Коммутируемые виртуальные каналы

Общепризнанно, что FR становится более эффективным методом доставки сообщений при условии использования КВК (которые создаются только на период информационного обмена и «закрываются» сразу после него).

Однако реализация КВК, кажущаяся, на первый взгляд, простой, является наиболее сложной проблемой при стандартизации FR-протоколов и интерфейсов. Это связано в первую очередь различными взглядами фирм-произ­во­ди­телей и международных организаций по стандартизации на применение КВК в FR-сетях. Более того, существует точка зрения, в соответствии с которой вообще ставится под сомнение необходимость КВК. Поэтому FRF не принял стандартов на применение КВК. Существует только один стандарт (Рекомендация ITU-T Q.933), который был принят для ЦСИО, — «Система сигнализации для служб ретрансляции кадров». FRF согласился только с тем, что указанная выше рекомендация будет служить основой для будущего стандарта на использование КВК. Этот параграф посвящен логической и процедурной характеристикам протокола FR для КВК в любых FR-сетях (и не обязательно ЦСИО).

Все управляющие сообщения, используемые при установлении и разъединении КВК и передачи сообщения, передаются по ОКС, для которого в ИПС выделен канал с DLCI=0. (Это вполне согласуется с философией FR, согласно которой процедуры сигнализации осуществляются по выделенному каналу). Эти сообщения аналогичны кадру LMI. На рис. 30.5 представлен основной формат кадра, используемый при конфигурации КВК (далее — кадр КВК).

Поля в кадре КВК идентичны полям кадра LMI процедур, за исключением полей: «Вызываемый номер», «Тип сообщения» и «Информационные элементы».

«Вызываемый номер». Это поле является локальным идентификатором, который предназначен для распознавания различных вызовов в локальном интерфейсе. Оно не имеет смысла при установлении сквозного соединения. Длина этого поля может быть равна 2 или 3 октетам и зависит от требуемого количества индивидуальных каналов. Формат 2-октетного поля, наиболее приемлемого в сетях FR, показан на рис. 30.6.

Первый октет указывает на длину вызываемого номера (1 или 2 октета), а второй октет содержит значение вызываемого номера и «флаг». Главное назначение «флага»: определение стороны интерфейса — инициатора установления соединения («0»; вызываемая сторона — «1») и, таким образом, исключение одинаковой установки этого бита обеими сторонами интерфейса. Поле «вызываемый номер» может иметь длину 3 октета, как правило, в том случае, когда требуется 7...15 бит для идентификации большого числа (> 64) КВК в высокоскоростных ИСС (более 8 Мбит/с).

Рис. 30.5. Базовый формат кадра КВК

Уникальное значение вызываемого номера определяется инициатором вызова, когда передается сообщение-запрос на установление соединения.

«Тип сообщения». При создании, разъединении КВК и фазе передачи данных используются семь типов сообщений (Q.933), которые представлены на рис. 30.7.

«Информационные элементы». Информационные элементы для создания, разъединения КВК изменяются в соответствии с фазой информационного обмена. Рассмотрим эти фазы.

а) Фаза установления соединения (запрос соединения)

В этой фазе происходит установление соединения (настройка КВК). Инициатором может быть либо ООД пользователя, либо АКД FR-сети. На рис. 2.8 показана последовательность передачи сообщений (процедур установления соединения) при организации КВК (для случая, когда инициатором выступает и ООД абонента, и АКД сети).

Рис. 30.6. Кодирование поля «Вызываемый номер»

Рис. 30.7. Кодирование поля «Тип сообщения»

Среди трех типов сообщений, используемых в фазе установления соединения (КВК), наиболее сложным является «Установка параметров». Это сообщение (рис. 30.9) содержит семь информационных элементов. Часть этих информационных элементов необязательна, а некоторые — обязательные — перечислены ниже.

«Пропускная способность». Назначение этого обязательного элемента заключается в предоставлении Службой FR (ITU-T, I.233) соответствующей услуги по ретрансляции кадров с требуемым качеством. Все поля внутри этого информационного элемента фиксированы и обозначают соответствующие параметры. Но значения этих параметров не стандартизованы, что является предметом дальнейших исследований. Причина того, что этот элемент обязателен, — обеспечение совместимости со стандартами ЦСИО (хотя возможно применение FR и не в ЦСИО).

Рис. 30.8. Последовательность передачи сообщений при установлении соединения

(настройка КВК)

На рис. 30.10 представлен формат информационного элемента «Пропускная способность».

Поля внутри этого формата фиксированы и означают:

§ вид кодирования, стандартизированный ITU-T;

§ любая информация в цифровой форме (потенциальные возможности по доставке сообщений);

§ ретрансляция кадров (режим доставки);

§ ANSI T1.618 / ITU-T Q.922 — основные аспекты протокола (протокол канального уровня об информации пользователя).

Рис. 30.9. Информационные элементы, входящие в сообщение «Установка параметров»

Рис. 30.10. Формат информационного элемента «Пропускная способность»

Бит расширения поля используется для индикации размера переменного поля внутри информационного элемента. Для однооктетных полей этот бит всегда устанавливается в «1». Если какое-либо из полей больше, чем 1 октет, то этот бит устанавливается в «1» только в последнем октете данного поля, а в предшествующих октетах — в «0». (Примечание: в дальнейшем, для большей ясности, восьмой бит первого октета будет установлен в «0»; последнего — в «1»; промежуточных (если таких октетов больше двух) — «0/1».)

Рис. 30.11. Формат информационного элемента «DLCI»

«Идентификатор канала передачи данных (DLCI)». Обязателен в направлении «АКД сети - ООД пользователя» и необязателен — в направлении «пользователь-сеть». Этот информационный элемент определяет DLCI-идентификатор КВК, который будет использоваться в локальном интерфейсе. В случае, когда инициатором соединения является АКД сети FR (т.е. последняя посылает сообщение «Установка параметров»), элемент всегда содержит DLCI-идентификатор, выбранный при установлении соединения. В противном случае, когда инициатором соединения является ООД абонента (т.е. последнее посылает сообщение «Установка параметров»), этот элемент является необязательным, до тех пор, пока ООД абонента не затребует значение DLCI-иден­тификатора, используемого при информационном обмене. Формат элемента представлен на рис. 30.11 (для двухоктетного адресного поля).

Необходимо заметить, что DLCI-идентификатор, размещаемый в стандартном поле этого элемента, является локальным и имеет значение только для конкретной сети FR. Бит уникальный флаг всегда устанавливается в «0». Если сеть не способна (по каким-либо «внутренним» причинам) указать конкретное значение номера (DLCI) для требуемого канала, то она будет указывать другое (приемлемое для нее) значение DLCI-идентификатора. Бит расширения также применяется для индикации окончания адресного поля, и будет использоваться таким же образом (т.е. как маркер расширения адреса) в заголовке кадра.

«Параметры канального уровня (ЭМВОС)». Этот информационный элемент является необязательным в направлении «ООД абонента - АКД сети» и используется только тогда, когда вызывающий адрес затребует у сети значения необходимых параметров. Если параметры в этом направлении не представлены, то вся ответственность за несоблюдение требуемых параметров (их конкретных значений) ложится на сеть. Элемент является обязательным в направлении «АКД сети - ООД абонента» и имеет своей целью информирование ООД абонента о предполагаемых значениях требуемых параметров. Формат элемента представлен на рис. 30.12. Значению каждого параметра, входящего в информационный элемент, предшествует поле идентификатора. Рассматриваемый информационный элемент включает определенный набор параметров, в который входят:

§ максимальный размер поля информации в FR-кадре (в октетах);

§ пропускная способность. Этот параметр представляется в значениях скорости передачи информации (бит/с), обеспечиваемой ПВК за определенный интервал времени. Пропускная способность является составной величиной и включает «размерность» (10⁰...10⁶) и целочисленный «множитель». Например, 64 Кбит/с будет иметь вид: 3/64 («размерность»/ «множитель»), что означает 64´10³;

§ гарантированный объем информации, подлежащей передаче/приёму. Этот параметр определяет максимальный размер данных пользователя (в октетах), который согласовывается с сетью для их доставки в каждом направлении за определенный интервал при условии ее нормального функционирования;

§ дополнительный объем информации, подлежащей передаче/приёму. Этот параметр определяет максимальный дополнительный объем данных (в октетах), который сеть будет «пытаться» доставить в каждом направлении за определенный интервал времени. Во всех кадрах, которые превышают гарантированный объем, но не превышают дополнительный объем, бит DE может быть установлен сетью в «1».

Рис. 30.12. Формат информационного элемента «Параметры канального уровня»

Все параметры, содержащиеся в информационном элементе «Параметры канального уровня», являются необязательными, а их размещение в нем — независимое. Бит расширения в последнем октете каждого поля параметра должен быть установлен в «1» для индикации окончания этого поля, а во всех предшествующих — в «0».

«Субадрес вызывающей стороны». Этот информационный элемент может входить в сообщение «Установка параметров» в направлении «ООД абонента - АКД сети» только тогда, когда пользователь потребует указать субадрес вызывающей стороны, а в обратном направлении — «АКД сети - ООД абонента», — если пользователь (ООД абонента — инициатор соединения) сам указывает этот субадрес.

На рис. 30.13 представлен формат информационного элемента «Субадрес вызывающей стороны».

Параметры, входящие в этот информационный элемент (рис. 30.13):

· тип субадреса, который определяет либо тип используемой адресации, либо Х.213 (так называемый адрес точки доступа, физический адрес, к сети) — «000», либо специфический адрес пользователя — «010»;

· вид кодирования адреса, который определяет вид представления (двоичное или четверичное) адреса, имеющего десятичную форму;

· значение субадреса, максимальное значение которого — 20 октетов.

Рис. 30.13. Формат информационного элемента «Субадрес вызывающей стороны»

«Адрес вызываемой стороны». Этот информационный элемент используется для индикации адреса вызываемой стороны при запросе ООД абонента установления соединения. Он включается в сообщения «Установка параметров», передаваемых в обоих направлениях («ООД абонента - АКД сети», «АКД сети - ООД абонента»). На рис. 30.14 представлен формат этого элемента.

В информационный элемент входят (рис. 30.14):

- тип номера, который указывает тип нумерации (международная — «001», национальная — «010», абонентская — «100», специальная — «011» и сокращенная — «110»);

- идентификатор системы нумерации (ISDN/E.164 — «0001», Х.121 — «0011», «Телекс»/F.69 — «0100» и частная — «1001»);

- значение номера кодируется IA5 (Международный алфавит №5 — International Alphabet 5) символами.

Рис. 2.14. Формат информационного элемента «Адрес вызываемой стороны»

«Субадрес вызываемой стороны». Этот информационный элемент включается в сообщение «Установка параметров» в направлении «ООД абонента - АКД сети» только тогда, когда пользователь хочет вызвать абонента, имеющего субадрес, а в направлении «АКД сети - ООД абонента» этот элемент включается вызывающим абонентом. Формат элемента аналогичен формату информационного элемента «Субадрес вызывающей стороны» (рис. 30.13), за исключением идентификатора — «01110001».

«Совместимость нижнего уровня». Этот информационный элемент включается в сообщение «Установка параметров» в направлении «ООД абонента - АКД сети» только тогда, когда пользователь хочет передать информацию о совместимости нижнего уровня вызываемому абоненту, а в направлении «АКД сети - ООД абонента» этот элемент включается вызывающим абонентом. Такой информацией обмениваются между собой взаимодействующие пользователи с целью обеспечения совместимости своих нижних уровней. Содержание этого информационного элемента прозрачно для сети.

На рис. 30.15 представлен формат этого информационного элемента. В него входят следующие параметры:

Рис. 30.15. Формат информационного элемента «Совместимость нижнего уровня»

· стандарт кодирования/потенциальные возможности по доставке информации. Это фиксированные значения, показывающие универсальность цифровой информации, подлежащей доставке;

· режим доставки. Это поле указывает на услуги по ретрансляции кадров;

· информация ООД пользователя о протоколе 2-го уровня. Это поле содержит служебную информацию о протоколе 2-го уровня, которая передается внутри FR кадра. Кодирование поля включает: Х.25 (канальный уровень), Х.75 (канальный уровень); 8802.2; Q.922; HDLC (сбалансированный режим, режим ответов и нормальный режим);

· дополнение адреса. Это поле указывает наличие либо адреса канального уровня, либо логического управления внутри этого кадра. Если поле закодировано как «01» (наличие адреса), это означает, что имеют место протоколы канального уровня Х.25, Х.75 и HDLC, если – «10» (кадр логического управления), то имеет место IEEE 802.2/ISO 8802.2;

· информация ООД пользователя о протоколе 3-го уровня. Это поле содержит служебную информацию о протоколе 3-го уровня, которая передается внутри FR кадра. Кодирование поля включает: Х.25, Х.223, ISO 8208 и ISO 8473;

· необязательная информация о протоколе 3-го уровня. Это дополнительное поле предназначено специально для ООД абонента и служит для обмена специфической информацией между пользователями. Кодирование поля включает: Х.25, Х.223, ISO 8208, ISO 8473 и ISO Т.70.

Рис. 30.16. Информационные элементы, входящие в сообщение «Подтверждение вызова»

б) Фаза установления соединения (подтверждение вызова и соединения)

В ответ на сообщение «Установка параметров» сеть ответит сообщением «Подтверждение вызова», в котором подтвердит наличие соединения и укажет на то, что требуемые параметры при установлении соединения обеспечены. На рис. 30.16 представлены информационные элементы, входящие в сообщение «Подтверждение вызова». Последнее включает DLCI, указывающее номер КВК, входящий в информационный элемент сообщения «Установка параметров» (рис. 30.11). Однако значение DLCI может не соответствовать значению DLCI, указанному в информационном элементе сообщения «Установка параметров».

Финальным сообщением, используемым в течение фазы установления соединения, является сообщение «Подтверждение соединения». Оно передается как ООД вызываемого абонента в направлении АКД сети, так и АКД сети в направлении ООД вызывающего абонента. На рис. 30.17 представлены информационные элементы, входящие в сообщение «Подтверждение соединения». Последнее включает DLCI, указывающее номер КВК, входящий в информационные элементы сообщений «Установка параметров», «Подтверждение вызова» (рис. 30.11). Рассмотренная выше фаза установления соединения относится к «успешной процедуре вызова». Рекомендация ITU-T Q.933 содержит описание ошибочных ситуаций и действий в случае их возникновения.

Рис. 30.17. Информационные элементы, входящие в сообщение

«Подтверждение соединения»

в) Фаза разъединения

В этой фазе происходит разъединение ранее установленного КВК. Процедура разъединения может быть инициирована одной из сторон независимо от того, кто был организатором данного сеанса связи. На рис. 30.18 показана последовательность служебных сообщений при разъединении КВК. На этой схеме показаны действия (по разъединению) всех участников (сторон) информационного обмена.

В фазе разъединения используются три сообщения: «Запрос разъединения», «Согласие на разъединение» и «Подтверждение разъединения».

Сообщение «Запрос разъединения» может быть передано либо ООД абонента в направлении АКД сети с требованием разъединения КВК, либо АКД сети с целью индикации начала процедуры разъединения. Сообщение «Запрос разъединения» содержит только один информационный элемент «Причина разъединения», формат заголовка которого показан на рис. 30.19.

Этот элемент предназначен только для указания причины разъединения. Кодирование полей информационного элемента «Причина разъединения» представлено на рис. 30.20.

Рис. 30.18. Последовательность передачи сообщений при разъединении

Рис. 30.19. Информационные элементы, входящие в сообщение «Запрос разъединения»

Параметры, содержащиеся в информационном элементе:

§ стандарт кодирования ITU-Т;

§ местонахождение непосредственного инициатора разъединения («0001» — местный пользователь, обслуживаемый частной FR-сетью, «0010» — местный пользователь, обслуживаемый FR-сетью общего пользования, «0011» — транзитная FR-сеть, «0101» — удаленный пользователь, обслуживаемый частной FR-сетью, «0100» — удаленный пользователь, обслуживаемый FR-сетью общего пользования, «0001» — международная сеть);

§ код причины разъединения. Возможные причины разъединения стандартизированы в Рекомендациях ITU-T Q.933 и Q.931 и имеют свое уникальное кодирование. Кодовая комбинация «16» означает нормальное разъединение. Необходимо заметить, что для указания причины разъединения не рекомендуется использование кодовой комбинации «00000000» с целью исключения возможных конфликтных ситуаций.

Рис. 30.20. Информационный элемент «Причина разъединения»

В ответ на сообщение «Запрос разъединения» пользователь посылает «Согласие на разъединение» (рис. 30.18), в котором «сообщает» сети, что ООД разрывает КВК и чтобы последняя информировала об этом вызывающую сторону. Сеть отвечает на это сообщением «Подтверждение разъединения», которое подтверждает разъединение КВК и служит для индикации того, что DLCI свободен для следующего использования.

Рис. 30.21. Информационные элементы, входящие в сообщения

«Согласие на разъединение» и «Подтверждение разъединения»

Форматы сообщений «Согласие на разъединение» и «Подтверждение разъединения» одинаковы, и они содержат (помимо заголовка) один информационный элемент «Причина разъединения» (рис. 30.21). Этот элемент идентичен тому, который используется в первоначальном сообщении «Запрос разъединения».

Возможна такая ситуация, когда самой сети предпочтительнее начать процедуру разъединения, если внутри этой сети произошел сбой, причиной которого мог быть (в том числе) разрыв межабонентской цепи. В этом случае АКД сети передает сообщение «Согласие на разъединение» (а не «Запрос разъединения») каждому индивидуальному ООД абонента, после чего ожидает соответствующий ответ «Подтверждение разъединения».

Обычно любой протокол управления высокого уровня (от сетевого уровня и выше) функционирует на основе базового протокола ретрансляции кадров. В настоящее время имеется несколько стандартов сетевых протоколов, т.е. существует несколько типов ИТС. Следовательно, если даже FR-сеть является интегрирующей транспортной основой высокоуровневой сети, построенной с использованием технических средств различных фирм-производителей, то возможна такая ситуация, при которой ООД абонентов будут взаимодействовать только с такими же (изготовленными той же фирмой) ООД (рис. 31.1).

Рис. 31.1. Взаимодействие протоколов сетевого уровня

Такая ситуация для потребителей сетевых услуг крайне нежелательна. Понимая это, АNSI предложил пакет проектов стандартов протоколов и интерфейсов FR для утверждения их в качестве международных, позволяющих взаимодействовать с высокоуровневыми (сетевыми и выше) протоколами, включая стандарты ISO 8208, 8802.2 и IP-протокол. Тем не менее, являясь международной организацией по стандартизации, АNSI не издает стандарты протоколов де факто, а направляет последние на рассмотрение FRF, которая является международной организацией потребителей (т.е. организацией фирм-производителей, реализующих стандарты протоколов в своих коммуникационных программно-аппаратных комплексах).