Trong phần này , chúng ta sẽ xem xét 4 vấn đề của giao diện cơ sở : • Mã đường • Kết nối Vật lý • Định khung và hợp kênh • Giải pháp chống xung đột và cấu hình đa nhánh Mã đường Tại gia
Trang 1Lớp vật lý của ISDN
Lớp vật lý của ISDN giới thiệu cho người sử dụng các điểm S hoặc T (hình 6.2) Trong trường hợp này, những chức năng sau bao gồm cả chức năng của lớp vật lý ( lớp 1 của mô hình OSI ):
• Giải mã dữ liệu số phục vụ cho việc truyền dẫn qua các giao diện
• Truyền song công đối với kênh dữ liệu B
• Truyền song công đối với kênh dữ liệu D
• Ghép cách kênh để tạo ra cấu trúc truyền dẫn truy cập gốc hoặc cơ bản
• Kích hoạt và không kích hoạt lớp mạng vật lý
• Năng lượng được cung cấp từ mạng đầu cuối tới các thiết bị đầu cuối
• Phát hiện ra các thiết bị đầu cuối
• Tìm các thiết bị đầu cuối bị lỗi
• Cạnh tranh truy cập kênh D
Chức năng cuối cùng được yêu cầu khi có một cấu hình nhiều điểm cho truy cập cơ bản, như được miêu tả ở dưới đây
Tính tự nhiên của giao diện vật lý và các chức năng không giống với giao diện mạng cơ bản Chúng ta sẽ xem xét 2 khía cạnh quan trọng với cả 2 giao diện là: giải mã số và kết nối vật lý Sau đó ta sẽ xem xét từng giao diện một Cuối cùng ta sẽ tham khảo điểm U, điểm này không được tiêu chuẩn hoá bởi CCITT, nhưng nó cũng là một tiêu chuẩn ANSI
7.1 Giao diện cơ sở mạng-người dùng
Trong lớp 1 chỉ ra các giao diện cơ sở mạng-người dùng được định nghĩa trong khuyến nghị I.430 Cuộc gọi được trợ giúp giao diện cơ sở với cấu trúc kênh 2B+D tại tốc độ 192-Kb/s Trong phần này , chúng ta sẽ xem xét 4 vấn đề của giao diện cơ sở :
• Mã đường
• Kết nối Vật lý
• Định khung và hợp kênh
• Giải pháp chống xung đột và cấu hình đa nhánh
Mã đường
Tại giao diện giữa thuê bao và thiết bị đàu cuối mạng NT (với điểm chuẩn S hoặc T ) , các dứ liệu số được trao đổi khi sử dụng truyền song công, với 2 đường vật
Trang 2lý riêng biệt được sử dụng để truyền theo mỗi một chiều Tại đây chúng ta không cần phải chú ý tới việc phải huỷ bỏ tiếng vọng hoặc sử dụng kỹ thuật hợp kênh nén thời gian để đạt được truyền song công bởi vì khoảng cách truyền là tương đối ngắn và bởi vì tất cả các thiết bị đều là trong nhà của thuê bao Rất dễ dàng sử dụng các mạch vật
lý riêng biệt hơn là sử dụng kỹ thuật nào khác để vận hành song công
Thông số điện cho giao diện là sử dụng kiểu mã giả tam phân ( hình 3.9 )
số nhị phân “1” được biểu diễn bởi sự vắng mặt của điện áp còn số nhị phân “ 0 “
được biểu diễn bởi xung âm hoặc dương 750 mv +/- 10% Tốc độ dữ liệu 192-Kb/s
Kết nối truy vật lý cơ sở
Một kết nối vật lý thực giữa TE và NT tại điểm tham chiếu S hoăc T nhờ giao diện truy cập cơ sở được chỉ ra ra không chỉ ở khuyến nghị của ITU-T mà còn tại chuẩn ISO ( ISO 8887 ) Chuẩn này là một kết nối vật lý 8 tiếp điểm chỉ ra trong hình 7.1
Hình 7.1 Kết nối vật lý ISDN
Đầu cuối kết nối vật lý được cắm vào để cho 4 hoặc 8 tiếp điểm tiếp xúc Số tiép điểm được sử dụng tuỷ thuộc vào cách dùng sẽ được giải thích dưới đây
Bảng 71, liệt kê các tiếp điểm được đưa vào cho mỗi một điểm của 8 điểm cắm tại ở cả hai phía NT lẫn TE Mỗi một cặp hai điểm phải cần có sự truyền cân bằng theo mỗi một hướng Các điểm tiếp xúc này được sử dụng để kết nối đầu cặp cáp xoắn
đôi đến từ TE và NT
Các chi tiết kĩ thuật còn cho khả năng cấp nguồn tuỳ theo ứng dụng Chiều của nguồn được truyền tuỳ thuộc vào ứng dụng Nó có thể được thiết kế để cấp nguồn từ mạng tới các đầu cuối ( ví dụ để duy trì các dịch vụ cơ bản về thoại cho dù mất nguồn
điẹn lưới tại khu vực địa phương ) Hai khả năng được nhìn thấy để dưa nguồn từ
NT tới TE ( hình 7.2 )
Trang 3• Các đầu truy cập cùng loại đ−ợc sử dụng để truyền 2 chiều tìn hiệu số ( nguồn nuôi gốc và sink 1 )
• Trên các dây thêm vào , dùng đầu truy cập g-h
Hai đầu còn lại không đ−ợc sử trong cấu hình ISDN nh−ng có thể sử dụng trong các cấu hình khác Vì thế giao diện vật lý ISDN chứa 6 diểm tiếp xúc
Bảng 7.1 Các tiếp xúc đ−ợc dùng cho kết nối vật lý ISDN ( ISO 8887 )
A
B
C
F
E
D
G
H
Power source 3 Power source 3 Transmit Receive Receive Transmit Power sink 2 Power sink 2
Power sink 3 Power sink 3 Receive Transmit Transmit Receive Power source 2 Power source 2
Hình 7.2 Cấu hình chuẩn để truyền tín hiệu và nguồn tại normal mode
Trang 4Khung và hợp kênh
Cấu trúc truy cập cơ sở chứa hai kênh B 64-Kb/s và một kênh D 16-Kb/s Các kênh này hợp lại thành tốc độ 144-Kb/s , được hợp kênh tạo thành giao diện 192-Kb/s tại điểm tham chiếu S hoặc T Như vậy dung lượng còn lại được sử dụng để thay đổi khung và các mục đích đồng bộ
Khuôn dạng khung :
Bất kỳ phương pháp ghép kênh chia thời gian có đồng bộ ( TDM ), truyền dẫn
truy cập đồng bộ có cấu trúc lặp lại với độ dài khung cố định Trong trường hợp này,
mỗi khung có độ dài 48 bit; ở tốc độ 192 kbps, khung cần lặp lại ở tốc độ 250μs /
khung Hình 7.8 chỉ ra cấu trúc của khung ; khung trên được truyền bởi mạng ( NT1 hoặc NT2 ) tới thiết bị đầu cuối thuê bao ( TE ); khung dưới được truyền từ TE tới NT1 hoặc NT2 Khung đồng bộ hoá là mỗi khung được truyền từ TE tới NT sẽ chậm hơn khung theo hướng truyền ngược lại là 2 bit thời gian
Hình 7.3 Cấu trúc khung tại điểm tham chiếu T hoặc S
Mỗi khung 48 bit gồm 16 bit từ 1 trong 2 kênh B và 4 bit từ kênh D Bit còn lại
được giải thich như sau Chúng ta sẽ thảo luận về cấu trúc khung trong hướng truyền từ
TE tới NT Mỗi khung bắt đầu là 1 bit luôn luôn được cho là 1 xung dương Tiếp theo
là là 1 bit cân bằng ( L ) , nó được đặt là 1 xung âm tới điện áp cân bằng Mẫu F-l làm đồng bộ hoá máy thu ở thời điểm bắt đầu 1 khung Một điều chắc chắn là, sau vị
Trang 5trí 2 bit đầu tiên, thì bit “ 0 “ sẽ được mã hoá là 1 xung âm Sau đó, quy luật gỉa tam
phân sẽ được xem xét 8 bit tiếp theo ( B1 ) thì từ kênh B đầu tiên Điều này được thực
hiện bởi bit cân bằng một chiều ( L ) Tiếp theo là là 1 bit từ kênh D, cùng với bit cân bằng của chính nó Và 1 bit bổ trợ khung (FA), nó được đặt bằng “ 0” nếu nó không
được sử dụng trong cấu trúc đa khung, được giải thich sau đây Tiếp theo là bit cân bằng khác ( L ), 8 bit ( B2 ) từ kênh B thứ 2, và lại 1 bit cân bằng khác Sau đó, là các bit từ kênh D, kênh B thứ nhất, rồi lại đến kênh D, kênh B thứ 2 , và kênh D Mỗi nhóm các kênh này đều có 1 bit cân bằng
Cấu trúc khung trong truyền dẫn từ NT tới TE giống với khung trong truyền
dẫn từ TE tới NT Những bit mới sẽ thay thế một số bit cân bằng một chiều(dc) Bit
vọng lại kênh D ( E ) là sự truyền ngược lại bởi NT của hầu hết D bit thu được từ
TE Mục đích của việc này được trình bày sau đây Bit kích hoạt (A ) được sử dụng
để kích hoạt hay không kích hoạt 1 TE, cho phép thiết bị trở nên nhỏ hơn hoặc bị thay thế bởi phương thức tiêu thụ ít năng lượng hơn Bit N thường được đặt bằng 1 Bit N và
M có thể được sử dụng trong cấu trúc đa khung Còn bit S thì được dành cho yêu cầu tiêu chuẩn hoá khác trong tương lai
Sự sắp thẳng hàng khung:
Để đảm bảo rằng maý phát ( NT hoặc TE ) và máy thu ( TE hoặc NT ) không bị
tống ra khỏi hàng, cấu trúc khung bao gồm cả sự cố tình vi phạm của mã giả tam phân
Máy thu kiểm tra sự vi phạm này để đảm bảo rằng sự thẳng hàng vẫn được duy trì Hai
sự vi phạm đó là
• Bit F đầu tiên: Bit này luôn luôn là dương Khung được cấu trúc như vậy để bít zero cuối cùng là dương
• Bit zero đầu tiên sau bit L đầu tiên: Cả 2 bit này đều mang cực âm Lí do vi phạm thứ 2 này xuất hiện ở bit Fa ở đoạn cuối cùng
Cấu trúc đa khung
Một đặc điểm được bổ sung gần đây của giao diện cơ bản ban đầu là sự cung cấp thêm kênh cho đường truyền từ TE tới NT, gọi là kênh Q Hiện nay, kênh Q còn phục vụ cho mục đích nghiên cứu Tuy nhiên, phiên bản của I.430 hiện nay cung cấp cho kênh Q một cấu trúc (Bảng 7.2) Để bổ sung cho kênh Q, một cấu trúc đa khung
được thiết lập bằng cách đặt bit M bằng “ 1 “ trong tất cả các khung thứ 20 Trong
đường truyền từ NT tới TE , bit Fa trong các khung thứ 5 là bit Q Vì vậy cứ 20 khung thì có 4 bit Q
Thông thường, trong hướng truyền từ NT tới TE bit Fa được đặt là số nhị phân
“ 0 “ , N bit tiếp theo được đặt bằng “ 1 “ Để đồng nhất vị trí của bit Q trong đường truyền từ TE tới NT, thì bit Fa/N tương ứng với đường truyền NT-TE phải được đảo ngược ( Fa= “ 1 ”, N =” 0 “ )
Trang 6Bảng 7.1 Nhận dàng vị trí bit Q và cấu trúc đa khung
Bit M
NT-TE
Vị trí F a bit
TE-NT
Vị trí F a bit
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
2 etc
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
Q1
0
0
0
0 Q2
0
0
0
0 Q3
0
0
0
0 Q4
0
0
0
0 Q1
0
Giải quyết tranh chấp cho cấu hình nhiều đường rẽ
Cấu hình nhiều đường rẽ
Trong cấu hình đa điểm ra, với giao diện truy cập cơ bản, không thể có nhiều hơn 1 thiết bị TE ở cấu hình bus thụ động Đơn giản nhất là cấu hình điểm tới điểm, chỉ có 1 TE Trong cấu hình này, khoảng cách lớn nhất giữa NT và TE cho phép là 1km Cấu hình thứ 2 là 1 bộ thụ động thông thường ,nó cho phép đa điểm ra Loại cấu hình này chịu sự giới hạn về khoảng cách Nó được thực hiện bằng cách là một tín hiệu được xác định trước về cường độ
Khi 2 thiết bị trao đổi dữ liệu qua chỗ nối, cường độ tín hiệu của máy phát được hiệu chỉnh sao cho ở trong khoảng giới hạn Tín hiệu phải đủ mạnh , sau khi bị suy giảm tín hiệu qua các môi trường, để nó thoả mãn yêu cầu cưòng độ tín hiệu nhỏ nhất ở máy thu và duy trì đủ tỉ lệ S/N ( tín hiệu trên nhiễu) Mặt khác, tín hiệu cũng không được quá mạnh dẫn đến sự quá tải trên mạch của máy phát, mà nó có hiệu ứng điều hoà và tuyến tính Với liên kết điểm tới điểm, yếu tố chủ yếu được tính đến là độ dài đường truyền Với kết nối đa điểm ra, mỗi điểm trên bus bị mất và méo dạng Với tốc độ dữ
Trang 7liệu cho trước và môi trường truyền dẫn, một đường đa điểm ra phải ngắn hơn 1 đường dẫn từ điểm tới điểm Cho giao diện truy cập đa điểm ra, CCITT quy định khoảng cách lớn nhất giữa 100 và 200 m có nhiều nhất 8 TE nối tại 1 điểm bất kỳ dọc theo đường truyền
Hình 7.4 Cấu hình đường dây giao diện cơ sở
Độ dài của bus thụ động ngắn được giới hạn bởi sự khá nhau về thời gian trì hoãn
ở tín hiệu truyền Vì thiết bị được nối với nhiều điểm khác nhau, Máy thu NT phải phục
vụ cho các xung tới với thời gian trễ khác nhau từ các thiết bị đầu cuối khác nhau
Cấu hình cuối cùng, được minh hoạ trên hình 7.4d, là cấu hình sao Cấu hình này cho phép nhiều TE nhưng chỉ cần 1 dây nối điểm với điểm Cũng ở cấu hình này, NT1 cần bao gồm logic số nhằm cung cấp sự hoạt động lặp lại của kênh D NT1 phải
Trang 8truyền các bit lặp lại giống nhau qua tất cả các đường truyền từ NT1 tới TE Giá trị của bit lặp lại là “ 0” nếu bit tới D là “ 0 “; ngược lại là “ 1” Về phía mạng, NT1 phải
được hoà vào đường truyền từ tất cả TE t ới 1 chuỗi đơn 192 –Kb/s
Giải quyết tranh chấp
Với cấu hình ở hình 7.4b và 7.4c, có 1 vấn đề cần thảo luận Chức năng giải quyết tranh chấp đòi hỏi khi sử dụng nhiều thiết bị đầu cuối TE1 chia sẻ trên cùng một
đường vật lý ( hình 7.4 ) Có 3 loại vận chuyển cần được xem xét :
truy cập trên 2 kênh B bởi vì mỗi một kênh được chuyên cho 1 TE tại một thời điểm cho trước
cho cả báo hiệu điều khiển lẫn để truyền các gói tin và vì thế có khả năng xảy ra tranh chấp Kiểu địa chỉ LAPD được xác định tại chương sau cho phép tìm kiếm các đích thích hợp cho mỗi một đơn vị dữ liệu Đó là do mỗi khung LAPD chứa một địa chỉ rõ ràng của thiết bị đầu cuối TE Tất cả các TE tại các trạm thuê bao
có thể đọc các địa chỉ này và xác định xem liệu khung dữ liệu đén có phải là cho chúng hay không
thiết bị có thể truyền Đây là mục tiêu để có giải pháp thuật toán chống tranh chấp
Giải pháp thuật toán chống liên tục tranh chấp truyền qua kênh D sao cho thông tin báo hiệu cho bậc ưu tiên ( ưu tiên loại 1 ) qua tất cả các loại khác nhau của thông tin (
ưu tiên loại 2 ) Thuật toán giải quyết tranh chấp kênh D có một số yếu tố sau:
1 Khi thiết bị thuê bao không có khung LAPD để truyền, nó sẽ truyền một chuỗi
các số nhị phân 1 trên kênh D Sử dụng cách giải mã giả tam phân, nó tương
thích với sự thiếu dòng tín hiệu
2 Tại NT , trong công thức của 1 bit kênh D, cho trở lại giá trị nhị phân giống như
là việc lặp lại 1 bit kênh D ( hình 7.5)
3 Khi 1 thiết bị đầu cuối sẵn sàng truyền một khung LAPD, nó sẽ kiểm tra chuỗi bit
lặp lại tới kênh D Nếu nó dò thấy một chuỗi các bit mà độ dài bằng với giá trị ban đầu Xi, thì nó có thể truyền ngược lại, thiết bị đầu cuối sẽ cho rằng một số thiết bị khác đang truyền, và đợi
4 Có một điều có thể xảy ra rằng một số thiết bị đang kiểm tra chuỗi lặp lại và bắt
đầu truyền ở cùng một thời gian, gây ra sự va chạm Để giải quyết vấn đề này,
1 máy phát TE sẽ kiểm tra bit lặp lại và so sánh chúng với bit được truyền Nếu có sự không thống nhất được tìm ra thì thiết bị đầu cuối không truyền nữa và kiểm tra trạng thái
Đặc tính điện của giao diện ( vi dụ bit “ 1 ” = thiếu tín hiệu , thiết bị sử dụng phát 1 bit “ 0 “ sẽ có quyền cao hơn hơn thiết bị sử dụng phát bit “ 1 “ trong cùng
Trang 9một thời gian đó ) Sự sắp sếp này đảm bảo cho thiết bị hoàn thành việc truyền tín hiệu của nó
Hinh 7.5 Contention Resolution
Thuật toán bao gồm cả một cơ chế ưu tiêndựa trên giá trị ban đầu Xi, thông tin báo hiệu được ưu tiên hơn thông tin gói Trong mỗi lớp ưu tiên, một tram ban đầu được
ưu tiên sau đó sẽ giảm mức ưu tiên của mình sau khi truyền Nó vẫn duy trì mức ưu tiên thấp cho đến khi tất cả các thiết bị đầu cuối khác đã đựơc truyền Giá trị Xi được cho như sau:
• Thông tin báo hiệu
Mức ưu tiên thấp hơn Xi = 9
• Thông tin báo hiệu
Mức ưu tiên thấp hơn Xi = 11
Hình 7.6 chỉ ra 1 ví dụ về cách giải quyết tranh chấp 3 thiết bị TE (A, B and
C ) đều cố gắng để sử dụng kênh D Miễn là tất cả các bit “ 0 “ và “ 1 “ ở tất cả các nguồn là đồng nhất với nhau Ngay khi 1 nguồn nhận thấy 1 bit “ 0 “ trên kênh E khi
nó được truyền, và số nhị phân “ 1” trên kênh D ở vị trí thích hợp , thì nguồn này sẽ dừng lại không truyền nữa
Nói tóm lại mỗi một TE duy trì 2 giá trị ưu tiên X1 và X2 , phù hợp với các thông tin báo hiệu và không báo hiệu được truyền trên kênh D Mỗi một trong các giá trị này được khởi động tới mức ưu tiên thông thường Khi một TE có kênh thông tin
D lớp i để truyền , nó phải chờ đợi cho đến khi nào nó thấy 1 chuỗi các bít “ 1 “ trên
kênh E bằng Xi thì nó truyền Điều này được thực hiện do sự phù hợp vớ giá trị ưu tiên được đạt tại bậc ưu tiên thấp hơn
Để khôi phục bậc ưu tiên thông thường , một TE phải lắng nghe tìm sự liên tục bit “ 1 “ Khi TE quan sát thấy một chuỗi các bit “ 1 “ trên kênh E bằng với giá trị của bậc ưu tiên thấp ( tức là giá trị lớn nhất ) thì nó thay đôỉ bâch ưu tiên sap cho trở lại giá trị mức thông thường của bậc ưu tiên
Trang 10Hình 7.6 Ví dụ về giải pháp chóng tranh chấp
7.3 Tốc độ sơ cấp của các giao dịên mạng
Giao diện sơ cấp , giống như giao diện cơ bản, ghép được nhiều kênh thông qua
1 môi trướng truyền dẫn đơn, ở giao diện sơ cấp , chỉ cho phép cấu hình điểm tới điểm
Đặc biệt, giao diện này tồn tại ở điểm tham chiếu T với 1 PBX số hoặc thiết bị tập
trung điều khiển nhiều TE và cung cấp 1 phương tiện đồng bộ TDM cho truy cập tới ISDN Hai tốc độ được định nghĩa ở giao diện sơ cấp này là 1.544Mbps và 2.048 Mbps
Giao diện với tốc độ 1.544 Mb/s
Giao diện ISDN ở tốc độ 1.544Mbps dựa trên cấu trúc truyền dẫn DS1 Bắc Mý,
mà nó sử dụng dịch vụ truyền dẫn T1 Hình 7.7a minh hoạ dạng khung ở tốc độ dữ liệu này Chuỗi bit này được cấu trúc để lặp lại 193 bit / khung Mỗi khung gồm
24 8-bit khe thời gian và 1 bit khung Những khe thời gian được lặp lại qua nhiều khung tạo thành 1 kênh ở tốc đọ 1.544 Mbps, các khung lặp lại ở tốc độ 125μsec, hay 8000 khung mỗi dây Vì vậy mỗi kênh hỗ trợ tốc độ 64kbps Đặc biệt, cấu trúc truyền dẫn được sử dụng để hỗ trợ 23 kênh B và 1 kênh D Như đã thảo luận trong chương 6 , một quy định khác được thiết lập , bao gồm 24 kênh B và tập trung một số lượng lớn các kênh H
