***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Планированию и построению систем сигнализации цифровых сетей связи   

1. Общие положения

1.1. Основные аспекты развития сетей связи и их систем сигнализации

В первых сетях автоматической телефонной связи некоторая группа абонентов, расположенных в относительной близости друг от друга, образовывала зону обслуживания, в центре которой располагалась телефонная станция (коммутатор, коммутационное устройство). От абонентов к телефонной станции прокладывались линии связи (абонентские линии), совокупность которых образовывала сеть абонентских линий. Такой подход к построению сети телефонной связи применяется и в настоящее время для обеспечения связи на предприятиях, пунктах управления, в учреждениях и т. д.

Для взаимодействия абонентских аппаратов со станцией уже в начале XX века было предложено использовать ряд специальных (управляющих и информационных) сигналов [1–6]. Первые сообщали телефонной станции о номере вызывающего и вызываемого абонентов, другие информировали вызывающего абонента о ходе установления соединения. Именно тогда впервые стали говорить об абонентской сигнализации, т. е. о сигнализации на участке телефонная станция – абонент. По мере развития техники возникла необходимость в телефонной связи между абонентами разных зон обслуживания. Для этого потребовалась прокладка соединительных линий (СЛ) между телефонными станциями. Естественно, появилась необходимость в организации по соединительным линиям обмена сигналами взаимодействия (сигнальными сообщениями) между телефонными станциями. Такую сигнализацию стали называть межстанционной (иногда просто станционной).

Далее под сигнальным сообщением будет пониматься передаваемый как единое целое набор сигнальной информации, относящейся к вызову, процедуре управления и пр.

К середине XX века сложилось устойчивое мнение об обеспечении сигнализации в сетях телефонной связи. В процессе установления, а затем и разъединения телефонного соединения обязательным условием стал обмен целой совокупностью сигнальных сообщений, среди которых выделяют [3]:

1. Линейные сигналы, передаваемые с момента начала установления соединения до полного освобождения каналов и линий. Эти сигналы отмечают основные этапы установления соединения: занятие, ответ, отбой, разъединение и т. д.

2. Сигналы управления (регистровые сигналы), предназначенные для передачи адресной информации, категории абонентов и пр.

3. Информационные сигналы, извещающие о ходе установления соединения и передаваемые абонентам, а при полуавтоматической связи – и оператору-телефонисту. Информационные сигналы до настоящего времени имеют два подвида: акустические и оптические.

Совокупность перечисленных сигналов, их параметры, способы передачи, а также сигнальные коды составляют сущность понятия система сигнализации.

Конец ХХ века ознаменовался революционными изменениями в сетях электросвязи. На смену аналоговым (АСП) пришли цифровые системы передачи (ЦСП). Открытия в области волоконной оптики позволили осуществить передачу больших объемов информации на значительные расстояния. Сети электросвязи стали предоставлять пользователям услуги звукового и телевизионного вещания, передачи данных. Появились цифровые системы коммутации (ЦСК), целые технологии передачи, распределения и обработки сигналов в цифровом виде. Однако ЦСК и ЦСП остались бы лишь отдельными устройствами без соответствующего развития систем сигнализации, посредством которой обеспечивается согласованное функционирование всех перечисленных технических средств [7].

Системы сигнализации совершенствовались по мере развития коммутационных систем и сетевых технологий. В современных телекоммуникационных системах принято выделять три основных типа сигнализации (рис. 1.1.):

1. Пользовательская (абонентская).

2. Внутристанционная (между функциональными узлами одной коммутационной системы).

3. Межстанционная.

С точки зрения задействования ресурсов сети под передачу сигнальных сообщений можно определить три класса сигнализации.

1. Внутриканальная ("внутриполосная") сигнализация. Большинство аналоговых систем сигнализации, применяемых для автоматической связи, являются внутриканальными (in-band). Все сигнальные сообщения в таких системах передаются внутри спектра частот того же канала, что и полезная информация (речь, данные). Например, по телефонным каналам сигнальные сообщения могут передаваться постоянным током, токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др. Недостатком такой системы считается большой объем оборудования сигнализации (приемопередатчиков тональных и импульсных сигналов, устройств защиты от ложных срабатываний и  т. п.). Кроме того, совместное использование ограниченного спектра частот резко снижало качество телефонных разговоров и достоверность передаваемых данных. Позднее появились аналоговые системы сигнализации с обособленным сигнальным каналом (out-of-band), которые предусматривали внеполосную передачу сигнальных сообщений. Такой подход хотя и улучшил качество связи, но не решил проблем избыточности оборудования.

2. Сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Следующий эволюционный шаг в развитии систем сигнализации был обусловлен появлением цифровых систем передачи с ИКМ. В таких ЦСП каждый 30-канальный тракт ИКМ обслуживается выделенным сигнальным каналом (Channel Associated Signaling, CAS). В отечественных системах ИКМ выделенным сигнальным каналом является шестнадцатый канал.

 

Рис. 1.1. Вариант классификации систем сигнализации

К такому классу сигнализации относятся известные системы европейская R2 и отечественная 2ВСК [3]. Однако и эти поначалу прогрессивные системы оказались в новых условиях недостаточно производительными. Дело в том, что используемый в них подход к организации взаимодействия между коммутационными системами не позволяет увеличивать число поддерживаемых услуг связи, что затрудняет дальнейшее развитие телекоммуникаций.

3. Общеканальная сигнализация. Следствием внедрения компьютерных технологий в системы электросвязи стала разработка системы сигнализации по общему каналу сигнализации (Common Channel Signaling, CCS). Основная идея систем по общему каналу сигнализации (ОКС) заключается в обеспечении непосредственной связи между управляющими устройствами (УУ) систем коммутации по специальному, общему для данного направления связи, каналу.

Первая система ОКС получила название "система сигнализации 6". Эта система предназначалась для передачи сигнальных сообщений в цифровой форме на скорости 2,4–4,8 кбит/с по аналоговым каналам с полосой частот 0,3–3,4 кГц.

Несмотря на относительно низкую помехозащищенность, система обладала настолько высокими экономическими показателями, что быстро распространилась в Европе, Японии и особенно в США, где она эксплуатируется до сих пор [4, 7].

Широкомасштабное внедрение ЦСП и ЦСК потребовало разработки системы ОКС для цифровых сетевых трактов. Проведенные исследования обеспечили появление в 1976 году спецификаций и стандартов на "систему сигнализации 7" (СС 7), ориентированную на функционирование в цифровых сетях связи. С тех пор спецификации системы продолжают развиваться, раскрывая ее новые возможности.

В настоящее время наблюдается дальнейшее развитие цифровых технологий передачи, распределения и обработки информации. ЦПС и ЦСК объединяются в широкомасштабные высокопроизводительные интегрированные цифровые сети связи (ЦСС). При этом под сетью интегрированной цифровой (Integrated Digital Network) понимается сеть, в станциях (узлах) которой совмещаются процессы цифровой передачи и синхронной цифровой коммутации, что обеспечивает организацию сквозного цифрового тракта передачи от одной оконечной станции до другой. Роль систем сигнализации в ЦСС все более возрастает.

В архитектуре современных телекоммуникаций принято различать три основных уровня [8]: первичной сети, вторичных сетей и систем (услуг) электросвязи. Основой любой реальной сети связи является неспециализированная по видам связи (универсальная) первичная сеть связи. Она представляет собой совокупность узлов и соединяющих их типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов. Это определение можно отнести и к аналоговой и к цифровой первичным сетям связи.

Цифровую первичную сеть связи (ЦПСС) можно определить как базовую сеть типовых универсальных цифровых каналов передачи и сетевых трактов, образованную на базе сетевых узлов, цифровых сетевых станций коммутации и соединяющих их линий передачи. На основе ЦПСС формируют разнообразные цифровые вторичные сети связи (ЦВСС).

Сетевые узлы ЦПСС представляют собой комплекс аппаратуры ЦСП различных сетевых технологий, предназначенный для формирования, перераспределения цифровых каналов передачи и сетевых трактов и подключения ЦВСС, служб электросвязи и пользователей сети. Сетевой тракт ЦПСС это типовой групповой тракт или несколько последовательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппаратурой образования тракта.

Цифровые вторичные сети связи (ЦВСС) используются для доведения цифровых каналов до пользователей. С точки зрения видов электросвязи они являются специализированными и создаются на основе типовых универсальных каналов передачи ЦПСС или специализированных каналов (или систем со специализированными пользовательскими интерфейсами).

Системы электросвязи представляют собой комплекс средств, обеспечивающих предоставление пользователям определенных услуг. Они образуют уровень систем или услуг электросвязи.

В связи с изложенным принято считать, что цифровая сеть связи имеет трехуровневую структуру, включающую в себя первичную и вторичные сети, уровень услуг, а также ряд систем (в том числе управления, синхронизации и сигнализации), обеспечивающих их функционирование (рис. 1.2).

 

Дальнейшее развитие телекоммуникационных сетей характеризуется усилением процессов интеграции первичной и вторичных сетей и их превращением в единую мультисервисную сеть на базе цифровых каналов передачи. Вследствие этого структура ЦПСС трансформируется, что порождает новые взгляды на строение ЦСС. В соответствии с ними современная ЦСС может быть представлена в виде двухуровневой структуры. При этом выделяются основная (цент-ральная) часть ЦСС – транспортная сеть и окаймляющая ее периферийная часть – сети доступа (рис. 1.3).

 

Под транспортной сетью здесь и далее понимается часть первичной сети связи, охватывающая узлы магистральной, внутризоновых и частично местных сетей, а также каналы и линии передачи их соединяющие. Транспортная сеть любой телекоммуникационной системы должна обеспечить надежную передачу (транспортировку) информации в виде стандартных (нормализованных) цифровых потоков между сетевыми узлами (станциями) [9].

Технической основой построения транспортных сетей являются ЦСП. Так, транспортное ядро телефонной сети связи общего пользования (ТфОП) РФ формируется с применением ЦСП синхронной цифровой иерархии (СЦИ) [4, 10]. На узлах таких сетей используются ЦСК, реализующие синхронную цифровую коммутацию каналов.

Сеть доступа (Access Network) сети связи общего пользования представляет собой совокупность абонентских линий (АЛ) и станций местной сети, обеспечивающих доступ абонентских терминалов к транспортной сети связи общего пользования, а также местную связь и дополнительные виды обслуживания (ДВО) без выхода на транспортную сеть. Другими словами, сеть доступа – это сеть, по которой различные специализированные сигналы передаются от потребителей к портам сетевых узлов (станций) транспортной сети и обратно.

Естественно, трансформация ЦПСС в транспортную сеть предусматривает увеличение мощности линий передачи в центральной части ЦСС, что обусловливает повышение требований к производительности используемой системы сигнализации. При этом возникает потребность организации взаимодействия не только между отдельными станциями, но и между элементами ЦСС в целом, т. е. на более высоком системном уровне. В этой связи с 1981 года в спецификациях (стандартах, рекомендациях МСЭ) все чаще регламентируются сетевые аспекты функционирования систем сигнализации, поэтому в научно-технической литературе с тех пор стало популярным заменять термин межстанционная сигнализация на термин сетевая сигнализация [5, 7, 9].

В дальнейшем под технологией сигнализации будет пониматься совокупность средств и методов сигнализации в сети связи. В основе, например, технологии общеканальной сигнализациилежит метод, при котором по специализированному сигнальному каналу передается либо сигнальные сообщения, относящиеся к множеству пользовательских каналов, либо другая информация, необходимая для управления ЦСС. При исследовании конкретной технологии сигнализации принято указывать ее видовые отличительные черты. Например, в технологии СС 7 данные в сигнальном канале передаются путем коммутации пакетов, для чего сигнальные сообщения преобразуются в сигнальные единицы специальных форматов. Эта особенность позволяет каналу современной СС 7 передавать сигнальную информацию между коммутационными системами для направления связи, включающего в себя до двух тысяч информационных каналов. Кроме того, данная сигнализация поддерживает все существующие виды сервиса и открыта для вновь создаваемых услуг электросвязи.

Нельзя сказать, что в современных ЦСС используется только СС 7, к настоящему времени разработаны такие системы общеканальной сигнализации, как DPNSS, QSIG и др. Разработана также специальная классификация современных систем сигнализации, в которой выделены фирменные, региональные и стандартные протоколы сигнализации.

Фирменные (собственные, "внутренние") протоколы сигнализации разработаны телекоммуникационными компаниями – производителями учрежденческих АТС. Например, протокол Meridian Customer Defined Networking (MCDN) обеспечивает только функционирование корпоративной сети на базе цифровых АТС Meridian-1 фирмы Nortel. Примером регионального протокола межстанционной сигнализации является система сигнализации по общему каналу Digital Private Network Signalling System (DPNSS), разработанной компаниями British Telecom, GPT и Mitel в начале 1980-х годов для поддержания межстанционных соединений на сети правительственной связи Великобритании.

Протокол сигнализации Q-reference point SIGnalling system (QSIG), предназначенный для сопряжения АТС корпоративных (ведомственных) сетей связи, созданный на базе DPNSS, но согласованный с международными стандартами, является стандартным.

Обладая огромным потенциалом, все эти системы не только обеспечивают потребности передачи сигнальной информации для текущего уровня развития сетей, но и способствуют повышению эффективности управления телекоммуникациями, а также созданию и внедрению новых услуг электросвязи.

Объективно рассматривая этот вопрос следует заметить, что общеканальная сигнализация не единственный из существующих путей развития систем сигнализации. К настоящему времени разработаны и развиваются системы с комбинированным типом сигнализации (рис. 1.1), на различных участках которых реализованы элементы внутриканальной, по выделенному каналу и общеканальной сигнализаций (например, Globalstar, EDACS Agies, PC). Однако если отнестись тенденциозно к развитию ЦСС, то общеканальная признана сегодня самым прогрессивным методом сигнализации, эволюционно развивающимся вместе с телекоммуникациями.

Внедрение систем с ОКС позволило по-новому взглянуть на архитектуру соответствующих сетей электросвязи. Использование специализированных цифровых каналов сигнализации, в роли оборудования канала данных (Data Communications Equipment, DCE) которых выступают средства сигнализации, позволило говорить о формировании сети сигнализации телекоммуникационной системы.

Под сетью сигнализации здесь и далее будет пониматься взаимосвязанная совокупность оборудования межстанционной сигнализации и каналов (трактов), используемых под передачу сообщений сигнализации. Сеть сигнализации является распределенной подсистемой сети электросвязи.

Таким образом, архитектуру сети электросвязи можно представить в виде композиции двух взаимодействующих сетей [3–5, 10]:

основной (базовой), по которой передаются сообщения пользователей в режиме коммутации каналов, – сети передачи информации (СПИ);

вспомогательной, по которой передаются сигнальные и управляющие сообщения и другая служебная информация, обеспечивающая установление соединений в СПИ, предоставление абонентам различных услуг и т. п., – сети сигнализации.

В ряде ЦСС, например построенных с применением ЦПС СЦИ, можно выделить еще один элемент архитектуры (вспомогательную сеть). Эта сеть представляет собой взаимосвязанную совокупность оборудования синхронизации и каналов (трактов), используемых под передачу синхросигналов, и определяется как сеть синхронизации.

Выделенные выше особенности должны быть всесторонне учтены в ходе планирования и построения ЦСС.




***** Яндекс.Поиск по сайту:



© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.