ISDN - integrált szolgáltatású digitális hálózat
[1] Már többször utaltunk rá, hogy a klasszikus távbeszélő rendszereket analóg hangátviteli célokra tervezték, és nem alkalmasak modern digitális távközlési igények kielégítésére (adat-, fax- vagy video-átvitelre). Az új digitális rendszerek elsődleges célja az, hogy integrálja a hang- és nem hang jelű átviteli szolgáltatásokat. Elnevezésük: ISDN (Integrated Services Digital Network — integrált szolgáltatású digitális hálózat).
Kezdetben az analóg (hang-) átviteli távbeszélőrendszerek, a nyilvános kapcsolt hálózatok, a kapcsolás felépítésére szolgáló vezérlőinformációikat az ún. jelzéseket ugyanabban a 4 kHz-es csatornában vitték át, mint amelyben az emberi hangot. Ennek a megoldásnak: közös telefonvonalon vinni a hangot, a jelzéseket és modemek segítségével adatátviteli célokra is felhasználni, nyilvánvalóan sok hátránya van.
Az AT&T cég 1976-ban egy csomagkapcsoló hálózatot épített és helyezett üzembe, amely a fő nyilvános kapcsolt hálózattól elkülönülve működött. Ezt a hálózatot CCIS-nek nevezték (Common Channel Interoffice Signaling - közös csatornás központi jelzésmód). 2.4 kbit/s-os sebességgel működött és úgy tervezték, hogy a jelzésforgalom az átvivő-sávon kívülre kerüljön. Így az analóg összeköttetések kezelése egy különálló csomagkapcsolt hálózaton keresztül valósult meg, amelyhez a felhasználók nem férhettek hozzá.
A telefonrendszerek így valójában három különböző komponensből álltak: az analóg nyilvános kapcsolt hálózatból, amely a hangátvitelre szolgál, a CCIS hálózatból, amely a hangátviteli hálózatot vezérli, valamint a csomagkapcsoló hálózatból, amelyek az adatátviteli feladatokat végzi. Az ISDN fejlesztésekor először a felhasználó/ISDN interfészt határozták meg.
Következő lépésként az akkori végközpontoknak olyan ISDN központokkal való helyettesítését kellett elvégezni, amelyek támogatják az ISDN interfészt. Végül, a jelenben az átvitelt és kapcsolóhálózatokat (52. ábra) az 53. ábrán bemutatott integrált hálózat váltotta fel.
A legalapvetőbb szolgáltatás továbbra is a hangtovábbítás, de számos új tulajdonsággal kiegészítve. Az ISDN telefonokon több azonnali hívásfelépítésre alkalmas gombokat helyezhetünk el, amelyekkel a világ bármelyik telefonját el lehet érni. A telefonok a kicsöngés ideje alatt a hívó telefonszámát, nevét és címét is kijelezhetik. E sajátosság kifinomultabb változata szerint a telefonkészülék egy számítógéphez is hozzákapcsolódik azért, hogy egy bejövő híváskor a hívó adatrekordja képernyőn megjeleníthető legyen.
További korszerű hangátviteli szolgáltatások: világméretű konferenciahívások lebonyolítása (kettőnél több partner között). A beszéd-digitalizálási technikák lehetővé teszik a hívó számára azt is, hogy a foglalt jelzés vagy a hosszú idejű kicsöngés után üzenetet (hangposta) hagyjon. Az ISDN adatátviteli szolgáltatásai által a felhasználók ISDN termináljaikkal, ill. számítógépeikkel a világ bármelyik másik ilyen gépéhez hozzákapcsolódhatnak.
Egy másik fontos adatátviteli sajátosság az, hogy zárt felhasználói csoportok alakíthatók ki, ami magánhálózatok létrehozását teszi lehetővé. Egy csoport tagjai csak a csoport más tagjait hívhatják, és kívülről sem jöhet be semmiféle hívás (csak szigorúan ellenőrzött módon). Az ISDN várhatóan széles körben elterjedő új szolgálata a videotex, amely egy távoli adatbázis terminálon keresztüli interaktív elérését teszi lehetővé a felhasználó számára. (Áru kiválasztása és megvásárlása telefonon keresztül.) Egy másik, várhatóan népszerűvé váló ISDN szolgáltatás a teletex, amely valójában házi és üzleti célokra átalakított elektronikus levelezési szolgálat.
Számos esetben kézzel aláírt szerződések, ábrák, grafikonok, fénymásolatok, illusztrációk és egyéb grafikus anyagok átvitele válhat szükségessé. Ehhez egy másik ISDN szolgálatot célszerű igénybe venni, a Csoport 4 módban működő faxot, amely a képeket elektronikusan letapogatja és digitalizálja. Kialakíthatók távmérési (telemetry) vagy riasztó (alarm) szolgáltatások is ISDN szolgálat segítségével.
Az ISDN alapkoncepciója az ún. digitális bitcső (digital bit pipe). Ezen — a felhasználó és a szolgáltató között húzódó képzeletbeli csövön — áramlanak mindkét irányban az információt szállító bitek. A bitfolyam időosztásos multiplexelésével a digitális bitcső támogathatja a bitcső több független csatornára való felosztását. Két alapvető bitcső szabványt fejlesztettek ki: egy kisebb adatátviteli sebességűt magán célokra, és egy üzleti célokra tervezett nagyobb sebességűt, amely több csatornát támogat.
54. ábra: Az ISDN magán célú felhasználása
A szolgáltató a felhasználói helyszínen elhelyez egy hálózati végződést, amelynek a neve NT1 (Network Termination 1), amelyet ezután ugyanazzal a sodrott érpárral, amellyel a felhasználó telefonja a végközponthoz volt kötve, egy ISDN központhoz köti. Az NT1 dobozán lévő csatlakozóba egy passzív sínkábel illeszthető be. A kábelhez nyolc eszköz — ISDN telefonok, terminálok, riasztók, és egyéb más berendezések — csatlakoztatható.
Ténylegesen azonban az NT1 doboz hálózati adminisztráció készítésére, helyi és távolsági hurok tesztelésére, hálózatfenntartásra és teljesítményfigyelésre alkalmas elektronikát is tartalmaz. A passzív sínen lévő összes eszköznek címezhetőnek kell lennie, azaz egyedi címmel kell rendelkeznie. Az NT1-ben lévő sínhozzáférés vezérlő, ha egyszerre több eszköz is sínre akar kapcsolódni, akkor a versenyhelyzetet fel tudja oldani.
Nagyobb vállalatok számára az 55. ábrán látható konfigurációt alkalmazák. Ebben a modellben az NT1-el összekötve egy 2-es típusú hálózatvégződést, egy NT2-t (Network Termination 2) is találunk. A modellben az NT2-t egy digitális telefon alközpont, a PBX (Private Branch eXchange) testesíti meg, ez nyújtja a telefonok, terminálok és egyéb berendezések számára a valódi interfészt.
A vállalaton belüli telefonok a PBX-en belül zajlanak le anélkül, hogy a szolgáltató ISDN központja erről tudomást szerezne. Egy ISDN PBX közvetlen interfészt biztosít az ISDN termináloknak és telefonoknak. Egy nem-ISDN eszköz, igy pl. RS-232-C terminál illesztése érdekében a felhasználó egy vagy több termináladaptert alkalmazhat, mely a terminál felé RS-232-C, a PBX felé ISDN interfészt mutat.
55. ábra: Az ISDN üzleti célú alkalmazása
A CCITT négy referenciapontot határozott meg a különböző eszközök között: R, S, T, és U.
Az R-nél nagyon sokféle interfész található. A gazdaságosság az NT1 és NT2 egy egységbe integrálását követeli. Ezeket a módosított PBX-eket NT12 eszközöknek nevezik. Az NT1 előnye viszont az, hogy a felhasználó elől eltakarja az előfizetői hurkok technológiájában esetlegesen előforduló változásokat. Ha végül is megvalósul majd az áttérés az optikai szálakra, akkor az NT1-ek új környezetbe való illesztése sokkal egyszerűbb, mint a PBX-ek illesztése vagy esetleges kicserélése. Egy másik ellentmondás az S referenciapont körül alakulhat ki. Emiatt az egyes országokban különböző, egymással inkompatibilis ISDN rendszereket fedezhetünk fel.
A telefonnal kapcsolatos részben már foglalkoztunk az alközpontokkal, amit most digitális adatátviteli vonatkozásai miatt ismét sorra kerül. A PBX-ek feladata az előfizetői hívások kapcsolása, amely kezdetben kézzel, a későbbiekben automatikusan, (rotary, crossbar kapcsolás) történt. A modern PBX, amelyet PABX-nek (Private Automatic Branch eXchange - automatikus kapcsolású alközpont) vagy CBX2-nek (Computerized Branch eXchange - számítógép-vezérelt alközpont) is neveznek, már egy harmadik generációs rendszer. ( 56. ábra).
56. ábra: Digitális PBX felépítése
A PBX központi része egy áramkörkapcsoló, amelybe modulok illeszthetők. Minden modulkártya egy adott típusú eszköz számára biztosít kapcsolódási felületetet, kimenetén mindig egy ISDN bitfolyamot előállítva. A vezérlőegység egy általános célú számítógép. A vezérlőegység összegyűjti a hívott szám számjegyeit, majd a kapcsolót a hívó és a hívott berendezések közötti kapcsolat létrehozására utasítja. Kétféle típusú kapcsoló van. Az egyik a mátrix alakban elrendezett kereszteződéses kapcsoló (crosspoint switch) ezt az 57. ábrán láthatjuk. Ennek mechanikus megfelelője a crossbar kapcsoló. A metszéspontokban a kimenő és bemenő vonalakat félvezető-kapcsolók köthetik össze.
57. ábra: A kereszteződéses (mátrix) kapcsoló
58. ábra: Időosztásos kapcsoló
A másik megvalósítási forma az 58. ábrán látható időosztásos kapcsoló (time division switch). Az időosztásos kapcsoló az n darab bemeneti vonalat sorban egymás után letapogatja, és egy n (idő)résből álló bemeneti keretet állít össze. Minden egyes rés k bitből áll. Az időosztásos kapcsoló legfontosabb eleme az időréscserélő (time slot interchanger), amely időréseket tartalmazó bemeneti kereteket fogad, és ugyancsak időréseket tartalmazó kimeneti kereteket állít elő.
Az ISDN célja, hogy a felhasználó számára egy digitális bitcsövet biztosítson, akár a T, akár az S referenciaponton keresztül. Új típusú csatlakozót definiál, aminek nyolc érintkezője (tűje) van. Ebből kettő adás és adási föld, további kettő vétel és vételi föld számára van kijelölve. A maradék négy közül kettő a terminálok NT1, ill. NT2 általi tápfeszültség ellátásra, míg kettő ennek fordítottjára használatos. A szimmetrikus átviteli módnak a következtében az ISDN kábel 1km hosszú lehet és jó zajtűrő képességgel rendelkezik. A bitcsőben több csatorna is kialakítható, amelyek közül az eddig szabványosított csatornatípusok:
|
A |
4 kHz-es analóg telefoncsatorna |
|
B |
64 kbit/s-os PCM csatorna hang és adatátviteli célokra |
|
C |
8 vagy 16 kbit/s-os digitális csatorna |
|
D |
16 vagy 64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon kívüli jelzésre |
|
E |
64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon belüli jelzésre |
|
H |
384, 1536, ill. 1920 kbit/s-os digitális csatorna |
A szabványosításnak nem szándéka, hogy a digitális bitcsövön a csatornák tetszőleges kombinációja létezzen. Eddig három kombinációt szabványosítottak (1994):
1) Alapsebesség: 2B + 1D
2) Primer sebesség: 23B + 1D (U.S. és Japán) vagy 30B + 1D (Európa)
3) Hibrid: 1A + 1C
Az alapsebességű D-csatorna 16 kbit/s-os. Híváskéréseket az ezen elküldött üzenetek segítségével lehet kiadni.
Egy tipikus híváskérési üzenet kijelöli a használandó B csatornát, és megadja a hívandó ISDN telefonszámot, és esetleg egyéb opciókat ( pl. “R” hívás ) is tartalmaz. A D-csatorna további három logikai alcsatornára van felosztva: az s alcsatornára, amely jelzési célokra szolgál ( pl. hívás-felépítés ), a t alcsatornára, amelyen telemetriás eszközöket ( pl. füstérzékelők ) használhatnak, és p alcsatornára, amely kis adatátviteli sebességen adatcsomagok átvitelére alkalmas.
A primer sebességű interfészt a T referenciapontoknál való használatra, PBX-el rendelkező üzleti vállalkozások számára tervezték. A 23B + 1D választás lehetővé teszi, hogy egy ISDN keret kényelmesen illeszkedjen az AT&T T1 rendszeréhez. A 30B + 1D választás pedig a CCITT 2,048 Mbit/s-os rendszeréhez való illeszkedést teszi lehetővé.
Az 60. ábrán azt a fizikai rétegbeli keretformátumot láthatjuk, amely alapsebességű NT1-től vagy NT2-től a TE1 felé irányuló forgalom esetén érvényes. A keret 48 bitből áll, az adatbitek száma 36. A keret elküldéséhez 250 µsec szükséges, ami 144 kbit/s-os adatátviteli sebességet jelent, de ha a nem adatbiteket is számítjuk, akkor az átviteli sebesség 192 kbit/s-ra emelkedik.
60. ábra: Az ISDN keretformátum
Fontos tudnunk azt, hogy a felhasználói adat csupán egy nyers bitfolyam. Nincs hibaellenőrzés, nincs ellenőrzőösszeg, nincs redundancia, nincs nyugtázás és nincs újraadás sem. Ha hiba történik akkor azt a felsőbb rétegeknek kell javítania. Az ISDN semmi mást nem tesz, mint a B csatornák (és kisebb mértékben a D-csatorna) segítségével a felhasználónak nyers bitfolyamot biztosít.
Az ISDN a CCIS által meghonosított átvivő sávon kívüli jelzésmódot használja. Minden jelzés ( azaz vezérlőcsomag-küldés ) a D-csatornán zajlik.
A B-csatornák teljes 64 kbit/s-os kapacitása tisztán a felhasználói adatok átvitelére fordítható, sem fejrészek, sem egyéb más információ elküldésére nincs szükség. Az ISDN nem határozza meg a B-csatornák tartalmát.
A D-csatornával a helyzet alapvetően más. A felhasználó ezt éppen az ISDN rendszerrel való kommunikációra használja. Egy hívás végrehajtásához az ISDN eszköznek egy meghatározott formátumú csomagot kell küldeni NT1-nek.
A D-csatornán cserélt csomagok formátumát és tartalmát a CCITT SS #73 ajánlás definiálja.
ATM - Asynchronous Transfer Mode
Az ISDN továbbfejlesztésében nagy szerepet fog játszani, egy olyan átviteli módszer alkalmazása, amely figyelembe veszi az információforrások különbözőségét. A jelenlegi információátviteli rendszerek olyan protokollokat, adatátviteli módszereket használnak, amely az adott típusú információ átviteléhez fejlesztettek ki. Ezért más típusú információ átvitele ilyen csatornán keresztül rossz nem hatékony csatorna kihasználást okoz. (Például a telefonvonalak tervezésénél csak az emberi beszéd 4 kHz-es sávszélességét vették alapul, nem gondoltak nagysebességű adatátvitel megvalósítására.
Az alkalmazások alapvetően kétféle digitális átvitelt igényelnek:
Az ATM-et, ez utóbbi VBR típusú adatátvitelre tervezték. Ezeket a követelményeket kielégítendő, az ATM aszinkron időosztásos multiplex adatátvitelt használ, viszonylag kis méretű csomagokkal.
A csomagok 53 oktet (oktet=8 bit) hosszúak, ebből mindössze 5 oktet a fejléc és 48 oktet az információ. A fejrész tartalmazza a csomagot vivő virtuális kapcsolat adatait. Az információs mező rövid, így a pufferek a kezelő pufferek méretei kicsik lehetnek.
Az elérhető adatátviteli sebesség nagyobb 1 Gbit/s-nál, jellegénél fogva ISDN kommunikáció átvitelére alkalmas.
1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak
2. fejezet: Általános elméleti alapok, Vonalak megosztása, Vezeték nélküli átviteli közeg, Analóg átvitel, Digitális átvitel, Párhuzamos és soros adatátvitel, Aszinkron soros adatátvitel, Terminálkezelés, X.21 interfész, Beágyazott rendszerek kommunikációja, Soros kommunikáció, Ellenőrző kérdések és válaszok
3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek
4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok
8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet