Архитектура интерфейса V5

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для проведения лабораторных занятий при изучении дисциплины "Сетевые протоколы и сигнализация в телекоммуникациях (Часть 1)" студентами Высшего государственного колледжа связи специальности "Телекоммуникационные системы" дневной и заочной формы факультета электросвязи.

Материал, изложенный в методических указаниях, позволит студентам, обучающимся в области телекоммуникаций освоить навыки по формированию структуры сообщений интерфейса V5, основных информационных элементов сообщений протоколов сетевого уровня протокола сигнализации DSS-1, тестирования используемых на сети телекоммуникационных протоколов. Рассматриваются вопросы, связанные с архитектурой и основами построения интерфейса V5, протоколом цифровой абонентской сигнализации, стеком протоколов DSS-1, с основными задачами тестирования на соответствие заданным спецификациям, известными и используемыми отечественные приборы тестирования.

После выполнения представленного в пособии комплекса практических работ обучаемые смогут эффективно работать в области эксплуатации сетей телекоммуникаций.

Каждое из заданий содержит краткие теоретические сведения. Особое внимание уделяется практическим процедурам, выполняемым студентами самостоятельно и контрольным вопросам по выявлению степени освоения темы, при одновременной работе с лекционными материалами, которые значительно расширяют познания обучаемых.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ПОСТРОЕНИЕ СЦЕНАРИЕВ СИГНАЛИЗАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНТЕРФЕЙСА V5»

Цель работы:изучить архитектуру и основы построения интерфейса V5, типы и структуру сообщений интерфейса.

Теоретическая часть

Стек протоколов интерфейса V5 содержит протокол ТфОП, протокол управления, протокол назначения несу­щих каналов, протокол защиты, протокол управления трактами.

Реализации протоколов интерфейса V5, представляются актуальными именно се­годня, когда практически все ведущие операторские компании подключают к коммутационным узлам оборудование проводного и беспроводного абонентского доступа, выпускаемое независимыми и никак не связанными с поставщиками АТС производителями, а рекомендованный ITU-T и ETSI интерфейс V5 является основным способом такого подключения. Всё это диктует глубокое изучение студентами интерфейса V5 на лабораторных работах.

V5 - технология доступа к сети. Стандарты V5 (V5.1-ETS 300 324-1 и V5.2-ETS 300 347-1) 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.

В качестве примера рассмотрим включение мультисервисных абонентских концентраторов (МАК). Применение МАК в сельских и городских телефонных сетях традиционных операторов ТфОП с подключением его к опорным цифровым АТС через стандартный интерфейс V5.2 позволит снизить затраты на абонентскую кабельную сеть за счет концентрации абонентской нагрузки.

Оборудование МАК работает с терминалами следующих типов:

• аналоговые телефонные аппараты, а также аппараты факсимильной связи и модемы;

• цифровые телефонные аппараты ISDN;

• интегрированные устройства доступа на основе технологии SHDSL, предусматривающие предоставление услуг как симметричной высокоскоростной передачи данных (до 2 Мбит/c), так и телефонии (VoDSL); электропитание таких устройств может быть дистанционным, что обеспечивает более высокую надежность;

• абонентские терминалы стандарта DECT.

Основной вариант включения МАК представлен на рис. 1. Через интерфейс V5.2 концентратор подключается к опорной АТС, а с абонентской стороны в каждую кассету включается до 570 аналоговых абонентских линий, т.е. в одном стативе можно разместить оборудование, допускающее включение до 3420 таких линий. Другой вариант организации связи с помощью МАК иллюстрирует рис.2. Как и в первом варианте, через интерфейс V5.2 концентратор подключается к опорной АТС, а с другой его стороны, через интерфейс SHDSL, подключаются интегрированные абонентские устройства IAD, в которые, в свою очередь, могут включаться телефоны и другие аналоговые устройства, а также и персональные компьютеры. Последний вариант включения представлен на рис.3 и демонстрирует полный спектр возможностей МАК. При этом услуги телефонии для абонентских терминалов всех типов предоставляются, независимо от технологии доступа, с использованием единого плана нумерации.

	Рисунок 1 - Включение аналоговых абонентских линий в концентратор с V5
	Рисунок 2 - Включение IAD в концентратор с V5

Рисунок 3 - Универсальный вариант включения МАК

Был создан универсальный интерфейс V5, который позволил совмещать в одной сети оборудование разных производителей. Как показано на рис. 4, наряду с интерфейсом V5 и включением абонентских терминалов в АТС по двухпроводным абонентским линиям иногда возможно использование и других про­токолов, например, в качестве временного решения. Такими прото­колами в различных ситуациях установки оборудования сети досту­па (например, WLL) могут являться системы межстанционной сиг­нализации по двум выделенным сигнальным каналам, система об­щеканальной сигнализации №7 и другие. В некоторых случаях возможно использование протокола DSS-1, ори­ентированного на организацию первичного доступа ISDN при вклю­чении УАТС в цифровые АТС сети общего пользования. Однако все эти варианты не могут рассматриваться как системные решения за­дачи подключения оборудования сети абонентского доступа к ком­мутационным станциям. Системное решение должно опираться на универсальный стандартизированный интерфейс.

Рисунок 4- Варианты включения оборудования доступа (например, WLL) в коммутационные узлы телефонной сети общего пользования

Местоположение этого универсального интерфейса, поддер­живающего различные виды абонентского доступа, согласно реко­мендации I.411, определено в опорной точке V, которая находится на границе между станционным окончанием ЕТ и линией цифро­вого доступа.

Возможные варианты доступа в точке V представлены на рис. 5, выполненном на базе рекомендации Q.512. Подробные характеристики интерфейсов V содержатся в соответствующих рекомендациях ITU-T и стандартах ETSI. Здесь же отметим только, что интерфейс VI предназначен для подключения к станционному окончанию АТС пользователей ISDN с базовым дос­тупом 2B+D, а интерфейсы V2, V3, V4 и V5 на физическом уровне представляют собой цифровые тракты 2048 Кбит/с, соответствую­щие рекомендациям G.703, G.704.

Рисунок 5- Интерфейсы и опорные точки V

Различаются эти интерфейсы используемыми системами сиг­нализации. Так, для V2 конкретный протокол сигнализации не оп­ределяется; подразумевается, что этот протокол будет специфиче­ским для каждого конкретного типа цифровых АТС. Интерфейс V3 ориентирован на подключение к станционному окончанию АТС пользователей ISDN с первичным доступом 30B+D, а специфика­ции V4 вообще исключены из последних версий рекомендации Q.512 в связи с появлением интерфейса V5. Именно этот послед­ний интерфейс произвел те революционные преобразования в ор­ганизации взаимодействия оборудования сети доступа и узлов ком­мутации, о которых упоминалось в начале главы.

Национальная часть протокола определяется для каждой страны в отдельности. Имеется два типа V5: V5.1 и V5.2.

Таблица 1- Сравнение интерфейсов V5.1 и V5.2

Характеристики	Интерфейс V5.1	Интерфейс V5.2
Количество трактов ИКМ	1 тракт ИКМ от 1 до 16 трактов ИКМ со скоростью передачи 2048 кбит/с	от 1 до 16 трактов ИКМ со скоростью передачи 2048 кбит/с
	без концентрации	с концентрацией
Протоколы	Протокол ТфОП	Протокол ТфОП
	протокол управления	протокол управления
функции несущих (информационных) каналов	+	+
функции поддержки D-каналов ISDN	+	+
функции поддержки сигнализации ТфОП	+	+
функции управления пользовательскими портами	+	+
функции общего управления	+	+
функции управления трактами 2048 кбит/с	-	+
функции управления звеньями уровня 2	+	+
функции защиты служебной информации	-	+
функции назначения несущих каналов	-	+
функции тактирования	+	+

Определены следующие функции, связанные с переносом информации через интерфейс V5:

· функции несущих (информационных) каналов, обеспечивающие двухсторонний перенос через интерфейс информации В-каналов пользовательских портов ISDN или цифровых каналов 64 кбит/с портов пользователей ТфОП;

· функции поддержки D-каналов ISDN, обеспечивающие двухсторонний перенос через интерфейс информации D-каналов пользовательских портов ISDN (сигнальной информации, данных, передаваемых в пакетном режиме, и данных, передаваемых в режиме трансляции кадров);

· функции поддержки сигнализации ТфОП, обеспечивающие двухсторонний перенос через интерфейс сигнальной информации портов телефонной сети общего пользования;

· функции управления пользовательскими портами, обеспечивающие двухсторонний перенос через интерфейс контрольной и управляющей информации, которая связана с блокировкой и разблокировкой отдельных пользовательских портов ТфОП и ISDN, а также с рядом задач, специфических для портов ISDN (активизацией/деактивизацией доступа, индикацией ошибок, контролем рабочих характеристик, управлением потоком сигнальной информации);

· функции общего управления, обеспечивающие управление реконфигурацией интерфейса, временную блокировку D-каналов отдельных портов ISDN в условиях перегрузки, рестарт протокола ТфОП и проверку согласованности обеих сторон интерфейса;

· функции управления трактами 2048 кбит/с (только в интерфейсе V5.2), обеспечивающие проверку исправности трактов и соответствия их идентификаторов на разных стороная интерфейса, блокировку/разблокирову трактов, а также цикловую и сверхцикловую синхронизацию;

· функции управления звеньями уровня 2, обеспечивающими надежный двухсторонний перенос информации разных протоколов;

· функции защиты служебной информации (только в интерфейсе V5.2), обеспечивающие переключение логических каналов сигнализации и управления на резервные физические каналы интерфейса при отказах ИКМ-трактов, а также контроль ошибок протокола и перезапуск средств нумерации сообщений;

· функции назначения несущих каналов (только в интерфейсе V5.2), обеспечивающие создание и разрушение физических соединений между пользовательскими портами сети доступа и несущими каналами интерфейса;

· функции тактирования, предоставляющие необходимую тактовую информацию для передачи битов, идентификации байтов и цикловой синхронизации.

Архитектура интерфейса V5

Стек протоколов V5 используется для подключения сетей доступа (Access Network - AN) к телефонным станциям LE (Local Exchange). Протоколы V5 используются следующими методами доступа:

1) Доступ по аналоговым телефонным линиям.

2) Доступ по каналам ISDN BRI.

3) Доступ по каналам ISDN PRI (V5.2).

Другие аналоговые или цифровые системы доступа для полупостоянных (semi-permanent) соединений без связанной с ними сигнальной информации, передаваемой по отдельному каналу (outband).

Протокол V5 использует каналы 2048 кб/с; V5.2 может работать одновременно с 16 такими каналами. При аналоговом доступе сигнализация от LE на пользовательском порту ТфОП (PSTN) преобразуется в функциональную часть протокола V5 для передачи в сторону AN. Для пользователей ISDN в стеке V5 определен протокол управления для обмена отдельными функциями и сообщениями, требующимися для координации с процедурами управления вызовами в LE.

Для поддержки более высокого уровня трафика и динамического распределения каналов протокол V5.2 поддерживает дополнительные функции:

Протокол организации опорного канала обеспечивает организацию и восстановление соединений по запросам, идентифицируемым сигнальными сообщениями, под управлением LE.

Протокол управления каналом служит для управления идентификацией каналов, их блокировкой и обработкой ошибок для мультиканальных систем.

Протокол защиты, функционирующий на двух каналах для обеспечения безопасности, управляет коммутацией системы защиты коммуникационных каналов при возникновении сбоев.

На различных уровнях стека V5 определены протоколы: LAPV5-EF, LAPV5, V5-Link Control (управление каналом), V5-BCC, V5-PSTN, V5-Control (управление) и V5-Protection (защита).

На рисунке 6 показано положение стека протоколов V5 и других телефонных протоколов в эталонной модели OSI.

Рисунок 6 - Положение стека телефонных протоколов в эталонной модели OSI