18.3. Система управления у-цсио

Протоколы доступа к ресурсам ЦСИО. Протоколы связи пред-ставляют собой правила (алгоритмы) процессов связи пользователя с сетью и пользователей друг с другом через сеть с помощью службы. Службы характеризуются техническими и эксплуатационными показа-телями. Функции и протоколы любой службы делят на уровни в соот-ветствии с концепцией эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). Протокольная модель нижних 4 уровней службы ориентирована на транспортировку пользовательской информации через сеть. Протоколы 3 нижних уровней регулируют доступ пользо-вательских оконечных устройств к сети.

Протоколы 1-го уровня определяют условия физического подклю-чения к сети (стык «пользователь-сеть»), электрические характери-стики подключения, скорость передачи информации. Для пользовате-лей ЦСИО - это стык в эталонной точке S; для пользователей сети ПД с КК - это стык в соответствии с рекомендацией Х.21; для пользо-вателей сети ПД с КП - это стык в соответствии с рекомендацией Х.25 и I.430; для пользователей ТФ-ОП - это стык в соответствии с рекомендациями серии V.

Протоколы 2-го уровня определяют процедуры передачи пользо-вательской информации с обнаружением и исправлением ошибок (в случае КП), сигнальной информации в стыке «пользователь-сеть» и от одного пользователя к другому через сеть.

Протоколы 3-го уровня определяют способы выбора маршрута, ус­тановления и разъединения соединения при использовании способа коммутации каналов, управления транспортировкой пакетов при па­кетной передаче пользовательской и сигнальной информации.

Протоколы 4-го уровня службы определяют процедуры логиче­ского упорядочивания информационных блоков на участке между оконечными установками пользователей, управления потоками со­общений.

Протоколы 5-го уровня определяют начало и окончание сеанса связи, восстановления сеанса связи при несанкционированном раз­рушении соединения на нижних уровнях, переключение с одного вида работы на другой в абонентском пункте, исправление таких ошибок передачи, которые не могут быть устранены на нижних уровнях (на­пример, путем повторения передачи целого блока информации -страницы или группы страниц).

Протоколы 6-го уровня определяют способы представления ин­формации, например форма и структура документа, форма шрифта.

Протоколы 7-го уровня определяют процедуры обработки содер­жательной части сообщения, установления вида сообщения, качества передачи, идентификации партнера, диалога на согласованном язы­ке, засекречивания информации.

Обмен между объектами, подключенными к ЦСИО, поддерживает­ся средствами, отображенными в семиуровневой модели взаимодей­ствия удаленных объектов (ВУО) (рек. 1.320 ITU-T), подобной семи­уровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС), разработанной международной организацией по стандартиза­ции (МОС).

Особенности построения ЦСИО. Топологическая структура ЦСИО определяется расположением пользователей и информацион­ных ресурсов. Сеть условно делят на подсети - абонентскую (терми­нальную) и магистральную.

Особенность ЦСИО - возможность использования кольцевых и петлевых структур. На рис. 18.13 показан фрагмент сети с кольцом. Такие кольцевые сети могут быть использованы при подключении абонентского пункта к цифровым абонентским линиям. В каждом кольце имеется устройство управления кольцом (УУК) и согласующее устройство (СУ), обеспечивающее согласование кольца с абонент­ской или соединительной линией, ведущей к цифровой АТС. В ЦСИО данные и речевая информация могут передаваться по каналам типа В, коммутируемым в узлах коммутации каналов (УКК) или гибридных ком­мутационных узлах (ГКУ) - при коммутации каналов и пакетов, а сигна­лы линейные, управления, информационные - по каналу сигнализации типа D (DSS1) в стыке «пользователь-сеть» и по каналу Е (ОКС № 7) при межстанционной сигнализации. На рис. 18.14 показан пример раз­деления передачи данных пользователей и сигнализации в абонент­ской линии. В двухпроводной кабельной линии существующей теле­фонной сети организуются три канала передачи информации в цифро­вой форме: два канала типа В для двусторонней передачи речевой информации или данных и один двусторонний канал типа D для сигнализации.

Рис. 18.13. Схема цифровой сети кольцевого типа

Рис. 18.14. Иллюстрация разделения функций между каналами В и D в абонентской линии

По сигнальному каналу D происходит обмен терминала с управляющей системой электросвязи (УСЭ) узла коммутации каналов (УКК) в процессе соединения и разъединения каналов типа В. Сигнали­зация (процесс обмена линейными, адресными, информационными сигналами) при межстанционной связи в ЦСИО (когда абоненты вклю­чены в разные станции сети) реализуется в сигнальной сети, имеющей оконечные пункты сигнализации (ПС) на каждой оконечной станции.

В сигнальной сети могут использоваться и транзитные пункты сиг­нализации (ТПС). Один из таких ТПС показан на рис. 18.14. При пере­даче по каналу D используется протокол общеканальной сигнализа­ции DSS1 (Digital Subscriber Signaling № 1), который представляет со­бой расширенную версию протокола Х.25, используемого при переда­че данных в сетях с КП.

Нумерация в ЦСИО. Система нумерации абонентов ЦСИО (реко­мендация I.334 ITU-T) подобна системе нумерации в существующей телефонной сети (рекомендация Е.164 ITU-T). Номер (адрес) або­нентского пункта (АП) ЦСИО - это идентификатор, который состоит из адреса АП и адреса точки (порта) или устройства в АП.

На рис. 18.15 показана структура адреса абонента ЦСИО. В секции 2 адреса абонента может указываться код одной из специали­зированных сетей, составляющих часть ЦСИО, или одной из сетей ЦСИО, если их несколько в одной стране.

Рис. 18.15. Структура адреса абонента ЦСИО

Международный номер (секции 1, 2, 3) может состоять из 16-17 десятичных цифр, но обыч­но- из 15. Секция 4 может содержать до 32 десятичных знаков. Это могут быть адреса компонентов АП, идентификатор точки S локаль­ной вычислительной сети (ЛВС), номер станции ЛВС, номер порта этой станции, номер порта ЭВМ.

Идентификатор точки в АП адресует объекты систем передачи и обработки данных. Адресация этих объектов регламентируется в ре­комендациях серии X. ITU-T. Содержимое секций 1, 2, 3 адреса ана­лизируется на коммутационных узлах ЦСИО, а адрес секции 4 пере­дается без расшифровки (прозрачно) по каналам сети от одного АП до другого.

Для понимания процессов в ЦСИО необходимо определить тре­бования к системе управления сетью.

Требования, предъявляемые к системе управления ЦСИО. Уп­равление сетью предполагает строгую регламентацию распределения сетевых ресурсов, предотвращение перегрузки каналов, направлений связи, предоставление услуг с заданным качеством [7,10,11].

Под управлением ЦСИО понимают процесс поддержания элемен­тов сети в рабочем состоянии для доставки сообщений в течение за­данного времени по адресу путем рационального распределения ка­налов связи и регулирования интенсивности потоков сообщений. Сис­тема управления ЦСИО представляет собой совокупность программ­но-аппаратных средств, предназначенных для управления: 1) уста­новлением и поддержанием целостности соединения, 2) разъедине­нием соединения, 3) приемом, 4) накоплением, 5) переработкой ин­формации.

Различают четыре основных уровня управления:

1. Поддержание заданных показателей надежности ЦСИО путем введения избыточности, дублирования, резервирования, тести­рования.

2. Управление коммутацией каналов и доставкой сообщений (па­кетов) по адресу.

3. Регулирование интенсивностей потоков сообщений и распреде­ление каналов по направлениям связи.

4. Сбор данных о состоянии сети для административного управ­ления, экспериментальных исследований, измерения характеристик элементов сети.

Управление на 1-м уровне обеспечивается с помощью програм­мно-аппаратных средств, имеющихся на узлах сети и в центре техни­ческой эксплуатации и позволяющих осуществлять контроль, тести­рование, диагностику, перезапуск, перезагрузку, реконфигурацию.

Управление на 2-м уровне обеспечивается программно-аппарат­ными средствами УКК (ГКУ), выполняющими выбор пути в КП, создание тракта передачи информации в соответствии с адресом, удовле­творение дополнительных требований (по достоверности, приорите­ту, времени доставки). На УКК с программным управлением процессы на 2-м уровне реализуются с помощью адаптивных (приспособитель­ных) алгоритмов, учитывающих изменение параметров входящих и исходящих потоков.

Управление на 3-м уровне обеспечивается программными сред­ствами УКК (ГКУ), выполняющими выбор маршрутов передачи пото­ков и регулирование интенсивностей потоков. На этом уровне обес­печивается адаптация к состоянию сети, когда объектом управления является система кроссирования (переключения) пучков каналов.

Целью управления является:

- перераспределение каналов в соответствии с интенсивностью входящих потоков (обычно управление интенсивностью входящих в сеть потоков сводится к их ограничению [5]);

- создание пучков прямых каналов;

- управление выбором путей передачи сообщений пользователю информации для удовлетворения требований доставки.

Методы и алгоритмы маршрутизации, ограничения потоков и ком­мутации реализуются протоколами сетевого, канального и физическо­го уровней ВОС.

Управление на 4-м уровне обеспечивается с помощью програм­мно-аппаратных средств УКК (ГКУ) и центров технической эксплуата­ции (ЦТЭ). Такое управление призвано организовать сбор и обработ­ку оперативных и статистических данных о состоянии элементов сети с целью поддержания характеристик качества сети в норме (потери в УКК, время доставки и верность в ГКУ при коммутации пакетов). В систему управления на 4-м уровне включен человек, принимающий решения о воздействии на сеть. Управление в общем случае может быть сведено к маршрутизации только при небольших по интенсивно­сти входящих потоках сообщений (ПТС). Увеличение ПТС может при­вести к перегрузкам и необходимости в связи с этим ограничения ПТС для поддержания управляемости сети. Управление сетью призвано обеспечить рациональное распределение общих ресурсов между пользователями ЦСИО.

Виды подсетей, входящих в состав ЦСИО. Важно отметить, что предложенная ITU-T концепция ЦСИО позволяет вводить элементы ЦСИО в телефонную сеть постепенно: в этой сети могут одновремен­но существовать как станции, в которые включены пользователи ЦСИО, так и обычные телефонные станции. Одна и та же станция может одновременно содержать абонентские комплекты как пользо­вателей ЦСИО, так и абонентов телефонной сети. На всех этапах обеспечивается возможность связи пользователей ЦСИО как между собой, так и с абонентами телефонной сети. Цифровая сеть состоит из трех структурных частей: магистральной, терминальной и сигналь­ной (рис. 18.16).

Рис. 18.16. Структурная схема цифровой сети: 1 - каналы сигнализации; 2 - линии магистральной сети передачи сообщений

Магистральная сеть строится по одному из извест­ных способов - «каждый с каждым», радиально-узловой, смешанный, а терминальная - по кольцевому, петлевому. Оконечные пункты се­ти - это любой источник или приемник информации: цифровой ТА (ЦТА), абонентский пункт (АП), АПД, концентратор (К), ЭВМ, УК. К УК могут подключаться лишь устройства, имеющие стандартный цифро­вой выход и соответствующую систему сигнализации. Такими устрой­ствами могут быть концентраторы и ЦТА. Когда устройства не имеют стандартного цифрового выхода, их подключение возможно к концен­тратору через АП либо непосредственно к УК, если он дооборудован средствами, аналогичными концентратору. В терминальную сеть мо­гут быть включены кольцевые структуры. Как правило, кольцевую структуру имеют локальные сети предприятий. УК соединены цифро­выми каналами и обеспечивают коммутацию как каналов, так и паке­тов. УК обеспечивают управление процессами как коммутации, маршрутизации, так и сигнализации по общему каналу сигнализации (ОКС). Сигнализация в ЦСИО реализуется в интерфейсе «пользова­тель-сеть» по каналу D (система сигнализации DSS № 1) и по каналу Е (ОКС № 7) и по ОКС при межстанционной связи.

Обмен сигнальной информацией по каналу типа D в интер­фейсе «пользователь-сеть». Рассмотрим процесс передачи сигна­лов адресной информации (номера вызываемого абонента), линей­ных и информационных сигналов в виде сообщений протокола DSS № 1 по каналу D в интерфейсе «пользователь-сеть».

Направление и последовательность передачи сообщений по кана­лу D для управления процессом установления соединения по каналу В показаны на рис. 18.17. Здесь рассмотрен один из множества воз­можных случаев обмена сигналами по каналу D. Особенности этого случая таковы: а) сообщение протокола 3-го уровня SETUP (SETtind User Part - сообщение пользователя) содержит номер абонента Б; б) АП_а и АП_б содержат по одному терминалу (Т), но могут содержать до 8 терминалов.

Рис. 18.17. Схема обмена сообщениями в сети сигнализации

Рассмотрим процесс сигнализации (обмена сигнальными сообще­ниями) в канале D [6].

Номера пунктов описания процесса соответствуют номерам строк на рис. 18.17.

1. По сигналу вызова (СВ) от Аб.А в АП_а формируется сообщение протокола 3-го уровня SETUP (начало установления соединения), со­держащее номер Аб.Б.

2. После приема от АП_а адресной информации УК I посылает в АП_а сообщение о прохождении вызова в сеть (Call proceeding). После это­го в АП_а происходит подключение терминала Аб._А к скоммутирован-ному каналу В на УК I. Сообщение SETUP с адресной информацией поступает в сеть J и далее в АП_б.

3. Если терминал Б₁ свободен, то АП_б посылает сигнал посылки вызова (ПВ) в терминал Б₁ и формирует сигнал Alerting (запрос со­стояния готовности) для передачи в АП_а. Из терминала А₁ абоненту А передается сигнал контроль посылки вызова (КПВ).

4. При ответе аб.Б от АП₆ передается сообщение Connect (вызов принят) об ответе. В АП_а это приводит к прекращению сигнала КПВ.

5. В ответ на сигнал Connect сеть J передает в АП₆ сигнал под­тверждения: «Connect ACK».

6. После этого в АП_б подключается канал «В». На этом процесс соединения для передачи речи или данных по каналу «В» закан­чивается.

7. Пусть отбой принят односторонним. Если первым дает отбой Аб.А, то от АП_а передается сообщение запроса разъединения соеди­нения Disconnect.

8. В ответ на это УК I передает сообщение Release (подтвержде­ние приема сигнала disconnect).

9. АП_а передает в УК I сообщение подтверждения Release complete и отключает терминал Аб.А от канала «В».

10. Прием сообщения Disconnect в АП_б приводит к передаче Аб.Б сигнала «занято». Если Аб.Б дает отбой, то из АП_б выдается сооб­щение Release.

11. Из сети J в ответ на сообщение Release, полученное от АП_б, передается сообщение Release complete об отключении канала «В».

На этом завершается процесс взаимодействия АП_а и АП_б по сиг­нальной сети.

Вопросам сигнализации по ОКС при межстанционной связи пос­вящена следующая глава. Сообщение по сети сигнализации переда­ется в определенном формате. Формат принятого в ОКС № 7 сооб­щения приведен на рис. 18.18. В сигнальном сообщении, кроме соб­ственно сигнальной информации, содержатся адрес источника и по-, лучателя, данные для контроля и управления элементами сети сиг­нализации, проверочные символы и флаги. Флаги используются для разделения передаваемых друг за другом сообщений.

Рис. 18.18. Формат сообщения в общеканальной системе сигнализации № 7

Данные сигна­лизации транслируются по каналу D (в стыке «пользователь-сеть») и по ОКС при межстанционной сигнализации в пакетном режиме, а по каналу В прозрачно передаются речевая информация в цифровой форме или данные пользователей.

Контрольные вопросы

1. Каковы характерные черты ЦСИО, отличающие ее от сетей электросвязи других типов?

2. В чем состоит отличие понятий сети электросвязи и службы электро­связи?

3. Сформулируйте требования, предъявляемые к ЦСИО.

4. Назовите основные достоинства ЦСИО.

5. Доводится ли цифровой поток до абонентского пункта в ИЦСС?

6. Назовите виды служб, которые поддерживает ИЦСС.

7. Охарактеризуйте свойства гибридной сети.

8. Дайте понятие адаптивной коммутации.

9. Назовите виды сетей электросвязи, послуживших основой для перехода к ЦСИО.

10. Назовите терминалы, которые могут подключаться к абонентской линии узкополосной ЦСИО.

11. Можно ли подключать аналоговый телефонный аппарат к одной из эта­лонных точек Т или S многоцелевого стыка «абонент-сеть» в ЦСИО?

12. Охарактеризуйте отличия видов информации группы V от видов группы С.

13. Чем отличаются структуры ЦСИО и телефонных сетей?

14. Охарактеризуйте назначение канала «D», используемого между термина­лом и узлом коммутации каналов цифровой сети.

15. Передается ли речевая информация в канале «D»?

16. Какова структура адреса абонентов ЦСИО?

17. Имеются ли в адресе абонента ЦСИО знаки, которые не анализируются на коммутационных узлах сети?

18. Каковы функции системы управления ЦСИО?

19. Что понимают под регулированием потоков сообщений в ЦСИО?

20. Можно ли свести управление в ЦСИО к маршрутизации?

21. Что входит в понятие сервиса электросвязи в терминологии МСЭ-Т?

22. Каковы функции пункта сигнализации сети сигнализации ЦСИО?

23. Может ли сообщение SETUP содержать адресную информацию?

24. Используется ли канал типа «В» для передачи сигналов управления и линейных в ЦСИО?

Список литературы

1. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM - технология высокоскоростных сетей. - М.: Эко-Трендз, 1997.-234с.

2. МККТТ. Синяя книга, Т. Ill, Вып. III-7, ЦСИО, Общая структура, услуги и возможно­сти обслуживания. Рекомендации 1.110 - 1.257. DC Пленарная ассамблея, Мель­бурн, 14-25 октября 1988. -352 с.

3. Bocker P. ISDN. Das diensteintegrierende digitale Nachrichtennetz: Konzept, Ferfahren, Sisteme. Zweite, neubearbeitete und erweiterte Auflage. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New-York, London, Paris, Tokyo, 1987. - 300 s.

4. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ, Ч. 1. / Пер. с англ. В. И. Неймана. - М.: Наука, 1992. - 936 с.

5. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания. - М.: Машиностроение, 1990. - 332 с.

6. Лазарев В.Г. Основы построения цифровой сети интегрального обслуживания. Узкополосные ЦСИО: Учебн. пособие. - М.: МИС, 1990. - 87 с.

7. Лохмотко В.В., Пирогов К.Н. Анализ и оптимизация ЦСИО. - Минск.: Наука и тех­ника, 1991.

8. Джеймс Мартин, Кэтлин Кэвен Чапмен, Джо Либен. Архитектура и реализация ATM. - М.: Лори, 2000. - 214 с.

9. Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети. Вводный курс / Пер. с англ. М.Е. Липкина, М.М. Птичникова; Под ред. В.Н. Стародубцева. - М.: ПО-СТМАРКЕТ, 2001. - 476 с.

10. МККТТ. Синяя книга, Т. Ill, Вып. III-8. ЦСИО - Общесетевые аспекты и функции, стыки «пользователь-сеть» ЦСИС. Рекомендации 1.310 - 1.470. IX Пленарная ас­самблея, Мельбурн, 14-25 октября 1988. - 340 с.

11. МККТТ. Синяя книга, Том Ш, вып. Ш-1. Общие характеристики международных те­лефонных соединений и каналов. Рекомендации G.101- G.181. IX Пленарная ас­самблея, Мельбурн, 14-25 октября 1988. - 304 с.