Technika ISDN w sieciach
Technika ISDN w sieciach
dost
ę
powych
dost
ę
powych
opr. M. Pawlaczyk
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Technika ISDN w sieciach
Technika ISDN w sieciach
dost
ę
powych
dost
ę
powych
opr. M. Pawlaczyk
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Cyfrowa sieć z integracją usług ISDN
2011-03-18
Wykład 4
2
I. 100 Zasady ogólne.
Terminologia.
Organizacja zalece
ń
I. 500
Wspó
łpraca
z innymi
sieciami
I. 600
Zasady
utrzymania
I. 200
Us
ługi
I. 300
Aspekty
sieciowe i
funkcje
I. 400
Styk u
żytkownika
z sieci
ą
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Rodzaje styków użytkownika z siecią
2011-03-18
Wykład 4
3
rzędu 2 Mb/s
rzędu 100 kb/s
rzędu 100 Mb/s
terminale do wolnej
transmisji danych
komputery osobiste
telefony cyfrowe
telefaksy
szybkie telefaksy
terminale do transmisji
obrazów wolnozmiennych
sieci lokalne
centrale PABX
terminale wideofoniczne
terminale do transmisji
obrazów ruchomych
terminale multimedialne
styk podstawowy
styk
pierwotnog
rupowy
styk
szerokopasmowy
sieć ISDN
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
4
Interfejs dost
ępu to fizyczne połączenie użytkownika z siecią.
Obejmuje kana
ły
B
i
D
.
Standard ISDN definiuje dwa interfejsy:
podstawowy – BRI (Basic Rate Inerface, Basic Access),
pierwotnogrupowy – PRI (Primary Rate Interface, Primary
Rate Access).
Interfejs
Struktura
Przepustowość
Prędkość danych użytkownika
BRI
2B +D (16)
192 kb/s
(2x64+16) kb/s
PRI
30B + D (64)
2,048 Mb/s
(30x64+64) kb/s
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
5
Kanały w sieci ISDN
Kanał B
Kanał B ma przepływność 64 kb/s, pracuje w trybie dupleksowym
umożliwiając transmisję pomiędzy dwoma użytkownikami przez styk S, T i U
bez żadnych ograniczeń cyfrowego sygnału mowy (z modulacją PCM 64
kb/s) oraz strumienia danych z terminali o szybkościach mniejszych lub
równych 64 kb/s.
Strumienie te mogą być w przesyłane indywidualnym kanale B lub kilka
strumieni multipleksuje się w jeden kanał B.
W dostępie BRI, oba kanały B mogą być wykorzystywane jednocześnie i
niezależnie od siebie w jednym lub w różnych połączeniach.
Można w jednym kanale transmitować mowę a w drugim np. obraz
wolnozmienny.
Dwa kanały B z dwóch oddzielnych styków mogą być połączone między sobą
z wykorzystaniem komutacji kanałów lub pakietów.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
6
Kanał D
Kanały D o przepływności 16 kb/s lub 64 kb/s
pracują w trybie dupleksowym.
Ich główne zadanie to przenoszenie informacji
sygnalizacyjnych i sterujących.
W chwili gdy kanał D nie jest wykorzystywany do
przesyłania sygnalizacji, może służyć do
przenoszenia wolnej transmisji danych w trybie
komutacji pakietów lub teleakcji.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Kanały H
Zaprojektowano w celu przenoszenia informacji sięgających
Mb/s. Przykładem zastosowania jest przesyłanie obrazów
wizyjnych i fonicznych dla TV, telekonferencja, szybka
TD, grafika o wysokiej rozdzielczości.
2011-03-18
Wykład 4
7
Kana
ł
Przep
ływność
kb/s
Wielokrotno
ść
kana
łu B
Wielokrotno
ść kanału
H0
H0
384
384
6
6
1
1
H11
1 536
1 536
24
24
4
4
H12
1 920
1 920
30
30
5
5
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
8
Model dostępu użytkownika do sieci ISDN
(konfiguracja okablowania)
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
9
Urządzenia LT/ET i NT2/NT1 wybiera operator i sposób ich
działania na styku U jest dla użytkownika nie istotny.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
10
Styk S/T
W przypadku braku funkcji komutacji i koncentracji styki S i
T stają się tożsame - taki styk oznacza się przez S/T
Każdy ze styków S,T i S/T może być typu BRI lub PRI.
Najczęściej spotykane kombinacje:
• abonent domowy: S/T = BRI,
• mała centrala abonencka: T=BRI, S=BRI,
• większa centrala abonencka : T=PRI, S=BRI.
TE1
TE1
NT1
TE1
TE1
NT1
NT2
S
S/T
T
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
12
Ramka fizyczna
Sygnalizacja abonencka w łączu cyfrowym
• Sygnalizacja DSS1 :
– sygnalizacja scentralizowana we wspólnym kanale (CCS),
– dane przesyłane w kanale D,
– system sygnalizacji o strukturze warstwowym:
• warstwa 1 – fizyczna,
• warstwa 2 – łącza danych,
• warstwa 3 - sieci
Wiadomość
sygnalizacyjna
Ramka
transportowa
warstwa 3
warstwa 2
warstwa 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
13
Związki między jednostkami danych protokołów
DSS1
....D........D........D........D........D........D........D..
W
a
rs
tw
a
1
W
a
rs
tw
a
2
W
a
rs
tw
a
3
Odnośnik
połączenia
TYP
składniki informacyjne
wiadomość warstwy 3
F
C
F
ramka warstwy 2
bity w kanale D
SAPI TEI
dane
FSC
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
14
Warstwa fizyczna
• Zadaniem warstwy 1 jest transmisja sygnału (ciągu bitów).
Standaryzacji podlegają :
– parametry elektryczne i mechaniczne medium: konfiguracja
okablowania, kod transmisyjny, zasilanie urządzeń, złącza;
– sposób wykorzystania medium: zasady zwielokrotnienia,
procedury dostępu do kanałów;
– procedury aktywacji/dezaktywacji styku.
• Styki S/T i U różnią się m.in. kodami transmisyjnymi, zasadami
zwielokrotnienia, szybkością transmisji, procedurami aktywacji
i dezaktywacji styku.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
15
Zasilanie terminali na styku S
40V
+
+
-
-
Zasilanie
normalne
max. 1W
Zasilanie
ograniczone
max. 420mW
o
g
ra
n
ic
zo
n
e
n
o
rm
a
ln
e
Z
a
si
la
n
ie
T
E
3
4
5
6
c
d
e
f
Wtyk/gniazdo RJ45
TE
NT
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
16
Krótka magistrala pasywna
TR
TR
TE
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
17
Wydłużona magistrala pasywna
max. 8
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
19
Styk S / T
•
Szybkość transmisji na styku S : 192 kbit/s
2 x 64 kbit/s + 16 kbit/s + 48 kbit/s
TE1
NT1
S/T
U
do
centrali
bity synchronizacji ramki,
kasowania składowej stałej,
dodatkowy kanał utrzymaniowy;
2 kanały B
kanał D
• styk 4 – przewodowy,
• rozdzielone kierunki transmisji,
• kod transmisyjny: zmodyfikowany kod AMI,
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
20
Kod transmisyjny AMI
+750mV
-750mV
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
Zmodyfikowany kod AMI
Naruszenie reguły kodowania AMI
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
+750mV
-750mV
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
21
Ramki warstwy fizycznej
(struktura zwielokrotnienia)
B1
E D
B2
E D
B1
E D
B2
E D
B1
D
B2
D
B1
D
B2
D
ramka : 48 bitów, 250 μs
pierwszy transmitowany bit ramki
ostatni bit ramki
opóźnienie (2 bity = 10,4us)
bit: 5,2us
NT TE
TE NT
bity służbowe: bity ramkujące,
zerujące składową stałą,
aktywacji, synchronizujące
multiramkę , itd..
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
22
Styk U
Najczęściej wykorzystywany do podłączenia abonentów sieci publicznej.
Styk 2-przewodowy z nierozdzielonymi kierunkami transmisji.
•
Szybkość transmisji na styku U : 160 kbit/s (lub 192 kbit/s)
2 x 64 kbit/s + 16 kbit/s + 16 kbit/s (lub 48 kbit/s)
W celu zapewnienia dwukierunkowej transmisji cyfrowej wykorzystuje się jedną z dwóch
metod:
•
metoda „ping – pong” (styk Up) polegająca na czasowym rozdzieleniu kierunków
transmisji;
wymaga szybkości transmisji co najmniej 320 kbit/s;
maksymalna długość łącza – ok. 3 km;
•
metoda kompensacji echa (Uk) polegająca na równoczesnej transmisji w obu
kierunkach z wykorzystaniem układów rozgałęźnych w wyposażeniu bloków NT i LT;
najczęściej wykorzystuje się kod transmisyjny 2B1Q ( również 4B3T);
maksymalna długość łącza ok. 8 km.
bity umożliwiające odtwarzanie w bloku
NT synchronizacji blokowej, dodatkowy
kanał utrzymaniowy;
2 kanały B
kanał D
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
23
Zasada transmisji dwukierunkowej z podziałem czasu
(ping-pong)
t1
T1
T4
t4
t2
t3
T4
t
t
nadajnik
odbiornik
odbiornik
nadajnik
łącze
abonenckie
NT
LT
Przy dwukrotnie większej
prędkości bitowej strumień
danych transmitowany jest raz
w jednym, raz w drugim
kierunku.
Mimo naprzemiennej pracy,
abonenci odczuwają ją jako
pracę dupleksową.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
24
Zasada transmisji dwukierunkowej z kasowaniem echa
nadajnik
odbiornik
odbiornik
nadajnik
rozga
łęź
nik
rozga
łęź
nik
łącze
abonenckie
NT
LT
filtr
adapt.
filtr
adapt.
+
+
+
+
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
25
Metoda „kompensacji echa”, przy wykorzystaniu układu
rozgałęźnego , umożliwia transmisję w obu kierunkach.
Nieidealność rozgałęźnika i niejednorodność linii powodują
powstawanie odbić. W efekcie tego do odbiornika trafia
zarówno sygnał użyteczny jak i echo przedostające się z
własnego nadajnika.
Idea metody polega na odejmowaniu od odbieranego sygnału
jego części pochodzącej z własnego nadajnika. Uzyskuje się
tu dwukrotnie większy zasięg niż w metodzie poprzedniej.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
26
Kod transmisyjny 2B1Q
1-szy bit
(znak)
2-gi bit
(waga)
Symbol
Napięcie
(V)
1
0
+3
2,5
1
1
+1
0,833
0
1
-1
-0,833
0
0
-3
-2,5
01
01
10
10
00
11
11
t
+3
-3
+1
-1
Poziom
sygnału
Szybkość transmisji
redukowana jest o 50 %.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
27
Ramka transmisyjna 2B1Q
SW
12 x (2B + D)
M
Słowo synchronizacji
(9 symboli 18 bitów)
+3+3-3-3-3-3+3-3+3+3
12 grup kanałów (2B+D)
(108 symboli 216 bitów)
Sekwencja kontrolna
(3symbole 6 bitów)
Multiramka składa się z
8 ramek
Ramka w
wieloramce
Bity M
M1..
..M4
M5
M6
1
M1..
..M4
1
1
2
M1..
..M4
1
febe
3
M1..
..M4
CK1
CK2
4
M1..
..M4
CK3
CK4
5
M1..
..M4
CK5
CK6
6
M1..
..M4
CK7
CK8
7
M1..
..M4
CK9
CK10
8
M1..
..M4
CK11
CK12
W 1-szej ramce wieloramki zamiast SW
nadawane jest ISW (odwrotne słowo
synchronizacji)
–
3-3+3+3+3+3-3+3-3-3
febe – bit błędu bloku na odległym
końcu (wskazanie błędów odebranych
na odległym końcu)
febe = 0 błąd
febe = 1 brak błędu
CK1 do CK12 – bity kontrolne (CRC12)
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
28
Kod transmisyjny 4B3T
(MMS43 Modified Monitoring State 4B3T)
Grupa 4 cyfr binarnych zamieniana jest na grupę trzech symboli : +, - , 0
S1
S1
S2
S2
S3
S4
S3
0 1 0 0
1 0 1 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 0 0
1 1 1 1
0 1 1 0
- + 0
+ + - - 0 +
+ - + + 0 0
0 0 -
- - +
+
0
-
Redukcja szybkości
transmisji – 25 %
S1, S2, S3, S4 – tabele kodowe
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
29
Struktura ramki 4B3T
B1 (8)
B1 (8)
B2 (8)
B2 (8)
D(2)
D(2)
36 bitów
NT LT
T6 (21)
T7 (27)
T8 (27)
T5 (3)
T4 (24)
SW2 (11)
M2
T5 (3)
+
++
+
+
-
-
-
-
-
-
LT NT
1T1
27T1
.....
T1 (27)
T2 (27)
T3 (27)
T4 (3)
T4 (24)
SW1 (11)
M1
B1 (8)
B1 (8)
B2 (8)
B2 (8)
D(2)
D(2)
36 bitów
+
+ + +
+
-
-
- - -
-
120 symboli / 1 ms
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Aktywacja i dezaktywacja łącza
2011-03-18
Wykład 4
30
Urządzenia końcowe w danej chwili nie realizujące połączeń są wyłączone.
Z tego względu warstwa pierwsza musi świadczyć usługi warstwie drugiej
w zakresie aktywacji bądź dezaktywacji urządzenia.
Włączenie lub wyłączenie urządzenia odbywa się poprzez wymianę
określonego rodzaju sygnałów przez styk S/T. TE mogą być
włączane/wyłączone przez NT1 lub NT2. Wyłączanie/włączanie odbywa się
przez wymianę pomiędzy warstwą pierwszą a drugą, lub pomiędzy
pierwszą a drugą płaszczyzny zarządzającej
tzw
. prymitywów
.
Prymitywy te powodują wymianę sygnałów pomiędzy urządzeniami w
warstwie pierwszej.
Sygnały stanowią protokół warstwy
pierwszej
INFO 0 ÷ INFO 4.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Sygnały protokołu warstwy pierwszej
2011-03-18
Wykład 4
31
Nazwa
Sygnał
Opis
INFO0
brak jakiegokolwiek sygnału na
styku S/T
żądanie wyłączenia od NT do TE lub
odwrotnie
INFO1
wzór 00111111 w kodzie AMI.
Pierwsze zero impuls dodatni, drugi
ujemny i sześć jedynek jako brak
sygnału
żądanie włączenia od TE do NT – brak
synchronizacji z zegarem sieci
INFO2
normalna ramka 48 bitowa na styku
S/T. Bity kanałów B, D, E, A są równe
zero. Bity N i L zgodnie z regułami
ramki
żądanie włączenia od NT do TE lub
wskazanie włączenia jako odpowiedź od TE.
Duża liczba zer pozwala na szybką
synchronizację bitową TE
INFO3
pełna ramka warstwy I wraz z
danymi w kanałach B i D
od TE do NT
INFO4
pełna ramka warstwy I wraz z
danymi w kanałach B, D, E i A=1
od NT do TE
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Sygnał INFO 1
2011-03-18
Wykład 4
32
INFO1
– ciągłe nadawanie sygnału (00111111) generowany przez terminal w
kodzie AMI, który żąda nawiązania połączenia, np. w wyniku podniesienia
mikrotelefonu. Pierwsze zero polaryzacja dodatnia, drugie ujemna.
Informuje on NT o konieczności uaktywnienia styku i nie służy celom
synchronizacji
TE - NT
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Sygnał INFO 2
2011-03-18
Wykład 4
33
INFO2
– sygnał przeznaczony do synchronizacji TE z NT. Jest on wysyłany
z NT po zsynchronizowaniu NT z centralą (po aktywacji styku U).
Struktura ramki jest zgodna z formatem 48 bitowej ramki podstawowej.
Bity
B, D, E
i
A
mają wartość logiczną
0
. Jest to więc ciąg symboli o
przemiennej fazie wzbogacony o dwa załamania kodowe wyznaczające
początek ramki, ułatwiając tym samym synchronizację TE. Bity N i L
przyjmują wartości zgodne z regułami nadania ramki.
Bit
A
ma wartość
0
logiczne, co oznacza
nieaktywność
NT.
NT - TE
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Sygnał INFO 3
2011-03-18
Wykład 4
34
INFO3
– sygnał generowany przez urządzenie, które nie prowadzi
transmisji. Posiada pełną strukturę ramki podstawowej, przenosi na
swych bitach właściwy stan wszystkich pól informacyjnych i
pomocniczych.
TE - NT
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Sygnał INFO 4
2011-03-18
Wykład 4
35
INFO4
– sygnał generowany przez NT po osiągnięciu pełnej synchronizacji
styku S/T
.
NT - TE
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Proces aktywacji: TE – NT
2011-03-18
Wykład 4
36
1. Jeśli na danym przekroju nie ma aktualnie transmisji, to linie obu kierunków
(nadawczego i odbiorczego) znajdują się w stanie
INFO0
, co odpowiada
utrzymaniu wszystkich wyjść w stanie wysokiej impedancji – brak nadawania
sygnału.
2. Terminal, który żąda przeprowadzenia transmisji rozpoczyna wysyłanie do
NT sygnału
INFO1
.
3. NT rozpoczyna procedurę uaktywnienia styku U. Gdy osiągnie
synchronizację z centralą (LT) - NT do TE generuje
INFO2
.
4. Po zakończeniu synchronizacji TE wysyła
INFO3
.
5. Po odebraniu dwóch kolejnych ramek od TE żądającego aktywacji, NT
generuje
INFO4
.
Sygnały INFO3 i INFO4 są wytwarzane przez cały czas aktywności styku S/T.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
37
Procedura aktywacji styku S
TE
NT
INFO0
INFO1
INFO2
INFO3
INFO4
Stan spoczynku
Stan spoczynku
Żądanie nawiązania
połączenia zgłoszone
przez abonenta
Uruchomienie procesu
uaktywniania styku U
Synchronizacja
zegara TE z INFO2
Rozpoznanie INFO3
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2011-03-18
Wykład 4
38
NT
LT
SN0
TN
SL1
SN2
SL3
Stan spoczynku
Stan spoczynku
Żądanie nawiązania
połączenia
Test i dobór nastaw
kompensatora echa w LT
Test i dobór nastaw
korektora w LT
Procedura aktywacji styku U
SL0
SN3
SL2
SN1
SN2
Test i dobór nastaw
kompensatora echa w NT
Test i dobór nastaw
korektora w NT oraz
synchronizacja ramek
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Mechanizm wielodostępu do kanału D
2011-03-18
Wykład 4
39
Umożliwia urządzeniom stwierdzenie zajętości kanału oraz
wykrycie
ewentualnych
kolizji.
Do
poprawnej
pracy
mechanizmu wielodostępu niezbędne są bity
E
ramki od
NT
,
których zadaniem jest retransmisja do terminala danych,
które NT odbiera kanałem
D
.
Terminal rozpoczyna nadawanie w kanale D po wykryciu w
nim 8 kolejnych jedynek (kryterium wolnego kanału).
Terminal nadający aktualne dane do kanału D śledzi
informację transmitowaną w kanale E i sprawdza, czy
pokrywa się z informacją ostatnio wysłaną. Jeśli test jest
negatywny,
oznacza
wystąpienie
kolizji
i
urządzenie
przerywa wysyłanie danych.
Terminal, który skończył nadawanie do kanału
D
przechodzi
w stan wysokiej impedancji (wysyła same jedynki).
PDF created with pdfFactory Pro trial version
Priorytety terminali
• Są
dwie klasy
priorytetów i w każdej klasie
dwa poziomy
priorytetów:
• KLASA
HIGH
POZIOM
high (8 jedynek),
low (9),
•
LOW
high (10),
low (11).
• KLASA
urządzenia może zostać przypisana użytkownikowi
(przy
instalacji
lub
programowo),
przyporządkowanie
POZIOMU jest wewnętrzną funkcją sieci.
• W obrębie poziomu priorytetu występuje rotacja
– urządzenie
spada poziom niżej, jeśli przeprowadziło transmisję. Kolejne
urządzenie po zliczeniu odpowiedniej liczby jedynek, może
przejść do poziomu wyżej lub od razu zacząć transmitować
swoją ramkę.
2011-03-18
Wykład 4
40
PDF created with pdfFactory Pro trial version
