чувствительного к задержкам (видео, звук);
интеграция различных видов трафика.

Оконечным устройством сети ISDN может быть цифровой телефонный аппарат, отдельный компьютер с установленным ISDN-адаптером, файловый или специализированный сервер, мост или маршрутизатор ЛС, терминальный адаптер с голосовыми интерфейсами (для подключения обычного аналогового телефона или факса) либо с последовательными интерфейсами (для передачи данных).

ISDN-телефония

Первые применения ISDN были реализованы именно в области телефонии. Для этого в цифровые телефонные станции встраивается поддержка ISDN-сервиса, а в качестве оконечных устройств используются цифровые телефонные аппараты (ISDN-терминалы). Они позволяют обмениваться речевыми и текстовыми сообщениями, поддерживают аудиоконференции нескольких абонентов, практически мгновенно (в течение 1 с) производят набор номера, обеспечивают высокое качество передачи речи и имеют еще целый ряд дополнительных функций.

В сетях ISDN существует специальный сервис под названием Centrex. C его помощью компании, не располагающие офисной АТС, могут предоставлять пользователям широкий набор услуг, например создание групп абонентов, переадресацию звонков, идентификацию линий, конференции нескольких абонентов, внутреннюю сокращенную нумерацию и т.п.

Но телефонные ISDN-аппараты достаточно дороги, хотя сейчас стали появляться более дешевые устройства. Кроме того, при переходе на цифровые линии ISDN пользователь обычно уже имеет аналоговое телефонное оборудование - телефоны, модемы, факсимильные аппараты. И наиболее оптимальным вариантом является использование этого оборудования совместно с цифровыми каналами и сервисом ISDN.

Для этого применяется специализированное устройство - терминальный адаптер, называемый A/B-адаптером, который поддерживает функции мини-АТС. К нему подключается аналоговый телефон (факс, автоответчик). Выпускаются такие устройства на два, четыре и большее количество аналоговых портов и с одним или несколькими BRI-портами. Для увеличения количества поддерживаемых портов можно объединять несколько устройств. При наличии A/B-адаптера можно получить выход через линию ISDN BRI на городскую телефонную сеть общего пользования либо построить внутри ISDN-сети свою наложенную телефонную сеть, используя аналоговое оконечное оборудование. Эти адаптеры позволяют выполнять целый ряд дополнительных функций, которые осуществляются с помощью набора кодов специальных команд кнопками телефонного аппарата:

присвоение телефонного номера каждому аналоговому порту;
CallBack - автоматическое перезванивание по номеру вызывающего абонента;
On-Hold - переключение между несколькими активными линиями;
Call Forwarding - переключение входящих вызовов на другой аппарат;
изменение уровня сигнала в каждом аналоговом канале;
скоростной набор номера;
проведение конференции с несколькими участниками.

Доступ к Internet

С развитием глобальной информационной сети Internet в ней все шире используются средства мультимедиа и компьютерной графики, трансляция видео и звука. Для воспроизведения информации все чаще применяются графические оболочки, работающие под управлением Windows и позволяющие осуществлять доступ к Web-серверам, FTP-архивам и другим сервисам Internet. Многие организации осуществляют через Internet рекламу своих продуктов и услуг, развивают системы электронной торговли и даже строят на основе технологии Internet и протокола TCP/IP корпоративные сети (интрасети).

Сети ISDN способны во многом решить проблемы доступа в Internet. Можно выделить три варианта подключения отдельных компьютеров и ЛС к Internet. Для доступа в Internet одиночных пользователей можно применять ISDN BRI-адаптеры, которые устанавливаются в стандартное гнездо шины ПК (ISA, PCI или PC-Card). Для связи с провайдером обычно используется Point-to-Point Protocol (PPP), а для аутентификации пользователей, входящих в сеть, - протоколы PAP и CHAP. Кроме того, многие производители поддерживают многоканальный PPP (MultiLink PPP), который позволяет в процессе работы объединять в один логический канал два B-канала.

Кроме внутренних адаптеров, существуют внешние терминальные адаптеры (TA) или внешний ISDN-модем, которые предназначены для конвертации последовательного интерфейса ПК, обычного моста/маршрутизатора или другого не ISDN-устройства в формат ISDN BRI. Некоторые ТА имеют еще и аналоговый порт для поддержки телефона/факса. В этом случае к асинхронному порту ТА подключается компьютер, чем обеспечивается доступ в Internet, а через аналоговый порт к другому B-каналу подключается обычный телефон или факс.

Для подключения ЛС к Internet обычно используется маршрутизатор, позволяющий разделять внутреннюю и внешнюю IP-сети и осуществляющий функции брандмауэра. Сами маршрутизаторы могут быть реализованы программным путем на серверах NetWare (IntranetWare), Windows NT или Unix. Необходимо также применение активных или пассивных адаптеров. Активный адаптер построен на основе процессора со своей оперативной памятью и ориентирован на выполнение коммуникационного ПО. Он позволяет значительно меньше использовать ресурсы ЦП файлового сервера. Пассивный адаптер ISDN аналогичен обычному сетевому адаптеру и использует ресурсы ЦП сервера. Обычно активные адаптеры дороже пассивных, но и более производительны. Другим вариантом является использование аппаратного маршрутизатора, который выполнен в виде отдельного устройства и имеет один или несколько портов для подключения ЛС и один или несколько WAN-портов.

Некоторые фирмы начинают выпускать устройства со встроенными интеллектуальными возможностями. Они позволяют программному обеспечению, находящемуся в ПЗУ устройств, самостоятельно определять тип ISDN, поддерживаемый коммутатором оператора, и устанавливать другие параметры ISDN. Пользователю остается только ввести номер (или номера) для установки соединения с провайдером.

Видеоконференции

Многие организации имеют географически удаленные подразделения, расположенные в других городах или странах. Сотрудникам этих филиалов приходится периодически выезжать в командировки для встреч с руководством, коллегами, заказчиками и поставщиками. Это требует больших временных и материальных затрат. С развитием сетей ISDN появилась реальная возможность заменить поездки сеансами видеоконференций и, таким образом, не только сэкономить время и деньги, но и значительно повысить оперативность принятия решений. Можно проводить совещания специалистов, находящихся в различных частях земного шара, общаться что называется "лицом к лицу" с клиентами банка, проводить дистанционные презентации и обучение, просматривать медицинские снимки и многое другое. В итоге работу, которая раньше занимала несколько дней, можно выполнить за считанные минуты.

Настольные приложения для видеоконференций многих производителей позволяют осуществлять обмен видео- и аудиоинформацией с одновременным показом графиков и таблиц. Они снабжены средствами совместного редактирования документов и передачи файлов. Ряд фирм поставляет многоточечные видеоконференции, позволяющие одновременно общаться нескольким абонентам.

Недорогие аппаратные средства для видеоконференций на базе ПК включают в себя специальные платы, обеспечивающие кодирование/декодирование видео- и аудиосигналов, адаптер ISDN, обычно поддерживающий интерфейс BRI, внешние видеокамеры, микрофоны или телефоны. Есть реализации чисто программные, но обычно они отличаются более низкой производительностью. Основой для ISDN-видеоконференций является стандарт H.320 комитета ITU-T, в который вошел целый набор рекомендаций по кодированию (компрессии) аудиосигнала (G.711, G.722, G.728), видесигнала (H.261), мультиплексированию каналов (H.221) и ряд других.

Как отмечалось выше, существуют двух- и многосторонние конференции. Последние требуют использования дополнительного оборудования, а именно Multipoint Conferencing Unit (MCU). Эти устройства выпускаются небольшим количеством производителей и достаточно дороги.

Объединение удаленных ЛС

Сегодня во многих организациях, имеющих несколько удаленных филиалов, требуется иметь оперативный доступ к корпоративным информационным ресурсам, например базам данных. Кроме того, компании и банки должны предоставлять своим удаленным подразделениям и "мобильным" сотрудникам в других городах или даже странах качественную телефонную, факсимильную и видеоконференцсвязь, а также доступ к электронной почте. Часто каналы, обеспечивающие эти способы связи, должны быть не постоянными, а коммутируемыми при наличии информации для передачи. В этом случае оптимальным решением - как по функциональным возможностям, так и по стоимости - может стать использование сетей ISDN. Они обеспечивают такие функции, как связь по требованию, пропускная способность по требованию (объединение нескольких B-каналов в один логический канал), компрессия данных в канале, защита информации, и позволяют реализовывать самые разнообразные решения проблем организации связи с филиалами.

Так, для объединения удаленных ЛС на основе ISDN можно использовать постоянные каналы и каналы по-требованию. В первом случае имеется постоянное соединение между офисами - без учета объемов передаваемой информации. Во втором случае физическое соединение при отсутствии пакетов разрывается, однако логическое соединение остается и информация об удаленной ЛС сохраняется в устройстве. При появлении информации, которую нужно передать в удаленную ЛС, устройство автоматически набирает номер и в течение 1 с устанавливает физическое соединение.

Операторы могут предоставлять каналы ISDN с повременной (за время использования канала) и фиксированной оплатой. Выбор той или иной системы оплаты зависит от того, сколько времени в течение суток будет использоваться этот канал. При использовании канала более четырех-пяти часов в день выгоднее арендовать линию с фиксированной месячной оплатой.

Для объединения ЛС на основе сети ISDN в качестве устройств доступа обычно применяются активные или пассивные адаптеры ISDN, которые устанавливаются в файловый сервер, выделенный маршрутизатор или обычную рабочую станцию. Необходимо также ПО типа NetWare Multiprotocol Router for ISDN, либо аналогичное для Windows NT или Unix*. Такие адаптеры производятся несколькими фирмами, например AVM Computersysteme (Германия), Eicon (Канада) и Teles (Германия).

Другим вариантом решения является применение аппаратных мостов или маршрутизаторов, выполненных в виде автономных устройств, которые подключаются к ЛС. Они бывают различной производительности - от самых простых до мощных модульных с поддержкой разнообразных протоколов (вплоть до ATM) - и производятся, в частности, фирмами 3COM, NewBridge/АСС, Bay Networks, Cisco, Gandalf и Shiva.

Но может возникнуть ситуация, когда требуется соединить две крупные ЛС c обеспечением онлайнового доступа к центральным базам данных большому числу рабочих станций одновременно либо когда используется неэффективное, с точки зрения сетевого трафика, программное обеспечение. Если нет возможности увеличить количество BRI-каналов, проблема решается с помощью программных или аппаратных средств, реализующих технологию дистанционного управления. В этом случае в центральной ЛС устанавливается сервер удаленного доступа (RAS), например WinFrame фирмы Citrix. Две удаленные ЛС объединяются с помощью маршрутизаторов на выделенных компьютерах либо с использованием специальных автономных мостов/маршрутизаторов. При этом каждая удаленная машина подключается в режиме дистанционного управления к соответствующей виртуальной станции на RAS. По линии ISDN на удаленный компьютер передается только обновление экрана, а обратно - только команды управления с клавиатуры или от мыши. Таким образом удается более эффективно разделять линию ISDN между большим количеством пользователей.

Другое решение сервера доступа предлагает фирма Cubix. Шасси ERS/FT II имеет 2 источника питания, работающих в режиме разделения нагрузки, систему дистанционного управления, индикаторы состояния источников питания и вентиляторов. Обеспечивается "горячая" замена модулей без остановки всей системы. Это аппаратное решение позволяет объединить до 30 специализированных ПК. При этом на ПК, установленых в шасси Cubix, и удаленных станциях работают серверные и клиентские модули программ дистанционного управления ReachOut, PCAnywhere или Carbon Copy. Кроме того, осуществляется единое управление всем этим комплексом с рабочего места администратора ЛС. Даннное решение эффективно и тогда, когда наряду с ISDN используются обычные аналоговые линии или другие типы каналов связи. Кроме сервера удаленного доступа, на основе шасси Cubix можно построить высоконадежные специализированные серверы: WWW, FAX, E-Mail, файловые и дисковую подсистемы.

При организации связи между несколькими удаленными ЛС часто требуется обеспечить повышенную надежность соединения. Многие организации используют каналы ISDN в качестве резервных для линий связи, например frame relay или выделенных физических линий. Многие поставщики оборудования, в частности мостов или маршрутизаторов с несколькими портами, встраивают в него поддержку автоматического переключения с основной линии на резервную в случае выхода из строя первой. Некоторые компании используют в качестве резервных линий коммутируемые каналы ТСОП, но это приводит к существенной потере в скорости работы.

Надомная работа/малый офис

С развитием практики надомной работы (telecommuting) и расширением сектора SOHO (малый и домашний офис) особую актуальность приобретает скорость доступа к информации. Привлечению интереса к данному направлению способствует то, что оно позволяет существенно сократить площади офисов и увеличить время, которое служащий может уделять работе, уменьшить загруженность транспортных магистралей и, в итоге, - загрязненность окружающей среды автомобильными выхлопными газами.

Многие компании имеют в штате мобильных пользователей, которые обычно работают вне офиса. Это могут быть журналисты, страховые и торговые агенты и т.п. К категории мобильных могут быть отнесены лица, которые используют для сеансов связи с корпоративной ЛС портативный компьютер, подключаемый через одну из сетевых станций или собственный адаптер, внутренний факс-модем стандарта PC-card с выходом на коммутируемую линию, сотовую сеть или канал ISDN.

Большое значение в настоящее время приобретают возможности дистанционного конфигурирования оборудования, загрузки ПО, мониторинга и сбора статистики. Практически все производители встраивают эти функции в свое оборудование и таким образом значительно упрощают управление корпоративной сетью.

Во всех этих случаях могут быть использованы линии ISDN. Особенно привлекает возможность предоставления канала по требованию: когда канал не используется, счетчик оплаты отключается.

Оборудование для SOHO выпускается большим количеством фирм-производителей. Особенно интересны решения тех фирм, которые предлагают недорогие автономные мосты/маршрутизаторы с Ethernet-портом (для подключения небольших ЛС) и с дополнительным аналоговым портом или портами (для телефона/факса). Кроме того, некоторые фирмы предлагают оборудование с возможностью компрессии передаваемой информации.

ISDN в России

До недавнего времени цифровые сети с интеграцией услуг чаще упоминались как предложения зарубежных провайдеров. Тем не менее в некоторых городах России уже создана и продолжает развиваться инфраструктура ISDN. Пока сервис ISDN можно получить, в основном, только в крупных городах - Москве, Санкт-Петербурге, Новгороде, Нижнем Новгороде, Перми. Цифровые телефонные станции, которые, в принципе, могут поддерживать или поддерживают сервис ISDN, работают примерно в 80 городах России. Для координации их работы и решения проблем совместимости ведутся работы по созданию общенациональной российской цифровой сети общего пользования на основе единых стандартов и протоколов ITU, в частности общеканальной сигнализации OKC7 (SS7).

В Москве первым оператором, предоставляющим услуги ISDN, стала российско-британская компания "Комстар", предлагающая подключение к каналам ISDN с 1994 г. Компания "Комстар" смонтировала в Москве современную телефонную коммутационную систему с поддержкой ISDN "SystemX" английской фирмы GPT, которая соответствует международным стандартам. В основе инфраструктуры цифровой сети "Комстар" лежат высокоскоростные ВОЛС, протяженность которых увеличивается c каждым годом и которые охватывают все новые и новые районы. Для повышения надежности волоконно-оптические SDH-каналы, соединяющие концентраторы ISDN, закольцовываются. Подключение абонентов к концентраторам осуществляется как по интерфейсам BRI, так и по PRI (см. врезку "Основные понятия и стандарты ISDN"). Кроме того, "Комстар" очень активно работает в области предоставления доступа к глобальным сетям, в частности Internet, по коммутируемым каналам 64 или 128 Кбит/с. Новые решения "Комстар" и новое оконечное оборудование тестируются специалистами компании Step Logic.

Помимо "Комстар", в Москве услуги ISDN предоставляют еще несколько операторов, в том числе Sovintel и Combellga. Весной 1997 г. начала предоставлять услуги ISDN компания "Телмос", совместное предприятие МГТС и Lucent Technology. "Телмос" является владельцем собственной волоконно-оптической сети связи, в которой используются цифровые телефонные станции 5ESS производства AT&T, поддерживающие различные сетевые протоколы передачи данных и речи, голосовую почту, виртуальные АТС (Centrex). Магистральная сеть "Телмос" базируется на технологии SDH и, для повышения надежности, реализована в виде нескольких колец.

Уже к 1996 г. цифровое оборудование ISDN было установлено более чем на половине московских АТС. Сейчас тенденция такова, что количество работающих концентраторов удваивается каждый год. Москва по доступности для пользователя линии ISDN не уступает США.

Несмотря на то что существуют проблемы с прокладкой новых магистралей, модернизацией АТС, финансированием и совместимостью, общее количество современных сетей, в том числе ISDN, в России неуклонно растет. И хотя сегодня эти сети доступны далеко не повсеместно и реально с ними может работать лишь небольшой круг клиентов, можно предположить, что через несколько лет ситуация кардинально изменится.

Основные понятия ISDN

Канал "B" (Bearer) - канал для передачи голоса, данных, видео c пропускной способностью 64 Кбит/с. Он предоставляется "чистым", т.е. вся его полоса пропускания доступна для передачи информации, а вызовы, сигнализация и другая системная информация передается по D-каналу.

Канал "D" (Delta) - служебный канал для передачи управляющих сигналов с пропускной способностью 16 (BRI) или 64 (PRI) Кбит/с. Один канал типа "D" обслуживает 2 или 30 (Европа) В-каналов и обеспечивает возможность быстрой генерации и сброса вызовов, а также передачу информации о поступающих вызовах, в том числе о номере обращающегося к сети абонента. Некоторые операторы и производители телекоммуникационного оборудования поддерживают передачу через D-канал дополнительной информации, например организуют канал X.25 или поток данных с телеметрической информацией со скоростью передачи до 9,6 Кбит/c. Но такое расширение возможностей канала не соответствует стандарту.

BRI (Basic Rate Interface) - стандартный базовый интерфейс с пропускной способностью 144 Кбит/с (EuroISDN); он объединяет два канала "B" и один канал "D". К интерфейсу BRI можно подключить до восьми различных ISDN-устройств. При этом каждому устройству выделяется свой индивидуальный номер (multiple subscriber numbers). Очень важная особенность ISDN состоит в том, что для установки BRI-розетки оператору обычно не требуется прокладывать новую телефонную пару - используется обычная линия ТСОП.

Физическим уровнем интерфейса BRI, определяющего правила взаимодействия конечных пользователей и коммутатора ISDN, служит обычная витая пара, которая работает в дуплексном режиме передачи данных, - так называемый U-интерфейс. Внутри зданий используется кабель из двух витых пар - S/T- интерфейс, позволяющий подключать до восьми оконечных ISDN-устройств. Поэтому для подсоединения внутренней проводки к внешней линии необходимо устройство NT1 (одно на каждый BRI-интерфейс).

PRI (Primary Rate Interface) - этот интерфейс объединяет несколько B-каналов (например, в Европе - 30 В-каналов с общей полосой пропускания 2,048 Мбит/с). В отличие от BRI, он поддерживает только одно оконечное устройство. Но подключив, например, локальную АТС или маршрутизатор c поддержкой ISDN, можно разбить PRI на множество BRI-интерфейсов. В настоящее время для предоставления офисам PRI-сервиса широко используется абонентская цифровая линия на одной (SDSL) или двух (HDSL) телефонных парах.

SS7 (ОКС7) - система Общей канальной сигнализации номер 7. Она была разработана и стандартизована комитетом CCITT (ITU) для увеличения возможностей по интеграции речи и данных, эффективного использования в телефонии компьютерных систем, быстрой установки соединений и качественной маршрутизации вызовов, использования единых информационных баз данных, интеграции и полной совместимости различных видов связи (телефония, сотовая связь, передача данных) вне зависимости от страны или региона и, в итоге, получения качественно нового уровня сервиса. ОКС7 охватывает три нижних уровня семиуровневой модели информационных сетей ISO и состоит из двух подсистем. Message Transfer Part (MTP) отвечает за передачу сообщений сигнализации, осуществляет функции обнаружения и исправления ошибок и ряд дополнительных функций. UP (User Part) - подсистема более высокого уровня - отвечает за поддержку пользователя и включает в себя часть ISUP (Integrated Services User Part), отвечающую за ISDN-сети, часть TUP (Telephone User Part), отвечающую за телефонию, и ряд других.

В России в качестве базового стандарта для создания общегосударственной системы внедрения OKC7, сетей с интеграцией услуг и сетей подвижной связи принят ISDN.

Увеличение эффективности использования ISDN

При объединении удаленных ЛС, доступе в корпоративную ЛС, Internet или интерактивные службы по каналам ISDN часто используется подключение с повременной оплатой. В этом случае наибольший интерес представляет оборудование, позволяющее осуществлять сжатие передаваемых данных и, следовательно, уменьшать время использования линии на единицу передаваемой информации. Компрессия передаваемых данных является их дополнительной защитой, снижая вероятность расшифровки информации при несанкционированном подключении к линии.

Коэффициент компрессии сильно зависит от типа передаваемых по линии данных. Хуже всего поддается сжатию предварительно заархивированная информация. Хорошо сжимаются базы данных и файлы, содержащие графическую информацию. Также применяются алгоритмы компрессии заголовков пакетов протоколов ЛС. Средний коэффициент компрессии равен 4:1. Лидером по компресии данных являются router XpressConnect 5250i и brouter XpressConnect 5242i фирмы Gandalf (Канада). Это оборудование позволяет получить коэффициент сжатия данных до 8:1.

Важным средством, обеспечивающим эффективность использования линии, является установление соединения по требованию (Connect on demand) - только на время сеанса передачи данных. По его завершению физическое соединение разрывается. Использование каналов связи по требованию позволяет осуществлять доступ к сети или, наоборот, прерывать связь в зависимости от заданных условий или произошедших в сети событий.

Многие производители оборудования поддерживают функцию spoofing. По сетям передается большое количество служебных пакетов, которыми обмениваются между собой серверы, маршрутизаторы, рабочие станции. Большинство таких пакетов содержит редко меняющуюся информацию. При наличии функции spoofing служебные пакеты передаются по магистральному каналу только один раз, а ответы на запросы автоматически генерируются на оконечных узлах, не загромождая дополнительной информацией линию связи. Правда, эта функция нуждается в тщательной настройке.

Функция фильтрации протоколов позволяет ограничить прохождение через магистральную линию определенных протоколов или изменить приоритет. Фильтрация MAC-адресов позволяет ограничить доступ с некоторых рабочих станций в удаленную сеть и, таким образом, уменьшить трафик.

Обычно мосты или маршрутизаторы имеют таблицу телефонных номеров (ISDN). Это позволяет, например, запланировать установку соединения с каждым офисом на определенное время или день недели. Такая схема установки соединений подходит для работы с немногими приложениями. Важным является то, что можно полностью запретить или ограничить доступ извне в ЛС компании по выходным или праздничным дням.

Важной функцией является и установление пропускной способности по требованию (Bandwidth on demand). При превышении полосы пропускания одного B-канала автоматически подключается второй. Для увеличения пропускной способности по протоколу PPP, который обычно используется для подключения к сети Internet, разработан стандарт Multilink PPP (MPPP). Он позволяет объединять несколько В-каналов и создавать один логический канал c увеличенной пропускной способностью.

От аналоговых до цифровых сетей с интеграцией услуг

Традиционные ТСОП используют аналоговое оборудование. Они предназначены, в основном, для передачи речи и данных с низкими скоростями. Обычно на одной линии в конкретный период времени можно использовать только одно устройство, например телефонный аппарат или модем.

Более современными являются ТСОП с цифровыми межстанционными магистралями (DTI - Digital Trunk Interface), которые начали развертываться в 70-е гг. для более эффективного использования каналов. Сами коммутаторы долго оставались аналоговыми, поскольку цифровое оборудование стоило дорого.

Позже появились цифровые телефонные станции. Для организации внутренних телефонных сетей предприятий используются учрежденческие цифровые АТС, позволяющие улучшить качество передачи речи и данных и расширить сервис для абонентов. Но в основном они соединены с городской АТС аналоговыми линиями, и поэтому многие преимущества цифровых УАТС теряются. Обычно скорость передачи даннных по таким линиям, иногда их называют линиями тональной частоты (ТЧ), не превышает 28,8 Кбит/c Недавно появились так называемые ИКМ-модемы, которые поддерживают в одном направлении скорости до 56 Кбит/c (стандарты x2, К56flex и др.) по линиям ТЧ с помощью сложных алгоритмов обработки сигналов, но такие скорости можно получить только на высококачественных линиях, подключенных к цифровым АТС. Качество связи и скорость передачи информации по каналам ТЧ зависят от многих факторов и часто вообще непредсказуемы.

Цифровые каналы, например сетей ISDN, способны, хотя бы отчасти, улучшить сложившуюся ситуацию. Применяя их, можно поднять телефонный сервис на совершенно новый качественный уровень, значительно повысить скорость передачи информации, ее надежность и защищенность.

Некоторые преимущества сетей ISDN по сравнению с ТСОП

Полностью цифровая сеть, обеспечивающая высокую надежность передачи информации.
Высокая скорость передачи интегрированной информации различной природы.
Широкий набор функций для телефонии, высокое качество звука.
Быстрый набор номера (менее 1 с).
Широкая доступность и распространенность в мире.

Недостатки сетей ISDN

Проблемы совместимости ISDN-оборудования различных поставщиков.
Сложность модернизации центральных коммутаторов и построения новой цифровой инфраструктуры.
Сложность заказа сервиса.
Необходимость больших финансовых вложений.

ISDN - цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network) - это современное поколение всемирной телефонной сети. Поскольку ISDN использует цифровую технологию она может переносить любой тип информации, включая передачу речи высокого качества и быструю и корректную передачу данных от пользователя к пользователю.

Во-первых, что же такое ISDN в обыденной жизни?
По сути, это просто ТЕЛЕФОН, но со значительно большими возможностями. Причем эти возможности определяются не только моделью и "наворотами" Вашего телефонного аппарата, но и самой телефонной сетью, то есть "начинкой" станции. Сеть ISDN сохраняет самую главную возможность телефона - возможность снять трубку и набрать номер. Но вот после этого начинается самое интересное.
Обычный телефон подключается к телефонной станции парой проводников. При этом по одной паре можно вести только один телефонный разговор. При этом в трубке слышны шумы, помехи, радио, посторонние голоса - недостатки аналоговой телефонной связи, которая "собирает" все помехи на своем пути.
Совсем другое дело - ISDN-телефония. Абоненту устанавливается сетевое окончание. К нему подключаются все аппараты абонента, а сетевое окончание подключается к станции. Канал связи от абонента к абоненту полностью цифровой, поэтому вы можете слышать, как жужжит муха на той стороне линии. Но хорошая слышимость - это еще не самое главное.
Основное достоинство сети ISDN - возможность по одной телефонной паре вести два телефонных независимых разговора одновременно (или один разговаривает другой сидит в INTERNET)! Вы можете подключить к одному сетевому окончанию до восьми аппаратов, и каждый может иметь свой городской номер.

А что же может дать сеть ISDN для вашего бизнеса?
В первую очередь она может помочь в полноценной телефонизации вашего офиса. Вы проводите себе линию ISDN вместо обычной телефонной. Затем покупаете адаптер, с помощью которого можно подключить от двух до восьми обычных аналоговых устройств, например телефонный аппарат, факс, модем (тут же и INTERNET),автоответчик. Ваш офис полностью телефонизирован и есть две входные линии. Дозвониться в Вашу фирму стало намного проще, а это делает Ваш бизнес более конкурентно-способным! И это только один из вариантов применения широких возможностей, предоставляемых сетью ISDN.
В ISDN также как и у аналоговых телефонов, существуют ДВО-дополнительные виды обслуживания, только они намного шире. Помимо разного рода перенаправления по занятости, не ответу, безусловная передача вызова, уведомление и удержание вызова и т.д существуют специфические услуги о них мы и расскажем. Не забудьте в ISDN все ДВО бесплатны - это тоже существенный плюс перед аналоговыми телефонами.
Идентификация вызывающего номера - это определение номера звонившего, так называемый АОН.
Идентификация подключенного номера - это определение номера, который Вам реально ответил, В городе много людей пользуются услугой "Перенаправление". Установив такую услугу, Вы можете выявить такого человека, где на каком телефоне он реально находится.
Информация об оплате по окончанию разговора (только разговоры по городу, Вы инициатор соединения) - подписавшись на эту услугу, Вы сможете видеть количество копеек реально за последний Ваш разговор и общее количество. При помощи этой услуги можно реально планировать свои деньги и контролировать своих служащих в офисе, чтобы не было злоупотреблений.

Технология ISDN появилась достаточно давно - почти 20 лет назад. Основополагающие спецификации содержатся в рекомендациях I.122 Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (современное название этого комитета - Международный союз электросвязи). Позже появились рекомендации I.430 и I.431 для физического уровня модели ISO; Q.921/I.441 для уровня управления логическим каналом; Q.931/I.451 и DSS1 для сетевого уровня и целый ряд других. Благодаря усилиям со стороны ETSI (European Telecommunications Standards Institute) фактическим стандартом в Европе становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования. В России также ведутся работы по стандартизации и обеспечению совместимости строящихся в различных регионах сетей ISDN. Для этого несколько лет назад была создана и теперь расширяется опытная зона тестирования технологии ISDN, включающая в себя ряд крупных городов России.
Ядро ISDN
Основой ISDN является цифровизируемая телефонная сеть, т.е. сеть на базе цифровых телефонных каналов 64 кбит/с. Поэтому по сути ISDN - сеть с коммутацией каналов, однако в ней возможна также передача данных с коммутацией пакетов. Сеть ISDN позволяет использовать существующие медные кабели абонентской сети. Соединения от абонента до абонента проходят по непрерывному цифровому тракту. Услуги ISDN базируются на двух стандартах:
" Базовый доступ (Basic Rate Interface (BRI)) - два B-канала 64 кбит/с и один D-канал 16кбит/с
" Первичный доступ (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 B-каналов 64кбит/с и один D-канал 64 кбит/с
Обычно пропускная способность BRI составляет 144 Кбит/с. При работе с PRI полностью используется вся магистраль цифровой связи (DS1), что дает пропускную способность 2Мбит/c. Пропускная способность канала D в PRI составляет 64 Кбит/с. Высокие скорости, предлагаемые ISDN, делают ес идеальной для большого числа современных услуг связи, включая высокоскоростную передачу данных, разделение экранов, видеоконференции, передачу больших файлов для мультимедия, настольную видеотелефонию и доступ к Интернет - это всего лишь некоторые примеры. Эти услуги уже успешно используются предприятиями - большими и малыми - и также используются квартирными абонентами.
Сигналиация PRA
Сигналиация PRA в основном используется для подключения УПАТС предприятий, банков и т.д. Для этого нужно иметь платы, которые поддерживают сигнализацию E-DSS1 Q931 на обоих концах в станции. В станции, куда Вы включаетесь будет создан PABX с главным номером GDN- general directory number и порогами Вашей нумерации DDIRANGE-direct dialing-in range. Реализация некоторых услуг потребует установки их на опорной станции PABX.Например CGLIP "Идентификация вызывающей линии" или тарификации, она может идти или на номер GDN Вашего PABX или на все номера индивидуально. Обычно это просят, когда не куплена собственная система учета разговоров в составе УПАТС. Тарификация местного трафика идет на номер GDN. Очень многие задают ВОПРОСЫ: Чем отличается сигнализация R1.5 от PRA? Что мы с этого будем иметь?
- Сигнализация PRA - это один из доступов ISDN, имея в составе своей станции ISDN абонентов, Вы дадите им выход на сеть ISDN и получите весь спектр услуг ISDN на сети ТФОП.
- Это двунаправленные каналы, которые обрабатывают все типы трафика, будь то городской или междугородный и т.д. Эдесь налицо решена проблема с нехваткой каналов - есть потенциал (например 3 потока с R1.5 или 2 потока PRA со всеми прелестями.) Для потоков с R1.5 необходимо создавать 4 пучка - 2 городских (incoming & outgoing) и 2 междугородных (ZSL & SLM). А вспомним праздники, критические дни индивидуальные для каждого предприятия когда нагрузка максимальна и линии перегружены, в этом отношении, PRA остается в выигрыше....
- Быстрая сигнализация по D-каналу гарантирует очень короткое время установления соединения.
- Высокое качество обеспечивает цифровая передача речи и данных от абонента до абонента. Речь, данные, изображения и видео могут быть закодированы терминалом пользователя и переданы в цифровом виде без ошибок по полностью цифровой сети.
Нумерация сети ISDN
Очень часто клиенты в сервис-центре задают вопрос, а какой у меня будет номер? Для ISDN используется нумерация существующей телефонной сети. В дополнение к номеру абонента ISDN предусматривается возможность передачи подадреса ISDN. Подадрес ISDN служит для уточненной адресации внутренних устройств пользователя, выбранного с помощью подадреса ISDN. Для присвоения ISDN терминалам подадресов пользователю необходимо подписаться на услугу "Подадресация" . Если Вы хотите получить несколько номеров на одну ISDN линию, Вы должны подписаться на дополнительные номера. Номера Вам сообщат в сервис-центре, всего помимо основного.номера Вы можете иметь дополнительно 7 номеров при этом только 2 из могут разговаривать. Оплата за услуги связи будет производиться на основной номер
Система сигнализации N7
Составляющей частью сети ISDN является система сигнализации N7. Используемая в ISDN система сигнализации является системой сигнализации по общему каналу. Принцип ее в следующем. Все линейные и управляющие сигналы (номер вызываемого абонента, подтверждения принятия данного номера, информация о доступности абонента "занят" или "свободен", разъединение с конкретным типом отказа и т.д), упаковываются в специальные пакеты данных и снабжаются идентификаторами разговорных каналов, исходящих и входящих станций, а также служебной информацией. Эти пакеты данных (так называемые сигнальные единицы) передаются по отдельному сигнальному каналу. Только с помощью этого типа сигнализации можно объединить сети ISDN. Все станции с ISDN портами в городе и области соединены между собой при помощи сигнализации N7. Связь с ISDN абонентами направлений, которые помещены в статье "Список открытых направлений и стран" тоже осуществляется по сигнализации N7.При этом в каждом направлении присутствует альтернативный путь, который может быть не всегда с сигнализацией N7. Если вызывающий и вызываемый абоненты являются абонентами ISDN и процесс установления соединения между ними не требует перехода на другие системы сигнализации, то эти абоненты могут получить весь спектр услуг ISDN. Если же один из абонентов является обычным аналоговым абонентом или требуется переход на другую систему сигнализации, то многие услуги ISDN становятся недоступными.