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).

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].