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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
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Introduction
1 Introduction
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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
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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.
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Architecture
Acces unifie a des services variesDifferents reseaux utilisablesDistinction entre les signalisations U/N et U/U
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Notes :
Notes :
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Terminologie, normalisation
Vocabulaire de base defini dans [5]
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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)
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La configuration de reference
Notion de groupe fonctionnelEnsemble de fonctions reunies dans un equipements
Points de referenceDefinition de l’interface entre groupes fonctionnels
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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)
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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)
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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)
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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
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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
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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
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Notes :
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Architecture protocolaire
Protocoles differents sur les differents canaux
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Plan
3 La couche physiqueLa couche physique a l’interface U
La couche physique a l’interface S
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La couche physique a l’interface U
3 La couche physiqueLa couche physique a l’interface U
La couche physique a l’interface S
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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)
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Le codage 2B1Q
2 Binary, 1 Quaternary2 bits codes sur un etat a 4niveaux [1]Codage de Gray (1 bit dedifference entre etatsvoisins)
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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 -
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Notes :
Notes :
Notes :
La couche physique a l’interface S
3 La couche physiqueLa couche physique a l’interface U
La couche physique a l’interface S
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La couche physique a l’interface S
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
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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
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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
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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
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Multiplexage des canaux
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Notes :
Notes :
Notes :
La couche liaison
4 La couche liaison du canal D
IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D
La gestion des TEI
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Introduction
4 La couche liaison du canal D
IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D
La gestion des TEI
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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
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Notes :
Notes :
Notes :
La methode d’acces
4 La couche liaison du canal D
IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D
La gestion des TEI
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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
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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
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Notes :
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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)
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Le protocole Q.921/LAP-D
4 La couche liaison du canal D
IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D
La gestion des TEI
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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
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Notes :
Notes :
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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
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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
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TEI et SAPI
Le TEI est une adresseLe SAPI est un identifiant permettant de designer le servicesouhaite.
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Notes :
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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
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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)
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La gestion des TEI
4 La couche liaison du canal D
IntroductionLa methode d’accesLe protocole Q.921/LAP-D
La gestion des TEI
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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)
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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
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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
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 45 / 69
Notes :
Notes :
Notes :
Introduction
5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 46 / 69
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
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5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
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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, . . .
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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
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Format de message (suite)
Les differents types de message
Valeur Famille000xxxxx Etablissement001xxxxx Transfert info010xxxxx Liberation011xxxxx Divers
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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Notes :
Notes :
Notes :
Les elements d’information
5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
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Les elements d’information
Quelques exemples
Identite de l’appelCapacite du supportTaille des paquets
Identifiant du canalDate/heureDonnees a suivre
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Communications en mode circuit
5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 60 / 69
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
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 62 / 69
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
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Notes :
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Un exemple simple
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 64 / 69
Communications en mode paquet
5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 65 / 69
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
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 66 / 69
Notes :
Notes :
Notes :
Autres fonctionalites
5 La couche reseau : le protocole Q.931IntroductionLes messages Q.931Les elements d’informationCommunications en mode circuitCommunications en mode paquetAutres fonctionalites
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 67 / 69
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
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 68 / 69
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
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 69 / 69
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.
Chaput Emmanuel Une breve introductionaRNIS 2016-2017 69 / 69
The PPP Multilink Protocol (MP).Technical Report 1990, Internet Engineering Task Force, August1996.
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