Сетевые протоколы в телекоммуникациях

Следует подчеркнуть, что  при отсутствии сети доступа, т.е. при  непосредственном подсоединении пользовательского порта к телефонной станции, информацией о состоянии абонентской линии и соединения ТфОП полностью владеет АТС. Сообщения нужны в том случае, когда между абонентом и станцией существует сеть доступа, т.к. информация, которая без сети доступа поступает в АТС непосредственно, при наличии сети доступа должна быть передана через эту сеть. Следует подчеркнуть и другое: протокол ТфОП не выполняет функций управления соединениями ТфОП, а лишь обеспечивает перенос сигнальной информации через интерфейс V5. Сама эта информация создается и обрабатывается традиционными участниками соединений ТфОП — АТС и абонентскими терминалами.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ  ЭЛЕМЕНТЫ СООБЩЕНИЙ ПРОТОКОЛА ТфОП

Прежде чем перейти  к детальному обсуждению сообщений протокола ТфОП, рассмотрим информационные элементы этих сообщений. Для кодирования информационных элементов применяются правила, определенные в ETS 300 102-1, а сами информационные элементы протокола ТфОП и коды их идентификаторов приведены в табл. 2.

Четыре первых информационных элемента соответствуют сигналам, передаваемым по абонентской линии ТфОП и/или  по аналоговой соединительной линии, используемой для подключения к ТфОП учрежденческой АТС. Остальные информационные элементы используются для управления взаимодействием между сетью доступа и АТС ТфОП и непосредственной связи с сигнализацией по абонентской (или соединительной) линии не имеют.

Структура информационного  элемента «Непрерывный-сигнал» показана на рис. 7.

Рис. 7 Структура информационного элемента «Непрерывный-сигнал»

Данный информационный элемент  генерируется либо АТС с целью  указать сети доступа, какой непрерывный  сигнал следует активизировать в  пользовательском порту для передачи его к абонентскому терминалу или к УАТС, либо сетью доступа для передачи в АТС информации о том, какой непрерывный сигнал, принятый от абонентского терминала или УАТС, зафиксировал пользовательский порт. Длина информационного элемента «Непрерывный-сигнал» всегда равна 3 байтам, а кодировка поля «Тип сигнала» соответствует табл. 3

Таблица 2. Информационные элементы протокола ТфОП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Кодирование типа непрерывного сигнала (байт 3)

 

Использование отдельных сообщений  о замыканиях и размыканиях шлейфа при передаче импульсов набора номера потребовало бы большого количества сообщений для передачи всего номера. К тому же эти сообщения пришлось бы снабжать указателями времени начала и конца импульсов и пауз, чтобы обеспечить достоверное распознавание цифр номера при приеме. Альтернативным методом является распознавание импульсов и пауз набора номера непосредственно в сети доступа, что позволяет в сообщении V5 указывать сразу определенную цифру. Для этого применяется информационный элемент «Цифра» (Digit-signal), передаваемый, вообще говоря, в обоих направлениях (рис. 8), как для обычной передачи номера к АТС, так и для сигналов прямого входящего набора номера (DDI), передаваемых от опорной АТС к малым АТС (специфика включения малых учрежденческих АТС в российскую ТфОП рассматривалась в главе 1 данного тома).

Рис. 8. Информационный элемент «Цифра»

Длина информационного  элемента «Цифра» всегда равна 3 байтам. В битах 1-4 передается в двоичном коде одна цифра номера, принятая сетью доступа от абонента, или цифра, которую АТС передает в сеть доступа. Нулевое значение всех битов 1-4 соответствует ошибке. Биты 5 и 6 третьего байта всегда имеют значение 0. Поле индикатора запроса подтверждения позволяет АТС запросить сеть доступа указать конец передачи цифры в порт пользователя. В направлении от сети доступа к АТС данный бит всегда имеет значение 0.

Для передачи сигнала посылки вызова используется информационный элемент «Модулированный-вызов» (Cadenced-ringing), предусматривающий возможность задать нужный тип вызывного сигнала. Данный информационный элемент занимает 3 байта и передается только в сообщениях от АТС к сети доступа.

Для передачи в абонентский терминал импульсов тарификации и для некоторых других целей служит информационный элемент «Импульсный-сигнал» (Pulsed-signal), структура которого представлена на рис. 9. Длина этого информационного элемента может колебаться от 3 до 5 байтов.

 

Рис. 9. Структура информационного элемента «Импульсный-сигнал».

 

Данный информационный элемент, передаваемый от АТС к сети доступа или от сети доступа к АТС, указывает на то, что в пользовательском порту ТфОП должен быть сформирован импульсный сигнал, определенный в соответствии с табл. 4. Передача этого информационного элемента от сети доступа к АТС говорит о том, что пользовательский порт получил импульсный сигнал от терминала абонента или от УАТС.

Длительность импульсного сигнала  должна быть указана в поле «тип длительности импульса». Каждому типу длительности соответствует заранее  определенный набор характеристик  импульсов и пауз.

Поле «число импульсов» содержит двоичное число, показывающее, сколько импульсов должно быть передано. Нулевое значение в этом поле является ошибочным.

Индикатор подавления (suppression indicator), занимающий биты 6 и 7 в байте 4, АТС использует, чтобы сообщить сети доступа, должен ли быть подавлен входящий импульсный сигнал. Индикатор запроса подтверждения, размещающийся в битах 6 и 7 байта 4а, необходим АТС, чтобы запросить подтверждение исполнения запроса передачи импульсного сигнала: сигнал начался, сигнал закончился или закончилась одна из серий импульсов. Кодировки этих двух индикаторов представлены в табл. 5 и 6, соответственно.

В направлении от AN к LE используется информационный элемент «Уведомление-о-передаче», который информирует станцию об исполнении запроса передать импульсный сигнал (Pulsed-signal) или цифру (Digit-signal). Этот элемент уведомляет либо о начале передачи импульса, либо об окончании передачи единственного импульса или одного из импульсов в последовательности импульсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4. Кодирование типа импульса (байт 3)

Таблица 5. Кодирование индикатора подавления (байт 4)

Таблица 6. Кодирование индикатора запроса подтверждения (байт 4а)

Рассмотренные выше четыре информационных элемента, по-видимому, необходимы в  любой национальной реализации протокола ТфОП. Кроме них имеются информационные элементы, которые нужны не в каждом случае.

Таблица 7. Кодирование параметров информационного элемента «Данные-о-линии»

Необходимость передавать на станцию сведения о состоянии  линии уже упоминалась. Такого рода сведения могут передаваться в информационном элементе «Данные-о-линии» (Line-information), который связан, в частности, с активизацией и деактивизацией в некоторых УАТС услуги переадресации вызовов путем особой маркировки импенданса линии. Кодировки параметров этого информационного элемента приведены в таблице 7. Все не указанные в таблице коды зарезервированы для будущих применений. Ограниченное использование информационного элемента «Данные-о-линии» обусловлено тем, что существуют альтернативные методы управления переадресацией вызовов.

Может потребоваться  изменить период времени, в течение  которого должен существовать сигнал. Это выполняется с помощью информационного элемента «Время-распознавания» (Recognition-time), используемого, например, когда нужно увеличить время распознавания, чтобы уменьшить вероятность ошибочной интерпретации состояния линии. Длина этого информационного элемента всегда составляет 4 байта, его передача осуществляется только в сообщении от АТС к сети доступа, а структура элемента представлена на рис. 10. В поле «сигнал» может помещаться код любого типа сигнала из приведенных выше в таблицах 3 и 4. Поле «тип длительности» содержит индекс той строки предварительно определенной в сети доступа таблицы, где указано время, в течение которого сигнал должен оставаться активным. Бит 7 четвертого байта всегда имеет значение 0.

Рис. 10. Структура информационного элемента « Время-распознавания»

Сообщения протокола ТфОП передаются в совместно используемых всеми портами ТфОП для этой цели С-каналах (или С-канале). Принимаемые сообщения проверяются, расшифровываются и обрабатываются. Все это вносит случайные задержки и сдвиги между моментами передачи в сеть доступа линейных сигналов, моментами передачи сетью доступа соответствующих сообщений к АТС, моментами передачи от АТС ответных сообщений и моментами реакции сети доступа на эти сообщения. Во избежание неразберихи АТС может потребовать от сети доступа автономно реагировать на некоторые линейные сигналы от абонентского оборудования. Такое требование, передаваемое только от АТС к сети доступа, содержится в информационном элементе «Акти-визировать-автономную-реакцию-на-сигнал» (Enable-autonomous-acknowledge). Длина элемента составляет 4 байта для непрерывных сигналов и от 4 до 6 байтов для импульсных сигналов (рис. 11 и 12). Для полей «сигнал» и «реакция» используются кодировки, приведенные в таблицах 3 и 4. В том случае, если реакция является импульсным сигналом, к полям «тип длительности импульса», «индикатор подавления», «индикатор запроса подтверждения» и «число импульсов» применяются правила, которые были определены выше для информационного элемента «Импульсный сигнал».

Рис. 11. Структура информационного элемента «Акти-визировать-автономную-реакцию-на-сигнал» (реакция в форме «Непрерывный-сигнал»)

Рис. 12. Структура информационного элемента «Акти-визировать-автономную-реакцию-на-сигнал» (реакция в форме «Импульсный-сигнал»)

АТС может отменить автоматическую реакцию сети доступа с помощью  сообщения, содержащего информационный элемент «Деактивизировать-автономную-реакцию-на-сигнал» (Disable -autonomous-acknowledge). Данный информационный элемент также передается только в сообщении от АТС к сети доступа, а длина его всегда составляет 3 байта.

Некоторые сообщения сети доступа являются реакцией этой сети на последовательность сигналов, требующую, как правило, нескольких сообщений ТфОП. Такие предварительно определенные последовательности могут активизироваться информационным элементом «Автономное-управление-последовательностью-сигналов» (Autonomous-signalling-sequence). Данный элемент передается только в сообщениях от АТС к сети доступа. Последовательность сигналов определяется с помощью поля «тип последовательности» (sequence type) в битах 1—4 (таблица 2).

Если сеть доступа  должна послать соответствующий  предварительно определенной последовательности ответ к АТС, этот ответ дается с помощью информационного элемента «Результат-автономного-управления-последовательностью-сигналов» (Sequence-response).

Имеется ряд информационных элементов, связанных с задачами обнаружения ошибок передачи и технического обслуживания. Для обнаружения ошибок передачи сообщения целесообразно нумеровать. С этой целью в сообщения вводится информационный элемент «Порядковый-номер» (sequence-number), представленный на рис. 13. Длина данного элемента всегда равна 3 байтам, и он может передаваться в обоих направлениях.

 

Рис. 13. Структура информационного элемента «Порядковый-номер»

Информационный элемент «Порядковый-номер» должен обязательно присутствовать в сообщениях SIGNAL, PROTO-COL_PARAMETER и SIGNAL_ACK, но не разрешен в других сообщениях. В сообщениях SIGNAL и PROTOCOL_PARAMETER информационный элемент «Порядковый-номер» содержит порядковый номер передачи M(S), а в сообщениях SIGNAL_ACK - порядковый номер приема M(R).

В случае приема достоверного сообщения, которое не имеет смысла в контексте других ранее принятых сообщений, возникает необходимость  выяснить состояние процесса в логическом объекте протокола ТфОП по другую сторону интерфейса. Для передачи этой информации служит информационный элемент «Состояние» (State), а причина его передачи указывается в информационном элементе «Причина» (Cause).

Длина информационного  элемента «Причина» может составлять 3, 4 или 5 байтов, как это видно из рис. 14. Если длина составляет 3 байта, поле диагностики в информационный элемент не включается. Если длина составляет 4 байта, то четвертый байт является диагностическим и указывает идентификатор типа сообщения, вызвавшего передачу информации о причине. Если длина составляет 5 байтов, то диагностическими являются байты 4 и 4а, указывая идентификатор типа сообщения и идентификатор информационного элемента в сообщении, вызвавшего передачу информации о причине. Кодировка информационного элемента «Причина» приведена в таблице 8. Все остальные коды зарезервированы.

Рис. 14. Структура информационного элемента «Причина» (Cause)

Может случиться так, что сообщение  имеет правильный номер, имеет смысл в контексте обмена другими сообщениями, но содержащийся в нем запрос не может быть выполнен из-за отсутствия нужных для этого ресурсов. В такой ситуации в ответное сообщение вводится информационный элемент «Ресурс-недоступен» (Resource-unavailable). Цель данного информационного элемента — сообщить АТС о недоступности ресурса, затребованного тем информационным элементом, который скопирован в поле копии возвращаемого к АТС элемента «Ресурс-недоступен». Элемент «Ресурс-недоступен» передается только в сообщениях SIGNAL от сети доступа к АТС. Длина этого элемента зависит от длины возвращаемой копии информационного элемента и может варьировать от 3 до 8 байтов.

Таблица 8. Кодирование типа элемента «Причина»

4 Протокол TCP. Назначение, функции и структура заголовка

 

Протокол управления передачей (TCP — Transmission Control Protocol) приблизительно соответствует транспортному уровню модели OSI, но содержит и некоторые функции сеансового уровня. С его помощью реализуется организация сеанса связи между двумя пользователями в сети. Кроме того, в его функции включается исправление ошибок и, что очень важно, преобразование информации к виду дейтаграмм, передача дейтаграмм и отслеживание их прохождения по сети. TCP служит также для организации повторной передачи потерянных дейтаграмм и обеспечения их надежности. Наконец, в компьютере-адресате TCP извлекает сообщение из дейтаграммы и направляет его прикладной программе-адресату. Протокол TCP, как и протокол дейтаграммы пользователя UDP, считаются протоколами поставщика услуг, причем TCP является протоколом, ориентированным на соединение, в то время как UDP — не ориентированный на соединение протокол.. Для создания дейтаграммы протокол TCP добавляет к поступающим от прикладного уровня данным заголовок, содержащий управляющую информацию. Протокол IP добавляет к дейтаграмме свой заголовок, содержащий дополнительные инструкции. Локальная сеть вводит в дейтаграмму свою управляющую информацию в виде еще одного заголовка. Таким образом, дейтаграмма включает в себя три отдельных заголовка, каждый из которых содержит управляющую информацию различного назначения: Ethernet-заголовок, IP-заголовок и TCP-заголовок. Структура TCP-заголовка изображена на рис. 15.

Поля порта источника (source port) и порта назначения (destination port) содержат номера портов взаимодействующих программ. Это связано с тем, что адресация на уровне протокола TCP предназначена, скорее, для передачи дейтаграмм между логическими объектами внутри компьютера, чем для фактического соединения пользователя с сетью. Более того, адрес IP тоже не является физическим адресом, а характеризует соединение с сетью и идентифицирует пользователя. Поэтому номера портов назначения и источника представляют собой числа длиной 16 битов, идентифицирующие приложения, которые используют услуги TCP (например, FTP, TELNET, протоколы электронной почты SMTP, POP3 и т.п.). Номера порта от 0 до 255 определены заранее и не могут задаваться операторами, а номера после 255 могут произвольно определяться для каждой конкретной сети. Примеры фиксированных номеров портов, определяемые протоколом TCP: данные FTP — 20; управление FTP — 21; TELNET — 23; протокол SMTP — 25; сервер имен главного компьютера — 42; сервер имен домена— 53; почтовый протокол РОР2 - 109.