Notes : Une breve introduction` - chaput.perso.enseeiht.frchaput.perso.enseeiht.fr/supports/rnis-handout.pdf · Chaput Emmanuel Une breve introduction` a` RNIS 2016-2017 Chaput Emmanuel

Chaput Emmanuel

Une breve introductiona

RNIS

2016-2017

Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 1 / 69

Plan I

1 Introduction

2 Principes et architecture

3 La couche physique

4 La couche liaison du canal D

5 La couche reseau : le protocole Q.931

6 References bibliographiques


Introduction

1 Introduction


Notes :

Notes :

Notes :

Introduction

Reseaux TelephoniqueCommute

Service de voixCœur de reseau numerise

TranspacService de donnees enmode connecteFonde sur X.25 puis sessuccesseurs

Integrated Services Digital NetworkReseaux Numerique a Integration des ServicesDonnee, voix, image, . . .Reseau et operateur uniqueLe cœur du reseau telephonique est deja numeriseReste a numeriser l’acces


Les defis technologiques

Synchronisation des commutateursHorloge de reference (pe horloge au cesium)

Numerisation de bout en boutSinon, appels classiques

Plan de signalisation hors bandePour signaler pendant une communicationNNI : SS7 ISDN User Part (ISUP)UNI : Q.931

Qu’est-ce que RNIS ?Les normes evoquees ici ne s’interessent pas au cœur du reseau.Elles decrivent la numerisation de l’acces au reseau, l’exploitation decet acces, et la signalisation permettant d’offrir des services al’utilisateur.RNIS est un reseau d’acces.


Architecture

Acces unifie a des services variesDifferents reseaux utilisablesDistinction entre les signalisations U/N et U/U


Notes :

Notes :

Notes :

Terminologie, normalisation

Vocabulaire de base defini dans [5]


Les canaux RNIS

Trois types de canauxCanal B (“Bearer”)

Donnees utilisateur (voix, video, donnees, . . . )Mode circuitFull duplex64 Kbit/s

Canal D (“Demand”)Utilise pour la signalisationPeut vehiculer des donnees utilisateurMode paquetFull duplex16 ou 64 Kbit/s

Canal H (“HighCapacity”)Meme role qu’un canal BH0 : equiv. 6 canaux B (384 Kbit/s)H10 : equiv. 23 canaux B (1472 Kbit/s)H11 : equiv. 24 canaux B (1536 Kbit/s)H12 : equiv. 30 canaux B (1920 Kbit/s)


La configuration de reference

Notion de groupe fonctionnelEnsemble de fonctions reunies dans un equipements

Points de referenceDefinition de l’interface entre groupes fonctionnels


Notes :

Notes :

Notes :

La configuration de reference

Decrite dans [3]Equipements terminaux (TE)

Telephone, telecopieur, adaptateurs (“modem” RNIS)Terminaux RNIS (TE1) ou non (TE2)

Les adaptateurs de terminaux (TA)Permettent d’offrir aux TE2 une interface classique aux terminauxpre-RNIS

La terminaison numerique de reseau (TNR ou NT1)Communication entre le commutateur de l’operateur et l’installationde l’abonnePar exemple la TNRg fournit une interface S0 et 2 interfacesanalogiques en integrant 2 TAs

La terminaison numerique d’abonne (TNA ou NT2)Autocommutateur prive (PABX)Optionnel (plutot chez les professionnels)


Les acces RNIS

Deux types d’acces

Acces de base T0 (BRI, Basic Rate Interface)2B+1D (D a 16Kbit/s)144 Kbit/sParticulier, liberaux, . . .I.430 (couche physique)

Acces primaire T2 (PRI, Primary Rate Interface)23B+1D ou 30B+1D (D a 64 Kbit/s)Equivalent local d’une ligne T1 ou E11536 ou 1984 Kbit/sMarche professionnelI.431 (couche physique)


L’acces de base

Sur boucle locale classique1 paire, bande de base (annulation d’echo)144 Kbit/s (utile)

La TNR joue aussi le role de TNA

Typiquement une TNRg dans l’offre France Telecom

Interface U (2 fils) aux Etats-unisInterface T (4 fils) en Europe (NT1 fournie par l’operateur)


Notes :

Notes :

Notes :

L’acces primaire

Sur 4 filsLiaison MIC E12048 Kbit/s

La TNR est typiquement associee a un PABX (TNA)Essentiellement usage telephonique


Les offres en France

France Telecom a propose un certain nombre d’acces sous le termecommercial Numeris :

Un acces de base : deux canaux B a 64 Kbit/s et un canal D a 16Kbit/sUn acces Numeris DUO : idem plus deux interfaces analogiquesZ1 et Z2 pour utiliser des equipements traditionnelsAcces Numeris iToo : comme DUO (pour les particuliers ?)Groupement d’acces de base : plusieurs canaux BAcces primaire de 15 a 30 canaux B


Applications

Exploitation

Canaux B en mode circuit ou en mode paquet a des debitsmultiples de 64 Kbit/sCanal D en mode paquet a 16 Kbit/s

Utilisation

Transfert de donneesAcces reseau X.25Acces Internet

Communications circuitTelephonieVisio conference


Notes :

Notes :

Notes :

Architecture protocolaire

Protocoles differents sur les differents canaux


Plan

3 La couche physiqueLa couche physique a l’interface U

La couche physique a l’interface S


La couche physique a l’interface U




Notes :

Notes :

Notes :

La couche physique a l’interface U

Modulation en bande de base [1]2B1Q aux Etats-Unis4B3T en Europe160 Kbit/s sur 2 fils avec annulation d’echo (full duplex)

Format de trame (sur 2B1Q)

Supertrame composee de huit trames (SYNC de la premiereinverse)


Le codage 2B1Q

2 Binary, 1 Quaternary2 bits codes sur un etat a 4niveaux [1]Codage de Gray (1 bit dedifference entre etatsvoisins)


Le codage 4B3T

4 Binary, 3 Ternary4 bits codes sur trois etatsa 3 niveaux (-V/0/+V)16 valeurs sur 27combinaisonsOn minimise lacomposante continue parle choix des combinaisons

Valeur Code(s)0000 + 0 + 0 - 00001 0 - +0010 + - 0

Valeur Code(s)0011 0 0 + - - 00100 - + 00101 0 + + - 0 00110 - + + - - +0111 - 0 +1000 + 0 0 0 - -1001 + - + - - -1010 + + - + - -1011 + 0 -1100 + + + - + -1101 0 + 0 - 0 -1110 0 + -1111 + + 0 0 0 -


Notes :

Notes :

Notes :






Cas de l’acces de base [6]

Bus 4 fils [6] [4]Differentes longueurs de bus (jusqu’a 1km pour 1 terminal unique)Modulation en bande de baseCodage Alternate Space Inversion (ASI) ou Modified AlternateMark Inversion (MAMI)

1 code 00 code +/-V en alternance

Les TEs prennent leur synchronisation sur le reseauSynchro bit par l’alternance (pas de longue sequence de 1)Synchro trame par des viols de parite


La trame physique sur l’acces de base

4000 trames de 48 bits par secondeDebit total de 192 Kbit/sMultiplexage des canaux B et DUne trame dans chaque sens (4 fils)

Deux formats similairesReseau vers terminalTerminal vers reseau


Notes :

Notes :

Notes :

Synchronisation

Utilisation du bit FValeur nulle avec viol de parite

Utilisation des bits LEquilibrage de la composante continuePorte sur le groupe de bits precedent

Les viols de parite permettent de maintenir la synchronisationErreur au bout de trois echecs consecutifs

Pas de longue sequence de bits a 1Retard de deux bits des trames TE vers NT par rapport au sensinverse


Multiplexage des canaux

Position definie dans chaque trame physique2 fois 8 bits par canal B4 fois un bit pour le canal D

On retrouve les debits(2 × 8)× 4000 = 64000 bits/s par canal B(4 × 1)× 4000 = 16000 bits/s pour le canal D

Meme forme dans les deux sensNT vers TE et vice versa

Padding de niveau 2NT vers TE sequence de 1 ou de fanions HDLC (debut et fin detrame confondus)TE vers NT sequence de 1


Multiplexage des canaux


Notes :

Notes :

Notes :

La couche liaison


IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D

La gestion des TEI


Introduction



La gestion des TEI


Introduction

La signalisation est transmise dans le canal D

C’est une signalisation usager-reseauLa signalisation usager-usager peut egalement passer par le canalD

Par exemple la signalisation telephoniquePotentiellement Frame Relay

Le canal D est donc exploite en mode paquetsCouche liaison uniqueMultiplexage par SAPI

La voie descendante est point vers multipointNecessite d’un mecanisme d’adressage

La voie montante est en contentionNecessite d’une methode d’acces


Notes :

Notes :

Notes :

La methode d’acces



La gestion des TEI


Methode d’acces sur le canal D

Principe

On emet sur le bit D d’une trame “montante”On ecoute sur le bit E d’une trame “descendante”

On peut donc ecouter le support (son echo)On peut detecter une collision


Methode d’acces sur le canal D

Methode d’acces CSMA-CR

CSMA : Carrier Sense Multiple Access classiqueCR : Collision Resolution on “resoud” la collision par une forme depriorite

CSMA

Si l’on a rien a emettre, on emet des 1 (HDLC)Si l’on trouve huit 1 consecutifs, le suppport est libre

CR

On ecoute toujours en emettantLa collision est detectee lorsque le bit E differe du bit D : on arrete


Notes :

Notes :

Notes :

Resolution de la collision

Protocole liaison du canal LAP-D de type HDLC

La resolution se fait donc sur l’adresse

Risque d’inequite, voir de famineEn cas de succes, le nombre de bits consecutifs a 1 avant dedecider que le support est libre augmenteIl repasse a huit en cas d’echec (collision)


Le protocole Q.921/LAP-D



La gestion des TEI


Le protocole Q.921/LAP-D

Protocole de niveau liaison entre la TNA (ou la TNR) et les TE [2, 7]Derive de HDLC

MultiplexageAdressageDetection d’erreur, reprise sur erreurControle de fluxTransparence


Notes :

Notes :

Notes :

La trame Q.921

Transparence assuree par l’insertion d’un 0 apres 5 bits a 1FCS fonde sur le polynome x16 + x12 + x5 + 1Adresse sur deux octets (un seul octet reserve a LAB-B qui peutainsi etre multiplexe)Champ commande sur un ou deux octetsFanions de debut et fin eventuellement confondus


Le champ adresse

EA extension d’adresse (1 pour le dernier octet)C/R commande (1 pour le reseau, 0 pour l’usager) ou reponse

(inverse)SAPI identifiant du point d’acces au serviceTEI identificateur de point d’extremite de terminal


TEI et SAPI

Le TEI est une adresseLe SAPI est un identifiant permettant de designer le servicesouhaite.


Notes :

Notes :

Notes :

Les identifiants

Differentes valeurs normalisees du SAPI

SAPI Usage0 procedures de commande d’appel

1-11 normalisation future12 communication de teleaction

13-15 normalisation future16 communication par paquets X.25

17-31 normalisation future63 gestion de couche 2

Affectation des adresses

TEI Usage0-63 Affectation TEI non automatique

64-126 Affectation TEI automatique127 Diffusion


Le champ commande

Trames de supervisionRR pret a emettreRNR non pret a emettreREJ rejet

Trames non numeroteesSABME Set AsynchronousBalanced Mode Extended(commande)DM Disconnect Mode(reponse)UI UnnumberedInformation (commande)DISC Disconnect(commande)UA Unnumbered Ack(reponse)FRMR Frame Reject(reponse)


La gestion des TEI



La gestion des TEI


Notes :

Notes :

Notes :

La gestion des TEI

Les TEIs de 64 a 126 peuvent etre attribuees dynamiquementLes valeurs sont gerees par le reseau

AffectationVerificationSuppression

Definition d’un protocole de gestionUtilisation du TEI de groupe 127 ( !) et du SAPI 63Mis en œuvre par le LME (Layer Management Entity)


Format des messages

Identificateur d’entite de gestion, 0x0F pour la gestion de TEI

Ri (Reference indicator) aleatoire pour minimiser les risquesType de message

Demande/affectation/refusVerification/controle/reponseSuppression

Ai (Action indicator) TEI concerne (127 si aucun)E (Extension )

Si plusieurs TEI dans une reponse de controle

Exercice


La couche reseau : le protocole Q.931

5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites


Notes :

Notes :

Notes :

http://www.enseeiht.fr/~chaput/exercices/gestion-tei-exo.pdf

Introduction



Introduction

La normalisation Q.931 specifie“les procedures relatives a l’etablissement, au maintien et a laliberation des connexions reseau a l’interface utilisateur-reseau.” [8]

Comment etablir/terminer les communications ?Messages dans le plan de controleProtocole Q.931 sur le canal D

Une communication interusager implique donc deux canauxLe canal B vehiculant les donneesLe canal D qui achemine la signalisation

UN, mais aussi potentiellement UUIl peut aussi acheminer des donnees

Le protocole Q.931 est un protocole UNI




Notes :

Notes :

Notes :

Format de message

Discriminateur de protocole pour le multiplexageQ.931, Q.2931, . . .

Reference d’appel (longueur definie en octet)Pour identifier l’appel auquel fait reference le message

Le type de message permet de definir la nature du messageEtablissement, liberation, . . .


Format de message (suite)

Discriminateur de protocoleValeur Usage

0-7 Utilisateur a utilisateur8 Q.9319 Q.2931

16-63 Autre protocole64-79 Utilisation nationale

80-254 Autre protocole

Reference d’appelLongueur variableexprimee en octetValeur definie parl’instigateur de l’appelSignificationutilisateur/reseauFanion (bit de poids fort dupremier octet)

Mis a 0 par l’emetteur del’appel


Format de message (suite)

Les differents types de message

Valeur Famille000xxxxx Etablissement001xxxxx Transfert info010xxxxx Liberation011xxxxx Divers


Notes :

Notes :

Notes :

Les messages lies a l’etablissement d’appel

SETUP demande d’appelDe l’appelant au reseauDu reseau a l’appele

SETUP ACKNOWLEDGE etablissement d’appel declencheDe l’appele au reseauDu reseau a l’appelant

INFORMATION informations complementaires pour l’appelDe l’appelant au reseauDu reseau a l’appelePar exemple informations sur l’apppele si elles ne tiennent pasdans le message SETUP

ALERTING indique que l’alerte de l’appele a ete declencheeDe l’appele au reseauDu reseau a l’appelant


Les messages lies a l’etablissement d’appel

PROGRESS notification de progression en casd’interfonctionnement

Du reseau au terminalDu terminal au reseau

CALL PROCEEDING notification de l’initialisation d’etablissementde l’appel demande

De l’appele au reseauDu reseau a l’appelantAucune nouvelle information n’est acceptee

CONNECT etablissement accepteDe l’appele au reseauDu reseau a l’appelant

CONNECT ACKNOWLEDGE appel attribueDu reseau a l’appele


Les messages en cours d’appel

RESUME reprise d’un appel suspenduDu terminal au reseau

RESUME ACKNOWLEDGE acceptation de la repriseDu reseau au terminal

RESUME REJECT refus de la repriseDu reseau au terminal

SUSPEND demande de suspension d’appelDu terminal au reseau

SUSPEND ACKNOWLEDGE acceptation de la suspensionDu reseau au terminal

SUSPEND REJECT refus de la suspensionDu reseau au terminal

USER INFORMATION envoi d’information d’utilisateur a utilisateurDu terminal au reseauDu reseau au terminal


Notes :

Notes :

Notes :

Les messages lies a la liberation d’appel

DISCONNECT deconnexionDu reseau au terminal

RELEASE liberation du canal et de la reference d’appelDu reseau au terminalDu terminal au reseau

RELEASE COMPLETE fin de liberation, le canal est utilisableDu reseau au terminalDu terminal au reseau

RESTART demande de reinitialisation du canal ou de l’interfaceDu reseau au terminalDu terminal au reseau

RESTART ACKNOWLEDGE signal de reinitialisation effectueeDu reseau au terminalDu terminal au reseau


Les messages divers

CONGESTION CONTROL controle de flux sur les USERINFORMATION

Du reseau au terminalDu terminal au reseau

NOTIFY information lies a un appelDu reseau au terminalDu terminal au reseauPar exemple un appel suspendu


Les messages divers

STATUS reponse a un STATUS ENQUIRYDu reseau au terminalDu terminal au reseauPour signaler des conditions d’erreur

STATUS ENQUIRY demande d’etatDu reseau au terminalDu terminal au reseau

SEGMENT permet la segmentation des messages trop gros de lacouche 3 (facultatif)


Notes :

Notes :

Notes :

Les elements d’information



Les elements d’information

Quelques exemples

Identite de l’appelCapacite du supportTaille des paquets

Identifiant du canalDate/heureDonnees a suivre


Communications en mode circuit



Notes :

Notes :

Notes :

Etablissement d’appel sortant

Le terminal envoie un message SETUP dans lequel il peut preciserle canal souhaite/exigeLe reseau repond par RELEASE COMPLETE en l’absence de canalSi toutes les informations (numero appele, . . . ) ne sont pasdisponibles, on est en mode de chevauchement

Le reseau repond par un message SETUP ACKNOWLEDGELe terminal peut envoyer des informations complementaires dansdes messages INFORMATION

Le reseau confirme que l’appel est en cours par un messageCALL PROCEEDINGLe reseau peut informer le terminal de la progression d’un appelhors-RNIS par un message PROGRESSLe reseau informe l’appelant de la notification a l’appele par unmessage ALERTINGLe reseau informe l’appelant de l’etablissement par un messageCONNECT auquel le terminal peut repondre par un CONNECTACKNOWLEDGEChaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 61 / 69

Etablissement d’appel sortant

Le reseau envoie un message SETUPdans lequel il peut preciserle canal souhaite/exigeLe terminal repond par RELEASE COMPLETE en l’absence decanalL’appel peut se faire en mode de chevauchementLe terminal confirme que l’appel est en cours par un messageCALL PROCEEDING, ALERTING ou CONNECT

L’appel est accepte par un message CONNECT


Reorganisation/liberation

Mecanismes de reinitialisation (messages RESTART/RESTARTACKNOWLEDGE)Reorganisation des appels

Un appel peut etre suspendu par un echange SUSPEND/SUSPENDACKNOWLEDGEUn appel suspendu peut etre retabli par un echangeRESUME/RESUME ACKNOWLEDGE

Terminaison d’un appelMessage DISCONNECT de l’utilisateur ou du reseauMessage RELEASE du reseauMessage RELEASE COMPLETE de l’utilisateur


Notes :

Notes :

Notes :

Un exemple simple


Communications en mode paquet



Communications en mode paquet

Deux modes possibles

En mode circuitUn circuit est etabli avec le point d’acces au reseau paquetLa mise en place est la meme que precedemmentSeul le canal B est ensuite utilise (donnees et signalisation)Des elements d’information supplementaires sont utilisables

Groupe ferme d’utilisateurTemps de transit/debitTaille de paquet, de fenetre, . . .

En mode paquetCommunication en mode paquet depuis l’utilisateur jusqu’au pointd’accesCommunication RNIS entre l’utilisateur et le point d’accesCanaux B et D utilisablesSchema general comparable au mode circuit

Pas de Q.931 pour une communication par le canal D

Exercice


Notes :

Notes :

Notes :

http://www.enseeiht.fr/~chaput/exercices/x25-over-rnis-exo.pdf

http://www.enseeiht.fr/~chaput/exercices/x25-over-rnis-exo.pdf

Autres fonctionalites



Signalisation utilisateur

Mecanismes d’etablissement/liberation d’une connexion designalisation temporaire entre utilisateursQ.931/Q.921 sur le canal DEchange de messages USER INFORMATION entre les usagersMecanisme de controle de congestion (messages CONGESTIONCONTROL)Permettent de negocier des parametres d’une connexion en coursd’etablissement


Mode multidebit

Possibilite d’utiliser plusieurs canaux B pour une connexion enmode circuitUtilisation de l’element d’information Capacite support

Champ multiplicateur de 2 a 30Par exemple sur un acces de base

128 Kbit/s par utilisation des deux canaux BMise en œuvre grace a PPP Multilink Protocol [9] dans le cas d’unacces Internet


Notes :

Notes :

Notes :

[1] ANSI.Isdn basic access interface for use on metallic loops for applicationat the network side of nt, layer 1 specification.Technical Report T1.601, ANSI, 1999.

[2] ITU-T.Isdn user-network interface data link layer - general aspects.Technical Report Q.920, International Telecommunication Union,Macrh 1993.

[3] ITU-T.Isdn user-network interfaces - reference configurations.Technical Report I.411, International Telecommunication Union,Geneva, March 1993.

[4] ITU-T.Primary rate user-network interface - layer 1 specification.Technical Report I.431, International Telecommunication Union,Geneva, March 1993.

[5] ITU-T.Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 69 / 69

Vocabulary of terms for isdns.Technical Report I.112, International Telecommunication Union,Geneva, March 1993.

[6] ITU-T.Basic user-network interface - layer 1 specification.Technical Report I.430, International Telecommunication Union,Geneva, November 1995.

[7] ITU-T.Isdn user-network interface - data link layer specification.Technical Report Q.921, International Telecommunication Union,Geneva, September 1997.

[8] ITU-T.Isdn user-network interface layer 3 specification for basic callcontrol.Technical Report Q.931, International Telecommunication Union,Geneva, May 1998.

[9] K. Sklower, B. Lloyd, G. McGregor, D. Carr, and T. Coradetti.


The PPP Multilink Protocol (MP).Technical Report 1990, Internet Engineering Task Force, August1996.


Notes :

Notes :

Notes :

Documents

Notes : Une breve introduction` - chaput.perso.enseeiht.frchaput.perso.enseeiht.fr/supports/rnis-handout.pdf · Chaput Emmanuel Une breve introduction` a` RNIS 2016-2017 Chaput Emmanuel