Принципы ISDN были определены МСС (бывшей МКТТ) и опубликованы в рекомендации I.120 в 1993. Они приведены ниже:
Поддерживать голосовые и не голосовые приложения, используя определенный набор стандартизированных средств. Этот принцип определяет цели ISDN и средства их достижения. ISDN поддерживает разнообразные сервисы, как голосовую связь (телефон), так и не голосовую (обмен данными в цифровой форме). Эти сервисы предоставляются в строгом соответствии со стандартами МСС, которые определяют наибольшее число интерфейсов и видов передачи данных.
Поддерживать как коммутируемые, так и некоммутируемые приложения. ISDN использует и коммутацию каналов и коммутацию пакетов. Также ISDN поддерживает и некоммутируемые приложения, использующие выделенные линии.
Основываться на 64 Кбит/сек соединениях. ISDN соединения, основанные на коммутируемых каналах, так и коммутации пакетов, должны обеспечивать скорость передачи в 64 Кбит/сек. Это один из основных конструктивных элементов ISDN. Эта скорость была выбрана потому, что она была стандартной для передачи голоса в оцифрованной форме и поддерживалась интегрированными цифровыми сетями (Integrated Digital Network – IDN). Однако, очень скоро оказалось, что этой скорости недостаточно. Второе поколение ISDN – B-ISDN обеспечивает большую гибкость.
Интеллектуальные сети. ISDN должна поддерживать замысловатый сервис высокого уровня: например, выполнять переадресацию звонков, автоматически определять разные виды терминалов.
Уровневая архитектура. Протоколы доступа в ISDN сеть должны иметь уровневую архитектуру и отображаться на OSI модель. Этим обеспечивается целый ряд преимуществ:
- Для OSI приложений уже создано много стандартов. Пример HDLC – уровень 3 Х.25 для доступа к сервису с коммутацией пакетов в ISDN.
- Новые ISDN стандарты могут быть основаны на уже существующих стандартах, тем самым сократив стоимость их реализации.
- Стандарты разных уровней можно независимо развивать и реализовывать.
Разнообразие конфигураций. Реализация ISDN предполагает разнообразные физические конфигурации. Это обеспечивает адаптируемость ISDN к различиям в национальной политике, уровням технологий, имеющемуся оборудованию.
Основой ISDN архитектуры является концепция потока битового цифрового тракта или просто цифрового трактамежду пользователем и транспортной средой, через которую поток битов будет передаваться. При этом не важно как был сформирован этот поток битов - телефоном, факс-машиной, компьютером и т.п. Важно, что биты можно передавать по тракту в обоих направлениях.
Цифровые тракты могут мультиплексировать с разделением по времени несколько независимых каналов. Концепция цифрового тракта строго специфицирована. В ней строго определены интерфейсы, формат цифрового потока и правила мультиплексирования потоков. Было разработано два стандарта: один для низко скоростной передачи, для домашнего использования и высоко скоростной - для бизнес приложений.
На рис.2-51 а) показаны основные конфигурации для дома или небольшой организации. Поставщик сервиса, или как его еще называют оператор, устанавливает оконечное сетевое устройство - NT1. NT1 соединено с одной стороны с ISDN оборудованием пользователя, а с другой с ISDN устройством обмена в помещении поставщика сервиса. NT1 может быть удалено от ISDN устройства обмена на несколько километров и соединено с ним витой парой, оставшейся от обычного телефонного соединения. К одному NT1 может быть подключено до 8 ISDN устройств пользователя. С точки зрения пользователя, граница сети передачи данных – NT1 устройство.
Для производственных нужд конфигурация 2-51 а) не подходит, так как там может потребоваться существенно больше ISDN оконечных устройств, функционирующих одновременно, например, телефонов. Поэтому в промышленности используется схема конфигурация 2-51 b). В этой конфигурации используется устройство NT2 - PBX (Private Branch eXchange), которое мы будем называть устройством обмена второго уровня. PBX соединен с NT1 и обеспечивает связь с телефонами, терминалами в офисе и их мультиплексирование. Таким образом, PBX - это по существу небольшой ISDN коммутатор.
МКТТ определило четыре вида точек подключения для ISDN сетей: R, S, T, U. U соединение определяет соединение между ISDN устройством обмена и NT1. На сегодня это либо медная витая пара, либо оптоволоконная линия. Т - определяет подключение NT1 к оборудованию в офисе пользователя. S - подключение PBX и ISDN терминалов. R - адаптер между ISDN терминалом и не ISDN оборудованием.
Подключение типа Т позволяет подключить 23 64 Кбит/сек каналов, что хорошо укладывается в стандарт Т1 в США и Японии и 30 64Кбит/сек для Европы. Однако, надо подчеркнуть, что для одного N-ISDN терминала доступна скорость не более 64 Кбит/сек.
Битовый тракт в ISDN подразумевает мультиплексирование нескольких стандартных каналов. Стандарты ISDN определяют следующие типы каналов:
A – 4 КГц аналоговый телефонный канал;
B – 64 Кбит/сек цифровой канал с импульсно-кодовой модуляцией для голоса или данных;
Канал типа В подразумевает четыре вида соединений:
С коммутацией каналов: абонент инициирует вызов, под воздействием которого устанавливается соединение с коммутацией каналов, которое соединяет абонента с другим абонентом сети.
С коммутацией пакетов: абонент подключен к узлу сети с коммутацией пакетов и обменивается данными с другими абонентами посредством протоколов Х.25.
Frame соединение: абонент подсоединяется к узлу сети Frame Relay, через которую происходит обмен данными.
Постоянное соединение: это соединение, с другим абонентом, которое было установлено заранее и динамически изменено быть не может. Это соединение подобно выделенной линии.
Канал типа D служит двум целям. Во-первых, он служит для управления коммутацией каналов, инициированной вызовом по интерфейсу с абонентом через канал В. Кроме этого канал D можно использовать, когда он свободен, для коммутации пакетов или получения данных от оборудования на низкой скорости (до 100 бит/сек).
Каналы типа H служат для высокоскоростной передачи данных. Абонент может использовать такой канал как высокоскоростную магистраль, либо разделить ее с помощью метода TDM на подканалы. Обычно канал этого типа используют такие приложения как факс, видео, высококачественный звук.
Эти каналы объединяют в, так называемые, структуры передачи или канальные структуры. На сегодня лучше всего определена и используется базовая канальная структура (тогда ее называют BRI – Basic Rate Interface) или базовый доступ (ВА) и основная канальная структура (или основной доступ (РА)).
На рис. 2-52 показаны эти структуры. Базовый доступ состоит из двух полнодуплексных 64 Кбит/сек каналов В и одного полнодуплексного 16 Кбит/сек канала D. Базовый доступ обеспечивает максимальную скорость 192 Кбит/сек.
Основной доступ предназначен для пользователей, которым нужна высокая скорость передачи. Как видно на рис. 2-52 есть несколько вариантов основного доступа: для поддержки стандарта Е1 и для поддержки стандарта Е1. (Эти стандарты мы обсуждали в разделе 2.5.5.3).
ISDN сети предоставляют четыре вида соединений конечных пользователей:
- с коммутацией каналов через канал В;
- через канал В;
- с коммутацией пакетов через канал В;
- с коммутацией пакетов через канал D.
При установлении соединений с коммутацией пакетов используют как каналы В, так и каналы D. Через канал В передают данные пользователей, пользователи при этом могут использовать любой протокол обмена. Канал D используют для передачи управляющей информации между пользователем и сетью при установлении, разрыве соединения, доступе к сетевым сервисам.
Канал В подчиняется через устройство NT1 или NT2 используя протоколы физического уровня. Канал D предполагает использование трех уровневого протокола доступа, например, Х.25.
Постоянное соединение может быть предоставлено на неопределенное время, предопределенный период, либо выделенное дни, недели, месяцы. Сетевой интерфейс поддерживает только физический уровень. Управление вызовом не нужно, так как соединение уже предоставлено.
ISDN сети также должны предоставлять доступ к передаче данных через соединения с коммутацией пакетов. Для этого есть две возможности. Либо такую возможность обеспечивает внешняя сеть, называемая сетью передачи данных общего доступа с коммутацией пактов (Packet-Switched Public Data Network – PSDPDN), либо возможность коммутации пакетов интегрирована в ISDN сеть. В первом случае сервис обеспечивают через канал типа В, во втором – либо через В канал либо D канал. Начнем с использования В канала для доступа к коммутации пакетов.
Когда сервис коммутации пакетов обеспечивает внешняя PSPDM сеть, доступ к этому сервису обеспечивают через В канал. Как пользователь, так и PSPDN сеть должны в этом случае быть абонентами ISDN сети. В этом случае один или несколько узлов PSPDN сети, называемых PH узлами (Packet Handler), должны быть соединены с ISDN сетью. Эти узлы можно считать обычными Х.25 DCE устройствами, с возможностью подключения к ISDN сети. В этом случае абонент ISDN сети – это Х.25 DTE и ISDN сеть просто соединяет Х.25 DTE c Х.25 DCE, которое одновременно является узлом PSPDN сети.
Теперь любой абонент ISDN сети может обмениваться данными через Х.25 с любым абонентом PSPDN сети. Если между абонентом ISDN сети и РН узлом PSPDN сети есть постоянное соединение, то абонент с помощью Х.25 может сразу установить внутреннее соединение с другим пользователем. Если между ними можно установить соединение с коммутацией каналов, то кроме В канала, нужен D канал. Конфигурация, обеспечивающая доступ с коммутацией пакетов через PSPDN сеть, показана на рис. 2-53. На этом рисунке абонент показан, как Х.25 DTE устройство, которое через ISDN сеть получает доступ к Х.25 DCE устройству. При этом ISDN узел ET должен поддерживать Х.25.
Когда услугу коммутации пакетов обеспечивает ISDN сеть, то управление пакетами обеспечивает либо специальное устройство, либо устройство обмена. Это устройство названо РН устройством. Пользователь может быть соединен с РН устройством либо В каналом, либо D каналом. В случае В канала соединение может быть либо постоянным, либо коммутируемым. Этот случай мы уже обсуждали выше.
В случае D канала ISDN сеть обеспечивает постоянное соединение с РН устройством ISDN сети. Специальные меры на канальном уровне Х.25 позволяют разделить в D канале поток пакетов Х.25 от ISDN управляющих пакетов.
Конфигурация, обеспечивающая сервис с коммутацией пакетов внутри ISDN сети, показана на рис. 2-54.
