ВВедение в технологию доступа к данным V5.1 и V5.2
1. КРАТКИЙ ОБЗОР
V5 - технология доступа к сети. Стандарты V5 (V5.1-ETS и V5.2-ETS должны обеспечить интерфейс взаимодействия между сетью доступа и телефонной станцией для поддержания узкополосных услуг связи. Стандарты серии V5 определяют требования (электрические, физические, процедурные и протокол) для соединений сети доступа и АТС. Сеть доступа - это система между АТС и оконечным оборудованием пользователя, заменяющая часть или всю локальную распределенную сеть. Она обеспечивает общее взаимодействие с такими устройствами, как аналоговый телефон ТфОП, аналоговая или цифровая офисная АТС, терминальное оборудование ISDN базового и первичного доступа, оконечное оборудование локальной сети и арендуемая линейная аппаратура. Она также обеспечивает мультиплексирование, ввод, вывод и передачу данных. Сеть доступа отвечает за распознавание тональных посылок доступа аналоговых сигналов, их продолжительность, напряжение и частоту импульсов, за вызывной тон, а также за конкретные характеристики последовательности передачи сигналов. АТС отвечает за управление вызовами посредством обеспечения коммутации, формирования тональных посылок набора номера, декодирования номера и т. д.
Имеется два типа V5: V5.1 и V5.2. Протокол V5.1 функционирует на одном потоке Е1, тогда как протокол V5.2 функционирует на группе потоков Е1 (до 16). Оба этих протокола могут использовать временные интервалы 15, 16 и 31 для передачи сигналов (конечно, с ограничениями по распределению сигналов по временным интервалам).
Рис 1. V5.1 и V5.2
Интерфейс V5.1 функционирует на одном потоке Е1 для каналов данных и каналов управления. Он поддерживает следующие услуги: связь с ТфОП, базовый доступ ISDN и выделенную линию. Каналы данных задаются заранее. Поэтому, этот интерфейс может поддерживать только до 30 каналов связи с ТфОП или 15 каналов вазового доступа ISDN.
Интерфейс V5.2 может функционировать на группе (до 16) потоков Е1. Поэтому, он может поддерживать до нескольких тысяч каналов данных. Это объясняется тем, что каналы данных распределяются динамически по запросу, а также поддерживается концентрация вызовов на группе потоков. Коэффициент концентрации обычно составляет примерно 8. Из-за возможного существования многочисленных каналов V5.2 обеспечивает идентификацию отдельных каналов, что позволяет проверить целостность потока. Отдельные потоки могут блокироваться для технического обслуживания или когда характеристики среды данных ниже удовлетворительных. Кроме того, этот протокол состоит из протоколов защиты, предназначенных для защиты звеньев сигнализации, посредством переключения канала управления из неисправного потока на другой исправный поток. Этот протокол поддерживает ISDN PRI в дополнение ко всем услугам, поддерживаемым V5.1.
Основные различия между протоколами V5.1 и V5.2:
1. V5.2 состоит больше из служебных протоколов, а именно, протокола назначения канала (BCC - протокол), протокола защиты и протокола управления каналом.
2. V5.2 использует дополнительные резервные канальные интервалы для повышения безопасности связи.
3. V5.2 может поддерживать до 16 потоков Е1.
2. АРХИТЕКТУРА ПРОТОКОЛА
Структура интерфейса V5 состоит из протоколов трех уровней: Уровень 1, Уровень 2 и Уровень 3 (рисунок 2).
Рис 2. Структура протокола V5
Уровень 1 известен как физический уровень. Этот уровень определяет физические параметры, линейное кодирование, линейную скорость и т. д. Стандарты ETSI ETS или ITU-T G.703 используются для определения этих электрических и физических характеристик.
Уровень 2 известен как уровень канала передачи данных. Этот уровень определяет передачу цифровых данных по физической линии и направляет информацию между объектами уровня 3 через протокол V5. Протокол LAPV5, версия протокола LAPD ETSI ETS или ITU-T Q.920 и Q.921, управляет уровнем канала передачи данных для обеспечения гибкого мультиплексирования разных потоков информации. Для сообщений ISDN информация, направляемая по каналу D, мультиплексируется на уровне канала передачи данных и без изменений передается через интерфейс V.5. Функция преобразования данных (mapping) используется, когда кадры принимаются подуровнем LAPV5-EF от локальной АТС, и если адрес LAPV5-DL находится в пределах диапазона, резервируемого для подуровня равноправных данных, как определено в адресе LAPS-EF, и должны быть переданы на подуровень LAPV5-DL.
Уровень 3 - сетевой уровень, определяемый стандартами ETSI ETS для интерфейсов V5.1) и ETSI ETS для интерфейсов V5.2). Этот уровень обеспечивает создание, завершение и поддержание связи в сети между объектами связи (Рисунок 2).
2.1 Структура кадра
Структура кадра V5 состоит либо из стандартного кадра V5, либо из модифицированного кадра V5 - кадра V5 ISDN LAP, предназначенного только для сообщений ISDN (Рисунок 3).
Рис.3 Структура кадра V5
2.1.1. Компоненты кадра
Флаг: Начало и конец кадра V5 обозначается флагом ().
Функциональный адрес пакета (Envelope Function Address): Адрес EF определяет протокол уровня 3. Тринадцать бит в 2 байтах используются для этой цели, тогда как оставшиеся три бита используются для адреса расширения и бита команды/ответа. Значения от 0 до 8175 предназначены для сообщений ISDN (Рисунок 4), тогда как 8176 - сообщение ТфОП.
Рис.4 Функциональный адрес пакета
Адрес связи: Это поле повторяет адрес EF, если он относится к сообщению ТфОП. Если это сообщение ISND, тогда адрес связи будет заменен на SAPI и TEI (как показано на Рисунке 3).
Контрольное поле: Контрольное поле работает, как определено в стандарте Q.921 - контрольное поле (I, RR, RNR, REJ, SAMBE, DISC, UI и т. д.).
Дискриминатор протокола: Используется для выделения сообщений, соответствующих протоколам, определенным в данном ETS, от сообщений, соответствующих другим протоколам, использующим этот же канал передачи данных (для этой цели используется ).
Адрес уровня 3: Этот адрес зависит от протокола. Он определяет объект уровня 3, к которому относятся передаваемые или принимаемые сообщения. Для протокола ТфОП это поле будет содержать идентификатор порта пользователя. Для протокола управления это поле используется для обозначения порта пользователя ISDN или ТфОП, или для указания общей функции управления V5. Для протокола назначения канала ВСС это поле будет показывать относительный номер вызова, который определяет процесс работы протокола BCC. Для протокола защиты это поле предназначено для логического идентификатора канала С (О - 44). Для контрольного протокола управления потоком он обозначает идентификатор потока.
Информация: Это поле содержит байт для типа сообщения, обозначая как протокол, к которому принадлежит сообщение, так и назначение посланного сообщения, а также само сообщение.
FCS: Поле контроля правильности очередности следования кадров - проверка правильного порядка и правильного числа кадров.
2.2. Протоколы
В протоколе V5.1 существуют следующие протоколы:
ТфОП (PSTN): Протокол коммутируемой телефонной сети общего пользования определяет совокупность сообщений для установления соединения и его прохождения в обоих направлениях. Этот протокол обеспечивает устанавление и завершение соединений и передает информацию о состоянии линии, которая может использоваться для перенаправления вызова в случае необходимости. Он управляет информацией о наборе номера, звонках, импульсах управления и т. д.
Различные сообщения этого протокола показаны на Рисунке 5. Обратите внимание на то, что биты информационного поля кадра протокола V5 используются для идентификации типа сообщения.
Рис.5 ТфОП (PSTN) протокол
ISDN: Сеть доступа прозрачна для передачи сообщений сигнализации ISDN, поскольку кадры D- канала ISDN - это кадры, передаваемые в пределах сети доступа. Эти кадры циркулируют только между оборудованием пользователя и АТС.
Управление: Протокол управления содержит две части: управление портом пользователя и общее управление. Протокол управления портом выполняет функции блокировки и разблокировки отдельных портов, когда возникают ошибки или требуется техническое обслуживание. Кроме того, он также поддерживает функции, которые относятся только к портам ISDN, такие как активация и деактивация, индикация ошибки или показателей качества функционирования и управление потоком для переда сигнализации на порты ISDN. Протокол общего управления отвечает за проверку идентичности обмена по V5, для обеспечения точности соединения и соответствия конфигурации с обеих сторон интерфейса. Каждая сторона интерфейса может сообщать или запрашивать другую сторону об ее идентификатора ID и конфигурации. Если нет соответствия, то протокол позволяет вносить изменения в конфигурацию обеих сторон обмена для установления соответствия.
Рис.6 Протокол управления
Кроме этих трех протоколов, также не менее важны очередные три протокола, но они определены только для интерфейса V5.2:
Протокол назначения несущих каналов (BCC): Этот протокол управляет динамическим распределением каналов данных в потоке Е1. Распределение каналов в протоколе V5.1 носит статический характер. Поэтому, протокол ВСС не применяется при использовании V5.1. Как указывалось ранее, V5.2 может состоять из 16 каналов Е1, что составляет более 400 временных интервалов. Благодаря поддержке концентрации и динамическому распределению временных интервалов эти несколько сотен временных интервалов могут поддерживать до нескольких тысяч портов пользователей. Функция концентрации обеспечивает распределение временных интервалов между большим числом портов пользователей. Протокол BCC управляет занятием и освобождением временных интервалов для портов пользователя. Кроме того, ВСС протокол обеспечивает обмен данными для проверки занятия и тем самым позволяет сети доступа информировать узел доступа о проблемах в сети, которые могут повлиять на назначение временных интервалов. Рисунки 7 и 8 показывают различные сообщения ВСС протокола.
Рис.7 ВСС протокол
Рис.8 ВСС протокол
Протокол управления потоком: Он назначает ID каждому потоку на каждой стороне интерфейса и позволяет каждой стороне проверять ID потока на противоположной стороне. Любая сторона может запрашивать идентификатор потока у противоположной стороны, определенный в поле адреса сообщения. Он также может вводить и выводить потоки из использования при неисправности или для технического обслуживания. Это обычно называется блокировкой и разблокировкой потока. Имеется два приоритета запросов блокировки. Запрос с высоким приоритетом производит переключение потоков, при этом происходит потеря текущих вызовов. Запрос с низким приоритетом позволяет узлу доступа как переключать потоки, так и ждать, пока не будут завершены текущие вызовы.
Рис.9 Протокол управления потоком
Протокол защиты: Этот протокол предназначен для защиты каналов связи от отказов. Для повышения надежности обмена в V5.2 используются процедуры переключения неисправных каналов управления. Когда отказ происходит в физическом временном интервале, логический канал должен быть перенесен на другой временной интервал. Каналы данных не защищаются. Этот протокол защиты используется во временном интервале 16 как основного, так и вспомогательных потоков интерфейса V5.2. Поток, в котором первоначально помещается канал управления, и соответственно в котором используется протокол защиты, называется основным потоком. Вспомогательный поток - это другой поток, используемый протоколом защиты. Эти два временные интервала ( 16 временные интервалы основного и вспомогательного потоков) рассматриваются как группа защиты 1. Протокол защиты во временном интервале 16 вспомогательного потока контролирует 16 временной интервал в основном и вспомогательном потока. Это гарантирует обнаружение деградации основного канала управления, а также обеспечивает контроль качества вспомогательного канала. Группа защиты 2 используется, если требуется большее число временных интервалов. Любое число активных временных интервалов связи, которые не могут быть защищены иначе, могут быть включены в эту группу. Распределение физических С-каналов в этой группе будет следующим: должны быть размещены временные интервалы 16 оставшихся потоков Е1. Если требуется больше каналов С, тогда будет добавлен временной канал 15 одного из потоков Е1, затем будет добавлен временной интервал 31 того же потока Е1. Если все еще требуется большее число каналов С, тогда будут добавлены временные интервалы 15 и 31 следующего потока Е1 и т. д. Может быть обеспечено N2 логических С-каналов, а так же группа из K2 резервных С-каналов, при этом 1≤K2≤3 и 1≤N2≤(3xL-2-K2); где L - число потоков Е1, а K2 - число резервных каналов. На рисунке 10 приведены различные сообщения этого протокола.
Рис.10 Протокол защиты
