Лекции по Планированию и построению систем сигнализации цифровых сетей связи   

3. Сеть системы сигнализации № 7

3.3. Маршрутизация и разделение сигнального трафика в сети системы сигнализации № 7

Носителем маршрутной информации в пункте сигнализации (оконечном или транзитном) является маршрутная таблица. Содержание маршрутных таблиц пунктов сигнализации составляют заранее определенные (полупостоянные) данные, по которым устанавливается путь передачи сигнальных сообщений по сети СС 7. В связи с тем, что данные в маршрутных таблицах устанавливаются заранее и не меняются при обнаружении отказов или перегрузок пунктов и/или ЗС, считается, что в сети СС 7 применяется фиксированная маршрутизация сигнальных сообщений.

Сигнальный маршрут состоит из исходящего пункта, нескольких STP и пункта назначения, последовательно соединенных пучками звеньев сигнализации. В связанном режиме в сигнальном маршруте будут отсутствовать STP. Совокупность всех сигнальных маршрутов между исходящим пунктом и пунктом назначения образует пучок сигнальных маршрутов.

Как показано в п. 2.3, носителем маршрутной информации в сигнальном сообщении является этикетка маршрутизации, которая имеет длину 32 бита и расположена в начале поля SIF сигнальной единицы (рис. 2.10). Поле CIC является кодом идентификации канала, который обозначает один разговорный канал из тех, которые непосредственно соединяют станцию исходящего пункта со станцией пункта назначения. В протоколе подсистемы пользователя телефонии (TUP) четыре младших бита поля CIC являются полем кода SLS, которое используется для разделения сигнальной нагрузки. Во всех остальных случаях этикетка маршрутизации и код идентификации канала формируются независимо друг от друга.

Разделение сигнального трафика применяется для обеспечения равномерности загрузки ресурсов сети СС 7 и заключается в передаче сигнальных сообщений одной пары SP по нескольким сигнальным маршрутам.

В общем случае маршрутные таблицы содержат данные, по которым  для  каждого  сигнального  сообщения в каждом SP (STP) определяются:

порядок (приоритет) использования пучка звеньев сигнализации для выбора направления дальнейшей передачи сигнального сообщения;

доступность звена сигнализации для передачи по соответствующему сигнальному маршруту (недоступным считается отказавший или перегруженный сигнальный маршрут);

необходимость разделения сигнальной нагрузки (выбор звена сигнализации внутри пучка или выбор пучка звеньев из числа нескольких пучков с одинаковыми приоритетами);

характер разделения сигнальной нагрузки между звеньями сигнализации (равномерно или неравномерно).

Разделение нагрузки между пучками звеньев производится на основе части поля кода SLS, отличающейся от той, которая применяется при разделении нагрузки между звеньями одного пучка. Например, для разделения нагрузки между пучками может использоваться второй бит, а для разделения нагрузки внутри пучка – первый бит. Сообщения, которые должны передаваться в определенной последовательности (например, сообщения, относящиеся к одной и той же процедуре сигнализации), имеют одинаковое значение кода SLS и направляются по одной и той же последовательности звеньев сигнализации одного и того же сигнального маршрута.

Ниже рассмотрены особенности процедур маршрутизации в различных условиях функционирования сети CC 7.

I. В нормальных (типовых) условиях функционирования сети СС 7 (при отсутствии отказов и перегрузок) сигнальное сообщение маршрутизируется по одному пучку звеньев сигнализации или, в случае разделения нагрузки между пучками, по двум или нескольким пучкам звеньев. Внутри пучка, если он состоит из нескольких звеньев, может быть осуществлена дополнительная маршрутизация, чтобы равномерно распределить сигнальную нагрузку между всеми доступными сигнальными трактами.

Определенное звено сигнализации в текущий момент времени может быть занято передачей сигнального сообщения. Поэтому в маршрутных таблицах содержатся данные для организации множества сигнальных маршрутов и указывается порядок (приоритеты) их использования.

Между каждой парой оконечных пунктов сигнализации определяются основной и несколько так называемых резервных (альтернативных) пучков ЗС, по которым может осуществляться альтернативная маршрутизация сигнальных сообщений. Пучки звеньев сигнализации применяются в порядке назначенных приоритетов. Основной пучок ЗС имеет наивысший приоритет и используется в первую очередь (при условии его доступности). Для сигнального сообщения, которое маршрутизируется к пункту назначения, этот пучок называют еще нормальным. Пучок звеньев сигнализации, по которому в данный момент времени организована передача сигнальных сообщений, называют текущим пучком ЗС.

Таким образом, текущий пучок звеньев исходно может быть либо нормальным, либо резервным.

Приоритеты занятия назначаются и для каждого отдельного звена в пучке ЗС. Следовательно, звенья сигнализации одного пучка используются также в порядке приоритета. В нормальных условиях одно или несколько звеньев сигнализации, имеющих высший приоритет, служат для передачи сигнального трафика. Эти ЗС являются основными (нормальными), и поэтому каждая часть сигнальной нагрузки (с учетом ее разделения внутри пучка) передается по соответствующему ей нормальному пучку звеньев сигнализации.

Маршрутизация сообщений в заданный пункт назначения (нормальная и/или резервная) в каждом пункте сигнализации сигнального маршрута определяется независимо от маршрутизации к другим пунктам назначения. Следовательно, сигнальные сообщения, относящиеся к одному и тому же сигнальному отношению, могут быть переданы в прямом и обратном направлениях по различным звеньям сигнализации (см. прил. 3).

Таким образом, основные принципы маршрутизации и разделения нагрузки в нормальных (типовых) условиях функционирования сети СС 7 можно сформулировать следующим образом:

для сигнальных сообщений, относящихся к одной сигнальной процедуре, должен применяться один и тот же код поля SLS;

для передачи сигнальных сообщений, относящихся к одной и той же сигнальной процедуре, в прямом и обратном направлениях могут использоваться разные пути передачи по сети сигнализации;

количество переприемов в транзитных пунктах на маршруте должно быть ограничено (в соответствии с требованиями);

при наличии нескольких доступных маршрутов с одинаковым числом транзитных пунктов следует разделять между ними сигнальную нагрузку;

разделение нагрузки следует осуществлять равномерно между звеньями и пучками звеньев сигнализации;

в исходящем пункте предполагается, что биты поля SLS распределены поровну и нагрузка делится соответственно между пучками ЗС и звеньями одного пучка;

в транзитном пункте сигнальные сообщения, относящиеся к различным исходящим пунктам, могут не иметь одинаковой фиксированной части поля кода SLS, что может привести к неравномерному разделению нагрузки;

разделение нагрузки между сигнальными маршрутами осуществляется в случае наличия на них равного числа транзитных пунктов; если другие доступные маршруты имеют большее число транзитных пунктов, то они используются как альтернативные с теми же принципами разделения сигнальной нагрузки.

Пример маршрутизации и разделения сигнального трафика в сети СС 7 в нормальных условиях функционирования сети СС 7 представлен на рисунке 3.8.

Рис. 3.8. Пример маршрутизации в сети СС 7 в нормальных условиях

Исходящим пунктом является SPA, а пунктом назначения – SPF (для наглядности пункты назначения на рисунках данного раздела выделены темным цветом).

При наличии нескольких маршрутов в данной ситуации целесообразно организовать разделение нагрузки, применяя код поля SLS. В примере исходящий пункт SPA использует предпоследний бит поля SLS при маршрутизации сигнальных сообщений по двум исходящим пучкам звеньев сигнализации, а транзитные пункты SТРB и STPС идентифицируют последний бит. Таким образом, код поля SLS однозначно определяет все четыре основных сигнальных маршрута от SPA к SPF:

SPA ® STPB ® STPD® SPF(SLS = ´´00),

SPA ® STPC ® STPD® SPF(SLS = ´´10),

SPA ® STPB ® STPE® SPF(SLS = ´´01),

SPA ® STPC ® STPE® SPF(SLS = ´´11).

Выбор конкретного звена сигнализации для некоторого значения кода SLS в каждом пункте осуществляется независимо, т. е. маршруты для сообщений с одинаковым кодом SLS в разных направлениях могут быть различны. Например, для сообщений с кодом SLS = 0010 от SPA к SPF маршрут будет следующим:

SPA ® STPС ® STPD ® SPF,

а от SPF к SPA

SPF ® STPE ® STPB ® SPA.

В данном примере звенья ВС и DE не используются, так как число транзитных пунктов на сигнальном маршруте должно быть минимизировано. Но как будет показано ниже, они могут применяться в случаях отказов и перегрузок на отдельных участках сети сигнализации.

II. В случае отказов и перегрузок (аномальные условия функционирования сети СС 7) принимаются меры по перемаршрутизации сигнального трафика. Эти меры определяются заранее и отражаются в маршрутных таблицах, а при возникновении аномалий реализуются в соответствии с заданными правилами.

Когда звено сигнализации становится недоступным, передаваемый по нему сигнальный трафик переносится на одно или несколько других звеньев при помощи процедуры перехода на резерв.

Если в пучке, где наблюдается отказ звена сигнализации, имеются работоспособные звенья, сигнальный трафик переносится внутри этого пучка:

на резервное звено, которое на данный момент не передает сигнальный трафик;

при отсутствии свободных звеньев, на одно или несколько резервных звеньев, которые в данный момент передают другие сигнальные сообщения.

Если в пучке, где наблюдается отказ звена сигнализации, нет работоспособных звеньев, сигнальный трафик переносится на один или несколько других пучков ЗС в соответствии с правилами альтернативной маршрутизации. Резервным пучком считается доступный пучок, имеющий наивысший приоритет. В резервном пучке сигнальный трафик распределяется между звеньями в соответствии с принципом маршрутизации, используемом на этом пучке.

Если работоспособность отказавшего элемента восстановлена, то он вновь становится доступным для сети СС 7. Сигнальный трафик может быть перенесен обратно на этот элемент посредством применения процедуры восстановления трафика. Внутри пучка ЗС этот тип перемаршрутизации происходит таким образом, чтобы восстановленное звено обслуживало ту совокупность сигнальных сообщений, для которых оно является нормальным.

Наряду с отказами звеньев сигнализации в сети СС 7 могут быть зарегистрированы отказы целых сигнальных маршрутов (например, при выходе из строя пунктов сигнализации).

Если сигнальный маршрут по какимлибо причинам становится недоступным, сигнальный трафик, передаваемый по этому маршруту, переносится на альтернативный маршрут с помощью процедуры вынужденной ремаршрутизации. Альтернативный маршрут  определяется в соответствии с принципами альтернативной маршрутизации, рассчитанными в плане маршрутизации сигнальных сообщений для каждого пункта назначения.

Восстановленный сигнальный маршрут вновь становится доступным. Сигнальный трафик может быть перенесен на него с помощью процедуры управляемой ремаршрутизации. Эта процедура применяется в случае, если ставший доступным маршрут имеет больший приоритет по сравнению с маршрутом, используемым для трафика, передаваемого к данному пункту назначения на момент восстановления.

В таблице 3.1 приведен пример набора резервных пучков звеньев сигнализации для всех нормальных пучков SPA и SТРB сети СС 7, рассмотренной на рисунке 3.8.

Таблица 3.1

Набор резервных пучков звеньев сигнализации для всех нормальных пучков SPA и SТРB

Пункт Нормальный пучок

Резервный пучок

Приоритет

SPA

AB

AC

1

AC

AB

1

SТРB

BA

BC

2

BC

Нет

Нет

BE

BD

1

BE

BC

2

BD

BE

1

BD

BC

2

В типовых условиях функционирования сети СС 7 при передаче сигнальных сообщений применяются нормальные пучки. В случае, когда нормальный пучок становится недоступен, поток сигнальных сообщений необходимо перенести на доступный резервный пучок с приоритетом 1. Резервный пучок с приоритетом 2 используется только в том случае, когда нормальный и резервный пучки с приоритетом 1 недоступны.

Процессы перемаршрутизации для сети СС 7, имеющей маршрутные данные, обобщенные таблицей 3.1, можно проиллюстрировать на примерах отказов пучков звеньев и пунктов сигнализации (рис. 3.8).

Для простоты предполагается, что все пучки состоят из одного звена сигнализации.В случае отказа звена АВ (рис. 3.9, а), как следует из таблицы 3.1, SРA переносит трафик на звено AC, а STPB – на звено ВС. Видно, что число транзитных пунктов на маршрутах, которые проходили через STPB, увеличивается на единицу и становится равным трем. Следовательно, соблюдается принцип минимизации числа STP на сигнальном маршруте.

Рис. 3.9. Пример маршрутизации в условиях отказов одного ЗС:

а – отказ звена AB; б – отказ звена BD

В случае отказа звена между STPВи STPD (рис. 3.9, б) инициируются иные процедуры перехода на резерв в соответствии с данными таблицы маршрутизации. STPВ переведет трафик со звена BD на звено BE, а STPD – со звена DB на звено DC. В случае отказа звена между STPВи STPC никаких изменений в маршрутизации не происходит, так как данный пучок не является нормальным для данного сигнального отношения. Транзитные пункты лишь отмечают, что звено ВС стало недоступным.

На рисунке 3.10 показаны примеры отказов нескольких звеньев сигнализации.

В случае отказов звена между STPD и STPE и звена между SPF и STPD производятся следующие процедуры (рис. 3.10, а):

STPВ переносит трафик, маршрутизируемый к SPF с пучка BD на пучок BE, так как SPF является недоступным через STPD (со звена BD на звено BE перенаправляются только сигнальные сообщения, предназначенные для SPF, а не все сообщения, проходящие через пучок BD);

STPС перемаршрутизирует сигнальную нагрузку, предназначенную для SPF, со звена CD на звено СЕ;

SPF перенаправляет все сообщения со звена FD на звено FE.

На рисунке 3.10, б иллюстрируется ситуация, вызванная отказами звеньев между STPВ и STPD, SPF и STPD.

Рис. 3.10. Пример маршрутизации в условиях отказов двух ЗС:

а – отказ звеньев DE и DF; б – отказ звеньев BD и DF  

В сети это сопровождается следующими действиями:

STPD переносит трафик со звена DF на звено DE;

STPD перенаправляет сигнальную нагрузку со звена DB на звено DC (этот трафик может поступать с других пунктов сигнализации, маршрутизирующих трафик через STPD);

STPВ перемаршрутизирует сигнальные сообщения, предназначенные для SPF, со звена BD на звено BE.

SPF переносит трафик со звена FD на звено FE.

Следует отметить, что в данной ситуации только сообщения, направленные STPC к SPF через STPD, будут проходить через три транзитных пункта (STPC, STPD и STPЕ), в то время как все остальные сообщения – через два.

В случае отказа всех звеньев сигнализации, которыми оконечный пункт подключается к сети СС 7, обмен сигнальными сообщениями для него блокируется. Эта ситуация эквивалентна отказу самого оконечного пункта сигнализации.

Пример отказов звеньев SPFSTPD и SPFSTPЕ иллюстрируется рисунком 3.11, а. В результате принятых мер SPF прекращает генерацию всех исходящих сигнальных сообщений, в то время как SPA останавливает только трафик, предназначенный для SPF.

На рисунке 3.11, б представлен пример отказа одного транзитного пункта сигнализации.

 

Рис. 3.11. Пример маршрутизации в условиях отказов пунктов сигнализации:

а – отказ звеньев DE и ЕF; б – отказ STPD; г – отказ STPD и STPB; д – отказ STPD и STPE  

Здесь SТРB переносит трафик со звена BD на звено BE, STPС перенаправляет сигнальную нагрузку со звена CD на звено СЕ. SPF перемаршрутизирует сообщения со звена FD на звено FE.

Более сложная ситуация в сети СС 7 возникает в результате отказа нескольких STP. В случае, показанном на  рисунке 3.11, г, все сигнальные сообщения между SPA и SPF будут проходить по одному и тому же пути, так как отказ транзитного пункта сигнализации соответствует отказу всех соединенных с ним звеньев.

Отказ двух транзитных пунктов, связывающих SPF с сетью СС 7 (рис. 3.11, г), аналогичен выходу из строя самого SPF.

Таким образом, в ходе проектирования ЦСС необходимо предусмотреть резерв ресурсов СС 7, рассчитанный на обеспечение функционирования сигнализации в условиях отказов или перегрузок.



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