ระบบ Signal แบบ R2 ซึ่งผมขอเรียกทับศัพท์ว่า R2 Signaling นะครับ เป็นระบบ Signaling แบบ Channel Associated Signaling หรือ CAS ถูกนำมาใช้งานตั้งแต่ยุคปี 1960 และยังคงมีใช้งานมาถึงทุกวันนี้ทั้งในทวีปยุโรป ลาตินอเมริกา ออสเตรเลีย และเอเซีย
R2 Signaling มีเวอร์ชั่นหลักซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับใช้เชื่อมต่อระหว่างประเทศ และอีกหลายเวอร์ชั่นที่เกิดจากการนำเวอร์ชันมาตรฐานมาดัดแปลงเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในประเทศของตนเอง เวอร์ชั่นมาตรฐานหรือเรียกว่า International Version นั้นนะครับ มีชื่อเต็มๆคือ "Consulative Committee for International Telegrap and Telephone หรือ CCITT-R2" และเสป็คหรือข้อกำหนดของ R2 Signaling มีอยู่ใน International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) Recommendations Q.400 ถึง Q.490 ชื่อยาวหน่อยแต่ก็เขียนย่อๆได้ว่า ITU-T Q.400-Q.490 ครับ
E1 R2 Signaling เป็นมาตรฐาน Signaling ระหว่างประเทศ ซึ่งโดยทั่วไปมีใช้ในโครงข่ายที่มีการเชื่อมต่อแบบ Channelized E1 (เป็น E1 ที่แบ่งการใช้งานออกเป็นไทม์สล๊อตหรือแชนแนล) อุปกรณ์ที่รองรับ Signaling แบบ E1 มีหลายยี่ห้อและหลายรุ่น เช่น การ์ด E1 สำหรับติดตั้งบน Asterisk (โดยการติดตั้งไลบรารี่ OpenR2 เพิ่มเติม) อุปกรณ์ VoIP Gateway ยี่ห้อ Cisco รุ่น 1700/1800/2600/2800/3600/3700/3800 Series, AS5300, AS5350, AS5400, AS5800 เป็นต้น ซึ่งเชื่อมต่อกับชุมสายโทรศัพท์หรือตู้สาขาโทรศัพท์ PBX ก็ได้
E1 Digital Facilities
R2 Signaling ทำงานอยู่บน E1 ดิจิตอล ทำงานที่ความเร็ว 2.048 Mbps ประกอบไปด้วย 32 ไทม์สล๊อตหรือแชนแนล ไทม์สล๊อตของ E1 มีหมายเลขกำกับไว้นะครับเริ่มตั้งแต่ TS0 ถึง TS31 (TS ย่อมาจาก Time Slot) โดยที่สัญญาณเสียงหรือข้อมูลจะถูกรับส่งใน TS1 ถึง TS15 และ TS17 ถึง TS31 ถ้าเป็นสัญญาณเสียงจะมีการเข้ารหัสรหัสแบบ Pulse Code Modulation หรือ PCM และถ้าเป็นข้อมูลก็จะรับส่งกันด้วยความเร็ว 64 Kbps ต่อไทม์สล๊อตครับ ลักษณะไทม์สล๊อตใน E1 เป็นแบบนี้ครับ และทั้งหมดนี้เราเรียกว่า "เฟรม (Frame)" ครับ หรือ E1 จำนวน 1 เฟรม
- E1 Time Slots
- e1-time-slots.png (8.76 KiB) เปิดดู 7514 ครั้ง
E1 Multiframe
ในการใช้งานจริง ผู้ให้บริการสามารถนำ E1 หลายๆเพรม (Multiframe Structure) มารวมไว้ด้วยกันให้อยู่ภายใน Super Frame (SF) แล้วส่งออกไปทีเดียวก็ได้ หรือให้ทำงานในโหมด Non-multiframe โดยปราศจากการทำ CRC (Cyclic Redundancy Check) ก็ได้ รูปแบบ SF ประกอบไปด้วยเฟรม 16 เฟรมเรียงติดกัน มีหมายเลขตั้งแต่เฟรมที่ 0 ถึง 15 โดยที่ไทม์สล๊อต TS16 ของเฟรมที่ 0 จะใช้เพื่อการทำ SF alignment และ TS16 ของเฟรมอื่นที่เหลือ (เฟรมที่ 1 ถึง 15) ถูกใช้เป็น CAS Trunk Signaling โดยในการทำ Signaling ของ TS16 นั้นนะครับจะใช้บิตชุดหนึ่งเพื่อแสดงสถานะของช่องสัญญาณ เราเรียกบิตเหล่านี้ว่า Status Bit ขนาด 4 บิต ได้แก่ A, B, C และ D โครงสร้างแบบ Multiframe ใช้ควบคู่กับ CRC หรือ Error Checking ซึ่งการรับส่งข้อมูลไปพร้อมกันครั้งละมากๆโอกาสเกิดความผิดพลาดก็สูงจึงต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลด้วย และนี้เป็นไดอะแกรมของ E1 SF Format ครับ
- E1 Super Frame
- e1-sf.png (14.18 KiB) เปิดดู 7513 ครั้ง
R2 Signaling
R2 Signaling มีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ Line Signaling (Supervisory Signals) และ Interregister Signaling (Call Setup Control Signals) โดยประเทศส่วนใหญ่ใช้ R2 Signaling กับ Interregister Signaling
Line Signaling (Supervisory Signals)
Line Signaling ใช้ TS16 (Bits A, B, C และ D) สำหรับทำ Supervisory เช่น Handshaking ในขณะ Call Setup และ Termination ระหว่างอุปกรณ์ E1 R2 สองตัวใดๆ แต่ E1 R2 เวอร์ชั่นมาตนฐาน (CCITT-R2 Signaling) ใช้เฉพาะบิต A และ B เท่านั้น (ส่วนบิต C ถูกเซ็ตให้เป็น 0 และบิต D ถูกเซ็ตให้เป็น 1) สำหรับ Trunk แบบสองทิศทาง บทบาทของ supervision สำหรับการ forward และ backward signaling จะแปรเปลี่ยนไปแบบ call ต่อ call รูปต่อไปนี้แสดง R2 Supervision Signal, Translation และ Direction ที่ถูกใช้บน Digital Trunk
Idle State เมื่อ A=1 และ B=0
- R2 Bit Transition
- bit-transition.png (11.03 KiB) เปิดดู 7513 ครั้ง
Line Signaling มีหลายชนิดดังต่อไปนี้
R2-Digital เป็น R2 Line Signaling แบบ ITU-U Q.421 ปกติใช้กับระบบ PCM (ใช้บิต A และ B)
R2-Analog เป็น R2 Line Signaling ชนิด ITU-U Q.411 ปกติใช้ภายในระบบของผู้ให้บริการ (ใช้ Tone/A bit)
R2-Pulse เป็น R2 Line Signaling แบบ ITU-U Supplement 7 ปกติใช้ในระบบซึ่งใช้ลิงค์ดาวเดทียม (โดยที่ Tone/A bit เป็นพัลซ์)
หมายเหตุ R2-Pulse สะท้อนสถานะเช่นเดียวกับ Analog Signaling แต่ Analog Signal มีสถานะเป็นแบบ Steady State (สัญญาณมีความต่อเนื่อง) ในขณะที่ Pulse Signal เกิดขึ้นเป็นช่วงเวลาสั้นๆ โดยที่พัลซ์เป็นแบบ Single Pluse เพื่อแสดงการเปลี่ยนสถานะ
Interregister Signaling (Call Setup Control Signals)
ถึงแม้ว่า R2 จะเป็น Signaling แบบ CAS แต่ก็ไม่ใช่ว่าจะเหมือนซะทีเดียว R2 แตกต่างจากระบบ CAS เล็กน้อย ซึ่ง R2 Signaling นั้นการแลกเปลี่ยนข้อมูลกันจะถือ่า Registered และ signaling ระหว่างการแลกเปลี่ยนเหล่านี้เรียกว่า "Interregister Signaling" ซึ่ง Interregister Signaling ใช้ forward และ backward "in-band" multifrequency signals ในแต่ละไทม์สล๊อตเพื่อส่ง Called (เบอร์ปลายทาง), Calling Party Number (เบอร์ต้นทาง) และ calling party category ไปยังอีกด้าน
หมายเหตุ บางประเทศไม่ได้ใช้ Forware/Backward In-Band Multifrequency Signal นะครับ แต่จะใช้ two-out-of-six in-band dual tone multifrequencey (DTMF) แทน
Multifrequency signals ที่ใช้ใน Interregister signal นั้นแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มได้แก่ Forward Signal Groups (I และ II) ส่งจากอุปกรณ์ต้นทางไปยังปลายทาง และ Backward Signal Group (A และ B) ส่งจากอุปกรณ์ปลายทางกลับมาต้นทาง ซึ่ง Interregister Signaling จะเริ่มต้นขึ้นหลังจากขั้นตอน "Seize-ACK" แล้วนะครับ รูปต่อไปนี้จะแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับ Forward และ Backward signal รวมทั้งสภาวะต่างที่เกิดขึ้นด้วย จะช่วยให้เข้าใจมากขึ้นครับ
- R2 Interregister Signal Exchange
- r1-interregister-1.png (12.48 KiB) เปิดดู 7513 ครั้ง
ในรูปมีอุปกรณ์ E1 แค่ 2 ตัวคือ สวิตซ์หรือชุมสายต้นทาง (Incoming Swich) ซึ่งรับข้อมูลมาจากผู้โทรออก และสวิต์ปลายทาง (Outgoind Switch) ซึ่งส่งสัญญาณการโทรไปยังผู้รับปลายทาง แต่ในการใช้งานจริง Outgoing Switch อาจจะไม่ได้ต่ออยู่กับผู้ใช้งานปลายทางตรงๆ มันอาจจะต่ออยู่กับ Incoming Switch ตัวอื่นอีกก็ได้
- R2 Interregister Signaling
- r1-interregister-2.png (41.79 KiB) เปิดดู 7513 ครั้ง
มีการใช้กฏเกณฑ์ควบคุมลำดับการทำงานของ Interregister Group เหล่านี้ก็เพื่อแยกแยะว่า Signal เหล่านี้อยู่ใน Group ไหน นั่นเองครับ
- Initial signal รับเข้ามาโดยอุปกรณ์ชุมสายต้นทาง (Incoming) คือ Group I signal
- สวิตซ์ปลายทาง (Outgoing) พิจารณาแล้วพบว่า Backward signals เป็น Group A signal
- Group A signal ถูกรับเข้ามาโดยสวิตซ์ปลายทาง (Outgoing) ใช้เพื่อหาว่าสัญญาณลำดับต่อไปเป็น Group B signal หรือไม่
- ถ้าเห็น Group B signal เมื่อไหร่ก็แสดว่าเป็นขั้นตอนสุดท้ายแล้ว
Interregister signaling มีอยู่ 3 ชนิดได้แก่
- R2-Compelled เมื่ออุปกรณ์ E1 ส่งสัญญาณโทนคู่หนึ่งออกมา (Forward signal) สัญญาณโทนก็จะยังคงอยู่จนกระทั่งปลายอีกด้านหนึ่งตอบสนอง (ส่ง ACK มา) ด้วยคู่ของสัญญาณโทน ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ E1 ต้นทางปิดสัญญาณโทน การที่สัญญาณโทนถูกบังคับ (compelled) ให้ยังคงอยู่จนกว่าจะถูกสิ่งให้ปิดเราก็เลยเรียกว่า Compelled
- R2-Non-Compelled สัญญาณโทนคู่หนึ่งถูกส่ง (สัญญาณ forward) ไปเป็นแบบพัลซ์ มันจึงปรากฏอยู่เป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ การตอบสนอง (สัญญาณ backward) ต่อสวิตซ์ (Group B) ถูกส่งแบบพัลซ์ สัญญาณแบบ Non-compelled interregister signaling ไม่มี Group-A Signal นะครับ
หมายเหตุ ส่วนใหญ่จะใช้ Interregister Signaling แบบ Non-Compelled
- R2-Semi-compelled จะฟอร์เวอร์คสัญญาณโทนคู่ส่งไปแบบ Compelled ส่วนการตอบสนอง (backward signals) ต่ออุปกรณ์ต้นทางถูกส่งแบบพัลซ์ มันเป็นเหมือนกับแบบ Compelle ยกเว้น Backward Signal เป็นพัลซ์แทนที่จะเป็นสัญญาณต่อเนื่อง
หมายเหตุ ไม่ควรใช้ Compelled บนลิงค์ที่มีดีเลย์สูงเช่นลิ้งค์ดาวเทียม เพราะจะใช้ระยะเวลาทำ call setup นานเนื่องจากระยะทางไกล
ประเทศส่วนใหญ่ที่ใช้ R2 Signaling เวอร์ชั่นดัดแปลง มักใช้ Interregister Signaling