Цифровая сеть с интеграцией услуг ISDN - Реферат

Технология ISDN обеспечивает передачу данных со скоростью 64 Кбит/с при одном и 128 Кбит/с при двух каналах связи. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит на уровне ISDN-терминалов (т.е. на оборудовании конечных пользователей), в связи с чем ISDN-станция имеет возможность коммутировать однородные цифровые потоки, "не зная", что же именно в данный момент передается по каналу. В ISDN-сетях используются два специфических типа интерфейсов: интерфейс базового уровня BRI (Basic Rate Interface), регламентирующий соединение ISDN-станции с абонентом, и интерфейс первичного уровня PRI (Primary Rate Interface), обеспечивающий связь между ISDN-станциями. При использовании BRI в качестве связующего звена между ISDN-станцией и цифровым телефонным аппаратом по В-каналам передается оцифрованные речевые сигналы, при организации же удаленного доступа к ПК и ЛВС или выхода в Internet В-каналы используются для обмена данными. Для согласования U-и S/T-интерфейсов обычно используются сетевые оконечные блоки Network Terminator (NT1), т.к. изначально предполагалось, что все ISDN-устройства, телефоны и т.д. будут работать только с S/T-интерфейсом, но сейчас выпускаются устройства, которые могут работать напрямую с U-интерфейсом, поскольку имеют встроенный блок NT1; в этом случае необходимость в автономном блоке NT1 отпадает.

телефонный internet цифровой интерфейс

Идеи появляются на свет задолго до возникновения потребности в их практическом применении. При этом наиболее неординарные из них требуют значительно большего времени для всеобщего признания их актуальности и начала интенсивного воплощения в жизнь. И в этом есть своя закономерность: полет творческой мысли всегда опережает трезвый расчет, экономическую целесообразность и техническую готовность общества к освоению новой, революционной идеи.

ISDN - цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network) - служит прекрасной иллюстрацией упомянутой закономерности: специфицированная еще в середине семидесятых Международным Консультативным Комитетом по Телефонии и Телеграфии (Consultative Commit t ee for International Telephony and Telegraphy - CCITT), данная технология стала объектом пристального внимания мирового информационного сообщества лишь в начале девяностых.

Чем же вызван взрыв повсеместного интереса к технологии, чей возраст вот-вот приблизится к двадцатилетней отметке? Во-первых, существующие технические и технологические рамки аналоговой телефонии (принципы которой, кстати, остались практически неизменными с конца прошлого столетия) стали слишком "тесными" для большинства серьезных пользователей, чей интерес к данной проблеме значительно шире обычного обмена телефонными (речевыми) сообщениями.

Во-вторых, современный технический прогресс достиг такого уровня, когда появилась реальная возможность создания высокотехнологичных средств, адекватных возросшим потребностям в цифровой передаче сигналов по телефонным линиям. Именно на стыке двух важнейших факторов и возник практический интерес к ISDN - технологии, обретшей второе дыхание за последние два-три года. Итак, что же такое ISDN? Согласно определению Международного Союза Связи (ITU - International Telecommunications Union), головной организации по разработке телекоммуникационных стандартов, ISDN представляет собой "набор стандартных интерфейсов для цифровой сети связи". По своей сути ISDN - это цифровой вариант аналоговых телефонных линий с коммутацией цифровых потоков, или, иначе, сеть из цифровых телефонных станций, соединенных друг с другом цифровыми каналами.

1. Краткая историческая справка

Первая ISDN-станция была введена в эксплуатацию в 1976 году. Первоначально ISDN воспринималась как средство модернизации существующей телекоммуникационной инфраструктуры, или, если говорить более конкретно, как новый способ передачи речевых сообщений, но использование ISDN только в качестве звукового сервиса явно не оправдывало финансовых затрат на развитие и внедрение новой технологии. Концепция ISDN изначально предполагала гораздо более широкий спектр возможностей, нежели простая замена устаревших аналоговых телефонных аппаратов на более модные цифровые терминалы.

С точки зрения пользователя наибольшая привлекательность ISDN заключается в возможности одновременного обмена речью, текстом, данными и подвижным изображением по стандартным аналоговым телефонным линиям с более высокими скоростями передачи, чем у обычным модемов, и по цене значительно меньшей, чем у арендуемых линий. При этом гарантируется высокое качество и высокая надежность передачи, а также широкий набор сервисных функций. Тем не менее, несмотря на первоначальный интерес потенциальных пользователей к новой коммуникационной технологии, в течение почти двух десятилетий цивилизованный мир не предпринимал активных шагов по практическому освоению ISDN, продолжая жить "по старинке": либо используя принципы аналоговой телефонии, либо - при необходимости передачи данных - пользуясь привычными сетевыми технологиями, такими, например, как Х.25. Однако, в силу указанных выше причин, два-три года назад отношение к ISDN кардинально изменилось.

2. Пользовательские аспекты ISDN

Рассмотрим возможности ISDN, а также в общих чертах определим сферу применения данной технологии. В первую очередь следует сказать о значительно более высоких скоростях передачи информации по отношению к аналогичным показателям, характерных для аналоговой телефонии. Обмен данными по линиям ISDN осуществляется с более высокими скоростями и значительно большей надежностью, чем с помощью самых скоростных модемов. Технология ISDN обеспечивает передачу данных со скоростью 64 Кбит/с при одном и 128 Кбит/с при двух каналах связи. Вторая примечательная особенность, отличающая ISDN от аналоговых принципов передачи сигналов, заключается в значительно более широком диапазоне типов передаваемых сообщений. Собственно говоря, весь "диапазон", используемый в аналоговой телефонии, ограничивался передачей речевых сигналов. ISDN же предоставляет пользователям поистине уникальный сервис: помимо традиционного обмена звуковой информацией, они получают возможность обмениваться цифровыми данными, текстом и движущимся видеоизображением.

При этом и скорость, и надежность, и качество передаваемых сообщений настолько высоки, что способны удовлетворить требованиям самого взыскательного пользователя. Третьей важной особенностью, весьма привлекательной для пользователей, является адаптируемость средств ISDN с существующими аналоговыми телефонными сетями. Это связано с тем, что на сегодняшний день большинство крупных телефонных станций (имеется в виду США и Западная Европа) спроектированы в соответствии с требованиями ISDN и имеют возможность предоставления абонентам ISDN-сервиса. Более того, в недалеком будущем, когда ISDN полностью завоюет мир (а это наверняка случится, поскольку преимущества цифровой технологии неоспоримы), абоненты ISDN-станций смогут наряду с ISDN-терминалами по-прежнему использовать обычные аналоговые телефоны, факсы и модемы.

К числу важных факторов, позволяющих строить оптимистические прогнозы в отношении ISDN, следует также отнести простоту использования, дружественный и удобный интерфейс, эффективные средства управления, большое количество сервисных функций, высокое качество передачи информации и высокую гарантию ее сохранности при ее прохождении по каналам связи. Особо следует сказать о стоимости средств ISDN и услуг, предоставляемых данной технологией. Отсутствие единого стандарта является одной из основных причин несовместимости средств ISDN, изготавливаемых разными производителями. Отсюда, в частности, и весьма высокая стоимость ISDN на сегодняшний день.

В концепции ISDN изначально заложено, что стоимость средств и услуг цифровой передачи данных должна быть значительно ниже стоимостных показателей, принятых в аналоговой телефонии. В перспективе, когда ISDN станет явлением обыденным и повсеместным, а проблемы стандартизации будут наконец решены, цены на оборудование и ISDN-сервис, безусловно, станут доступными для самого широкого круга пользователей. Тем не менее, уже сегодня наметились позитивные сдвиги в отношении снижения цен на ISDN. Так, цены на оборудование для конечного пользователя в течение последних пяти лет снизились более чем на 50%. Что же касается стоимости сервиса, то она зависит, прежде всего, от интенсивности использования ISDN-сети, то есть времени реального использования каналов связи по минутам плюс расстояния до абонента, с которым устанавливается связь. Помимо этого с пользователей взимается плата за установку и ежемесячная абонентная плата. В сфере ISDN-сервиса существует масса нерешенных проблем, которые так или иначе оказывают влияние (часто сдерживающее распространение ISDN) на ценообразование в этой области.

3. Основные принципы ISDN

Как уже говорилось выше, технология ISDN имеет концептуальные отличия от принципов, используемых в аналоговой телефонии. Каковы же эти отличия? Основной отличительной особенностью сети ISDN от обычной аналоговой телефонной сети является то, что ISDN-станции обеспечивают коммутацию цифровых, а не аналоговых, потоков. Следует заметить, что в последнее время появилось много аналоговых АТС, использующих цифровую коммутацию аналоговых сигналов. В отличие от таких станций, коммутаторы ISDN коммутируют именно цифровые потоки. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит на уровне ISDN-терминалов (т.е. на оборудовании конечных пользователей), в связи с чем ISDN-станция имеет возможность коммутировать однородные цифровые потоки, "не зная", что же именно в данный момент передается по каналу.

Второй особенностью ISDN является реализация принципа единой распределенной телефонной станции. Согласно данному принципу, все станции в рамках одной ISDN-сети логически объединены в единую большую станцию и абонентами могут рассматриваться в качестве цельного ISDN-комплекса. Использование указанного принципа позволяет оптимизировать нагрузку на каналы связи (например, минимизируя маршруты соединения между абонентами), а также предоставляет ряд услуг, не принятых в аналоговой телефонии (например, введение единого плана номеров). Нельзя обойти вниманием и такую важную особенность, отличающую ISDN от аналоговых сетей, как практически мгновенное установление соединения. Максимальная задержка в ISDN-сети не превышает 30 мс на каждый узел связи.

Четвертой отличительной особенностью новой технологии является способность ISDN-станций осуществлять автоматическую маршрутизацию соединений, что особенно важно в случаях, когда между станциями имеется несколько альтернативных путей соединения и необходимо выбрать наиболее оптимальный. Существуют и другие виды коммутируемых цифровых линий, например, Switched 56, - здесь объединяются два канала и достигается такая же пропускная способность, как и у двух 64 Кбит/с каналов данных ISDN. Однако Switched 56 имеет ряд существенных отличий от ISDN, в частности, по количеству (и качеству) предоставляемых услуг. Так, в Switched 56 отсутствуют такие виды сервисных функций, как определение идентификатора источника входящего сигнала, осуществление маршрутизации вызовов, почти мгновенно производимая настройка на вызов при помощи служебного (16 Кбит/с) канала и т.д.

4. Интерфейсы ISDN: BRI и PRI

Одним из основных элементов любой коммуникационной системы являются линии связи и принципы, положенные в основу их функционирования. Что касается ISDN, то исторические реалии развития и внедрения этой технологии неизбежно привели к использованию в рамках ISDN одновременно нескольких принципиально различных типов соединительных линий, или интерфейсов. В первую очередь это связано с тем, что "смена вех" в истории телефонии происходит не скачкообразно, а постепенно, как бы плавно "перетекая" из одного (аналогового) состояния в другое (цифровое). Наступление эпохи ISDN происходит безболезненно для пользователей традиционных телефонных услуг, с постепенным вытеснением принципов аналоговой телефонии. Именно поэтому полноценная цифровая АТС должна поддерживать, помимо специфических ISDN-интерфейсов, и все типы соединительных линий, существующих в аналоговой телефонии. Первоначально все телефонные станции являлись аналоговыми, и связь между ними (а также между ними и абонентами) осуществлялась посредством аналоговых соединительных линий.

Рост нагрузки на линии связи, связанный с интенсификацией информационных потоков и расширением круга проблем, возлагаемых на телефонную связь, привел к необходимости выбора: либо увеличивать кабельную емкость через увеличение количества линий связи (что вело к значительному увеличению стоимости телефонных услуг), либо искать принципиально новые решения. В результате появились цифровые линии связи - Digital Trunk Interface (DTI), позволившие увеличить количество каналов при сохранении или даже уменьшении числа соединительных проводов. Появившиеся в середине семидесятых первые ISDN-станции разрабатывались с учетом возможности работы с аналоговыми линиями связи и DTI, поэтому никакого диссонанса в индустрию телефонных услуг они не внесли. Подавляющее большинство абонентов продолжало пользоваться обычными аналоговыми телефонами, и ISDN станция должна была обеспечить поддержку одновременно и цифровых ISDN-терминалов, и обычных аналоговых аппаратов. Дальнейшее развитие цифровых принципов связи привело к увеличению численности ISDN-станций, что, в свою очередь, привело к необходимости создания специфического ISDN-интерфейса, обеспечивающего связь между ISDN-станциями. При этом физическая совместимость нового ISDN-интерфейса с DTI позволяет абонентам ISDN-станций наряду с ISDN-терминалами по-прежнему использовать аналоговые телефонные аппараты, модемы и факсы.

В ISDN-сетях используются два специфических типа интерфейсов: интерфейс базового уровня BRI (Basic Rate Interface), регламентирующий соединение ISDN-станции с абонентом, и интерфейс первичного уровня PRI (Primary Rate Interface), обеспечивающий связь между ISDN-станциями.

Логически BRI представляет собой особым образом структурированный цифровой поток, разделенный на три канала: два информационных канала типа В (bearer) с пропускной способностью 64 Кбит/с каждый и один служебный канал типа D с пропускной способностью 16 Кбит/с. Именно поэтому BRI имеет еще одно наименование - 2В D.

При использовании BRI в качестве связующего звена между ISDN-станцией и цифровым телефонным аппаратом по В-каналам передается оцифрованные речевые сигналы, при организации же удаленного доступа к ПК и ЛВС или выхода в Internet В-каналы используются для обмена данными. При этом по одной линии BRI могут передаваться два независимых потока сообщений - по числу В-каналов. D-канал, как уже говорилось выше, выполняет служебные функции. В числе основных функций можно назвать следующие: передача служебной информации (сигналы вызова, маршрут звонка, номера вызываемого и вызывающего абонентов и т.д.), одновременное обслуживание нескольких В-каналов, осуществление контроля занятости В-каналов, присвоение каждому абоненту определенного имени (при включении данного абонента в базу данных на ISDN-станции), вывод номера и имени звонящего абонента на экран дисплея ISDN-терминала и многое другое.

U-cable - обычный двухпроводный кабель, использующийся для аналоговых телефонов

Сетевое окончание (NT) - небольшой модуль, необходимый для согласования ISDN устройств клиента.

ST-cable - кабельная проводка клиента, с возможностью разводки по розеткам.

Физически BRI реализуется либо в виде U-интерфейса, либо в виде S/T-интерфейса. U-интерфейс предназначен для работы с удаленными пользователями (до 5 километров) и представляет собой витую пару. Функционирование U-интерфейса основано на использовании дуплексного режима (full-duplex), т.е. передачи потока по линии связи в обоих направлениях одновременно. Посредством же S/T-интерфейса осуществляется разводка внутри офиса компании либо квартиры с помощью двухпарного кабеля; при этом обеспечивается параллельное подключение до восьми устройств. Для согласования U- и S/T-интерфейсов обычно используются сетевые оконечные блоки Network Terminator (NT1), т.к. изначально предполагалось, что все ISDN-устройства, телефоны и т.д. будут работать только с S/T-интерфейсом, но сейчас выпускаются устройства, которые могут работать напрямую с U-интерфейсом, поскольку имеют встроенный блок NT1; в этом случае необходимость в автономном блоке NT1 отпадает.

Многие задают вопрос: не лучше ли использовать оконечное устройство с U-интерфейсом? Имеется несколько причин ответить отрицательно: · Первая, на стыке S/T заканчивается зона ответственности оператора связи и по общепринятой европейской практике прибор NT в помещении клиента устанавливает оператор;

· Вторая, немаловажная причина - при подключении только одного оконечного прибора с U-интерфейсом вы ограничиваете себя в других сервисах, сейчас или в будущем. Например, для передачи данных Вы установите только ПК-карту с линейным интерфейсом U и портом a/b для подключения аналогового телефона/факса. Через месяц Вы обнаруживаете, что использование BRI линии неэффективно и захотите поставить еще дополнительное устройство. Но это оказывается невозможным, и Ваши первоначальные инвестиции в прибор с интерфейсом U будут ошибкой;

· Третья причина заключается в том, что такой прибор должен выполнять функции NT и, следовательно, стоить дороже, чем оконечный прибор с интерфейсом S/T.

К интерфейсу S/T можно подключать устройства двух типов: терминальные адаптеры (terminal adapter - TA) и оконечное оборудование (terminal equipment - TE1). На терминальных адаптерах имеется опорная точка R, через которую к NT1 (и далее к ISDN) можно подсоединять технику, рассчитанную на передачу аналогового сигнала или работу с последовательным обменом и не предусматривающую прямого подключения к ISDN: модемы, факс-аппараты, обычные телефоны, маршрутизаторы.

ISDN-станции, в которые стекаются BRI-интерфейсы, соединяются между собой широкополосными магистралями, поддерживающими интерфейс первичного уровня PRI. Логически PRI построен по тому же принципу, что и BRI-интерфейс: определенное количество В-каналов и один D-канал. Иными словами, PRI можно представить в виде формулы NB D (23В D в США и Японии, где действует стандарт Т-1, и 30В D в Европе, где действует стандарт Е-1). При этом следует помнить, что D-каналы в PRI - 64 Кбит/с.

5. Средства ISDN

Любая концепция должна базироваться на комплексе средств, посредством которых она может быть реализована. ISDN не является исключением. К числу основных средств ISDN можно отнести: · ISDN-станции (ISDN-коммутаторы);

· ISDN-терминалы (цифровые телефонные аппараты);

· внутренние адаптеры ISDN (мосты/маршрутизаторы) для подключения ПК к ISDN-сети;

· внешние устройства (блоки) для подключения ПК или ЛВС к ISDN-сети как альтернатива адаптерам;

· блоки Network Terminator;

· линии связи (интерфейсы PRI и BRI).. Как работает ISDN

Основные каналы ISDN - это обычные телефонные линии. Правда, в них поддерживается большее напряжение - 90 В. Несущая частота сигналов при этом составляет 80 КГЦ, причем передача ведется дуплексная с использованием эхоподавления. И, тем не менее, качественная работа с ISDN возможна при длине провода не более 5 км. То есть тем, у кого АТС расположены дальше этого расстоянии, никто не может гарантировать работу цифровой сети. В помещении конечного пользователя линия подключается к сетевому окончанию (NTBA - Network Terminator for Basic Access) - устройству, которое устанавливается вместо обычной телефонной розетки. К сетевому окончанию можно подключить одновременно до 8 различных (или одинаковых) терминалов, причем каждый из них может иметь свой собственный номер. Внутри помещения используется уже четырехжильный провод. Одновременно находиться на связи могут 2 терминала. Каждому из них предоставляется канал по 64 кбит/с. Кроме того, в ISDN существует еще один специальный канал (D = 16 кбит/с), обеспечивающий взаимодействие с АТС и синхронизацию передаваемых данных.

Типы соединений в сети ISDN

Сеть ISDN совместима с имеющимися телефонными сетями и со всеми видами сетей передачи данных.

Варианты реализации

Что касается конкретных услуг ISDN, то в отделах информационных технологий большинства компаний интересуются в основном линиями BRI. Это частично связано с уровнем гибкости, который обеспечивает применение данных каналов.

Два канала B линии BRI могут быть объединены при помощи технологии BOND. Тем самым обеспечивается коммутируемый телекоммуникационный канал, который можно использовать для передачи данных или организации видеоконференций. (Термин употребляется для обозначения обратного мультиплексирования каналов в соответствии с технологией, разработанной Bandwidth-on-Demand Interoperability Group.)

U0 линейный код 2B1Q

Двухпроводная СЛ к цифровой АТС »5 км по жиле ?0.3?0.4.

Центральным устройством на рисунке, как это ни парадоксально, следует считать сетевое окончание блок NTBA (NT1), преобразующий линейный код 2B1Q в шину S0 (или если угодно другой термин - шину S/T).

Имеется несколько основных вариантов подключения оконечных устройств к шине S0 : - короткая пассивная шина (до 250м), - связь точка-точка (вынос одного устройства на расстояние до 1100м) и - расширенная пассивная шина (подключение нескольких устройств на расстоянии до 800м).

Конструктивно шина S0 реализована как два гнезда RJ-45 и колодка для дополнительной 4-х проводной разводки.

Можно, например, осуществлять доступ к Internet через канал пропускной способностью 64 Кбит/с, либо, применив BOND, получить канал пропускной способностью 128 Кбит/с и организовать по нему видеоконференцию среднего качества. При этом никто не мешает применять канал D, например, для проверки платежеспособности кредитной карточки - это не повредит ни голосовому обмену, ни передаче данных.

Оснащение малого офиса

Стандартное оснащение офиса класса

Пример оснащения домашней линии BRI

Оснащение офиса ISDN микро-АТС на 4 телефонных порта и USB порт

Этим, однако, гибкость технологии не исчерпывается. Удаленный пользователь может подключаться к сети через маршрутизатор, обеспечивающий передачу данных на домашний офис по коммутируемой линии со скоростью 128 Кбит/с. При этом канал связи с удаленным рабочим местом устанавливается по требованию пользователя и отключается, когда передачи данных не происходит. Таким образом, удаленный пользователь получает высокоскоростной канал связи по цене, составляющей всего лишь небольшую долю стоимости линии.

Возможна также и следующая конфигурация: на удаленном рабочем месте аппарат факсимильной связи и обычный телефон подключаются к одному каналу B, другой же канал B служит для связи с сетевым адаптером ISDN и программным обеспечением NDIS и PPP.

Еще один вариант - подключение одного канала B к маршрутизатору и использование его для связи с Internet. При этом второй канал B может применяться для эмуляции линии DID (direct inward dialing) или для подключения к входной/выходной обычной телефонной линии сервера удаленного доступа.

7. Обеспечение соединения

Следующий и, пожалуй, наиболее трудный шаг - арендовать именно те линии ISDN, которые необходимы для выполнения поставленной задачи. Последние технические достижения существенно упростили выбор типа линии ISDN, тем не менее, для решения этой задачи по-прежнему требуется определенная квалификация. Главное, о чем нужно помнить, - то, что три основных типа услуг (основной канал (bearer), дополнительные услуги и телесервис) можно комбинировать в соответствии с требуемой конфигурацией и пропускной способностью сети.

Основные каналы - это та часть архитектуры ISDN, благодаря которой, собственно, и осуществляется возможность передачи информации. Информация при этом не претерпевает никаких изменений.

Для основных каналов возможны два режима работы: коммутация линий и пакетный режим. Работа в режиме коммутации линий похожа на использование телефонных сетей - между двумя узлами устанавливается соединение (возможно с применением большого количества промежуточных узлов), поддерживаемое в течение всего времени информационного обмена.

Пакетный режим предполагает передачу цифровой информации в виде пакетов, которые могут передаваться по сети разными путями, имея лишь общие точку старта и пункт назначения. Пакетный режим обычно применяется в сервисах X.25 или frame relay.

В техническом описании ISDN, принятом в настоящее время в ITU-T, перечисляются десять типов услуг основного канала с коммутацией линий и три типа услуг в пакетном режиме.

Услуги основного канала можно далее классифицировать по трем признакам: набор линий, режим и флаг передачи голоса/данных. Выбор режима услуг основного канала определяется конкретной прикладной задачей. Наиболее часто встречаются следующие режимы: Режим работы с коммутацией линий, 64 Кбит/с, без ограничений, 8 КГЦ, структурированный канал. При использовании этого сервиса абонент фактически получает чистый канал, по которому можно передавать любые данные. Цифра 8 КГЦ является характеристикой тактирования линии: синхронизация сервиса осуществляется средствами ISDN, а не из прикладной программы пользователя.

Режим работы с коммутацией линий, 2х64 Кбит/с, без ограничений, 8 КГЦ, структурированный многопользовательский канал. Такая услуга обеспечивает передачу данных по двум независимым каналам B с правильной синхронизацией.

Виртуальная линия ISDN, случай B. Эта услуга предоставляется в пакетном режиме. (Случай A предполагает работу с X.25 и используется не слишком широко.) При работе в режиме виртуальной линии ISDN канал D применяется для передачи данных в виде пакетов. Описанный сервис не обеспечивает больших скоростей передачи данных (всего 9600 бит/с), однако он прекрасно подходит, например, для проверки платежеспособности кредитных карточек.

Название флага передачи голоса/данных полностью характеризует его назначение. Он определяет, используется ли, например, канал B для передачи голоса, данных или голоса и данных одновременно.

Любому человеку, будь то специалист, работающий дома, или сетевой администратор крупной корпорации, необходима возможность передавать речевые, цифровые и видеоданные по телефонным линиям быстро и недорого. Перечисленные выше возможности ISDN позволяют широко использовать данную технологию в самых различных областях современной жизни. Именно поэтому ISDN заслуживает самого серьезного внимания и наверняка будет широко распространяться в будущем. Помимо применения ISDN в качестве привычного средства телефонной связи, цифровая технология передачи сигналов является идеальной системой для многих предприятий и фирм в плане работы с удаленными пользователями, а также для организации эффективного доступа в Internet, организации видеоконференций и т.д.

Многие клиенты, использующие или собирающиеся использовать линию ISDN, считают, что они получают просто высокачественную телефонную линию и одновременно скоростной доступ к Интернет. Однако, есть еще несколько возможностей этих линий по передаче данных - это прием/передача факсов Группы 4 (G4, фотофакс) и режим связи двух компьютеров EFT (ISDN Eurofiletransfer). Последний позволяет передавать файлы на скорости до 400 кб/с оъбединяя 2 канала В и используюя компрессию данных.

8. ISDN и телефонная связь

Использование ISDN в качестве средства традиционной телефонной связи исторически явилось первой областью применения новой телекоммуникационной технологии. Разработанная как альтернатива обычным аналоговым сетям, она содержит ряд принципиальных особенностей и предоставляет пользователю ISDN-терминала следующие преимущества: наличие жидкокристаллического дисплея и расширенной телефонной клавиатуры для интерактивного управления вызовами и обмена сообщениями, практически мгновенное установление связи (в течение милисекунд), возможность одновременного установления и удержания линии связи с тремя абонентами, возможность обмена текстовыми и речевыми сообщениями, возможность регулирования громкости принимаемой речи, повышенное качество звучания и т.д.. ISDN и Internet

"Пожалуй, самое значительное событие в отрасли производства ПК и коммуникационных средств за последние 10 лет - это появление Internet, - считает д-р Эндрю С. Гроув, президент и главный исполнительный директор Intel Corporation. - Сегодня любой ПК превратился в своего рода окно, через которое пользователи могут подсоединиться к любому другому ПК в мире".

Такие сервисы, как WWW (World Wide Web), обеспечивают доступ абонента практически к любой интересующей его информации, предоставляют возможность "поделиться" ею с широким кругом абонентов, а также позволяют создавать постоянно действующие каналы для технической поддержки пользователей. Подобный набор услуг предполагает обмен по сети Internet самого широкого спектра сообщений, включая графику, звук, текст и цифровые данные, что, в свою очередь, предъявляет весьма жесткие требования к пропускной способности сетей. Существующие сегодня способы установления соединений по аналоговым телефонным линиям с помощью модемов не способны обеспечить требуемой производительности, а также накладывают ряд ограничений на использование сервисных функций, крайне важных для организации современного бизнеса.

10. ISDN и видеоконференции

Еще один аргумент в пользу ISDN - наиболее прямой и естественный путь к организации реальных видеоконференций. Правда, число участников не должно превышать четырех, однако рабочие совещания двух-трех человек можно проводить в режиме реального времени. В определенной степени на рост интереса к ISDN оказывает влияние развитие систем мультимедиа. Так, многие коммерческие радиостанции на Западе используют ISDN для передачи стереозвука с высоким качеством. Кроме того, сейчас на рынке появились охранные системы и системы видеонаблюдения, работа которых основана на использовании принципов ISDN.

11. ISDN и удаленный доступ к ЛВС

Сегодня работа любой средней или крупной компании, имеющей географические рассредоточенные офисы, вряд ли будет эффективной без организации удаленного доступа к ЛВС филиалов. Однако решение этой проблемы путем использования выделенных линий обходится компаниям порой слишком дорого, а аналоговые модемы не способны обеспечить требуемого уровня производительности, особенно в последние годы, когда интенсивность информационных потоков резко возросла. Что же касается волоконнооптических, радиорелейных и спутниковых каналов связи, то для основной массы компаний их стоимость все еще выглядит астрономической. В этом случае идеальным решением как раз и является технология ISDN, способная обеспечить и приемлемый уровень производительности, и необходимое качество передачи информации, и максимально полный перечень услуг - и все это за вполне доступную цену.

Совершенно очевидно, что внедрение любого принципиально нового начинания, реализация любого крупного проекта, кардинальным образом меняющего сложившуюся инфраструктуру, всегда сопутствуется проблемами. В этом смысле ISDN не является исключением. Проблем с внедрением новой телекоммуникационной технологии, действительно, достаточно. Перечислим некоторые из них, на наш взгляд, наиболее важные: · отсутствие единого стандарта на ISDN (проблемы совместимости);

· необходимость коренной модернизации оборудования АТС;

· отсутствие достаточного числа цифровых линий;

· недостаточная техническая компетенция продавцов техники и услуг ISDN;

· проблемы финансирования.

Отсутствие окончательной версии стандарта ISDN является проблемой номер один. На сегодняшний день существует несколько стандартов ISDN: National-ISDN 1 в США, Euro-ISDN в Европе, а также ряд "местных" версий, например, в Германии, Франции и т.д. В свою очередь отсутствие единого стандарта стало причиной появления обилия несовместимых изделий ISDN. В первую очередь это относится к применению различных алгоритмов сжатия. Каждый производитель стремится к популяризации своей собственной оригинальной версии алгоритма уплотнения видео- и аудио-данных, что, естественно, приводит к невозможности распознавания данных оборудованием других производителей.

Второй аспект проблемы совместимости - существование множества разновидностей интерфейсов BRI и PRI, что создает множество проблем при совместной работе некоторых ISDN-станций или при подключении офисной ISDN-станции к ISDN-сети общего пользования, а также ряд других негативных последствий. Однако уже сейчас ведется разработка стандартов, которые должны обеспечить совместную работу оборудования разных поставщиков.

Проблема модернизации оборудования АТС. Это вторая важная проблема, которая требует пристального внимания. Ясно, что ISDN-сервис может быть предоставлен только специализированными ISDN-станциями, которые могли бы обеспечить абонентов ISDN-сети всем необходимым набором сервисных функций, присущих данной технологии. При этом, несомненно, ISDN-коммутатор должен иметь возможность поддерживать и традиционный сервис аналоговой телефонии.

Алгоритм линейного кодирования 2B1Q (2 Binary 1 Quandary) был первоначально предложен для использования в качестве протокола физического уровня в точке сопряжения U для BRI интерфейса сети ISDN. Алгоритм 2B1Q представляет собой один из вариантов реализации алгоритма амплитудно-импульсной модуляции с четырьмя уровнями выходного напряжения без возвращения к нулевому уровню (NRZ).

Для формирования линейного кода входной информационный поток делится на кодовые группы по два бита в каждой. В зависимости от комбинации значений битов кодовой группы ей ставится в соответствие один из четырех кодовых символов, каждому из которых в свою очередь ставится в соответствие один из уровней кодового напряжения.

Таким образом, закодированный в соответствии с правилами алгоритма 2B1Q сигнал представляет собой последовательность скачкообразно изменяющихся напряжений.

На рисунке представлено схематическое изображение линейного сигнала 2B1Q при передаче произвольной последовательности бит.

Линейный сигнал 2B1Q

Поскольку в данном случае двум битам немодулированного сигнала ставится в соответствие один кодовый символ, информационная скорость (data rate, скорость передачи данных) в два раза превышает символьную (symbol rate), это означает, что модуляционная схема 2B1Q обеспечивает постоянную величину спектральной эффективности модулированного сигнала q = 2 бита/Гц.

Системы передачи данных, которые используют этот алгоритм линейного кодирования, способны обеспечить скорость передачи данных от 64 Кбит/сек до 2320 Кбит/сек. Нормативными документами не определена величина шага изменения информационной скорости, поэтому, в различных реализациях эта величина может принимать различные значения (от 8 до 64 Кбит/сек).

Ниже приведены графики спектральных плотностей (Power Spectrum Density, PSD) 2B1Q-модулированных сигналов, которые обеспечивают передачу данных со скоростями 1168 и 2320 Кбит/сек. Существенным является то, что частотный спектр 2B1Q-модулированных сигналов не является ограниченным, что вообще характерно для спектров импульсно-модулированных колебаний. На рис. представлены графики PSD 2B1Q-модулированных сигналов, которые обеспечивают передачу данных со скоростью 1168 Кбит/сек и 2320 Кбит/сек.

Частотные зависимости PSD сигналов 2B1Q

На диаграмме представлена зависимость соотношения SNR (Signal-Noise Ratio) от расстояния распространения 2B1Q - модулированных сигналов, обеспечивающих передачу данных со скоростями 1168 и 2320 Кбит/сек.

Зависимости соотношения сигнал/шум от дальности распространения сигнала

Приведенные значения соотношения сигнал/шум были вычислены для линии с проводом 26-AWG (0.4 мм) по отношению к пороговому значению SNR (21.3 DB) и учитывают только помехи, которые вызваны воздействием передаваемого сигнала на принимаемый сигнал (Near End Cross Talk Noise, NEXT). Отмеченное на диаграмме пунктиром значение SNR* равное 6 DB соответствует минимальному превышению соотношением SNR уровня 21.3 DB, который гарантирует частоту появления ошибок (Bit Error Rate, BER) не более 10-7.

2B1Q, CAP и HDB3 - сравнительная характеристика

Согласно международным стандартам при построении аппаратуры HDSL могут применяться две технологии линейного кодирования - традиционная 2B1Q и узкополосная CAP. Обе технологии обеспечивают существенное увеличение дальности и помехозащищенности по сравнению с кодированием HDB3 или AMI, которое использовалось в оборудовании предыдущего поколения.

Наилучшие результаты обеспечивает применение модуляции CAP (Амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей). Эта технология позволяет передавать за каждый такт 7 бит (CAP128) или 6 бит (CAP64) информации, что существенно больше, чем при кодировании 2B1Q (2 бит) или HDB3 (1бит). Этим объясняется существенное ограничение спектра сигнала, передаваемого в линию, как в области высоких, так и низких частот (см. рисунок).

Именно спектральными особенностями линейного сигнала объясняются основные преимущества оборудования, использующего модуляцию CAP: · Повышение дальности работы, обусловленное тем, что более низкочастотный (по сравнению с 2B1Q) сигнал меньше ослабляется кабельной линией;

· Благодаря отсутствию в спектре высокочастотных составляющих, обеспечивается нечувствительность к высокочастотным и импульсным шумам, радиоинтерференции, значительное снижение перекрестных наводок;

· Отсутствие взаимовлияния в низкочастотной части спектра, традиционно используемой для аналоговой передачи телефонных разговоров и сигнализации;

· Нечувствительность к низкочастотным наводкам от силовых установок (метро, железнодорожный транспорт и др.) и электрических сетей.

Практический опыт применения оборудования WATSON2 (2B1Q) и WATSON3,4 (CAP) показал, что использование кодирования 2B1Q оправдано при хорошем качестве кабелей и небольшой дистанции работы. Однако для условий России и стран СНГ фирма SCHMID TELECOM AG рекомендует применение узкополосных т