Istota cyfrowej sieci ISDN

1. Definicja cyfrowej sieci ISDN

W dobie rozwoju gospodarki elektronicznej, sprawna wymiana informacji nie może odbywać się bez szybkiego

łącza telekomunikacyjnego. Wysoko wydajne satelitarne czy radiowe technologie dostępowe to rozwiązania, które dopiero w przyszłości znajdą szerokie zastosowania. Tymczasem optymalnym standardem jest ISDN (Integrated

Servies Digital Network) ź sieć, której strukturę i parametry można łatwo dostosować do potrzeb użytkowników.

Sieć cyfrowa z integracją usług, w skrócie ISDN to publiczna sieć telefoniczna montowana na bazie analogowej. Tak więc każdy, kto posiada telefon może stać się użytkownikiem sieci ISDN.

Celem stworzenia cyfrowego standardu ISDN było otwarcie możliwości szybkiego przesyłania dŹwięku, obrazu i danych komputerowych. Sieć taka służy przede wszystkim integracji usług. Może być tworzona przy wykorzystaniu tradycyjnej infrastruktury telekomunikacyjnej, ale tylko w tych regionach, gdzie stosuje się centrale telefoniczne z sygnalizacją SS7 (Signaling System 7).

ISDN stwarza możliwość korzystania z różnych usług telekomunikacyjnych za pomocą tylko jednego łącza (numeru). Komunikacja w sieci odbywa się cyfrowo, dzięki czemu uzyskiwana jest wysoka jakość transmisji i czysty dŹwięk. W tradycyjnej sieci telefonicznej przesyłany sygnał ulega zniekształceniom i staje się podatny na zakłócenia. Im dłuższa droga takiego sygnału, tym mniejsza jest szansa na jego dobrą jakość. W sieci ISDN czynniki te nie mają wpływu na transmisję. Bez względu na odległość jakość połączenia jest wciąż taka sama. Ponadto ISDN eliminuje możliwość podsłuchu oraz bezprawne wykorzystywanie linii telefonicznej przez osoby nieuprawnione. ISDN zapewnia również możliwość jednoczesnego prowadzenia rozmowy telefonicznej oraz transmisji danych lub obrazu.

Rys.1 Schemat przedstawiający tradycyjną sieć telefoniczną

W sieci z dostępem analogowym konieczne jest stosowanie układów przetwarzających abonenta, czyli modemy. Sygnał jest najpierw przetwarzany z sygnału cyfrowego na analogowy, po czym po przesłaniu łączem telefonicznym jest ponownie zamieniany na postać cyfrową. Ograniczana jest szybkość przenoszenia strumienia danych z uwagi na możliwości kanału. Maksymalna częstotliwość, jaka może być przesłana łączem analogowym wynosi 4 kHz, co stanowi wąskie gardło dla modemów.

Rys.2 Schemat przedstawiający sieć telefoniczną ISDN

Natomiast w sieci z dostępem cyfrowym brak jest takich ograniczeń. Sygnał cyfrowy, jaki jest używany w komputerze jest przesyłany linią telefoniczną do drugiego urządzenia bez zmiany na inną postać.

Podstawowe usprawnienie, jakie wnosi ISDN w zakresie przesyłania informacji, to bardzo szybka transmisja komputerowych plików. Na przykład: przesyłanie za pośrednictwem ISDN pliku o wielkości 1 MB trwa tylko 65 sekund, podczas gdy przesłanie tego samego pliku modemem zajmuje około 14 minut. Pojedyncze łącze ISDN umożliwia instalację 8 urządzeń końcowych (np.: telefon, telefaks, komputer), z których każde może posiadać własny numer końcowy (miejski). Dwa z nich (dwie linie) mogą pracować równocześnie. Wybór urządzenia końcowego następuje automatycznie, to znaczy, że rozmowa jest łączona z aparatem telefonicznym, połączenie inicjowane przez telefaks z telefaksem, a przesyłane pliki danych trafiają do komputera. Poza omówionym łączeniem automatycznym istnieje także możliwość wybierania urządzenia końcowego poprzez jego własny numer.

Rys. 3 Połączenie ISDN

Aby przejść na system ISDN należy wymienić zwykły aparat telefoniczny na ISDN. Alternatywą tego rozwiązania jest zastosowanie adapterów, które współpracują ze zwykłymi telefonami. Telefony ISDN dokonują konwersji głosu na postać cyfrową. Dzięki zastosowaniu multipleksowania z podziałem czasu, łącze ISDN może obsługiwać jednocześnie wiele urządzeń. Oznacza to, że strumień bitów dzielony jest na ramki, które mogą przenosić dane z różnych Źródeł. Wspólny strumień bitów przepływa łączem do operatora, gdzie zostaje rozdzielony na potoki od poszczególnych urządzeń i przesłany do odpowiednich adresów.

Operator instaluje u klienta urządzenie o nazwie NT. Za pomocą urządzenia NT1 (zakończenie sieciowe) użytkownik łączy się z lokalną linią miejscowej firmy telefonicznej. W przypadku kanałów BRA (dla małych biur lub użytku domowego), sieć ISDN komunikuje się bezpośrednio z punktem NT1. Dla instytucji o większym zapotrzebowaniu na przepustowość, korzystających z linii PRA niezbędny jest dodatkowy interfejs NT2. Obsługuje on systemy przełączające, multipleksowanie i koncentrację wielu linii ISDN z centrali telefonicznej lub lokalnej sieci komputerowej.

Do urządzenia NT można podłączyć osprzęt typu TE lub TA. Pierwsze z nich są zaprojektowane do bezpośredniej pracy w sieci ISDN, zaś drugie są adapterami, umożliwiającymi podłączenie niekompatybilnych

z ISDN urządzeń jak np. zwykłe telefony. Adaptery TA wyglądają podobnie jak modemy i przeważnie posiadają dwa złącza: do telefonu i komputera.

Rys. 4 Implementacje ISDN

Użytkownik ma możliwość wyboru jednego z dwóch sposobów dostępu do sieci cyfrowej ISDN. Dla niewielkiego ruchu generowanego przez pojedynczy terminal wystarcza dostęp podstawowy BRA (Basic Rate Access), natomiast dostęp rozszerzony PRA (Primary Rate Access) uwzględnia znacznie bardziej intensywne generowanie strumieni pochodzących z sieci lokalnych, serwerów wideokonferencyjnych czy centralek abonenckich. W dostępie podstawowym BRA, oznaczonym 2B+D16, maksymalna przepływność 144 kb/s (2x64 kb/s + 16 kb/s) jest oferowana przez dwa kanały B po 64 kb/s w każdym oraz jeden kanał D z przepływnością 16 kb/s. Kanałami informacyjnymi B przesyła się głos w postaci cyfrowej, telekopie i inne dane cyfrowe (pliki), natomiast kanałem typu D sekwencje sygnalizacyjne stosowane przy konfigurowaniu komunikacji, nadzór nad przebiegiem transmisji w kanałach B i inne informacje serwisowe. Kanały B można wykorzystywać niezależnie i pojedynczo (po 64 kb/s) lub łącznie (128 kb/s), bądŹ z integracją kanału D (razem 144 kb/s), jeśli nie jest on zajęty sygnalizacją połączenia.

W niektórych sytuacjach wydzielony kanał D (16 kb/s) może być używany jako kanał informacyjny użytkownika do prowadzenia transmisji pakietowej. Jako medium transmisyjne w dostępie BRA stosuje się pospolitą miedzianą skrętkę telefoniczną o minimalnej przepływności kanałowej 192 kb/s.

W dostępie rozszerzonym PRA, oznaczonym 30B+D64, oferta obejmuje 30 kanałów B, a maksymalna przepływność wynosi 1984 kb/s. W systemie amerykańskim i japońskim (23B+D64) przepływność ta jest mniejsza i wynosi tylko 1536 kb/s. Łączem fizycznym w dostępie rozszerzonym PRA jest zwykle skrętka miedziana wykonana w technologii HDSL (Cyfrowa Linia Abonencka o Wysokiej Przepływalności Bitowej), także kanał radiowy bądŹ światłowód o podobnych właściwościach.

Do urządzeń ISDN zaliczamy:

- telefony cyfrowe ź umożliwiają korzystanie w łatwy sposób z usług dodatkowych dostępnych w centrali dla abonentów ISDN. Umożliwiają też lepszą jakość dŹwięku,

- modem cyfrowy ź pozwala na transmisję danych w 1 lub 2 kanałach B, co oznacza prędkość transmisji od 64 kb/s do 128 kb/s,

- routery z interfejsem ISDN ź pozwalają na zestawienie czasowych łączy poprzez sieć ISDN,

- adaptery terminali ź urządzenie pełniące funkcję interfejsów pomiędzy stykami terminali analogowych a stykiem cyfrowym sieci ISDN,

- centrale abonenckie PABX ź wspomaga dodatkowe usługi ISDN, np. przenoszenie wywołań na inny numer, połączenia zwrotne,

- zestawy do wideokonferencji ź w sprzedaży istnieje wiele rozwiązań do przeprowadzania wideokonferencji, począwszy od prostego wideotelefonu, kończąc na wyszukanych serwerach wideokonferencyjnych,

1.1 Podstawowe usługi w sieci ISDN.

Usługi w sieci ISDN można podzielić na:

ź usługi przenoszenia, czyli usługi transportowe dotyczące sposobu transmisji sygnałów cyfrowych między terminalami użytkowników, definiowane na styku terminal-sieć. Usługi te określają możliwości sieci ISDN w zakresie trybu transmisji, wielkości przepływności i stosowanych protokołów transmisyjnych. Nie jest istotne, jakiego rodzaju dane są przesyłane ani do czego służą, ponieważ sieć nie zajmuje się obróbką informacji,

ź teleusługi zawierające oprócz odpowiednich usług przenoszenia sposoby sterowania urządzeniami końcowymi, stosowne do odpowiednich usług w sieci cyfrowej ISDN.

W sieci ISDN realizowane są następujące usługi bazowe trybu łączowego:

- 64 kb/s nieograniczone. Tryb ten zapewnia przezroczysty transfer bitowy informacji oraz zachowanie informacji synchronizacyjnej związanej z kodowaniem próbek sygnału mowy. Informacje użytkownika transmitowane są kanałem B, sygnalizacja kanałem D. Kategoria ta może być wykorzystywana do różnych celów, dla przykładu:

- do transmisji mowy,

- do transmisji sygnałów akustycznych w paśmie 3.1 kHz transmisja danych za pomocą modemów),

- strumień informacji multipleksowych przez użytkownika,

- kodowo przezroczystego dostępu X.25 do pakietowych sieci publicznych.

- 64 kb/s dla transferu mowy. Tryb ten służy do transferu mowy,

-64 kb/s dla sygnałów 3.1 kHz Audio. Tryb ten odpowada istniejącym usługom publicznej sieci telefonicznej. Można go wykorzystywać do transmisji sygnałów mowy oraz danych za pomocą modemu i telefaksu.

Podstawowymi teleusługami są:

- telefonia,

- teleteks,

- telefax 4 oraz telefaks 2/3,

- tryb mieszany,

- videotex.

Najważniejsze usługi dodatkowe oferowane przez sieć ISDN to:

- CLIP - identyfikacja linii wywołującej, pozwala abonentowi wywołanemu odebrać numer abonenta wywołującego przez wyświetlenie jego numeru. Jest ona automatycznie wywoływana w fazie zestawienia połączenia,

- CLIR - blokada prezentacji numeru abonenta wywołującego, pozwala abonentowi na zabronieniu podawania jego pełnego numeru katarowego stronie, z którą nawiązuje on połączenie. Usługa może być aktywna dla wszystkich nawiązywanych połączeń lub wywoływana z terminala zgodnie z żądaniem abonenta,

- COLP - identyfikacja linii przyłączonej, abonent dołączony otrzymuje numer abonenta wywołanego,

- COLR- ograniczenie identyfikacji linii przyłączonej, abonent wywoływany ma możliwość zapobiec prezentacji jego numeru abonentowi wywołującemu,

- UUS - sygnalizacja abonent ź abonent, usługa ta pozwala dwóm abonentom ISDN na wzajemną wymianę krótkich informacji (w postaci ciągu znaków) podczas zestawiania lub rozłączania połączenia. Odebranie informacji nie wymaga podejmowania żadnych akcji ze strony abonenta wywoływanego, gdyż informacja jest zapamiętywana przez terminal. Maksymalna długość przesyłanych informacji wynosi 128 bajtów,

- MSN ź wielokrotny numer abonenta, usługa pozwalająca na zastosowanie więcej niejednego numeru na tym samym łączu fizycznym. Usługę tę stosuje się w celu rozróżniania terminali dołączonych do jednego zakończenia sieciowego (NT1). Dzięki tej usłudze istnieje możliwość zdefiniowania oddzielnych zestawów usług dla poszczególnych terminali,

- TP ź przenośność terminalu, usługa pozwala abonentowi w czasie trwania połączenia zawiesić komunikację,

a następnie ją wznowić:

ź po zastąpieniu jednego terminalu innym zgodnym, dołączonym do tego samego gniazda,

ź po przeniesieniu się z jednego terminalu na drugi w ramach tego samego dostępu abonenckiego,

ź abonenckiego tego samego terminalu przyłączonego do tego samego gniazda.

Usługa realizowana jest tylko dla dostępu podstawowego ISDN. Dla danego dostępu ISDN mogą istnieć w danej chwili maksymalnie 2 zawieszone połączenia (po jednym dla każdego kanału). Procedura działa niezależnie u abonenta wywołującego i wywoływanego,

- CW ź połączenie oczekujące, dzięki tej usłudze abonent prowadzący rozmowę telefoniczną, do którego kierowane jest kolejne wywołanie, może otrzymać informację o nowym wywołaniu. Wówczas abonent ten może wybrać jedną z następujących opcji:

ź zignorować wywołanie oczekujące (abonent wywołujący otrzyma sygnał oczekiwania),

ź odrzucić wywołanie oczekujące (abonent wywołujący otrzyma sygnał zajętości),

ź przyjąć wywołanie oczekujące i zakończyć połączenie dotychczasowe,

ź przyjąć wywołanie oczekujące i zawiesić połączenie dotychczasowe.

Literatura:

[1] Kiełtyka L.: Komunikacja w zarządzaniu”. Agencja Wydawnicza Placet, 2002 r.

[2] Sheldon T.: Wielka encyklopedia sieci komputerowych”. Wydawnictwo Robomatic, Wrocław 1999 r.

[3] www.i-tec.pl/isdn/oisdn.htm

[4] www.netia.pl/oferta ź firma/imlex.html

[5] www.zut.teltronik.com.pl/isdn/co_to_jest/index.html

[6] www.asterix.pl/isdn/uslugi_ISDN.htm

---