В ЦСИО обеспечен протокол канального уровня для логиче­ской связи данных, который позволяет ООД взаимодействовать друг с другом по каналу D. Этим протоколом является LAPD, подмножество HDLC. Протокол независим от скорости передачи и требует полнодуплексного прозрачного канала. Он описывается Рекомендацией I.440. В соответствии с этим протокол LAPD предназначен для выполнения многочис­ленных функций, связанных с управлением канала. Прежде всего он обеспечивает мультиплексирование и кодирование информации, контроль последовательности ее передачи, диагностирование каналов. Основными функциями этого протокола являются:

Обеспечение функционирования нескольких логических соединений в каждом канале;

Разграничение, синхронизация и создание прозрачности соединений (в том числе, отделение друг от друга, распознавание кадров);

Управление последовательностями передаваемых битов;

Обнаружение ошибок в кадрах и уничтожение кадров, содержащихошибки;

Восстановление соединений после сбоев и ошибок;

Передача без подтверждения ненумерованных кадров и с под­тверждением нумерованных кадров.

Протокол LAPD имеет формат кадра, очень похожий на формат HDLC. Более того, подобно HDLC, этот формат обеспе­чивает ненумерованные, супервизорные и информационные кад­ры. Управ­ляющий байт, который определяет различия между форматами информационного, супервизорного и ненумерованного кадров, идентичен структуре байта в HDLC).

Канальный протокол LAPD во многом похож на LAPB, используемый в Рекомендации Х.25, и произошел от последнего. Более того, LAPD совместим с Х.25/3 - сетевым уровнем, описываемым Рекомендацией Х.25. Отличается LAPD от LAPВ главным образом тем, что может обслуживать не один (как LAP В), а одновременно группу параллельно идущих каналов. Для этого LAPD обеспечивает мультиплексирование передаваемой инфор­мации. С этой целью в канале прокладывается несколько соеди­нений для одновременной работы нескольких комплектов терми­нального оборудования. В этой схеме адрес кадра LAPD идентифицирует не только канал, но и номер адресата.

LAPD предусматривает два байта для адресного поля. Это особенно ценно для мультиплексирова­ния многих функций в канале D. Расширение адресного поля предназначено для обеспечения большего числа битов в этом поле.

Бит в поле указания команды/отклика (К/О) идентифициру­ет, чем является кадр -командой или откликом. Со стороны пользователя отсылаются команды с битом К/О, установленным в 0. Отклики с этой же стороны идут с битом К/О, равным 1. Сеть выполняет все обратным образом. Она отправляет коман­ды, указывая 1 в бите К/О, а отклики -указывая 0.

Через интегральную сеть передаются пакеты, которые упаковываются в кадры. При коммутации каналов образуется последовательность групп каналов, по которой направляются эти кадры. При коммутации пакетов в каждом узле коммутации пакеты переупаковываются в новые кадры, передаваемые по очередной группе каналов. Рекомендация I.440 определяет две формы передачи информации по каждому каналу: одно- и многокадровая. Абонентская система выбирает одну из этих форм либо использует поочередно обе формы. Соответственно передается подтверждение о получении без ошибок одного либо группы кадров. Для этого в LAPD введены две команды и отклики, которые не су­ществуют в множестве HDLC. Это последовательная информа­ция 0(SI0) и последовательная информация 1(SI1). Команды SI0/SI1 предназначены для пересылки информации с использо­ванием последовательно подтверждаемых кадров. От­клики SI0 и SI1 используются при выполнении действий над единичным кадром для подтверждений приема кадров команд SI0 и SI1, а также для индикации потерь кадров или проблем с синхронизацией.

ЦСИО также обращаются к уровню 3. Спецификации уровня 3 (рекомендации I.450 и I.451) включают соединения коммутации каналов, соединения коммутации пакетов и соединения между пользователями.

Благодаря LAPD создается дуплексный синхронный канал, предоставляющий сетевому уровню четыре вида сервиса: запрос, подтверждение, индикацию, ответ. Запрос предназначен для подачисетевымуровнем заявки на необходимый сервис. Подтверждениеявляется сообщением канального уровня о приеме заявки на сервис. Индикация обеспечивает оповещение сетевого уровня о действиях, проводимых канальным уровнем по заявке на сервис. Ответ является информацией, передаваемой сетевым уровнем, о приеме индикации.

Протокол «Управление вызовом абонента» (см. рис. выше) определен Рекомендацией I.450. Он ориентирован на передачу специальных сообщений. Последние согласуют виды сервиса, используемого при сигнализации, и сообщают о результатах проверки совместимости этого сервиса во взаимодействующих абонентских системах. Обеспечение сквозной (через интегральную сеть) сигнализации осуществляется протоколами уровней 4-7. Второй режим коммутации отличается от первого (см. табл. в начале лекции) более современной методологией. Поэтому первый режим применяется в старых сетях. Для вновь создаваемых интегральных сетей рекомендуется использовать для сигнализации D-канал.

Третий режим (см. ту же табл.) обеспечивает в интегральной сети коммутацию пакетов. Иерархия протоколов в этом режиме показана на рис. 4, из которого следует, что в рассматриваемом режиме используются как протокол LAPD, так и широко применяемый в подсетях коммутации пакетов стандарт LAPВ. На сетевом уровне, как и в указанных подсетях, в интегральной сети используется третий уровень Рекомендации Х.25/3.

Основное описание протоколов сети GSM дано в документах ETSI. Эти документы представляют собой некоторые группы, систематизированные по версиям.

CM	Connection Management	Управление соединением
MM	Mobility Management	Управление мобильностью
RRM	Radio Resources Management	Управление радиоресурсом
LAPD	Link Access Protocol D	Процедура доступа к звену передачи данных по каналу D (m - обозначает воздушный интерфейс)
BTSM	Base Transceiver Station Management	Управление базовой приемопередающей станцией
BSSAP	BSS Application Part	Прикладная часть (подсистема) системы базовой станции
SCCP	Signaling Connection Control Part	каналов сигнализации
MTP	Massage Transfer Part	Подсистема передачи сообщений

Рассмотренные выше функции (registration), (authentication), маршрутизации вызова (call routing), (handover) выполняются подсистемой сети, главным образом используя протоколы сигнализации системы мобильной связи, основанные на протоколах системы ОКС-7. Структура этих протоколов показана на рисунке.

Протоколы в GSM разделены на три уровня в зависимости от интерфейса, как показано на рисунке.

Участок «мобильная станция - базовая станция» использует следующие уровни. Уровень 1 - физический уровень, который использует структуры канала, рассмотренные выше, по «воздушному интерфейсу». Уровень 2 - уровень звена передачи данных по интерфейсу Um, уровень звена передачи данных - это модифицированная версия процедуры LAPD, применяемой в ISDN, называемая LAPDm. Уровень 3 - протокол, использующий также модифицированную версию LAPD, самостоятельно разделен на три следующих подслоя.

Управление радиоресурсами (RRM - Radio Resources Management) - управляет первоначальной установкой оконечных устройств, включением радио- и фиксированных каналов, их обслуживанием, а также обеспечивает процедуру хэндовера.

Управление передвижением (ММ - Mobility Management) - управляет обновлением местоположения и процедурами регистрации, а также защитой и аутентификацией.

Управление соединением (СМ - Connection Management) - осуществляет общий процесс управления установлением соединения и сигнализацией и управляет дополнительными услугами, а также службой передачи коротких сообщений.

При взаимодействии базовой приемопередающей станции (BTS) с контроллером базовой станции (BSC) используется интерфейс Abis, который обеспечивает управление базовой приемопередающей станцией (BTSM - Base Transceiver Station Management).

Передача сигналов между различными объектами в фиксированной части сети (интерфейс А) использует следующие протоколы: на уровне 1 - МТР (Message Transfer Part - подсистема передачи сообщений); на уровне 2 - SCCP (Signaling Connection Control Part - подсистема управления соединением канала сигнализации), принадлежащий системе сигнализации ОКС-7. На уровне 3 применяют перечисленные выше протоколы GSM - ММ и СМ.

Подсистема третьего уровня BSSAP (BSS Application Part - прикладная часть системы базовой станции) предназначена для связи контроллера базовой станции (BSS) с центром коммутации мобильной связи (MSC). Спецификация MAP весьма сложна и изложена на более чем 500 страницах, это - один из самых длинных документов в рекомендациях GSM.

Современные сети мобильно связи очень удобно использовать для прослушивания и шпионажа. На рынке появилось множество устройств, позволяющих вести дистанционное аудионаблюдение. Так, например GSM жучок с голосовой активацией , можно использовать в качестве сигнализации. Когда в радиусе действия аппарата будет зарегистрирован шум, устройство немедленно активируется и передаст сообщение владельцу.

Протокол LAPD (Link Access Procedure on the D-channel) управляет пото­ком кадров, передаваемых по D-каналу, и предоставляет информацию, необхо­димую для управления потоком и исправления ошибок. Спецификации протоко­ла как базового, так и первичного доступа определены в рекомендациях ITU-T 1.440 (основные аспекты) и 1.441 (подробные спецификации). Эти же рекомен­дации в серии Q имеют номера Q.920 и Q.921. Обмен информацией на уровне LAPD осуществляется посредством информационных блоков, называемых кад­рами. Форматы и процедуры LAPD основаны на протоколе управления звеном передачи данных высокого уровня HDLC (High-level Data-Link Control procedures), первоначально определенном Международной организацией по стан­дартизации ISO. Структура кадра LAPD. Кадры содержат либо команды на выполнение дей­ствий, либо ответы, сообщающие о результатах выполнения команд, что опре­деляется специальным битом идентификации команда/ответ C/R. Общий фор­мат кадров LAPD показан на рис. 5.5. Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым флагом. Комби­нация флага (01111110) такая же, как в HDLC. Подмена флага любым другим полем кадра исключена благодаря процедуре «битстаффинга» (bit-stuffing). Адресное поле (байты 2 и 3) кадра содержит идентификатор точки доступа к услуге SAPI (Service Access Point Identifier) и идентификатор терминала TEI (Terminal Equipment Identifier). Это поле используется для маршрутизации кадра к месту его назначения. Эти идентификаторы определяют соединение и тер­минал, к которым относится кадр. Идентификатор пункта доступа к услуге SAPI занимает 6 бит в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня дол­жен анализировать содержимое информационного поля. Например, SAPI мо­жет указывать, что содержимое информационного поля относится к процеду­рам управления соединениями в режиме коммутации каналов или к процеду­рам пакетной коммутации. Рекомендацией Q.921 определены значения SAPI (табл. 5.1).

и теми, для которых TEI назнача­ет пользователь (неавтоматичес­кое назначение TEI).

Бит идентификации команды/ ответа C/R (Command/Response bit) в адресном поле перенесен в протокол LAPD из протокола Х.25. Этот бит устанавливается LAPD на одном и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение C/R (табл. 5.3) классифицирует каж­дый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр является от­ветом, адресное поле идентифицирует отправителя. Отправителем или полу­чателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя. Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) служит для гибко­го увеличения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второйбайт в адресном поле является последним. Именно такой вариант приведен на рис. 5.1. Если впоследствии возникнет необходимость увеличить размер ад­ресного поля, значение бита расширения во втором байте может быть измене­но на 0, что будет указывать на существование третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт является последним. Увеличение размера адресного поля, таким образом, не влияет на остальную часть кадра. Два последних байта в структуре кадра содержат 16-битовое поле прове­рочной комбинации кадра FCS (Frame check sequence) и генерируются уров­нем звена данных в оборудовании, передающем кадр. Это поле позволяет про­токолу LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре. В поле FCS передается 16-битовая последовательность, биты которой формируются как дополнение для суммы (по модулю 2), в которой: а) первым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) произве­дения х*(х 15 + х 14 + ... + х + 1) на образующий полином (х 16 + х 12 + х 5 + 1), где к - число битов кадра между последним битом открывающего флага и пер­вым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспе­чения прозрачности; б) вторым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) на этот образующий полином произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты кадра, расположенные между последним битом открывающе­го флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности. Обратное преобразование выполняется уровнем звена данных в оборудова­нии, принимающем кадр, с тем же образующим полиномом для адресного поля, полей управления, информационного и FCS. Протокол LAPD использует согла­шение, по которому остаток от деления (по модулю 2) произведения х 16 на по­лином, коэффициентами которого являются биты перечисленных полей и FCS, всегда составляет 0001110100001111 (десятичное 7439), если на пути от пере­датчика к приемнику никакие биты не были искажены. Если результаты обрат­ного преобразования соответствуют проверочным битам, кадр считается пе­реданным без ошибок. Если же обнаружено несоответствие результатов, это означает, что при передаче кадра произошла ошибка. Поле управления указывает тип передаваемого кадра и занимает в раз­личных кадрах один или два байта. Существует три типа форматов, определя­емых полем управления: передача информации с подтверждением (1-фор­мат), передача команд, реализующих управляющие функции (S-формат), и передача информации без подтверждения (U-формат). В табл. 5.4 приведе­ны сведения об основных типах кадров протокола LAPD.

Рассмотрим эти типы несколько подробнее. Информационный кадр (1-кадр) - с его помощью организуют передачу ин­формации сетевого уровня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помещено сообщение сетевого уров­ня. Поле управления 1-кадра содержит порядковый номер передачи (N/S), ко­торый увеличивается на 1 (по модулю 128) для каждого передаваемого кадра. При подтверждении приема 1-кадров в поле управления вводится порядковый номер приема (N/R). Управляющий кадр (S-кадр) необходим для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля. Например, если сеть временно не в состоянии принимать 1-кадры, пользо­вателю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова мо­жет принимать 1-кадры, она передает другой S-кадр - «к приему готов» (RR). S-кадр также можно использовать для подтверждения в этом случае он содер­жит порядковый номер приема, а не передачи. Управляющие кадры передают как командные или как кадры ответа. Ненумерованный кадр (U-кадр). Среди ненумерованных кадров имеется кадр ненумерованной информации (UI), единственный, содержащий информа­ционное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используют для передачи информации в режиме без подтверждения и некоторых администра­тивных директив. Чтобы транслировать сообщение ко всем терминалам, под­ключенным к шине S-интерфейса, станция передает кадр UI с TEI = 127. Поле управления U-кадров не содержит порядковых номеров. Информационное поле предусмотрено в кадрах только некоторых типов. В нем заключена информация сетевого уровня, сформированная одной системой, например, терминалом пользователя, которую необходимо передать другой си­стеме, например сети. Информационное поле может быть пропущено, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управля­ющих кадрах, S-формат). Если кадр относится к канальному уровню и сетевой уровень не участвует в его формировании, соответствующая информация вклю­чается в поле управления. Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют группу кадров (см. табл. 5.4), что также заимствовано из спецификаций протокола HDLC. Путем установки в «1» бита Р в командном кадре функции LAPD на одном конце звена данных указывают функциям LAPD на противоположном конце звена на необходимость ответа управляющим или ненумерованным кадром. Кадр отве­та с F = 1 указывает, что он передается в ответ на принятый командный кадр со значением Р = 1. Оставшиеся биты байта 4 идентифицируют конкретный тип кадра в пределах группы. Передача с подтверждением. Этот способ используют для передачи ин­формационных кадров только в соединениях звена данных, имеющих конфигу­рацию «точка-точка». Он обеспечивает исправление ошибок путем повтор­ной передачи и доставку не содержащих ошибок сообщений в порядке очередности. Поле управления информационного кадра имеет подполя «номер передачи» N(S) и «номер приема» N(R). Эти подполя аналогичны одноименным полям в HDLC. Протокол LAPD присваивает по модулю 128 возрастающие порядко­вые номера передачи N(S) последовательно передаваемым информационным кадрам. Он также записывает передаваемые кадры в буфер повторной переда­чи и хранит их в буфере до получения положительного подтверждения их приема.

Рассмотрим передачу информационных кадров с исправлением ошибок от терминала к сети (рис. 5.6). Все поступающие в сеть кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информационных кадрах про­веряется порядковый номер. Если значение N(S) выше (по модулю 128) на еди­ницу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр счи­тается следующим по порядку и поэтому принимается, а его информационное поле пересылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть под­тверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номе­ром приема N(R), значение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем принятом информационном кадре. Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S) = 5 и что информационный кадр с номером N(S) = 6 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S) = 7 успешно проходит проверку на ошибки, но поступает в сеть с нарушением очередности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тоща сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R) = 6, который запрашивает повторную передачу информационных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S) = 6. Сетевая сторона продолжает отбрасывать информационные кадры при проверке их на порядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S) = 6. Нумерация кадров при передаче с подтверждением - одна из важней­ших функций протокола LAPD. При выполнении этой процедуры важное значе­ние имеет параметр к- число неподтвержденных квитируемых кадров. Пере­датчик должен прекратить работу, когда разница между его собственным значением N(S) (числом переданных кадров I) и значением N(R) (числом под­твержденных кадров I) превысит параметр, обозначаемый к. Значение к уста­навливается в соответствии со спецификой использования звена и скоростью передачи в нем: к = 1 - для сигнализации базового доступа BRA при скорости.D-канала 16 кбит/с, к = 3 - для пакетной передачи при скорости 16 кбит/с, к - 7 - для сигнализации первичного доступа PRA при скорости D-канала 64 кбит/с. Два потока сообщений от терминала к сети и в обратном направлении для соединения «точка-точка» независимы друг от друга и от потоков сообщений в других соединениях «точка-точка» в том же D-канале. В D-канале с п соеди­нениями типа «точка-точка» могут присутствовать 2п независимых последо­вательностей N(S)/N(R). Процедура подтверждаемой передачи информации (рис. 5.7). Рассмот­рим случай, когда необходимо начать передачу информации уровня 3 от терми­нала пользователя к сети. Инициатором данной процедуры является уровень 3 на стороне пользователя, который выдает примитив запроса соединения DISESTABLISH. По этому запросу уровень 2 на стороне пользователя форми­рует управляющий кадр установки расширенного асинхронного балансного ре­жима (SABME - Set Asynchronous Balanced Mode Extended).

Кадр SABME пересылается к сети через уровень 1. При получении кадра SABME уровнем 2 на стороне сети проверяются условия, необходимые для установки режима подтверждаемой передачи информации (например, чтобы убедиться, что соот-

Рис. 5.7. Процедура подтверждаемой передачи

ветствующее оборудование доступно). Если все условия выполнены, уровень 2 на стороне сети посылает уровню 3 примитив индикации запроса соединения, чтобы указать, что устанавливается режим подтверждаемой передачи инфор­мации. Средствами уровня 2 сеть возвращает пользователю ненумерованное подтверждение. При получении этого подтверждения терминалом пользовате­ля на уровень 3 передается примитив подтверждения установления соедине­ния, указывающий, что можно начинать подтверждаемую передачу информа­ции. Теперь между пользователем и сетью можно осуществить передачу информации с помощью 1-кадров. Эта информация направляется уровнем 3 к уровню 2 в примитиве запроса передачи данных DLJDATA. Данные помещаются в информационное поле 1-кадра и передаются от пользователя к сети через уровень 1. При получении уровнем 2 на стороне сети 1-кадра данные извлекаются из информационного поля и передаются к уровню 3 в примитиве индикации приема данных. В зави­симости от содержимого полученного 1-кадра сеть посылает в ответ пользова­телю либо 1-кадр, либо управляющий кадр готовности к приему. Оба кадра содержат подтверждение, что 1-кадр от пользователя был успешно принят. Каждый 1-кадр содержит в поле управления порядковые номера передачи и приема. Процедура обнаружения потерь работает в обоих направлениях. В ка­честве примера на рис. 5.6 была рассмотрена передача необходимого сетево­му уровню числа информационных кадров, включая передачу кадров 5, 6 и 7. Когда обмен 1-кадрами, показанный на рис. 5.6, заканчивается, происходит по­сылка команды разъединения DISC, за которой следует ответ DM, подтверж­дающий разъединение. На рис. 5.7 уровень 3 на стороне пользователя отправ­ляет уровню 2 примитив запроса освобождения DL_RELEASE, а уровень 2 формирует кадр разъединения, который передается через уровень 1 уровню 2 на стороне сети. При получении кадра разъединения уровнем 2 на стороне сети уровню 3 выдается примитив индикации освобождения, а пользователю воз­вращается кадр ненумерованного подтверждения. При получении кадра нену­мерованного подтверждения уровнем 2 на стороне пользователя уровню 3 вы­дается примитив подтверждения освобождения для завершения процедуры освобождения. Передача неподтверждаемых сообщений. Управляющие кадры S и не­нумерованные кадры U не содержат подполя N(S). Они принимаются получа­телем, если получены без ошибок, и на них не отправляется подтверждение. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения принятых ин­формационных кадров. Ненумерованные информационные кадры UI не содержат ни поля N(S), ни поля N(R), поскольку они передаются в вещательном режиме с TEI = 127, а возможность координировать порядковые номера передачи и приема для груп­повых функций во всех терминалах, подключенных к одному S-интерфейсу, от­сутствует. Процедура неподтверждаемой передачи информации. Рассмотрим случай, когда необходима передача информации от функций уровня 3 на сторо­ не сети к функциям уровня 3 в терминале пользователя. Функции уровня 3 на стороне сети передают к уровню 2 примитив запроса передачи данных без подтверждения DL_UNIT DATA. Уровень 2 формирует кадр ненумерованной информации (UI - Unnumbered Information), содержащий в информационном поле информацию, которую надо передать. Этот кадр и передается через уро­вень I к функциям уровня 2 в терминале пользователя. Если необходима веща­тельная (циркулярная) передача кадра всем терминалам, TEI в адресном поле присваивается значение 127. Если же обращение происходит к одному опреде­ленному терминалу, т.е. необходим режим «точка-точка», тогда TEI присваи­вается значение от 0 до 126, совпадающее с TEI, назначенным для этого тер­минала, например, TEI = 7. При получении кадра UI терминалом пользователя информация, содержащаяся в информационном поле, доставляется из уровня 2 в уровень 3 с помощью примитива индикации приема данных без подтвержде­ния. При такой неподтверждаемой передаче информации в уровне 2 отсутствует процедура защиты от ошибок. Следовательно, решение о логическом восста­новлении кадра в случае его потери или искажения возложено на функции уровня 3.

Рассмотрим подробнее использование управляющих кадров: кадр готовно­сти к приему RR, сообщающий о готовности принимать информационные кад­ры; кадр неготовности к приему RNR, сообщающий о том, что принимать ин­формационные кадры временно нельзя, но прием управляющих кадров возможен; кадр отказа REJ, указывающий, что поступивший информационный кадр от­брошен. На рис. 5.8 показаны несколько примеров, которые иллюстрируют ис­пользование битов C/R, Р и F. На рис. 5.8, а уровень 2 на стороне сети получил информационный кадр с нарушением порядка очередности и отбрасывает его с помощью команды RE J, в которой бит Р имеет значение 0 (подтверждения не требуется). N(R) = М указывает, что последний принятый информационный кадр имел N(S) = М - 1. Терминал повторяет передачу информационных кадров из своего буфера по­вторной передачи, начиная с кадра, для которого N(S) = М. На рис. 5.8, б рассмотрена та же ситуация, за исключением того, что в командном кадре REJ бит Р =1. Этим передается указание терминалу пользо­вателя подтвердить кадр. Терминал пользователя сначала передает кадр от­вета RR или RNR (C/R = 1, F = 1), а затем начинает повторную передачу ин­формационных кадров. На рис. 5.8, в сетевая сторона указывает с помощью командного кадра RNR, что она не может принимать информационные кадры. Сторона пользователя приостанавливает передачу информационных кадров и запускает таймер. Если терминал получает кадр RR до срабатывания таймера, то он возобновляет передачу или повторную передачу информационных кадров. Если таймер сра­ботал, а кадр RR не получен, терминал пользователя передает кадр команды (C/R = 1) с Р = 1. Этим дается указание сетевой стороне передать, в свою очередь, командный кадр. В данном примере сетевая сторона отвечает кад­ром RR, указывая, что она готова снова принимать информационные кадры и что номер последнего принятого кадра N(S) = М -1. Затем сторона терминала возобновляет передачу информационных кадров, начиная ее кадром с номером N(S) = М. Если ответом сетевой стороны будет кадр RNR, то сторона пользо­вателя перезапустит свой таймер и снова будет ожидать кадр RR. Если сете­вая сторона остается неготовой к приему после нескольких срабатываний тай­мера, то сторона пользователя передает решение вопроса в более высокую инстанцию - к соответствующей функции сетевого уровня. Процедуры управления TEI. Для протокола LAPD определены процеду­ры управления TEI, т. е. процедуры его назначения, контроля и отмены. Для соединений «точка-точка» в терминале запоминается «свой» TEI и проверяет­ся TEI в поле адреса принимаемых кадров, чтобы определить, не предназна­чен ли кадр этому терминалу. Терминал также вводит свой TEI в адресные поля передаваемых им кадров. Терминалы (ТЕ) подразделяются на терминалы с неавтоматическим и ав­томатическим механизмом назначения TEI. ТЕ первого типа ориентированы на длительное подключение к одной цифровой абонентской линии, с постоянно активным физическим уровнем. Эти терминалы имеют ряд переключателей, положение которых определяет значение TEI. Переключатели устанавливает технический персонал при инсталляции ТЕ, и их положение не меняется, пока ТЕ подключен к этой цифровой абонентской линии. ТЕ такого типа имеют зна­чения от 0 до 63.каждом перемещении неудобно, поэтому для мобильных ТЕ применяется ав­томатическое назначение TEI (в диапазоне 64-126), а также его проверка и отмена, для чего и используются упомянутые выше процедуры управления TEI. Этими процедурами предусмотрены сообщения следующих типов:

Запрос ID. Сообщение передается мобильным ТЕ, когда необходимо, что­бы сеть назначила для него TEI. ID назначен. Это ответ сети на запрос ГО. Он содержит назначенный TEI. Отказ в назначении ID. Это ответ сети, отвергающий запрос ГО. Запрос проверки ID. Это команда от сети для проверки назначенного зна­чения TEI. Ответ проверки ID. Это ответ мобильного ТЕ на запрос-проверки ГО. Отмена ID. Эта команда передается от сети к ТЕ, чтобы отменить назна­ченный ранее TEI. Все сообщения передаются в кадрах UI с SAPI = 63. Информационное поле кадров UI показано на рис. 5.9. Код в байте 1 указывает, что это сообщение управления TEI. Код типа сообщения находится в байте 4 (табл. 5.5). Сообще­ние содержит параметры R1 (ссылочный номер) и Ai (индикатор действия).

Протокол, используемый для уровня 2 в D-канале при выполнении процедуры установления соединения, называется LAPD (L ink A ccess P rocedure on the D -channel). Данный протокол основывается на протоколе LAPB (рекомендация MKKTT X.25). Однако особенности LAPD дают ему ряд важных преимуществ. Прежде всего это мультиплексирование пакетов, имеющих собственные адреса 2-го уровня, позволяющее существовать множеству процедур доступа на одном физическом соединении. Это позволяет нескольким терминалам (до 8) "делить" сигнальный канал между собой. Формат D-канального сигнального сообщения представлен на рис.4

Flag

Каждая сигнальная единица начинается и заканчивается флагом, он отмечает начало сигнальной единицы и ее конец. Флаг - это последовательность битов 01111110 . Флаг, предшествующий адресному полю, называется открывающим флагом; флаг, следующий за полем FCS - закрывающим флагом.

Address

Адресное поле состоит из двух байт. В нем определяется получатель управляющей сигнальной единицы и передатчик посланной единицы (см. рис. 5).

В адресное поле входят бит расширения (EA), индикатор команда/ответ (C/R), идентификатор пункта, обеспечивающего услуги звена передачи данных второго уровня (SAPI), индикатор терминального окончания (TEI).

Бит расширения адресного поля (EA)

"1" указывает на то, что байт - последний в адресном поле.

Индикатор команда/ответ (C/R)

Индикатор указывает, является ли данный пакет командой или ответом на команду. Если пользователь посылает команду, то C/R установлен в "0"; если ответ - в "1". Со стороны сети наоборот: "1" - команда, "0" - ответ.

Индикатор пункта, обеспечивающего услуги звена передачи данных (SAPI)

Указывает класс передаваемой информации. Эти классы информации используются для распознавания сигнальной информации, административной информации 2-го уровня и пакетов пользовательской информации.
Например, цифровые телефоны и терминалы X.25 могут быть подключены к одному стыку S0. Разные типы терминалов имеют разные типы доступа и могут иметь выход на различные сети. Пакеты, передаваемые разными типами терминалов (работающих по разным протоколам), идентифицируются с помощью индикатора SAPI. Шесть бит адресного поля, отведенные под SAPI, могут определить 64 класса информации:

Индикатор терминального окончания (TEI)

Ввиду того, что к одному блоку сетевого окочания может быть подключено несколько пользовательских устройств, станция ISDN присваивает каждой из них уникальный номер, который называется TEI (terminal equipment identifier).

Комбинация SAPI и TEI идентифицирует процедуры звена передачи данных и обеспечивает уникальность адреса для уровня 2. Терминал будет использовать этот адрес во всех передаваемых им пакетах и принимать только те пакеты, которые имеют соответствующий ему адрес.
Например, пакет, несущий информацию от процедур управления телефонным вызовом, помечается SAPI, как принадлежащий телефонии, и все телефонное оборудование пользователя будет проверять его, но только то терминальное оборудование, чей адрес (TEI) указан в данном пакете, примет его для обработки вторым и третьим уровнем.
Не должно существовать двух одинаковых TEI. Для этого сеть осуществляет специальное управление распределением TEI и следит за их правильным использованием. Семь бит адресного поля, используемые для TEI, позволяют назначить 128 идентификаторов терминальных окончаний:

Не автоматически присваемые TEI выбираются и распределяются пользователем. Автоматически присваемые TEI выбираются и распределяются сетью. Общие TEI всегда распределены и обычно называются как TEI для общего оповещения.
Терминалам, которые используют TEI из диапазона от 0 до 63, нет необходимости обмениваться информацией с сетью до начала установления соединения вторым уровнем. Однако правило, что все терминалы пользователя должны иметь различные TEI, действует и по отношению к ним. Пользователь должен сам следить, чтобы не было двух терминалов с одинаковыми, не автоматически присваемыми TEI.
Терминалы, использующие TEI из диапазона от 64 до 126, не могут установить соединение второго уровня до того, как запросят у сети TEI. В этом случае обязанность сети распределять TEI так, чтобы не было повторений.
Общие TEI используются для оповещения всех терминалов с одинаковыми SAPI. Например, оповещение всех телефонов о пришедшем вызове.

Control field (поле управления)

Поле управления определяет тип D-канального сообщения, которое может быть командой или ответом на команду. Оно может состоять из одного или двух байтов, размер его зависит от формата. Существует три типа форматов поля управления: передача информации о номере пакета (I-формат ), функции надзора (S-формат ), неномерованная информация и функции управления (U-формат ).

где:
N(S) - номер посланного сообщения; N(R) - номер принятого сообщения; P - указывает на подтверждение приема пакета уровнем 2 ("1" - пакет принят); S - бит функции супервизора; M - бит модификации; P/F - P используется как указатель подтверждения приема в командах, F используется как указатель передачи пакета в откликах (ответах); X - зарезервирован и установлен в "0".

Information transfer (I) format

I-формат используется при передаче информации между третьими уровнями.

Supervisory (S) format

S-формат используется для выполнения функций управления звеном передачи данных, таких как обозначение готовности звена передачи данных к приему пакета I-формата, подтверждение получения пакета I-формата, запрос на повтор пакетов I-формата (начиная с номера N(R)), запрос на временное прекращение посылки пакетов I-формата.

Unnumbered (U) format

U-формат используется для обеспечения дополнительных функций контроля за звеном передачи данных и для передачи информации, не требующей подтверждения.
Различные комбинации значений битов S и M определяют различные типы сообщений формата S и U.

Information (информационное поле)

Информационное поле может и не присутствовать в пакете (в этом случае пакет не несет в себе информацию третьего уровня, а используется вторым уровнем, например, для управления звеном передачи данных); если же оно присутствует, то находится за полем управления. Размер информационного поля может достигать 260 байт.

FCS (поле контрольных бит)

Ввиду того, что при передаче по сети пакеты могут искажаться шумами на первом уровне, в каждом из них присутствует поле контрольных битов (F rame C heck S equence field). Оно состоит из 16 проверочных битов и используется для проверки ошибок в принимаемом пакете. Если пакет принят с неправильной последовательностью проверочных битов, то он сбрасывается.

3. Протокол DSS-1: физический уровень и уровень звена данных. Структура городской телефонной сети

3. Протокол DSS-1: физический уровень и уровень звена данных

3.1. Введение в DSS-1

Прежде всего, следует уточнить, что эпиграф к этой главе автор связывает отнюдь не с возможными взаимоотношениями пользователей базового доступа ISDN с абонентами, терминалы которых включены в АТС посредством двухпроводных аналоговых линий, а то и с людьми, вообще не имеющими телефона. Речь идет о специфике достоверной и надежной передачи информации по цифровым абонентским линиям, осуществляемой на первых двух уровнях протокола DSS-1, что особенно наглядно проявляется в описании процедур уровня звена данных в параграфе 3.4 данной главы.

Но сначала - базовые принципы.

Разработанный ITU-T протокол цифровой абонентской сигнализации № 1 (DSS-1 - Digital Subscriber Signaling 1) между пользователем ISDN и сетью ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс «пользователь-сеть» по D-каналу этого интерфейса. Международный союз электросвязи (ITU-T) определяет канал D в двух вариантах:

а) канал 16 Кбит/с, используемый для управления соединениями по двум В-каналам;

б) канал 64 Кбит/с, используемый для управления соединениями по нескольким (до 30) В-каналам.

Концепции общеканальной сигнализации протоколов DSS-1 и ОКС-7 весьма близки, но эти две системы были специфицированы в разное время и разными Исследовательскими комиссиями ITU-T, а потому используют различную терминологию. Здесь автору немного повезло, т.к. описания этих двух систем в книге размещены в разных томах и вряд ли самый внимательный читатель настолько хорошо помнит материал главы 10 правого тома, чтобы эти разночтения ему мешали.

Тем не менее, некоторые пояснения в отношении сходства концепций и различий в терминах DSS-1 и ОКС-7 представляются полезными. На рис. 3.1 показаны АТС ISDN, звено сигнализации ОКС-7, оборудование пользователя ISDN и D-канал в интерфейсе «пользователь-сеть». Функции D-канала сходны с функциями звена сигнализации ОКС-7. Информационные блоки в D-канале, называемые кадрами, аналогичны сигнальным единицам (SU) в системе ОКС-7. Читателям, которые доберутся до главы 5 (QSIG) и глав 6-8 (V5), будет полезно вспомнить этот рисунок.

Рис. 3.1. Функциональные объекты протоколов DSS-1 и ISUP: (a) - примитивы DSS-1 и (б) - примитивы OKC-7

Архитектура протокола DSS-1 разработана на основе семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (модели OSI) и соответствует ее первым трем уровням. В контексте этой модели пользователь и сеть именуются системами, а протокол, как это имело место, например, для ОКС-7 в томе 1, определяется спецификациями:

Процедур взаимодействия между одними и теми же уровнями в разных системах, определяющих логическую последовательность событий и потоков сообщений;

Форматов сообщений, используемых для процедур организации логических соединений между уровнем в одной системе и соответствующим ему уровнем в другой системе. Форматы определяют общую структуру сообщений и кодирование полей в составе сообщений;

Примитивов, описывающих обмен информацией между смежными уровнями одной системы. Благодаря спецификациям примитивов интерфейс между смежными уровнями может поддерживаться стабильно, даже если функции, выполняемые одним из уровней, изменяются. Последующие параграфы главы описывают DSS-1 именно в терминах процедур, форматов сообщений и примитивов.

Уровень 1 (физический уровень) протокола DSS-1 содержит функции формирования каналов В и D, определяет электрические, функциональные, механические и процедурные характеристики доступа и предоставляет физическое соединение для передачи сообщений, создаваемых уровнями 2 и 3 канала D. К функциям уровня 1 относятся:

Подключение пользовательских терминалов ТЕ к шине S-интерфейса с доступом к каналам В и D;

Подача электропитания от АТС для обеспечения телефонной связи в случае отказа местного питания;

Обеспечение работы в режиме «точка-точка» и в многоточечном вещательном режиме.

Некоторые элементы физического уровня протокола DSS-1 уже были рассмотрены в предьщущей главе. Там же упоминались два вида доступа: базовый доступ с двумя В-каналами (64 Кбит/с каждый) и сигнальным D-каналом (16 Кбит/с) и первичный доступ - тридцать В-каналов и один D-канал 64 Кбит/с.

Уровень 2 звена, известный также под названием LAPD (link access protocol for D-channels), обеспечивает использование D-каналаддя двустороннего обмена данными при взаимодействии процессов в терминальном оборудовании ТЕ с процессами в сетевом окончании NT. Протоколы уровня 2 предусматривают мультиплексирование и цикловую синхронизацию для каждого логического звена связи, поскольку уровень 2 обеспечивает управление сразу несколькими соединениями звена данных в канале D. Кроме того, функции уровня 2 включают в себя управление последовательностью передачи для сохранения очередности следования сообщений через соединение, а также обнаружение и исправление ошибок в этих сообщениях.

Формат сигналов уровня 2 - это кадр. Кадр начинается и заканчивается стандартным флагом и содержит в адресном поле два важнейших идентификатора - идентификатор точки доступа к услугам (SAPI) и идентификатор терминала (TEI).

SAPI используется для идентификации типов услуг, предоставляемых уровню 3, и может иметь значения от 0 до 63. Значение SAPI==0, например, используется для идентификации кадра, который применяется для сигнализации. Возможные значения SAPI будут рассмотрены в этой главе позднее.

TEI используется для идентификации процесса, обеспечивающего предоставление услуги связи определенному терминалу. TEI может иметь любое значение от 0 до 126, позволяя идентифицировать до 127 различных процессов в терминалах ТЕ. В базовом доступе эти процессы могут распределяться между 8 терминалами, подключенными к общей пассивной шине. Значение ТЕ1= 127 используется для идентификации вещательного режима (информация для всех терминалов).

Для уровня звена данных определены две формы передачи информации: с подтверждением и без подтверждения. При неподтверждаемой передаче информация уровня 3 переносится в ненумерованных кадрах, причем уровень 2 не обеспечивает подтверждение получения этих кадров и сохранение очередности их следования.

При подтверждаемой передаче информации передаваемые уровнем 2 кадры нумеруются. Это позволяет подтверждать (квитировать) получение каждого кадра. Если обнаруживается ошибка или отсутствие кадра, осуществляется его повторная передача. Кроме того, при работе с подтверждением вводятся специальные процедуры управления потоками, предохраняющие от перегрузки оборудование сети или пользователя. Передача с подтверждением применима только к режиму «точка-точка».

Уровень 3 (сетевой уровень) предполагает использование следующих протоколов:

Протокол сигнализации, определенный в рекомендации I.451 или Q.931 (эти две рекомендации идентичны). В этом случае SAPI=0, а протокол сигнализации используется для установления и разрушения базовых соединений, а также для предоставления дополнительных услуг;

Протокол передачи данных в пакетном режиме, определенный в рекомендации Х.25 и рассмотренный в главе 9 данной книги. В этом случае SAPI==16;

Другие протоколы, которые могут быть определены в будущем. В этих случаях для SAPI всякий раз будет устанавливаться соответствующее данному протоколу значение.

Протокол сигнализации Q.931 (уровень 3) определяет смысл и содержание сигнальных сообщений и логическую последовательность событий, происходящих при создании, в процессе существования и при разрушении соединений. Функции уровня 3 обеспечивают управление базовым соединением и дополнительными услугами, а также некоторые дополнительные к уровню 2 транспортные возможности. Примером таких дополнительных транспортных возможностей является опция перенаправления сигнальных сообщений на альтернативный D-канал (если это предусмотрено) в случае отказа основного D-канала. Все это рассматривается в следующей главе.

Необходимо сделать некоторые замечания. Материалы, изложенные в следующем параграфе, касаются, в основном, S-интерфейса. U-интерфейсу базового доступа было уделено внимание в предыдущей главе. В дополнение к этой главе отметим, что Международный союз электросвязи разработал две рекомендации, относящиеся к цифровой абонентской линии между интерфейсом «пользователь-сеть» и оконечной АТС. В рекомендации G.960 описываются характеристики цифрового участка абонентской линии ISDN с базовым доступом (BRA), как это представляется в опорной точке Т интерфейса «пользователь-сеть» и в опорной точке V линейного окончания LE. Другая рекомендация G.961 более детально описывает работу системы цифровой передачи в точке U. Поскольку рекомендации ITU-T ориентированы на весь мир, G.961 охватывает все варианты линейного кода, которые могут быть использованы в системе передачи U-интерфейса, включая MMS43 (4ВЗТ), 2В1Q, AMI, TCM (мультиплексирование со сжатием во времени) и SU32 (ЗВ2Т). Отчасти по этой причине рекомендация G.961 не является настолько завершенной и не обладает таким уровнем детализации, как равноценные ей спецификации ETSI и ANSI. В Северной Америке сетевое окончание NT1 определяется как оборудование в помещении пользователя, которое приобретается и обслуживается самим пользователем. Интерфейс U может быть, таким образом, определен как физический интерфейс между оборудованием в помещении пользователя и оборудованием АТС ISDN и в этом качестве нуждается в стандартизации на раннем этапе развертывания ISDN для обеспечения унификации технических средств. В результате ANSI осуществил стандартизацию интерфейса U на базе стандарта Т1.601, который определяет использование системы передачи 2В1Q.

В Европе сетевое окончание NT1 находится в ведении оператора сети, им же устанавливается и обслуживается. Европейские ISDN пользуются в U-интерфейсе каклинейным кодом 2В1Q, так и кодом 4ВЗТ. Техническая рекомендация ETR 080 определяет области применения обоих кодов, но этот документ ETSI существует только как рекомендация европейским операторам сети и не является обязательным стандартом, что связано с необходимостью учитывать специальные требования, которые могут существовать в разных национальных сетях Европы. Например, характеристики линий и режимы тестирования приемопередатчика U в разных странах могут различаться, что вынуждает использовать испытательные шлейфы, которые более точно отражают существующую специфику абонентских линий национальной сети, чем испытательные шлейфы, определенные в рекомендации ETSI.

Более поздний стандарт ETS300 297 также был создан ETSI для цифрового участка, соответствующего рекомендации ITU-T G.960. Основными различиями между нормативными документами ETSI и ANSI для U-интерфейса являются спецификации тестирования, конфигурации источника питания и функции техобслуживания.

Интерфейс первичного доступа определяется в рекомендации 1.431. В отличие от интерфейса базового доступа, в точках S или Т к интерфейсу может подключаться только один терминал или NT2. Что касается ограничения длины кабеля, то оно определяется величиной затухания, а не соображениями тактовой синхронизации, как это имеет место при базовом доступе. Еще одной отличительной особенностью первичного доступа является то, что процедуры активизации/деактивизации интерфейса не применяются. Интерфейс считается постоянно активным, и когда по сигнальному каналу не ведется передача кадров уровня 2, по нему должны непрерывно передаваться флаги.

3.2. Физический уровень протокола DSS-1

Уровень 1 (физический уровень) интерфейса базового доступа определяется в рекомендации I.430. Как уже упоминалось в параграфе 2.2 (рис. 2.4), в базовом доступе скорость передачи на уровне 1 равна 192 Кбит/с и обеспечивает формирование двух В-каналов со скоростью передачи данных 64 Кбит/с и одного D-канала со скоростью передачи данных 16 Кбит/с. Оставшийся ресурс скорости - 48 Кбит/с - используется для цикловой синхронизации, байтовой синхронизации, активизации и деактивизации связи между терминалами и сетевым окончанием NT. Длина цикла составляет 48 битов, а продолжительность цикла - 250 мкс. Там же, в предыдущей главе, отмечалось, что интерфейс в точке S перед передачей кадров должен проходить фазу активизации. Цель фазы активизации состоит в том, чтобы гарантировать синхронизацию приемников на одной стороне интерфейса и передатчиков на другой его стороне, что достигается обменом сигналами, называемыми INFO. Используется пять различных сигналов INFO.

Первый, INFO 0, свидетельствует об отсутствии какого-либо активного сигнала, поступающего от приемопередатчиков S-интерфейса, и передается в том случае, если все приемопередатчики деактивизированы. Когда терминалу ТЕ необходимо установить соединение с сетью, он инициирует активизацию S-интерфейса путем передачи сигнала INFO 1 в направлении от ТЕ к NT. В ответ на сигнал INFO 1 сетевое окончание NT передает в направлении к ТЕ сигнал INFO 2. Сигнал INFO 2 соответствует циклу, рассмотренному в предыдущей главе (рис. 2.4), со всеми битами В- и D-каналов, имеющими значение 0. Циклы INFO 2 могут предусматривать передачу информации в сверхцикловых каналах, что приводит к нескольким разным формам сигнала INFO 2. Для указания незавершенной активизации интерфейса биту А, называемому битом активизации, также присваивается значение 0, а затем, когда активизация достигнута, - значение 1. Каждый цикл INFO 2 содержит изменения полярности импульсов, создаваемые последним битом D-канала предыдущего цикла и битом цикловой синхронизации F текущего цикла, а также изменения полярности, вызываемые битом L (см. рис.2.4).

Когда в ТЕ достигается цикловая синхронизация, к NT передается сигнал INFO 3. В ответ на информацию о достижении синхронизации из NT передается сигнал INFO 4, который содержит данные В- и D-каналов и данные сверхциклового канала. Теперь интерфейс полностью активизирован циклами INFO 3 в направлении от ТЕ к NT и циклами INFO 4 в направлении от NT к ТЕ.

В том случае, когда сеть инициирует соединение с ТЕ, т.е. активизация осуществляется в направлении от NT к ТЕ, последовательность обмена сигналами почти такая же, кроме одного момента: NT выходит из исходного состояния, в котором посылался сигнал INFO 0, передавая сигнал INFO 2. Сигнал INFO 1 в этом случае не используется.

Обе описанные выше последовательности сигналов иллюстрируются примерами , представленными на рис. 3.2, с указанием соответствующих состояний ТЕ и NT, совпадающих с SDLсостояниями на диаграмме рис. 3.6 и 3.7. На рис. 3.2 представлены два таймера: таймер ТЗ в ТЕ и таймер Т1 в NT. Оба таймера - Т1 и ТЗ используются для выхода из тупиковой ситуации, когда, например, одна сторона вынуждена ожидать сигнал от другой стороны неопределенно долго из-за возникновения какой-либо неисправности. Значения таймеров Т1 и ТЗ назначаются оператором сети, хотя обычно для обоих таймеров выбирается значение 30 с.

Рис. 3.2. Последовательность сигналов при активизации S-интерфейса: (а) - активизация от TE; (б) - активизация от NT

На рис. 3.3 представлена последовательность сигналов при деактивизации, которая во всех случаях инициируется со стороны сети. Таймер Т2 используется внутри NT для того, чтобы убедиться в полностью деактивизированном состоянии интерфейса до того, как ТЕ произведет следующую попытку перевести S-интерфейс в активное состояние. Таймер Т2 ограничивает время распознавания приемопередатчиком ТЕ сигнала INFO 0 и ответа на этот сигнал.

Рис. 3.3. Последовательность сигналов при деактивизации S-интерфейса

Деактивизация может произойти, когда ТЕ временно утрачивает кадровую синхронизацию в активном состоянии, т.е. когда ТЕ получает подряд три кадра без правильного изменения порядка чередования импульсов с битом FA, равным 1, и два кадра подряд, когда бит FA имеет значение 0.

На рис. 3.2 и 3.3 указаны также некоторые из состояний, в которых может находиться физический уровень во время фаз активизации и деактивизации. Рассмотрим эти состояния подробнее, но сначала - одно общее замечание.

Концепция конечных автоматов, находящихся в определенных состояниях и выполняющих переходы из одного состояния в другое под воздействием сигналов, является основой языка спецификаций и описаний SDL, рассмотренного в главе 2 первого тома. Эта концепция уже весьма активно использовалась в других главах книги и вполне применима здесь для спецификации процессов, описывающих поведение как рассматриваемых в этом параграфе, так и других логических объектов в соответствующих уровнях модели взаимодействия открытых систем (модели OSI). Сигналы, переводящие процессы SDL из одного состояния в другое, представляют собой программные или аппаратные сообщения, абстрактные представления которых уже были определены в предыдущем параграфе как примитивы. В результате изменения состояния SDL-процесс может, в свою очередь, передавать примитивы в другие уровни. Между логическими объектами смежных уровней примитивы передаются через пункт доступа к услуге (SAP), о чем также упоминалось в первом параграфе данной главы. Эти положения применимы к примитивам, передаваемым между любыми смежными уровнями, что иллюстрирует рис. 3.4.

Обмен информацией между логическими объектами смежных уровней осуществляется с помощью примитивов четырех типов: REQUEST (ЗАПРОС), INDICATION (ИНДИКАЦИЯ), RESPONSE (ОТВЕТ) и CONFIRM (ПОДТВЕРЖДЕНИЕ).

Рис. 3.4. Доступ к услугам в смежных уровнях: примитивы

Примитив типа REQUEST используется, когда логический объект уровня п+1 в одной из двух взаимодействующих систем запрашивает услугу уровня п для передачи команды в уровень п+1 второй системы. Логический объект уровня п во второй системе информирует уровень п+1 о содержании команды с помощью примитива типа INDICATION. Примитив RESPONSE используется уровнем п+1 второй системы для подтверждения приема примитива INDICATION и, если нужно, для сообщения об исполнении команды. Наконец, прием примитива типа CONFIRM уровнем п+1 первой системы указывает, что операция завершена.

Для идентификации примитива используются три поля, расположенных в следующем порядке: [интерфейс уровня] - [тип услуги] - [тип примитива].

Интерфейс уровня обозначается префиксом, идентифицирующим границу между двумя логическими объектами, через которую происходит обмен примитивами. Например, примитивы, с помощью которых осуществляется связь через интерфейс между физическим уровнем и уровнем звена данных, имеют префикс РН, а примитивы для связи через внутриуровневый интерфейс между логическим объектом эксплуатационного управления и физическим уровнем имеют префикс МРН. Тип услуги указывает услугу или действия, которые подлежат выполнению (или выполнены) логическим объектом. Типы примитивов описаны выше.

Примитивы, соответствующие физическому уровню протокола DSS-1, показаны на рис. 3.5.

На рис. 3.5 показан прием от уровня 2 примитива PH-AR - запроса активизации РН (РН-ACTIVATION REQUEST) на стороне ТЕ. Этот запрос уровня 2 инициирует последовательность сигналов, показанную ранее на рис. 3.2а. При этом изменяются состояния S-интерфейса и могут передаваться шесть примитивов типа INDICATION: два уровню 2 и четыре логическому объекту системы эксплуатационного управления.

Рис. 3.5. Примитивы уровня 1 протокола DSS-1

Например, примитив PH-AI - индикация активизации РН (PH-ACTIVATION INDICATION) - передается к уровню 2 после достижения S-интерфейсом активизированного состояния и информирует уровень 2 о том, что он может начать передачу сообщений через S-интерфейс в сеть.

Логический объект системы эксплуатационного управления с помощью примитива MPH-AI - индикация активизации МРН (MPH-ACTIVATION INDICATION) - тоже получает информацию о том, что уровень 1 находится в активизированном состоянии. Примитив PH-DI - индикация деактивизации РН (PH-DEACTIVATION INDICATION) используется, чтобы информировать уровень 2 о деактивизации физического уровня, и приостанавливает использование S-интерфейса для передачи информации NT. Примитив MPH-II -- индикация информации МРН (MPH-INFORMATION INDICATION) - используется, чтобы информировать логический объект системы эксплуатационного управления о состоянии источника питания (подсоединен или отсоединен), в то время как примитив MPH-EI - индикация ошибок МРН (MPH-ERROR INDICATION) - информирует этот объект о появлении и устранении таких ошибок, как потеря кадровой синхронизации. Деактивизация физического уровня в нормальных рабочих условиях может быть достигнута только с сетевой стороны интерфейса S с помощью примитива MPH-DR - запрос деактивизации МРН (MPH-DEACT1VATION REQUEST).

На рис. 3.6 представлена упрощенная SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне ТЕ. Предусматривается 8 состояний S-интерфейса на стороне ТЕ.

В состоянии S1.1 терминал не получает питания. Если он подсоединен к шине S, то на ней присутствует сигнал, передаваемый от NT Кроме того, если ТЕ получает питание от внешнего источника, то в состоянии S1.1 терминал обнаруживает включение питания. Для тех ТЕ, которые имеют собственный источник питания, считается, что уровень 1 находится в состоянии S1.1, когда местное питание пропадает.

При включении питания ТЕ переходит в исходное состояние S 1.2, когда он готов принимать сигналы. Если питание выключается, ТЕ возвращается в состояние S1.1. Если во время включения питания NT активен и ТЕ обнаруживает сигнал INFO 2 или INFO 4, то процесс переходит в состояние S1.6 или в состояное S1.7, соответственно. Если NT неактивен, что связано с присутствием INFO 0, то процесс переходит в состояние S1.3.

Состояние S1.3 - это состояние, в котором ТЕ получает питание, а в направлениях передачи и приема посылаются сигналы INFO 0. В этом состоянии интерфейс может быть активизирован либо локально - в результате приема примитива PH-AR от уровня звена, либо дистанционно - при обнаружении сигнала INFO 2.

В первом случае физический уровень запускает таймер ТЗ, посылает сигнал INF01 и переходит в состояние S1.4 ожидания ответа от NT. Значение таймера ТЗ - до 30 с, и если данный период истекает до того, как уровень 1 достигнет состояния активизации, то это деактивизирует интерфейс. При поступлении сигналов INFO 2 или INFO 4 от NT процесс прекращает передачу INFO 1 и посылается INFO 3. Если принятый сигнал - это INFO 2, уровень 1 переходит в состояние S1.6, а если принят сигнал INFO 4, то осуществляется переход в состояние S1.7.

В состоянии S1.6 терминальное оборудование ТЕ посылает INFO 3 для указания NT, что оно стало синхронизироваться со своим сигналом INFO 2 и полностью готово для перехода в активное состояние. Прием INFO 4 от NT приводит физический уровень в состояние активизации S 1.7 с посылкой PH-AI уровню звена данных, а примитивов MPH-AI и МРН-Е1 -логическому объекту системы эксплуатационного управления.

В состоянии S1.7 терминальное оборудование ТЕ продолжает посылать INFO 3 в направлении NT, получая от NT, в свою очередь, сигнал INFO 4. Если таймер ТЗ еще не сработал, то он сбрасывается при переходе в S1.7. Теперь возможна передача данных по D-каналу через интерфейс S. Деактивизация ТЕ производится со стороны NT, когда оно прекращает передачу INFO 4, после чего ТЕ принимает INFO 0, а затем переходит в неактивное состояние и посылает примитивы PH-DI и MPH-DI. Появление сигнала INFO 2 в состоянии S 1.7 приводит к посылке примитива МРН-Е11 и к переходу в состояние S1.6 синхронизации ТЕ для ожидания повторной активизации или деактивизации. Следует отметить, что из состояния S 1.7 можно выйти и при потере кадровой синхронизации, что не показано на SDL-диаграмме.-

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (1 из 3)

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (2 из 3)

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (3 из 3)

Процесс на стороне сетевого окончания NT существенно проще, чем рассмотренный выше процесс на стороне ТЕ, и имеет только четыре состояния. Небольшое число состояний и допустимых переходов позволяет наглядно представить этот процесс еще более упрощенной SDL-диаграммой (рис. 3.7).

Исходное состояние S2.1 подразумевает, что в интерфейсе присутствует INFO 0. Активизация может запрашиваться передачей примитива PH-AR к физическому уровню. Интерфейс может активизироваться и со стороны ТЕ сигналом INFO 1, как это было показано на рис. 3.2а. В обоих случаях NT запускает таймер Т1, передает сигнал INFO 2 к ТЕ для его синхронизации и переходит в состояние ожидания S2.2. При нормальной последовательности сигналов ТЕ отвечает при помощи INFO 3, который принимается уровнем 1 на стороне NT, что приводит к сбросу таймера Т1 и переходу в состояние S2.3.

Рис. 3.7. Упрощенная SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне NT

Состояние S2.3 - обычное активное состояние, в котором NT посылает INFO 4 к ТЕ до тех пор, пока ТЕ посылает INFO 3 к NT. Деактивизация инициируется при приеме примитива MPH-DR или если сработает таймер Т2, приводящий к передаче INFO О, посылке примитива PH-DI и переходу в состояние S2.4.

Как было только что упомянуто для SDL-диаграммы на рис.3.6, ТЕ может деактивизироваться в аварийных условиях, например, при потере кадровой синхронизации. На стороне NT также возможна потеря кадровой синхронизации из-за помех или прием сигнала INFO 0 от ТЕ. В обоих случаях процесс возвращается в состояние S2.2 ожидания повторной активизации.

Состояние ожидания деактивизации S2.4 соответствует ситуации, когда уровень 1 на стороне NT сигнализировал ТЕ о своем намерении деактивизироваться пyтeм передачи INFO 0. В обычном случае деактивизации ТЕ отвечает таким же сигналом INFO 0, что переводит NT в исходное состояние S2.1. Однако NT может принять в этом состоянии следующий запрос PH-AR, что приведет его к началу активизации таймера и повторному переходу в состояние S2.2.

3.3. Уровень LAPD

Протоколы уровня 2 (LAPD - Link Access Procedure on the D-channel) как базового, так и первичного доступа определены в рекомендациях ITU-T 1.440 (основные аспекты) и 1.441 (подробные спецификации). Эти же рекомендации в серии Q имеют номера Q.920 и Q.921. Обмен информацией на уровне LAPD осуществляется посредством информационных блоков, называемых кадрами и схожих с сигнальными единицами ОКС- 7.

Сформированные на уровне 3 сообщения помещаются в информационные поля кадров, не анализируемые уровнем 2. Задачи уровня 2 заключаются в переносе сообщений между пользователем и сетью с минимальными потерями и искажениями. Форматы и процедуры уровня 2 основываются на протоколе управления звеном передачи данных высокого уровня HDLC (High-level Data-Link Control procedures), первоначально определенном Международной организацией по стандартизации ISO и образующем подмножество других распространенных протоколов: LAPB, LAPV5 и др. Протокол LAPD, также входящий в подмножество HDLC, управляет потоком кадров, передаваемых по D-каналу, и предоставляет информацию, необходимую для управления потоком и исправления ошибок.

Рис. 3.8. Формат кадра

Кадры могут содержать либо команды на выполнение действий, либо ответы, сообщающие о результатах выполнения команд, что определяется специальным битом идентификации команда/ответ C/R. Общий формат кадров LAPD показан на рис. 3.8.

Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым флагом. Комбинация флага (0111 1110) такая же, как в ОКС-7. Имитация флага любым другим полем кадра исключается благодаря запрещению передачи последовательности битов, состоящей из более чем пяти следующих друг за другом единиц. Это достигается с помощью специальной процедуры, называемой «бит-стаффингом» (bit-stuffing), которая перед передачей кадра вставляет ноль после любой последовательности из пяти единиц, за исключением флага. При приеме кадра любой ноль, обнаруженный следом за последовательностью из пяти единиц, изымается.

Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 3.8 содержит идентификатор точки доступа к услуге SAPI (Service Access Point Identifier) и идентификатор терминала TEI (Terminal Equipment Identifier) и используется для маршрутизации кадра к месту его назначения. Эти идентификаторы, уже упоминавшиеся в первом параграфе данной главы, определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.

Идентификатор пункта доступа к услуге SAPI занимает 6 битов в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня должен анализировать содержимое информационного поля. Например, SAPI может указывать, что содержимое информационного поля относится к процедурам управления соединениями в режиме коммутации каналов или к процедурам пакетной коммутации. Рекомендацией Q.921 определены значения SAPI, приведенные в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Значения SAPI

Идентификатор TEI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код ТЕ1=127 (1111111) указывает на вещательную (циркулярную) передачу информации всем терминалам, связанным с данной точкой доступа. Остальные значения (0-126) используются для идентификации терминалов. Диапазон значений TEI (табл.3.2) разделяется между теми терминалами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначение TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неавтоматическое назначение TEI).

Таблица 3.2. Значения TEI

При подключении УПАТС (представляющей собой функциональный блок NT2) кАТС ISDN общего пользования с использованием интерфейса PRI в соответствии с требованиями стандартов ETSI, принятых и в России, ТЕ1=0. В этом случае процедуры назначения TEI не применяются.

Бит идентификации команды/ответа C/R (Command/Response bit) в адресном поле перенесен в DSS-1 из протокола Х.25. Этот бит устанавливается LAPD на одном конце и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение C/R (табл.3.3) классифицирует каждый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр является ответом, адресное поле идентифицирует отправителя. Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя.

Таблица 3.3. Биты C/R в поле адреса

Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) служит для гибкого увеличения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второй байт в адресном поле является последним. Именно такой вариант приведен на рис. 3.8. Если впоследствии возникнет необходимость увеличить размер адресного поля, значение бита расширения во втором байте может быть изменено на 0, что будет указывать на существование третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт является последним. Увеличение размера адресного поля, таким образом, не влияет на остальную часть кадра.

Два последних байта в структуре кадра на рис. 3.8 содержат 16-битовое поле проверочной комбинации кадра FCS (Frame check sequence) и генерируются уровнем звена данных в оборудовании, передающем кадр. Это поле имеет ту же функцию, что и поле СВ (контрольные биты) в сигнальных единицах ОКС-7 (глава 10 тома 1), и позволяет LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре. В поле FSC передается 16-битовая последовательность, биты которой формируются как дополнение для суммы (по модулю 2), в которой: а) первым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) произведения х k (x 15 +x 14 +…+x+1) на образующий полином (х 16 +х 12 +х 5 +), где k - число битов кадра между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности;

б) вторым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) на этот образующий полином произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты кадра, расположенные между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности. Обратное преобразование выполняется уровнем звена данных в оборудовании, принимающем кадр, с тем же образующим полиномом для адресного поля, полей управления, информационного и FCS. Протокол LAPD использует соглашение, по которому остаток от деления (по модулю 2) произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты перечисленных полей и FCS, всегда составляет 0001110100001111 (десятичное 7439), если на пути от передатчика к приемнику никакие биты не были искажены. Если результаты обратного преобразования соответствуют проверочным битам, кадр считается переданным без ошибок. Если же обнаружено несоответствие результатов, это означает, что при передаче кадра произошла ошибка.

Поле управления указывает тип передаваемого кадра и занимает в различных кадрах один или два байта. Существует три категории форматов, определяемых полем управления: передача информации с подтверждением (1-формат), передача команд, реализующих управляющие функции (S-формат), и передача информации без подтверждения (U-формат). Табл. 3.4, являющаяся ключевой в этом параграфе, содержит сведения об основных типах кадров протокола DSS-1.

Рассмотрим эти типы несколько подробнее.

Информационный кадр (I) сопоставим со значащей сигнальной единицей MSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). С помощью 1-кадров организуется передача информации сетевого уровня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помещается сообщение сетевого уровня. Поле управления 1-формата содержит порядковый номер передачи, который увеличивается на 1 (по модулю 128) каждый раз, когда передается кадр. При подтверждении приема 1-кадров в поле управления вводится порядковый номер приема. Процедура организации порядковых номеров рассматривается в следующем параграфе данной главы.

Управляющий кадр (S) используется для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля и сравнимы с сигнальными единицами состояния звена LSSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Например, если сеть временно не в состоянии принимать 1-кадры, пользователю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать 1-кадры, она передает другой S-кадр - «к приему готов» (RR). S-кадр также может ис пользоваться для подтверждения и содержит в этом случае порядковый номер приема, а не передачи.

Управляющие кадры можно передавать или как командные, или как кадры ответа.

Ненумерованный кадр (U) не имеет аналогов в ОКС-7. В этой группе имеется кадр ненумерованной информации (UI), единственный из группы содержащий информационное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используются для передачи информации в режиме без подтверждения и для передачи некоторых административных директив. Чтобы транслировать сообщение ко всем ТЕ, подключенным к шине S-интерфейса, станция передает кадр UI с ТЕ1=127. Поле управления U-кадров не содержит порядковых номеров.

Как следует из вышеизложенного, информационное поле имеется в кадрах только некоторых типов и содержит информацию уровня 3, сформированную одной системой, например, терминалом пользователя, которую требуется передать другой системе, например, сети. Информационное поле может быть пропущено, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управляющих кадрах, S-формат). Если кадр относится к функционированию уровня 2 и уровень 3 не участвует в его формировании, соответствующая информация включается в поле управления.

Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют группу кадров (из табл. 3.4), что также заимствовано из спецификаций протокола Х.25. Путем установки в 1 бита Р в командном кадре функции LAPD на одном конце звена данных указывают функциям LAPD на противоположном конце звена на необходимость ответа управляющим или ненумерованным кадром. Кадр ответа с F=1 указывает, что он передается в ответ на принятый командный кадр со значением Р= 1. Оставшиеся биты байта 4 идентифицируют конкретный тип кадра в пределах группы.

И в заключение данного параграфа, с учетом уже детально проанализированной структуры кадра уровня 2 протокола DSS-1, еще раз рассмотрим оба способа передачи кадров: с подтверждением и без подтверждения.

Передача с подтверждением . Этот способ используется только в соединениях звена данных, имеющих конфигурацию «точка-точка», для передачи информационных кадров. Он обеспечивает исправление ошибок путем повторной передачи и доставку не содержащих ошибок сообщений в порядке очередности. Этот способ подобен основному методу защиты от ошибок при передаче значащих сигнальных единиц MSU в системе ОКС-7.

Поле управления информационного кадра имеет подполя «номер передачи» и «номер приема» « Эти подполя сопоставимы с полями FSN, BSN в сигнальных единицах MSU системы ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Протокол LAPD присваивает возрастающие порядковые номера передачи N(S) последовательно передаваемым информационным кадрам, а именно: N(S)=0, 1, 2,... 127, 0, 1,... и т.д. Он также записывает передаваемые кадры в буфер повторной передачи и хранит эти кадры в буфере вплоть до получения положительного подтверждения их приема.

Рассмотрим передачу информационных кадров от терминала к сети (рис. 3.9). Все поступающие к сети кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информационных кадрах проверяется порядковый номер. Если величина N(S) выше (по модулю 128) на единицу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр считается следующим по порядку и потому принимается, а его информационное поле пересылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть подтверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номером приема , значение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем принятом информационном кадре.

Рис. 3.9. Исправление ошибок в информационном кадре

Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S)= 11 и что информационный кадр с номером N(S)=12 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S)= 13 успешно проходит проверку на ошибки, но поступает к сети с нарушением очередности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тогда сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R)=12, который запрашивает повторную передачу информационных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S)=12. Сетевая сторона продолжает отбрасывать информационные кадры при проверке их на порядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S)=12.

Два потока сообщений от терминала к сети и в обратном направлении для этого соединения «точка-точка» независимы друг от друга и от потоков сообщений в других соединениях «точка-точка» в том же D-канале. В D-канале с n соединениями типа «точка-точка» могут присутствовать 2n независимых последовательностей N(S)/N(R).

Передача неподтверждаемых сообщений. Управляющие кадры S и ненумерованные кадры U не содержат подполя N(S). Они принимаются, если получены без ошибок, и не подтверждаются. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения принятых информационных кадров.

Ненумерованные информационные кадры UI не содержат ни поля N(S), ни поля N(R), поскольку они передаются в вещательном режиме с ТЕ1=127, а возможность координировать порядковые номера передачи и приема для групповых функций во всех терминалах, подключенных к одному S-интерфейсу, отсутствует.

3.4. Уровень LAPD: процедуры

Одна из важнейших функций LAPD - нумерация кадров при передаче с подтверждением была рассмотрена на примере (рис. 3.9) в конце предыдущего параграфа. К описанию этой процедуры необходимо добавить лишь упоминание об одном важном параметре k. Как уже было отмечено, вследствие асинхронности передачи кадров в терминале может не быть кадра для обратной передачи к сети до того, как им будет получено несколько кадров. Когда такой кадр появляется, терминал вводит в него значение N(R), равное последнему принятому значению N(S), подтверждая тем самым прием всех ранее полученных кадров. Для того, чтобы ограничить число неподтвержденных квитируемых кадров, передатчик должен прекратить работу, когда разница между его собственным значением N(S) (числом переданных кадров I) и значением N(R) (числом подтвержденных кадров I) превысит параметр, обозначаемый k. Значение k устанавливается в соответствии со спецификой использования звена и скоростью передачи в нем: k=1 для сигнализации базового доступа BRA при скорости D-канала 16 Кбит/с, k=3 для пакетной передачи при скорости 16 Кбит/с, k=7 для сигнализации первичного доступа PRA при скорости D-канала 64 Кбит/с.

В случае, если кадр получен терминалом с ошибкой кадровой синхронизации и удален, сеть должна получить кадр со значением N(R), меньшим, чем текущее значение N(S). Кадр отказа (REJ), содержащий N(R), используется для запроса повторной передачи кадров I, начиная с номера, содержащегося в N(R), и, таким образом, подтверждает прием переданных кадров с номерами, меньшими этого номера. Такой процесс подтверждения приема нумерованных кадров применяется как на стороне сети, так и на стороне терминала.

Теперь рассмотрим полностью процедуру подтверждаемой передачи информации (рис. 3.10). Рассмотрим случай, когда необходимо начать передачу информации уровня 3 от терминала пользователя к сети. Инициатором данной процедуры является уровень 3 на стороне пользователя, который выдает примитив запроса соединения DISESTABLISH. Поэтому запросу уровень 2 на стороне пользователя формирует управляющий кадр установки расширенного асинхронного балансного режима (SABME - set asynchronous balanced mode extended). Кадр SABME пересылается к сети через уровень 1. При получении кадра SABME уровнем 2 на стороне сети проверяются условия, необходимые для установки режима подтверждаемой передачи информации (например, чтобы убедиться, что соответствующее оборудование доступно). Если все условия удовлетворены, уровень 2 на стороне сети посылает уровню 3 примитив индикации запроса соединения, чтобы указать, что устанавливается режим подтверждаемой передачи информации. Средствами уровня 2 сеть возвращает пользователю ненумерованное подтверждение. При получении этого подтверждения терминалом пользователя в уровень 3 на стороне пользователя передается примитив подтверждения установления соединения, указывающий, что можно начинать подтверждаемую передачу информации. Теперь между пользователем и сетью может происходить передача информации с помощью I-кадров.

Рис. 3.10. Процедуры подтверждаемой передачи информации

Эта информация направляется уровнем 3 к уровню 2 в примитиве запроса передачи данных DL_DATA. Данные включаются в информационное поле I-кадра и передаются от пользователя к сети через уровень 1. При получении уровнем 2 на стороне сети 1-кадра данные извлекаются из информационного поля и передаются к уровню 3 в примитиве индикации приема данных. В зависимости от содержимого полученного I-кадра сеть посылает в ответ пользователю либо I-кадр, либо управляющий кадр готовности к приему. Оба кадра содержат подтверждение, что I-кадр от пользователя был успешно принят.

Каждый I-кадр содержит в поле управления порядковые номера передачи и приема. Процедура обнаружения потерь работает в обоих направлениях. В качестве примера в конце предыдущего параграфа была рассмотрена передача необходимого сетевому уровню числа информационных кадров, включая передачу кадров 11,12 и 13. Когда обмен I-кадрами, показанный на рис. 3.9, заканчивается, осуществляется посылка команды разъединения DISC, за которой следует ответ DM, подтверждающий разъединение. На рис. 3.10 уровень 3 на стороне пользователя отправляет уровню 2 примитив запроса освобождения DL_RELEASE, а уровень 2 формирует кадр разъединения, который передается через уровень 1 уровню 2 на стороне сети. При получении кадра разъединения уровнем 2 на стороне сети уровню 3 выдается примитив индикации освобождения, а пользователю возвращается кадр ненумерованного подтверждения. При получении кадра ненумерованного подтверждения уровнем 2 на стороне пользователя уровню 3 выдается примитив подтверждения освобождения для завершения процедуры освобождения.

Процедура неподтверждаемой передачи информации также была описана в предыдущем параграфе, поэтому здесь проиллюстрируем ее простым примером. Рассмотрим случай, когда необходима передача информации от функций уровня 3 на стороне сети к функциям уровня 3 в терминале пользователя. Функции уровня 3 на стороне сети передают к уровню 2 примитив запроса передачи данных без подтверждения DL__UNIT DATA. Уровень 2 формирует кадр ненумерованной информации (UI - unnumbered information), содержащий в информационном поле информацию, которую надо передать. Этот кадр и передается через уровень 1 к функциям уровня 2 в терминале пользователя. Если требуется вещательная (циркулярная) передача кадра всем терминалам, TEI в адресном поле присваивается значение 127. Если же обращение происходит к одному определенному терминалу, т.е. необходим режим «точка-точка», тогда TEI присваивается значение в пределах 0-126, совпадающее с TEI, назначенным для этого терминала, например, ТЕ1=7. При получении кадра UI терминалом пользователя информация, содержащаяся в информационном поле, доставляется из уровня 2 в уровень 3 с помощью примитива индикации приема данных без подтверждения. При такой неподтверждаемой передаче информации в уровне 2 отсутствует процедура защиты от ошибок. Следовательно, решение о логическом восстановлении кадра в случае его потери или искажения возлагается на функции уровня 3.

Рассмотрим несколько подробнее использование управляющих кадров, приведенных в предыдущем параграфе: кадр готовности к приему RR, сообщающий о готовности принимать информационные кадры; кадр неготовности к приему RNR, сообщающий о том, что принимать информационные кадры временно нельзя, но прием управляющих кадров возможен; кадр отказа REJ, который указывает, что поступивший информационный кадр отброшен. На рис. 3.11 показаны несколько примеров , которые, в частности, иллюстрируют использование битов C/R, Р и F.

Рис. 3.11. Примеры процедур контроля звена передачи данных

В примере (а) уровень 2 на стороне сети получил информационный кадр с нарушением порядка очередности и отбрасывает его с помощью команды REJ, в которой бит Р имеет значение 0 (подтверждение не требуется). N(R) = M указывает, что последний принятый информационный кадр имел N(S) = М-1. Терминал повторяет передачу информационных кадров из своего буфера повторной передачи, начиная с кадра, для которого N(S) равен M.

Пример (б) относится к той же ситуации, за исключением того, что в командном кадре REJ бит Р = 1. Этим передается указание терминалу пользователя подтвердить кадр. Терминал пользователя сначала передает кадр ответа RR или RNR (C/R= 1, F=1), a затем начинает повторную передачу информационных кадров.

В примере (в) сетевая сторона указывает с помощью командного кадра RNR, что она не может принимать информационные кадры. Сторона пользователя приостанавливает передачу информационных кадров и запускает таймер. Если терминал получает кадр RR до срабатывания таймера, то он возобновляет передачу или повторную передачу информационных кадров. Если таймер сработал, а кадр RR не получен, терминал пользователя передает кадр команды (C/R=1) с Р = 1. Этим дается указание сетевой стороне передать, в свою очередь, командный кадр. В данном примере сетевая сторона отвечает кадром RR, указывая, что она готова снова принимать информационные кадры и что номер последнего принятого кадра N(S) = М-1. Затем сторона терминала возобновляет передачу информационных кадров, начиная ее кадром с номером N(S) = M. Если ответом сетевой стороны будет кадр RNR, то.сторона пользователя перезапустит свой таймер и снова будет ожидать кадр RR. Если сетевая сторона остается неготовой к приему после нескольких срабатываний таймера, то сторона пользователя передает решение вопроса в более высокую инстанцию - к соответствующей функции сетевого уровня.

Для LAPD определены процедуры управления TEI, то есть процедуры его назначения, контроля и отмены. Для соединений «точка-точка» в терминале (рис. 3.12) запоминается «свой» TEI и проверяется TEI в поле адреса принимаемых кадров, чтобы определить, не предназначен ли кадр этому терминалу. Терминал также вводит свой TEI в адресные поля передаваемых им кадров.

Терминалы (ТЕ) подразделяются на терминалы с неавтоматическим и автоматическим механизмом назначения TEI. ТЕ первого типа ориентированы на длительное подключение к одной цифровой абонентской линии, с постоянно активным физическим уровнем. Эти терминалы имеют ряд переключателей, положение которых определяет значение TEI. Переключатели устанавливаются техническим персоналом при инсталляции ТЕ, и их положение не меняется, пока ТЕ подключен к этой цифровой абонентской линии. ТЕ такого типа могут иметь значения TEI в диапазоне 0-63.

Автоматическое присвоение TEI применяется в тех случаях, когда используются процедуры активизации/деактивизации уровня 1 интерфейса «пользователь-сеть» (при деактивизации физического уровня TEI сбрасывается), или когда терминальное оборудование работает непостоянно (например, PC со встроенной платой BRI, периодически включаемая владельцем), или если оборудование часто переключается с одной АЛ на другую. Менять величину TEI вручную при каждом перемещении неудобно, поэтому для мобильных ТЕ применяется автоматическое назначение TEI (в диапазоне 64-126), а также его проверка и отмена, для чего и используются упомянутые выше процедуры управления TEI. Этими процедурами предусмотрены сообщения следующих типов:

Запрос- ID . Сообщение передается мобильным ТЕ, когда требуется, чтобы сеть назначила для него TEI.

ID-назначен . Это ответ сети на запрос-ID. Он содержит назначенный TEI.

Отказ-в-назначении- ID . Это ответ сети, отвергающий запрос-ID.

Запрос-проверки ID . Это команда от сети для проверки назначенной величины TEI.

Ответ-проверки-ID . Это ответ мобильного ТЕ на запрос-проверки-ID.

Отмена-ID . Эта команда передается от сети к ТЕ, чтобы отменить назначенный ранее TEI.

Все сообщения передаются в кадрах UI с SAPI = 63. Информационное поле кадров UI показано на рис. 3.12. Код в байте 1 указывает, что это сообщение управления TEI. Код типа сообщения находится в байте 4 (табл. 3.5). Сообщение содержит параметры Ri (ссылочный номер) и Ai (индикатор действия).

Рис. 3.12. Сообщение управления TEI

Теперь более внимательно рассмотрим процедуры назначения, проверки и отмены TEI.

Процедура назначения TEI дает возможность оборудованию пользователя, имеющему категорию «мобильный», получить от сети номер TEI, который сможет быть использован при последующих соединениях.

Процедура назначения показана на рис. 3.13,а. Когда мобильный ТЕ подсоединяется к S-интерфейсу, он автоматически посылает запрос ID. Поскольку терминальное оборудование не имеет TEI, то, чтобы идентифицировать себя, оно генерирует произвольный ссылочный номер (Ri). ТЕ может запросить сеть назначить для него конкретный TEI, указав этот TEI в поле Ai, или может оставить право выбора TEI за сетью, поместив в это поле Ai=127.

Для каждой цифровой абонентской линии сеть поддерживает список мобильных TEI в диапазоне 64-126. При получении от некоторого S-интерфейса сообщения «запрос ID» сеть обращается к соответствующему списку. Если она может назначить TEI, то по данной шине S-интерфейса в вещательном режиме передается сообщение «ID-назначен», в котором величина Ri копируется из сообщения «запрос-ID», а назначенный TEI помещается в поле Ai.

Рис. 3.13. Процедуры управления TEI: (а) - назначение TEI; (б) - проверка TEI

Все ТЕ, подключенные к этой S-шине, проверяют сообщение, но только ТЕ, который послал запрос, опознает свое Ri и воспринимает назначенный TEI. Такая процедура позволяет двум или более ТЕ, подключенным к одной и той же S-шине, посылать запросы-ID одновременно.

Если сеть не может удовлетворить запрос-ID из-за того, что запрошенный TEI уже есть в списке назначенных для данного интерфейса, или из-за того, что все TEI в диапазоне 64-126 уже назначены, она передает по S-шине этого интерфейса в вещательном режиме сообщение «отказ-в-назначении-ID», снова копируя Ri из принятого запроса. После этого ТЕ информирует своего пользователя о том, что его запрос на назначение TEI был отвергнут.

Процедура проверки TEI позволяет сети проконтролировать список мобильных TEI, назначенных для конкретного интерфейса (рис.3.13,б). Сеть передает к этому интерфейсу в вещательном режиме сообщение «запрос-проверки-ID», поместив в поле Ai проверяемый TEI, а в поле Ri - нулевое значение. При этом сеть запускает таймер на 200 мс. Если среди подключенных к данному интерфейсу найдется ТЕ, имеющий TEI, который совпадает с Ai, он отвечает сообщением «ответ-проверки-ID», содержащим произвольно выбранное Ri и принятое Ai.

В нормальных условиях сеть принимает до срабатывания таймера одно сообщение «ответ-проверки-ID», что указывает на наличие единственного ТЕ с данным TEI. Если таймер сработал, а ответ не получен, сеть повторяет запрос-проверки-ID и перезапускает таймер. Если таймер снова срабатывает до получения ответа, сеть считает, что данный TEI больше не используется, удаляет его из списка TEI, назначенных для данного интерфейса, и составляет отчет для обслуживающего персонала.

Если сеть получает более одного ответа на «запрос-проверки-ID», это означает, что один и тот же TEI ошибочно присвоен более чем одному ТЕ. В этом случае сеть передает в вещательном режиме команду «отмена-ID» с указанием в поле Ai отменяемого TEI. Те терминалы, TEI которых согласуются с Ai, прекращают передачу и прием кадров и уведомляют своего пользователя об отмене TEI. Если сеть решает, что значение TEI должно быть отменено, вызывается процедура отмены. Сеть формирует кадр, содержащий тип сообщения и поле индикатора действия, где помещается значение TEI, которое должно быть отменено. Кадр посылается дважды для уменьшения риска потери.