8.6 Способы защиты от ошибок

Основной (базовый) метод защиты от ошибок

В [65] рекомендовано использование двух методов защиты от ошибок:

- основного (базового);

- превентивного циклического повторения – ПЦП (Preventive Cyclic Retransmission, PCR).

Оба метода могут использоваться в одной и той же сигнальной сети, но в различных звеньях. Основной метод используется в тех звеньях, где время распространения сигнала Тр < 15 мс (такая величина характерна для наземных линий связи). Метод ПЦП используется при Тр>15 мс (такая величина характерна для спутниковых трактов). В одном звене сигнализации может применяться только один из этих методов.

Базовый метод защиты в ОКС № 7 аналогичен принципу, реализованному в процедуре HDLC протокола X.25 [38]. Сущность этого принципа такова:

1) каждая ЗНСЕ однозначно определяется значением ППН в диапазоне от 0 до 127 (рисунок 8.17);

2) с помощью ПБИ в передаваемой СЕ указывается, имеет ли место повторная передача или СЕ передается впервые;

3) подтверждение (положительное или отрицательное) принятой СЕ обеспечивается с помощью ОПН и ОБИ в той СЕ, которая передается в обратном направлении; этой СЕ может быть как ЗНСЕ, так и ЗПСЕ.

"Положительное подтверждение” передается удаленной стороной звена сигнализации при отсутствии ошибок в принятой СЕ. "Отрицательное подтверждение " передается удаленной стороной при приеме СЕ с ошибкой.

Звено сигнализации обязано предотвращать потерю СЕ. Если в канале возникает прерывание, то это приводит к искажениям СЕ. Для предотвращения потери СЕ обе стороны ЗС должны находиться в сфазированном состоянии. Это означает следующее:

а) начало отсчета ППН на обеих сторонах звена сигнализации должно начинаться с нуля;

б) если приемной частью оконечного устройства звена сигнализации ЗНСЕ принята без ошибок с ППН = L и ПБИ = 1, а перед этим была принята тоже без ошибок и подтверждена ЗНСЕ с ППН = (L  1) и ПБИ = 1, то передающая часть этого же оконечного устройства выдает положительное подтверждение с ОПН = L и ОБИ = 1; приемная часть рассматриваемого оконечного устройства посылает передающей части значение ППН последней принятой СЕ и отметку "ошибок нет" (рисунок 8.18);

в) если приемной частью оконечного устройства звена сигнализации ЗНСЕ принята без ошибок с ППН = L и ПБИ = 1, то поступление последующих СЕ с ППН, не равным (L+1), должно приводить к их стиранию и формированию отрицательного подтверждения, в котором ОПН = L и значение ОБИ = 0 (ПБИ последней принятой без ошибок ЗНСЕ инвертируется);

г) если на удаленную сторону ЗС передано отрицательное подтверждение с ОПН = L и ОБИ = 0, то все вновь принимаемые ЗНСЕ должны иметь ПБИ = 0. Благодаря выполнению этих требований предотвращаются потери СЕ.

Рассмотрим процессы обмена сообщениями по ЗС в условиях, когда отсутствуют искажения ЗНСЕ. Пусть интенсивность сигнального трафика в рассматриваемом звене сигнализации такова, что из ПС_а непрерывно передаются ЗНСЕ с ПБИ = 0 и ППН = 20,21,22,23... (рисунок 8.19).

Время распространения сигнала в канале может быть большим (в наземных линиях связи до 15 мс), поэтому неподтвержденные ЗНСЕ запоминаются в буфере повторной передачи (БПП). В этом буфере может быть до 128 мест. Сохранение ЗНСЕ в БПП обеспечивает повторную их передачу при искажениях или потере в звене сигнализации.

Пусть ПС_б передает по звену сигнализации значащие сигнальные единицы с ППН = 44,45,46.... (рисунок 8.20). Эти СЕ переносят, как значимую для пользователей информацию, так и положительные (или отрицательные) подтверждения. Вставление этих подтверждений в кадры, содержащие данные своих пользовательских подсистем, обеспечивается информационной связью приемной и передающей частей оконечного устройства звена сигнализации (эта связь показана на рисунке 8.20 линией со стрелкой).

При безошибочном приеме в ПС_б значащей СЕ с ППН=21 и ПБИ=0 передаваемое в обратном направлении положительное подтверждение характеризуется двумя параметрами: ОПН=21 и ОБИ=0. Только после получения этого подтверждения в ПС_а можно стереть из буфера повторной передачи СЕ с ППН=21. Основной метод защиты от ошибок допускает получение положительного подтверждения не на каждую СЕ: удаленная сторона ЗС, приняв без ошибок несколько подряд следовавших СЕ, может подтвердить безошибочный прием этой группы, записав в поле ОПН одной из СЕ, передаваемых в обратном направлении, значение ППН самой старшей из них. Такой вариант предполагает возможность стирания из БПП ПС_а всей этой группы СЕ.

Рассмотрим процессы обмена в ЗС при искажении ЗНСЕ.

На рисунке 8.21 показано, что ЗНСЕ с ППН = 22 претерпела искажение при передаче по звену сигнализации. Из ПС_б передается отрицательное подтверждение, сигнализирующее о приеме ЗНСЕ с искажением, в нем значение ОПН=21 указывает, что последняя ЗНСЕ без искажений имела ППН=21. Дополнительно инвертируется значение ПБИ последней значащей сигнальной единицы, принятой без искажений, и записывается в поле ОБИ подготовленной к отправке ЗНСЕ с ППН=46.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение ПБИ при использовании базового метода защиты от ошибок?

2. Возможна ли последовательная передача в одном звене сигнализации двух ЗНСЕ с одинаковыми порядковыми номерами и разными ПБИ?

3. Что значат термины «положительное подтверждение» и «отрицательное подтверждение»?

4. Для чего необходимо запоминать ЗНСЕ в буфере повторной передачи (БПП)?

5. Каково максимальное количество мест в БПП?

6. Для чего необходима информационная связь между проемной и передающей частями оконечного устройства звена сигнализации?

7. При каких условиях возможно стирание ЗНСЕ из БПП?

8. Каким требованиям нужно удовлетворить при базовом методе защиты от ошибок, чтобы предотвратить потерю ЗНСЕ?

9. Чем регламентируется выбор того или иного метода защиты от ошибок в звене сигнализации?

10. Каково значение ППН первой ЗНСЕ, передаваемой в ЗС сразу после ввода его в эксплуатацию?

Метод защиты от ошибок путем превентивного циклического повторения ЗНСЕ

Этот метод защиты рекомендован при величине задержки распространения сигнала в звене сигнализации, превышающей 15 мс, что характерно для спутниковых линий (рис. 8.22). Для увеличения пропускной способности ЗС, использующего такую линию, все имеющиеся в БПП ЗНСЕ передаются циклически до тех пор, пока не будет получено положительное подтверждение. Это подтверждение может относиться ко всем ранее переданным ЗНСЕ или лишь к одной или части из них.

Пример

Пусть из ПСа переданы ЗНСЕ с ППН = 11,12,13,14,15. В ответ от ПСб получено положительное подтверждение с ОПН = 14. В этом случае из БПП в ПСа будут стираться только ЗНСЕ с ППН = 14,13,12,11 , а ЗНСЕ с ППН = 15 должна передаваться снова до получения положительного подтверждения с ОПН = 15.

Поскольку этот метод не предполагает использование отрицательного подтверждения, анализ значений ПБИ и ОБИ в ЗНСЕ не требуется. Это позволяет упростить протокол звена сигнализации и увеличить его пропускную способность.

Контрольные вопросы

1. При каких условиях в звене сигнализации используется метод превентивного циклического повторения ЗНСЕ?

2. Анализируется ли содержимое полей ПБИ и ОБИ при использовании метода превентивного циклического повторения ЗНСЕ?

3. Используется ли «отрицательное подтверждение» при применении метода превентивного циклического повторения ЗНСЕ?

Контроль интенсивности ошибок в ЗНСЕ

В состав протоколов 2-го уровня входит процедура контроля частоты ошибок в принятых ЗНСЕ. В Рекомендации Q.703 эта процедур названа монитором интенсивности ошибок в сигнальных единицах – МИОСЕ (Signaling Unit Error Rate Monitoring, SUERM). Приемная часть оконечного устройства звена сигнализации сообщает этой процедуре о каждой ЗНСЕ с ошибкой (рисунок 8.23).

Как только частота ошибок превысит оговоренный порог, протокол управления состоянием звена (УСЗ) оповещает об этом систему управления сетью сигнализации (Ур. 3). Это сообщение квалифицируется как отказ звена сигнализации. С этого момента сетевой уровень не будет посылать отказавшему звену сигнальные сообщения. Если отказ звена зафиксирован в ПС_а, то УСЗ формирует СЕ состояния звена (СЗСЕ) и передает ее своей передающей части. Благодаря этому ПСб оповещается об отказе данного звена сигнализации (непрерывно до восстановления работоспособности данного звена передаются СЗСЕ, переносящие индикацию "НЕ РАБОТАЕТ"- СИНР). Если ПС_б передает такой же отклик, начинается процедура фазирования, инициируемая протоколом управления вхождением в связь (УВС).

Контрольные вопросы

1. На каком протокольном уровне (Ур. 1, Ур. 2, Ур. 3, Ур. 4) системы сигнализации № 7 функционирует процедура контроля частоты ошибок в ЗНСЕ?

2. При каких условиях протокол сетевого уровня (Ур. 3) квалифицирует звено сигнализации как отказавшее?

3. Необходимо ли оповещение удаленной стороны звена сигнализации о недопустимо высоком уровне ошибок в ЗНСЕ?

Начальное и повторное фазирование

Процедура начального фазирования (вхождения в связь) запускается при первоначальном вводе звена сигнализации в действие или в процессе восстановления после отказа (повторное фазирование). Начало фазирования определяется протоколом сетевого уровня, но все функции восстановления работоспособности реализуются протоколом звена сигнализации (рисунок 8.24). Во время фазирования ЗС не требуется использовать другие звенья сигнализации.

В процедуре вхождения в связь используется пять разных индикаций:

• индикация состояния «отключено» «О» (Status Indication "O": Out of Alignment);

• индикация состояния «нормальное фазирование» «Н» (Status Indication "N": "normal" Alignment Status);

• индикация состояния «аварийное фазирование» «А» (Status Indication "E": "Emergency" Alignment Status);

• индикация состояния «не работает» «НР» (Status Indication "OS": Out of Service);

• индикация состояния “Занято” – «СИЗ» (Status Indication “Busy”, SIB).

Эти индикации передаются в поле состояния (ПСО) сигнальной единицы состояния звена сигнализации. Индикация состояния «О» передается в том случае, когда вхождение в связь началось, но ни одна из индикаций «О», «Н» или «А» не принята от удаленного оконечного устройства ЗС. Индикация состояния «Н» передается в том случае, когда после начала вхождения в связь принимаются индикации состояний «О», «Н» или «А» и оконечное устройство находится в состоянии «Н».

Индикация состояния «А» передается в том случае, когда после начала вхождения в связь принимаются индикации состояний «О», «Н» или «А» и оконечное устройство находится в состоянии «А», то есть должен использоваться короткий период проверки ЗС.

Индикация состояния «НР» передается в том случае, когда необходима инициализация процесса нового фазирования.

Индикация состояния «СИЗ» передается в том случае, когда интенсивность принимаемых ЗНСЕ превышает производительность процессора сетевого уровня. Инициатор посылает LSSU с индикацией типа «СИЗ» в противоположном направлении в течение не более Т6=6 сек с интервалами Т5=100 мс.

Во время вхождения в связь процедура фазирования проходит ряд состояний:

• состояние 00, процедура приостановлена;

• состояние 01, «не сфазировано», звено сигнализации не сфазировано и оконечное устройство передает индикацию состояния «О»; отсчет времени T2 в состоянии «не сфазировано» (таймер T2 = 5-150 с) начинается после вхождения в состояние 01 и прекращается после выхода из этого состояния;

• состояние 02, «сфазировано», звено сигнализации сфазировано и оконечное устройство передает индикацию состояний «Н» или «А», индикация состояний «Н», «А» или «НР» не принимается; отсчет времени T3 в состоянии «сфазировано» (таймер T3 = 1-2 с) начинается после вхождения в состояние 02 и прекращается после выхода из этого состояния;

• состояние 03, «проверка», оконечное устройство передает индикацию состояний «Н» или «А», индикация состояний «О» или «НР» не принимается, период проверки начался;

• если процедура фазирования и период проверки завершились успешно, оконечное устройство переходит в состояние «сфазирован/готов»; запускается таймирование T1 «фазирование реализовано» (T1 = 40-50 с, при V=64 Кбит/с), которое прекращается после перехода в состояние «работа» (In-service state); длительность таймирования T1 должна обеспечить удаленному оконечному устройству возможность предпринять четыре новые попытки проверки.

До начала фазирования обе стороны ЗС передают СЗСЕ с индикацией "не работает" - СИНР (Status Indication "OS" ("out of service"), SIOS). Любая сторона звена сигнализации может начать фазирование. Инициатор фазирования (например, ПС_а) начинает передавать СЗСЕ с индикатором "ОТКЛЮЧЕНО" - СИО (Status Indication "O", SIO), вместо ранее передававшейся индикации "не работает" (СИНР). Как только ПС_б примет в первый раз СЗСЕ с индикатором "отключено", он также начинает передавать СЗСЕ с этим индикатором (рисунок 8.25). С этого момента инициатор фазирования начинает отсчет времени проверки ЗС (оно ограничено величиной P_n = 2¹⁶ времени передачи байтов, то есть: 8.2 секунды) и ведет контроль количества принятых СЗСЕ с ошибкой, эту функцию реализует монитор интенсивности ошибок при вхождении в связь - МИОСЕ (Signal Unit Error Rate Monitor, SUERM). Об окончании времени, отведенного на процесс вхождения в связь, протокол Ур. 2 сообщает протоколу Ур. 3.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение процедуры фазирования звена сигнализации?

2. Для чего может потребоваться повторное фазирование звена сигнализации?

3. Протокол какого из уровней инициирует фазирование звена сигнализации?

4. Необходим ли в процессе фазирования контроль верности обмена сообщениями?

5. От чего зависит выбор одного из возможных интервалов проверки звена сигнализации в процессе фазирования (T=0,5 с или T= 8,2 с)?

Контроль перегрузки в звене сигнализации

Контроль перегрузки в блоке управления передачей

Если в блоке управления передачей (рисунок 8.26) звена сигнализации количество ЗНСЕ достигло установленного предельного значения, и нет возможности передать часть сигнального трафика на другие звенья, то протокол 3-го уровня передает в подсистему пользователей, создающую высокий трафик, указание об ограничении количества устанавливаемых исходящих соединений. Для этого подсистема пользователей должна временно ограничить количество принимаемых на обслуживание вызовов.

Контроль перегрузки в блоке управления приемом. Напомним, что подсистема управления сетью сигнализации в любом ПС или ТПС является общей для группы звеньев сигнализации (от 2 до 16). Производительность при обработке СЕ, поступающих от всех звеньев, ограничена. Протокол контроля перегрузки (КП) блока управления приемом (рисунок 8.26) обнаруживает моменты, когда интенсивность принимаемых ЗНСЕ превышает производительность процессора сетевого уровня. С этого момента блок управления передачей начинает передавать (по заявке блока управления приемом) СЗСЕ с индикацией "ЗАНЯТО" (СИЗ) в течение T5 = 80-120 мс (Timer "sending SIB"). Этого времени достаточно в условиях отсутствия отказов, чтобы удаленная сторона могла отреагировать на полученную индикацию "ЗАНЯТО". До получения этой реакции инициатор передачи "ЗАНЯТО" прекращает передачу своих ЗНСЕ, накапливая их в буфере передачи (БП). Длительное отсутствие реакции удаленной стороны на предупреждение о перегрузке может привести к перегрузке собственного буфера повторной передачи. На удаленном окончании ЗС каждый прием сигнальной единицы состояния звена, содержащей индикацию "ЗАНЯТО", вызывает перезапуск таймера T7, отсчитывающего время окончания ожидания подтверждения приема (Timer "excessive delay of acknowledgement", T7 = 0.5-2 с).

Приемный конец при перегрузке задерживает также подтверждения для всех поступающих сигнальных единиц. В условиях кратковременной перегрузки пере­дающий конец не отключает звено сиг­нализации из-за отсутствия подтверждений. Однако если состояние пе­регрузки продолжается слишком долго (более 6 с.), то передающий конец счи­тает такое звено поврежденным.

Контрольные вопросы

1. По какому признаку определяется перегрузка в блоке управления передачей звена сигнализации?

2. Какие меры предпринимаются в условиях перегрузки в блоке управления передачей звена сигнализации?

3. Необходимо ли оповещать удаленную сторону звена сигнализации о факте перегрузки в блоке управления приемом рассматриваемого пункта сигнализации (ПС)?

4. Необходимо ли прекращать передачу ЗНСЕ, имеющихся в буфере повторной передачи (БПП) рассматриваемого ПС, если была зафиксирована перегрузка в блоке управления приемом?

5. Чем чревата длительная (более 6 секунд) задержка передачи значащих сигнальных единиц, имеющихся в БПП, при обнаружении перегрузки в блоке управления приемом?

Прохождение сигнальных единиц на уровне звена сигнализации

Прием СЕ без ошибок

Последовательность битов от уровня 1 звена данных сигнализации принимается блоком защиты от ошибок, деления по форматам и изъятия флагов (рисунок 8.27).

Здесь происходит декодирование с целью обнаружения ошибок в принимаемых СЕ. Сигнальные единицы без ошибок передаются в блок управления приемом (БПр). Блок управления приемом проверяет значение индикатора длины (ИД) для определения типа принятой СЕ. Содержимое полей ППН, ОПН и ОБИ принятой СЕ передается в блок управления передачей (БПер). Из буфера повторной передачи (БПП) происходит стирание ЗНСЕ, имеющей тот же ППН, что и ОПН принятой СЕ (ППН=ОПН=Y), а также тот же ПБИ, что и ОБИ принятой СЕ (ПБИ=ОБИ=Z). В БПП хранятся все ЗНСЕ, если они были переданы хотя бы один раз. Кроме этих действий, БПер вставляет в очередную СЕ, которая может быть значащей, заполняющей или СЗСЕ, подтверждение принятой без ошибок СЕ. Если ИД принятой СЕ соответствует ЗНСЕ (ИД >2), то БПр передает содержимое ПСИ и БСИ значащей СЕ без ошибок в подсистему обработки сигнальных сообщений на Ур.3.

Если в ПС принята СЗСЕ (ИД=1), то содержимое ее поля ПСО передается в "Блок управления состоянием звена сигнализации" (БУСЗ). Этот блок информирует о содержимом ПСО подсистему управления сетью сигнализации. Здесь принимается решение о возможности дальнейшего использования данного звена сигнализации для передачи сигнальных сообщений.

Прием СЕ с ошибками

Данные обо всех СЕ, принятых с ошибками, передаются в "Монитор интенсивности ошибок в СЕ" (МИОСЕ). В этом блоке определяется доля СЕ с ошибками в течение контролируемого периода. Если уровень ошибок превышает установленный порог, то МИОСЕ формирует сигнал "ОТКАЗ ЗВЕНА" и передает его в БУСЗ. Разумеется, СЕ с ошибками не передаются в БПр.

Контрольные вопросы

1. Содержимое каких полей ЗНСЕ, принятой без ошибок, передается в блок управления передачей из блока управления приемом?

2. Для решения каких задач используется непосредственная информационная связь между блоками управления приемом и передачей одного оконечного устройства ЗС?

3. При каких условиях разрешено стирание ЗНСЕ, хранящейся в БПП?

4. Может ли положительное подтверждение о приеме ЗНСЕ без искажений передаваться с помощью ЗПСЕ или СЗСЕ?

5. Содержимое каких полей ЗНСЕ передается протоколу сетевого уровня?

6. Каково назначение монитора интенсивности ошибок в ЗНСЕ (МИОСЕ)?

7. Какова реакция МИОСЕ на высокий (выше заданного порога) уровень ошибок в ЗНСЕ?