Лекции по Планированию и построению систем сигнализации цифровых сетей связи   

3. Сеть системы сигнализации № 7

3.4. План маршрутизации сигнальных сообщений сети системы сигнализации № 7

Под планом маршрутизации сигнальных сообщений далее понимается совокупность пучков сигнальных маршрутов, определенных для всех сигнальных отношений сети СС 7. Задача разработки плана маршрутизации сигнальных сообщений является одной из основных задач процесса планирования сетей СС 7.

В качестве общих критериев построения плана маршрутизации при планировании и проектировании сетей СС 7 применяются следующие четыре правила:

1. На основных сигнальных маршрутах может быть не более Mтр переприемов в транзитных пунктах (учитывая и STP, и SP/STP) в нормальных условиях функционирования сети СС 7.

2. На альтернативных сигнальных маршрутах может быть не более Kтр  переприемов в транзитных пунктах.

3. Записи в маршрутных таблицах пунктов сигнализации о приоритетах использования звеньев сигнализации различными пучками сигнальных маршрутов не должны противоречить друг другу.

4. Не должно быть циклов и петель при маршрутизации сигнальных сообщений как в нормальных условиях функционирования сети, так и при наличии отказов и перегрузок.

План, соответствующий перечисленным критериям, называется корректным. Величины Mтр иKтр в критериях 1 и 2 – это числа, указанные в соответствующих (международных, национальных, ведомственных) руководящих документах по СС 7.

Разработка корректного плана маршрутизации сети СС 7 с типовыми структурными элементами может быть осуществлена на основе метода шаблонов.

В общем случае термин "шаблон пучка сигнальных маршрутов" означает, что в сети СС 7 для нескольких сигнальных отношений может применяться одинаковая совокупность оконечных и транзитных пунктов сигнализации с аналогичными структурами соединяющих их пучков звеньев. Отличаются лишь "имена" пунктов сигнализации, их расположение в сети СС 7 и, может быть, способы привязки сигнальных модулей к ЦСК базовой ЦСС или тип конкретного STP (выделенный или интегрированный). Каждый пучок звеньев в шаблоне имеет приоритет передачи сигнальных сообщений. При совпадении приоритетов пучков звеньев сигнализации, исходящих из одного пункта сигнализации, должно осуществляться разделение сигнальной нагрузки. Для каждого сигнального отношения может быть построено не более двух шаблонов пучков сигнальных маршрутов: один шаблон, определяющий передачу сигнального трафика в прямом направлении, и другой – для передачи сигнального трафика в обратном направлении. В некоторых случаях эти два шаблона могут быть идентичными, т. е. иметь одинаковую структуру и приоритеты пучков звеньев сигнализации. Последнее не означает, что направления передачи сигнальной нагрузки в сети СС 7 для данного сигнального отношения должны обязательно совпадать.

Примеры шаблонов пучков сигнальных маршрутов приведены на рисунке 3.12. Шаблон пучка сигнальных маршрутов, функционирующих в квазисвязанном режиме (рис. 3.12, а), предусматривает четыре основных маршрута, используемых в режиме разделения сигнального трафика. Если в диагональных звеньях ВЕ и CD поставить приоритет 2, то в пунктах STPB и STPС разделение сигнальной нагрузки производиться не будет, а сами звенья ВЕ и CD будут применяться только в случае отказов звеньев ВD и CE (для альтернативной маршрутизации). Это наглядно демонстрирует важность каждого элемента в шаблоне пучков сигнальных маршрутов.


а


б

Рис. 3.12. Примеры шаблонов пучка маршрутов функционирующих:

а –в квазисвязанном режиме; б –в смешанном режиме

Шаблон пучка сигнальных маршрутов, функционирующих в смешанном режиме (рис. 3.12, б), предлагает проектировщику использовать связанный режим для основного и квазисвязанный – для альтернативных маршрутов.

Очевидно, что построение корректного плана маршрутизации сигнальных сообщений в разветвленной сети СС 7 с заданной структурой является трудоемкой задачей. Для наглядности дальнейшего изложения проиллюстрируем различные аспекты решения данной задачи на структурных элементах, типичных для отечественных ЦСС.

Как правило, в ведомственных ЦСС действуют те же требования к СС 7, что и на федеральном уровне ЕСЭ РФ. Следовательно, можно предположить, что в проектируемой сети СС 7 на основных и альтернативных маршрутах нельзя спланировать более двух переприемов в транзитных пунктах (Мтр = 2 и Kтр = 2).

Практика показывает, что некорректность плана маршрутизации проявляются чаще всего в превышении допустимого числа переприемов на альтернативных маршрутах, так как к основным путям передачи сигнальных сообщений проектировщики относятся самым строгим образом. Поясним это на примере, представленном на рисунке 3.13, где изображены шаблоны двух сигнальных отношений SPA Þ SPF (рис. 3.13, а) и SPG Þ SPF (рис. 3.13, б).

а б


в

Рис. 3.13. Пример построения плана распределения сигнальных сообщений:

а – шаблон для сигнального отношения SPA Þ SPF; б – шаблон для сигнального отношения SPG Þ SPF; в – результирующий некорректный план  

В обоих шаблонах сигнальные маршруты применяют одни и те же транзитные пункты STPD и STPE. В первом шаблоне кроме этого задействован транзитный пункт STPB. В обоих шаблонах пунктом назначения является SPF, следовательно, сигнальные сообщения, передаваемые по обоим пучкам сигнальных маршрутов, при маршрутизации будут использовать одни и те же записи в маршрутных таблицах транзитных пунктов STPD и STPE. Поэтому при отказе пучка EF сигнальные сообщения, относящиеся к сигнальному отношению SPA Þ SPF, будут передаваться не по маршруту

SPA ® STPB ® STPD ®SPF,

как это следовало бы предположить, глядя на соответствующий шаблон пучка сигнальных маршрутов. Альтернативный путь будет выглядеть следующим образом (рис. 3.29, в):

SPA ® STPE ® STPD ® SPF.

Кроме этого, доступен еще один альтернативный маршрут:

SPA® STPB ® STPE ® STPD ® SPF,

который имеет недопустимое число переприемов K = 3 > Kтр. Наличие такого маршрута свидетельствует о том, что план некорректен.

Исправить его можно, введя для звена BE в шаблоне сигнального отношения SPA Þ SPF (рис. 3.13, а) приоритет равный 2.

На рисунке 3.14 показан пример другого достаточно распространенного нарушения корректности плана маршрутизации.

Рис. 3.14. Пример ошибки назначения приоритета звену сигнализации:

а – шаблон для сигнального отношения SPA Þ SPF; б – шаблон для сигнального отношения SPН Þ SPF

Здесь рассмотрены шаблоны пучков сигнальных маршрутов, спроектированные  для двух сигнальных отношений SPA Þ SPF (рис. 3.14, а) и SPH Þ SPF (рис. 3.14, б). В обоих шаблонах сигнальные маршруты применяют одни и те же транзитные пункты STPB и STPD. Как и в предыдущем примере, в обоих шаблонах пунктом назначения является SPF, следовательно, сигнальные сообщения, передаваемые по обоим пучкам сигнальных маршрутов, при маршрутизации будут использовать одни и те же записи в маршрутных таблицах транзитного пункта STPB.

Анализ шаблонов показывает некорректность результирующего плана распределения сигнальных сообщений: для сигнального отношения SPA Þ SPF (рис. 3.14, а) приоритет пучка BD равен 1, а в шаблоне для SPН Þ SPF (рис. 3.14, б) тот же пучок звеньев сигнализации имеет приоритет 2. Такого типа ситуация недопустима, поскольку она является неоднозначной для формирования записей в маршрутной таблице транзитного пункта STPB.

На практике возможна ситуация, при которой изза отказов отдельных элементов в сети СС 7 могут возникать циклы при передаче сигнальных сообщений. Рисунок 3.15 иллюстрирует такое состояние, происшедшее вследствие одновременного отказа пучков DF и EF. К сожалению, протоколы СС 7 не поддерживают процедуры выявления и устранения циклов и петель в процессе функционирования сети. Поэтому план маршрутизации должен быть рассчитан так, чтобы и в нормальных условиях, и в нештатных ситуациях зацикливание сигнальных сообщений было бы невозможным.

Рис. 3.15. Пример возникновения цикла при маршрутизации

Приведенные рассуждения наглядно показывают, что метод шаблонов при всей своей простоте требует дополнительных действий по уточнению плана распределения трафика (переназначение приоритетов звеньев сигнализации, проверка на циклы и др.).

На практике для построения корректного плана маршрутизации может применяться метод кодов пунктов назначения (КПН). Сущность метода заключается в том, что для каждого пункта назначения формируется множество всех пучков входящих сигнальных маршрутов таким образом, чтобы не нарушились перечисленные выше критерии корректности 1–4.

Множество всех пучков сигнальных маршрутов по направлению к пункту с выбранным кодом пункта назначения (DPC) называется планом маршрутизации по КПН. Если все планы маршрутизации по КПН построены корректно, то план маршрутизации сети СС 7 в целом также будет корректным, так как маршрутные таблицы для каждого значения DPC составляются независимо. Если хотя бы один из планов маршрутизации по КПН некорректен, то план маршрутизации сети СС 7 не будет корректным.

Иллюстрацией некорректного плана маршрутизации по КПН является рисунок 3.13, в (SPF – пункт назначения).

Методику построения плана маршрутизации по КПН можно представить последовательностью нескольких операций:

1. Пункту назначения (далее SPадресату) присваиваются не более двух так называемых опорных STP из числа смежных ему STP и/или SP/STP.

2. SPадресат вместе с опорными STP образует кластер назначения. Маршрутизация сигнальных сообщений осуществляется в направлении от SPисточников к SPадресату через кластер назначения. Другие направления маршрутизации сигнальных сообщений в рамках одного плана маршрутизации по КПН запрещены.

3. SPадресат имеет пучок звеньев сигнализации к каждому STP кластера назначения. Транзитные пункты сигнализации кластера назначения связаны между собой пучком звеньев сигнализации, если это предусмотрено в структуре данной сети СС 7.

4. Все STP, имеющие в соответствии со структурой сети СС 7 пучки звеньев сигнализации к опорным STP, образуют множество STP данного плана маршрутизации по КПН. Это множество STP не включает в себя опорные STP, но объединяет SP/STP, в том числе те, SP которых находятся в сигнальном отношении с SPадресатом.

5. Все SP сети СС 7, которые находятся в сигнальных отношениях с SPадресатом, образуют множество SP данного плана маршрутизации  по  КПН.  Это множество SP не включает в себя сам SPадресат и SP с функциями STP, т. е. SP/STP из множества STP.

6. В каждом SP из множества SP (SP/STP из множества STP) создаются пучки звеньев сигнализации по направлению к кластеру назначения, в зависимости от возможностей их организации в структуре данной сети СС 7. Для каждого SP (SP/STP) необходимо (если это допускает конфигурация сети сигнализации) предусмотреть, по крайней мере, два пучка звеньев сигнализации. Эти пучки следует использовать либо в режиме разделения нагрузки между основными сигнальными маршрутами, либо для создания альтернативных (резервных) путей для сигнальных сообщений.

На рисунке 3.16 показан пример построения плана маршрутизации по КПН с указанием SPисточников, SPадресата, кластера назначения, множества STP и множества SP в виде вложенных друг в друга окрестностей.

Рис. 3.16. Пример построения плана маршрутизации по коду пункта назначения

Рассмотренный метод маршрутизации по КПН в настоящее время широко применяется на практике.

Здесь следует заметить, что большое влияние на окончательный вид плана маршрутизации сигнальных сообщений сети СС 7 вне зависимости от метода его разработки оказывает способ реализации разделения сигнальной нагрузки.

В сети СС 7 трафик может быть разделен между пучками звеньев сигнализации для маршрутов с одинаковыми приоритетами (рис. 3.17, а) и звеньями сигнализации одного пучка (рис. 3.17, б).

Как указывалось ранее, разделение сигнальной нагрузки осуществляется с целью равномерной загрузки ресурсов сети СС 7.

Выбор в маршрутных таблицах звена, по которому будет передано сигнальное сообщение, происходит в соответствии со значениями кода пункта назначения (DPC) и кода селекции звена сигнализации (SLS). Код селекции звена сигнализации имеет длину 4 бита и может применяться для разделения сигнального трафика. На рисунке 3.17 и далее символ "´" означает, что при выборе данного звена или пучка звеньев сигнализации соответствующий бит поля SLS в разделении нагрузки не задействован.

В маршрутной таблице в интересах разделения сигнальной нагрузки между пучками звеньев сигнализации используется специальное поле, которое называется битом разделения нагрузки (Load Sharing Bit, LSHB).

Рис. 3.17. Принципы разделения сигнальной нагрузки:

а – между звеньями одного пучка; б – между двумя пучками звеньев

Запись в поле LSHB указывает номер бита поля SLS (0, 1, 2, 3), который используется для разделения сигнальной нагрузки между пучками звеньев сигнализации. В зависимости от его значения выбирается пучок звеньев сигнализации для передачи соответствующей сигнальной единицы.

При разделении сигнальной нагрузки между звеньями сигнализации внутри пучка применяются три или четыре бита поля SLS в зависимости от того, участвует данный пучок в разделении нагрузки между пучками или нет.

На рисунке 3.18 иллюстрируется случай разделения сигнальной нагрузки между пучками звеньев сигнализации. В маршрутной таблице исходящего пункта сигнализации SPA атрибут LSHB равняется единице (LSHB = 1), что говорит о том, что при маршрутизации сигнальных сообщений по двум исходящим пучкам звеньев сигнализации используется второй бит поля SLS. Следовательно, если во втором бите поля SLS имеется символ 1, то эта СЕ маршрутизируется в пучок АС. Если во втором бите поля SLS следующей СЕ будет символ 0, то она будет направлена в пучок АВ.

В маршрутных таблицах транзитных пунктов сигнализации STPB и STPC атрибут LSHB в данном примере равняется нулю (LSHB = 0). Следовательно, в назначении пучка ЗС сигнальной единице применяется первый бит ее поля SLS.

Анализ представленных на рисунке 3.18 данных показывает, что значение кода SLS в данных условиях однозначно определяет все четыре основных маршрута сигнализации от SPA к SPA.

Рис. 3.18. Принципы разделения сигнальной нагрузки между пучками ЗС

Распространенной на практике ситуацией является разделение нагрузки между двумя пучками, содержащими по несколько звеньев сигнализации каждый. Средствами маршрутизации сигнальный трафик можно распределить между звеньями сигнализации равномерно или неравномерно (рис. 3.19).

В первом примере (рис. 3.19, а) сигнальная нагрузка распределена равномерно по всем звеньям сигнализации. Маршрутизация организована таким образом, что последний бит поля SLS (LSHB = 3) определяет выбор пучка звеньев, а предпоследний (LSHB = 2) – выбор звена в пучке. Следовательно, каждое звено сигнализации переносит половину сигнальных единиц, поступающих на этот пучок звеньев.

Обеспечить равномерное разделение нагрузки между звеньями одного пучка (рис. 3.19, б) не всегда представляется возможным. Из рисунка видно, что два верхних звена в пучке АВ будут нести по 3/8, а нижнее звено 2/8 от общей сигнальной нагрузки, передаваемой от пункта SPA к пункту STPВ.

Реальные ЦСС имеют сложную конфигурацию, поэтому назначение кодов SLS при планировании сети СC 7 является непростой задачей. Ее решение осуществляется последовательно и взаимоувязано для всех сигнальных маршрутов, сигнальная нагрузка которых передается через одни и те же транзитные пункты сигнализации.

Рис. 3.19. Принципы разделения сигнальной нагрузки между пучками ЗС:

а – равномерного; б – неравномерного

Для примера рассмотрим планирование разделения сигнальной нагрузки по значению кода SLS при маршрутизации сигнальных сообщений из SPA и SPG в SPF через STPB (рис. 3.20).

Вопервых, необходимо спланировать выбор исходящих от оконечных пунктов SPA и SPG звеньев сигнализации. Как в предыдущих примерах, реализацию этой процедуры произведем в соответствии со значением старшего бита кода SLS. Назначение символов "0" и "1" для этого бита (LSHB = 3) поля таблиц маршрутизации SPA и SPG осуществляется взаимоувязанно.

Здесь следует заметить, что в поле SLS остаются свободными еще 3 бита (LSHB = 2, 1, 0). Таким образом, в каждом из пучков SP® STPB и SPG ® STPB могут использоваться по 2= 8 звеньев сигнализации. Разделение нагрузки внутри этих пучков можно спланировать независимо друг от друга.

Вовторых, следует решить задачу назначения кодов SLS для звеньев STP® STPD и STP® STPE. На рисунке 3.20 показано, что при обнаружении узлом STPB символа "0" в поле (LSHB = 2) кода SLS сигнальная единица будет направлена в пучок BD. Символ 1 предписывает передавать СЕ через пучок BE. Таким образом, при маршрутизации сообщений из STPB в STPD код SLS имеет вид ´0´´, а при маршрутизации сообщений из STPB в STPE  – ´1´´.

Рис. 3.20. Принципы разделения сигнальной нагрузки между пучками ЗС

На рисунке 3.21 детализируется решение задачи назначения кодов SLS для исследуемого фрагмента сети СС 7. Из представленного видно, что при маршрутизации от SPA к SPF применяются 4 звена сигнализации пучка BD, которые определяются кодом SLS вида 00´´. При маршрутизации от SPG к SPF тоже используются 4 звена сигнализации того же пучка. Но в этом случае они идентифицируются кодами SLS вида 10´´. Следовательно, между STPB и STPD (так же, как и между STPB и STPE) может быть применено максимум 8 звеньев сигнализации в одном пучке.

В результате планирования сети СС 7 должны быть подготовлены исчерпывающие сведения для маршрутизации во всех пунктах сигнализации. Данные для маршрутных таблиц формируются на основе плана маршрутизации, построенного в соответствии с изложенными ранее методами. Естественно, при этом должны учитываться вопросы разделения сигнальной нагрузки между пучками и внутри пучков звеньев сигнализации. Данные маршрутизации, разработанные для простого шаблона пучка маршрутов (рис. 3.22), представлены в таблице 3.2.

 

 


Таблица 3.2

Данные маршрутизации, разработанные для шаблона пучка маршрутов

Пункт

назначения

Звено

сигнализации

Приоритет пучка звеньев сигнализации

Код

SLS

Элементы маршрутной таблицы SPA

SPF

(SPASTPC)

1

´´´0

(SPASTPD)

1

´´´1

Элементы маршрутной таблицы STPС

SPF

(STPCSPF)

1

´´´´

(STPCSTPB)

2

´´´´

Элементы маршрутной таблицы STPD

SPF

(STPDSPF)

1

´´´´

(STPDSTPE)

2

´´´´

Элементы маршрутной таблицы STPB

SPF

(STPBSPF)

1

´´´´

Элементы маршрутной таблицы STPE

SPF

(STPESPF)

1

´´´´

Таким образом, одной из центральных проблем планирования и проектирования ЦСС является разработка плана маршрутизации сети системы сигнализации. Сложность задачи формирования данных таблиц маршрутизации резко возрастает с увеличением числа оконечных и транзитных пунктов сигнализации.



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