Технологія ISDN

Загальні відомості

Назва мережі Integrated Services Digital Network (ISDN) (Цифрова мережа з інтегрованими послугами) відноситься до набору цифрових послуг. ISDN припускає оцифровування телефонної мережі для того, щоб голос, інформація, текст, графічні зображення, музика, відеосигнали і інші матеріальні джерела могли бути передані кінцевому користувачу по наявних телефонних дротах і одержані ними з одного терміналу кінцевого користувача. Прихильники ISDN малюють картину мережі світового масштабу, багато в чому схожу на сьогоднішню телефонну мережу, за тим винятком, що в ній використовується передача цифрового сигналу і з'являються нові різноманітні послуги. 
 ISDN є спробою стандартизувати абонентські послуги, інтерфейси користувач/мережа, мережеві і міжмережеві можливості. Стандартизація абонентських послуг є спробою гарантувати рівень сумісності в міжнародному масштабі. Стандартизація інтерфейсу користувач/мережа сприяє розробці і збуту на ринку цих інтерфейсів виробниками, що є третьою стороною, яка приймає участь. Стандартизація мережевих і міжмережевих можливостей допомагає в досягненні мети можливого об'єднання у світовому масштабі шляхом забезпечення легкості зв'язку мереж ISDN один з одним. 
 Застосування ISDN включають швидкодіючі системи обробки зображень, додаткові телефонні лінії в будинках, високошвидкісну передачу файлів і проведення відео конференцій. Передача голосу поза сумнівом стане популярною прикладною програмою для ISDN. 
 Багато комерційних мереж зв'язку починають пропонувати ISDN за цінами нижче за тарифні. У Північній Америці комерційні мережі зв'язку з комутатором локальних мереж (Local-Exchange Carrier) (LEC) починають забезпечувати послуги ISDN як альтернативу з'єднанням Т1, які в даний час виконують велику частину послуг "глобальної телефонної служби" (WATS) (wide-area telephone service). 
 

Компоненти ISDN

До числа компонентів ISDN входять термінали, термінальні адаптери (ТА), пристрої завершення роботи мережі, устаткування завершення роботи лінії і устаткування завершення комутації. Є два типу терміналів ISDN. Спеціалізовані термінали ISDN називаються "термінальним устаткуванням типу 1" (terminal equipment type 1) (TE1). Термінали, що розроблялися не для ISDN, такі, як DTE, які з'явилися раніше стандартів ISDN, називаються "термінальним устаткуванням типу 2" (terminal equipment type 2) (TE2). Термінали ТЕ1 підключають до мережі ISDN через цифрову лінію зв'язку з чотирьох скручених пар дротів. Термінали ТЕ2 підключають до мережі ISDN через термінальний адаптер. Teрмінальний адаптер ISDN може бути або автономним пристроєм, або платою усередині ТЕ2. Якщо ТЕ2 реалізований як автономний пристрій, то він підключає до ТА через стандартний інтерфейс фізичного рівня. 
Наступною точкою з'єднання в мережі ISDN, розташованій за межами пристроїв ТЕ1 і ТЕ2, є NT1 або NT2. Це пристрої завершення роботи мережі, які підключають чотирипровідний абонентський монтаж до традиційного контура двопровідної локальної мережі. У Північній Америці NT1 є пристроєм "устаткування посилок замовника" (customer premises equipment) (CPE). У більшості інших частин світу NT1 є частиною мережі, забезпечуваного комерційними мережами зв'язку. NT2 є складнішим пристроєм, який звичайно застосовується в "приватних цифрових телефонних станціях з виходом в загальну мережу". Існує також пристрій NT1/2 - це окремий пристрій, який поєднує функції NT1 і NT2. 

В ISDN задане певне число контрольних крапок. Ці контрольні крапки визначають логічні інтерфейси між функціональними угрупуваннями, такими, як ТА і NТ1. Контрольними точками ISDN є точки "R" (контрольна точка між неспеціалізованим устаткуванням ISDN і ТА), "S" (контрольна точка між терміналами користувача і NT2), "Т" (контрольна точка між пристроями NT1 і NT2) і "U" (контрольна точка між пристроями NT1 і устаткуванням завершення роботи лінії в комерційних мережах зв'язку).

Архітектура ISDN

ISDN розшифровується як цифрова мережа з інтеграцією послуг (Integrated Services Digital Network). Концепція ISDN була розроблена в 70-х роках Bellcore, а сама технологія стандартизована консультативним комітетом з міжнародного телефонного і телеграфного зв'язку (ССПТ -International Telegraph and Telephone Consultative Committee) в 1984 році.
Стисло ISDN можна охарактеризувати таким чином:
* спосіб високопродуктивної взаємодії комп'ютерів або мереж; 
* чисто цифровий метод комунікацій, що використовує існуючу телефонну мережу; 
* метод комбінування передачі мови, відео, даних і іншої інформації в одній комунікаційній лінії; 
* спосіб, що дозволяє телефонним компаніям на новому рівні використовувати існуючі інвестиції в цифрову технологію, щоб одержати додаткові доходи від використання телефонних ліній; 
* високопродуктивна  альтернатива використовуваним на сьогодні модемам і аналоговим телефонним лініям для передачі даних в комунікаційних мережах.
 ISDN дозволяє зробити все з'єднання між кінцевими вузлами (а не тільки між АТС) цифровим.

Все пізнається в порівнянні

   Щоб краще зрозуміти ISDN, дану технологію потрібно порівняти із звичайною телефонною системою. По-перше, ISDN - це цифрова, а не аналогова мережа, тобто напругу має декілька дискретних рівнів, а не є прямим аналогом коливань акустичного тиску.
По-друге, як випливає з назви, вона забезпечує інтегроване обслуговування, інакше кажучи, дозволяє передавати голос, дані і навіть відео по одній мережі. Іншими словами, замість трьох різних систем - телефонної мережі, виділених ліній для передачі даних і кабельного телебачення - достатньо однієї! Звичайна телефонна лінія є однією не екранованою парою мідних дротів від настінної розетки до центральної АТС. Звичайно ця лінія називається абонентським шлейфом. АТС - це точки, куди сходяться всі абонентські лінії.  Телефонний комутатор, що знаходиться там, дозволяє зв'язатися з абонентом, що викликається. У принципі, ту ж саму абонентську лінію за певних умов можна використовувати і для ISDN.
Взагалі-то, абонентські лінії мають недостатню ширину смуги, оскільки вони призначаються для передачі аналогових сигналів в смузі 3,1 кГц (від 300 до 3400 Гц). Крім того, характеристики навантажуючої індукційної котушки такі, що втрати у вказаному діапазоні мінімальні, але різко зростають при частоті понад 3400 Гц. Відбувається справжній хаос у фазових і амплітудних характеристиках сигналу ISDN, тому отримання ISDN вдома можливо при наступних умовах: 
- вилученні навантажуючих індукційних котушок (як правило, вони застосовуються на лініях протяжністю близько 4-5 км і більш);
- установці цифрових «эхоподавителей» на обох кінцях лінії;
- прокладці високоякісного телефонного кабелю;
- застосуванні підсилювачів ISDN-сигналу.
В результаті абонентська лінія зможе передавати, наприклад, дві телефонні
розмови замість однієї.

Канали ISDN

Інтерфейси обміну забезпечують з'єднання між користувачами ISDN і самої ISDN і складаються з логічно групованих каналів, що надаються мережею або постачальником послуг: ISDN спроектована таким чином, що допускає передачу в одному фізичному з'єднанні декількох інформаційних потоків, і інтерфейси обміну ISDN дозволяють абонентам перемикатися між доступними службами (за запитом). Стандарти ISDN визначають два інтерфейси обміну: BRI і PRI.
Базовий інтерфейс обміну (Basic Rate Interface, BRI) складається з трьох окремих каналів - двох опорних каналів (bearer channel, або B-channel) і одного каналу даних. Кожен канал B має швидкість 64 кбит/с, а канал D - 16 кбит/с. Канал D використовується для сигналізації, наприклад передачі виклику і розриву зв'язку. Канали B призначаються для передачі даних, таких як оцифрований голос або двійкові дані.
Первинний інтерфейс обміну (Primary Rate Interface, PRI) складається з 30 каналів B на 64 Кбіт/с і одному каналі D, також на 64 кбит/с. Як і у попередньому випадку, канали B призначені для передачі даних, а канал D - для службової інформації. Для PRI повинні орендувати лінію E-1 у 2,048 Мбіт/с від вашого офісу до центральної АТС. 
Час встановлення зв'язку складає всього від 1 до 3 секунд, дякуючи тому, що цифрова сигналізація по каналу D виключає повільний процес генерації і декодування тональних сигналів, а також необхідність узгодження параметрів зв'язку модемами. Крім того, канал D може використовуватися не тільки для передачі сигнальної інформації, але і для передачі даних телеметрії, електронної пошти і т.п.
Багатошвидкісний ISDN припускає можливість об'єднання декількох каналів В, причому ці канали комутуються як одні (див. рис).

Файл:Ris1.jpg

Переваги ISDN

По-перше, ISDN - це цифрова, а не аналогова мережа, тобто напруга має декілька дискретних рівнів, а не є прямим аналогом коливань акустичного тиску. На відміну від звичайної аналогової телефонної мережі ISDN-станції забезпечують комутацію цифрових, а не аналогових потоків. Слід відмітити, що останнім часом з'явилося багато аналогових АТС, що використовують цифрову комутацію аналогового сигналу. На відміну від таких станцій, комутатори ISDN працюють саме з цифровими потоками.
По-друге, ISDN піднімає в порівнянні з модемами поріг в 56 Кбіт/с для швидкості обміну даними між комп'ютерами по звичайній телефонній мережі. ISDN дозволяє оперувати одночасно декількома цифровими каналами по одній телефонній проводці, і таким чином використовувати її для передачі цифрового, а не аналогового сигналу. 
По-третє, як випливає з назви, вона забезпечує інтегроване обслуговування, інакше кажучи, дозволяє  змінювати голос, дані і навіть відео по одній мережі. Іншими словами, замість трьох різних систем - телефонної мережі, виділених ліній для передачі даних і кабельного телебачення достатньо однієї.
По-четверте, замість відправки виклику по основному каналу абонента, як у випадку із звичайною телефонною системою, ISDN посилає цифровий пакет по окремому зовнішньому каналу. З одного боку, цей сигнал ніяк не впливає на  встановлені з'єднання, з іншого - встановлення зв'язку відбувається дуже швидко. Сигналізація дозволяє також визначити, хто дзвонить, а телефонне устаткування ISDN може автоматично ухвалювати рішення, куди перенаправити дзвінок.

В порівнянні з традиційними аналоговими мережами, ISDN має ряд переваг:

- економія часу завдяки швидкому з'єднанню між абонентами (менше 1 секунди усередині міста і не більше 10 секунд при міжміському виклику); 
- два повноцінні міські номери по одній парі дротів, замість одного, як при аналоговому підключенні; 
- можливість підключити до 8 різних пристроїв (комп'ютер, факс, телефон, відеотелефон і ін.), два, з яких можуть працювати одночасно; 
- прекрасна якість зв'язку, відсутність переривань і сторонніх шумів на лінії; 
- висока швидкість з'єднання з мережею Інтернет - гарантовані 128 Кбіт/с до провайдера, замість негарантованих при аналоговому підключенні 51200 Кбіт/с (в кращому разі); 
- широкий спектр різних додаткових послуг (визначення номера зухвалого абонента (CLIP), мультиплексування абонентських номерів (MSN), МІНІ-АТС, переадресація по різних критеріях, 3-х стороння конференція і т.д.). 
По одній фізичній парі користувач одержує дві незалежні цифрові лінії по 64 Кбіт/c (замість однієї, як аналоговому підключенні), які він може використовувати для:
- підключення двох звичайних або спеціальних цифрових телефонів; 
- одночасного підключення телефону і ISDN-пристрою передачі даних на швидкості 64 Кбит/c; 
- підключення ISDN-пристрою передачі даних на швидкості 128 Кбіт/c (для підключення до мережі Інтернет або організації внутрішньокорпоративної мережі). 
Окрім цього:
- ISDN може працювати зі всіма типами інформації, включаючи голос, текст, зображення, аудіо- і відеоінформацію; 
- ISDN дозволяє об'єднати комп'ютерні мережі компанії, що має розосереджені офіси як межах міста (дзвінок безкоштовний), так і за його межами (щохвилинна оплата за міжміський, з'єднання на вимогу - DDR) з гарантованою (на відміну від мережі "Інтернет") швидкістю 64 або 128 Кбіт/c; 
- вартість ISDN-устаткування значно менша, ніж вартість модемів для виділених ліній.