المعلوماتية > اتصالات وشبكات
معيار ISDN – الخدمات والبروتوكولات
كنا قد استعرضنا في الجزء السابق (هنا) تعريفَ التقنية ومكوناتِها، نتابع اليوم مع الخدماتِ التي تقدمها، والطبقاتِ المكمونةِ لهذه التقنية وبروتوكولاتِها.
يُغطّي المعيار ISDN ثلاثة مستوياتٍ من البروتوكولات من الموديل OSI، وهذه المستويات هي: مستوى الطبقة الفيزيائية، ومستوى طبقة وصل المعطيات، ومستوى طبقة الشبكة.
تُعرِّف بروتوكولاتُ الطبقةِ الفيزيائيةِ منفذين: منفذٍ أساسيٍّ ومنفذٍ أوليٍّ، ولكلِّ منفَذٍ ميزاتُه ومعدلُ تمريرِ بيانات.
أما طبقة وصل المعطيات فتضمُّ البروتوكول LAPD الذي يُنظِّمُ عمل القناة التحكمية D، والبروتوكول LAPB لتمكين إرسال الرزم X.25 عبر الخط ISDN، وتبيّنُ جميعَ الإشاراتِ اللازمةِ للسيطرةِ على الوصلة، سواءً لقنواتِ البيانات B أو قناة التحكّم D، وضمانِ وصولِ الإطارات (Frames) والسيطرة على التدفُّق (FLOW).
خدمات الشبكة الرقمية المتكاملة ISDN
يقدِّمُ المعيار ISDN ثلاثَ خدماتٍ أساسية:
1- خدمة الحامل Bearer.
2- الخدمات البعيدة Teleservices for BRA.
3- الخدمات المتممة Supplementary services.
خدمة الحامل هي خدمةُ نقلِ البياناتِ التقليدية، إذ يتمُّ نقلُها بطريقةِ TDM، وتُتيح خدمةُ الحامل تسهيلَ اتصالات الزمن الحقيقيِّ للبيانات الرقمية بين المشتركين، وهي متعلِّقةٌ بوظائف الشبكة الخاصة المحدَّدة بالطبقات الثلاث الأولى من الموديل OSI، إذ تلعب شبكة ISDN دورَ الحاملِ للبيانات، ويُمكن نقلُها بتقنيةِ تبديلِ الدّارة أو تقنية تبديلِ الرُّزم سواءً بخدمةِ دارةٍ افتراضية أو Datagram.
تُقدَّم الخدماتُ البعيدةُ بمستوىً أعلى بالاعتماد على الطبقات العليا المتبقيّة من الموديل OSI، وهي تضم مجموعةً واسعةً من الخدمات المبيّنة في الشكل التالي، أهمُّها:
1- Telephony أي إقامةُ مكالمةٍ بإشارةٍ صوتيةٍ عاليةِ الجودة، صافيةٍ وخاليةٍ من التشويش.
2- Videotex وهي الخدمات التي تتيح للمستخدم الوصولَ إلى بياناتٍ بعيدةٍ تضمُّ صفحاتٍ نصّيَّةٍ ورُسوميَّة.
3- Teletext تُتيح إرسالَ صفحاتٍ بسرعةٍ كبيرة (صفحة A4 بأقلّ من ثانية).
4- Telefax تدعمُ إرسال صفحاتٍ بدقّةٍ معينة.
5- Videophone أو التلفون المرئي، إذ يتم تبادل الصور المتحركة بين المشتركِين.
6- Messaging وهي خدمة الرسائل، إذ يُمكن تركُ رسالة نصيةٍ أو صوتيةٍ في صندوق البريد.
الطبقات والبروتوكولات
يغطي ISDN على الطبقات الثلاث الأولى من النموذج OSI وهي:
1. الطبقة الفيزيائية Physical Layer.
2. طبقة ربط البيانات Data Link Layer.
3. طبقة الشبكة Network Layer.
ويبين الشكل التالي نموذج ISDN مع الطبقات الثلاث التي يغطيها من النموذج OSI وفي كل طبقة مجموعة البروتوكولات الموجودة.
الطبقة الفيزيائية Physical Layer
تختلفُ صِيَغ الإطاراتِ في الطبقة الفيزيائية وذلك بالاعتماد على الإطار إن كان خارجاً (من الطَّرَفيَّة إلى الشَّبكة) أو إذا كان داخلاً (من الشبكة إلى الطرفية). في الشكل التالي شكلُ الإطارين المذكورين.
طول الإطارات 48 bits إذ أنَّ المُستخدَمَ من أجل البيانات هو 36 bits. وإنَّ البِتَّات الموجودة في الإطارين السابقين موزعة كما يلي:
F – Provides Synchronization للتزامن
L – Adjusts the average bit value ضبط معدل قيم البتات
E – Ensures contention resolution when several terminals on a passive bus contend for a channel لضبط الاختلافات على منافذ الطرفيات ضمن قناة واحدة
A – Activates devices الأجهزة النشطة
S – Unassigned غير المعرَّفة
B1، B2، D – Handle user data للتعامل مع بيانات المستخدم
البروتوكول في الطبقة الفيزيائية والتي تمثل المنفذ BRI:
إذ يتألف هذا المنفذ من 4000 إطارٍ وكلُّ إطارٍ بطول 48 bits بالتالي فإنَّ السُّرعة 4000×48=192Kbps، والبِتَّات موزَّعة كما في الشكل التالي: حيث 16 بت للقناة B1، 16 بت للقناة B2، 4 بت للقناة D، و12 بت Overhead.
أما بالنسبة الى المنفذ PRI فهو يتألف من 8000 إطار وكل إطار بطول 193 bits وذلك في دول أمريكا الشمالية واليابان بالتالي تكون السرعة 8000×193=1544 Kbps، والبتات موزعة كما في الشكل أدناه.
يُمكن وصلُ أكثرَ من جهازِ ISDN إلى دارةٍ فيزيائيةٍ واحدة، مما قد يؤدي إلى حدوث تصادمٍ في حال قيامِ طَرَفيَّتين بالإرسال في الوقت نفسه، لذلك تحتوي ISDN على تقنيةٍ للكشف عن حالة الوصلة. عندما تَستقبِل نهايةُ الشبكةِ NT البتَّ D من إحدى الطرفيات، فإنها (NT) تُعيد تكرار البت في الموقع E التالي. تتوقَّعُ الطرفيَّة أنَّ البت E التالي هو نفسُهُ آخرُ بتّ D تم إرساله.
لا يمكن للطرفياتِ الإرسالُ ضمنَ قناة D إلا إذا تم اكتشافُ عددٍ معيَّنٍ من البتَّاتِ ذاتِ القيمة 1 تُشير إلى عدم وجود إشارة، وإذا اكتَشفت الطرفية TE بتاً موجوداً في خانة الصدى echo E مختلفاً عن البت الموجود في الخانة D، يتوقف الإرسال بشكلٍ فوري. إنَّ هذه التقنية البسيطة تَضمنُ أنَّ طرفيَّةً واحدةً ستقوم بالإرسال في القناة D في وقتٍ واحد.
بعد إرسال رسالةٍ في القناة D بشكلٍ ناجح، تنخفضُ أولوية الطرفية المُرسِلة من خلال طلبها لبتٍ واحدٍ قيمتُه 1 إضافيّ قبلَ أيِّ عمليةِ إرسالٍ جديدة، ولا يُمكن للطرفيات رفعُ أولويَّتِها إلا بعد ضمان أنَّ كلَّ الطرفيات قد حصلت على فرصةِ الإرسال لمرةٍ واحدةٍ على الأقل، مع الإشارة إلى أنَّ الاتصال الهاتفي له أولويةٌ أعلى من الكل.
طبقة ربط البيانات Data Link Layer
الطبقة الثانية من شبكة ISDN تحتوي على البروتوكول LAPD (Linked Access Procedure D Channel)، أي إجرائية الولوج إلى الوصلة في القناة D، وهو شبيهٌ بالبروتوكول HDLC (High-Level Data Link Control)، كما تحوي أيضاً على البروتوكول LAPB (Balanced).
كما يُشيرُ اسم البروتوكول LAPD فإنَّه يُستخدَم عبر القناة D للتأكدِ من أنَّ معلوماتِ الإشارة والتحكّمِ يتمُّ إرسالُها واستقبالُها بشكلٍ سليم.
الشكل في الأسفل يُبيّن إطار LAPD، وهذا البروتوكول مُحدَّدٌ رسمياً لدى الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية من خلال ITU-T Q.920 – ITU-T Q.921.
إنَّ حقل العنوان قد يكونُ بطول 1 أو 2 بايت، ويحتوي ضمنَه مجموعةً من الحقول، الأول هو SAPI وهو بطول 6 بت ويعرِّف البوابةَ التي يتمُّ من خلالِها تزويدُ الطبقة الثالثة بخدمات LAPD، أما البت C/R فيُشير إذا ما كان الإطارُ يحوي على طلبٍ أو استجابة.
يعرّفُ الحقل TEI إذا كان لدينا طرفيةً واحدةً أو أكثر من طرفية، وإذا كانت كلُّ البِتَّات تحتوي على قيمةِ 1 بالتالي نكون في حالة بث. أما البت EA فإذا كانت قيمته 1 فيكون حقلُ العنوان بطول 1 بايت وإلا يكون الحقل بطول 2 بايت.
طبقة الشبكة Network Layer
يوجد في الطبقة الثالثة بروتوكولان مستعملان، هما بحسب الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية: ITU-T Q.930 وITU-T Q.931، إذ يدعمان الاتصال user to user (مستخدم لمستخدم) والاتصالات التي تعتمد على تقنية تبديل الدارة (Circuit Switching) أو تبديل الرزمة (Packet Switching)، ويبين الشكل التالي الخطوات الأساسية للاتصال وفق البروتوكول ITU-T Q.931 وتبديل الدارة.
----------------------------------------
المصادر:
Networking For Dummies، 7th Edition، Doug Lowe، ISBN: 978-0-7645-8400-8، 2014
Aaron Balchunas، ISDN v1.11، 2007 هنا
Link Access Procedures on the D channel (LAPD)، specified in ITU-T Q.920 and ITU-T Q.921، is the second layer protocol on the ISDN protocol stack in the D channel.