Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

2. Система сигнализации № 7. Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей связи

Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей связи

2. Система сигнализации № 7

2.1. Общие принципы построения системы сигнализации № 7

2.2. Модель системы сигнализации № 7

2.3. Общая структура сообщений системы сигнализации № 7

2.4. Подсистема переноса сообщений системы сигнализации № 7

2.5. Реализация сетевых функций средствами системы сигнализации № 7

2.6. Особенности построения и функционирования подсистемы управления соединением сигнализации

2.7. Подсистема пользователя цифровой сети с интеграцией служб

2.8. Средства транзакций системы сигнализации № 7

2.9. Специфика построения современных подсистем пользователей системы сигнализации № 7

2.10. Подсистема эксплуатационного управления системы сигнализации № 7

Система общеканальной сигнализации СС 7 получила к настоящему времени наибольшее распространение в ТфОП многих стран мира, где обеспечивает управление установлением соединений телефонной связи и предоставлением нетелефонных услуг электросвязи. СС 7 можно определить как метод сигнализации, при котором передача сигнальной информации реализуется по специализированному общему каналу сигнализации (тракту передачи сигнальных данных). Передача сигнальных сообщений осуществляется с использованием технологии коммутации пакетов.

Спецификации СС 7 впервые появились в Рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ) Q.701– Q.741. Эти документы имеют статус международных стандартов с 1981 года. В них регламентируется применение СС 7 по каналам цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), трактам аналоговых систем передачи или физическим линиям. Согласно перечисленным стандартам, пропускная способность цифровых каналов, используемых под тракты СС 7,  должна быть не менее 64 кбит/с. На аналоговых сетях связи СС 7 может быть реализована на основе каналов тональной частоты (КТЧ) и модемов. При этом скорость передачи сигнальных сообщений должна быть не менее 4,8 кбит/с.

В реальных сетях связи используется несколько вариантов СС 7. Есть "усеченный" вариант, например в квазиэлектронных АТС, где обеспечивается поддержка только телефонных услуг. Есть европейские и российская национальная версии СС 7, близкие по принципам, но различающиеся по реализации. Именно последние будут  подлежать дальнейшему рассмотрению.

Следует заметить, что в Единой сети электросвязи (ЕСЭ) РФ рассматриваемая система сигнализации получила широкое распространение, как в телефонных сетях различного назначения, так и в цифровых сетях с интеграцией служб (ЦСИС). Все вновь выпускаемые ЦСК имеют встроенные модули (субблоки, платы) СС 7.



2.1. Общие принципы построения системы сигнализации № 7

Канал (тракт) СС 7 предназначен для передачи сигналов управления установлением соединений и других служебных (управляющих) данных для пучка линий (каналов, трактов) передачи пользовательской информации. Служебные данные, передаваемые по ОКС, могут использоваться [4–11]:

  • для доставки пользователю или оператору (органу управления ЦСС) сведений из сетевых баз данных;
  • для управления самой сетью сигнализации;
  • для испытания правильности функционирования ОКС;
  • для получения сведений о загрузке каналов передачи пользовательской информации и ОКС;
  • для передачи данных о стоимости предоставляемых пользователям услугах связи и пр.

С этой целью в сети СС 7 применяются специальные структурно-топологические элементы, описание которых представлено ниже.

Рассмотрим для наглядности сеть связи, состоящую из множества ЦСК, связанных между собой ИКМ-трактами, и использующую СС 7 (рис. 2.1). Для построения сети сигнализации СС 7 каждый из этих узлов должен содержать программно-аппаратные устройства сигнализации (модули СС7), а в направлениях связи в интересах СС 7 должны быть выделены цифровые каналы (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Вариант построения сети связи

Указанные средства сигнализации в сети СС 7 могут выполнять различные функции (рис. 2.2).

1. Пункт сигнализации (Signalling Point, SP) представляет собой совокупность аппаратно-программных средств ЦСК, формирующих в ходе обслуживания вызовов сигнальные сообщения на передачу и обрабатывающих сигнальные сообщения на приеме. Указанные средства взаимодействуют с управляющими устройствами узлов коммутации, являющихся с точки зрения сети сигнализации оконечными устройствами.

Сам пункт сигнализации для реализации возложенных на него функций включает в себя оборудование, ориентированное на предоставление конкретных услуг, которое называется подсистемой пользователя (User Parts,UP), и устройства передачи данных сигнализации (Message Transfer Part, МТР). Таким образом, пункт сигнализации – это узел коммутации и обработки сигнальной информации в сети сигнализации.

2. Сеть сигнализации наряду с пунктами сигнализации SP включает в себя цифровые тракты (каналы) сигнализации. В СС 7 отдельный канал сигнализации может быть однонаправленным, следовательно, дуплексный обмен сигнальными сообщениями между SP реализуется посредством пары таких каналов.

Овал: УАК3,Овал: ,Овал:

Рис. 2.2. Топология сети сигнализации СС 7 как элемента сети связи

Совокупность двух противоположно направленных каналов передачи сигнальной информации между смежными пунктами сигнализации называется звеном сигнализации (Signalling Link, SL). Физически звено сигнализации (ЗС) представляет собой дуплексный канал связи, соответствующее ему сигнальное оборудование в коммутационных станциях и программно-аппаратные средства, организующие передачу сигнальных сообщений между SP. Несколько параллельно включенных ЗС (до 16), напрямую соединяющих два SP, образуют пучок звеньев сигнализации(Signalling Link Set, SLS).

3. Важным элементом, функционально выделяемом в сети СС 7, является транзитный пункт сигнализации (Signalling Transfer Point, STP), предназначенный для ретрансляции (маршрутизации) сигнальных сообщений из одного звена сигнализации в другое. Данный пункт, как правило, не имеет подсистем пользователей (UP).

Пункты сигнализации могут быть либо интегрированы в оборудование коммутационных станций базовой сети связи, либо реализованы на базе выделенного оборудования. Наиболее часто на базе выделенного оборудования реализуются STP.

При топологии, отраженной на рисунке 2.2, структура сети сигнализации рассматриваемой ЦСС может быть изображена в виде, представленном на рисунке 2.3.

Рис. 2.3. Вариант структуры сети сигнализации

Наряду со специализированным оборудованием коммутационных станций функции пункта сигнализации SP могут выполнять центры эксплутационного управления сетью, узлы управления услугами (Service Control Point, SCP) Интеллектуальной сети (ИС) и др.

Каждый пункт сигнализации имеет свой логический адрес – уникальный 14-битный идентификатор, называемый кодом пункта сигнализации (Signaling Point Code, SPC). Этот код используется для маршрутизации сигнальных сообщений.

Под маршрутизацией сигнализации понимается выбор конкретного звена сигнализации для передачи сигнального сообщения. Сигнальный маршрут (Signaling Route, SR) – это заранее установленный путь по сети сигнализации от исходящего пункта к пункту назначения, состоящий из транзитных пунктов сигнализации, последовательно соединенных пучками звеньев сигнализации. Маршруты, используемые в типовых условиях функционирования ЦСС, называют основными. Маршруты, используемые в случаях отказов или перегрузок элементов СС 7, – альтернативными.

Очевидно, что рассмотренная сеть электросвязи может быть отнесена к начальному периоду построения интегрированной цифровой сети связи (ИЦСС). Это обнаруживается из сохранения оконечных станций сети и транзитных пунктов – узлов автоматической коммутации (УАК), более свойственных аналоговой ТфОП. В дальнейшем ЦСС будет развиваться по пути унификации роли станций в сети, что определяется широкими эксплуатационными возможностями современных ЦСК. Однако с точки зрения сигнализации сохранение транзитных пунктов – объективная необходимость.

Вследствие этого на оконечно-транзитных ЦСК уже в настоящее время устанавливаются и оконечные (SP) и транзитные (STP) модули СС 7. Реже SP формируется за счет инсталляции в STP какой-либо пользовательской подсистемы (UP). Тогда структурно в данной станции можно выделить как пункт сигнализации, так и транзитный пункт сигнализации.

Считается, что два пункта находятся в сигнальном отношении (Signaling Relation), если между ними в системе сигнализации протекает процесс по обслуживанию вызовов базовой сети связи. Примерами сигнальных отношений в ТфОП и ЦСИС являются процедуры установления и разъединения коммутируемых соединений.

Сигнальная связь двух SP может обеспечиваться либо прямым пучком сигнальных звеньев, либо посредством STP с организацией транзита. В первом случае пункты сигнализации являются смежными, во втором – несмежными. Наличие в сети СС 7 смежных и несмежных пунктов сигнализации обусловливает возможность использования различных режимов сигнализации [4–7].

Термин режим сигнализации (режим передачи сигнальной информации) определяет отношение пути передачи сигнальных сообщений по сети сигнализации к пути передачи информации пользователя (речи или данных) по ЦСС. Различают два основных режима сигнализации (Signaling Mode): связанный (Associated Mode) и несвязанный (No-Associated Mode).

В связанном режиме маршрут сигнального сообщения между смежными SP полностью повторяет маршрут пользовательских данных между соответствующими узлами сети связи. В таком режиме работают SP1 и SP2, SP4 и SP5 сети связи, представленной на рисунке 2.3. Здесь сигнальная информация, относящаяся к сигнальной связи определенных пунктов сигнализации, передается по сигнальному звену, которое непосредственно соединяет эти пункты. Если требуется организовать взаимодействие между двумя ЦСК, то связанный режим является естественным вариантом построения системы сигнализации (рис. 2.4).

 

СЛ ( разговорный тракт)

В несвязанном режиме для передачи аналогичной информации используется последовательно несколько сигнальных звеньев, а к организации сигнальной связи привлекаются транзитные пункты сигнализации SТP. При этом каналы сети сигнализации могут не совпадать по направлениям с пучками информационных каналов. Например, информационный канал от ЦСК1 к ЦСК5 может идти через УАК1 и УАК3 (рис. 2.2), а сигнальные сообщения – через УАК1, УАК2 и УАК 3.

Квазисвязанный режим (Quasi-Associated Mode) представляет собой частный случай несвязанного режима. В этом режиме путь, по которому сигнальная информация проходит через сеть, назначается заранее и является на данный период времени фиксированным. Для такого режима наиболее рациональной оказывается структура сети сигнализации, в упрощенном виде показанная на рисунке 2.5.

Каждый режим имеет определенные достоинства и недостатки. В связанном режиме отпадает необходимость в STP, а отказ сигнального канала в большинстве случаев происходит одновременно с отказом группы обслуживаемых им информационных каналов.

В несвязанном режиме информационные каналы и канал сигнализации разнесены. Следовательно, одновременный их отказ есть крайне редкое событие. В случае отказа трактов низкоскоростной передачи пользовательских данных в этом режиме канал сигнализации может быть использован для передачи полезной информации.

Квазисвязанный режим требует дополнительных пунктов сигнализации STP. В данном режиме любой пучок сигнальных звеньев поддерживает несколько сигнальных связей, а не одну, как в структуре, ориентированной только на связанный режим. Следовательно, в этой структуре пучки сигнальных звеньев более нагружены, т. е. эффективней используется выделенный канальный ресурс. Кроме того, начиная с некоторого количества SP, ячеистая [4] структура, представленная на рисунке 2.5, обеспечивает уменьшение общего количества сигнальных звеньев в сети сигнализации по сравнению со структурой, ориентированной на связанный режим.

Как отмечалось ранее, выбор того или иного варианта построения сети СС 7 в ходе ее планирования определяется назначением и структурой самой сети электросвязи, числом ее пользователей и номенклатурой потребляемых ими услуг, а также другими факторами. Например, если на сеть СС 7 возложена только функция управления коммутацией, наиболее подходящим является связанный режим. Соответственно в структуре сети СС 7 будут преобладать прямые связи между SP и лишь для малонагруженных сигнальных связей может быть организован квазисвязанный режим.

Если же сеть СС 7 создается как общий ресурс для удовлетворения всех потребностей управления телекоммуникационной системой, либо требуется высокая надежность ее работы, то в этом случае предпочтительнее квазисвязанный режим (рис. 2.5), дополненный небольшим количеством прямых (и сильно загруженных) пучков сигнальных звеньев, используемых в связанном режиме сигнализации.

Пример, иллюстрируемый рисунками 2.1–2.3, наглядно демонстрирует, что в реальных сетях электросвязи возможно одновременное взаимосвязанное сосуществование различных режимов сигнализации. При этом наиболее предпочтительным считается квазисвязанный режим. Он позволяет организовать сеть сигнализации крупной информационной инфраструктуры более рационально. При этом по сигнальным звеньям передаются сообщения управления установлением и разрушением соединений и другая управляющая информация, в том числе данные мониторинга самой сети сигнализации. Как свидетельствует практика построения телекоммуникационных систем, в настоящее время связанный режим сигнализации не находит широкого применения, за исключением самых простых случаев (для односвязных фрагментов сетей электросвязи).

В специальной литературе может встретиться термин "разделение сигнальной нагрузки", под которым, как правило, понимается процесс распределения сигнальных сообщений при маршрутизации по двум и более звеньям сигнализации с целью равномерной загрузки ресурсов сети СС 7 и для обеспечения надежности ее функционирования. Очевидно, в этом случае возможна одновременная реализация как связанного, так и несвязанного режима между двумя пунктами сигнализации.

Широкое распространение несвязанного режима сигнализации привело к инновациям в классификации подходов к организации сетей сигнализации. В соответствии с последними тенденциями стало принято выделять два способа сигнализации: децентрализованный и централизованный [9].

Децентрализованной считается сигнализация:

  • в сетях связи с электромеханическими автоматическими телефонными станциями;
  • при передаче служебной информации внутри цифровых систем коммутации;
  • при межстанционном взаимодействии ЦСК с малым числом линий в пучках.

Если общие каналы сигнализации, образующие сеть сигнализации, хотя бы отчасти не совпадают по направлениям с пучками информационных пользовательских каналов, то такой способ определяется как централизованный.

Таким образом, при планировании территориально распределенных ведомственных цифровых сетей связи предпочтение следует отдавать централизованному способу сигнализации. Именно данный подход, по мнению специалистов, обеспечивает построение высокопроизводительной и надежной инфраструктуры управления современными телекоммуникационными системами и сетями.



2.2. Модель системы сигнализации № 7

С 1983 года в качестве обобщенной модели любой сети электросвязи в соответствии с рекомендациями Международной организации по стандартизации (МОС) принято использовать эталонную модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

ЭМВОС [8, 9] представляет собой совокупность взаимно подчиненных уровней (рис. 2.6): физического (№ 1), канального (№ 2), сетевого (№ 3), транспортного (№ 4), сеансового (№ 5), представления (№ 6) и прикладного (№ 7). Уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Физический уровень только предоставляет услуги по организации физического, электрического и функционального стыков между открытыми системами. Прикладной уровень лишь потребляет услуги.

Правила и способы взаимодействия двух смежных уровней одной системы называются интерфейсом. Правила и способы взаимодействия двух одинаковых уровней различных систем составляют сущность понятия протокол.

 

Протоколы определяются по названию тех уровней, взаимосвязь которых они описывают. В соответствии с ЭМВОС для реальных систем, в том числе телекоммуникационных, стали разрабатываться протоколы физического, канального, сетевого и других уровней.

Аналогичный подход применяется для исследования архитектур систем сигнализации (рис. 2.6). Использование эталонной модели взаимодействия открытых систем обеспечивает:

  • согласованность внедрения стандартов сигнализации в международном масштабе;
  • открытость систем сигнализации для введения новых услуг;
  • унификацию оборудования сетей сигнализации;
  • простоту эксплуатации сигнальных модулей и пр.

Рассмотрим представленную на рисунке 2.7 модель системы сигнализации подробнее. В соответствии с имеющимися стандартами общая архитектура СС 7 имеет модульное построение и объединяет несколько функциональных блоков, называемых подсистемами. Такое деление на подсистемы объясняется необходимостью разделения выделенных в предыдущем разделе функций SP и STP между подсистемой передачи сообщений и подсистемами пользователей.

Подсистема передачи сообщений (Message Transfer Part, MTP) является общей транспортной средой сети сигнализации. Эта подсистема отвечает за достоверную передачу сигнальных сообщений между узлами сети сигнализации.

Подсистемы пользователей (User Parts, UP) являются средствами доступа отдельных источников информации различного типа к транспортной подсистеме сети сигнализации. Эти подсистемы генерируют и обрабатывают сигнальные сообщения, а также реализуют специфические функции для конкретных типов пользователей сигнальной сети.

Трем нижним уровням модели ЭМВОС (физическому, канальному, сетевому) в CC7 соответствуют уровни сетевой службы (подсистемы сетевых услуг) – NSP (Network Service Part), которая включает подсистемы передачи сообщений MTP и подсистему управления сигнальным соединением SCCP (Signaling Connection Control Part).

В свою очередь, подсистема МТР состоит из трех уровней, аналогичных по функциям соответствующим уровням ЭМВОС [4–7]:

Рис. 2.7. Архитектура системы сигнализации № 7

уровня 1 МТР – для организации передачи данных сигнализации по конкретной физической среде;

уровня 2 МТР сигнального звена;

уровня 3 МТР сети сигнализации.

Первые два уровня МТР реализуют функции сигнального звена между двумя непосредственно связанными пунктами сигнализации. Возможности сетевого уровня модели ЭМВОС в модели СС 7 распределены между третьим уровнем МТР и SCCP.

Протоколы подсистемы МТР были разработаны раньше всех остальных. Изначально этими спецификациями предусматривалась поддержка только одной услуги в сети электросвязи – телефонии, которая, как известно, является услугой реального времени и критична к времени прохождения сигналов. Поэтому протоколы подсистемы МТР были ориентированы на передачу сигнальной информации без установления соединения (в датаграммном режиме) с минимальными задержками, а набор поддерживаемых МТР сигнальных сообщений был ограничен.

Естественно, перечень адресов и маршрутов сигнальных сообщений полностью совпадал с аналогичными данными ТфОП.

С появлением технологии ЦСИС стало ясно, что новые ее приложения (многоскоростная коммутация, передача данных) потребуют полного набора услуг сетевого уровня ЭМВОС, таких как, например, расширение возможности адресации, поддержка логических соединений и др. Вот тогда для удовлетворения этих запросов и была разработана подсистема SCCP. В результате в современных спецификациях СС 7 сетевые функции МОС поделены между третьим уровнем МТР и SCCP. Выделение функций SCCP в отдельную подсистему позволило сохранить простоту устройства третьего уровня МТР при существенном расширении возможностей СС 7 в целом. Кроме того, наличие МТР и SCCP обеспечивает гибкость структуры сетевой службы, так как подсистемы пользователей могут взаимодействовать как с более требовательной к ресурсам полнофункциональной подсистемой SCCP, так и непосредственно с эффективной, но ограниченной в возможностях подсистемой МТР. Организация взаимодействия подсистемы МТР с остальными функциональными блоками СС 7 иллюстрируется рисунком 2.8.

 

Таким образом, подсистемы MTP и SCCP предоставляют услуги по транспортировке сигнальной информации по сети сигнализации. Эти подсистемы вместе образуют сетевую службу NSP, обеспечивающую высокую надежность доставки сигнальных сообщений для подсистем прикладного уровня. При этом сетевая служба обрабатывает только адресную часть сигнальных сообщений, за их информационную часть отвечают высшие подсистемы СС 7. Содержание этой информации, ее размещение в сигнальном сообщении, количество типов таких сообщений и логический порядок их следования определяют подсистемы более высокого уровня.

Для управления установлением и разрушением соединений в сетях с коммутацией каналов были разработаны первые подсистемы пользователей телефонии (Telephone User Part, TUP) и данных (Data User Part, DUP).

Подсистема пользователей телефонии создана в составе средств европейской версии СС 7 и используется до настоящего времени. Наряду со средствами поддержки телефонных услуг она содержит также и средства поддержки ряда традиционных ДВО. Естественно, подсистема пользователей телефонии TUP является пользователем подсистемы МТР.

Подсистема пользователей данных была определена на ранней стадии разработки СС 7 для управления соединений данных с коммутацией каналов. DUP не получила своего распространения по причине развития сетей с коммутацией пакетов, для которых неприменима данная подсистема пользователей.

Практически одновременно с TUP начала разрабатываться и внедряться подсистема пользователей ЦСИС (ISDN User Part, ISUP). В силу самой природы ЦСИС, предусматривающей ряд дополнительных услуг, ISUP является более мощной и использует более современные решения, чем те, которые были разработаны для TUP.

В ISUP реализована одна из важнейших возможностей современной сигнализации – обмен между несмежными пунктами сигнализации SP через сеть "сквозными" сигнальными сообщениями, т. е. сообщениями, которые не анализируются в промежуточных (транзитных) узлах сигнализации STP. Наличие более совершенных технических и технологических решений в ISUP по сравнению с TUР явилось причиной отказа от последней на зоновых и междугородных сетях ЕСЭ РФ, хотя на международных сетях остается возможность применения TUР для взаимодействия с сетями, использующими эту подсистему. Ввиду особой важности подсистемы для проектирования современных ЦСС анализ характеристик отечественной версии ISUP будет приведен в следующих разделах.

К подсистемам прикладного уровня также относятся подсистемы пользователей мобильной связи стандартов GSM (Mobile Application Part, МАР) и NMT-450 (Mobile User Par, MUP); подсистемы эксплутационного управления (Operation, Maintenance and Administration, ОМАР) и интеллектуальной сети (Intelligent Network Application Part, INAP). Описание всех перечисленных выше архитектурных элементов СС 7 можно найти в соответствующих рекомендациях МСЭ, основные из которых приведены в таблице 2.1.

Специфическим элементом архитектуры СС 7 является подсистема обеспечения транзакций (Transaction Capabilities Applications Part, TCAP), предназначенная для регулирования процессов взаимодействий сложных прикладных процессов по управлению установлением соединений и обновлению управляющей информации в сетевых базах данных через неоднородную среду сети сигнализации.

Сам процесс взаимодействия пункта сигнализации с сетевой базой данных представляет собой, как правило, совокупность последовательных операций "запрос", "выполнение задания", "ответ (квитанция)". Реализуются эти операции отдельно, однако, с точки зрения управления, они должны восприниматься как единое целое.

Под транзакцией понимается короткий во времени цикл взаимодействия объектов, включающий операции "запрос – выполнение задания – ответ", и механизмы, позволяющие обеспечить выполнение указанной группы операций как единого целого, не допуская выполнения его частично.

Таблица 2.1

Перечень рекомендаций МСЭ серии Q по вопросам СС 7

№ п/п

Название подсистем (функций)

Рекомендации МСЭ

1.

Введение в ОКС

Q.700

2.

Подсистема переноса сообщений – МТР

Q.701–Q.704,

Q.706, Q.707

3.

Структура сети сигнализации СС 7

Q.705

4.

Подсистема управления сигнальными

соединениями – SCCP

Q.711– Q.714,

Q.716

5.

Подсистема пользователей телефонии TUP

Q.721–Q.725

6.

Дополнительные услуги

Q.730–Q.737

7.

Управление сетью СС 7: ОМАР, ERDS

Q.750,

Q.752–Q.755

8.

Подсистема пользователей ЦСИС ISUP

Q.761–Q.764,

Q.766, Q.767

9.

Подсистема ТСАP

Q.771–Q.775

10.

Тестирование МТР, TUP, ISUP, SCCP,ТСАР

Q.780–Q.787

11.

Подсистема мобильной связи – МАР

Q.1051

12.

Подсистема интеллектуальной сети – INAP

Q.1205, Q.1208, Q.1211,

Q.1213–Q.1215, Q.1218,

Q.1219, Q.1290

13.

Соответствие СС 7 и эталонной модели взаимодействия открытых систем МОС

Q.1400

Подсистема TCAP также соотносится с седьмым уровнем модели МОС (рис. 2.7) и непосредственно использует сетевую службу, так как протоколы транспортного (№ 4), сеансового (№ 5) и представительного (№ 6) уровней ЭМВОС для СС 7 в настоящее время не определены. Последнее вытекает из логики функционирования первых пользовательских подсистем СС 7. Этот факт поясним на примере самой мощной из традиционных подсистем – ISUP. Данная подсистема не нуждается в услугах транспорта, сеанса и представления, так как требования пользователей ЦСИС по передаче сообщений сигнализации отражены в памяти данных УУ ЦСК, к которой средства СС 7 имеют непосредственный доступ.

Другие подсистемы пользователей (например INAP, MAP и OMAP) нуждаются в услугах уровней ЭМВОС с 4 по 6, поэтому для них разработаны механизмы транзакций, обеспечивающие передачу данных между подсистемой управления сигнальными соединениями SCCP и этими пользовательскими подсистемами. SCCP всегда используется, если пользовательская подсистема требует установления виртуального соединения для доставки пакетов по способу "из конца в конец".

Из приведенных выше рассуждений следует, что с практической точки зрения протокольную модель СС 7 удобно рассматривать в виде модели, представленной на рисунке 2.9. Подсистемы пользователей, требующие услуг представления, сеанса и транспорта, используют подсистему прикладных услуг. На каком бы уровне не находилась конкретная подсистема пользователей, она получает услуги по прозрачной передаче данных от МТР.

Любой подсистеме пользователей соответствует своя система процедур сигнализации (например, для пользователей телефонных сетей TUP характерны только процедуры установления и разъединения соединений, а для пользователей цифровых сетей с интеграцией служб набор процедур расширен в соответствии с возможностями используемых служб).

Если пользователи требуют установления виртуального соединения для доставки пакетов по способу "из конца в конец", то эту услугу предоставляет подсистема сетевых услуг (NSP), в состав которой входят SCCP и МТР.

Рис. 2.9. Функциональная модель системы сигнализации 7

Таким образом, СС 7 имеет ряд специфических черт, без учета которых невозможен успех в проектировании ЦСС. Произведенный анализ позволяет представить сеть СС 7 в виде совокупности уровней, предоставляющих типовые функции по передаче сообщений (уровни 1–3) и реализации прикладных процессов (уровни 4, 7).



2.3. Общая структура сообщений системы сигнализации № 7

Абстрагируясь от структурно-топологических характеристик конкретной информационной инфраструктуры и ее сети сигнализации, необходимо отдельно рассмотреть форматы сообщений, которые могут передаваться в СС 7. При этом следует различать сообщения, посредством которых взаимодействуют подсистемы соседних уровней модели СС 7 в рамках одного пункта сигнализации (примитивы), и сообщения, обеспечивающие обмен сигнальными данными между разными пунктами сигнализации.

Между пунктами сети СС 7 информация передается с использованием пакетной коммутации. При этом по каналам сети сигнализации реализуется обмен кадрами (пакетами) переменной длины, названными сигнальными единицами (Signal Unit).

В соответствии с рекомендацией МСЭ Q.703 сигнальные единицы (СЕ) СС 7 бывают трех типов:

1. Значащие сигнальные единицы (Message Signal Unit, MSU), которые предназначены для переноса сигнальных сообщений, формируемых подсистемами-пользователями МТР (от SCCP и выше).

2. Сигнальные единицы состояния звена (Link StatusSignal Unit, LSSU), применяемые для контроля состояния звена сигнализации и формируемые на третьем уровне МТР.

3. Заполняющие сигнальные единицы (Fill In Signal Unit, FISU), используемые для синхронизации приемника и передатчика звена сигнализации и передаваемые при отсутствии MSU и LSSU.

Значащая сигнальная единица (ЗнСЕ) может иметь размер от 8 до 280 байт (рис. 2.10). Она начинается специальным байтом – флагом (F), который показывает начало ЗнСЕ. Флаг ЗнСЕ – это комбинация вида 01111110, далее не повторяющаяся ни в одном байте СЕ.

Чтобы избежать имитации флага другой частью сигнальной единицы, МТР, передающая ЗнСЕ, вставляет ноль после каждой последовательности из пяти следующих подряд единиц. На приемной стороне сигнального звена происходит удаление дополнительного нуля после того, как произойдет обнаружение и отделение флага СЕ. При последовательной передаче кадров закрывающий флаг одной сигнальной единицы является открывающим флагом следующей.

 


F

8

бит

СВ

16

бит

SIF

от 2 до 272

байт

SIO

8 бит

Рез.

2

бита

LI

6

бит

FIB

1

бит

FSN

7

бит

BIB

1

бит

BSN

7

бит

F

8 бит

Рис. 2.10. Формат значащей сигнальной единицы

Второй байт ЗнСЕ представляет собой номер последнего принятого сообщения, состоящий из обратного циклического номера (Backward Sequence Number, BSN) и обратного бита-индикатора (Backward Indicator Bit, BIB), который указывает, необходимо ("1") или нет ("0") повторение предыдущего сигнального сообщения. В третьем байте передается номер находящегося в этой СЕ сигнального сообщения – прямой циклический номер (Forward Sequence Number, FSN), а также прямой бит-индикатор (Forward Indicator Bit, FIB), отражающий первую ("1") или повторную ("0") передачу этой информации. Поля FSN и BSN занимают по 7 бит и представляют собой циклически повторяющиеся двоичные числа от 0 до 127. Таким образом, поля FSN и BSN вместе с битами индикации FIB и BIB служат для контроля совпадения последовательности СЕ на приеме с последовательностью их на передаче и используются для обнаружения и исправления ошибок в сообщениях СС 7.

В четвертом байте указывается длина сигнального сообщения (Length Indicator, LI). В настоящее время эта информация отражается шестью битами, а оставшиеся два бита остаются в резерве. Комбинация LI есть цифра в двоичном коде, соответствующая числу байт в полях, расположенных между резервными битами и проверочной комбинацией СВ.

Пятый байт – байт служебной информации (Signaling Information Octet, SIO) содержит два элемента:

сервисный индикатор (Service indicator, SI), указывающий, к какой из подсистем пользователей (телефонии, ЦСИС и т. д.) относится содержащаяся в СЕ информация;

индикатор (Sub service Field, SSF) вида сети (международная, междугородная или местная).

В зависимости от используемой подсистемы пользователей SI (4 старших бита SIO) могут принимать следующий вид:

0000 – управление сетью сигнализации на третьем уровне МТР;

0001 – тест звена сигнализации для подсистем испытания и технического обслуживания МТР;

0011 – управление сетью сигнализации подсистемой управления соединением сигнализации (SCCP);

0100 – СЕ от подсистемы пользователя телефонии (TUP);

0101 – СЕ от подсистемы пользователя ЦСИС (ISUP).

Поле SSF (4 младших бита SIO) в настоящее время задействовано наполовину. Если записать SSF как последовательность букв ABCD, то вид сети отображается только в двух битах С и D, а биты А и В являются резервными:

00´´ – международная сеть;

01´´ – резерв (только для международного использования);

10´´ – национальная сеть (в России – междугородная сеть);

11´´ – резерв для национального применения (в России – местная сеть).

Начиная с шестого байта и далее в соответствии с индикатором длины (LI) передается собственно сигнальное сообщение, помещенное в информационное поле SIF (Signaling Information Field). Это поле состоит из целого числа байт, большего или равного 2 и меньшего или равного 62.

В национальных сетях сигнализации оно может включать в себя до 272 байт (сообщение – 256 байт, этикетка маршрутизации 4 байта и дополнительные служебные символы). Форматы поля SIF различны для каждой подсистемы-пользователя (рис. 2.11 и 2.12).

Код типа сообщения (1 байт) обязателен для всех сообщений. Он может размещаться в специально отведенном поле ЗнСЕ, а для некоторых подсистем пользователей является одним из элементов поля сигнальной информации SIF. Код типа сообщения определяет функциональное назначение и шестнадцатеричный код типа передаваемой сигнальной информации.

 

Рис. 2.11. Пример декомпозиции поля SIF значащей сигнальной единицы

Сигнальная информация включает ряд параметров, каждый из которых имеет название. Длина параметра может быть фиксированной или переменной. Как правило, она кодируется одним байтом.

Параметры дополняют информацию, содержащуюся в коде типа сообщений. Существуют параметры трех видов: обязательные с фиксированной длиной; обязательные с переменной длиной; необязательные.

Обязательные параметры с фиксированной длиной содержатся в сообщениях любого типа. Положение и длина каждого из этих параметров определяются типом сообщения. Обязательные параметры с переменной длиной также содержатся в сообщениях всех типов. Для обозначения каждого такого параметра используется специальный указатель длины. Необязательные параметры могут включаться или не включаться в сообщение того или иного типа. После всех необязательных параметров передается состоящий из одних нулей байт "конец необязательных параметров". Этот байт включается в сигнальное сообщение только при наличии в нем необязательных параметров, передаваемых в поле SIF значащей сигнальной единицы.

Содержание этих двух полей (кода типа сообщения и сигнальной информации) определяется особенностями конкретной подсистемы пользователей. Передаваемые в них кодовые комбинации есть сигналы управления и взаимодействия между ЦСК, информация о требуемых характеристиках предоставляемых услуг электросвязи и другие служебные данные.

Код идентификации канала (Channel Identification Code, CIC) длиной 2 байта присутствует в СЕ, формируемой MTP для сообщений управления транспортной сетью СС 7, функционирующей в рамках ИЦСС. Код идентификации канала при этом указывает номер разговорного канала в пучке ИКМ-трактов между двумя станциями (пунктами сигнализации), к которому относится сообщение. Например, если используется тракт 2 048 кбит/с, то первые 5 бит CIC кодируют номер канального интервала в цикле ИКМ-30 (число от 0 до 31), последующие 7 бит предназначаются для кодирования номера тракта ИКМ в линии передачи.

Оставшиеся 4 бита в настоящее время не задействованы (находятся в резерве).

В информационных полях SIF подсистем-пользователей МТР (рис. 2.11) код идентификации канала может быть не предусмотрен. Однако как будет показано ниже, необходимые сведения о параметре физического уровня передачи сигнального сообщения бывают отражены в SIF не только в виде 2-байтной комбинации CIC.

С целью определения конкретного маршрута сигнального сообщения по сети сигнализации в поле SIF сигнальной единицы размещается этикетка маршрутизации.

Каждому пункту сигнализации сети СС 7 присваивается однозначный код, записываемый 14-битной комбинацией. Этот код фиксируется в плане распределения кодов SP, составленном по принятым в сети правилам адресации. Следовательно, путь в сети сигнализации может быть задан адресами исходящего и входящего SP.

Стрелка вправо: Направление передачи 


а) SIF подсистемы TUP:

 


б) SIF подсистемы ISUP:

 


в) SIF подсистемыSCCP:

 

 

Рис. 2.12. Структура поля SIF значащих сигнальных единиц подсистем пользователей TUP, ISUP и SCCP

Из рисунков 2.11 и 2.12 видно, что наличие в СС 7 различных подсистем пользователей привело к тому, что к настоящему времени используется четыре типа этикеток маршрутизации (рис. 2.13):

тип А для сообщений управления транспортной сетью СС 7, ограниченной исключительно уровнем МТР;

тип В для подсистемы TUP;

тип С для подсистемы ISUP;

тип D для сообщений SCCP.

Каждая этикетка маршрутизации содержит 14-битные коды исходящего пункта (Origination Point Code, OPC) и код пункта назначения (Destination Point Code, DPC).

DPC всегда задается и вводится в этикетку маршрутизации пользователем услуг МТР уровня 4 (рис. 2.9). В общем случае аналогичные действия выполняются и по отношению к OPC, но так как этот адрес для конкретного SP может быть постоянным, то он может вводиться в этикетку маршрутизации самой подсистемой МТР.

 

а) Этикетка типа А (для МТР):

б) Этикетка типа B (для TUP):

в) Этикетка типа С (для ISUP):

г) Этикетка типа D (для SCCP):

В тех ЗнСЕ, где не предусмотрена передача 16-битного CIC, организуется передача соответствующей информации в поле маршрутной этикетки. Так, в сигнальных единицах, представленных на рисунке 2.11, следующие за полями DPC и OPC 4 бита включают в себя в том или ином виде поле селекции звена сигнализации SLS. Этот код используется для разделения всего сигнального трафика либо между разными элементами одного пучка звеньев сигнализации, либо между разными маршрутами прохождения сигнальных единиц одного пучка маршрутов между пунктами сигнализации.

Для реализации процесса разделения трафика на каждом пункте сигнализации с помощью специальной директивы можно задать номера бит поля SLS, на основании которых производится разделение видов трафика по категориям качества обслуживания и видам услуг, включая асимметричный обмен по пропускной способности в прямом и обратном направлениях.

Такая структура информационного поля значащей сигнальной единицы выбрана с тем, чтобы МТР по адресной информации просто транслировал содержащуюся в SIF сигнальную информацию от уровня 4 функциональной модели СС 7 (рис. 2.9) одного пункта к уровню 4 другого пункта сигнализации.

После окончания SIF в составе сигнальной единицы передаются 2 байта, содержащие проверочные данные (Check Bits,СВ), обеспечивающие помехозащищенность обмена сигнальной информацией. СВ содержит 16 бит, формируемых для обнаружения ошибок путем линейных преобразований над предыдущими битами ЗнСЕ.

Заканчивается ЗнСЕ флагом.

Сигнальная единица состояния звена (СЕСЗ) используется для контроля ошибок звена сигнализации и оповещения других элементов сетевой службы СС 7 о состоянии данного пункта сигнализации.

Вид СЕСЗ (LSSU) изображен на рисунке 2.14.

Сигнальная единица состояния звена имеет в составе множество полей, аналогичных по предназначению полям ЗнСЕ. Однако в промежутке между байтами LI и СB содержит только поле статуса (Status Field, SF), длина которого составляет либо 1, либо 2 байта. Кодовая комбинация в поле SF СЕСЗ формируется оконечным устройством звена сигнализации и содержит сведения об ошибках, обнаруженных в СЕ на этом пункте сигнализации.

 


F

8

бит

СВ

16

бит

SF

8 или 16 бит

(1 или 2 байта)

Рез.

2

бита

LI

6

бит

FIB

1

бит

FSN

7

бит

BIB

1

бит

BSN

7

бит

F

8

бит

Рис. 2.14. Формат сигнальной единицы состояния сигнального звена

Заполняющая сигнальная единица (ЗСЕ) передается в отсутствие значащих сигнальных единиц и сигнальных единиц статуса звена сигнализации. Основная функция ЗСЕ (FISU) – сохранение фазовых соотношений передатчиков и приемников сигнальных сообщений.

Заполняющая сигнальная единица вообще не имеет в своем составе информационных полей, поэтому у неестрого определенная длительность – 7 байт. Вид заполняющей сигнальной единицы представлен на рисунке 2.15.

Из изложенного следует, что тип сигнальных единиц можно однозначно определить 6-битным индикатором длины LI, содержащимся в каждой из них. При этом способ идентификации типа СЕ формулируется следующим образом [4, 5, 7]:

LI = 0 – заполняющая сигнальная единица (FISU);

LI = 1 или 2 – сигнальная единица состояния звена (LSSU);

LI > 2 – значащая сигнальная единица (MSU).

Здесь следует отметить еще одну особенность организации обмена между SP значащими сигнальными единицами. В отличие от двух других типов, передача значащей сигнальной единицы будет обязательно повторена, если в приемном оборудовании пункта сигнализации зафиксированы ошибки или другие симптомы потери достоверности доставки сигнального сообщения. С этой целью в СС 7 предусмотрен целый комплекс мер по обеспечению надежности доставки сигнальной и управляющей информации. При этом протоколы повышения достоверности передачи сигнальных единиц реализуются не только на канальном уровне (уровне звена данных) МТР, но и на вышестоящих уровнях модели СС 7.

 


F

8

бит

СВ

16

бит

Рез.

2

бита

LI

6

бит

FIB

1

бит

FSN

7

бит

BIB

1

бит

BSN

7

бит

F

8

бит

Рис. 2.15. Формат заполняющей сигнальной единицы

В заключение необходимо отдельно остановится на сообщениях СС 7, которыми обмениваются подсистемы различных уровней одного пункта сигнализации (рис. 2.9).

Примитивом (согласно рекомендации МСЭ Х.210) называют абстрактное представление элемента взаимодействия (внутри одной системы) между группой функций, предоставляющей свои услуги, и группой функций, пользующейся этими услугами.

Каждый примитив СС 7, вне зависимости от уровня взаимодействия или местоположения и типа сигнального пункта, имеет:

общее имя, которое отражает содержание элемента взаимодействия и обозначается латинскими буквами наименования услуги;

специфическое имя, которое обозначает тип элемента взаимодействия (запрос, индикация и др.).

Кроме того, примитив содержит (обязательные и необязательные) параметры, которые несут информацию, связанную со смыслом и назначением примитива.

Обмен примитивами в каждом пункте осуществляется как при обслуживании пользовательской нагрузки, так и в интересах управления элементами, диагностирования или технического обслуживания сети сигнализации. Примитивы, формируемые для управления установлением соединений пользователей, определяют содержание информационных полей значащих сигнальных единиц. Заполнение информационных полей сигнальных единиц состояния звена сигнализации обусловливается примитивами диагностического характера. Примитивы, используемые для управления элементами СС 7, могут формироваться, передаваться, приниматься и обрабатываться между блоками пункта сигнализации по специализированным цепям.

Примитивы высших уровней модели СС 7 определяют тип услуг, требуемый подсистемой пользователя от сети сигнализации. Эти элементы взаимодействия определяют порядок и способ обмена данными между элементами СС 7 и управляющим устройством соответствующей ЦСК.

Применяемые структуры сигнальных сообщений призваны обеспечивать высокую производительность и информативность CC 7, гибкость и масштабируемость формируемой сети сигнализации, удобство управления ею [11, 15].



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.



2.5. Реализация сетевых функций средствами системы сигнализации № 7

Для своевременной и достоверной передачи сигнальных сообщений оказывается недостаточно приведенных выше мер. Так, при отказах звеньев сигнализации и транзитных пунктов сигнализации необходима реализация алгоритмов поиска новых путей для сигнального трафика в сети СС 7. Эти функции изначально были возложены на уровень МТР 3 подсистемы переноса сообщений.

Данный уровень включает средства, которые осуществляют процедуры, необходимые для информирования удаленных пунктов сети сигнализации о последствиях отказа какого-либо звена сигнализации. На основе полученных данных строится целая система динамической маршрутизации СС 7, предназначенная для своевременной реконфигурации маршрута сигнальных сообщений через сеть сигнализации.

В этой системе в явном виде выделяются две группы функций, обеспечивающих транспортировку сигнальных сообщений из одной точки сети сигнализации в другую [7]:

  • функции обработки сигнальных сообщений (функции отбора, коммутации и маршрутизации);
  • функции адаптации сети СС 7 к происходящим в ней изменениям (перегрузкам или повреждениям сигнальных звеньев), т. е. есть функции эксплутационного управления сетью сигнализации.

Функции обработки сигнальных сообщений осуществляются над сигнальными единицами. В данную группу входят (рис. 2.21):

1. Функция отбора (сортировки, выделения, классификации) сообщений, применяемая в пунктах сигнализации для того, чтобы определить, предназначено ли полученное сообщение ему или нет. Если пункт сигнализации является транзитным и сообщение предназначено не ему, то соответствующие СЕ передаются функции маршрутизации сигнальных сообщений исходящего звена сигнализации.

Отбор (сортировка) сигнальных сообщений основывается на использовании маршрутной этикетки в поле сигнальной информации SIF значащих сигнальных единиц, которая однозначно идентифицирует исходящий пункт сигнализации и пункт назначения.

 

Рис. 2.21. Взаимодействие функций обработки сообщений на уровне МТР 3

Блок отбора, принимая сигнальную единицу с уровня 2 и анализируя ее этикетку, определяет направление дальнейшей передачи соответствующего сообщения либо к функции распределения сообщений (если DPС совпадает с кодом своего SP), либо к функции маршрутизации сообщений (если совпадения нет).

2. Функция распределения сигнальных сообщений используется в каждом сигнальном терминале для доставки сообщений, адресованных данному пункту сигнализации, в соответствующую подсистему пользователя (на уровень 4 модели СС 7) услуг МТР.

Кроме того, данная функция позволяет выявить и выделить специализированные сообщения или отдельные данные состояния, передаваемые в интересах подсистемы управления сетью сигнализации, испытаний и технического обслуживания СС 7.

Приняв от функции отбора сообщение, этикетка которого содержит в поле DPC код "своего" пункта сигнализации, функция распределения анализирует байт служебной информации SIO, предназначенный для идентификации конкретной подсистемы-пользователя услуг МТР, и направляет сообщение по назначению (рис. 2.10).

Таким образом, функция распределения реализуется через процесс определения адресата на уровне 4, кому предназначается данная информация: подсистеме пользователя услуг МТР или подсистеме управления сетью сигнализации, испытаний и технического обслуживания СС 7.

3. Функция маршрутизации сообщений применяется для определения исходящего направления сигнализации и звена в нем, по которому должно быть отправлено сигнальное сообщение. Данная функция принимает сообщение либо от функции отбора (восходящее направление), либо от подсистемы-отправителя (нисходящее направление), размещенной в данном пункте сигнализации. Выбор маршрута, по которому это сообщение должно быть направлено далее, осуществляется по данным поля DPC этикетки маршрутизации СЕ. Кроме этого, используя данные селектора сигнального звена SLS в этой же этикетке, определяется конкретное сигнальное звено из нескольких звеньев сигнализации, образующих пучок.

Совокупность последовательно соединенных звеньев сигнализации, обеспечивающих прохождение сигнальной информации от исходящего к входящему пункту сигнализации, образует маршрут (путь) сигнального сообщения.

В сети СС 7 маршрут сигнального сообщения заранее определен и зафиксирован в каждый данный момент времени и для данного состояния сети. Однако в случае перегрузки сети СС 7, а также при выходе из строя отдельных ее элементов (звеньев сигнализации или транзитных пунктов сигнализации) маршрутизация сигнального сообщения изменяется в соответствии с заранее предусмотренными мерами. При этом возможно назначение единого маршрута для сообщений различных подсистем-пользователей МТР, а также использование различных правил маршрутизации (т. е. образование несовпадающих конфигураций сети сигнализации) в зависимости от индикатора вида связи (поля SLS и СIС).

Как было отмечено ранее, на третьем уровне МТР объединяются звенья сигнализации, формируя подсистему передачи сообщений, по-

этому управление сетью сигнализации на этом уровне состоит в управлении сигнальной нагрузкой и реконфигурацией сети сигнализации при перегрузке и повреждениях ее элементов. Под реконфигурацией сети подразумевается преобразование маршрута потока сообщений, обеспечивающего обход неисправного или перегруженного элемента сети.

Функции эксплутационного управления сетью СС 7 реализуются над ресурсом сигнальных звеньев [9]. В процессе управления сетью сигнализации реализуются функции управления нагрузкой, маршрутами и звеньями сигнализации (рис. 2.22).

1. Под управлением нагрузкой сигнализации понимают ограничение потоков сообщений для предотвращения перегрузки направлений, звеньев и пунктов сети сигнализации. Функция управления нагрузкой сигнализации необходима для коммутации, распределения сигнального трафика из входящего звена или маршрута на одно или несколько различных исходящих звеньев и маршрутов.

 

Рис. 2.22. Функциональная схема уровня МТР 3

2. Под управлением звеньями сигнализации понимают переключение передачи сообщения на резервное звено, например между двумя рассматриваемыми пунктами сети сигнализации. Функция управления звеньями сигнализации реализуется для обнаружения и восстановления отказавших, а также подключения вновь открываемых (вводимых в сеть) звеньев сигнализации.

3. Под управлением маршрутами сигнализации подразумевают выбор маршрута для сигнального сообщения по какому-либо критерию (например, по кратчайшему пути, по наименьшей загрузке). Функция управления маршрутами сигнализации (в том числе управления собственной сигнализацией и конфигурацией сети) доступна, как правило, только в квазисвязанном режиме. Она используется для распределения сигнальной информации о состоянии пунктов (в том числе транзитных) сигнализации, блокировки и разблокировки имеющихся маршрутов сигнализации.

Здесь следует заметить, что блокировка маршрутов сигнализации изменяет сечения сети сигнализации, что иногда приводит к ощутимому снижению ее пропускной способности. Этот факт должен быть особенно тщательно исследован при планировании и проектировании ЦСС.

Все выделенные функции управления обеспечивают выполнение сетью сигнализации своего предназначения в условиях:

  • перегрузки сигнальных звеньев;
  • отказов пунктов или каналов сигнализации;
  • снижения качества каналов сигнализации (увеличения фазовых дрожаний, ошибок звена данных сигнализации и др.);
  • восстановления пунктов или каналов сигнализации и пр.

Таким образом, на третьем уровне модели СС 7 предусмотрены специализированные функции, позволяющие организовать транспортировку сигнальных сообщений из одной точки сети сигнализации в другую. Рассмотренных выше средств оказывалось вполне достаточно для системы сигнализации сети телефонной связи. Вообще первоначальная разработка СС 7 осуществлялась только на основе требований телефонной сети общего пользования (ТфОП). Поэтому функции передачи сообщений МТР были ориентированы на потребности лишь одной подсистемы – телефонной (TUP).

В интересах данной подсистемы вполне достаточно возмож-ностей подсистемы МТР, обеспечивающих передачу сигнальной информации в режиме, близком к реальному времени. На МТР при этом возлагались задачи по образованию информационного канала и передаче служебной сигнальной информации для реализации функций управления звеньями сигнализации, испытаний и технического обслуживания СС 7.

Однако позднее возникла необходимость использовать СС 7 в интересах следующих подсистем пользователей:

  • ЦСИС (ISUP),
  • интеллектуальной сети (INAP),
  • цифровых сетей мобильной связи,
  • системы технического обслуживания (OMAP) и т. д.

Естественно, потребовалось развитие сетевых возможностей СС 7. Разработчики сконцентрировали свои усилия на поиске возможностей установления логических соединений сигнализации, не связанных с установлением информационного канала между пользователями. Такая потребность возникает в перечисленных подсистемах, например, для обновления информации о местоположении подвижного пользователя, проверки кредитной карты и статуса (приоритета) абонента, обращения к базам данных узлами коммутации услуг в интеллектуальной сети и т. д.

Следует отметить также, что подсистемам MAP, ISUP, INAP требуется более сложная система адресации сообщений, чем те возможности, которые заложены в МТР. Действительно, при наличии одной подсистемы TUP достаточно анализа маршрутной этикетки (полей OPC и DPC) в МТР. Однако в условиях, когда таких пользователей несколько (ISUP, TCAP, MAP и т. д.), необходима информация о локальном адресе, позволяющем определить пользователя услугой.

Здесь следует заметить, что с увеличением масштаба ЦСС оказалось, что функций динамического управления трафиком, реализованных только средствами подсистемы МТР, оказалось недостаточно. Особенно проявилась ограниченность возможностей уровня МТР 3 по изменению набора допустимых маршрутов. Даже при наличии сведений о состоянии всех звеньев, оконечных и транзитных пунктов сигнализации при коллизиях, неисправностях или отказах элементов СС 7 подсистема передачи сигнальных сообщений может только направить трафик по одному из нескольких заранее определенных маршрутов, т. е. реализует функцию динамического управления трафиком только как исполнительная система.

Однако вносить коренные изменения в облик СС 7 разработчики не стали. Был выбран следующий путь расширения ее сетевых возможностей.

"В помощь" МТР введена подсистема управления соединением сигнализации (SCCP) с расширенным набором функций по установлению физических или логических соединений сигнализации, не связанных с установлением информационного канала. Эта подсистема позволила без изменений в подсистеме МТР обслуживать подсистемы TUP и частично ISUP (рис. 2.23). При этом часть пользователей обеспечивается услугами только через последовательное взаимодействие SCCP и МТР (TCAP, MUP, INAP, в некоторых ситуациях ISUP). Архитектурные элементы МТР и SCCP в спецификациях на СС 7 объединяют в подсистему сетевых услуг (NSP) или называют сетевой службой системы сигнализации № 7.

Рис. 2.23. Структура сетевой службы СС 7

Во взаимодействии SCCP с МТР обеспечивается установление соединения сигнализации.

Соединение сигнализации – это логическая связь между двумя пользователями (TSAP, MUP, ISUP, INAP) посредством сетевой службы сигнализации (рис. 2.24). Если МТР связана с образованием информационного канала и передачей служебной сигнальной информации, то SCCP дает возможность осуществлять установление физических или логических соединений сигнализации в интересах выполнения задач верхних подсистем модели СС 7, не связанных с установлением информационного канала между пользователями. SP организуют через сеть СС 7 обмен сигнальной и иной служебно-ориентированной информацией между ЦСК, причем эти данные могут относиться, а могут и не относиться к пользовательским каналам ЦСС. Выполнение столь сложных функций стало возможным после стандартизации в СС 7 расширенного способа адресации.

Для адресации в МТР используются (рис. 2.10 и 2.13):

  • этикетка маршрутизации, которая включает коды пунктов отправления OPC, назначения DPC и индикатор звена сигнализации;
  • 4-битный индикатор службы SI в поле байта SIO.

Очевидно, что возможности данных средств по определению вида услуги ограничены. В ходе эволюции телекоммуникационных систем возрастает число приложений. В современных ЦСС ограниченное адресное пространство МТР в состоянии обеспечить доставку сообщений до узла коммутации и не способно идентифицировать вид услуги, передаваемой с этим сигнальным сообщением.

Рис. 2.24. Соединение сигнализации

Подсистема SCCP дополняет адресацию МТР путем введения дополнительного поля (заголовка SCCP), заполняемого номером подсистемы (Subsystem Number, SSN). Последний и является локальным адресом, используемым для определения собственно пользователя услуг SCCP в каждом пункте сети СС 7. Таким образом, комбинация ОРС + SSN образует адрес корреспондента, а DPS SSN – адрес инициатора связи.

Здесь следует отметить, что в отличие от МТР подсистема SCCP предусматривает еще возможность "прочтения" глобальных заголовков, которыми снабжены сигнальные сообщения, поступающие с верхних уровней архитектуры СС 7. Глобальный заголовокэто адрес подсистемы пользователя SCCP в ЦСС, указывающий направление передачи сообщения по сети, но не содержащий информации, необходимой для определения пути сигнального сообщения по сети СС 7. Так как по глобальному заголовку непосредственно нельзя осуществить маршрутизацию, то SCCP по собственным алгоритмам преобразует его в номер (DPS + SSN).

В целом введение в стандарты СС 7 подсистемы SCCP позволило дополнить уровень МТР 3 функциями, которых тому не достает для полного соответствия сетевому уровню ЭМВОС, обеспечивающей выполнение функций управления трафиком.

Благодаря такому построению сеть СС 7:

  • обеспечивает обслуживание сигнально-управляющего трафика, обладающего существенной неоднородностью;
  • обладает собственными средствами диагностики и контроля состояния элементов (сигнальных терминалов и звеньев сигнализации);
  • имеет встроенную функцию собственной сигнализации, например, о выходе из строя сигнальных терминалов и звеньев, реализованной по внутриканальному принципу;
  • решает вопросы собственной реконфигурации;
  • реализует алгоритмы повышения достоверности с использованием решающей обратной связи и помехоустойчивого кодирования.

Для принятия решений при планировании сети СС 7 необходимо знать влияние ее внутренних параметров, механизмов и т. д. на показатели качества функционирования ЦСС в целом.



2.6. Особенности построения и функционирования подсистемы управления соединением сигнализации

Подсистема SCCP [2–9] реализует функции, расширяющие сетевые возможности подсистемы передачи сообщений МТР. Она состоит из четырех основных функциональных блоков, представленных на рисунке 2.25:

1. Блок управления SCCP, ориентированный на соединение пользователей услуг сетевой службы. Он предназначен для контроля за установлением и разъединением соединений в сети СС 7 и для передачи сигнальных данных по образованным линиям сигнализации.

2. Блок управления SCCP, не ориентированный на установление физического соединения. Он служит для передачи блоков сигнальных данных для пользователей услуг сетевой службы, которые непосредственно не соединены линиями сигнализации.

3. Блок управления SCCP, предназначенный для сбора и обработки информации о ситуациях, вызванных перегрузкой или отказами в предоставлении маршрута (в том числе по причине неисправ-ностей в МТР) сигнализации к пользователю услуг SCCP.

4. Блок маршрутизации SCCP, обеспечивающий функции выбора необходимого пути для передачи сигнальных сообщений. Он направляет сигнальные данные либо к МТР, либо к соответствующим блокам управления подсистемой SCCP.

Функциональные блоки SCCP взаимодействуют с помощью примитивов: запрос, индикация, ответ (отклик), подтверждение. На их основе алгоритмы функционирования SCCP организуют предо-ставление пользователям четырех классов услуг. Первые два соответствуют услугам, не ориентированным на установление физического соединения между пользователями (Connection Less, CL), другие два требуют такое соединение (Connection Oriented, CO).

1. Услуги, ориентированные на соединение.

В ходе предоставления услуг первых двух классов перед началом передачи сигнальных данных между узлами (пунктами) сети сигнализации устанавливается соединение. В зависимости от способа осуществления различают два вида соединений сигнализации: временные и постоянные.

Рис. 2.25. Структура SCCP

Постоянные соединения сигнализации устанавливаются и контролируются (местной или удаленной) функцией техобслуживания и эксплуатации или функцией управления узла. Постоянные соединения сети сигнализации сравнимы с арендованным телефонным каналом в ТфОП.

Установление временного соединения сигнализации инициируется и контролируется пользователем SCCP. Временное соединение сигнализации сравнимо с телефонным соединением ТфОП, устанавливаемым путем набора номера. Управление временным соединением сигнализации делится на следующие фазы: установления соединения; передачи данных; освобождения соединения. На фазе установления соединения осуществляется передача адреса вызываемого пользователя услугами SCCP и обмен управляющими сообщениями. При этом соединение сигнализации может состоять как из одной, так и нескольких последовательных секций соединения, которые могут принадлежать к разным взаимосвязанным сетям сигнализации.

В первом случае исходящий и входящий пункты сигнализации соединяемых узлов ЦСС в сети сигнализации совпадают с исходящим и входящим узлом секции соединения. В фазе установления физического соединения могут потребоваться функции маршрутизации и ретрансляции SCCP. Однако после того как соединение между SP установлено, функции SCCP не используются, за исключением ситуаций, связанных с реконфигурацией сети сигнализации (отказы, перегрузки и т. д.).

Во втором случае на любом промежуточном узле, принявшем сообщение из секции соединения и передавшем его в другую секцию соединения, в фазе установления сигнального соединения вовлекаются функции маршрутизации и ретрансляции SCCP. Кроме того, функции SCCP требуются в транзитных пунктах сигнализации STP в течение переноса данных и разъединения соединения для обеспечения взаимосвязи секций соединения.

Основные функции фазы установления соединения:

  • установление соединения сигнализации;
  • установка оптимального размера блока сигнальных данных услуги сетевой службы;
  • установление соответствия адресов и сигнальных отношений;
  • выбор операционных функций в фазе передачи сигнальных данных (например, выбор услуги уровня);
  • обеспечение средств различия соединений в сети сигнализации; перенос сигнальных данных пользователя услуг SCCP;
  • перенос сигнальных данных пользователя услуг SCCP (в запросе или ответе).

Сообщение подсистемы SCCP, переносимое ЗнСЕ, занимает в поле SIF позиции сообщение/данные пользователя. Оно включает следующие элементы (рис. 2.26, а):

  • сигнальную информацию управления протоколом сети сигнализации (Network Protocol Control Information, NPCI);
  • блок сигнальных данных подсистемы SCCP услуги сети сигнализации (Network Service Data Unit Information, NSDU).

Сигнальная информация управления протоколом сети сигнализации NPCI поддерживает работу равноправных объектов SCCP между двумя узлами (SP, STP), осуществляющими связь друг с другом. Оно содержит параметр, характеризующий маршрут соединения, который обеспечивает направление данного сообщения по определенному соединению сигнализации.

Рис. 2.26. Формат поля сигнальной информации сообщения SCCP:

а – формат поля простого сообщения SCCP;

б – формат поля сегментированного сообщения SCCP;

Блок сигнальных данных NSDU включает некоторое количество информации от пользователя услуг SCCP, которая должна быть передана между двумя пунктами сигнализации.

NPCI и NSDU перемещаются вместе. Если объем данных пользователя сетевой услуги SCCP велик для передачи в рамках одной ЗнСЕ, то данные пользователя разделяются (сегментируются) на ряд порций. Каждая порция преобразуется в отдельное сигнальное сообщение (с полями NSDU и NPCI) и размещается в ЗнСЕ (рис. 2.26, б).

2. Услуги, не ориентированные на соединение.

SCCP обеспечивает пользователям возможность передачи сигнальных сообщений через сеть СС 7 без установления соединения сигнализации. Имеются два способа передачи сигнальных данных без установления соединения, обусловленных различными механизмами контроля очередности следования сигнальных единиц в подсистеме МТР:

1. Если требуется доставка сигнальных сообщений в заданной последовательности, то пользователь услуг SCCP запрашивает эту услугу у подсистемы МТР, установив параметр "контроль последовательности" в примитиве к блоку SCLC. Этот параметр определит однообразие кодов SLS, устанавливаемых в блоке SCRC при формировании этикеток ЗнСЕ, для всех примитивов от пользователя услуг SCCP с одинаковым параметром "контроль последовательности".

2. Если допускается доставка сигнальных сообщений в произвольной последовательности, то SCCP может вставлять коды SLS случайно или в соответствии с имеющимся распределением трафика между SP и STP в сети сигнализации.

Для обеспечения услуг, ориентированных и не ориентированных на соединение, используются 4 класса протоколов этого уровня функциональной модели СС 7:

Протокол класса 0 – протокол основного класса, не ориентированный на соединение. Он обеспечивает обмен сигнальными данными по независимым маршрутам, следовательно, допускает нарушение последовательности следования сигнальных единиц.

Протокол класса 1 – протокол упорядоченного класса, также не ориентированный на физическое соединение. Но в отличие от предыдущего, он подразумевает возможность контролировать очередность следования сигнальных единиц с помощью функций МТР. Таким образом, верхним уровням архитектуры СС 7 предоставляется возможность указать SССР, в какой последовательности поток сигнальных данных должен доставляться на приемную сторону.

Протокол класса 2 – протокол основного класса, ориентированный на физическое соединение. В протоколе двухсторонний перенос блоков сигнальных данных между пользователями SССР (между исходящим узлом и узлом назначения) обеспечивается установлением временного или постоянного физического соединения SP. Протокол этого класса не позволяет ни управлять потоками сигнальных данных, ни контролировать последовательность их следования.

Протокол класса 3 – протокол класса управления потоками сигнальных сообщений, ориентированный на физическое соединение. Здесь характеристики протокола класса 2 дополнены функциями управления потоками сигнальных сообщений с возможностью переноса срочных сигнальных данных. Кроме того, в них включена возможность обнаружения ошибок и нарушения очередности следования СЕ. При проявлении и тех, и других образованное соединение SP сбрасывается, и SССР дает верхним уровням соответствующее извещение.

Классы протоколов, не ориентированные на физическое соединение, обеспечивают возможность передачи только одного блока сигнальных данных сетевой службы, ограниченного некоторой максимальной длиной (как правило, 255 байт).

Классы протоколов, ориентированные на физические соединения, обеспечивают возможность сегментации и сборки сигнальных сообщений. Если блок сигнальных данных имеет продолжительность выше 255 байт, то в исходном пункте сигнализации он делится таким образом, чтобы каждый получившийся сегмент содержал не более 255 байт. В пункте назначения такие сегменты собираются в один блок сигнальных данных.

В настоящее время на сети СС 7 отечественных сетей электросвязи пользователями SССР, как правило, являются протоколы сетей подвижной связи и интеллектуальной сети с использованием режима предоставления услуг, не ориентированного на соединение. Режим с установлением физического соединения между пунктами сигнализации применяется на участке между базовой станцией и центром коммутации сетей подвижной связи.

Для реализации всех протоколов обмена сигнальными сообщениями (0, 1, 2, 3 классов) подсистема SCCP обеспечивает управление состоянием элементов, участвующих в обмене сигнальными единицами. Эти функции позволяют другим узлам сети (SP и STP) получать информацию об изменении состояния элементов подсистемы SCCP на данном узле (SP и STP) в случаях отказа или перегрузок в звеньях сигнализации или при коррекции плана маршрутизации сигнальных сообщений. Такие процедуры управления реализуются блоком SCMG и применяются к обоим типам услуг SCCP, ориентированным (блок SCLC) и не ориентированным на соединение (блок SCOC). Эти функции управления позволяют осуществить взаимосогласованное изменение состояния средств подсистемы SCCP сетевой службы СС 7. Когда подсистема отключается, то на узлах (SP и STP), получивших информацию о недоступности ряда средств сети сигнализации, активизируются функции испытаний (тестирование) подсистемы SCCP. В этом режиме через определенные промежутки времени производится контроль состояния недоступных элементов для обеспечения их своевременного восстановления.

Реализуемые в блоке SCMG функции циркулярной передачи сигнальных данных управления SCCP распространяют информацию об изменениях состояния подсистемы на все узлы (SP и STP) сети, которые нуждаются в немедленном информировании об отдельном изменении состояния конкретного звена сигнализации или подсистемы пользователей услуг сетевой службы СС 7 .

Для переноса СЕ с данными о состоянии звеньев сигнализации используются те же принципы адресации и маршрутизации, что и для сигнальных единиц, формируемых из сообщений подсистем пользователей SCCP. Формат значащей сигнальной единицы подсистемы SCCP национальных ЦСИС предусматривает наличие маршрутной этикетки типа D, кода типа сообщения и его параметров (рис. 2.27).

Всего имеется 16 типов сообщений SCCP, из которых 14 связаны с услугами, требующими создание в сети виртуальных соединений (протоколы классов 2 и 3), а оставшиеся 2 – с услугами, которые не предусматривают создание соединений (протоколы классов 0 и 1).

 


Код типа сообщения идентифицирует функцию и формат каждого сигнального сообщения SCCP. Коды типов сообщений, а также сведения об их применимости при реализации 1, 2, 3, и 4 классов протоколов подсистемы SCCP приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2.

Коды типов сообщений SCCP

Тип сообщения

Английское

обозначение

Протокол

Код типа

сообщения

0

1

2

3

Запрос соединения

CR

   

+

+

0000 0001

Подтверждение соединения

CC

   

+

+

0000 0010

Отказ соединения

CREF

   

+

+

0000 0011

Запрос разъединения

RLSD

   

+

+

0000 0100

Подтверждение разъединения

RLС

   

+

+

0000 0101

Данные типа 1

DT 1

   

+

 

0000 0110

Данные типа 2

DT 2

     

+

0000 0111

Подтверждение приема данных

АК

     

+

0000 1000

Данные без соединения

UDT

+

+

   

0000 1001

Услуга данных без соединения

UDTS

+

+

   

0000 1010

Срочные данные

ЕD

     

+

0000 1011

Подтверждение приема

срочных данных

ЕА

     

+

0000 1100

Запрос сброса

RSR

     

+

0000 1101

Подтверждение приема сброса

RSC

     

+

0000 1110

Ошибка протокола

ERR

   

+

+

0000 1111

Тест неактивности

IT

   

+

+

0001 0000

Параметры сигнальных сообщений SCCP представлены в приложении 1.

В ходе функционирования подсистема SCCP пункта сигнализации взаимодействует, во-первых, с одной из подсистем пользователей, во-вторых, с подсистемой переноса сообщений МТР. В общем имени каждого из примитивов, предназначенных для обеспечения взаимодействия "вверх", используется буква N, свидетельствующая о принадлежности примитива к сетевым услугам (Net), например: N-Connect – соединение в сети, N-Unitdataблок данных подсистемы пользователя и т. п. По этой причине примитивы SCCP еще называют N-примитивами. В общем имени каждого из элементов взаимодействия "вниз" присутствует латинская аббревиатура МТР, например: MTP-Transfer – перенос сообщения, MTP-Pause перерыв связи и т. п. Описание N- и МТР-примитивов представлено в приложении 1.

Процесс обмена сообщениями в ходе установления и разъединения сигнального соединения между подсистемами SCCP коммутационных систем A и B для услуги с подтверждением доставки сигнальных данных иллюстрируется рисунком 2.28.

Рис. 2.28. Пример последовательности передачи сигнальных сообщений: услуга, ориентированная на соединение

Пусть функциям верхнего уровня в системе А требуется связь с соответствующими функциями в системе В. SCCP-A принимает от функций верхнего уровня примитив N-Connect, специализированное имя и параметры которого сигнализируют о запросе соединения с SCCP-В. SCCP-A анализирует адрес вызываемой стороны (т. е. адрес SCCP-В). В результате этого анализа должно быть установлено сигнальное соединение с системой В с использованием средств МТР. Для этого формируется примитив MTP-Transfer с указанием необходимости отправить в SCCP-В сообщение запроса соединения CR. Сообщение в виде ЗнСЕ с CR в информационном поле переносится через сеть СС 7 к МТР-В и далее в виде соответствующих примитивов в SCCP-В. Анализируя адрес вызываемой стороны, SCCP-В определяет, что сообщение CR достигло пункта своего назначения, следовательно, зарегистрирована необходимость установления соединения. Далее по аналогичному алгоритму в сторону SCCP-A передается сообщение подтверждения соединения СС.

После обмена сообщениями CR и СС сигнальное соединение установлено, и производится передача данных. После окончания передачи данных SCCP-A или SCCP-В могут инициировать процедуру освобождения путем передачи сообщения запроса разъединения RLSD. Прием сообщения RLSD подтверждается сообщением подтверждения разъединения RLC.

Класс протокола может быть назначен во время установления сигнального соединения. Функции высшего уровня системы выбирают предпочтительный класс протокола и вводят сведения об этом в сообщение CR, передаваемое подсистемой SCCP-А. SCCP-В может изменить класс протокола, введя соответствующую информацию в сообщение . Это может понадобиться, если, например, класс 3 в системе В недоступен.

Рассмотренные подсистемы MTP и SCCP предоставляют своим пользователям услуги по переносу и распределению сигнальной информации по СС 7. Однако содержание собственно сигнальной информации, ее размещение в формируемом сообщении, количество типов таких сообщений и логический порядок их следования – все это определяется подсистемами более высокого уровня иерархии – подсистемами пользователей определенного вида услуг связи.



2.7. Подсистема пользователей цифровой сети с интеграцией служб

Основным пользователем услуг сетевой службы СС 7 в отечественных цифровых сетях связи является подсистема ISUP. Посредством услуг МТР и SCCP подсистема пользователей ЦСИС обеспечивает логическое соединение между двумя терминалами абонентов. Кроме сигнализации, ориентированной на передачу речи, ISUP позволяет предоставлять пользователям дополнительные сервисы, в том числе поддержку неречевых соединений и тех услуг ЦСИС, которые ориентированы на передачу информационных данных "из конца в конец".

В настоящее время на международном уровне ISUP специфицирована в нескольких вариантах. В основу российской национальной версии ISUP был выбран наиболее простой вариант, изложенный в рекомендациях МСЭ Q.767. Более сложные версии с расширенными функциональными возможностями, получившие название ISUP-92, изложены в рекомендациях МСЭ Q.761–Q.764. В данном разделе будет рассмотрена российская версия  ISUP.

Внедрение подсистемы ISUP в ЦСС позволяет предоставлять следующие цифровым сетям с интеграцией служб:

  • услуги по передаче информации: речь (с коммутацией каналов); аудиосигнал в полосе 3,1 кГц (с коммутацией каналов), обеспечивающий  возможность передачи нетелефонной информации посредством  модемов  и  факсов;  цифровая  информация  на  скорости  до 64 кбит/с (с коммутацией каналов); пакетный режим в B- и D- каналах на скорости до 9,8 кбит/с;
  • услуги предоставления связи (телеуслуги): телефонной в полосе 3,1 кГц, телефонной в полосе 7 кГц, телефакс группы 4 и 2/3, телетекс 64 Кбит/с, видеотекс, видеотелефония;
  • дополнительные услуги, позволяющие иметь больше возмож-ностей  при предоставлении телеуслуг:
  • услуги идентификации номера (прямой набор, мультиплексированный номер (MSN), определение номера вызывающей линии (CLIP), запрет идентификации номера вызывающей линии (CUR), определение номера вызываемой линии (CОLP), запрет идентификации номера вызываемой линии (COLR), определение злонамеренного вызова (MCID), переадресация (SUB) и пр.);
  • услуги направления вызова (передача вызова (СТ), перенаправление вызова при занятости (CFВ), перенаправление вызова при не ответе (CFNR), безусловное перенаправление вызова (CFU), отклонение вызова (CD), поиск линии (LH), явная передача вызова (ЕСТ), одноразовая передача вызова (SCT) и пр.);
  • услуги завершения вызова (вызов с ожиданием (CW), удержание вызова (HOLD), завершение вызовов при занятости абонента (ССВS) и пр.);
  • многосторонние прикладные услуги (конференцсвязь (СОNF), трехстороння связь (3 PTY) и пр.);
  • услуги общих интересов (замкнутая группа (CUG), выделенный план нумерации (PNP), многоуровневый приоритет  и прерывание (MLPP) и пр.);
  • услуги оплаты;
  • услугу передачи дополнительной информации – сигнализация пользователь – пользователь (UUS).

Применяемые в ISUP принципы форматирования сигнальных сообщений аналогичны принципам, описанным для SCCP. Однако необходимо понимать, что соединения SCCР напрямую не соотносятся с каналами пользователей телекоммуникационной сети. В отличие от этого в сигнальном сообщении ISUP, как правило, передается номер канала пользователя, служебные данные, необходимые для управления составлением и разрушением именно информационного канала.

Далее будет показано, как для этого используется поле идентификатора канала CIC.

Сигнальная информация в виде сообщений, необходимых для предоставления перечисленных услуг и передающихся от подсистемы ISUP, переносится в поле SIF значащих сигнальных единиц MSU

Как было показано выше (рис. 2.12, б), каждое сигнальное сообщение подсистемы ISUP содержит маршрутную этикетку типа С, код-идентификатор канала и информационное поле, в состав которого входят указатель типа сообщения и информационные элементы – параметры, образующие три части информационного поля: обязательную часть фиксированной длины, обязательную часть переменной длины и необязательную, аналогично формату сообщения SCCP.

Код идентификатора канала CIC имеет длину 2 байта и указывает номер канала, обеспечивающий информационный обмен между двумя станциями ЦСИС, который обслуживается передаваемым сигнальным сообщением подсистемы ISUP. Так, если СС 7 обслуживает один цифровой тракт Е1 (2048 кбит/с), то пять младших бит CIC кодируют в двоичном виде временной интервал обслуживаемого канала. В том случае, когда СС 7 обслуживает несколько потоков Е1, возникает необходимость определения не только номера канального интервала, но и цифрового потока. Для этой цели  используются следующие 7 бит.

В поле сигнальной информации сообщения ISUP код типа сообщения занимает один байт. Данный код обязателен для всех сообщений. Он определяет назначение и структуру каждого сообщения (для  ISUP  специфицировано  около  40  типов  сообщений и около 80 параметров). Параметры содержатся в любом сообщении. Порядок следования всех обязательных параметров фиксированной длины и длина каждого из них однозначно определяются  типом сообщения. Начало каждого параметра переменной длины указывает специальный указатель. Названия всех обязательных параметров (как фиксированной, так и переменной длины) определяются типом сообщения и в сообщение не включаются.

В составе любого необязательного параметра (перед его содержимым) присутствуют название этого параметра (один байт) и индикатор его длины (один байт). Использование переменных и необязательных полей в сигнальных сообщениях ISUP позволяет иметь значительно более гибкую и адаптируемую к сетевым изменениям подсистему, чем та, что применяется в ТфОП (TUP).

Функции подсистемы ISUP определяются формируемыми ею видами сигнальных сообщений, параметрами этих сообщений и процедурами управления запросами между пользователями ЦСИС. Типы сигнальных единиц для международного и национального использования определены рекомендациями Q.767. В российской версии данного протокола ISUP-R введены некоторые дополнительные сообщения, подробно описанные, например в [4, 7].

Все существующие типы сигнальных сообщений ISUP могут быть условно разделены на 7 групп:

1. Сигнальные сообщения, предназначенные для реализации фазы информационного установления соединения пользователей ЦСИС, передаваемые в прямом направлении. К ним можно отнести:

начальное адресное сообщение (IAM) – первое сообщение, передаваемое при установлении информационного соединения, содержащее адресную информацию, а также информацию, относящуюся к условиям установления соединения (например, тип исходящего до-ступа: аналоговый или цифровой; включен ли полукомплект эхоподавляющих устройств на исходящей стороне и др.);

последующее адресное сообщение (SAM) – сообщение, передаваемое за начальным адресным сообщением, предназначенное для передачи дополнительной адресной информации.

2. Сигнальные сообщения общего управления установлением информационного соединения:

проверка целостности (СОТ) – сообщение передается в прямом направлении для указания наличия или отсутствия целостности предыдущего и последующего каналов в устанавливаемом  соединении, включая и возможность изменения его маршрутизации.

3. Сигнальные сообщения, передаваемые для реализации фазы установления информационного соединения пользователей ЦСИС, передаваемые в обратном направлении:

адрес полный (АСМ) – сигнальное сообщение указывает, что все адресные сигналы, требуемые для маршрутизации запроса пользователя ЦСИС, приняты. Кроме того, сообщение АСМ содержит дополнительную информацию: вызов с оплатой или без оплаты, входящий доступ ЦСИС или аналоговый, включен ли входящий полукомплект эхоподавляющих устройств, имеются ли подсистемы ISUP в ЦСК на всем пути устанавливаемого соединения или нет и др. информацию;

соединение (CON) – сигнальное сообщение указывает, что все адресные сигналы, требуемые для маршрутизации запроса пользователя, приняты и на запрос был дан ответ;

соединение устанавливается (CPG) сигнальное сообщение, передаваемое как в прямом, так и обратном направлениях. Оно информирует другую сторону о событиях, происходящих во время обработки запроса пользователя ЦСИС.

4. Сигнальные сообщения управления запросом пользователя ЦСИС:

ответ (ANM) – сигнальное сообщение, передаваемое в обратном направлении и указывающее, что на запрос пользователя ЦСИС был дан ответ;

отбой вызывающего пользователя (CCL) – сигнальное сообщение, передаваемое в прямом направлении при отбое вызывающего абонента для реализации процедуры двухстороннего отбоя, а при взаимодействии с другими системами сигнализации – для идентификации злонамеренного вызова;

вмешательство (FOT) – сигнальное сообщение, передаваемое в прямом направлении при полуавтоматическом вызове, когда оператор исходящей международной станции запрашивает оператора входящей АМТС;

освобождение (REL) – сигнальное сообщение, передаваемое в любом направлении и указывающее на то, что канал начал освобождаться и готов вернуться в исходное состояние после приема сигнального сообщения RLC (освобождение сделано). Это сообщение переносит данные о причине начала освобождения (абонент положил трубку, занятость абонента или обслуживающих приборов, набран несуществующий или неполный номер, пользователь не отвечает и др.), а также информацию о том, от какого участка сети пришло сообщение (транзитной, международной сети, от пользователя и др.);

вызов (RNG) – сигнальное сообщение, передаваемое в прямом направлении после отбоя вызываемого пользователя и информирующее о начале или конце посылки сигнала "Повторный вызов" при полуавтоматической междугородной связи.

5. Сообщения управления информационными каналами:

освобождение сделано (RLC) – сигнальное сообщение, передаваемое в любом направлении в ответ на прием сообщения освобождения REL (освобождение) или сообщения сброса группы каналов GRS. Это сообщение информирует о том, что занятый канал возвращен в исходное состояние;

запрос контроля целостности (CCR) – сообщение, посылаемое на противоположную станцию для запроса проверки целостности канала и подключенного оборудования станции;

сброс канала (RSC)  – сигнальное сообщение, посылаемое в случае переполнения памяти или в других случаях при  отсутствии  сообщения о завершении  освобождения RLC,  с целью освобождения информационного канала;

блокировка (BLO)  – сигнальное сообщение посылается только при техобслуживании станции ЦСИС в противоположную сторону для указания  невозможности занятия  на противоположной станции исходящих информационных каналов для последующих запросов пользователей. Если это информационные каналы являются каналами двухстороннего использования, то станция, принявшая сообщение блокировки, должна иметь возможность принимать запросы по тем же каналам до тех пор, пока она сама не пошлет сигнал блокировки. В некоторых случаях, сообщение BLO является  соответствующим ответом на сообщение сброса канала RNC;

разблокировка (UBL)  – сигнальное сообщение посылается  на противоположную сторону для отмены действия  предыдущих сообщений блокировки информационного канала или группы каналов (CGB, BLO);

подтверждение блокировки (BLА) – сигнальное сообщение, посылаемое в ответ на сообщение блокировки BLO и показывающее, что информационный канал заблокирован;

подтверждение разблокировки (UBА)  – сигнальное сообщение, посылаемое в ответ на сообщение о разблокировке UBL и показывающее, что информационный канал может быть предоставлен пользователю;

приостановление соединения (пауза)(SUS) – сигнальное сообщение, передаваемое в любом направлении для указания того, что вызывающая или вызываемая части соединений были временно разъединены;

возобновление (продолжение) вызова (RES) – сигнальное сообщение, передаваемое в обоих направлениях, для указания возобновления после приостановления вызывающей или вызываемой части соединения.

6. Сигнальные сообщения управления группой информационных каналов ЦСИС:

блокировка группы каналов (CGB) –  сигнальное сообщение посылается на противоположную станцию для указания блокировки группы информационных каналов, которые будут недоступны для исходящих вызовов на этой станции;

подтверждение блокировки группы каналов (CGBA) – сообщение, посылаемое в ответ на сообщение о блокировке группы каналов и указывающее, что данная группа каналов заблокирована;

разблокировка  группы информационных каналов (CGU) – сообщение, передаваемое на противоположную сторону для разблокировки определенной группы информационных каналов;

подтверждение разблокировки  группы информационных каналов (CGUA) – сообщение, передаваемое в ответ на сигнальное сообщение разблокировки группы каналов и указывающее, что данная группа каналов разблокирована;

сброс группы каналов (CRS) – сигнальное сообщение, необходимое для освобождения  определенной группы информационных каналов в случаях перегрузок или других ситуаций;

подтверждение сброса группы каналов (GRА) – сигнальное сообщение, посылаемое в ответ на сообщение сброса группы информационных каналов и указывающее, что требуемая группа каналов освобождена. Данное сообщение также показывает состояние блокировки при техобслуживании центра коммутации.

7. Сигнальные сообщения передачи информации для системы управления связью:

информация об оплате (CRG) – сигнальное сообщение, передаваемое в обоих направлениях для целей тарификации и/или оплаты за использование сетевых ресурсов;

запрос информации (INR) – сигнальное сообщение, передаваемое на станцию ЦСИС для запроса информации, связанной с вызовом (например, для запроса номера вызывающего абонента, если он отсутствует в начальном адресном сообщении IAM). Данное сообщение обеспечивает поддержку услуги "Определение номера вызывающей линии" и "определение номера вызываемой линии", определенных в рекомендации Q.731;

информация (INF) – сигнальное сообщение, содержащее информацию, связанную с вызовом (номер вызывающего пользователя), передается в ответ на сообщение "Запрос информации" INR.

Каждое сообщение ISUP имеет обязательные и необязательные параметры. В приложении 2 приведен перечень параметров сообщений ISUP в соответствии с рекомендацией Q.767 для международного и национального использования, их коды и длина.

Необходимо заметить, что на абонентском участке ЦСИС может применяться сигнализация типа DSS1, поэтому в ЦСК реализуется преобразование сигнальных сообщений DSS1 в формат CC 7. Подробнее о данном аспекте функционирования ЦСИС и архитектурном соответствии систем сигнализации DSS1 и CC 7 изложено в [3, 8, 11]. Таким образом, для установления и поддержания запросов пользователей к ресурсам ЦСИС необходима передача разнообразной служебной информации: между ЦСК, ЦСК и терминалом, между терминалами ("из конца в конец").

Диаграмма установления и разъединения соединения представлена на рисунке 2.29.

Исходящее терминальное устройство пользователя А посылает сигнальное сообщение "Соединение" в оконечную ЦСК. Исходящая ЦСК анализирует информацию о маршруте и формирует начальное адресное сообщение IAM [11]. Сообщение IAM передает адресную информацию, а также сигнальную информацию, относящуюся к установлению соединения. Анализ номера вызываемого пользователя позволяет исходящей ЦСК определить направление маршрутизации вызова.

В приведенном примере вызов направляется к транзитной ЦСК, выполняющей также функции транзитного пункта сигнализации. Информация в фиксированном обязательном параметре IAM указывает на тип требуемого вызывающим пользователем соединения. Эта информация посылается к транзитной ЦСК и обеспечивает проключение соответствующего речевого тракта (РТ) в обратном направлении к вызывающему пользователю. Организация тракта только в обратном направлении на этой стадии позволяет вызывающей стороне получать тональные сигналы, посылаемые сетью, но препятствует передаче информации от вызывающей стороны в речевой канал.


Рис. 2.29. Диаграмма установления и разъединения соединения

Транзитная ЦСК принимает сообщение IАМ1 и анализирует содержащуюся в нем сигнальную информацию. Анализ цифр номера вызываемого пользователя на транзитной ЦСК определяет дальнейший маршрут к входящей ЦСК. Анализ остальной сигнальной информации, содержащейся в IАМ1, определяет выбор соответствующего речевого тракта. ЦСК формирует сообщение IAM2, которое передается к входящей ЦСК, от которой также проключается РТ в обратном направлении.

При поступлении сообщения IАМ2 во входящую ЦСК проводится анализ номера вызываемого пользователя и потребности в дополнительной сигнальной информации от исходящей ЦСК перед подключением к вызываемому пользователю. Если она требуется, то на исходящую ЦСК направляется сигнальное сообщение "из конца в конец", в котором формулируются требования по дополнительной информации. Транзитной ЦСК в данном случае, не нужно анализировать последнее сигнальное сообщение, передаваемое "из конца в конец", так как для него обеспечивается прозрачная передача. Исходящая ЦСК предоставляет соответствующую информацию, посылая ответное сигнальное сообщение "из конца в конец".

После приема необходимой сигнальной информации на входящей ЦСК вызываемый пользователь информируется о входящем вызове, а от входящей к транзитной ЦСК посылается сигнальное сообщение АСМ1 о принятии полного адреса. Сообщение АСМ2 о принятии полного адреса формируется на транзитной, а затем передается к исходящей ЦСК. Прием сигнального сообщения о принятии полного адреса на любой станции ЦСИС, участвующей в установлении соединения между пользователями, указывает на успешную маршрутизацию вызова к пользователю Б и позволяет удалить из памяти СС 7 информацию, связанную с фазой установления соединения.

Когда вызываемый пользователь отвечает на вызов, то входящая ЦСК проключает речевой тракт и передает сигнальное сообщение об ответе на транзитную ЦСК, которая, в свою очередь, пересылает сообщение ответа на исходящую ЦСК.

При приеме сигнального сообщения ответа исходящая ЦСК проключает РТ в прямом направлении. Таким образом, устанавливается соединение вызывающего и вызываемого пользователей, начинается временной учет занятия канала ЦСИС для передачи данных или обмена речевой информацией.

В отличие от связи по телефонной сети на ЦСИС как вызывающий, так и вызываемый абоненты могут инициировать немедленное разъединение соединения. То есть ЦСИС поддерживает процедуру одностороннего отбоя. При отбое первым абонента А исходящая ЦСК начинает разъединение и передает сообщение об освобождении REL на транзитную ЦСК. Последняя, в свою очередь, передает сообщение освобождения REL на входящую ЦСК и сама начинает разъединение речевого тракта. Входящая ЦСК, приняв сообщение REL, выполняет разъединение тракта абонента. Транзитная станция, выполнив освобождение РТ, посылает на исходящую ЦСК сообщение REL о завершении освобождения и готовности к обслуживанию нового вызова. Описанный выше алгоритм обмена сигнальными сообщениями "из конца в конец" предоставляет возможность устанавливать логические соединения для обмена сигнальной информацией в виде пакетов данных между SP, а также организовывать физические соединения каналов. Упрощенный пример процедур сигнализации ISUP в сети СС 7 представлен в приложении 3.

Основным достоинством подсистемы ISUP, определяющим ее дальнейшее широкое применение в ЦСС, является более гибкая, чем у подсистемы телефонных пользователей ТUР, технология форматирования пакетов данных, причем эта гибкость обеспечивается введением полей переменной длины и необязательных полей сигнальной информации. Кроме того, ISUP позволяет использовать сигнализацию "из конца в конец" в фазе установления соединения, что ускоряет процессы обмена сигнальными сообщениями. Процедуры разъединения также являются более быстрыми, чем для ТUР, причем они могут инициироваться как вызывающим, так и вызываемым абонентами.

Из рассмотренного выше следует, что установление соединения пользователей ЦСИС – процесс, занимающий некоторое время. Очевидно, что длительность временного интервала, необходимого для установления соединения в ЦСИС во многом попределяет качество обслуживания пользовательской информации. При обосновании структуры сети сигнализации это необходимо учитывать.



2.8. Средства транзакций системы сигнализации № 7

В общем случае термин "средства транзакций" относится к услугам и протоколам уровня приложений (уровня 7) ЭМВОС [4]. В ряде случаев это понятие связывают с услугами и протоколами, выполняющими функции представления, сессионные и транспортные (уровней 6, 5 и 4) ЭМВОС.

В СС 7 услуги транзакций уровня 7 реализуются специализированной прикладной подсистемой средств транзакций (ТСАР), а услуги транзакций уровней 6, 5 и 4, как это будет показано ниже, предо-ставляются подсистемой промежуточных услуг (ISP).

Средства транзакций СС 7 служат для поддержки взаимодействия между прикладными процессами (или между разными элементами одного прикладного процесса), которые размещены в территориально разнесенных пунктах ЦСС. Любой такой процесс (или элемент процесса) внутри одного объекта ЦСС является пользователем услуг, формируемых средствами транзакций, размещенными на этом объекте. Сами средства транзакций того или иного объекта сети являются в свою очередь пользователями сетевых услуг, предоставляемых размещенными на этом объекте подсистемами SCCP и МТР (рис. 2.23).

Средства ТСАР могут использоваться для поддержки обмена информацией:

  • между станциями и/или узлами коммутации сети связи;
  • станцией (узлом) и специализированным сетевым центром (базой данных, пунктом управления услугами интеллектуальной сети, центром технической эксплуатации (ЦТЭ) и т. п.);
  • специализированными сетевыми центрами.

На рисунке 2.30 в терминах интерфейсов, услуг, точек доступа к услугам и сервисных примитивов отражается взаимодействие подсистемы средств транзакций ТСАР и подсистемы промежуточных услуг ISP с подсистемами соседних уровней модели СС 7.

Пользователями ТСАР в СС 7, как правило, являются подсистемы пользователей (приложения):

  • мобильной связи различных стандартов (MUP, HUP, MAP и др.);
  • интеллектуальной сети (INAP);
  • эксплуатационного управления СС 7 (OMAP).

Рис. 2.30. Интерфейсы подуровней ТС и сервисные примитивы

Указанные приложения могут потребовать услуги транзакций двух категорий:

1. Услуги, требующие обмена информацией в реальном масштабе времени (без ощутимых задержек). Средства транзакций СС 7 способны предоставить такие услуги только для ограниченного объема сигнальных данных.

2. Услуги, не предъявляющие жестких требований по своевременности доставки информации. Снижение ограничений в отношении задержек позволяет средствам транзакций СС 7 обслуживать больший объем сигнальных данных.

Диалог между пользователями услуг ТСАР организуется в виде обмена запросами и ответами. Инициатор диалога посылает корреспонденту запрос определенной операции, а отклик корреспондента на этот запрос содержит сведения о результате выполнения (невыполнения) операции. По отношению ко всем этим действиям принято говорить, что они связаны с обращением к одной и той же операции.

И запрос, и отклик представляют собой блоки, называемые в сети СС 7 компонентами. Запрос и отклик одной и той же операции снабжаются одинаковыми идентификаторами (ID обращения, IDО). Благодаря такой идентификации одновременно могут быть активизированы несколько обращений, причем обращения эти могут относиться как к одной и той же, так и к разным операциям. Соответственно компонентам будут присвоены одинаковые или разные IDО.

Множество функций, связанных с обработкой компонентов, образует верхний подуровень ТСАРподуровень компонентов (Component Sub-Layer, CSL). Через границу между этим подуровнем и пользователем подсистемы ТСАР компоненты проходят по одному. Инициатор диалога может передать к подуровню компонентов последовательно несколько компонентов до того, как они будут переданы (в одном сообщении) корреспонденту. Несколько компонентов, принятых в одном сообщении, всегда передаются пользователю-адресату по одному и в той же последовательности, в какой они были переданы пользователем-отправителем.

Последовательность компонентов, которыми обмениваются между собой два пользователя подсистемы ТСАР при выполнении одного приложения, образует диалог. Компоненты содержат параметр, идентифицирующий диалог (ID диалога, IDD), и у всех компонентов одного диалога этот параметр имеет одно и то же значение.

Диалоги могут быть неструктурированными и структурированными. Для неструктурированного диалога характерно то, что пользователь-инициатор передает компоненты, на которые не ожидается откликов. В этом случае связь между двумя пользователями в явном виде не определена, она существует лишь неявно. Компоненты передаются в однонаправленных сообщениях, и сам факт передачи однонаправленного сообщения говорит о неструктурированном диалоге. Пользователь может иметь дело сразу с несколькими операциями, максимальное число которых зависит от количества доступных в данное время уникальных значений идентификатора IDО.

Если при приеме однонаправленного сообщения обнаружена ошибка протокола, для уведомления отправителя об этом факте также используется однонаправленное сообщение.

Структурированный диалог подразумевает связь между двумя пользователями подсистемы ТСАР в явном виде. При этом пользователь-инициатор указывает начало, продолжение и окончание этой связи. Два пользователя могут вести одновременно несколько структурированных диалогов, идентифицируя каждый из них с помощью уникального IDD. Поскольку для каждого IDD существует свое пространство имен IDО, одно и то же значение IDО может повторяться в разных диалогах. Структурированный диалог предполагается двусторонним – на фазе его продолжения возможен дуплексный обмен компонентами.

Подуровень компонентов (ТС-подуровень) предусматривает организацию соответствия между запросами и откликами. Связанное с запросом операции значение IDО вводится в отклик на этот запрос. Возможны четыре класса операций:

  • класс 1 – требует отклик и при удаче, и при неудаче;
  • класс 2 – использует отклик только в случае неудачи;
  • класс 3 – предусматривает отклик только в случае удачи;
  • класс 4 – отклик не нужен ни в том, ни в другом случае.

ТС-подуровень предусматривает ряд средств управления диалогом. Эти средства позволяют регистрировать:

  • прием компонента, форма которого отличается от принятой;
  • прием компонента, нарушающего правила следования запросов и откликов;
  • отсутствие отклика на запрос в течение времени, превышающего заданный порог, назначенный для операций класса 1, 2 и 3.

Функционирование ТС-подуровня и подсистемы ТСАР в целом можно представить в терминах примитивов. На границе между подсистемой-пользователем ТСАР и подуровнем компонентов используются ТС-примитивы двух родов: связанные с содержанием компонентов (компонентные примитивы) и сопровождением диалога (диалоговые примитивы).

Смысл и содержание каждого компонента определяются его типом. К настоящему времени существует пять типов компонентов, с каждым из которых связаны общие имена компонентных примитивов, перечисленных ниже:

Invoke – обращение к операции. Этот компонент запрашивает выполнение встречной стороной определенной операции. Он может быть связан с другой операцией, к которой обращалась встречная сторона.

Return result (Not last) – часть данных с информацией о результате выполнения операции. Применяется, когда все данные с информацией о результате не могут быть целиком размещены в одном компоненте. Пользователю пришлось разделить информацию на несколько сегментов, причем данный компонент содержит один из этих сегментов, за которым последуют другие.

Return result (Last) – последняя (или единственная) часть данных с информацией о результате выполнения операции. Этот компонент свидетельствует о том, что операция успешно завершена.

Return error – успешно завершить операцию не удалось. Этот компонент содержит информацию о причине того, что операция не была завершена.

Reject – отказ в приеме к обработке компонента, поступившего от встречной стороны.

Отказ обязательно содержит информацию о вызвавшей его причине: отсутствии ресурсов и нужных для выполнения операции или наличии в поступившем компоненте той или иной ошибки (компонент неизвестного типа; компонент с нестандартной структурой или со структурой, не соответствующей объявленному типу компонента; компонент с недопустимым или с используемым для другой операции идентификатором обращения; компонент с неизвестным кодом операции и т. п.).

Имена диалоговых примитивов отражают следующие услуги:

Unidirectional – запрос/индикация неструктурированного диалога, однонаправленная передача сообщений;

Begin – начало диалога;

Continue – продолжение диалога;

End – окончание диалога;

U-Abort – внезапное прекращение диалога пользователем;

P-Abort – уведомление пользователя о прекращении диалога.

Примитивы ТС-подуровня именуются путем прибавления к такому имени указателя подуровня. Например, TC-Result-NL – передача не последней части сегментированного сообщения о результате успешной операции. Перечень примитивов TC-подуровня представлен в таблицах 1 и 2 приложения 4.

Подуровень компонентов является пользователем подуровня транзакций (Transaction Sub-Layer, TSL). Подуровень транзакций (TR-подуровень) содержит средства, поддерживающие обмен компонентами между подуровнями компонентов и обеспечивающие использование услуг нижележащих уровней (SCCP и МТР) для двустороннего переноса через сеть СС 7 сообщений двух взаимодействующих подсистем ТСАР, размещенных в разных пунктах этой сети. При организации неструктурированного диалога TR-подуровень передает TR-сообщения, содержащие один или несколько компонентов (связанных с операциями класса 4), от "своего" подуровня компонентов, являющегося отправителем, к подуровню компонентов, являющемуся адресатом. Если для поддержки такого диалога требуется передать несколько TR-сообщений, логическая связь между ними (их принадлежность одной и той же транзакции) в явном виде не определяется.

При обеспечении неструктурированного диалога подуровень TR идентифицирует транзакцию уникальным ID транзакции (IDT), который присутствует во всех TR-сообщениях, относящихся к этой транзакции. Для каждой транзакции подуровень компонентов указывает начало, продолжение и окончание.

Элементами взаимодействия "вверх" подуровня транзакций являются TR-примитивы. Названия и содержание всех TR-примитивов идентичны названиям и содержанию диалоговых ТС-примитивов, так как подуровень компонентов является в настоящее время единственным (пока) пользователем TR-подуровня. Информация, содержащаяся в TR-примитивах, оформляется этим подуровнем в виде сообщений, подлежащих передаче к подуровню транзакций системы-корреспондента. При этом используются диалоговые сообщения тех же пяти типов с именами, полученными прибавлением указателя под-уровня. Например, TR-Continueпродолжение.

Перечень примитивов TR-подуровня представлен в таблице 3 приложения 4, а пример соединения ТСАР – в приложении 5.

Взаимодействие TR-подуровня с подсистемой SCCP поддерживается посредством N-примитивов, рассмотренных ранее. При этом сообщения, подлежащие переносу посредством функций сетевой службы, проходят через границу между SCCP и TR-подуровнем в составе примитивов N-Unitdata (запрос, индикация).

Для переноса сообщений ТСАР через сеть СС 7 подуровень транзакций обращается напрямую к услугам подсистемы SCCP либо использует подсистему промежуточных услугISP. Последняя предназначена для согласования отдельных сообщений TR-подуровня с форматами национальных версий сетевой службы СС 7.

Сообщение ТСАР состоит из совокупности информационных элементов, размещенных в нем по определенным правилам. В каждом информационном элементе имеется три поля, содержащих целое число байт (рис. 2.31, а).  Поле "ярлык" содержит данные, позволяющие отличать элементы друг от друга и должным образом интерпретировать информацию, находящуюся в поле "содержимое". Поле "длина" указывает количество байт в поле "содержимое".

Рис. 2.31. Принцип формирования информационного элемента:
а
– простого;  б – составного  

Если в поле "содержимое" присутствует единственное значение (параметр), информационный элемент является простым. Если в поле "содержимое" транспортируются другие информационные элементы, то составным. Принцип формирования составного информационного элемента иллюстрирует рисунок 2.31, б.

Сообщение ТСАР в целом строится по такому же принципу. Оно состоит из двух частей – транзакционной и компонентной (рис. 2.32). Первая из них содержит информационные элементы TC-подуровня, вторая – информационные элементы TR-подуровня. Существенно то, что компонентная часть сообщения ТСАР является одним из информационных элементов транзакционной части и содержит в себе информационные элементы подуровня компонентов. При этом каждый компонент оформлен как составной информационный элемент [4].

В заключение необходимо отметить, что в настоящее время специфицированы только те средства транзакций, которые используют услуги SCCP, не предусматривающие создание в сети СС 7 сигнальных соединений. Использование услуг, ориентированных на создание сигнальных соединений, изучается МСЭ.

Рис. 2.32. Детальная структура сообщения ТСАР



2.9. Специфика построения современных подсистем пользователей системы сигнализации № 7

Четвертый уровень СС 7 включает в себя различные подсистемы пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры сигнализации определенного типа. Как правило, выделяются 2 группы пользователей, для которых большинство функций связи определено:

  • в системе сигнализации. Например функции управления вызовами телефонии в соответствующей подсистеме пользователя телефонии (TUP);
  • вне системы сигнализации. Для таких "внешних пользователей" подсистема пользователя может рассматриваться как интерфейс типа "почтовый ящик" между подсистемой внешнего пользователя и функцией передачи сообщений, в которой, например, передаваемая информация пользователя собирается/разбирается в соответствующие форматы сигнальных сообщений.

Для более полного описания возможностей СС 7 рассмотрим подробнее назначение и особенности построения "внешних" подсистем: пользователей интеллектуальной сети и пользователей мобильных систем связи.

Революционная концепция конструирования телекоммуникационных услуг, созданная в 1984 году в Bell Laboratory и получившая наименование интеллектуальной сети (Intelligent Network, IN), эффективно функционирует только при условии правильно организованной сети СС 7. Процесс проключения типовых соединений электросвязи осуществляется на транспортном уровне ЦСС, включающем сетевые узлы и коммутационные станции. Логика предоставления интеллектуальных услуг реализуется в соответствующих узлах интеллектуального уровня. Для взаимодействия интеллектуального и транспортного уровней организуется сеть передачи данных (СПД), в качестве которой чаще всего применяется сеть СС 7 со специальной прикладной подсистемой пользователя интеллектуальной сети INAP (Intelligent Network Application Part).

Интеллектуальная сеть (ИС) использует сеть СС 7 как транспортную среду для обмена управляющей информацией по предоставлению услуг пользователям (рис. 2.33).

 

Рис. 2.33. Поддержка протоколом взаимодействия географически распределенных функций SCF и SDF

Сетевые функции ИС находятся, как правило, в различных физических элементах [4, 7, 16]:

  • функции коммутации услуг SSF (Service Switching Function) сосредоточены в узле коммутации услуг SSP (Service Switching Point);
  • функции управления услугами SCF (Service Control Function) – в узле управления услугами SCP (Service Control Point);
  • функции данных для услуг SDF (Service Data Function) – в узле данных для услуг SDP (Service Data Point).

Так как все эти функции и узлы могут быть разделены между собой как логически, так и физически, их взаимодействие осуществляется по специальному протоколу системы СС 7 – протоколу INAP.

Спецификации протокола INAP приведены в рекомендации Q.1218. Российская национальная версия протокола INAP-R [17] построена в соответствии со стандартом ETS 300. 374-1 1994 года Европейского института стандартизации (ETSI). Пример взаимодействия двух географически разделенных функциональных блоков интеллектуальной сети представлен на рисунке 2.34.

В ходе реализации INAP в качестве протокола взаимодействия между функциональными блоками ИС может применяться подсистема средств транзакций ТСАР, которая, в свою очередь, использует услуги SCCP, не ориентированные на соединение, и услуги подсистемы переноса сообщений МТР, как это показано на рисунке 2.34. На рисунке приняты следующие обозначения: MACF – функция управления множеством ассоциаций, SACF – функция управления одиночной ассоциацией, ASE – прикладной элемент интеллектуальной сети.

Рис. 2.34. Поддержка протоколом взаимодействия INAP географически распределенных функций SCF и SDF

Протокол INAP представлен набором из подпротоколов ASE для выполнения отдельных операций (InitialDP и др.). Если в SSF, например, обнаружена точка DP, инициализирующая услугу и требующая участия SCF, то функция SSF формирует сообщение, которое называется InitialDP Operation и посредством подсистемы транзакций ТСАР, где в свою очередь еще выделены два подуровня (компонентный и транзакций), начинается сеанс связи с соответствующими уровнями протоколов контроллера SCP. При этом используются перечисленные ранее подсистемы, а также канал передачи данных СС 7.

Для адресации сообщений INAP применяются глобальные заголовки SCCP и коды пунктов сигнализации МТР, гарантирующие до-ставку сообщений INAP заданному физическому адресату, независимо от того, в какой сети этот адресат находится.

Таким образом, при обслуживании вызовов протоколу INAP отводится роль организатора взаимодействия географически распределенных узлов ИС (например узла управления услугами и узла коммутации услуг).

Дальнейшее совершенствование СС 7 в последние годы обусловливается развитием технологий мобильных систем связи.

Первые опыты по построению подсистем пользователей мобильных систем связывались с аналоговыми стандартами сетей радиоподвижной связи. Естественно, перед разработчиками устройств и протоколов СС 7 спецификой мобильных систем были поставлены новые задачи, основными из которых являются слежение за перемещениями пользователей и отображение изменений параметров их обслуживания.

Подсистемы пользователей мобильной связи MUP и HUP в основном предназначены для обеспечения роуминга при передвижении абонентов между центрами коммутации МТХ сотовых сетей связи стандарта NMT-450 или NMT-900.

Подсистема MUP [7] поддерживает сквозную сигнализацию между МТХ для обновления данных о местоположении подвижного абонента, регистрации и отмены дополнительных услуг, передачи маршрутной информации и др.

Сигнальные сообщения MUP передаются с помощью ЗнСЕ собственного формата (рис. 2.35).

Стрелка вправо: Направление передачи 

 


Рис. 2.35. Структура поля  SIF  значащих сигнальных единиц MUP

Алгоритм обслуживания средствами СС 7 подсистемы пользователя МUР аналогичен алгоритму, рассмотренному для INAP. Применяется подсистема средств транзакций ТСАР, которая, в свою очередь, использует услуги SCCP, не ориентированные на соединение, и услуги подсистемы переноса сообщений МТР.

Номер транзакции всегда назначается инициирующим транзакцию МТХ и состоит из идентификатора МТХ (12 бит), четырех резервных битов и уникального идентификатора транзакции (16 бит). Код заголовка Н0 идентифицирует группу сообщений, а код заголовка Н1 определяет сообщение в группе (см. прил. 6).

Подсистема HUP предназначена для реализации процедур хэнд-овер (hand-over), обеспечивающих переключение действующей связи на более высококачественный радиоканал. Сообщения HUP передаются через сеть в подобных рассмотренным выше значащих сигнальных единицах:

  • для сообщений о проведении хенд-овер в поле информации SIF этих сигнальных единиц используется стандартная этикетка, которая имеет длину 40 бит и размещена в начале этого поля. Структура этикетки показана на рисунке 2.36;
  • сообщений о проведении измерений этикетка также имеет длину 40 бит и размещена в начале поля служебной информации SIF. Такая этикетка подобна представленной на рисунке 2.36, однако вместо CIC в этикетке HUP размещается код логического канала LOC, задействованного для диалога.

 

Рис. 2.36. Структура  этикетки  значащих сигнальных единиц HUP

Код LOC определяет логический канал, относящийся к диалогу с определенным порядковым номером, который выделяется прямому сигнальному сообщению исходящим МТХ. Для обратного сигнала, относящегося к этому же диалогу, используется тот же код LOC. Четыре наименее значащих бита в LOC применяются для идентификации одной из нескольких сигнальных линий, связывающих исходящий пункт и пункт назначения.

Таким образом, протоколы подсистем MUP и HUP учитывают специфику предоставления услуг мобильной связи, в том числе перемещение абонентов и изменение электромагнитной обстановки в зоне обслуживания. Однако аналоговые стандарты сетей подвижной радиосвязи в последнее время стали активно вытесняться цифровыми. Вместе с этим уменьшается число пользователей MUP и HUP.

В связи с широким распространением цифровых стандартов сотовых сетей подвижной связи (СПС) прикладную подсистему MAP пользователя мобильной связи стандарта GSM рассмотрим более подробно.

Цифровые сотовые сети стандарта GSM в общем случае содержат следующие основные элементы (рис. 2.37):

  • коммутационный центр подвижной связи (Mobile Switching Center, MSC), выполняющий функции установления соединений как между подвижными пользователями СПС, так и между абонентами СПС и ТфОП;
  • базовая станция BS (Base Station), реализующая радиоинтерфейс с подвижными пользователями;
  • контроллер базовых станций BSC (Base Station Controller), обеспечивающий управление базовыми станциями и связь с коммутационным центром MSC;
  • основной (домашний) регистр местоположения пользователя HLR (Home Location Register), содержащий базу данных о пользователях, зарегистрированных в конкретном MSC;
  • гостевой регистр местоположения пользователя VLR (Visitor Location Register), который содержит базу данных о пользователях, посетивших зону обслуживания конкретного MSC;
  • центр аутентификации AC (Authentication Center), обеспечивающий проверку полномочия подвижного пользователя и осуществляющий его доступ к сетям связи;
  • регистр идентификации оборудования EIR (Equipment Identity Register), содержащий базу данных, необходимых для управления идентификацией используемого пользователем оборудования.

Рис. 2.37. Схема построения сети подвижной связи стандарта GSM

Как показано выше, одним из протоколов поддержки функционирования сотовых сетей стандарта GSM является подсистема MAP (рис. 2.38). Она базируется на протоколе и примитивах ТСАР и используется для передачи информации роуминга и другой сигнальной информации из одной сотовой сети в другую, а также в сети общего пользования.

К основным процедурам, реализованным в MAP [18], относятся:

  • регистрация местоположения пользователя;
  • перерегистрация и стирание предыдущей информации о местоположении пользователя при его перемещении;
  • предоставление ДВО с требуемым качеством;
  • изменение пользовательских данных в регистрах HLR и VLR;
  • передача информации о тарификации предоставленных услуг (билинг) и др.

Информация о местоположении пользователя должна обновляться в регистре HLR каждые несколько минут. Для этой цели прикладная подсистема MAP с помощью сообщений ТСАР передает информацию в базу данных HLR из базы данных VLR коммутационного узла MSC, в котором временно находится мобильный пользователь. Когда вызываемому пользователю поступает входящий вызов, регистр HLR определяет, каким образом можно соединиться с ним, в зависимости от его текущего местоположения.

Рис. 2.38. Совокупность протоколов СС 7 для поддержки услуг сети сотовой связи GSM

По мере перемещения пользователя из одной зоны в другую содержимое HLR постоянно обновляется с помощью сообщений подсистемы MAP уровня СС 7. Такая процедура позволяет мобильному пользователю осуществить абсолютно свободное передвижение в пределах всей сети без риска потерять входящие вызовы.

Для обеспечения передачи информации между элементами сотовой сети коммутационные центры MSC, шлюзовые коммутационные центры GMSC (Gateway MSС), а также базы данных (HLR, VLR, EIR) могут выполнять функции пунктов сигнализации в сети СС 7.

Важной функцией MAP и ТСАР является процедура хэнд-овер, инициируемая и управляемая коммутационными центрами мобильной связи MSC.

Помимо подсистем ТСАР и МТР протокол MAP также использует подсистему управления соединениями сигнализации SCCP, причем только не ориентированные на соединение классы протоколов СС 7 (классы 0 и 1). Основная задача SCCP при передаче сигнальных сообщений роуминга заключается в пересчете глобального заголовка в маршрутную информацию, т. е. в коды пунктов сигнализации на сети СС 7. SCCP обеспечивает пересчет глобального заголовка в соответствии с возможными несколькими планами нумерации.

Другой протокол, реализуемый СС 7 в интересах GSM, обозначается аббревиатурой BSSAP (Base Station System Management Application Part). Он представляет собой прикладной протокол взаимосвязи станций центров коммутации MSC с контроллерами базовых станций BSC. BSSAP пользуется услугами МТР и SCCP обеих категорий: ориентированными и неориентированными на соединение.

Таким образом, рассмотренные организационные, технологические и технические аспекты построения современных подсистем пользователей системы сигнализации № 7 показывают сложность и многообразие процессов, происходящих при формировании, передаче и обработке сигнальной информации.  Сами подсистемы пользователей в совокупности с оборудованием подсистем управления установления соединений (SCCP) и переноса сообщений (МТР) СС 7 представляют собой многофункциональные и многорежимные системы. Управление такими системами является сложной задачей, требующей отдельного рассмотрения [4, 7, 9].



2.10. Подсистема эксплуатационного управления системы сигнализации № 7

Для реализации прикладных функций управления ЦСС, в том числе и самой сетью сигнализации, важное значение в архитектуре СС 7 имеет подсистема эксплуатации, технического обслуживания и администрирования ОМАР, также являющаяся пользователем услуг сетевой службы [4].

Функции эксплуатации, технического обслуживания и администрирования сети сигнализации связаны с контролем, координацией и управлением ресурсами сети СС 7.

Подсистема ОМАР реализует:

  • функции управления сетевой службой внутри протоколов СС 7 (эти услуги предоставляются подсистемами МТР и SCCP);
  • функции управления сетью СС 7, которые реализуются специальной подсистемой ОМАР.

Подсистема ОМАР определяет функции, процедуры и логические объекты, необходимые для эксплуатации, техобслуживания и управления СС 7 и взаимодействующие со всеми уровнями системы сигнализации.

Данная подсистема позволяет обслуживающему ЦСК персоналу контролировать и управлять оборудованием пунктов сигнализации (оконечных и транзитных) из центра технической эксплуатации с помощью служебноориентированного протокола. Последний обеспечивает создание средств обмена сигнальными данными со всеми другими узлами сети.

В ходе передачи сигнальной информации, не относящейся к информационному каналу, между пунктом управления и узлом (узлами), задействованными для обеспечения функций технического обслуживания и эксплуатации сети сигнализации, используется подсистема ТСАР.

Рассмотрим логическую модель управления СС 7, представленную на рисунке 2.39. Данная модель отражает возможности ОМАР по контролю, координации и управлению ресурсами, позволяющими СС 7 реализовать возложенные на нее обязанности по обслуживанию информации пользователей.

 

Рис. 2.39. Модель управления системы сигнализации № 7

Категория управления системами обеспечивает руководство, контроль и координацию ресурсов сети сигнализации, реализуемых посредством протоколов прикладного уровня. Совокупность этих функций описывается с помощью "Прикладного сервисного элемента управления и техобслуживания" (OMASE). OMASE взаимодействует с подсистемой ОМАР через протоколы и интерфейс системного управления услугами (SMSI).

Функции управления уровнями СС 7 выполняются соответствующими средствами ASE управления уровнями (LME) с использованием специального протокола интерфейса (LMI) (рис. 2.39). Примером таких функций, реализуемых прикладными служебными элементами, являются измерения и техническая эксплуатация оборудования на соответствующем уровне.

Управление протоколом связано с организацией связи между элементами внутри определенного уровня архитектуры СС 7. Взаимодействие подсистемы ОМАР с пользователями других подсистем СС 7 (TUP, ISUP, MAP и др.) осуществляется через нестандартизированные прикладные протоколы и интерфейсы управления (AMI).

ОМАР применяет для реализации алгоритмических процедур управления объектами сети сигнализации модель управления, которая хранится в базе данных управляющей информации (MIB). Подсистема ОМАР строится на принципах управления, определенных в РекомендацияхМСЭ М.60, М.20, М.21, Е.800 (стандарты сети управления связью) и Рекомендациях OSI серии Х.700.

Функции управления сетью СС 7 можно рассматривать как действия, предпринимаемые оператором или внешним автоматическим устройством для поддержания требуемых рабочих характеристик сети сигнализации при коллизиях, неисправностях, отказах или перегрузках на элементах сети.

Функция управления устранением неисправностей (повреждений) в подсистеме ОМАР заключается в обнаружении повреждения, его локализации, т. е. диагностировании, изоляции и устранении неправильных действий в сети СС 7 путем контроля состояния ее элементов. Эта функция применяется для контроля работоспособности элементов сети с использованием тестов или измерений, обработки аварийной сигнализации от элементов сети и восстановления элементов сети.

Управление конфигурацией сети предназначено для правильного построения сети СС 7, формирования ее характеристик и реконфигурации в процессе оперативного управления при перегрузках или отказах элементов сети. Данная функция применяется для определения топологической и потоковой структур сети СС 7. При этом на основе заданных исходных данных (физической структуры ЦСС) определяются исходная конфигурация сети сигнализации и правила (направления) ее изменения.

Изменения конфигураций при оперативном управлении требуют координации элементов сетевой службы СС 7 в пределах сети и могут также включать процедуры запуска или остановки сетевых компонентов. Например, установление нового маршрута требует одновременных изменений в таблицах маршрутизации  сразу в нескольких пунктах сигнализации (оконечных SP или транзитных STP).

Эти изменения и обеспечивает подсистема ОМАР. При этом осуществляются следующие функциональные действия:

составление таблиц маршрутизации во взаимодействующих пунктах сигнализации, в зависимости от плана, определенного системой управления ЦСС;

  • проверка соответствия таблиц маршрутизации задачам СС 7 в ЦСС;
  • установка и инициализация функционирования пучков звеньев сигнализации, звеньев в пределах этих пучков и образованных ими секций;
  • проверка соответствия кодов между двумя окончаниями каждого маршрута сигнализации;
  • подключение сетевых протокольных таймеров (например, таймеров перезапуска оборудования подсистемы МТР при критических или нормальных условиях);
  • взаимодействие с ресурсами, используемыми другими элементами системы управления сетью сигнализации.

Контроль рабочих характеристик при решении задач управления производительностью включает в себя возможность оценки поведения сетевых ресурсов и эффективности коммуникационных действий SP и STP в сети сигнализации.

Здесь следует отметить, что многие элементы подсистемы ОМАР еще находятся в стадии специфицирования, например, некоторые типы форматов служебноориентированных сообщений.

К числу относительно полно специфицированных функций ОМАР следует отнести управление данными маршрутизации, без которого невозможно управление конфигурацией сети сигнализации. Каждый пункт сигнализации в сети хранит данные маршрутизации, используемые для переноса сообщения от одного узла другому. Для эффективной работы сети сигнализации в целом важно, чтобы эксплуатационный персонал мог дистанционно наблюдать и управлять такими данными. В ОМАР специфицированы процедуры добавления, изменения и удаления данных маршрутизации, хранящихся в удаленных пунктах сигнализации. Определены также процедуры проверки достоверности таблиц маршрутизации (МТР, SCCP) и кодов исходных точек (MRVT, OMASE).

В качестве примера рассмотрим тестирование достоверности маршрутизации МТР (МТР Routing Verification TestMRVT), базирующееся на Рекомендациях МСЭ Q.753 и Q.754. Каждая станция в сети сигнализации СС 7 хранит маршрутные данные, применяемые МТР для переноса сообщений. Эти данные могут быть сложными, особенно если используется несколько транзитных пунктов сигнализации. Цель MRVT заключается в том, чтобы обеспечить согласованность маршрутных данных по всей сети. Так, тестом проверяется, отсутствие петель в маршрутах сигнализации и возможность релизации обратной маршрутизации для каждой пары пунктов. MRVT позволяет также определить избыточно длинные пути по сети СС 7, вызывающие сверхнормативные задержки сигнальной информации.

MRVT инициируется автоматически с определенным периодом или по запросу эксплуатационного персонала всякий раз, когда вводятся или изменяются маршрутные данные для подсистемы МТР.

Процедура включает в себя передачу пунктом сигнализации сообщения MRVT (проверочное тестирование маршрутизации МТР) по всем возможным направлениям согласно указателю пункта назначения. Сообщение направляется через сеть, и в нем фиксируется перечень используемых транзитных пунктов сигнализации. Когда сообщение поступает в пункт назначения, передается сообщение подтверждения достоверности маршрутизации MRVA (МТР Routing Verification Acknowledgement), содержащее результат проверки. При необходимости с помощью сообщения MRVR (МТР Routing Verification Result) весь список узлов с детальными результатами проверки возвращается инициатору процедуры для сверки данных с хранимыми записями (рис. 2.40).

Рассмотренный пример отражает сценарий успешной проверки. Алгоритмически в процедуре предусмотрено генерирование кода идентификации канала (CIC) на каждой станции. Две величины сравниваются и если они одинаковы, сигнальные данные можно считать правильными. Если две величины не одинаковы, можно предположить, что сигнальные данные на одной из станций искажены и надо предпринять дальнейшие шаги.

Для подтверждения корректности данных маршрутизации в каналах связи используются аттестационные испытания канала.

 

      SP                                     SТP                                  SP

Рис. 2.40. Пример тестирования маршрутизации МТР подсистемой ОМАР

Для эффективного управления сетью сигнализации необходимо измерять эксплуатационные характеристики и характеристики готовности соответствующего оборудования. В ОМАР определены процедуры для инициирования и завершения проводимых измерений, которые могут производиться периодически на регулярной основе (для общего управления сетью) или по запросу (во время исследования эффективности сети или работы в условиях неисправностей). Средства выдачи данных об измерениях обеспечивают возможность сбора данных из разных частей сети сигнализации.

Немного подробнее о проблемах диагностирования широкомасштабными сетями СС 7. Ниже будет показано, что сеть СС 7 любой развитой ЦСС имеет многоуровневую физическую структуру. В таких условиях на ОМАР возлагается обязанность контроля корректности маршрутных данных, в том числе идентификации пунктов сигнализации каждого из выделенных уровней сети СС 7. Для этого используется код из 14ти бит в этикетках сообщений поля SIF и 4 бита поля подвида службы SSF байта служебной информации SIO.

Таким образом, аспекты технического обслуживания, тестирования и управления сетью сигнализации настолько сложны и разнообразны, что существующие рекомендации МСЭ еще не могут считаться завершенными. Работа по совершенствованию соответствующих средств продолжается в настоящее время.

Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей связи





Добавить страницу в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru