6. Les protocoles RNIS

Organisation des protocoles RNIS dans la modélisation OSI.

6.1. Couche Physique (1)

La couche physique (ou niveau 1) est identique pour les canaux B et D qui sont multiplexés pour composer un accès de base ou un accès primaire. Pour la suite de la présentation, nous prenons l'exemple de l'accès de base 2B+D.

La structure de la trame est composée de 48 bits répétés toutes les 250µs, soit un débit total de 192Kbps. La distribution des débits entre les canaux B et le canal D est réalisée par mutiplexage. Chaque trame contient :

  • 2 octets pour le premier canal B (B1),

  • 2 octets pour le second canal B (B2),

  • 4 bits pour le canal D répartis sur la trame.

6.1.1. Formats de trames

Les formats de trames dépendent du sens de transmission entre le terminal RNIS (TE) et le Terminal Numérique de Réseau (TNR).

  • F : Framing bit, synchronisation de trame.

  • L : DC-balancing bit, équilibrage de la composante continue.

  • E : D-channel Echo bit, bit d'écho du canal D.

  • A : Activation bit, bit d'activation du terminal.

  • Fa : auxiliary Framing bit, synchronisation auxiliaire.

  • N : opposé du bit de synchronisation auxiliaire.

  • M : Multiframing bit.

  • B1, B2 : bits des canaux B ; 16 bits par trame.

  • D : bits du canal D ; 4 bits par trame.

  • S : Spare bits, bits disponibles.

6.1.2. Méthode d'accès au bus S0

Un canal B est toujours dédié à un terminal alors que le canal D est partagé entre tous les terminaux connectés sur le bus S0. La méthode d'accès au canal D employée par RNIS est voisine de celle d'Ethernet. Son appellation est : CSMA/CR Carrier Sense Multiple Access with Contention Resolution.

Une station (ou un terminal) qui n'a rien à transmettre émet continuellement des niveaux '1' logiques (no signal). Le nombre de niveaux '1' logiques (de 8 à 11) correspond à une priorité pré-définie.

  1. Les services téléphoniques sont prioritaires sur les autres types de services.

  2. Les informations de signalisation sont prioritaires sur les autres types d'informations.

Une station prête à émettre scrute le bit E des trames provenant du réseau. Le bit E, émis par le réseau (NT), est l'écho bit D précédemment transmis par le terminal (TE). Si une station (ou un terminal) détecte un bit E différent du bit D émis, il y a collision. Cette station stoppe immédiatement son émission. Cette technique simple de résolution des collisions garantit qu'une seule station émet sur le canal D simultanément. Après une transmission complète sur le canal D, la priorité du terminal concerné est réduite. Il doit détecter davantage de niveaux '1' logiques pour pouvoir émettre à nouveau. La priorité d'un terminal ne peut être augmentée avant que tous les autres terminaux du bus S0 aient cessé d'émettre.

6.2. Couche Liaison (2)

Comme indiqué ci-avant, les modes de fonctionnement des canaux B et D sont très différents.

6.2.1. Canal B

Il existe 3 modes de connexion : commutation de circuits, mode semi-permanent et commutation de paquets.

Modes de connexion

Commutation de circuits

Le circuit est établi, maintenu et libéré en utilisant la signalisation du canal D. Les données utilisateur sont échangées sur les canaux B avec les protocoles utilisateur.

Mode semi-permanent

Le circuit est établi entre les utilisateurs et le réseau pour une durée délimitée ou non. Une fois le circuit établi, le canal D n'est plus nécessaire pour la signalisation.

Commutation de paquets

Dans ce cas, une connexion en mode commutation de circuits doit être établie entre l'abonné RNIS et un noeud du réseau à commutation de paquets sur le canal B. Cette connexion en mode commutation de circuits implique l'utilisation de la signalisation du canal D. Le réseau à commutation de paquets peut être partiellement RNIS. RNIS peut donc fournir un service de commutation de paquets sur les canaux B (protocole X.31a).

Pour la transmission sur les réseaux de données, notamment Internet, la commutation de circuits est le mode de connexion le plus largement adopté. Ce guide s'appuie sur ce mode de transmission.

6.2.2. Canal D

Il existe 3 types de services sur le canal D : signalisation, commutation de paquets et télémétrie. Ces services sont tous intégrés dans le même protocole de niveau 2 appelé LAP-D. Ce protocole est voisin de la normalisation X25.2 : trames au format HDLC (High-Level Data Link Control) et protocole LAP-B (Link Access Protocol - Balanced Mode).

Le rôle des trames HDLC est de contrôler la liaison de données entre le Terminal Numérique de Réseau (TNR) et le Terminal RNIS (TE1).

Le protocole LAP-D est normalisé par l'ITU : spécifications Q.920 et Q.921. La principale différence entre les protocoles LAP-B et LAP-D réside dans l'adressage (champ Address). À partir des champs TEI/SAPI, l'adressage LAP-D permet de gérer les liaisons multipoints : plusieurs services pour une même interface ou diffusion d'un message vers toutes les interfaces du bus S0. Les champs Flag et Control sont identiques au format HDLC. La taille maximale de trame est limitée à 260 octets.

Champs de la trame HDLC

Flag

délimiteur de trame = 7Eh ou 01111110 en binaire.

Address

Adressage RNIS : services & terminaux. Voir Adressage LAP-D ci-après.

Control

Contrôle des appels. Voir Contrôle de connexion ci-après.

Information

Données de la trame.

Frame Check Sequence, FCS

Somme de contrôle. Vérification de la cohérence de la trame.

Flag

délimiteur de trame identique au premier champ.

De même que pour la méthode d'accès au média, les fonctionnalités d'adressage sont analogues entre Ethernet et LAP-D. Le champ TEI correspond au champ MAC de la trame Ethernet IEEE 802.3. La valeur TEI n'occupe que 7 bits au lieu de 6 octets. Contrairement à Ethernet, cette valeur est attribuée lors de la connexion et elle n'est pas sensée être unique pour la totalité des réseaux téléphoniques. Les champs SAPI et C/R correspondent aux champs SSAP et DSAP de la norme IEEE 802.2.

Adressage LAP-D

Service Access Point Identifier, SAPI

identification des services fournis à la couche réseau (niveau 3).

Command/Response, C/R

indique si la trame est une commande ou une réponse.

Terminal End-point Identifier, TEI

identification unique du terminal (de l'interface) ou diffusion à tous les terminaux (valeur 127 - tous les bits à 1).

End Address, EA

Extension d'adresse : valeur 0 au premier octet et 1 au second.

La gestion des appels est assurée par le champ Control qui occupe 1 ou 2 octets suivant le type de contrôle.

Contrôle de connexion

Information, (I)

Les trames I sont utilisées pour le transfert d'information sur les services de niveau 2 utilisés par le niveau 3. Elles contiennent en plus les numéros de séquences. Elles occupent donc 2 octets. On trouve un exemple de ce type de trames après le choix du canal B au du début d'une séquence de connexion.

Supervision, (S)

Les trames S sont un ensemble de commandes de supervision de liaison. Elles contiennent les numéros d'acquittement en plus des commandes. Elles occupent donc 2 octets.

  • La commande Receive Ready (RR) acquitte la réception de la trame précédente et donne le numéro de la trame attendue.

  • La commande Receive Not Ready (RNR) indique que le terminal est occupé et ne peut accepter de nouvelles trames actuellement.

  • La commande Reject (REJ) indique une erreur de transmission et demande une nouvelle émission de la trame précédente.

Non numéroté, (U)

Les trames U ne sont pas numérotées. Elles occupent 1 seul octet. On ne peut donc pas contrôler leur séquencement. Elles utilisent un jeu de commandes (ou questions/réponses) pour l'établissement et la libération des liaisons de données.

  • La commande Set Asynchronous Balanced Mode Extended (SABME) est une demande d'initialisation de liaison de données avec remise à zéro des numéros de séquence.

  • La commande Unnumbered Acknowledgement (UA) est un acquittement qui indique que le terminal est disponible pour l'établissment d'une liaison de données.

  • Les commandes Unnumbered Information (UI) jouent un rôle très important. Elles assurent l'échange d'informations sans connexion : messages d'établissement et gestion des TEI. Leur fonctionnement est analogue à celui du protocole PPP au niveau 3 pour l'attribution des adresses IP lors d'une connexion téléphonique.

  • La commande Disconnected Mode (DM) indique que le terminal est déconnecté.

  • La commande Disconnect (DISC) indique la libération de la liaison de données et la remise à zéro des numéros de séquence.

  • La commande Frame Reject (FRMR) est un rejet de trame dû à une erreur sur la validité d'un ou plusieurs champs : information non valide, numéro de séquence erroné ou longueur de trame incorrecte. On peut comparer cette commande à l'émission du JAM sur les réseaux Ethernet.

6.3. Couche Réseau (3)

Comme pour le niveau précédent, les modes de fonctionnement des canaux B et D sont très différents.

6.3.1. Canal B

Il n'existe pas de protocole RNIS spécifique au niveau 3 pour les canaux B. Suivant le mode de commutation choisi au niveau 2, on peut utiliser différents protocoles.

  • La commutation de circuits étant le mode d'accès privilégié pour les connexions à Internet, on retrouve donc les protocoles du modèle TCP/IP au niveau réseau.

  • Les protocoles X.25 et X.75 sont utilisables pour accéder aux réseaux à commutation de paquets. Le protocole X.75 est voisin d'X.25. Il est dédié aux services internationaux de commutations de paquets : mode STE-STE (Signalling Terminal Equipement). Il existe deux situations types d'accès aux réseaux à commutations de paquets.

    • Accès à un réseau public X.25 à partir d'un raccordement physique sur un canal B RNIS. Ce cas de figure est défini par le protocole X.31a.

    • Utilisation des téléservices au-dessus du protocole réseau ISO-8208. ISO-8208 en mode DTE-DTE est très similaire à X.25. Le service EUROfile transfer est un bon exemple de ces téléservices.

6.3.2. Canal D

Le protocole de niveau 3 ou protocole D gère principalement l'établissement, le maintien et la libération des connexions. Il peut aussi assurer le transfert d'information (protocole X.31b) et des compléments de services.

Les spécifications ITU I.450/Q.930 et I.451/Q.931 définissent les messages de gestion des connexions. Voici un exemple de dialogue en commutation de circuit : protocole Q.921 en bleu et protocole Q.931 en rouge.