ЦСИО 3вар

Уральский институт связи и информатики, филиал

Сибирского Государственного университета телекоммуникаций и информатики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине «Цифровые сети интегрального обслуживания»

Вариант 03

Выполнил:

Студент Демин А.С.

Группа М-63н

Преподаватель:

Баранова Е.Н.

Екатеринбург 2011 г.

Задание 1

Разработать структурную схему цифровой сети в соответствии с исходными данными. Пояснить структуру цифровой сети, структуру адреса в ЦСИО, какие каналы используются абонентами ЦСИО. Дать характеристику базового и первичного доступа.

Исходные данные:

Количество УК – 4.

Способ построения магистральной сети – полно-связная.

Количество терминальных сетей – 6.

Линии магистральной сети передачи сообщений

Каналы сигнализации

Рис.1. Структурная схема цифровой сети.

Цифровая сеть состоит из трех структурных частей: магистральной, терминальной и сигнальной. Магистральная сеть строится по одному из известных способов – «каждый с каждым», радиально – узловой, смешанный. В нашем случае«каждый с каждым». Терминальная сеть строится по кольцевому или петлевому способу. Оконечные пункты сети - это любой источник или приемник информации: цифровой ТА ( ЦТА ), абонентский пункт ( АП ), АПД, концентратор ( К ), ЭВМ. К УК могут подключаться лишь устройства, имеющие стандартный цифровой выход и соответствующую систему сигнализации. Такими устройствами могут быть концентраторы и ЦТА. Когда устройства не имеют стандартного цифрового выхода, их подключение возможно к концентратору через АП либо непосредственно к УК, если он дооборудован средствами, аналогичными концентратору. В терминальную сеть могут быть включены кольцевые структуры. Как правило кольцевую структуру имеют локальные сети предприятий. УК соединены цифровыми каналами и обеспечивают коммутацию как каналов, так и пакетов. УК обеспечивают управление процессами как коммутации, маршрутизации, так и сигнализации ОКС. Сигнализация в ЦСИО реализуется в интерфейсе «пользователь-сеть» по каналу D ( DSS1 ) и по каналу Е ( ОКС№7 ) и по ОКС при межстанционных связях. В сигнальной сети могут использоваться и транзитные пункты сигнализации ТПС.

Система нумерации абонентов ЦСИО ( рекомендация I.334 ITU-T ) подобна системе нумерации в существующей телефонной сети ( рекомендация E.164 ITU-T ). Номер ( адрес ) абонентского пункта АП ЦСИО – это идентификатор, который состоит из адреса АП и адреса точки ( порта ) или устройства в АП.

В секции 2 адреса абонента может указываться код одной из специализированных сетей, составляющих часть ЦСИО, или одной из сетей ЦСИО, если их несколько в одной стране. Международный номер ( секции 1, 2, 3 ) может состоять из 16-17 десятичных цифр, но обычно из 15. Секция 4 может содержать до 32 десятичных знаков. Это могут быть адреса компонентов АП, идентификатор точки S локальной вычислительной сети, номер станции ЛВС, номер порта этой станции, номер порта ЭВМ.

Идентификатор точки в АП адресует объекты системы передачи и обработки данных. Адресация этих объектов регламентируется в рекомендациях серии X. ITU-T. Содержимое секций 1, 2, 3 адреса анализируется на коммутационных узлах ЦСИО, а адрес секции 4 передается без расшифровки ( прозрачно ) по каналам сети от одного АП до другого.

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:

• В — со скоростью передачи данных 64 Кбит/с;

• D — со скоростью передачи данных 16 или 64 Кбит/с;

• Н — со скоростью передачи данных 364 Кбит/с (Н0), 1536 Кбит/с (Н11) или 1920 Кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные соединения, которые эквиваленты соединениям службы выделенных каналов.

Канал типа D выполняет две основные функции. Первой и основной является передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети. Второй функцией является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных, услуга выполняется во время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса — базовый (BRI) доступ и первичный (PRI) доступ.

Базовый доступ предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D), суммарная скорость интерфейса BRI для пользовательских данных составляет 144 Кбит/с по каждому направлению, а с учетом служебной информации — 192 Кбит/с. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 байта каждого из В каналов, а также 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость данных 64 Кбит/с для каналов В и 16 Кбит/с для канала D. Кроме бит данных кадр содержит служебные биты для обеспечения синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала. Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2B+D, но и B+D и просто D (когда пользователь направляет и сеть только пакетизированные данные).

Первичный доступ предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30B+D, либо схему 23B+D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например 20B+D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с ( Н12 ). При установке у пользователя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа В, при этом количество В каналов в том интерфейсе, который не имеет канала D, может увеличиваться до 24 или 31. Основной интерфейс может быть основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3H0+D для американского варианта и 5H0+D для европейского. Для каналов H1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D) для европейского варианта.

Рис.3. Типы доступа ISDN.

Задание 2

Определить должна ли сеть обеспечить сеанс связи своим собственным выделенным каналом со скоростью передачи ( Vк ) Кбит/с, или все сеансы должны состязаться за полную пропускную способность канала, если два компьютера связанны линией со скоростью передачи ( V ) Кбит/с и поддерживают ( N ) диалоговых сеансов связи ( соединений ), средняя длина пакета ( L ) бит, а сеансовая скорость ( С ) пакета/с ( наиболее важным критерием является задержка пакета).

Исходные данные:

Параметр	Значение
V, Кбит/с	64
N	7
L, бит	140
Vк, Кбит/с	6
С, пакета/с	5

Решение:

Средняя задержка пакета рассчитывается по формуле:

где - общая пропускная способность

- удельная пропускная способность

Коэффициент использования:

При сеансе связи по своему выделенному каналу:

Общая пропускная способность

Коэффициент использования:

Средняя задержка пакета:

При сеансе связи с состязанием за полную пропускную способность:

Общая пропускная способность

Коэффициент использования:

Средняя задержка пакета:

Т.о. предпочтительнее использовать сеть, когда все сеансы должны состязаться за общую пропускную способность. В этом случае задержка пакета меньше, чем при использовании собственного выделенного канала. При этом, коэффициент использования практически одинаков в обоих случаях.

Задание 3

Поясните процедуру проверки терминала TE I при значениях

Ri=32, Ai=46. Приведите формат сообщений, используемых в данной процедуре. В кадрах, какого типа передаются данные сообщения.

Процедура проверки TE I позволяет проверить назначенный ID на соответствие со списком ID в узле коммутации. Для этого узел коммутации периодически передает на терминал сообщение запроса ID. При этом поле Ri обнуляется, в поле Ai помещается проверочный идентификатор, в нашем случае 46, при отправке этого сообщения запускается таймер 200 мсек. Терминал, распознавший свой ID, отправляет на узел коммутации сообщение ответ проверки ID (ОП ID). При этом в поле Ri помещается произвольный ссылочный номер, в нашем случае 32, в поле Ai свой идентификатор 46. Если в течении 200 мсек. ответ от терминала не поступил то делается повторная передача запрос ID (ЗП ID) и вновь запускается таймер. Если и в этом случае ответ не пришел, то ID удаляется из списка.

Данные сообщения передаются в кадрах UI c SAPI=63.

запрос ответ

Рис.4 Формат сообщений используемые в процедуре проверки терминала

Задание 4

К базовому доступу АТС с функциями ISDN через сетевое окончание NT1 подключены N различных пользователей. Найти среднее число попыток установления соединения М. Оценить время занятия соединительной линии Т и увеличение производительности устройства управления из-за повторных вызовов.

Исходные данные:

Параметры	Нагрузка от одного абонента - а, Эрл.	Среднее время разговора - , с	Число цифр набора - n	Время передачи одной цифры- , с	Потери в пучке СЛ -	Количество пользователей подключенных к NT1
Значение	0,21	170	8	1,6		5-8

Решение:

Среднее число попыток на один вызов ( М ) определяется выражением:

,

где: р – вероятность не установления соединения за одну попытку.

,

где: N – количество пользователей, подключенных к одному сетевому окончанию.

j – количество одновременно поступающих вызовов ( принять j=2 ).

а - нагрузка на одного абонента, Эрл.

Рассчитаем вероятность не установления соединения за одну попытку:

Рассчитаем среднее число попыток на один вызов:

Рассчитаем время передачи цифр по СЛ при одной попытке:

,

где: n - число цифр набора.

- время передачи одной цифры.

Время занятия СЛ без повторных попыток определим по формуле:

Рассчитаем вероятность не установления соединения за одну попытку с учетом занятости СЛ и вероятности не установления соединения пользователя:

,

где: - потери в пучке СЛ.

Время занятия СЛ с учетом повторных попыток Т определим по формуле:

Необходимое увеличение производительности устройства управления из-за повторных попыток ( К ) рассчитаем по формуле:

Результаты расчетов значений р и К, рассчитанных для разного количества пользователей подключенных к сетевому окончанию NT1, сведем в таблицу:

N	5	6	7	8
p	0,198	0,418	0,683	0,992
K	1,247	1,718	3,155	125

Задание 5

Протокол DSS-1. Уровень звена данных LAPD. Общий формат кадров LAPD. Типы кадров LAPD.

Разработанный ITLJ-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.

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. 5. 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. 5.

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. 5 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 таблице 1.

Таблица 1. Значения SAPI

SAPI	Функция
0	Управление соединением ISDN (коммутация каналов)
1	Пакетная коммутация по Q.931
16	Пакетная коммутация Х.25
63	Управление уровнем 2

Идентификатор TEI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код TEI=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.2) разделяется между теми термина­лами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначе­ние TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неав­томатическое назначение TEI).

Таблица 2. Значения TEI

TEI	Назначение
0-63	Неавтоматическое назначение TEI
64-126	Автоматическое назначение TEI
127	Вещательный режим

При подключении УПАТС (представляющей собой функцио­нальный блок NT2) к АТС ISDN общего пользования с использо­ванием интерфейса PR1 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) 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. Биты C/R в поле адреса

	Кадры, передаваемые сетью	Кадры, передаваемые терминалом
Командный кадр	C/R=1	C/R=0
Кадр ответа	C/R=0	C/R=1

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. 5. 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. 5 содержат 16-битовое поле проверочной комбинации кадра PCS (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 (x15+x14+…+x+l) на образующий поли­ном (х16+х12+х5+1), 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 х16 на полином, коэф­фициентами которого являются биты кадра, расположенные ме­жду последним битом открывающего флага и первым битом про-

верочной 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 х16 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.

В таблице 4 указаны типы кадров LAPD

Таблица 4. Основные типы кадров LAPD

формат	Команды	Ответы	Описание
Информа­ционные кадры (I)	Информация	-	Используется в режиме с подтверждением для передачи нумерованных кадров, содержащих информационные поля с сообщениями уровня 3
Управля­ющие	К приему готов (PR-receive ready)	К приему готов (RR-receive ready)	Используется для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или для подтверждения ранее полученных 1-кадров
кадры (S)	К приему не готов (RNR)	К приему не готов (RNR)	Используется для указания неготовности встречной стороны к приему I-кадра
	Отказ/переспрос (REJ-reject)	Отказ/переспрос (REJ-reject)	Используется для запроса повторной передачи 1-кадра
	Ненумерованная информация (UI-unnumbered information)		Используется в режиме передачи без подтверждения
		Отключено (DM-disconnected mode)
Ненуме­рованные кадры (U)	Установка расширенного асинхронного балансного режима (SABME-set asynchronous balanced mode extended)		Используется для начальной установки режима с подтверждением
		Отказ кадра (FRMR-frame reject)
	Разъединение (DISC-disconnect)		Используется для прекращения режима с подтверждением
		Ненумерованное подтверждение (UA-unnumbered ask)	Используется для подтверждения приема команд установки режима, например, SABME, DISC