Документ представляет собой лекцию о архитектуре протоколов абонентской сигнализации, описывающую взаимодействие между пользовательскими устройствами и сетью через семиуровневую модель OSI. В нем детально рассматриваются функции физического, канального и сетевого уровней, а также спецификации протокола доступа к каналу D (LAPD) и связанные с ним форматы кадров. Дополнительно документ включает контрольные вопросы для проверки понимания описанных концепций.

1. 1
ЛЕКЦИЯ № 15
АРХИТЕКТУРА ПРОТОКОЛОВ АБОНЕНТСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Абонентская сигнализация обеспечивает понимание между устройством
пользователя и сетью. Протоколы абонентской сигнализации структурированы в
соответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем
(ЭМВОС), приведенной в лекциях 6-7.
Сигнализация «пользователь-сеть» реализуется в пределах трех нижних уровней
ЭМВОС.
Архитектура протоколов абонентской сигнализации DSS1 (плоскость C) в
основном доступе (BRA)
CPE Точка AN-Access Network
Оборудование в помещении доступа Сеть доступа
клиента
TE1 NT2 NT1 LT
S-if T-if U-if
Q.931 Q.931 Q.931 Q.931
Q.921 Q.921 Q.921 Q.921
(LAP-D) (LAP-D) (LAP-D) (LAP-D)
I.430 I.430 G.960/G.961
4-х проводная шина 4-х проводная 2-проводная абонентская
D-канал 16 кбит/с шина пара (последняя миля)
D-канал 16 кбит/с D-канал 16 кбит/с

2. 2
Уровень передачи бит (физический уровень, уровень 1) обеспечивает
синхронизируемую сетью передачу информации по каналам одновременно в обоих
направлениях. В случае основного абонентского окончания уровень передачи бит
дополнительно делает возможным активизацию и деактивизацию абонентского
оборудования и регулирует одновременный доступ нескольких оконечных
устройств к совместно используемому D-каналу.
Детальные спецификации функций физического уровня в S-интерфейсе
приводятся в рек. ITU-T I.430 (BRI), I.431 (PRI). Соответствующие рекомендации,
касающиеся функций физического уровня в U-интерфейсе приводятся в рек. ITU-T
G.960, G.961 (BRI), G.962 (PRI).
Уровень защиты D-канала (уровень канала данных, уровень 2) обеспечивает
защищенную от ошибок передачу информации сигнализации (пакетированных
данных), передаваемых в D-канале, в обоих направлениях между сетью и
оконечным устройством.
Детальные спецификации функций этого уровня приводятся в рек. МСЭ-Т Q.921
(протокол LAP-D).
На уровне маршрутизации D-канала (сетевой уровень, уровень 3)
обеспечивается формирование и обработка сигнальной информации в интерфейсе
«пользователь-сеть» (UNI). Детальные спецификации протокола третьего уровня
приводятся в рек. МСЭ-Т Q.931.
Протоколы более «высоких» уровней реализуются в терминалах
пользователей. Сеть передает соответствующую информацию от протоколов
верхних уровней «прозрачно», т.е. без обработки.
В таблицах 1, 2, 3 приведены функции протоколов физического (таблица 1),
канального (таблица 2) и сетевого (таблица 3) уровней, поддерживаемых в доступе
ЦСИО.
Таблица 1 – Протоколы физического уровня
Функции Описание
Рекомендации I.430, I.412 – S-интерфейс
Рекомендации G.960, G.961 – U-интерфейс
Конфигурация проводки 4-х проводное соединение типа «шина» между TE и NT1 в
S-интерфейсе
2-х проводное соединение «точка-точка» между NT1 и LT в
U-интерфейсе
Линейный код AMI – S-интерфейс
2B1Q – U-интерфейс
Структура цикла Синхронизация битов, октетов, циклов
Управление конфликтами в Управление доступом к каналу D с помощью приоритетов
канале D
Идентификация каналов Идентификация каналов В и D
Техническая эксплуатация Действия по ТЭ доступа к абоненту и его установкам
Электрические характеристики Реализация стыка в соединениях с пассивной шиной (см.
раздел “Эталонные конфигурации доступа к ресурсам
У−ЦСИО”.)
Физические характеристики Распределение контактов розетки для TE1

3. 3
Таблица 2 – Протоколы канального уровня
Функции Описание (Рекомендация Q.921)
Исключение ложных флагов Обеспечение информационной прозрачности при переносе
через сеть
Идентификация цикла Опознавание и проверка на достоверность всех 48-битовых
циклов
Установка режима передачи Посылка вызова в сеть для инициализации услуги (SABME)
Обнаружение ошибок Обнаружение ошибок в принимаемом сообщении и в
логике обмена с сетью
Управление передачей на 2-м Обеспечение непрерывной последовательности кадров в
уровне соединении
Восстановление Исправление ошибок средствами канального уровня
(обнаружение ошибок в принимаемых кадрах и их
исправление с использованием решающей обратной связи)
и информирование сетевого протокола об ошибках, не
поддающихся исправлению средствами в звене.
Возможности вещания Предоставление канала D в режиме вещания.
Обозначается с помощью идентификатора TEI=127.
Таблица 3 – Протоколы сетевого уровня
Функции Описание (Рекомендация Q.931)
Сообщения идентификации и Опознавание и проверка правильности форматов
обработки сообщений
Указатель (метка) вызова Идентификация запроса отдельного вызова в интерфейсе
CRV “пользователь−сеть”
Информация для обмена с сетьюСпецификация типов сообщений (в фазах установления,
передачи, разъединения)
Сообщения управления вызовом Формирование и обработка сообщений для установления и
разрушения разговорных соединений в B-каналах

4. 4
ПРОТОКОЛ ДОСТУПА К КАНАЛУ D (LAPD – Q.921)
Независимо от типа доступа обслуживание любого вызова начинается с
занятия канала D, работающего в пакетном режиме. Обмен информацией между
пользователем и сетью по каналу D осуществляется в соответствии с требованиями
протокола звеньевого уровня LAP-D (Link Access Procedure on the D channel).
Протокол защиты в D-канале LAPD выполняет функции защиты от ошибок при
передаче данных и нарушений последовательности передачи информации,
передаваемой по D-каналу в обоих направлениях, а также обеспечивает
формирование адресного идентификатора – индекса оконечного устройства – ТЕI.
Протокол LAPD работает в режиме SABME – сбалансированном асинхронном
режиме. Термин сбалансированный означает отсутствие ведущих и ведомых
устройств, т.е. возможность начать установление или разрушение соединения с
любой стороны.
Информация, передаваемая по D-каналу, выделяется сигнальным оборудованием
и программным обеспечением коммутационной станции и в виде кадра собирается
в буфере.
Формат кадра протокола LAP-D может быть двух типов (рис.1):
- формат А – поле информации отсутствует (служебный формат);
- формат В – поле информации имеется.
Рисунок 1 - Типы кадров LAPD
Все кадры начинаются и заканчиваются последовательностью (полем) флага
(flag) - 01111110

5. 5
Рисунок 2 - Формат кадра протокола LAP-D
Длина поля "адрес" LAPD может составлять один или два байта. Если в первом
байте задан бит расширенного адреса (ЕА=1), то адрес состоит из одного байта; если
он не задан (ЕА=0), то адрес состоит из двух байтов. Первый байт адресного поля
содержит:
• Бит C/R указывает, содержит ли блок данных команду или ответный сигнал.
Значение бита зависит от направления передачи (табл. 4)
• servise access point identifier (SAPI) (идентификатор точки доступа к услугам)
обозначает точку входа, в которой протокол LAPD обеспечивает услуги
Уровню3. Этот идентификатор указывает на тип протокола 3-го уровня, который
поместил свою информацию в информационное поле кадра формата В (табл. 5).
Это поле выполняет функции, аналогичные функциям поля SI в байте SIO
протокола ISUP ОКС-7.
• Поле "идентификатора конечной точки терминала" во втором байте адреса
(terminal end-point identifier) (TEI) указывает адрес терминала, для которого
предназначен данный кадр LAPD (табл. 6).
Таблица 4 – Значение бита C/R
Command/Response Направление передачи Значение бита C/R
Command NT → TE1 1
TE1 → NT 0
Response NT → TE1 0
TE1 → NT 1

6. 6
Таблица 5 – Кодирование поля SAPI
Значение SAPI Назначение протоколов
0 Процедуры управления вызовом (Q.931)
3 (пример для Информация пользователей по протоколам MAP-SMS в сети
сетей GSM) GSM, для обмена короткими сообщениями
1-15 Reserved for future standardization
16 Процедуры 3-го уровня для пакетной связи по протоколу X.25
17-31 Reserved for future standardization
63 Процедуры управления 2-м уровнем
All others Не доступно для процедур Q.921
Таблица 6 – Кодирование поля идентификатора терминала – TEI
Значение TEI User Type
00-630 Для оборудования с неавтоматическим назначением TEI
64-126 Для оборудования с автоматическим назначением TEI
127 Широковещательный кадр LAPD
За полем адреса следует поле управления (Сontrol ). Это поле определяет тип
формата кадра. Задаются три типа форматов (табл. 7):
- I -нумерованный
- S - супервизорный
- U – ненумерованный
Формат I используется для информационных кадров, и позволяет организовать
управление передачей (надежную передачу), путем нумерации информационных
кадров и их подтверждения в полях N(S) и N(R).
Форматы S и U используются как служебные кадры 2-го уровня (некоторая
аналогия с FISU и LSSU). Назначение этих кадров поясняется в таблице №8.
Таблица 7 – Кодирование поля управления
Биты поля управления 8 7 6 5 4 3 2 1
I format N(S) (некоторая аналогия FSN в ОКС-7) 0 Байт 4
(аналог MSU) N(R) (некоторая аналогия BSN в ОКС-7) P Байт 5
S format X X X X S S 0 1 Байт 4
(аналог FISU/ LSSU) N(R) (некоторая аналогия BSN в ОКС-7) P/F Байт 5
U format M M M P/F M M 1 1 Байт 4
(аналог FISU/ LSSU)
N(S) – Номер передаваемого кадра M – Бит модификации
N(R) – Номер подтверждаемого кадра S – Бит управляющей (Supervisory) функции
P/F – Бит запроса (Р) для команды (С), Финальный бит (F) для ответа (R)
X – Reserved and set to 0
Значения бит в этом поле кодируются в соответствии с табл.8.

7. 7
Таблица 8 – Примеры кодирования служебных сообщений протокола LAPD
Приложение Формат Команда Ответ Кодирование бит
(Тип кадра) 8 7 6 5 4 3 2 1 Байт
Передача I N (S) 0 4
информации (information) P 5
N (R)
RR (receive ready) RR (receive ready) 0 0 0 0 0 0 0 1 4
(Приемник готов) (Приемник готов) P/F 5
Управление N (R)
Supervisory RNR RNR 1 4
0 0 0 0 0 1 0
(receive not ready) (receive not ready) P/F 5
N(R)
Неподтверждаемая REJ (reject) REJ (reject) 0 0 0 0 1 0 0 1 4
и подтверждаемая (Отклонить) (Отклонить)
P/F 5
передача N(R)
информации
SABME
4
(set asynchronous 0 1 1 P 1 1 1 1
balanced mode
extended)
DM 0 0 0 F 1 1 1 1 4
(disconnected mode)
UI 0 0 0 P 0 0 1 1 4
(unnumbered
information)
Ненумерованные
кадры DISC 0 1 0 P 0 0 1 1 4
(disconnect)
UA
4
(unnumbered 0 1 1 F 0 0 1 1
acknowledgement)
FRMR 1 0 0 F 0 1 1 1 4
(frame reject)
Управление XID XID
соединением (Exchange (Exchange
4
1 0 1 P/F 1 1 1 1
Identification) Identification)
В поле информации помещается информация от протоколов третьего уровня,
согласно таблице 5.
За полем «информация» следует контрольная последовательность – FCS,
используемая для защиты передаваемой в канале D информации от ошибок,
возникающих в системе передачи (на физическом уровне).

8. 8
Пример трассировки сообщений DSS1
FROM USER SIDE - Frame #0001 Time: 14:42:12.12 Length: 3 octets
SABME
Hex Image: 00 CB 7F
Layer 2 - Data Link Layer
Address field
00 .......0 EA0
......0. C/R = COMMAND
000000.. SAPI = 0 Call control procedures
CB .......1 EA1
1100101. TEI = 101 Automatic assignment
Control field
7F 011.1111 SABME Set asynchronous balanced mode extended
...1.... P
FROM NT SIDE - L1 Status Time: 14:42:12.18
SYNC ESTABLISHED
Layer 1 - Physical Layer
Activation Status : Linkup & Superframe Sync On
Frame State: SN3
Far-End Blk counter = 3
Near-End Blk counter = 2
Over-Run counter = 0
CRC Error counter = 0
Abort_Error counter = 0
Non-Octet Error counter = 0
FROM NT SIDE - Frame #0002 Time: 14:42:12.29 Length: 3 octets
Unnumbered acknowledgement
Hex Image: 00 CB 73
Layer 2 - Data Link Layer
Address field
00 .......0 EA0
......0. C/R = RESPONSE
000000.. SAPI = 0 Call control procedures
CB .......1 EA1
1100101. TEI = 101 Automatic assignment
Control field
73 011.0011 UA Unnumbered acknowledgement
...1.... F

9. 9
FROM USER SIDE - Frame #0003 Time: 14:42:12.39 Length: 18 octets
FACILITY
Hex Image: 00 CB 00 00 08 00 62 1C 09 91 A1 06 02 01 C1 02 01 11
Layer 2 - Data Link Layer
Address field
00 .......0 EA0
......0. C/R = COMMAND
000000.. SAPI = 0 Call control procedures
CB .......1 EA1
1100101. TEI = 101 Automatic assignment
Control field
00 .......0 I Information
0000000. N(S) = 0
00 .......0 P
0000000. N(R) = 0
Layer 3 - Network Layer
08 Protocol discriminator = Q.931
00 ....0000 Call Reference Length = 0
62 0....... E
.1100010 Message type = FACILITY
1C Info Element = FACILITY
09 Length = 9 octets
91 1....... EXT
.00..... Spare bit(s)
...10001 Service Discriminator = Supplementary services
A1 Component type = Invoke
06 0....... EXT
.0000110 Length = 6 octets
02 Invoke identifier tag
01 Invoke identifier length = 1
C1 Invoke identifier = -63
02 Operation value tag = Integer
01 Operation value length = 1
11 Operation value = 17
Контрольные вопросы
1. Функции протоколов физического уровня при базовом доступе к ресурсам ЦСИО.
2. Функции протоколов канального уровня (протокол Q.921).
3. Формат кадра протокола LAPD.
4. Назначение и формат поля SAPI.
5. Назначение и формат поля управления протокола LAPD.