Цифровая сеть с интеграцией обслуживания (ЦСИО)

ЦСИО (ISDN – Integrated Services Digital Network) –цифровая сеть для передачи данных с различными скоростями в едином физическом канале, которая поддерживает множество служб телекоммуникационных сетей.

Телекоммуникационная служба – совокупность аппаратно-программных средств, а также поддерживающих ее средств технической эксплуатации (ТЭ) и административного управления, обеспечивающая предоставление услуг пользователям. Состав существующих и перспективных служб и услуг телекоммуникационных сетей представлен в таблице 11.1.

Цифровая сеть интегрального обслуживания(ЦСИО) – это цифровая сеть с цифровыми абонентскими линиями и цифровыми оконечными устройствами разнообразного назначения. В такой сети по одной и той же абонентской линии и по одному и тому же соединению может быть передана речевая, текстовая информация, данные, изображения.

Особенности ЦСИО:

- передача информации между абонентскими терминалами в цифровой форме;

- обеспечение доступа к большому числу речевых и неречевых служб;

- подключение разнообразных терминалов с помощью многоцелевых стандартных интерфейсов «пользователь - сеть»;

- обеспечение централизованного способа организации сигнализации с высокой скоростью и верностью;

- обеспечение любого вида коммутации.

Функциональная схема организации доступа абонентов ЦСИО к ЦСК (рисунке 11.1)состоит из функциональных блоков размещаемых у абонентов и на ЦСК.

Рисунок 11.1– Функциональная схема организации доступа абонентов ЦСИО к ЦСК

Физические устройства, образующие интерфейс между линией и пользователем, располагаются в непосредственной близости от терминалов и называются сетевыми окончаниями(NT).

В узкополосной ЦСИО (У-ЦСИО) в интерфейсе «пользователь-сеть» специфицировано два типа основных цифровых каналов В и Н, предназначенных для передачи самых разных информационных потоков пользователя, и канал D, используемый, в основном, для передачи сиггнальной информации.

Каналы типов В и Н используются при создании трактов по способу коммутации каналов.

Сигнальный канал служит для обеспечения «диалога» между устройством пользователя и сетью. В некоторых случаях сигнальный канал можно использовать для передачи в нем пакетов данных пользователя. Передача информации сигнализации и пакетов данных пользователей осуществляется в виде блоков, при этом приоритет имеют блоки сигнальной информации.

В зависимости от вида абонентского окончания в канале типа D данные могут передаваться со скоростью цифрового потока в 16 или 64 кбит/с.

Если по каналу типа В могут передаваться потоки речевой информации или данных с максимальной скоростью 64 кбит/с, то по каналу типа Н – потоки от высокоскоростных факсимильных аппаратов, установок видеосвсязи, высокоскоростной передачи данных, высококачественного звукового вещания.

- канал В – для передачи информации со скоростью 64 кбит/с;

- канал D –для передачи сигнальной информации со скоростью 16 кбит/с;

-

Для увеличения скорости передачи

канал Н₀ – 384 кбит/с

- канал Н₁₁ –1536 кбит/с

- канал Н₁₂ –1920 кбит/с

Основным для большинства абонентов является базовый доступ (BRA – Basic Rate Access) со скоростью 2В+D = 144 кбит/с, но фактически скорость 192 кбит/с, так как передается дополнительная информация по синхронизации и управлению сетью. Первичный доступ (PRA – Primary Rate Access) используется для систем с повышенной нагрузкой со скоростью 30В+D (локально-вычислительные сети, УПАТС).

Виды сервиса в ЦСИО. Услуги ЦСИО делят на две группы: основные и дополнительные. К основным услугам относятся услуги переноса (доставки) информации и услуги предоставления видов связи. Под услугой переноса информации понимают доставку цифровых потоков от одного интерфейса «пользователь-сеть» до другого. В предоставлении вида связи участвуют как средства сети, так и терминальное оборудование пользователя. Услуга предоставления вида связи (например, диалог двух пользователей с помощью речевых установок – телефонных аппаратов) должна обеспечивать возможность обмена информацией между пользователями. Услуги переноса информации, как правило, сопровождают услуги предоставления видов связи. Однако, пользователь может запросить услугу переноса – соединение с нужными ему характеристиками для передачи данных, не указывая вид связи.

Основные услуги подразделяются на 2 типа:

1) Интерактивные – обеспечивают возможность обмена информацией, подразделяются на:

· диалоговые – обеспечивают возможность обмениваться информацией в акустической или в визуальной форме;

· сервис типа «поиск» – позволяет пользователям осуществлять поиск информации в информационных центрах;

в) сервис типа «передача с хранением» – позволяет пользователям обмениваться информацией с помощью электронного почтового ящика.

2) Распределительные(трансляционного типа):

а) широковещательные – центральный источник информации передает непрерывный поток информации неограниченному числу пользователей подключенных к сети, отдельный пользователь не может влиять на начало передачи информации и порядок предоставления;

б) с индивидуальным управлением – информация передается в виде повторяющихся кадров, пользователь может управлять процессом передачи информации.

Дополнительные услуги предоставляются в сочетании с какой-либо из основных и ориентированы на расширение удобств пользования услугами:

· удержание соединения-позволяет пользователю прервать разговорную фазу без разрушения соединения для наведения справки и восстановить ее впоследствии. Два соединения, удерживаемое и справочное, абсолютно независимы, благодаря этому обеспечивается конфиденциальность связи;

· переадресация вызова при занятости вызываемого абонента–позволяет пользователю переадресовать все входящие вызовы от некоторых служб на другой номер сети;

· безусловная переадресация вызова – позволяет пользователю переадресовать все входящие вызовы на другой номер сети;

· конференц- связь с расширением – позволяет пользователю участвовать в многостороннем соединении и управлять этим соединением. Инициатор может набрать номера нескольких абонентов и организовать оперативное совещание. Инициатор услуги может выборочно отключать любого из корреспондентов. Участники могут также отключаться по собственной инициативе. Современные комплекты конференц-связи предусматривают возможность одновременного соединения до 64 абонентов;

· прямой набор номера – предоставляет пользователю возможность прямого вызова через ЦСИО общего пользования к абоненту ведомственной ЦСИО с применением системы нумерации ЦСИО общего пользования;

· определение номера вызывающего абонента – обеспечивает вызываемой стороне идентификацию номера вызывающего абонента;

· запрет идентификации номера вызывающего абонента – услуга обеспечивает вызывающему пользователю возможность предотвратить индикацию номера своей линии на дисплее терминала вызываемого пользователя;

· портативность терминала – позволяет пользователю переключить терминал из одной розетки в другую в пределах своего абонентского пункта (базового доступа) в течение активного состояния соединения. Эта услуга позволяет также пользователю передавать вызов с одного терминала на другой в пределах одного абонентского пункта в течение активного состояния соединения.

Таблица 11.1 – Существующие и перспективные службы и услуги телекоммуникационных сетей [6]

Название службы	Услуги	Используемые телекоммуникационные сети
Телефонной связи, в том числе с подвижными объектами	Установка телефонного аппарата	ТФОП, сеть подвижной связи, ЦСИО общего пользования, ведомственная телефонная сеть, ведомственная ЦСИО
Местный телефонный разговор
Междугородный телефонный разговор
Международный телефонный разговор
Телефонный разговор абонента сети подвижной связи
Разговор или передача данных через ЦСИО
Дополнительные услуги
Телеграфная, телекс, АТ, объединенная служба АТ/телекс	Телеграммы	Телеграфная сеть, сеть телекс, сеть АТ, объединенная сеть АТ/телекс
Переговоры по АТ, телексу
Дополнительные услуги
Передача данных с коммутацией пакетов по телефонным сетям, передача данных по ЦСИО, передача данных по арендованным каналам	Соединение в сети данных	Сеть передачи данных с коммутацией пакетов, ТФОП, ведомственные сети, ЦСИО, некоммутируемая сеть
Соединение для передачи данных по ТФОП
Соединение для передачи данных по ЦСИО
Сдача каналов в аренду для передачи данных
Дополнительные услуги
Телематические	Телефакс-3	ТФОП, ведомственные сети, Сеть передачи данных с коммутацией пакетов, ЦСИО, видеотекстные центры, узлы обработки сообщений
Телефакс-4
Смешанный режим
Бюрофакс
Телетекст
Видеотекст
Обработка сообщений
Передачи газет	Передача газетной полосы	Некоммутируемая сеть передачи газет
Передача цветных изображений
Телеконференций	Телеконференции аудиографические и видеографические	ЦСИО, сети диспетчерских служб
Мультимедиа	Мультимедиа (звук, текст, подвижные и неподвижные изображения)	Широкополосная ЦСИО
Вещательные проводного звукового вещания, распределения программ ТВ, кабельного ТВ	Установка однопрограммной радиоточки	Некоммутируемая сеть проводного звукового вещания, сеть распределения программ звукового вещания, широкополосная ЦСИО, сеть распространения программ ТВ, сеть кабельного ТВ
Установка многопрограммной радиоточки
Передача сигналов звукового вещания
Передача сигналов ТВ
Передача сигналов кабельного ТВ
Дополнительные услуги

Скорость основного интерфейса «пользователь - сеть» в У-ЦСИО – 2В+D. Этот относительно невысокая скорость, которая ограничивает возможности развития служб, требующих более высоких скоростей передач от десятков до сотен Мбит/с. Такие скорости необходимы при передаче подвижных изображений, цветных изображений, проведение видеоконференций, кабельного телевидения.

В начале 80-х годов ХХ века в ряде мировых исследоватьских центрах (CNET, Франция, Bell Labs, США) начались работы по созданию сетей нового типа – широкополосных цифровых сетей с интеграцией обслуживания Ш-ЦСИО (B-ISDN – Broadband Integrated Services Digital Network). Концепция Ш-ЦСИО предполагает, что оператор предоставляет пользователю весь возможный набор узкополосных и широкополосных услуг в рамках одной сети на базе единого метода коммутации. Одной из основных проблем, с которой столкнулись разработчики концепции Ш-ЦСИО, была проблема выбора единого метода доставки информации и коммутации. В качестве такого метода был предложен метод асинхронной доставки, основанный на технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Технология ATM представляет собой разновидность метода коммутации пакетов и рассматривается как набор протоколов для применений, ориентированных на соединение с гарантированным качеством обслуживания, означающим выделение необходимой полосы пропускания и обеспечения минимальных задержек [24].

Основные свойства метода ATM:

1) исходное сообщение после представления в цифровой форме и перед передачей в сеть связи разделяется на протокольные блоки (кадры) фиксированной длины 48 байт;

2) каждый кадр дополняется служебной частью – заголовком (содержит адресную часть, элементы защиты от ошибок и др. служебную информацию), размером 5 байт, образуя ячейку ATM длиной 53 байта;

3) последовательность ячеек ATM передается через виртуальные соединения в коммутаторах ATM;

4) процедуры управления потоками и контроля ошибок перенесены в верхние уровни модели ВОС;

5) на приемной стороне ячейки ATM освобождаются от заголовков и собираются в единую последовательность, из которой затем формируется исходное сообщение.

Сети Ш-ЦСИО, построенные на базе технологии ATM обеспечивают следующие возможности:

- доставку всех видов информации (речь, данные, музыку, подвижные и неподвижные черно-белые и цветные изображения, мультимедиа) с высоким качеством обслуживания;

- поддержку интерактивных (диалоговых) служб и служб распределения информации;

- статистическое распределение сетевых ресурсов в соответствии с требованиями пользователей (гарантированная полоса пропускания).

Интеллектуальная сеть

Концепция интеллектуальной сети (ИС) представляет собой способ быстрого создания новых услуг в соответствии со специфическими для каждой их них требованиями, обеспечивая доступ к этим услугам абонентов базовой сети.

Определения ИС (IN)в документах ITU – T(МСЭ – Т международный союз электросвязи телекоммуникационный сектор):

ИС (IN - Intelligent Network) – сервисно-ориентированная архитектура телекоммуникационной сети

или

ИС(IN) – специализированная информационно-вычислительная сеть, надстраиваемая над существующей телекоммуникационной сетью и выполняющая функции по управлению процедурами предоставления дополнительных услуг пользователям.

Рисунок 11.2 – Базовая архитектура интеллектуальной сети

Основным требованием к архитектуре ИС(IN) является отделение функций предоставления услуг от функцийкоммутации и распределения их пофункциональным подсистемам. Функции коммутации, как и для традиционных сетей, остаются в базовой сети связи. Функции управления, создания и внедрения услуг выносятся в создаваемую отдельно от базовой сети интеллектуальную надстройку, взаимодействующую с базовой сетью через стандартизованные интерфейсы.

Основу сети ИС (IN) составляют контроллер услуг SCP, который через сеть сигнализации ОКС№7 доступен тем коммутационным станциям, в программное обеспечение которых добавлены функции узла коммутации услуг SSP. Функции SSP дополнены функциями интеллектуальной периферии (IP) –аналога традиционного «механического голоса» для «общения» с абонентами (рисунок 11.2).

SSP (Service Switching Point) – узел коммутации услуг, коммутационная система (ЦСК), за которой сохраняются все функции по предоставлению основных услуг связи, оснащенная дополнительным программным обеспечением для выполнения функций коммутации с SCP;

IP (Intelligent Peripheral) – интеллектуальная периферия, обеспечивает для SSP вспомогательные функции по ведению диалога с абонентами (приглашение к набору дополнительных цифр, прием частотных сигналов кода DTMF, распознавание речи и др.);

SCP (Service Control Point) – узел управления услугами, содержит программы реализации услуг для всей сети ИС (IN) и программное обеспечение протоколов взаимодействия с другими элементами ИС (IN);

SDP (Service Data Point) – быстродействующая база данных реального времени;

SMP/SCEP (Service Management Point/ Service Creation Environment Point)–узел технической эксплуатации и создания услуг, обеспечивает оператору сети возможности для контроля и управления параметрами и конфигурацией услуг.

Реализация услуг ИС(IN).ITU – T (МСЭ – Т) и ETSI (Европейский Институт Телекоммуникационных стандартов) стандартизировали наборы услуг (CS –Capability Set) CS1, CS2, CS3 и приступили к работе по стандартизации CS4. Реально в мире внедрено 5-6 услуг из CS1.

В России определен первоначальный набор услуг из CS1:

· бесплатный вызов (FPH – FreePhone);

· вызов с дополнительной оплатой (PRM – Premium Rate);

· вызов по телефонной карте (CCC – Credit Card Calling);

· виртуальная корпоративная сеть (VPN – Virtual Private Network);

· телеголосование (VOT – Televoiting).

Средства ИС (IN) обеспечивают базовый сервис, на основе которого можно предоставлять услуги, ограниченные лишь человеческой фантазией.

Сеть ИС (IN), создаваемая в конкретном регионе, может иметь региональный или федеральный статус. В первом случае сеть создается путем совмещения узлов SSP, SCPс цифровым УСС (узлом спецслужб) местной городской телефонной сети и услуги предоставляются абонентам только одного города. Во втором случае узлы SSP, SCP реализуются за счет аппаратно-программных средств цифровой АМТС и услуги могут быть предоставлены абонентам нескольких междугородных зон или всей сети ТФОП страны. Нумерация услуг ИС (IN) зависит от ее статуса, который однозначно определяет последовательность знаков, набираемых при заказе услуги.

ИС(IN) создается методом наложения на существующую базовую телефонную сеть. Выбор точки и способа доступа к ИС(IN) определяется следующими критериями:

1) через точку доступа любой абонент ТФОП должен иметь выход к ИС(IN) по единому номеру;

2) в точке доступа можно определить номер вызывающего абонента;

3) от абонента АТС любого типа до точки доступа передается переменное число цифр.

В России началось формирование федеральной сети ИС(IN), поэтому в качестве SSP используются АМТС, которые дополняются необходимыми средствами (рисунок 10.3). В планах нумерации ТФОП для ИС(IN) выделены коды DEF 800…809 (таблица 11.2). Структура номеров для федеральной ИС(IN) имеет вид:

П_мг – DEF – Х₁Х₂Х₃ – Х₄…..Х_n,

где П_мг – префикс междугородной связи (8, планируется смена на 0);

DEF – код доступа к услуге ИС(IN), (800…809);

Х₁Х₂Х₃ – код оператора (для России выделен диапазон 100…799);

Х₄…..Х_n – логический номер поставщика услуги, количество цифр переменное.

Таблица 11.2 – Список кодов DEF услуг ИС(IN)

Услуга	Код DEF
Бесплатный вызов
Вызов с автоматической альтернативной оплатой
Вызов по кредитной карте
Телеголосование
Универсальный номер доступа
Вызов по предоплаченной карте
Вызов по расчетной карте
Виртуальная частная сеть
Универсальная персональная связь
Услуга за дополнительную оплату

Пример реализации услуги «Бесплатный вызов» (рисунок 11.3). При предоставлении данной услуги абонент оплачивает только междугородный разговор с поставщиком услуги по установленным тарифам, сама услуга предоставляется бесплатно.

Рисунок 11.3 – Диаграмма последовательности сообщений при предоставлении услуги «Бесплатный вызов»

Вызывающий пользователь А (заказчик услуги) набирает префикс выхода на АМТС (8) и номер поставщика услуги. АМТС (SSP)обнаруживает вызов в сторону ИС(IN) и инициирует доступ к SCP, который может быть совмещен с данной АМТС. SCP, получив логический номер поставщика услуги от SSP, пересчитывает его в физический номер Б и передает на АМТС для маршрутизации соединения. АМТС выбирает требуемое направление связи (междугородное или местное). На базовой сети устанавливается соединение между заказчиком и поставщиком услуги. Оплата за состоявшийся разговор начисляется в зависимости от кода услуги и действующего тарифа на услуги АМТС.

Конвергенция сетей

Термин конвергенция, часто применяемый при описании эволюционных процессов в различных областях, в последнее время стал широко использоваться в телекоммуникациях. Европейской комиссией конвергенция определяется как возможность различных сетевых платформ обеспечивать практически одинаковый набор услуг или объединение оконечных устройств, таких, как телефон, персональный компьютер и ТВ-приемник в виде единого терминала.

В телекоммуникациях рассматривается три аспекта конвергенции [24]:

1) конвергенция услуг обеспечивает новые расширенные функциональные возможности для пользователей;

2) конвергенция процессов позволяет провайдерам услуг работать с оборудованием различных производителей и различными технологиями с тем, чтобы предлагать экономически эффективные услуги;

3) конвергенция сетей означает конвергенцию технологий, которая определяет возможность конвергенции различных сетевых услуг.

В течении многих лет информационные и телекоммуникационные технологии развивались как два различных направления. Тем не менее, в последнее время термин «конвергенция» стал появляться в контексте эволюции в информатике и телекоммуникациях, которые касаются процессов развития и интеграции услуг и сетей, замещения старых технологий новыми и т. п. Имеется ряд областей в телекоммуникациях, где конвергенция в настоящее время наиболее заметна.

Конвергенция услуг телефонии и передачи данных, где традиционная телефонная сеть представляет одного участника процесса конвергенции, а сеть передачи данных – другого. Это справедливо как для сетей общего пользования (ТфОП/ЦСИО и Интернет), так и для корпоративных сетей (УАТС, локальные сети и Интернет на базе интеллектуальной периферии IP). В области сетей общего пользования услуги на базе IP-технологии можно эффективно (с экономической точки зрения) предоставлять через линии доступа ТфОП/ЦСИО. Это определяет первый этап конвергенции, а именно взаимодействие ТфОП/ЦСИО с Интернет на границе телефонной сети. Далее необходимо обеспечить услуги телефонии между пользователями Интернет и пользователями ТфОП/ЦСИО. Это можно рассматривать как второй этап конвергенции. В долгосрочной перспективе в результате может быть создана сеть, обладающая достоинствами как ТфОП/ЦСИО, так и Интернет, и поддерживающая все услуги с одинаково хорошим качеством.

Другим важным направлением конвергенции является конвергенция фиксированных и подвижных сетей FMC (Fixed/Mobile Convergence). В связи с ограниченным ресурсом нумерации всемирной сети и неэффективностью сосуществования параллельных сетей примерно одинаковой емкости, была разработана концепция UMTS (Universal Mobile Telephone System) в целом для всемирной сети, которая предусматривает создание комбинированных станций, обеспечивающих для пользователей услуги как фиксированной, так и подвижной связи.

Примером, где конвергенция ведет к усилению мощности услуг, является компьютерная телефония (CTI – Computer/Telephony Integration). Здесь возможности компьютера добавляются к функциональности УАТС для улучшения и оптимизации технологических процессов в операторских центрах обработки вызовов (Call Centers), для которых характерны высокие нагрузки. Другим примером усиления мощности услуг являются мультемедийные коммуникации, где в процессе сеанса связи для передачи информации могут использоваться голос, видео, графика и звук.

Таким образом, процесс конвергенции определяется стремлением объединить все направления телекоммуникаций и информатизации, для взаимовыгодного использования ресурсов с целью предоставления качественно новых услуг пользователям.