Протокол ТфОП интерфейсов V5.1 и V5.2

********

Реферат

Протокол ТфОП интерфейсов V5.1 и V5.2

****

2007

Содержание

Интерфейсы V5.1 и V5.2. Общие положения

Архитектура протокола

Основы протокола ТфОП

Состояния FSM на стороне сети доступа (PSTN_AN)

Состояния FSM на стороне АТС (PSTN_LE)

Примитивы и сигналы, связанные с элементарными функциями

Сообщения и их структура

Общий формат сообщения и кодирование информационных элементов

Идентификаторы информационных элементов сообщений

Однобайтовые информационные элементы

Многобайтовые информационные элементы постоянной длины

Многобайтовые информационные элементы переменной длины

Процедуры протокола ТфОП

Общие сведения

Процедуры обработки ошибочных ситуаций

Процедуры связанные с сигнальным путем

Процедуры, не связанные с сигнальным путем

Использование таймеров

Интерфейсы V5.1 и V5.2. Общие положения

V5 - технология доступа к сети. Стандарты V5 (V5.1-ETS 300 324-1 и V5.2-ETS 300 347-1) должны обеспечить интерфейс взаимодействия между сетью доступа и телефонной станцией для поддержания узкополосных услуг связи. Стандарты серии V5 определяют требования (электрические, физические, процедурные и протокол) для соединений сети доступа и АТС. Сеть доступа - это система между АТС и оконечным оборудованием пользователя, заменяющая часть или всю локальную распределенную сеть. Она обеспечивает общее взаимодействие с такими устройствами, как аналоговый телефон ТфОП, аналоговая или цифровая офисная АТС, терминальное оборудование ISDN базового и первичного доступа, оконечное оборудование локальной сети и арендуемая линейная аппаратура. Она также обеспечивает мультиплексирование, ввод, вывод и передачу данных. Сеть доступа отвечает за распознавание тональных посылок доступа аналоговых сигналов, их продолжительность, напряжение и частоту импульсов, за вызывной тон, а также за конкретные характеристики последовательности передачи сигналов. АТС отвечает за управление вызовами посредством обеспечения коммутации, формирования тональных посылок набора номера, декодирования номера и т.д.

Имеется два типа V5: V5.1 и V5.2. Протокол V5.1 функционирует на одном потоке Е1, тогда как протокол V5.2 функционирует на группе потоков Е1 (до 16). Оба этих протокола могут использовать временные интервалы 15, 16 и 31 для передачи сигналов (конечно, с ограничениями по распределению сигналов по временным интервалам).

Рис 1. V5.1 и V5.2

Интерфейс V5.1 функционирует на одном потоке Е1 для каналов данных и каналов управления. Он поддерживает следующие услуги: связь с ТфОП, базовый доступ ISDN и выделенную линию. Каналы данных задаются заранее. Поэтому, этот интерфейс может поддерживать только до 30 каналов связи с ТфОП или 15 каналов базового доступа ISDN.

Интерфейс V5.2 может функционировать на группе (до 16) потоков Е1. Поэтому, он может поддерживать до нескольких тысяч каналов данных. Это объясняется тем, что каналы данных распределяются динамически по запросу, а также поддерживается концентрация вызовов на группе потоков. Коэффициент концентрации обычно составляет примерно 8. Из-за возможного существования многочисленных каналов V5.2 обеспечивает идентификацию отдельных каналов, что позволяет проверить целостность потока. Отдельные потоки могут блокироваться для технического обслуживания или когда характеристики среды данных ниже удовлетворительных. Кроме того, этот протокол состоит из протоколов защиты, предназначенных для защиты звеньев сигнализации, посредством переключения канала управления из неисправного потока на другой исправный поток. Этот протокол поддерживает ISDN PRI в дополнение ко всем услугам, поддерживаемым V5.1.

Основные различия между протоколами V5.1 и V5.2:

V5.2 состоит больше из служебных протоколов, а именно, протокола назначения канала (BCC - протокол), протокола защиты и протокола управления каналом.

V5.2 использует дополнительные резервные канальные интервалы для повышения безопасности связи.

V5.2 может поддерживать до 16 потоков Е1.

Определены следующие функции связанные с переносом информации через интерфейс V5.2:

- функции несущих каналов, которые обеспечивают двухскоростной перенос через интерфейс информации передаваемой/принимаемой пользователями по В-каналам портов ISDN или по каналам 64 кбит/с с портов ТфОП;

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

- функции поддержки сигнализации ТфОП, которые обеспечивают двухсторонний перенос сигнальной информации портов телефонной сети общего пользования;

- функции управления портами, которые обеспечивают двухсторонний перенос через интерфейс управляющей и контрольной информации, связанной с блокировкой и разблокировкой отдельных пользовательских портов ISDN и ТфОП, а так же с рядом функций, специфических для портов ISDN (активизацией/деактивизацией доступа, индикацией ошибок, контролем характеристик работы: управлением потоком сигнальной информации;

- функции общего управления, обеспечивающие управление реконфигурацией интерфейса, временную блокировку D-каналов отдельных портов ISDN в условиях перегрузки, рестарт протокола ТфОП и проверку согласованности обеих сторон интерфейса V5;

- функции назначения канальных интервалов ИКМ-трактов для несущих каналов, предоставляемых пользователям, обеспечивающие концентрацию нагрузки.

-функции защиты служебной информации, которые обеспечивают переключение логических каналов сигнализации и управления на резервные физические каналы при обнаружении отказов ИКМ-трактов, а также контроль ошибок протокола и перезапуск средств нумерации сообщений;

-функции тактирования, предоставляющие необходимую тактовую информацию для передачи битов, идентификации байтов и цикловой синхронизации. Эта информация может также использоваться для организации синхронной работы сети доступа и АТС.

В интерфейсе V5.1 выполняются лишь некоторые из этих функций.

Архитектура протокола

Структура интерфейса V5 состоит из протоколов трех уровней: Уровень 1, Уровень 2 и Уровень 3 (рисунок 2).

Рис 2. Структура протокола V5

Уровень 1 известен как физический уровень. Этот уровень определяет физические параметры, линейное кодирование, линейную скорость и т.д. Стандарты ETSI ETS 300 166 или ITU-T G.703 используются для определения этих электрических и физических характеристик.

Уровень 2 известен как уровень канала передачи данных (звена данных). Этот уровень определяет передачу цифровых данных по физической линии и направляет информацию между объектами уровня 3 через протокол V5. Протокол LAPV5, версия протокола LAPD ETSI ETS 300 125 или ITU-T Q.920 и Q.921, управляет уровнем канала передачи данных для обеспечения гибкого мультиплексирования разных потоков информации. Для сообщений ISDN информация, направляемая по каналу D, мультиплексируется на уровне канала передачи данных и без изменений передается через интерфейс V.5. Функция преобразования данных (mapping) используется, когда кадры принимаются подуровнем LAPV5-EF от локальной АТС, и если адрес LAPV5-DL находится в пределах диапазона, резервируемого для подуровня равноправных данных, как определено в адресе LAPS-EF, и должны быть переданы на подуровень LAPV5-DL.

Уровень 3 - сетевой уровень, определяемый стандартами ETSI ETS 300 324-1 (для интерфейсов V5.1) и ETSI ETS 300 347-1 (для интерфейсов V5.2). Этот уровень обеспечивает создание, завершение и поддержание связи в сети между объектами связи.

Сетевой уровень представлен следующими протоколами интерфейса V5.1:

-протокол поддержки сигнализации ТфОП;

-служебный протокол управления, который реализует функции управления пользовательскими портами и функции общего управления;

Сетевой уровень интерфейса V5.2, в дополнение к вышеназванным, содержит следующие служебные протоколы:

-протокол назначения несущих каналов (ВСС);

-протокол управления трактами интерфейса (Link Control);

-протокол защиты (Protection Protocol).

Основы протокола ТфОП

Протокол, обеспечивающий перенос через интерфейс V5 сигнальной информации при обслуживании вызовов абонентов ТфОП, не управляет процедурами обработки вызова в сети доступа и поэтому используется совместно с национальным протоколом сигнализации, реализованным в АТС. Большинство сигналов не интерпритируется протоколом ТфОП, а просто переносится им от пользовательского порта сети доступа к логическому оьъекту национального протокола АТС и в обратном направлении.

Главная функция протокола ТфОП – поддержка протокола управления соединениями телефонной сети. С этой целью для каждого вызова абоненте (как исходящего, так и входящего) протокол ТфОП предусматривает создание в интерфейсе V5 логического соединения, называемого сигнальным путем (signaling path) и использующего ресурс того С-пути, который предназначен для сигнализации ТфОП. Кроме того, протокол ТфОП может использовать этот же С путь и без создания в нем сигнального пути, когда возникает необходимость в передачи информации, не связанной с управлением соединениями ТфОП ( например в передаче со стороны сети доступа к АТС данных об абонентской линии).

Сигнальный путь существует в течении всех фаз соединения ТфОП и обеспечивает прозрачный обмен сообщениями уровня 3 между логическими объектами протокола ТфОП, расположенными по разные стороны интерфейса.

АТС, в отличие от сети доступа, имеет полную информацию о состоянии процесса обслуживания вызова и поэтому отвечает за обеспечение и поддержку услуг. Передатчики и приемники многочастотного набора (DTMF), генераторы тональных сигналов и автоинформаторы должны размещать на АТС. Это значит, что информация об адресе в форме сигналов DTMF должна передаваться «прозрачно» между портом пользователя и АТС, тогда как линейные сигналы должны интерпретироваться в сети доступа и затем передаваться через интерфейс V5 посредством сообщений уровня 3.

Состояния логических объектов протокола ТфОП

Протокол ТфОП представлен с каждой стороны интерфейса V5 одним или несколькими логическими объектами, функционирование которых описывается в терминах конечных автоматов.

Конечный автомат (FSM – Finite State Machine) – это модель процесса с конечным числом состояний, с конечным числом входных/выходных сигналов и с дискретным временем. Переход FSM из одного состояния в другое может происходить только под воздействием входного сигнала. Такой моделью, как правило, описываются процессы в логических объектах протоколов. Выходными сигналами могут быть сообщения 3 уровня, примитивы и команды/ответы с элементарными функциями логических объектов, а входными сигналами – также и срабатывания таймеров.

Состояния FSM на стороне сети доступа (PSTN_AN)

«Вне обслуживания» (AN0)

В этом состоянии FSM пребывает, когда системой эксплуатационного управления инициирована процедура перезапуска. Все порты ТфОП выведены из обслуживания.

«Нулевое» (AN1)

В этом состоянии порт неактивен – он не занят обслуживанием вызова, но способен обнаружить (возможно уже существующее) занятие линии абонента.

«Сеть доступа инициирует создание сигнального пути» (AN2)

В это состояние FSM переходит, когда в порту обнаружен сигнал «занятие». К АТС передается сообщение ESTABLISH (создать сигнальный путь), и от нее ожидается подтверждение дающее сообщение ESTABLISH ACK. Если подтверждение не поступает, например из-за перегрузки АТС, сообщение ESTABLISH периодически повторяется с частотой, определяемой таймером Т1.

В этой фазе обслуживания вызова может возникнуть необходимость разрешения конфликта со встречным вызовом.

«Отмена создания сигнального пути» (AN3)

В состоянии AN3 FSM переходит , если абонент дает отбой, когда сообщение ESTABLISH передано к АТС, но подтверждение ESTABLISH ACK еще не получено. При повторном занятии порта это состояние используется для ограничения количества сообщений ESTABLISH, которые будут переданы в направлении к АТС без получения подтверждения (возможно, из-за перегрузки АТС). По истечении интервала времени, определяемого таймером Т1 (или Т2), FSM возвращается в нулевое состояние AN1.

«Обработка данных о линии» (AN4)

В этом состоянии FSM переходит, когда сеть доступа передала данные об абонентской линии на АТС, и та ведет их обработку. В состояние AN4 можно перейти только из состояния AN1, и переход из него возможен только в состояние АN1.

«Путь активен» (AN5)

Это состояние, в котором для данного порта активны нормальные функции сигнализации ТфОП. В состоянии AN5 пользователь может устанавливать нужное ему соединение, участвовать в сеансе связи и прекратить эту связь.

«Порт блокирован» (AN6)

Перейти в это состояние FSM может из любого другого состояния, а выход из него возможен только в нулевое состояние AN1. Когда порт блокирован, его работа прекращается, и его можно деактивизировать, например, путем отключения питания.

«Сеть доступа требует освободить сигнальный путь» (AN7)

В это состояние FSM переходит, когда сеть доступа передает к АТС сообщение DISCONNECT (освободить сигнальный путь), и выходит из него при приеме от АТС сообщения DISCONNECT COMPLETE (путь освобожден). Если такого сообщения нет, соответствующее извещение передается в систему эксплуатационного управления.

Состояния FSM на стороне АТС (PSTN_LE)

«Вне обслуживания» (LE0)

В этом состоянии FSM пребывает, когда системой эксплуатационного управления инициирована процедура перезапуска. Все порты ТфОП выведены из обслуживания.

«Нулевое» (LE1)

В этом состоянии порт неактивен – он не занят обслуживанием вызова.

«АТС инициирует создание сигнального пути» (LE2)

В этом состояние FSM переходит, когда АТС, обслуживая входящий вызов, занимает порт и передает к сети доступа сообщение ESTABLISH (создать сигнальный путь). Здесь возможна ситуация, требующая разрешения конфликта со встречным вызовом.

«Сеть доступа инициирует создание сигнального пути» (LE3)

В этом FSM переходит, когда сеть доступа передала АТС сообщение ESTABLISH и ожидает от нее подтверждающее ESTABLISH ACK. Здесь тоже может возникнуть ситуация, требующая разрешения конфликта со встречным вызовом.

«Путь активен» (LE4)

Это состояние, в котором для данного порта активны нормальные функции сигнализации ТфОП. В состоянии LE4 пользователь может устанавливать нужное ему соединение, участвовать в сеансе связи и прекратить эту связь.

«АТС требует освободить сигнальный путь» (LE5)

В это состояние FSM переходит, когда сеть доступа передает к АТС сообщение DISCONNECT (освободить сигнальный путь), и выходит из него при приеме от АТС сообщения DISCONNECT COMPLETE (путь освобожден). Если такого сообщения нет, соответствующее извещение передается в систему эксплуатационного управления.

«Порт блокирован» (LE6)

Перейти в это состояние FSM может из любого другого состояния, а выход из него возможен только в состояние LE1. Когда порт блокирован, его работа прекращается.

Примитивы и сигналы, связанные с элементарными функциями

Примитив – это абстрактное представление данных, несущих сигнал, уведомление, команду или ответ и передавемых от одного функционального блока к другому, причем оба эти блока находятся на одной и той же стороне интерфейса V5, а данные передаются через внутренний интерфейс. Таким функциональны блоком может быть логический объект протокола (и его модель – FSM) или система эксплуатационного управления. Чтобы FSM мог взаимодействовать с функциональными блоками своей стороны интерфейса V5, каждый из них должен содержать функции формирования, передачи, приема и обработки примитивов, которые использует этот FSM.

Имя примитива начинается с прописных букв, идентифицирующих ту группу функций, с которыми взаимодействует FSM, использующий этот примитив. Затем, через дефис, пишется собственно имя, и если оно содержит больше одного слова, эти слова разделяются символом «_».

В приводимых ниже таблицах прописные буквы MDU-CTRL означают, что FSM взаимодействует с системой эксплуатационного управления его стороной интерфейса V5.

Прописные буквы FE означают сигнал, который относится к взаимодействию FSM с функциями порта в сети доступа или с логическим объектом национального протокола в АТС.

Сигналы, используемые FSM на стороне сети доступа при взаимодействии с пользовательским портом

Примитивы, используемые FSM на стороне сети доступа при взаимодействии с системой эксплуатационного управления

Примитивы, используемые FSM на стороне АТС при взаимодействии с системой эксплуатационного управления отличаются от примитивов, используемых FSM на стороне сети доступа лишь направлением.

Сигналы, используемые FSM на стороне АТС при взаимодействии с национальным протоколом.

Сообщения и их структура

Полный перечень сообщений ТфОП представлен в таблице

Ниже эти сообщения специфицируются таким образом, то основное внимание уделяется функциональному определению и информационному содержанию каждого из них.

Спецификация включает в себя:

а) краткое описание сообщения с указанием того, для чего оно служит и в каком направлении передается – от сети доступа к АТС (AN→LE) или от АТС к сети доступа (LE→AN);

б)таблицу, где перечислены информационные элементы сообщения в порядке их следования. Для каждого информационного элементы в таблице указывается:

- направление, в котором это элемент может быть передан, т.е. AN→LE, LE→AN или оба направления;

- обязательность («М») или необязательность («О») его присутствия;

- длина информационного элемента в байтах.

ESTABLISH (создать сигнальный путь)

Сообщение содержит требование создать сигнальный путь для обслуживания исходящего от абонента или входящего к нему вызова.

Сообщение может содержать только один необязательный информационный элемент.

ESTABLISH ACKNOWLEDGE (подтверждение создания пути)

Сообщение подтверждает, что действия, затребованные сообщение ESTABLISH, выполнены.

Сообщение может содержать только один необязательный информационный элемент.

SIGNAL (сигнал)

Сообщение служит для передачи АТС сведений о режиме, в котором находится абонентская линия ТфОП, и для передачи сети доступа указания установить нужный режим.

Сообщение может содержать только один необязательный информационный элемент и должен обрабатываться как обязательный.

SIGNAL ACKNOWLEDGE (подтверждение приема сообщения SIGNAL)

Сообщение служит для подтверждения приема сообщения SIGNAL, а также сообщения PROTOCOL PARAMETER.

STATUS (состояние)

Служит для передачи сведений о состоянии FSM протокола ТфОП в сети доступа. Оно передается либо в ответ на сообщение STATUS_ENQUIRY, поступившее от АТС, либо в случае, когда от АТС поступает неожидаемое сообщение.

STATUS ENQUIRY (запрос сведений о состоянии)

Сообщение служит для запроса сведений о состоянии FSM протокола ТфОП в сети доступа.

DISCONNECT (освободить сигнальный путь)

Сообщение, предаваемое от АТС, говорит о том, что обслуживание вызова завершено и FSM протокола ТфОП в сети доступа может вернуться нулевое состояние, а при передаче от сети доступа – о том, что сигнальный путь должен быть освобожден.

DISCONNECT COMPLETE (сигнальный путь освобожден)

Сообщение говорит о том, что FSM выполнил действия, предписанные сообщением DISCONNET.

PROTOCOL PARAMETER (параметр протокола)

Сообщение АТС используют для того, чтобы изменить параметр протокола в сети доступа.

Сообщение должно содержать по крайней мере один необязательный информационный элемент. Каждый такой элемент может присутствовать в сообщении только один раз. Все такие информационные элементы должны обрабатываться как обязательные.

Общий формат сообщения и кодирование информационных элементов

Формат типового сообщения протокола ТфОП иллюстрирует рисунок.

Дискриминатор протокола

Является первым информационным элементом любого сообщения и кодируется в соответствии с таблицей

Адрес уровня 3

Идентифицирует пользовательский порт ТфОП, к которому относится данное сообщение. Адрес кодируется двоичным кодом, и все значения от 0 до 32767 должны быть доступны.

Тип сообщения

Информационный элемент идентифицирует, какому протоколу принадлежит сообщение и какую функцию оно выполняет. Таблица иллюстрирует общее правило, определяющее принадлежность сообщения протоколу ТфОП.

«Тип сообщения» - это третий информационный элемент любого сообщения. Типы сообщений ТфОП кодируются в соответствии с таблицей.

Все остальные коды типов сообщений протокола ТфОП – резервные.

Идентификаторы информационных элементов сообщений

В таблице приведен перечень идентификаторов информационных элементов и их кодирование по правилам, определенным в ETS 300 102-1.

Однобайтовые информационные элементы

Импульсный сигнал передан (Pulse_notification)

Цель этого информационного элемента – сообщить на АТС, что затребованная ею передача из пользовательского порта ТфОП в терминал абонента импульсного сигнала закончена. Сам информационный элемент не содержит информации о том, какой именно импульсный сигнал был передан. Имеется в виду тот импульсный сигнал (или цифра), запрос передачи которого был послан.

Данные о линии (Line_information)

Цель информационного элемента - при отсутствии сигнального пути передать от сети доступа к АТС сведения о состоянии абонентской линии. Этот элемент кодируется в соответствии с таблицами.

Кодирование значений параметра

Состояние (State)

Этот информационный элемент предназначен для передачи АТС, по ее запросу, сведений о состоянии FSM сети доступа. Он кодируется в соответствии с таблицами.

Кодирование данных о состоянии FSM сети доступа

Автономная сигнализация (Autonomus_signalling_sequence)

С помощью этого информационного элемента АТС предписывает сети доступа начать автономный обмен с терминалом абонента определенной последовательностью сигналов, номер которой задается в поле «Тип_последовательности».

Результат автономной сигнализации (Sequence_responce)

В этом информационном элементе сеть доступа сообщает местной АТС результат предписанного ей автономного обмена последовательностью сигналов. В битах 1-4 указывается (из заранее определенных) значений ответа.

Многобайтовые информационные элементы постоянной длины

Порядковый номер (Sequence_number)

Этот информационный элемент может передаваться в обоих напрвлениях. Нго присутствие обязательно в сообщениях SIGNAL, PROTOCOL PARAMETER, SIGNAL ACKNOWLEDGE, а в других сообщениях – запрещено. Длина данного элемента всегда равна 3 байтам.

В сообщениях SIGNAL и PROTOCOL PARAMETER информационный элемент «Порядковый номер» содержит номер сообщения в передаваемой последовательности сообщений M(S), а в сообщениях SIGNAL ACKNOWLEDGE – номер сообщения в принимаемой последовательности M(R).

«Порядковый номер» должен кодироваться двоичным кодом в соответствии с таблицей.

Модулированный вызов (Cadenced_ringin)

С помощью этого информационного элемента АТС сообщает сети доступа о том, что пользовательский порт ТфОП должен начать передачу в терминал абонента вызывного сигнала, тип которого заранее определен. Этот элемент передается только в сообщениях от АТС к сети доступа, его длина равна 3 байтам.

Непрерывный сигнал (Steady_signal)

С помощью этого информационного элемента АТС сообщает сети доступа о том, что пользовательский порт ТфОП должен начать передачу в терминал абонента определенного непрерывного сигнала, а сеть доступа информирует АТС о том, что определенный непрерывный сигнал, переданный абонентским оборудованием, был обнаружен в пользовательском порту ТфОП.

Кодирование типа сигнала