Требования, предъявляемые к сети электросвязи, сводятся к обеспечению высококачественной передачи, распределению, хранению и преобразованию разнородной информации, высокой степени гибкости ее развития, возможности управления со стороны пользователя, оперативному получению от сети ответных реакций, объединению и разделению ресурсов. Существующие сети связи, построенные на традиционных принципах, не позволяют при приемлемых финансовых затратах обеспечить эти требования.

Уже в 60-х годах XX века стало ясно, что удовлетворение указанных требований может быть достигнуто лишь на основе полной цифровой сопряженности, осуществляемой в рамках распределенных процессов управления и обработки информации.

Выдающаяся роль б формировании и пропаганде этих идей принадлежит российскому ученому - академику A.A. Харкевичу, сформулировавшему в начале 70-х годов XX века идеи передачи и распределения разнородной информации на основе единых технических и организационных принципов [1.8].

Последующие годы ознаменовались интенсивным развитием микроэлектроники, оптоэлектроники, вычислительной техники. Достижения в этих областях техники непосредственно стимулировали развитие и совершенствование техники автоматической коммутации, систем передачи и сетей связи в целом. Были созданы сети связи, в которых коммутация каналов и передача информации осуществляется на основе временного разделения каналов и цифровых методов модуляции. Качественные изменения, произошедшие в технике связи, потребовали проведения интенсивной работы Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии МККТТ (ныне Международного союза электросвязи - МСЭ или ITU), международной организации по стандартизации (МОС) и ряда других организаций по созданию унифицированной модели взаимодействия распределенных процессорных систем и выработке международных стандартов. В 1980-1985 годы были разработаны рекомендации по построению цифровых сетей с интеграцией служб (ЦСИС) - сетей, в которых абонентам наряду с предоставлением телефонных услуг могут быть предоставлены услуги по передаче данных, факсимиле, обращению к банкам данных, связи между персональными компьютерами, между ЭВМ, мультимедийная связь и т. д.

Работа МККТТ и МОС позволила уже к 1984 г. в основном сформулировать концептуальную модель первого этапа развития ЦСИС - так называемую узкополосную ЦСИС - У-ЦСИС¹, которую рекомендуется брать за основу при создании национальных сетей с интеграцией служб. В настоящее время индустриально развитые страны, межнациональные компании и фирмы, занимающиеся разработкой, проектированием и эксплуатацией средств связи проводят широкомасштабные исследования в области ЦСИС. На международном рынке уже свыше 10-ти лет предлагается оборудование связи, позволяющее осуществить интеграцию служб. Это оборудование составляет основу узкополосной ЦСИС. Ведутся интенсивные исследования по созданию широкополосной ЦСИС (Ш-ЦСИС)²четвертого поколения.

Концептуальная модель ЦСИС

Цифровая сеть с интеграцией служб представляет собой сеть, которая наряду с обеспечением телефонной связи позволяет передавать, накапливать и распределять данные, тексты, изображения, а также обеспечивает пользователей разнообразным информационно-компьютерным обслуживанием. Так, по данным [1.2, 1.7, 1.24, 1.29-1.34], к началу следующего десятилетия ЦСИС будет предоставлять пользователям следующие виды обслуживания: телексное, высокоскоростная передача данных, цифровая телефонная связь, связь на основе пакетной коммутации, связь на основе коммутации каналов, связь на основе коммутации сообщений, передача телеметрической информации, передача текстовых сообщений, текстовое факсимиле, факсимиле, цветное факсимиле, электронная почта, передача телегазет, видеотекст, речевое факсимиле, телефонная конференция, видеоконференция, видеотелефония, передача стереопрограмм, передача квадрофонических программ, цветное телевидение, объем

¹Narrowband Integrated Services Digital Network - узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб.

' Broadband Integrated Services Digital Network - широкополосная цифровая сеть с интеграцией служб.

ное телевидение, телевидение с высокой разрешающей способностью, передача данных между подвижными объектами, телефонная связь с подвижными объектами, видеотелефонная связь с подвижными объектами, факсимильная связь с подвижными объектами, передача данных между подвижными объектами, передача неподвижных изображений между подвижными объектами, поиск информации на основе интерактивного обмена, телеобучение, телемедицина, мультимедийная связь, выполнение работы дистанционно разделенными коллективами (Teleworking), параллельные вычисления.

В этот список не входят виды обслуживания, предоставляемые уже в настоящее время электронными цифровыми телефонными станциями - так называемые дополнительные виды обслуживания: сокращенный набор номера, циркулярный вызов, автоматический будильник, переадресация абонента, ограничение доступа при входящей связи, автосекретарь, контроль входящего вызова и многое другое.

ЦСИС является очередным этапом развития интегральной цифровой сети связи, в которой уже наряду с системной интеграцией осуществлен» информационная интеграция. Предоставление пользователям ЦСИС разнообразных видов обслуживания делает эту сеть качественно отличной от цифровой интегральной сети связи, в которой распределение информации базируется лишь на методе коммутации каналов (КК). В отличие от цифровой интегральной сети в ЦСИС наряду с методом КК применяются и другие методы коммутации: коммутация пакетов (КП), коммутация сообщений (КСЩ), многоканальная коммутация (МК), гибридная коммутация < ГК и трансляция кадров (Frame Relay), быстрая коммутация пакетов (БКП).

Применение на ЦСИС разнообразных методов распределения и обработки информации с учетом того, что сама информация в отношении природы ас возникновения, свойств и объема является разнородной, требует при создание сети системного подхода, который, с одной стороны, обеспечивал бы возможность предоставления пользователям различных современных средств связи ■ информационного обслуживания, а с другой - допускал бы ее гибкое развитие в будущем и возможность экономичной адаптации к возникающим новым требованиям в отношении видов обслуживания и новой технике.

Данному требованию удовлетворяет модель взаимодействия отжряи-тых систем [1.4, 1.13-1.15], разработанная МОС. В соответствии с этой моделью установлены правила взаимодействия между сетью и видами обслуживания, которые она может предоставить. Эти взаимодействия отобралш-ются в виде иерархии протокольных уровней. Каждый уровень реализует одну или несколько функций, не выходящих за пределы некоторых логических границ. При создании новых видов обслуживания каждый >ровен*» а этой модели предоставляет более высоким уровням свои собственные ции в сочетании с функциями, предоставляемыми более низким уровням.

Механизм функционирования взаимодействия открытых систем (ВОС) состоит в следующем. В соответствии с моделью ВОС предполагают, что при взаимодействии двух определенных интерфейсов пользователя реализуется совокупность протоколов следующих семи протокольных уровней:

• физического,

• канального,

• сетевого,

• транспортного,

• сеансового,

• представительного,

• прикладного.

Первые три протокольных уровня (физический, канальный и сетевой) определяют особенности работы непосредственно сети связи при обслуживании ею пользователей. Следующие четыре уровня (транспортный, сеансовый, представительный и прикладной) определяют и реализуют процессы взаимодействия самих пользователей. По этой причине протоколы 1-3 иногда называют протоколами сетевой спецификации или подсистемой сети, а протоколы уровней 4-7 - протоколами подсистемы пользователя или взаимодействия «из конца в конец».

Важным требованием, предъявляемым к ЦСИС, является требование подключения терминала пользователя к концентратору или станции сети с помощью двух типов стандартных цифровых каналов: информационного и канала сигнализации. Скорость передачи информационного канала в соответствии с принятым стандартом равна 64 кбит/с. Этот канал является базовым каналом и называется В-каналом. Канал сигнализации, помимо своего прямого назначения, можно использовать также для передачи данных в пакетизированном виде, и в соответствии с принятой стандартизацией этот канал называется каналом О. Совокупность двух каналов В и одного канала О со скоростью передачи по нему 16 кбит/с обусловливает скорость передачи (2В+0) и соответствующий ей интерфейс. Другим скоростным стандартом является «первичная скорость передачи», равная ЗОВ + Э для стран Европы, 24В + О для США и Японии.

Предусмотрено также формирование и более скоростных цифровых потоков на основе В-каналов путем их мультиплексирования: НО - канал со скоростью 384 кбит/с, 6 х 64; Н11 - канал со скоростью 1536 кбит/с, 24 х 64; Н12 - канал со скоростью 1920 кбит/с, 30 х 64.

В настоящее время стандартизованы интерфейсы для Н-каналов, структура которых имеет вид: (НО+О), (Н11+Э), (Н12+0). В этих интерфейсах пропускная способность канала О составляет 64 кбит/с.

Рассмотрим подробнее назначение и взаимодействие протокольных уровней ВОС. Рис. 1.1 иллюстрирует функциональное назначение отдельных уровней протокольного взаимодействия. На этом рисунке в упрощенном виде показана организация связи между двумя пользователями сети Ц и Ц. Предполагают, что в общем случае оконечные устройства, к которым подключены пользователи, могут не только передавать, но и обрабатывать информацию, т. е. реализовать некоторый информационный процесс. Оконечным устройством может быть интеллектуальный терминал или ЭВМ. В соответствии с моделью протокольного ВОС каждому оконечному устройству ставятся в соответствие все семь перечисленных выше протокольных уровней.

Организация связи между пользователями и₁и Ц начинается с активизации процессов и протоколов, начиная с верхнего (прикладного) уровня, с последовательным вовлечением в работу всех семи уровней.

Методически рассмотрение удобнее начинать с уровня-инициатора, т. е. с прикладного уровня.

Прикладной уровень (уровень управления процессами) - поддержка операторских функций для управления операционной системой ЭВМ, распределенными базами данных, диалоговыми функциями. В зависимости от назначения оконечного устройства (числа реализуемых прикладных процессов) прикладной уровень может иметь несколько протоколов и пользователь может обращаться к любому из них. Уровень 7 отвечает за инициализацию и завершение сеансов связи, распределение программных и аппаратных средств для реализации процесса.

Представительный уровень - обеспечивает работу прикладного уровня, осуществляя систематическую согласованность процессов, организует необходимое представление данных для изображения их на дисплеях или печатающих устройствах, структурирует данные, осуществляет преобразование символьных потоков, засекречивание и рассекречивание информации.

Сеансовый уровень - создает стандарт сеанса и контролирует его соблюдение. В случае прерывания сеанса протоколы этого уровня обеспечивают его восстановление без потерь, в противном случае, извещают операторов о невозможности дальнейшей работы. Кроме того, на этом уровне регламентируются правила ведения диалога между ЭВМ.

Транспортный уровень - предназначен для управления сквозной транспортировкой сообщений между пользователями. В частности, на этот уровень возложена задача контроля за целостностью сообщений, оптимизацией использования средств связи, выбор вида и качества обслуживания процесса. На этом уровне выбирается тип коммуникаций - коммутация каналов, пакетов, сообщений; формируется стандартное транспортное сообщение из входных данных, проводится формирование начала и конца

Рис. 1.1. Протокольные уровни ВОС

транспортируемых единиц данных. Протоколы транспортного уровня совместно с протоколами сетевого, канального и физического уровня формируют так называемую транспортную сеть.

Сетевой уровень - реализует маршрутизацию на транспортной сети, формируя физические и виртуальные каналы, дейтаграммы, осуществляет распределение маршрутов продвижения данных, отвечает за правильность сборки сообщений из сетевых единиц.

Канальный уровень - определяет правила передачи блоковых данных по физическому звену связи. Этот уровень отвечает за обнаружение и исправление ошибок, возникающих из-за помех в канале связи, формирование сообщений о неустранимых ошибках на вышестоящий уровень, слежение за скоростью обмена и окончанием блоков данных, а также управление физической цепью при ее мультиплексном использовании.

Физический уровень - управляет средствами организации физического соединения, идентифицирует каналы, обнаруживает повреждение канала и передает эту информацию объектам канального уровня. Информация, передаваемая по физической цепи на этом уровне, не подвергается преобразованиям.

Важной особенностью семиуровневой системы является то, что ресурсы нижележащего уровня могут предоставляться пользователям в режиме разделения и, кроме того, терминалы и ЭВМ в зависимости от их «интеллектуальных способностей» могут автономно включаться в различные уровни иерархии.

Следование семиуровневому стандарту протоколов взаимодействия открытых систем при создании ЦСИС позволяет:

• развивать и реализовать протоколы отдельных уровней, не затрагивая протоколы остальных уровней;

• упрощать разработку системы и проектирование сетей в целом;

• обеспечивать полную совместимость систем и сетей различного типа.

Если в общем случае оконечные устройства требуют реализации всех семи протокольных уровней, то на узлах коммутации ЦСИС необходима реализация только первых трех уровней ВОС. Поэтому при взаимодействии узлов коммутации между собой и пользователями используются лишь первые три уровня протоколов. Уровни 5-7 предназначены для протокольного взаимодействия пользователей.

Операции, обеспечивающие распределение связных ресурсов, выбор путей передачи, установление и разъединение соединений, определение способа коммуникации, реализуются на уровнях 1-4. Эти операции существенно отличаются от операций, связанных с установлением сеанса взаимодействия терминалов или ЭВМ, реализуемых на протокольных уровнях 5-7. По этой причине совокупность протокольных уровней 1-4 называет ся транспортной подсистемой, а иногда транспортной сетью. Но при этом в целом логика разделения протоколов на уровни такова, что уровни 4-7 обеспечивают сквозное взаимодействие процессов в сеансе, а уровни 1-3 реализуют сетевой интерфейс.

Другими словами, глубина протокольного взаимодействия распределенных моделей ВОС различна. Если протоколы уровней 1-3 являются протоколами только сетевой спецификации, то протоколы уровней 4-7 обусловливают взаимодействие пользователей и поэтому их называют иногда также протоколами взаимодействия «из конца в конец» [1.10]. По отношению к протоколам 1-3 уровней протоколы уровней 4-7 являются протоколами более высокого уровня.

Для того чтобы семиуровневая архитектура протоколов функционировала, к передаваемым сообщениям добавляются заголовки или передается специальная управляющая информация. Если, например, на некотором протокольном уровне к сообщению добавляется заголовок, то для уровня, расположенного ниже, эти данные являются стандартными сообщениями, к которым может быть добавлен следующий заголовок, и т. д. Управляющие сообщения передаются, главным образом, между уровнями для их активизации и реактивизации.

⇐Предисловие от авторов | Мультисервисные телекоммуникационные сети | Система сигнализации - основа взаимодействия телекоммуникационных сетей⇒