Dlaczego Protokoły? Język Komunikacji Cyfrowej

Przejście z komunikacji analogowej na cyfrową wymaga czegoś więcej niż tylko wysyłania bitów; wymaga ustrukturyzowanego języka, aby urządzenia mogły się wzajemnie rozumieć. Tę rolę pełnią protokoły. W przypadku ISDN, które integruje różne usługi, język ten jest zorganizowany w stos protokołów. Ten stos, zdefiniowany przez ITU-T, jest uproszczoną, praktyczną implementacją pierwszych trzech warstw słynnego siedmiowarstwowego modelu OSI i zarządza głównie Kanałem D.

Warstwowa Architektura ISDN (Kanał D)

Model odniesienia ISDN dzieli złożone zadanie sygnalizacji na trzy odrębne warstwy, z których każda ma określone obowiązki.

• Warstwa 1: Warstwa Fizyczna (Standard: I.430/I.431)

  To jest warstwa sprzętowa. Jej zadaniem jest przesyłanie surowych bitów kanału D przez fizyczne medium (kabel miedziany). Definiuje wszystkie specyfikacje elektryczne i fizyczne, takie jak poziomy napięć, kodowanie liniowe oraz układ pinów w złączach w różnych punktach odniesienia.

• Warstwa 2: Warstwa Łącza Danych (Standard: Q.921 / LAPD)

  Ta warstwa zapewnia niezawodną transmisję danych przez pojedyncze łącze – w szczególności między terminalem użytkownika a lokalną centralą. Można ją porównać do skrupulatnego listonosza, który dba, aby każdy list dotarł do następnej poczty w nienaruszonym stanie, we właściwej kolejności i bez błędów.

• Warstwa 3: Warstwa Sieciowa (Standard: Q.931 / DSS1)

  To jest "mózg" operacji. Warstwa 3 jest odpowiedzialna za zestawianie, podtrzymywanie i rozłączanie połączenia sieciowego (rozmowy). Używa niezawodnego łącza dostarczonego przez Warstwę 2 do wymiany wysokopoziomowych komunikatów sygnalizacyjnych, takich jak "chcę zadzwonić pod ten numer" lub "zakończ połączenie".

Szczegóły Warstwy 2: Q.921 (LAPD)

Protokół Warstwy 2 jest znany jako LAPD (Procedura Dostępu do Łącza w Kanale D), standaryzowany w zaleceniu ITU-T Q.921. Jego główne funkcje to:

• Ramkowanie: Zamykanie pakietów Warstwy 3 w ustrukturyzowane jednostki zwane ramkami, z nagłówkami i stopkami do celów kontrolnych.
• Wykrywanie i Korekcja Błędów: Dodaje sumę kontrolną (Frame Check Sequence) do każdej ramki. Jeśli odbiornik obliczy inną sumę kontrolną, wie, że ramka jest uszkodzona i może zażądać retransmisji.
• Kontrola Przepływu: Zapewnia, że nadawca nie wysyła danych szybciej, niż odbiornik jest w stanie je przetworzyć.
• Multipleksacja: Pozwala na współdzielenie pojedynczego kanału D przez wiele połączeń logicznych (np. od różnych terminali na magistrali).

Szczegóły Warstwy 3: Q.931 (DSS1)

Protokół Warstwy 3 to DSS1 (Cyfrowy System Sygnalizacji Abonenckiej nr 1), standaryzowany w zaleceniu ITU-T Q.931. Jest to główny protokół sterowania połączeniem. Składa się z zestawu dobrze zdefiniowanych komunikatów wymienianych między terminalem użytkownika a siecią w celu zarządzania całym cyklem życia połączenia.

Przykład Przebiegu Prostej Rozmowy w ISDN

1. Zestawianie połączenia: Podnosisz słuchawkę telefonu ISDN i wybierasz numer. Twój telefon wysyła komunikat SETUP przez kanał D. Komunikat ten zawiera wybrany numer oraz typ usługi (np. rozmowa głosowa 64 kb/s).
2. Potwierdzenie z sieci: Sieć odbiera komunikat `SETUP` i odsyła CALL PROCEEDING, informując, że pracuje nad zestawieniem połączenia.
3. Dzwonienie do odbiorcy: Sieć wysyła sygnał do telefonu docelowego. Telefon ten zaczyna dzwonić i odsyła komunikat ALERTING. Sieć przekazuje go do Twojego telefonu, a Ty słyszysz sygnał dzwonienia.
4. Nawiązanie połączenia: Osoba po drugiej stronie odbiera. Jej telefon wysyła komunikat CONNECT. Sieć go odbiera, zestawia kanał B z komutacją łączy między wami i wysyła komunikat CONNECT do Twojego telefonu.
5. Rozmowa: Połączenie jest teraz aktywne. Dane głosowe przepływają przez jeden z kanałów B, podczas gdy kanał D pozostaje wolny dla dalszej sygnalizacji (np. powiadomień o połączeniu oczekującym).
6. Rozłączanie: Kiedy się rozłączasz, Twój telefon wysyła komunikat DISCONNECT. Sieć rozłącza kanał B i wysyła komunikat RELEASE do obu stron. Oba terminale odpowiadają komunikatem RELEASE COMPLETE, a połączenie jest zakończone.