INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI

ZAKŁAD SYSTEMÓW TELEKOMUNIKACYJNYCH

Ć

WICZENIE LABORATORYJNE

„A

NALIZA KOMUNIKATÓW SYGNALIZACYJNYCH

NA STYKU

S

W SIECIACH

ISDN”

wersja 1.1

Warszawa 2009

3

1

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z sekwencjami oraz z zawartością

komunikatów sterujących przebiegiem połączenia na styku użytkownik – sieć w ISDN.

2

WPROWADZENIE

System sygnalizacji abonenckiej ISDN, posługujący się protokołami sygnalizacji

abonenckiej, został opracowany od podstaw dla potrzeb sieci ISDN. W tym systemie

sterowanie przebiegiem połączenia na styku abonent – sieć dokonywane jest zgodnie z

protokołem DSS1 (ang. Digital Subscriber Signalling System No 1), który został opisany w

Zaleceniach Q.931 (Digital Subscriber Signalling System No 1 – ISDN User – Network

Interface Layer 3 Specification For Basic Call Control) i Q.932 (Digital Subscriber Signalling

System No 1 – Generic Procedures For the Control of ISDN Supplementary Services).

Sygnalizację abonencką DSS1 można sklasyfikować jako sygnalizację scentralizowaną

wspólnokanałową. Dane sygnalizacyjne przesyłane są w kanale D. Kanał ten stanowi wspólny

zasób, o którego chwilowy przydział może ubiegać się każde z fizycznych urządzeń

(terminali), zainstalowanych w dostępie abonenckim. Na podstawie wiadomości

sygnalizacyjnych przesyłanych w kanale D, terminal dołącza się do wskazanego kanału bądź

kanałów B. Na czas trwania połączenia przydzielony kanał B jest używany tylko przez jeden

terminal.

System sygnalizacji DSS1 w przekroju dostępu abonenckiego (na styku S, S/T bądź T)

obejmuje trzy warstwy, o funkcjach zbliżonych do trzech dolnych warstw modelu OSI:

•

warstwa 1 – fizyczna (physical);

•

warstwa 2 – łącza danych (data link);

•

warstwa 3 – sieci (network).

Warstwa fizyczna realizuje usługę polegającą na transmisji bitów informacji w kanałach

B i D. W tej warstwie są określone, oddzielnie dla dostępu BRI i PRI, parametry elektryczne

styku i struktura zwielokrotnienia kanałów B i D, a także protokół zmiany stanu styku

(aktywacji/dezaktywacji) i zasady wielodostępu do wspólnego kanału D. Kanały B stanowią

kodowo-przezroczyste medium transmisyjne. Kanał D jest kanałem sygnalizacji

scentralizowanej, lecz może być również używany do transmisji informacji użytkowej, np. dla

usług pakietowych.

Podstawowym zadaniem warstwy łącza danych jest zapewnienie wiernej transmisji

informacji sygnalizacyjnych między jednostkami funkcjonalnymi warstw wyższych po

stronie sieci i w odpowiednio adresowanych terminalach.

4

Protokoły warstwy sieciowej służą do przekazywania informacji niezbędnych dla

zestawiania i rozłączania połączeń komutowanych oraz do realizacji usług dodatkowych. W

warstwie trzeciej określono formaty i kody wiadomości sygnalizacyjnych oraz przebieg

procedur sygnalizacyjnych i ich semantykę (związek z procesem sterowania połączeniami).

Zgodnie z ideą architektury warstwowej, wiadomość sygnalizacyjna (komunikat) warstwy

trzeciej jest umieszczana w ramce warstwy drugiej (w polu danych ramek LAPD), a kolejne

bity tej ramki są nadawane w kanale D za pomocą mechanizmów warstwy pierwszej. Ramki

przenoszące informację sygnalizacyjną wyróżniają się wartością „0” pola SAPI w polu

adresowym ramki LAPD.

Flaga

Flaga

Dane

Pole adresowe

Pole steruj

ą

ce

CRC

Typ ramki

Komenda Odp.

8

7

6

5

4

3

2

1

8

7

6

5

4

3

2

1

Informacyjna

I

N(S)

0

N(R)

P
F

RR

RR

0

0

0

0

0

0

0

1

N(R)

P
F

Nadzorcza

RNR

RNR

0

0

0

0

0

1

0

1

N(R)

P
F

REJ

REJ

0

0

0

0

1

0

0

1

N(R)

P
F

SABME

0

1

1

P

1

1

1

1

DM

0

0

0

F

1

1

1

1

UI

0

0

0

P

0

0

1

1

Nienumerowana

DISC

0

1

0

P

0

0

1

1

UA

0

1

1

F

0

0

1

1

FRMR

1

0

0

F

0

1

1

1

XID

XID

1

0

0

P

1

1

1

1

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1

SAPI

C
R

0

TEI

1

SAPI=0

sygnalizacja

SAPI=12

teleakcje

SAPI=16

komunikacja pakietowa

SAPI=63

zarządzanie

TEI=0

łącze punkt-punkt

TEI=1-63

przypisywany ręcznie

TEI=64-126

przypisywany automatycznie

TEI=127

tryb rozgłoszeniowy

Rys.1

Format ramki LAPD

5

Ramka LAPD zawiera następujące pola:

flaga – zawiera wzór 01111110 (hex 7E), który nie może występować w innym miejscu

ramki. Flaga wskazuje początek i koniec ramki.

pole adresowe - identyfikuje urządzenie abonenta i usługi przeznaczone do wysyłania lub

odebrania ramki. Zawiera zawsze dwa oktety.

pole sterujące - identyfikuje typ ramki i może przenosić sekwencje sterujące oraz

potwierdzenia. Zawartość i długość pola sterującego różnią się w zależności od rodzaju

przesyłanej ramki. W ramkach informacyjnych i nadzorujących pole to składa się z dwóch

bajtów, a w ramkach nienumerowanych – z jednego bajtu.

pole danych - zawiera wiadomości DSS1 Network Layer (tj. Q.931), dane użytkownika, lub

informacje zarządzania LAPD. Informacja ta przyjmuje różne wielkości, musi być jednak

podzielona na oktety; pole to nie występuje we wszystkich ramkach.

sekwencja kontrolna ramki - zawiera 16 bitów powstałych z obliczeń CRC wykorzystanych

do detekcji błędów.

2.1 STRUKTURA KOMUNIKATU WARSTWY 3

W kolejnych oktetach każdego z komunikatów warstwy 3 można wyróżnić pola, zwane

elementami informacyjnymi, przenoszące różnego rodzaju informacje. Niektóre pola

występują w każdym z komunikatów warstwy 3, inne tylko w szczególnych przypadkach. Do

występujących zawsze należą:

•

dyskryminator protokołu

•

długość odnośnika połączenia;

•

odnośnik połączenia;

•

typ komunikatu.

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

oktety

DYSKRYMINATOR PROTOKOŁU

1

0

0

0

0

DŁUGOŚĆ ODNOŚNIKA POŁĄCZENIA

2

WARTOŚĆ ODNOŚNIKA POŁĄCZENIA

3

0

TYP KOMUNIKATU

etc.

ELEMENT INFORMACYJNY 1

ELEMENT INFORMACYJNY 2

ELEMENT INFORMACYJNY N

INNE ELEMENTY INFORMACYJNE STOSOWNIE DO WYMAGAŃ

Tabela 1 Struktura komunikatu warstwy 3

6

2.1.1 DYSKRYMINATOR PROTOKOŁU

Pierwszy oktet komunikatu, zwany dyskryminatorem protokołu, określa, jaki protokół

sygnalizacyjny jest stosowany w połączeniu. W centrali abonenckiej można np. równocześnie

używać standardowych, jak i własnych, nietypowych protokołów. W komunikatach zgodnych

z Zaleceniem Q.931 pole to ma wartość 00001000.

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

oktety

Q.931/I.451 USER – NETWORK CALL CONTROL MESSAGES

1

0

0

0

0

1

0

0

0

DYSKRYMINATOR PROTOKOŁU

Tabela 2 Dyskryminator protokołu dla Q.931

2.1.2 ODNOŚNIK POŁĄCZENIA

Drugi oktet komunikatu zawiera informację o długości odnośnika połączenia (ang. call

reference), a kolejne oktety sam odnośnik. Wartość tego elementu informacyjnego jest

unikalna dla każdego połączenia w obrębie danego styku i jest przypisywana przez stronę

inicjującą połączenie. Strona inicjująca zawsze ustawia wartość „0” bitu flagi, a strona

docelowa wartość „1”. Pozwala to na wyeliminowanie możliwości przydzielenia

równocześnie tej samej wartości odnośnika dla dwóch różnych połączeń.

W obrębie jednego styku S w konfiguracji 2B+D mogą być np. zestawione dwa

połączenia: jedno dla transmisji danych, a drugie dla mowy. Kiedy do terminala dociera

komunikat nakazujący rozłączenie połączenia, odnośnik (unikalny) pozwala na rozróżnienie,

którego połączenia komunikat dotyczy.

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

oktety

0

0

0

0

DŁUGOŚĆ ODNOŚNIKA POŁĄCZENIA

1

FLAGA

WARTOŚĆ ODNOŚNIKA POŁĄCZENIA

2

etc.

Tabela 3 Odnośnik połączenia

2.1.3 TYP KOMUNIKATU

Pole „typ komunikatu” określa, czy komunikat dotyczy żądania zestawienia, czy

rozłączenia, zawieszenia (itp.) połączenia. Pozwala prawidłowo interpretować kolejne

elementy informacyjne.

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

oktety

0

TYP KOMUNIKATU

1

Tabela 4 Typ komunikatu

7

SETUP – Komunikat nadawany przez użytkownika wywołującego, inicjuje proces

zestawienia połączenia.

SETUP ACKNOWLEDGE – Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika

wywołującego lub przez użytkownika żądanego w kierunku sieci, wskazuje, że

zestawianie połączenia zostało zainicjowane, ale mogą być wymagane

dodatkowe informacje dla jego realizacji.

CALL PROCEEDING – Komunikat nadawany przez użytkownika żądanego do sieci lub

przez sieć do użytkownika wywołującego, w celu wskazania, że zestawianie

połączenia jest zainicjowane i dodatkowe informacje dotyczące zestawiania

połączenia nie będą realizowane.

PROGRESS – Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w celu wskazania, że

połączenie we współpracy z inną siecią jest w toku lub wysyłana w związku z

przekazywaniem w paśmie informacji dotyczących sygnalizacji.

ALERTING – Komunikat nadawany przez użytkownika żądanego w kierunku sieci, a

następnie do użytkownika wywołującego. Oznacza to, że wyposażenie

użytkownika

żą

danego

zainicjowało

powiadamianie

o

połączeniu

przychodzącym.

CONNECT – Komunikat nadawany przez użytkownika żądanego w kierunku sieci lub przez

sieć w kierunku użytkownika wywołującego. Oznacza akceptację wywołania

przez stronę żądaną.

CONNECT ACKNOWLEDGE – Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika

żą

danego, oznaczający, że wywoływany jest tym, do którego było skierowane.

SUSPEND - Komunikat nadawany przez użytkownika w kierunku sieci. Oznacza żądanie

zawieszenia połączenia.

SUSPEND ACKNOWLEDGE - Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika.

Oznacza, że żądanie zawieszenia połączenia zostało przyjęte.

SUSPEND REJECT - Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika. Oznacza,

ż

e żądanie zawieszenia połączenia zostało odrzucone.

RESUME - Komunikat nadawany przez użytkownika w kierunku sieci. Oznacza żądanie

wznowienia połączenia, które zostało zawieszone.

RESUME ACKNOWLEDGE - Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika.

Oznacza, że żądanie wznowienia zawieszonego połączenia zostało przyjęte.

8

RESUME REJECT - Komunikat nadawany przez sieć w kierunku użytkownika.

Oznacza, że żądanie wznowienia zawieszonego połączenia zostało odrzucone.

USER INFORMATION - Komunikat nadawany przez użytkownika w kierunku sieci w celu

dostarczenia go do drugiego użytkownika.

DISCONNECT - Komunikat nadawany przez użytkownika w kierunku sieci. Oznacza

żą

danie zakończenia połączenia. Może być wysłany przez sieć do użytkownika i

oznacza wtedy, że aktualne połączenie zostało zakończone.

RELEASE - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć. Oznacza, że strona

wysyłająca komunikat odłączyła kanał i zamierza zwolnić kanał oraz odnośnik

połączenia, a strona odbierająca wiadomość powinna zwolnić kanał i

przygotować się do zwolnienia odnośnika połączenia po nadaniu komunikatu

RELEASE COMPLETE.

RELEASE COMPLETE - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć. Oznacza, że

strona wysyłająca komunikat zwolniła kanał oraz odnośnik połączenia i strona

odbierająca wiadomość powinna uwolnić odnośnik połączenia

RESTART - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w celu przekazania żądania

restartu (przejścia do stanu spoczynkowego) dla wskazanego kanału lub styku.

RESTART ACKNOWLEDGE – Komunikat nadawany w celu potwierdzenia komunikatu

RESTART i wskazania, że zrealizowano procedury restartu.

CONGESTION CONTROL - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć. Oznacza

rozpoczęcie lub przerwanie sterowania przepływem komunikatów.

INFORMATION - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w celu przekazanie

dodatkowych informacji. Mogą to być informacje dotyczące zestawienia

połączenia lub inne informacje związane z połączeniem.

NOTIFY - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w celu przekazania informacji o

aktualnie trwającym połączeniu, np. wskazanie stanu zawieszenia połączenia.

STATUS ENQUIRY - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w celu

wymuszenia przesłania wstecz komunikatu STATUS.

STATUS - Komunikat nadawany przez użytkownika lub sieć w odpowiedzi na STATUS

ENQUIRY. Zawiera informacje o stanie połączenia. Może być wysłany w

dowolnym momencie połączenia w celu poinformowania o wystąpieniu

poważnego błędu w komunikacji użytkownik – sieć.

9

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

0

0 ESCAPE

0

0

0

- -

-

-

- Wiadomości związane z zestawianiem połączenia:

0

0

0

0

1 ALERTING

0

0

0

1

0 CALL PROCEEDING

0

0

1

1

1 CONNECT

0

1

1

1

1 CONNECT KNOWLEDGE

0

0

0

1

1 PROGRESS

0

0

1

0

1 SETUP

0

1

1

0

1 SETUP ACKNOWLEDGE

0

0

1

-

-

-

-

- Wiadomości przesyłanie w trakcie trwania połączenia:

0

0

1

1

0 RESUME

0

1

1

1

0 RESUME ACKNOWLEDGE

0

0

0

1

0 RESUME REJECT

0

0

1

0

1 SUSPEND

0

1

1

0

1 SUSPEND ACKNOWLEDGE

0

0

0

0

1 SUSPEND REJECT

0

0

0

0

0 USER INFORMATION

0

1

0

-

-

-

-

- Wiadomości związane z rozłączaniem połączenia:

0

0

1

0

1 DISCONNECT

0

1

1

0

1 RELEASE

1

1

0

1

0 RELEASE COMPLETE

0

0

1

1

0 RESTART

0

1

1

1

0 RESTART ACKNOWLEDGE

0

1

1

-

-

-

-

- Pozostałe wiadomości

0

0

0

0

0 SEGMENT

1

1

0

0

1 CONGESTION CONTROL

1

1

0

1

1 INFORMATION

0

1

1

1

0 NOTIFY

1

1

1

0

1 STATUS

1

0

1

0

1 STATUS ENQUIRY

Tabela 5 Typy komunikatów zdefiniowane w Zaleceniu Q.931

2.1.4 INNE ELEMENTY INFORMACYJNE

Pozostałe elementy informacyjne można podzielić na jedno i wielooktetowe.

Zawierają one informacje dotyczące np. atrybutów żądanej usługi, cyfr numeru abonenta,

powodu rozłączenia, przyczyny i miejsca wystąpienia błędu i inne.

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

oktety

0

IDENTYFIKATOR ELEMENTU INFORMACYJNEGO

1

DŁUGOŚĆ ZAWARTOŚCI ELEMENTU INFORMACYJNEGO (w bajtach)

2

ZAWARTOŚĆ ELEMENTU INFORMACYJNEGO

3

ZAWARTOŚĆ ELEMENTU INFORMACYJNEGO

etc.

Tabela 6 Wielooktetowy element informacyjny według Zalecenia Q.931

10

bity

8

7

6

5

4

3

2

1

max. długość

1

:

:

:

-

-

-

- Elementy informacyjne jednobajtowe:

0

0

0

-

-

-

- Reserved

0

0

1

-

-

-

- Shift (Note 2)

1

0

1

0

0

0

0

0 More data

1

0

1

0

0

0

0

1 Sending complete

1

0

1

1

-

-

-

- Congestion level

1

1

0

1

-

-

-

- Repeat indicator

1

0

:

:

:

:

:

:

: Elementy informacyjne o zmiennej długości:

0

0

0

0

0

0

0 Segmented message

4

0

0

0

0

1

0

0 Bearer capability (Note 2)

12

0

0

0

1

0

0

0 Cause (Note 2)

32

0

0

1

0

0

0

0 Call identyfity

10

0

0

1

0

1

0

0 Call state

3

0

0

1

1

0

0

0 Channel identification (Note 2) (Note 4)

0

0

1

1

1

1

0 Progress indicator (Note 2) (Note 4)

0

1

0

0

0

0

0 Network – specific facilities (Note 2) (Note 4)

0

1

0

0

1

1

1 Notification indicator

3

0

1

0

1

0

0

0 Display 34/82

0

1

0

1

0

0

1 Date/time

8

0

1

0

1

1

0

0 Keypad facility

34

0

1

1

0

1

0

0 Signal (Note 2)

3

1

0

0

0

0

0

0 Information rate

6

1

0

0

0

0

1

0 Ed-to-end transit delay 11

1

0

0

0

0

1

1 Transit delay selection and indication

5

1

0

0

0

1

0

0 Packet layer binary parameters

3

1

0

0

0

1

0

1 Packet layer window size

4

1

0

0

0

1

1

0 Packet size

4

1

0

0

0

1

1

1 Closed user group

7

1

0

0

1

0

1

0 Reverse charge indication

3

1

1

0

1

1

0

0 Calling party number (Note 4)

1

1

0

1

1

0

1 Calling party subaddress

23

1

1

1

0

0

0

0 Called party number (Note 4)

1

1

1

0

0

0

1 Called party subaddress

23

1

1

1

0

1

0

0 Redirecting number (Note 4)

1

1

1

1

0

0

0 Transit network selection (Note 2) (Note 4)

1

1

1

1

0

0

1 Restart indicator

3

1

1

1

1

1

0

0 Low layer compatibility (Note 2)

18

1

1

1

1

1

0

1 High layer compabtiility (Note 2) 5

1

1

1

1

1

1

0 User-user 35/131

1

1

1

1

1

1

1 Escape for extension (Note 3)

Tabela 7 Elementy informacyjne wg Zalecenia Q.931

11

2.2 PROCEDURY SYGNALIZACYJNE

Na rys.2 przedstawiono przykład przebiegu sygnalizacji dla przypadku pomyślnego

zestawienia połączenia. Zastosowano przy tym notację strzałkową, pokazującą kolejność i

zależności przyczynowe między zdarzeniami wysyłania/odbioru wiadomości.

Ab.A

Ab.B

ROZMOWA

SETUP

SETUP ACK

INFO

INFO

CALL PROCEEDING

SETUP

ALERTING

ALERTING

CONNECT ACK

CONNECT ACK

CONNECT

CONNECT

DISCONNECT

DISCONNECT

RELEASE

RELEASE

RELEASE COMP.

RELEASE COMP.

Siec ISDN

Styk S/T

Styk S/T

Podniesienie

mikrotelefonu

Sygnal zgloszenia

Wybieranie numeru

Zwrotny

sygnal wywolania

Sygnal

wywolania

Przyjecie

wywolania

Odlozenie

mikrotelefonu

Rys.2 Typowa sekwencja komunikatów dla zestawienia i rozłączenia połączenia

telefonicznego

3 WYKONANIE ĆWICZENIA

Ć

wiczenie wykonuje się w całości w oparciu o stanowisko laboratoryjne, w skład którego

wchodzą:

•

komputer PC z analizatorem protokołów w postaci karty rozszerzeń;

•

centrala abonencka ISDN;

•

terminal ISDN;

•

terminal analogowy.

12

Rys.3 Schemat funkcjonalny stanowiska laboratoryjnego

Zadania do wykonania:

3.1

Zapoznać się z budową i działaniem analizatora protokołów.

3.2

Zarejestrować sekwencję komunikatów wymienianych pomiędzy abonentem a centralą

podczas nawiązywania i rozłączania połączenia pomiędzy abonentami ISDN (połączenie

wychodzące). Narysować diagram przepływu komunikatów na łączu abonenta A i B.

3.3

Porównać rezultaty z sekwencją wzorcową, omówić różnice.

3.4

Przepisać komunikat SETUP, a następnie:

•

wyróżnić pole adresowe, sterujące, danych ramki LAPD;

•

w polu adresowym zaznaczyć pole SAPI i TEI, odczytać zawartości tych pól;

13

•

zdekodować zawartość pola sterującego;

•

posługując się Zaleceniem Q.931 zdekodować zawartość pola danych.

3.5

Przeanalizować elementy informacyjne w pozostałych komunikatach sekwencji

(wykorzystując możliwości analizatorów).

3.6

Zaobserwować sekwencję komunikatów wymienianych pomiędzy abonentem a centralą

podczas nawiązywania i rozłączania połączenia pomiędzy abonentem ISDN a abonentem

analogowym (połączenie wychodzące i przychodzące). Wskazać komunikaty i elementy

informacyjne świadczące o komunikacji z abonentem analogowym.

3.7

Zaobserwować sekwencję komunikatów wymienianych między terminalem i centralą

podczas próby zestawienia połączenia do abonenta zajętego w innym połączeniem.

4

PYTANIA KONTROLNE

•

Co zawiera pole adresowe ramki LAPD?

•

Co zawiera pole sterujące ramki LAPD?

•

Jakie komunikaty są wymieniane pomiędzy użytkownikiem a siecią podczas

zestawiania i rozłączania połączenia?

•

Jakie informacje zawiera komunikat SETUP?

•

Co to jest odnośnik połączenia?

LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA:

1.

K. M. Brzeziński: „Istota sieci ISDN” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,

Warszawa 1999

2.

W. Kabaciński: „Standaryzacja w sieciach ISDN” Wydawnictwo Politechniki

Poznańskiej, Poznań 2001

3.

D. Kościelnik: „ISDN cyfrowe sieci zintegrowane usługowo” WKŁ, Warszawa 2001

4.

P. Łubkowski: „Urządzenia końcowe cz.III – Terminale ISDN”, WAT, Warszawa 1997