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

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).