Лекции по Планированию и построению систем сигнализации цифровых сетей связи   

2. Система сигнализации № 7

2.4. Подсистема переноса сообщений системы сигнализации № 7

Подсистема переноса сообщений МТР в целом предназначена для надежной передачи информации в сети сигнализации. Для выполнения этой задачи нет необходимости анализировать содержание сообщений за исключением той ее части, где находится адрес подсистемы-получателя.

Важнейшая функция звена сигнализации – обеспечить перенос сообщений без потерь, искажений содержания, нарушения той последовательности, в которой они были переданы подсистемой-отправителем, а также без дублирования сигнальной информации. Основные функции по организации безошибочной передачи СЕ выполняет оборудование двух нижних уровней подсистемы переноса сообщений, образующее звено сигнализации (рис. 2.9).

I. Уровень звена данных сигнализации (МТР 1) представляет собой полнодуплексное физическое соединение, состоящее из двух физических каналов (как правило, со скоростью 64 кбит/с), передающих информацию в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Данное звено может быть как цифровым, так и аналоговым. На сети СС 7 Единой сети электросвязи РФ принято решение использовать только цифровые звенья сигнализации.

Основной функцией МТР 1 является физическая передача данных в канале передачи, синхронизация оконечных устройств сигнализации, обеспечение их доступа к каналу передачи через функцию коммутации. Обычно функции этого уровня СС 7реализуются оборудованием ЦСП (рис. 2.16). При этом МТР 1 может представлять собой цифровой канал передачи n´64 кбит/с, выделенный в цифровом групповом сигнале 2 048 кбит/с.

Величина n может задаваться еще на этапе планирования ЦСС по прогнозируемому объему сигнальных сообщений и требованиям к своевременности и достоверности доставки сигнальной информации.

В типовом режиме межстанционного взаимодействия ЦСК по соединительным линиям, оборудованным ЦСП ИКМ-30, канальным интервалом, используемым для формирования звена передачи данных сигнализации при n = 1, является канальный интервал (КИ) № 16 цикла передачи ИКМ.

Подпись: Другие
 каналы
 

Рис. 2.16. Конфигурация звена передачи данных сигнализации

Кроме КИ № 16 допускается задействование любого имеющегося в распоряжении сети канального интервала цифрового группового сигнала, за исключением КИ № 0, который всегда используется для передачи сигналов цикловой синхронизации.

Звено передачи данных сигнализации может быть образовано с применением как наземных, так и спутниковых ЦСП. В последнем случае в цифровых трактах могут быть установлены эхозаградители, действие которых на канальных интервалах, используемых под ОКС, следует нейтрализовать.

Таким образом, физический уровень СС 7 должен обеспечить управление передачей и приемом бит информации по конкретному тракту передачи данных (определение начала и окончания физического соединения, передача блоков данных через среду распространения, управление каналом).

Протоколы физического уровня сети сигнализации (МТР 1) определены в рекомендации МСЭ Q.702. Данный стандарт предписывает обеспечить электрический интерфейс звена передачи данных сигнализации в соответствии с Рекомендацией МСЭ G.703. Функционально интерфейс МТР 1 должен быть организован в соответствии с Рекомендацией МСЭ G.704.

II. Уровень звена сигнализации МТР 2 вместе со звеном передачи данных образует звено сигнализации между двумя смежными SP и реализует процедуры, связанные с передачей сигнальных сообщений по этому звену (рис. 2.17).

 

Рис. 2.17. Конфигурация звена сигнализации

Посредством реализации функций уровня звена сигнализации потенциально нестабильный (подверженный внешним дестабилизирующим воздействиям) физический канал сигнализации превращается в надежный и контролируемый логический канал.

Для обеспечения надежности передачи сигнальных сообщений в общем случае требуется выполнения следующих условий [7]:

сигнальная информация должна передаваться без потерь и дублирования;

данные должны доставляться в том же порядке, в каком они были переданы;

принимающая сторона должна иметь возможность управлять потоком данных от отправителя, чтобы данные не были потеряны в результате переполнения буферов приемника;

должны быть предусмотрены процедуры обнаружения и исправления ошибок.

В связи с этим основными функциями звена сигнализации являются:

деление (сегментация) передаваемой сигнальной информации на сигнальные единицы посредством флагов;

предотвращение имитации флагов с помощью вставки бит;

обнаружение ошибок с помощью проверочных бит, включенных в каждую сигнальную единицу;

исправление ошибок посредством повторной передачи и контроля порядка следования сигнальных единиц с помощью присваиваемых им порядковых номеров в каждой сигнальной единице и непрерывного подтверждения правильности принятия сигнальных единиц;

обнаружение отказа или сбоя звена сигнализации с помощью контроля интенсивности ошибок в сигнальных единицах и восстановление работоспособности звена сигнализации с использованием специальных процедур.

Функции звеньев сигнализации реализуются в оконечном оборудовании (устройствах) сигнализации (рис. 2.17), называемых в научно-технической литературе сигнальными терминалами[3].

Для управления потоками СЕ на канальном уровне СС 7 особенно важными являются механизмы обнаружения ошибок. Эти механизмы предусматривают следующие действия:

1. Каждая принятая сигнальная единица проверяется на длину, которая должна быть не менее 6 байт (включая открывающий флаг) и, кроме того, должна делиться на 8. Если это условие не выполняется, то сигнальная единица стирается.

2. Если принимается более (+ 7) байт до закрывающего флага (m = 272 – максимальная длина для MSU, m = 1 для LSSU, m = 0 для FISU), то вводится режим "подсчет байт превышения максимальной длины" и сигнальная единица стирается.

3. Обнаружение ошибок в сигнальных единицах осуществляется с помощью 16-битной комбинации в поле СВ. На передающем SP вид проверочной последовательности определяется посредством применения образующего полинома к информации, которая содержится в подготавливаемой к передаче СЕ. В приемном SP по обратному алгоритму для принятой СЕ определяются проверочные биты и сравниваются с принятыми. Если полного соответствия нет, сигнальная единица стирается.

Любое стирание ЗнСЕ инициализирует принятый на канальном уровне СС 7 механизм исправления ошибок. В настоящее время в СС 7 стандартизованы:

основной (базовый) метод исправления ошибок;

метод превентивного циклического повторения.

Основной метод применяется для звеньев сигнализации, использующих наземные средства цифровой передачи, в которых время распространения СЕ в одном направлении не превышает 15 мс. Метод превентивного циклического повторения реализуется для тех звеньев сигнализации, в которых время распространения в одном направлении больше или равно 15 мс. Такими в большинстве случаев являются межконтинентальные звенья сигнализации. В звеньях сигнализации, образованных через спутниковые линии передачи, применяется только метод превентивного циклического повторения.

Рассмотрим алгоритм работы оборудования подсистемы переноса сообщений СС 7 при основном методе исправления ошибок.

В основе данного алгоритма заложена решающая обратная связь с процедурами подтверждения правильного приема и исправления ошибок путем повторной передачи забракованных сигнальных единиц. Сущность алгоритма заключается в том, что передаваемая СЕ запоминается в запоминающем устройстве (ЗУ) передатчика сигнального терминала до тех пор, пока на нее не будет принято положительное подтверждение. Если принято отрицательное подтверждение на переданную СЕ, то терминал прекращает передачу новых сигнальных единиц. Затем передающий пункт сигнализации передает из буфера те СЕ, на которые он не получил положительной квитанции.

Передача сигнальной информации осуществляется в той последовательности, как это было сделано в первый раз. Для уменьшения времени задержки СЕ и числа повторных передач при прохождении по СС 7 запрос на повторную передачу делается только в случае потери значащих сигнальных единиц.

В общем случае работа сети СС 7 ведется в дуплексном режиме, т. е. СЕ передаются в обе стороны и с обеих сторон поступает подтверждение об их приеме. Однако для лучшего понимания сущности алгоритмов уровня MTP 2 следует рассмотреть симплексный режим функционирования сигнального звена.

Допустим, одна сторона (пункт сигнализации А) передает СЕ, а другая (пункт сигнализации В) получает ЗнСЕ и после проверки выдает либо подтверждение, либо сигнал переспроса. Особенностью доставки ЗнСЕ является многократная ее передача до тех пор, пока пунктом А не будет получено подтверждение от пункта В.

Итак, по условию примера при симплексной передаче в сторону пункта В передаются ЗнСЕ (MSU), а в сторону пункта А – ЗСЕ (FISU), содержащие квитанции на подтверждение или перезапрос переданных сообщений. В соответствии с принятым алгоритмом перед передачей каждой ЗнСЕ в пункте А присваивается очередной порядковый номер согласно формуле:

ППН = (ППН + 1) mod 128,

где ППН – предыдущий переданный номер, mod 128 – обозначает операцию суммирования по модулю 128. Так как на кодирование прямого порядкового номера FSN отведено 7 разрядов (рис. 2.10), то максимальное его значение не может превышать 128 – 1 = 127. Это значит, что следующий FSN после 127 номера будет не 128, а 0.

Значение прямого бит-индикатора FIB в передаваемой ЗнСЕ формируется со значением BIB той ЗнСЕ, на которую поступила последняя квитанция подтверждения или переспроса.

В приемнике пункта В происходит анализ проверочной комбинации и контроль сохранения последовательности передачи ЗнСЕ. Если ЗнСЕ удовлетворяет всем проверкам, то на передающую сторону выдается квитанция о подтверждении приема. Эта квитанция помещается во втором байте после открывающего флага заполняющей сигнальной единицы, передаваемой из пункта В в пункт А (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Процедура положительного подтверждения приема СЕ

Значение обратного порядкового номера ВSN в ЗСЕ о правильно принятой ЗнСЕ формируется в соответствии с FSN последней, т. е. ВSNFISU = FSNMSU. Значение BIB в ЗСЕ принимается равным FIB, полученной ЗнСЕ BIBFISU FIBMSU. Данное соотношение указанных служебных данных в пункте А воспринимается как разрешение на стирание соответствующей ЗнСЕ из запоминающего устройства.

Если принятая ЗнСЕ не проходит хотя бы одну из проверок, то на передающую сторону выдается переспрос на повторную передачу (отрицательное подтверждение). Переспрос вводится в состав заполняющей СЕ и формируется таким образом, что ВSNFISU = FSNMSU, а значение BIBFISU инвертируется по отношению к FIBMSU (рис. 2.19).

Таким образом, в пункте сигнализации А для СЕ с одинаковыми BSN и FSN проверяется соотношение между FIB и BIB. Если биты-индикаторы соответствуют друг другу, то считается, что сигнальная единица передана без ошибок, а ее содержимое направляется на уровень МТР 3. Если соответствие бит-индикаторов нарушено, то это расценивается как сигнал на повторную передачу ЗнСЕ из буфера.

В дуплексном сигнальном канале процессы аналогичны рассмотренным выше. При этом для передачи подтверждения используются соответствующие поля любых СЕ, направляемых к пункту сигнализации, передавшему анализируемую ЗнСЕ.

Подпись: F,Подпись: BSN,Подпись: FSN,Подпись: BIB,Подпись: FIB,Подпись: ВSN = FSN,Подпись: BIB = FIB 

Рис. 2.19. Процедура отрицательного подтверждения приема СЕ

В ситуациях, когда время распространения СЕ больше или равно 15 мс, для устранения ошибок в сигнальных сообщениях реализуется метод превентивного циклического повторения. В отличие от базового режима отрицательное подтверждение не применяется, следовательно, FIB и BIB не используются (им присваивается значение "1"). В этом случае индикацией искажения сообщения служит отсутствие позитивного подтверждения.

Данный метод предусматривает следующие процедуры [5]:

положительное подтверждение;

циклическое повторение;

упреждающее исправление ошибок.

Передаваемая СЕ запоминается в запоминающем устройстве передатчика оконечного устройства звена сигнализации до тех пор, пока не будет принято положительное подтверждение. Таким образом, исправление ошибок достигается программируемым циклическим повторением неподтвержденных ЗнСЕ.

В период отсутствия нагрузки на входе звена сигнализации, т. е. при отсутствии новых ЗнСЕ, все сигнальные единицы, которые еще не получили подтверждения, циклически повторяются. Если в это время поступает новая СЕ, циклическое повторение прекращается, а новая ЗнСЕ передается с FSN, на единицу большим (по модулю 128) последнего присвоенного значения.

Недостатком этого метода является тот факт, что запоминающие устройства передачи могут перегружаться. Для предотвращения потерь сообщений применяется процедура, называемая "вынужденным повторением", сущность которой заключается в следующем. Если количество ЗнСЕ (количество их байт), хранящихся в буфере повторной передачи, достигает заранее установленного предельного значения, то новые ЗнСЕ не принимаются. Приоритет отдается повторной передаче СЕ, хранящихся в запоминающем устройстве.

Таким образом, в обоих методах для обеспечения возможности повторной передачи ЗнСЕ записываются в буферную память сигнального терминала на передающей стороне с сохранением последовательности переданных прямых порядковых номеров. По мере поступления BSN от корреспондента производится стирание в буферной памяти тех СЕ, на которые поступили подтверждения об их приеме.

С точки зрения планирования сети сигнализации и для более наглядного отражения сущности реализуемых функций канального уровня СС 7 звено сигнализации удобно представить в виде функциональной схемы (рис. 2.20). Пунктирными линиями на схеме обозначены управляющие сигналы, обеспечивающие выполнение функций [9]:

разделения СЕ с помощью флагов;

защиты от ложных флагов;

защиты от ошибок методом контроля проверочных бит;

защиты от ошибок путем повторной передачи СЕ;

обеспечения порядка следования путем нумерации СЕ в цикле;

сохранения порядка следования СЕ с помощью обмена подтверждениями о номере принятой СЕ;

контроля коэффициента ошибок для обнаружения неисправ-ностей звена сигнализации;

контроля перегрузки звена сигнализации.

Такое построение нижних уровней подсистемы переноса сообщений системы сигнализации № 7 в целом способствует организации на основе потенциально нестабильного физического канала надежного и контролируемого логического канала сигнализации.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.