Система сигнализации окс 7. Общее описание ОКС7. Байт служебной информации
Введение
Система сигнализации № 7 - это универсальная
многофункциональная система межстанционной сигнализации, ориентированная на
поддержку практически всех уже известных, а также будущих услуг связи. Ее
огромный потенциал объясняется блочной функциональной архитектурой, где над
единой транспортной подсистемой (MTP) расположены подсистемы пользователей и
приложений (TUP, ISUP, MAP, TCAP, MUP и т. д.), предназначенные для обеспечения
соответствующих услуг связи. Экономический эффект от внедрения ОКС 7 (общеканальной
сигнализации) проявляется даже при обычной телефонной связи.
1. Основы построения технологии ОКС-7
сигнализация маршрутизация сообщение
На протяжении последних ста лет сигнализация развивалась в рамках традиционной телефонии, причем за последние два десятилетия ее эволюция ускорилась как никогда ранее благодаря сращиванию компьютерных и коммутационных технологий.
В контексте телефонии под сигнализацией
понимается передача управляющей информации с целью установления/разъединения
двухточечных соединений. Сигнализация бывает трех типов - абонентская, т. е. на
участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией,
внутристанционная и межстанционная. Пример абонентской сигнализации приведен на
рис.1, где показаны основные сигналы, передаваемые в процессе нормального
установления/разъединения соединения между двумя абонентами, подключенными к
одной коммутационной станции.
Рисунок 1 - Пример абонентской сигнализации
Межстанционная сигнализация в свою очередь делится на два основных типа - сигнализация по выделенному каналу CAS (Channel Associated Signalling) и сигнализация по общему каналу CCS (Common Channel Signalling) . В системе использован принцип передачи управляющей информации по общему каналу сигнализации, отсюда ее сокращенное название по-русски - ОКС7.
В первом случае (CAS) сигнальная информация передается либо непосредственно по разговорному каналу (внутриканальная сигнализация) либо по каналу, физически привязанному к нему. Во втором случае (CCS) сигнализация полностью отделена от разговорного тракта, и передача сигнальной информации осуществляется по специально выделенному высокоскоростному каналу, общему для пучка разговорных каналов.
На сегодняшний день известны два стандарта систем общеканальной сигнализации:
1. CCITT Signalling System No. 6.
2. CCITT Signalling System No. 7.
Первая из них была разработана в конце 60-х годов и по ряду причин сейчас практически не применяется. Вторая - CCITT No. 7 (ОКС № 7) появилась в конце 70-х годов и предназначена для использования на цифровых сетях с каналами не ниже 64 Кбит/с.
Основными преимуществами ОКС № 7 являются:
· СКОРОСТЬ - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;
· ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ - один канал сигнализации способен одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;
· ЭКОНОМИЧНОСТЬ - по сравнению с системами CAS во много раз сокращается объем оборудования на коммутационной станции;
· НАДЕЖНОСТЬ - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;
· ГИБКОСТЬ - система передает любые данные, не только данные телефонии.
Популярные словосочетания и аббревиатуры, такие как ISDN, сети подвижной связи, интеллектуальные сети, в действительности, остаются лишь словами на бумаге без системы сигнализации № 7 (ОКС 7) -- единственного средства, обеспечивающего внедрение и функционирование современных услуг связи на сетевом уровне.
Многие производители оборудования ISDN утверждают, будто их продукты обеспечивают "услуги ISDN". Однако область действия услуг, предоставляемых любым терминальным оборудованием ISDN или офисными АТС класса ISDN, ограничена пределами одной коммутационной системы, и не распространяется на абонентов других станций. Развитие сетей подвижной связи также невозможно без ОКС 7. Порой конкурирующих между собой поставщиков услуг сотовой связи объединяет лишь ОКС 7, необходимая для обеспечения автоматического обмена информацией о местонахождении абонента (роуминга). Наконец, для эффективного функционирования интеллектуальных сетей также требуется ОКС 7.
Будучи разработанной для традиционной телефонии, в ОКС № 7 изначально были заложены большие возможности для управления другими услугами связи. Это объясняется прежде всего бумом на рынке услуг телекоммуникаций, который продолжается с начала 80-х годов и еще не достиг своего пика. Именно в 80-х годах ОКС № 7 интенсивно разрабатывалась ведущими производителями коммутационного оборудования и параллельно утверждалось в качестве стандарта CCITT. Уже сейчас ОКС № 7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:
PSTN - Public Switched Telephone Network
ISDN - Integrated Services Digital Network
PLMN - Public Land Mobile Network
IN - Intelligent Network
Взаимодействие данных систем также
осуществляется посредством ОКС № 7 (рис. 2).
Рисунок 2 - Взаимодействие цифровых
сетей по ОКС № 7.
В настоящее время практически всеми
международными институтами стандартизации телекоммуникаций (ITU-T, ETSI, ANSI,
ATM Forum и др.) разрабатываются стандарты ОКС № 7 для широкополосных сетей -
Broadband-ISDN, Universal Mobile Telecommunications System, Broadband-IN.
2. Основные понятия и элементы ОКС №
7
В процессе развития сетей связи применялся и применяется до сих пор ряд систем сигнализации, причем большинство из них принято в качестве стандарта на международном уровне ITU-T (ранее CCITT). Примеры систем сигнализации CAS:
1VF (One Voice Friequency) - одночастотная сигнализация;
2VF (Two Voice Friequency) - двухчастотная сигнализация (CCITT No. 4);
MVF (Multi Friequency Pulse) - многочастотная сигнализация (CCITT No. 5).
Сами названия этих систем говорят о способе передачи сигнальной информации - тональные и/или импульсные сигналы.
В системах CCS все сигнальные сообщения SM (Signalling Message) передаются по дуплексным каналам - звеньям сигнализации SL (Signalling Link) в составе пакетов данных, называемых сигнальными единицами SE (Signal Unit) . Это стало возможным после появления первых коммутационных станций с программным управлением SPC (Stored Programm Control) и цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse-Code Modulation) . Часть функций таких станций вместе с пучками звеньев сигнализации SLS (Signalling Link Set) образуют логически отделенную от базовой сети связи сеть передачи данных с коммутацией пакетов данных (сигнальных единиц), называемую сетью сигнализации SN (Signalling Network) .
Пункт сигнализации - SP (Signalling Point) - это узел сети сигнализации, в котором реализованы части пользователей ОКС № 7.
Звено сигнализации - SL (Signalling Link) - средство передачи сигнальных единиц между двумя пунктами сигнализации.
Транзитный пункт сигнализации - STP
(Signalling Transfer Point)
- узел сети сигнализации без функций частей
пользователей, осуществляющий только функции части передачи сообщений ОКС № 7.
Рисунок 3 - Режимы сети сигнализации.
Режимы сети сигнализации - связанный режим (Associated Mode) и квази-связанный режим (Quasi-Associated Mode) - пояснены на рис 3а и 3в соответственно.
Часть передачи сообщений - MTP (Message Transfer Part) является транспортной подсистемой ОКС № 7, предназначенной для надежной передачи сигнальных сообщений в правильной последовательности и без ошибок.
Части пользователей - UP (User Parts) функциональные блоки ОКС № 7, где генерируются и обрабатываются сигнальные сообщения. Примерами частей пользователей являются:
TUP - Telephone User Part;
ISUP - ISDN User Part;
MAP - Mobile Application Part.
Базовая функциональная схема ОКС № 7 приведена на рис. 4. На рис. 5 представлен пример обмена сигнальными сообщениями между двумя пунктами сигнализации в процессе установления/разъединения телефонного соединения:
- IAM (Initial Address Message) - содержит номерную информацию о вызываемом абоненте;
- SAM (Subsequent Address Message) - содержит дополнительную информацию, передается в случае необходимости;
- ACM (Address Complete Message) - содержит информацию о статусе вызываемого абонента (например, абонент свободен);
- ANC (Answer Charge) - определяет момент начала начисления оплаты;
- CLF (Clear Forward) - сообщение в прямом направлении о завершении вызова;
- RLG (Release Guard) - подтверждение завершения вызова в обратном направлении, разъединение соединения.
Рисунок 4 - Базовая функциональная
схема ОКС № 7.
Рисунок 5 - Временная диаграмма
установления/разъединения телефонного соединения по ОКС № 7.
#"520551.files/image006.gif">
Рисунок 6 - Формат значащей
сигнальной единицы.
1. Signalling Information Field (SIF) - включает сигнальную информацию части пользователя и метку маршрутизации, которая применяется в части передачи сообщений MTP.
2. Service Information Octet (SIO) - указывет на принадлежность сигнальной информации конкретной части пользователя.
3. Length Indicator (LI) - содержит значение числа байт между полями LI и СК.
4. Check bits (CK) - проверочные биты для обнаружения ошибок передачи.
5. Error correction - состоит из четырех полей аналогичных используемым в протоколе HDLC и предназначенных для обеспечения повторных передач пакетов при обнаружении ошибок.
6. Flag (F) - обозначает начало и конец сигнальной единицы.
. Расчет сигнальной нагрузки
Упрощенный расчет сигнальной нагрузки, обслуживаемой звеном сигнализации, можно выполнить, используя следующие формулы :
,(байт) (4.2)
,(байт) (4.3)
Y - величина сигнальной нагрузки, (Эрл);
V - скорость передачи сообщений ОКС № 7 (8000 байт/с);
N - число вызовов в ЧНН;
pi , i = 1 … m - вероятность поступления вызова i -го типа;
qij , i = 1 … m , j = 1 … n - вероятность j -го состояния вызова i -го типа;
Li ′j - общий объем сигнальной информации, посылаемой в прямом направлении в j -ом состоянии вызова i -го типа (байт);
Li ′′j - общий объем сигнальной информации, посылаемой в обратном направлении в случае j-ого состояния вызова i-го типа (байт);
L ′ − средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в прямом направлении (байт);
L ′′ − средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в обратном направлении (байт);
m - число типов вызов (аналоговая телефония, ЦСИС и др.)
n - количество возможных состояний вызова (успешный вызов, абонент занят, абонент не отвечает).
Исходные данные для выполнения расчетов приведены в табл. 1, табл. 2.
Таблица 1 − Длина основных сообщений ISUP
в октетах
Наименование
сообщения Сокращение Длина
в октетах телефония Начальное
адресное сообщение: (c адресом вызывающего и вызываемого абонентов) Запрос
информации Информация Адрес
полный Соединение Прохождение
вызова Приостановка Возобновление Разъединение Освобождение Таблица 2 − Распределение показателей
вызовов
В данной курсовой работе при определении
значений Li
′j
, Li
′′j
, можно
принять следующее: 1. Расчет объема сообщений,
передаваемых в прямом направлении
(данные табл. 6). Успешный вызов
:
передается сообщение IAM, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5
каждое. Следовательно: Абонент занят
: передаются
сообщения IAM и RLC: Абонент не отвечает
: передаются
сообщения IAM и REL: 2. Расчет объема сообщений,
передаваемых в обратном направлении
. Успешный вызов
: передается
сообщение ACM, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5 каждое.
Следовательно: Абонент занят
: передается
сообщения REL: Абонент не отвечает
: передаются
сообщения ACM и RLC: Результаты расчетов заносятся в
таблицу (табл. 3)
Таблица 3 - Расчет объемов
передаваемых сообщений
Параметр Значение Телефонный
вызов (аналоговый) Успешный
вызов56,5 Абонент
занят Абонент
не отвечает Успешный
вызов34,5 Абонент
занят Абонент
не отвечает 0,9(56,5·0,5+54·0,35+59·0,25)+0,1(56,5·0,5+54·0,35+59·0,25)=
=0,961,9+0,161,9=61,9
(байт) 0,9(34,5·0,5+20·0,35+32·0,25)+0,1(34,5·0,5+20·0,35+32·0,25)=
=0,932,25+0,132,25=32,25
(байт) По формуле (4.1) рассчитывается
величина сигнальной нагрузки, при неисправности транзитного пункта сигнализации
STP B.
Рисунок 7 - Нагрузка, приходящаяся
на звенья сигнализации
Любое изменение состояния сети
сигнализации обычно влечет за собой модификацию текущей маршрутизации
сообщений, поэтому происходит переход некоторых частей трафика сигнализации из
одного звена сигнализации на другое. Поэтому количество вызовов в час
наибольшей нагрузки между STP С и SP H составляет
50000+40000=90000. Следовательно: Между STP F и SP G количество
вызовов в час наибольшей нагрузки равно 140000, следовательно: Между STP F и SP Е
количество вызовов в час наибольшей нагрузки равно 180000, следовательно: Для учета перегрузок при расчете
сети ОКС № 7 рекомендуется использовать величину максимальной сигнальной
нагрузки, Эрл: /////////////////////////////////////////Ymax= αY, (4.4) где α принимает
значение от 1 до 2 (в работе можно принять α = 1,5). Ymax=1,50,29=0,44
(Эрл); Ymax=1,50,46=0,69
(Эрл); Ymax=1,50,59=0,88
(Эрл). Если нагрузка звена сигнализации превышает 0,2
Эрл, необходимо организовывать параллельные звенья сигнализации (работа в
режиме с разделенной нагрузкой). В этом случае количество звеньев сигнализации
NЗС в пучке определятся исходя из максимальной сигнальной нагрузки Ymax и
нормируемой нагрузки звена сигнализации 0,2 Эрл:
Nзс= Ymax
/ 0,2 , (4.5)
Nзс= 0,44 / 0,2=2,2; Nзс= 0,88 / 0,2=4,4. По результатам расчетов, составляются таблицы
(табл. 4, табл. 5). Таблица 4 − Величина сигнальной нагрузки Ymax
Заключение
В последнее время интерес к системе сигнализации
ОКС №7 в России значительно возрос, и обусловлено это широким внедрением
цифровых систем коммутации, поддерживающих ОКС №7, и созданием цифровых сетей
связи на всех уровнях иерархии Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации
(ВСС РФ). Стек протоколов ОКС-7 отталкивается от модели
OSI и имеет только четыре уровня. Уровени совпадают с уровнями OSI 1
(физический), 2 (канальный) и 3 (сетевой). Уровень 4 ОКС-7 соответствует уровню
7 OSI. Уровни называются MTP () 1 , MTP 2 и MTP 3. Уровень 4 ОКС-7 содержит
несколько различных пользовательских уровней
, например Telephone
User Part
(TUP), ISDN
User Part
(ISUP), Transaction
Capabilities
Application
Part (TCAP)
и Signaling
Connection
and Control
Part (SCCP).описывает
транспортные протоколы, включая сетевые интерфейсы, обмен данными, обработка
сообщений и маршрутизация их на верхний уровень. SCCP - это подуровень из
других протоколов 4 уровня, и вместе с MTP 3 может быть назван Network
Service Part
(NSP). NSP обеспечивает адресацию и маршрутизацию сообщений
без установления соединения (UDT) и сервис управления для других частей 4
уровня. TUP - это система сигнализации точка-точка для соединения звонков. ISUP
- это ключевой протокол, предоставляющий канально-ориентированный протокол для
установки, проключения и завершения соединения при звонке. TCAP используется
для создания запросов к базе данных и используется при расширенной
функциональности сети или как связующий протокол с интеллектуальными сетями
(INAP), мобильными службами (MAP) и т.д. В данном курсовом проекте было изучено: −функционирование телекоммуникационной
сети, при возникновении отказов/неисправностей; −функциональное назначение уровней
подсистемы передачи сообщений (МТР). Исследовали порядок назначения маршрутов
сигнализации; рассчитали сигнальную нагрузку, обслуживаемую звеном сигнализации.
И получили, что величина сигнальной нагрузки зависит от числа вызовов в час
наибольшей нагрузки, чем больше число вызовов в ЧНН, тем больше величина
сигнальной нагрузки. Использовали величину максимальной сигнальной
нагрузки для учета перегрузок. Обычно проектируют невысокое использование ОКС №
7 для передачи. Резервная производительность ОКС № 7 необходима для передачи
команд управления сетью и обеспечения требуемого качества при мгновенном
повышении интенсивности потока MSU, а также при появлении ошибок. Вызванные
этими причинами перегрузки приводят к дополнительной задержке в передаче MSU и
к уменьшению пропускной способности ОКС № 7. Организовали параллельные звенья сигнализации,
так как нагрузка звена сигнализации превысила 0,2 Эрл, и определили количество
звеньев сигнализации в пучке, исходя из максимальной сигнальной нагрузки
и
нормируемой нагрузки звена сигнализации. В процессе работы над курсовым проектом на тему:
«Исследование параметров сигнального трафика в час наибольшей нагрузки в
телекоммуникационной сети» получили, что ОКС№7 в настоящее время является
универсальной системой сигнализации и обеспечивает эффективное функционирование
современных сетей телекоммуникаций.
Литература
1. Аджемов А. С., Кучерявый А. Е.
Система сигнализации ОКС № 7. - 2. Берлин
А.Н. Телекоммуникационные сети и устройства
Берлин
А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией
4. Гольдштейн Б. С, Ехриелъ И. М.,
Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема МТР. - М.: Радио и связь, 2003. 5. Гольдштейн Б. С.
Сигнализация в сетях связи. - М.: Радио и связь, 1997. Гольдштейн Б. С. Системы
коммутации: Учебник для вузов. 2-е издание. - СПб: БХВ - Санкт-Петербург, 2004. Гольдштейн Б. С., Ехриелъ
И. М., Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема SCCP. - СПб.: БХВ -
Санкт-Петербург, 2006. Гольдштейн Б. С., Ехриелъ
К. М., Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема ISUP. - СПб.: БХВ -
Санкт-Петербург, 2003. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие
требования к текстовым документам. ГОСТ 2.106-68 ЕСКД.
Текстовые документы. М.: Радио и связь, 2002. Росляков А. В. ОКС № 7:
архитектура, протоколы, применение. - М.: Эко-Трендз, 2008 - 320 с.34. 13. Семенов
Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 1. Алгоритмы и протоколы
каналов и сетей передачи данных
Семенов
Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 2. Протоколы и алгоритмы
маршрутизации в INTERNET Семенов
Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 3. Процедуры, диагностика,
безопасность 16. Яковлев С. В. Методические
указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы построения
телекоммуникационных систем и сетей» для бакалавров по направлению 550400
«Телекоммуникации». Ставрополь, 2010.
,
;
,
.
;
.
Система сигнализации №7 (Signaling System 7, SS7) была разработана в целях замены предыдущих систем сигнализации по информационным каналам (inband signaling). (В российской технической литературе SS7 называют также общеканальной системой сигнализации, или ОКС-7.) Она служит для обмена информацией управления вызовами между цифровыми коммутирующими станциями для поддержки как голосовых, так и не голосовых служб. Благодаря введению баз данных, SS7 позволяет также предоставлять компаниям и частным лицам такие дополнительные услуги, как звонки с оплатой вызываемым абонентом, идентификация вызывающего абонента и т. п. Сигнальная система №7 образует свою собственную сеть параллельно цифровой сети связи.
Сигнальные точки SS7
Система сигнализации №7 образует свою собственную сеть, сигналы которой передаются по иным путям, нежели голос и данные. До ее появления установление телефонного соединения происходило по тем же физическим каналам, что и разговор между абонентами. Это было возможно благодаря тому, что служебные сигналы никогда не передавались одновременно с пользовательской информацией.
При сигнализации по внешним каналам служебная информация передается по независимым цифровым - так называемым сигнальным - каналам с пропускной способностью 56 или 64 Кбит/с (в США сигнальные каналы имеют пропускную способность преимущественно в 56 Кбит/с, а в России - исключительно в 64 Кбит/с).
В отличие от ISDN, где абоненты и коммутаторы могут посылать друг другу служебные сигналы по каналу D, система сигнализации 7 предусматривает обмен служебной информацией по общим каналам только между компонентами сети. Она используется при взаимодействии между тремя классами устройств: точками коммутации сервиса (Service Switching Point, SSP), точками передачи сигнала (Signal Transfer Point, STP) и точками управления сервисом (Service Control Point, SCP). (Отметим, что как русские, так и английские расшифровки перечисленных аббревиатур могут отличаться.) Обобщенно данные устройства называются сигнальными точками, или узлами SS7.
SSP - это телефонные коммутаторы с SS7-совместимым программным обеспечением; они являются начальными (и конечными) точками сигнальных каналов. STP представляют собой коммутаторы пакетов сети SS7; они принимают поступающие сигнальные сообщения и маршрутизируют их к конечному адресату. SCP содержат базы данных; они предоставляют необходимую информацию для обработки вызовов. Каждое из устройств изображается на диаграммах своим стандартным символом.
Сообщения SS7 формируются на получившей вызов абонента SSP. Как правило, такой коммутатор располагается на телефонной станции оператора связи. Однако это может быть и корпоративная УАТС. Если SSP на вызывающем конце знает, куда маршрутизировать вызов, то он обращается к ближайшему STP с запросом на установление соединения с SSP на принимающем конце (см. Рисунок 1). Так, при междугородном звонке начальный SSP может определить конечный SSP по первым шести цифрам десятизначного номера. Например, в номере 095-253-92-28 первые три цифры - код Москвы, а три следующие - код АТС. В случае, если маршрут неизвестен, как с 800-ми номерами для бесплатных звонков в США, STP обращается к базе данных SCP для получения информации о маршрутизации вызова. 800-е телефонные номера являются, так сказать, виртуальными, они не привязаны к конкретной абонентской линии. Поэтому для определения реального номера STP и вынужден обращаться к базе данных.
Базы данных используются для выполнения функции под названием «трансляция глобального заголовка» (global title translation), с помощью которой STP определяет целевой SSP посредством преобразования глобального цифрового заголовка (набираемого звонящим номера, в том числе номера с оплатой вызываемым абонентом, номера телефонной карты или номера сотового телефона) в соответствующий маршрут. В случае сотовых телефонов процесс трансляции заголовка позволяет установить также идентификационный номер вызываемого мобильного телефона, так как, вообще говоря, сотовые телефоны не имеют телефонных номеров как таковых. Кроме того, с помощью SS7 коммутаторы с SSP могут передавать на SCP информацию об оплате.
Не все STP похожи друг на друга. Местные STP обслуживают только внутренний трафик в пределах локальной области доступа и передачи (Local Access and Transport Area, LATA), в то время как межсетевые STP обеспечивают взаимодействие между LATA. Международные STP осуществляют преобразование несколько отличной американской версии SS7, определенной ANSI в Т1.111, в международную версию, стандартизованную ITU-T в Q.700-Q.741. Шлюзовые STP предоставляют интерфейс между телефонными сетями общего пользования и другими службами, например с операторами сотовой связи.
Своей надежностью телефонная сеть обязана во многом наличию множества резервных каналов между узлами SS7. Практически все STP и SCP реализуются парами, а большинство SSP связаны с двумя и более STP. Во многих случаях соединения проходят по различным физическим путям.
Сигнальные каналы SS7
Сигнальные каналы SS7 характеризуются в соответствии с их ролью в сигнальной сети. Фактически все каналы идентичны в том смысле, что они представляют собой двунаправленные каналы передачи данных, имеют одинаковую пропускную способность и поддерживают одни и те же низкоуровневые протоколы. Главное отличие состоит в их назначении.
Каналы A (от английского access, т. е. «доступ») связывают STP с SSP и SCP. Последние две обобщенно называются конечными сигнальными точками. Каналы A предназначаются исключительно для доставки сигналов от и к конечным точкам. При необходимости, например, передать информацию другому узлу, SSP (или SCP) отправляет ее ближайшему STP по каналу A, а тот уже занимается дальнейшей маршрутизацией сообщения.
Каналы C (от английского cross, т. е. «перекрестный») соединяют между собой образующие пару STP. Они позволяют увеличить надежность сигнальной сети в случаях, когда другие каналы становятся недоступными.
Каналы B, D или B/D (от английского bridge, т. е. «мост», и diagonal, т. е. «диагональ») связывают две пары STP между собой. Их основная функция состоит в передаче сигналов по сигнальной сети. Каналы B связывают STP одного уровня, а каналы D - STP на различных уровнях иерархии. Однако из-за отсутствия четкой иерархии такие каналы маркируются иногда как B/D.
Каналы E (от английского extended, т. е. «расширенный») обеспечивают резервные соединения конечных точек сигнальной сети с другой парой STP на случай, если ближайшая пара STP окажется недоступна по каналам А. Каналы E могут и отсутствовать, все зависит от реализованного уровня избыточности.
Каналы F (от английского fully associated, т. е. «полностью ассоциированные») реализуют прямое соединение между двумя конечными сигнальными точками. Однако их применение ограничено из-за того, что они обходят предусматриваемые STP функции защиты.
Формат сигнальных пакетов
Информация передается по сигнальным каналам в виде сообщений, называемых сигнальными пакетами (Signal Unit, SU). Протокол SS7 определяет три типа сигнальных пакетов:
- сигнальный пакет с сообщением (Message Signal Unit, MSU);
- сигнальный пакет с состоянием канала (Link Status Signal Unit, LSSU);
- сигнальный пакет с заполнением (Fill-in Signal Unit, FISU).
Сигнальные пакеты передаются по любому действующиму каналу в обоих направлениях. При отсутствии MSU или LSSU для передачи сигнальная точка будет передавать по каналу FISU. В соответствии со своим названием, FISU «заполняют» сигнальный канал в отсутствии полезной информации.
Передаваемая информация разбивается на блоки длиной по восемь бит, называемые октетами. Сигнальные пакеты отделяются друг от друга ограничителем «01111110». Этот флаг сигнализирует одновременно о конце предыдущего пакета и о начале следующего.
Все три типа сигнальных пакетов имеют ряд общих полей (см. Рисунок 2). Кроме флага, это поля контрольной суммы, указателя длины, а также BSN/BIB и FSN/FIB.
Контрольная сумма служит для проверки наличия в передаваемом пакете ошибок. При наличии ошибок принимающая сторона запрашивает повторную передачу.
Указатель длины сообщает о числе октетов между данным полем и контрольной суммой. Он служит, в частности, для установления типа сигнального пакета. Как видно из Рисунка 2, указатель длины для пакета FISU равен 0, для LSSU - 1 или 2, а для MSU он больше 2.
BSN/BIB и FSN/FIB содержат обратные порядковый номер и сигнальный бит (BSN/BIB) и прямые порядковый номер и сигнальный бит (FSN/FIB). Эти поля предназначены для подтверждения приема SU и для обеспечения приема пакетов в том же порядке, в каком они были переданы. Они также служат для обеспечения контроля за потоками.
FISU не имеют никаких других полей, кроме перечисленных. Как уже говорилось, их назначение состоит в заполнении канала в отсутствии LSSU или MSU для передачи. Они позволяют, кроме того, осуществлять непрерывный мониторинг качества связи посредством проверки правильности контрольной суммы в отсутствии сигнального трафика.
LSSU служит для передачи информации о состоянии канала между узлами по обеим сторонам канала. Эта информация размещается в поле состояния. Она сообщает о качестве принимаемого сигнального трафика, о состоянии процессоров и т. п. LSSU не содержат никакой адресной информации, так как они пересылаются только между двумя соседними точками.
Вся сигнальная информация об установлении и разрыве соединений, о запросах и ответах базы данных и управлении сетью SS7 передается в пакетах MSU. В свою очередь, MSU делятся на несколько видов в соответствии с их функцией и содержимым: управление сигнальной сетью, тестирование и эксплуатация сигнальной сети, SSCP и ISUP. Тип содержимого пакета указывается в октете служебной информации. Само же содержимое размещается в поле сигнальной информации.
Стек протоколов SS7
Стек протоколов SS7 состоит из четырех слоев, или уровней (см. Рисунок 3). Нижние три уровня объединены под общим названием «блок передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI.
MTP уровень 1 аналогичен физическому уровню модели OSI. Он определяет различные физические интерфейсы между сигнальными точками. Физические каналы между STP и их локальными SSP и SCP имеют, как правило, пропускную способность 56 или 64 Кбит/с; физические же каналы между самими STP имеют обычно пропускную способность 1,544 Мбит/с и выше.
MTP уровень 2 соответствует канальному уровню модели OSI. Он обеспечивает обнаружение и исправление ошибок с использованием 16-разрядного циклического избыточного кода. При обнаружении ошибки он запрашивает повторную передачу.
MTP уровень 3 выполняет те же функции, что и сетевой уровень модели OSI. Он осуществляет разбор сообщения для определения того, кому оно предназначено. Если адресат сообщения находится в сфере действия местной сигнальной точки, то третий уровень доставляет сообщение по назначению; в противном случае, он осуществляет маршрутизацию сообщения для определения следующего узла на пути к адресату.
Кроме того, третий уровень отвечает за определение состояния узлов и каналов: наступления аварии, надежности функционирования, состояния перегрузки, факта отключения/включения. Он выбирает альтернативные маршруты и посылает управляющие сообщения об изменениях в состоянии каналов на соседние сигнальные точки.
Четвертый уровень стека SS7 охватывает с четвертого по седьмой уровни модели OSI. Он состоит из двух параллельных комплектов протоколов: пользовательского блока ISDN (ISDN User Part, ISUP) и блока управления сигнальным соединением/прикладного блока поддержки транзакций (Signaling Connection Control Part/Transaction Capabilities Application Part, SCCP/TCAP).
ISUP порождает, управляет и завершает как ISDN-, так и не-ISDN-соединения между устройствами в телефонной сети общего пользования. Таким образом, несмотря на свое название, ISUP служит для осуществления как ISDN-, так и не-ISDN-вызовов. Однако в случае ISDN он поддерживает такие дополнительные виды услуг, как переадресация вызова, идентификация вызывающей линии, закрытые пользовательские группы, межпользовательская сигнализация и т. п. В качестве транспорта ISUP использует непосредственно MTP. В случае, если вызов порождается и завершается на одном и том же коммутаторе, сигнализация ISUP не применяется.
SCCP служит для поддержки сервисов между STP и базами данных. Соответствующий транспортному уровню модели OSI, SCCP предоставляет более подробную адресную информацию, нежели MTP, так как последний идентифицирует только конечную сигнальную точку. SCCP же позволяет идентифицировать конкретную базу данных на SCP.
Адресуемый с помощью SCCP, сам запрос к базе данных передается и возвращается TCAP. В сообщениях TCAP размещается такая информация, как сведения о маршруте, чтобы ISUP мог узнать, кому адресовать вызов. После завершения разговора TCAP может передать требуемую информацию об оплате в соответствующую учетную базу данных. В случае, например, мобильных пользователей TCAP передает идентификационные сообщения и извещает базу данных SCP о местонахождении сотовых телефонов.
ОКС-7 В России
С переводом международных сетей связи в цифровой формат задача внедрения соответствующих систем и, как следствие, ОКС-7 встала и перед российской отраслью связи. Принципы построения национальной сигнальной сети заложены в «Основных положениях по структуре сети ОКС-7 РФ». Вместе с тем создаваемая сеть отличается как от американского, так и от международного стандартов наличием ряда дополнительных сообщений и другими особенностями.
Дмитрий Ганьжа - ответственный редактор LAN. С ним можно связаться по адресу: [email protected] .
Ресурсы
Хорошее интерактивное введение в SS7 с описанием протоколов MTP, ISUP, SSCP и TCAP можно найти на сервере компании Microlegend http://www.microlegend.com/whatss7.htm .
Краткий курс для самостоятельного изучения с контрольными вопросами имеется на сервере Bell Atlantic http://www.webproforum.com/bell-atlantic2/full.html .
Принципы внедрения и построения сети ОКС-7 в России изложены в докладе «Система общеканальной сигнализации №7» http://www.astu.astranet.ru/rus/astu/ library/telecom/netcomm/seti/index.htm .
Подробное изложение SS7 дается в книге Тревиса Рассела «Signaling System #7», 2-е издание, изд-во McGraw-Hill, 1998 г.
Для обмена информацией между функциональными элементами на интерфейсах A, B, C, D, E, F, G принята система общеканальной сигнализации №7 (ОКС-7 или SS7).
ОКС-7 является специализированной сетью передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины (до 274 байтов). Пакеты называют сигнальными единицами.
Узлы сети ОКС-7 принято называть сигнальными пунктами (SP – Signaling Point). Атрибутами сигнального пункта являются:
- SPC – Signaling Point Code – код сигнального пункта (14 бит)
- NI – Network Indicator – идентификатор сети (2 бита)
NI=10 – национальная сеть
NI=11 – ведомственная или региональная сеть
NI=00 – международная сеть
Код SPC позволяет адресовать сигнальные сообщения между узлами в пределах одной сети ОКС-7, например в пределах одной национальной сети. Его недостаточно для адресации сообщений между сигнальными пунктами различных сетей ОКС-7.
Три нижних уровня протоколов ОКС-7 образуют часть передачи сообщений (MTP ). Выше расположены пользователи MTP:
ISUP и SCCP . Они подготавливают и передают в MTP сообщения (User Information). MTP дополняет эти сообщения соответствующей служебной информацией. В результате формируется сигнальная единица сообщения (MSU – Message Signaling Unit).
В функции 3-го уровня MTP входит маршрутизация сигнальных единиц. С этой целью к пользовательскому сообщению добавляют метку маршрутизации (Routing Label ) и информационный октет (SIO ). Тем самым указывают коды сигнальных пунктов отправителя (OPC ) и получателя (DPC ) сообщения, пользователя MTP и идентификатор сети (NI ).
Уровень 2 MTP обеспечивает достоверной обмен информацией между двумя сигнальными пунктами. С этой целью в сигнальную единицу включают проверочные биты (CK ). Номера сигнальных единиц, передаваемых в прямом и обратном направлениях (FSN и BSN ) и соответствующие биты-индикаторы (FIB и BIB ) обеспечивают повторную передачу сигнальных единиц при выявлении ошибок на приемной стороне.
Уровень 1 определяет физические, электрические и функциональные характеристики тракта передачи сигнализации и устройств доступа. Для передачи сигнализации используют цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Часто для ОКС-7 выделяют 16-й канал 32-х канального тракта E1, однако это не является обязательным.
Рис. 1.
Структура протоколов ОКС -7
MTP – Message Transfer Part – часть передачи сообщений
ISUP – Integrated Services Digital Network (ISDN) User Part – пользователькая часть сети ISDN
SCCP – Signaling Connection Control Part – часть управления сигнальными соединениями
TCAP – Transaction Capabilities Application Part – прикладная часть возможностей транзакций
BSSAP – Base Station System Application Part – прикладная часть подсистемы базовых станций GSM. Состоит из:
- DTAP (Direct Transfer Part) - прикладной части обмена сигнализацией между MS и MSC,
- BSSMAP (BSS Management Application Part) – прикладной части взаимодействия BSC и MSC
RANAP – Radio Access Network Application Part – прикладная часть подсистемы радиодоступа в сетях UMTS
MAP – Mobile Application Part – прикладная часть поддержки мобильности сетей GSM
INAP – Intelligent Network Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (фиксированная связь)
CAP – CAMEL Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (подвижная связь)
Рис. 2.
Формат сигнальной единицы сообщений представлен на рис. 3.
Рис. 3.
F – Flag (01111110) – флаг начала и конца сигнальной единицы
BSN – Backward Sequence Number – обратный порядковый номер
BIB – Backward Indicator Bit – обратный бит-индикатор
FSN – Forward Sequence Number – прямой порядковый номер
FIB – Forward Indicator Bit – прямой бит-индикатор
LI – Length indicator – указывает число байт, следующих за LI; идентифицирует тип сигнальной единицы:
0 – Fill-In Signal Unit (FISU) –заполняющая сигнальная единица
1 или 2 – Link Status Signal Unit (LSSU) – сигнальная единица сигнального звена
более 2 – Message Signal Unit (MSU) – сигнальная единица сообщения
SIO – Service information octet – октет информации о сервисе
SI – Service Indicator: ISUP SCCP Link Status
NI – Network Indicator (идентификатор сети): 00; 10; 11.
DPC – destination point code – код пункта назначения
OPC – originating point code – код пункта отправления
SLS – signaling link selection field – поле выбора тракта сигнализации
CK – Check bits – проверочные биты
ISUP реализует функции управления вызовами с возможностью предоставления абонентам услуг ISDN.
Подсистема ISUP использует стандартные сообщения, формат которых определен спецификациями Q.767.
Сообщения, используемые при установлении и окончании вызова:
- IAM – Initial Address Мessage – начальное адресное сообщение
- SAM – Subsequent Address Message – последующее адресное сообщени
- ACM – Address Complete Message – адрес полный
- ANM – Answer Message – ответ
- REL – Release Message – освобождение
- RCM – Release Complete Message – освобождение выполнено
Сообщения ISUP передают по принципу «от звена к звену».
Помимо метки маршрутизации, в поле SIF включаются идентификатор канала (CIC – Circuit Identification Code), однозначно связывающий данное сигнальное сообщение с определенным каналом трафика.
Рис. 4.
Последовательность установления вызова SCCP реализует обмен сигнализацией, несвязанной непосредственно с вызовами и каналами трафика.
В отличие от ISUP SCCP позволяет устанавливать сквозные сигнальные соединения по принципу «из конца в конец».
Формат поля SIF при передаче сообщения SCCP:
Рис. 5.
SCCP обеспечивает передачу сообщений двух типов:
1) Без установления логического соединения (Connection less). Используют MAP, INAP, CAP и др. через TCAP, BSSAP (часть BSSMAP), рис. 6.
2) C установлением логического соединения (Connection oriented). Использует BSSAP (DTAP и часть BSSMAP), RANAP (рис. 7).
Рис. 6.
Рис. 7.
SCCP обеспечивает дополнительные возможности адресации сообщений.
Получателя и отправителя сообщений можно адресовать, используя:
- номер подсистемы (SSN – Subsystem Number);
- глобальный заголовок (GT – Global Title).
Номер подсистемы позволяет адресовать сообщения различным сетевым элементам, имеющим одинаковый SPC.
Можно дифференцировать сообщения, адресованные MSC, VLR, HLR, EIR, находящимся в одном узле.
Номера некоторых подсистем:
Глобальный заголовок (GT) используют для адресации SCCP сообщений, направляемых в другие сети ОКС-7.
Например, HLR сети X (NI=10) посылает SCCP сообщение VLR сети Y (NI=10), через транзитную сеть Z (NI=00). Непосредственно адресовать сообщение с использованием только SPC нельзя, так как код сигнального пункта не является уникальным. Однако можно использовать ISDN номер VLR, который и образует GT.
Сигнальную единицу на исходящем узле посредством SPC адресуют не непосредственно в узел-получатель, а в пограничный шлюзовый узел. При этом указывают, что в сообщении содержится информация о GT, например в виде ISDN номера VLR. Шлюзовый узел, принадлежащий двум сетям (NI=10 и NI=00), распаковывает SCCP сообщение, извлекает из него GT, анализирует его и определяет SPC следующего пограничного узла (в своей сети).
В сообщение, отправляемое из одного шлюза в другой, опять вкладывают GT.
Второй шлюз также распаковывает сообщение, извлекает из него GT, и на основании его анализа формирует SCCP сообщение в узел-получатель, используя SPC этого узла. GT в это сообщение уже не вкладывают.
Рис. 8.
DTAP (Direct Transfer Part)
BSSMAP (BSS Management Application Part)
MAP – Mobile Application Part
Служит для обновления данных о местоположении в VLR, HLR, SIM. Инициируется MS в 3-х случаях:
- при смене локальной зоны,
- при включении,
- при истечении таймера периодической локализации.
1. MS инициирует процедуру локализации, посылая сообщение Location_Update_Request (TMSI, LAISIM).
BSS передает в MSC сообщение: BSSAP: LOCATION_UPDATING_Request (TMSI, LAISIM, LAIBCCH).
В новом MSC нет данных, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLR:
2. MSC запрашивает у MS IMSI: BSSAP: IDENTITY_Request .
3. MS возвращает IMSI в открытом виде:BSSAP: IDENTITY_Response (IMSI).
4. VLR преобразует первые цифры IMSI (MCC+MNC+HLRID) в адрес HLR в сети ОКС-7.
5. VLR запрашивает у HLR аутентификационные триплеты: MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Request (IMSI).
6. HLR пересылает запрос в AC, AC генерирует триплеты, возвращает их в HLR, а тот пересылает их в VLR:
MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Response (5 триплетов).
В новом MSC есть данные, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLRN:
7. Новый VLR определяет адрес старого VLR в сети ОКС.
8. Новый VLR делает запрос в старый VLR: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Request (TMSI).
9. Старый VLR возвращает IMSI и аутентификационные триплеты: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Response (IMSI, триплеты).
10. Проводится аутентификация абонента.
11. VLR информирует HLR о регистрации MS: MAP: UPDATE_LOCATION_Request (IMSI, MSC-ISDN, VLR-ISDN).
12. HLR дает команду старому VLR об удалении абонента из базы данных: MAP: CANCEL_LOCATION_Request (IMSI).
13. Старый VLR удаляет абонента и подтверждает удаление: MAP: CANCEL_LOCATION_Response.
14. HLR принимает решение об обслуживании абонента в новом коммутаторе. При положительном решении информирует новый
VLR об услугах, доступных абоненту: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Request (MSISDN, данные об основных и
дополнительных услугах абонента, о контролируемых VLR запретах, о подписке CAMEL и т.д.).
15. VLR подтверждает полученную абонентскую информацию: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Response
16. HLR подтверждает регистрацию абонента: MAP: UPDATE_LOCATION_Response (HLR-ISDN).
17. VLR возвращает MS подтверждение регистрации: BSSAP: LOCATION_UPDATING_ACCEPT (TMSI, LAI).
В результате проведенного обмена сигнальной информацией:
- В SIM-карте MS записано новое значение LAI и новый TMSI.
- В новом VLR создана запись об абоненте, включая данные о LA, в которой абонент находится.
- В старом VLR запись об абоненте ликвидирована.
- В HLR обновлены данные о местоположении MS – сохранены адреса MSC и VLR.
Исходящий вызов
Рис. 9
Входящий вызов
Доставка вызова в обслуживающий коммутатор:
Рис. 10.
MSRN – Mobile Station Roaming Number
1. В GMSC поступает начальное адресное сообщение: ISUP: IAM (MSISDN-B).
2. GMSC преобразует первые цифры MSISDN-B в адрес HLR-B в сети ОКС-7.
3. GMSC направляет в HLR-B запрос о маршрутизации вызова: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Request (MSISDN-B).
4. HLR проверяет: - нахождение абонента в разрешенной сети;
Подписку на услугу;
Отсутствие запретов;
Необходимость переадресации.
5. HLR преобразует VLR-ISDN в адрес VLR в сети ОКС-7.
6. HLR направляет в VLR запрос о предоставлении роумингового номера: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Request (IMSI).
7. VLR проверяет, подключен ли абонент в данный момент (IMSI Attached/Detached). При положительном результате – ассоциирует
IMSI с одним из MSRN из диапазона номеров (например, присваивает абоненту MSRN 7-495-xyz-3333).
8. VLR возвращает в HLR выделенный роуминговый номер: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Response (MSRN).
9. HLR пересылает MSRN в GMSC: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Response (MSRN).
10.GMSC анализирует первые цифры MSRN и определяет маршрут, формирует и отправляет IAM, в которое включает MSRN. IAM
поступает в MSC: ISUP: IAM (MSRN).
11.MSC ассоциирует поступивший вызов с определенным абонентом (с IMSI) и освобождает MSRN. MSC запрашивает у VLR
значения LAI и TMSI. Преобразует LAI в адрес того BSC, который обслуживает соты данной LA.
12.MSC дает команду BSC послать пейджинговые сообщения по всем сотам локальной области: BSSAP: Paging (TMSI, LAI, IMSI).
BSC организует передачу пейджинга на радиоинтерфейсе Paging Request (TMSI).
Установление входящего вызова (обслуживающий MSC – MS):
.JPG)
Рис. 11.
Подробную информацию об эволюции сетей мобильной связи, текущем состоянии, трендах и перспективах ее развития читайте в новейшей книге-справочнике "Мобильная связь на пути к 6G ".
В отличие от традиционных систем сигнализации система сигнализации по общему каналу (ОКС) позволяет передавать сигнальную информацию между системами коммутации не для одного конкретного разговорного канала, а для целого пучка объемом до 1000 разговорных каналов по одному общему сигнальному каналу.
Основополагающим документом, описывающим систему сигнализации № 7, являются Рекомендации MKKTT (в настоящее время - МСЭ) серии Q
.
Модель взаимодействия открытых систем
Одна из проблем развития связи заключается в обеспечении совместимости средств связи, разрабатываемых разными производителями. Для решения этой проблемы разрабатываются международные рекомендации и стандарты, использующие унифицированный язык и способы описания. Для описания функциональной архитектуры средств связи используется модель взаимодействия открытых систем (ВОС) (рис. 1).
В данной модели более низкий уровень всегда предоставляет услуги более высокому уровню. Взаимодействие между разными уровнями осуществляется в рамках одной системы, а взаимодействие между одинаковыми уровнями означает взаимодействие между системами. Сообщения, используемые для обмена между разными уровнями одной системы, обычно называют примитивами.
Система сигнализации № 7 в соответствии с моделью взаимодействия открытых систем представлена следующим образом:
Функции звена данных сигнализации (уровень 1)
Уровень 1 определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементом уровня 1 является канал связи для звена сигнализации.
Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в Рекомендации МСЭ Q.702 .
Функции звена сигнализации (уровень 2)
Уровень 2 определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену данных сигнализации. Функции уровня 2 и функции звена данных сигнализации уровня 1 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную передачу сигнальных сообщений между двумя пунктами.
Сигнальное сообщение, поступающее от верхних уровней, проходит по звену сигнализации в виде сигнальных единиц
переменной длины. Для надежной работы звена сигнализации сигнальная единица включает, помимо информации сигнального сообщения, информацию для управления передачей.
Функциями звена сигнализации являются:
Функции сети сигнализации (уровень 3)
Уровень 3 определяет функции и процедуры передачи, общие для различных типов звеньев сигнализации и независимые от работы каждого из них. Эти функции подразделяются на две большие категории:
Детальные требования к функциям сети сигнализации приведены в Рекомендации МСЭ Q.704 .
Функции подсистемы пользователя (уровень 4)
Уровень 4 состоит из различных подсистем пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры системы сигнализации, характерные для определенного типа пользователя системы.
Набор функций подсистемы пользователя может значительно различаться для разных категорий пользователей системы сигнализации, таких как:
Сигнальные единицы
информация в системе сигнализации № 7 передается с помощью сигнальных единиц (СЕ), формат которых представлен на рис.3а. Для каждой подсистемы используются свои уникальные форматы СЕ. Сигнальные единицы бывают трех типов: заполняющие СЕ, СЕ состояния звена сигнализации и значащие СЕ. Заполняющие СЕ не содержат никакой пользовательской информации и служат для контроля работоспособности звена сигнализации. СЕ состояния звена также не содержат никакой пользовательской информации и служат для управления работоспособностью сети сигнализации. Значащие СЕ необходимы для осуществления функций сигнализации в сети связи.
Обработка значащих СЕ осуществляется следующим образом. На исходящей стороне информация, формируемая подсистемами пользователей, помещается в поле сигнальной информации (ПСИ) СЕ MTP, на входящей стороне анализируется байт служебной информации поступившей СЕ, определяется к какой подсистеме пользователя относится данная СЕ и информации ПСИ поступает в соответствующую подсистему пользователя.
Типы этикеток сообщений согласно MKKTT CC №7
Сообщение управления MTP: этикетка типа А
Сообщение TUP: этикетка типа B
Сообщение ISUP: этикетка типа C
Сообщение SCCP: этикетка типа D
Флаг
СЕ начинается открывающим флагом (он же обычно является закрывающим флагом предшествующей СЕ). В некоторых случаях (например, при перегрузке звена сигнализации) между двумя следующими одна за другой СЕ может передаваться несколько флагов. Оконечное устройство звена сигнализации должно всегда иметь возможность принимать последовательность сигнальных единиц, между которыми вставлены один или несколько флагов. Последовательность битов флага следующая: 01111110.
Проверочные биты
Каждая СЕ содержит 16 проверочных битов, которые возникают при кодировании СЕ циклическим кодом и предназначены для обнаружения ошибок при передаче.
Поле сигнальной информации (ПСИ)
Поле сигнальной информации состоит из целого числа байтов, большего или равного 2 и меньшего или равного 272. В соответствии с Рекомендациями MKKTT Красной книги максимальное число байтов составляет 62. Величина 272, рекомендованная Синей книгой Рекомендаций MKKTT, позволяет организовывать передачу одиночного сообщения в виде блока длиной 256 байтов, сопровождаемого этикеткой и возможной дополнительной информацией местного значения, которая может, например, использоваться уровнем 4 для составления информационных блоков. Форматы и коды ПСИ определяются в каждой подсистеме пользователя.
Байт служебной информации
Байт служебной информации делится на индикатор службы и поле подвида службы .
Индикатор службы служит для установления соответствия сигнальной информации конкретной подсистеме пользователя и содержится только в значащих СЕ.
Поле подвида службы содержит индикатор сети (биты C и D) и два резервных бита (биты A и B). Индикатор сети используется функцией обработки сигнальных сообщений (например, для определения применяемой системы нумерации пунктов сигнализации). Индикатор сети позволяет отличить международные сообщения от национальных. Он может быть использован, например, для различения двух национальных сетей сигнализации, имеющих различные структуры этикетки маршрутирования и содержащих до 16 подсистем пользователей.
Коды индикатора сети присваиваются следующим образом:
|
Индикатор длины
Индикатор длины служит для указания количества байтов, следующих за байтом индикатора длины и предшествующих проверочным битам, и является одним из двоичных чисел в интервале от 0 до 63. Индикатор длины различает три типа сигнальных единиц следующим образом:
Порядковая нумерация
Прямой порядковый номер
- это порядковый номер СЕ, в составе которой он передается.
Обратный порядковый номер
- это порядковый номер подтверждаемой СЕ.
Биты - индикаторы
Прямой бит-индикатор и обратный бит-индикатор совместно с прямым и обратным порядковыми номерами используются при основном методе защиты от ошибок для обеспечения правильной последовательности СЕ и для осуществления функций подтверждения.
Версии ISUP
Подсистема пользователя ISDN (ISUP) предназначена для управления соединениями пользователей на межстанционном участке. Данная подсистема включает в себя алгоритмы обработки сообщений, связанных с установлением соединений и разъединением. В состав этих сообщений входит множество индикаторов, позволяющих обеспечить все услуги, предоставляемые сетью ISDN.
В таблице приведен перечень сообщений ISDN.
|
В настоящее время существуют две основные версии ISUP: Q.767 и ISUP"92 . Наличие этих двух версий определяется тем, что внедрение ISDN проходило параллельно в нескольких странах, причем к моменту начала внедрения Рекомендации MKKTT на данную подсистему не были достаточно проработаны, чтопривело к невозможности их стыковки. В результате были отобраны те функции, которые оказались совместимыми в различных реализациях и соответствующие стандартам ETSI , и была сформирована рекомендация Q.767, а расширенная версия с более подробными спецификациями была названа ISUP"92.
В настоящее время в соответствии с ограничительным перечнем на системы сигнализации, утвержденным МС РФ на территории России, принята система сигнализации ISUP - R . По данной версии разработаны спецификации, указывающиеся на отличия от версии Q.767. Разработка такой спецификации была вызвана необходимостью стыковки с традиционными системами сигнализации, используемыми на сети России.
В общем случае можно говорить о том, что благодаря внедрению общего канала сигнализации (ОКС) сеть связи становится более интеллектуальной. Создаются условия для оперативного управления сетью и адаптивной маршрутизации соединений. Следует отметить, что конфигурация сети ОКС не всегда повторяет конфигурацию самой сети связи. Это означает, что маршруты передачи пользовательской информации и информации сигнализации могут не совпадать. По своей сути сеть ОКС является вложенной пакетной сетью. Однако в терминологии ОКС пакет принято называть сигнальной единицей. Кроме того, вместо термина логического соединения, в ОКС используется термин - сигнальное соединение. В настоящее время в основном используется система сигнализации ОКС № 7, которая ориентирована на цифровую телефонную сеть. В качестве физического канала передачи используется цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Сигнальная единица следует из пункта передачи SP А (Signalling Point) в пункт приема SP B и может проходить через один или несколько транзитных пунктов STP (Signalling Transfer Point).
Функционально модель ОКС имеет уровневую структуру. Учитывая, что ОКС разрабатывался значительно раньше модели взаимодействия открытых систем - ВОС (OSI - Open System Interconnection) , назначение уровней этих моделей полностью не совпадают. Остановимся на модели ОКС № 7 (рис. 6.1).
На четвертом уровне определены функции и процедуры для различных пользовательских частей. До настоящего времени существовали следующие пользовательские части:
телефонная пользовательская часть - TUP (Telephone User Part);
пользовательская часть передачи данных - DUP (Data User Part);
пользовательская часть цифровой сети интегрального обслуживания - ISUP (ISDN User Part);
прикладная часть техобслуживания и эксплуатации - OMAP (Operations and Maintenance Application Part).
Задачей пользовательской части является подготовка и обработка сообщений при обмене сигнальной информацией между узлами коммутации. В общем случае сообщение содержит код типа сообщения и параметры. Так например, в процессе проключения пользовательского канала, используются сообщения:
IAM - начальное адресное (00000001);
АСМ - окончания приема номера (00000110);
ANM - ответа вызываемого абонента (00001001);
Сформировав сообщение, пользовательская часть передает его части передачи сообщения - MTP (Message Transfer Part).
В функции третьего уровня МТР входит маршрутизация сигнальных единиц в сети ОКС, для чего на третьем уровне добавляются поля LABEL и SIO (рис. 6.2). Поле SIO (Service Information Octet) длиной байт является индикатором службы, т.е. пользовательской части ОКС № 7, которой адресована сигнальная информация. Поле LABEL содержит: код пункта назначения - DPС (Destination Point Code); код пункта отправления - OPC (Originating Point Code); код пользовательского канала CTC (Circuit Identity Code), для управления которым передается сигнальная единица, а также указание выбора сигнального звена, если между узлами коммутации имеется несколько сигнальных каналов. Усложнение систем и сетей связи усложняет и процессы сигнализации. Иногда возникает необходимость обмена сигнальной информацией через значительное число транзитных узлов коммутации, что предъявляет более жесткие требования к задачам маршрутизации и приводит к дополнительной загрузке пользовательской части транзитных узлов. В этом случае для обмена сигнальной информацией целесообразно устанавливать сквозные сигнальные соединения. Поэтому для расширения возможностей МТР и устранения отличий с моделью ВОС, в уровень 3 дополнительно включены функции установления и разрушения сигнальных соединений. Эти функции получили название части управления сигнальными соединениями - SCCP (Signaling Connection Control Part), а МТР, включая SCCP, - части сетевых услуг NSP (Network Service Part), как это показано на рис.6.1. Часть управления сигнальными соединениями поддерживает два вида сигнальных соединений: виртуальное и дейтаграмное. В обоих случаях речь идет о логических соединениях, а не о физических. Виртуальное сигнальное соединение устанавливается под управлением соответствующей пользовательской части, при этом определяется маршрут следования всех сигнальных единиц. Для установления сигнального соединения вызывающая SCCP A передает в сеть ОКС команду CR, которая содержит данные о протокольном классе, адрес вызываемой SCCP B и метку соединения (номер логического канала). В команде CR может содержаться и адрес SCCP A . В ответной команде СС содержится другая метка соединения (номер логического канала). Когда исходящая сторона получила команду СС, сигнальное соединение считается установленным. При обмене сигнальными единицами, SCCP A и SCCP B оперируют метками соединения. Разрушение сигнального соединения осуществляется по команде RLSD.
При дейтаграмном сигнальном соединении используется команда UDT. В этом случае не производится обмен метками соединений. Для маршрутизации используются коды пунктов отправления ОРС и назначения DPC, и каждая сигнальная единица маршрутизируется независимо.
Второй уровень МТР включает функции и процедуры управления передачей сигнальных единиц на одном звене сети ОКС. Эти функции обеспечивают достоверный обмен информацией между двумя сигнальными точками. Каждая сигнальная единица на втором уровне (рис. 6.2) обрамляется флагами F (01111110). Для обеспечения прозрачности цифрового потока в процессе передачи сигнальной единицы, между флагами после пяти следующих подряд “1” автоматически добавляется “0”, который при приеме удаляется (бит стаффинг). Детектирование возможных ошибок при передаче реализуется за счет 16 контрольных бит СК. Каждая сигнальная единица, передаваемая и ожидаемая, имеет звеньевые номера FSN и BSN, а также соответствующие биты индикации FIB и BIB. Кроме того, в поле LI указывается суммарная длина полей SIF, LABEL и SIO. При обнаружении ошибки в принятой сигнальной единице, она перезапрашивается путем передачи номера последней правильно принятой сигнальной единицы в поле BSN с инвертированным значением BIB. Значение FIB остается прежним. Передающая сторона в этом случае возвращается к передаче сигнальных единиц, начиная с номера, указанного в поле BSN, увеличенного на единицу. При этом инвертируется значение FIB.
На первом уровне определены все физические, электрические и функциональные характеристики звена ОКС, в которое включен канал обмена сигнальными сообщениями в оба направления одновременно. В звено сигнализации может быть включено и цифровое коммутационное поле, если сигнальный канал коммутируется. Характеристиками звена сети ОКС на первом уровне являются: скорость передачи, способ синхронизации, линейное кодирование, вероятность ошибки в процессе передачи и т.д.
Несмотря на мощные возможности рассмотренной системы сигнализации ОКС № 7, в таком виде она не может удовлетворить потребности сети GSM, так как рассчитана на то, что интеллект по обслуживанию вызовов сконцентрирован в узлах коммутации, и ее протоколы связаны с информационными каналами для передачи пользовательской информации. В сети GSM интеллект процесса обслуживания вызовов распределен между функциональными единицами и необходимо наличие нормативных положений относительно протоколов обмена инструкциями и данными между распределенными внутрисетевыми ресурсами (прикладными процессами). Для этого в рамках системы сигнализации ОКС № 7 введены транзакционные возможности - ТС (Transaction Capability) независимо от применений, которые добавляются к службам сетевого уровня модели ВОС (в нашем случае MTP плюс SCCP). Транзакционные возможности составляются из прикладной части транзакционных возможностей - TCAP (Transaction Capability Application Part) на 7 уровне модели ВОС и поддерживающих стандартных протоколов уровней 4 - 6.
Для поддержки сигнализации в сети GSM между ее функциональными единицами разработаны дополнительно к существующим две разновидности прикладных частей ОКС № 7: MAP (Mobile Application Part) и BSSAP (BSS Application Part). Использование возможностей пользовательских частей ОКС № 7 для сигнализации в сети GSM представлено на рис. 6.3. Прикладная часть МАР реализована в УКПС, АРПС, ВРПС и РИО. Она обеспечивает их взаимодействие между собой и состоит из ряда функциональных элементов ASE (Application System Elements), каждый из которых выполняет одну из задач по обмену сигнальной информацией (рис. 6.4). Учитывая, с одной стороны, функциональное построение сети GSM, а с другой стороны, особенности процесса обслуживания вызовов при организации взаимодействия УКПС, АРПС, ВРПС, РИО между собой наряду с NSP (MTP плюс SCCP) используется TCAP. При этом МАР может осуществлять управление несколькими диалогами одновременно между функциональными единицами сети.
Прикладная часть BSSAP обеспечивает взаимодействие УКПС и БС. При этом BSSAP для транспортировки сообщений использует только услуги NSP (MTP плюс SCCP). На нее возлагается управление обменом двумя группами сообщений: сквозными сообщениями через БС между УКПС и ПС; сообщениями между УКПС и БС. Это привело к тому, что прикладная часть BSSAP разделена на две функциональные части: прикладная часть сквозной передачи сообщений - DTAP (Direct Transfer Application Part); прикладная часть управления БС - BSSMAP (BSS Management Application Part). Сообщения DTAP и BSSMAP включаются в формат SCCP как поле данных, структура которого приведена на рис. 6.5. При этом: 7-й бит дискриминатора указывает прозрачно ли сигнальное соединение (“1” - да, “0” - нет), т.е. какой функциональной части BSSAP адресовано сообщение; 6-й и 7-й биты идентификатора канала - DLCI (Data Link Connection Identification) используются только функциональной частью DTAP для определения типа логического канала управления между ПБС и ПС (“00” - индивидуальный сигнальный D или быстрый ассоциированный А¢, “01” - медленный ассоциированный А); биты 0,1,2 идентификатора канала заключают в себе SAPI (Service Access Point Indicator), определяющей являются ли передаваемые данные сообщением сигнализации, техобслуживания или данными, адресованными второму уровню протокола LAP D.
Рекомендуем также
Коптильня холодного копчения в походных условиях
Как приготовить джем из ирги: рецепты вкусного ягодного джема
Употребление времен в английском языке: логика использования В настоящее время он наиболее
Самая близкая к земле планета Две самые близкие планеты к земле
Вестник богов в греческой мифологии
Хлор очень сильный окислитель
Loading...