6 Общеканальная сигнализация окс№7

В сети связи ЦСК все виды сигнализации могут быть реализованы по типу общеканальной сигнализации (рисунок 17):

DSS-1 – цифровая абонентская сигнализация;

ОКС №7 – протокол межстанционной связи;

Q-SIG – протокол взаимодействия цифровых УАТС в корпоративных сетях.

Рисунок 17 – Виды общеканальной сигнализации

Сигнализация по общему каналу – это метод сигнализации, при котором один канал переносит сигнальную информацию посредством маркированных сообщений. Общеканальная сигнализация (ОКС) может рассматриваться, как вид передачи данных, приспособленный для различных типов сигнального и информационного обмена между процессами в телекоммуникационных сетях.

Сеть сигнализации использует звенья сигнализации для передачи сигнальных сообщений между ЦСК и другими узлами телекоммуникационной сети.

Компоненты сети ОКС№7.

Пункт сигнализации (Signalling Point, SP) – совокупность аппаратно-программных средств коммутационной станции, осуществляющих формирование сигнальных сообщений для передачи и обработку принимаемых сигнальных сообщений в процессе обслуживания вызовов.

В некоторых случаях возникает необходимость разделения функций общеканальной сигнализации в узлах связи между логически независимыми элементами (пунктами сигнализации), то есть данный узел может реализовывать функции более чем одного пункта сигнализации.

В качестве SP в сигнальной сети могут выступать следующие узлы:

- цифровые системы коммутации;

- транзитный пункт сигнализации (STP – Signalling Transfer point);

- центр технической эксплуатации (OAM – Operation, Administration and Maintenance Centre).

Все SP в SS№ 7 идентифицируются уникальным кодом, называемым кодом пункта сигнализации (SPC – Signalling Point Code).

Транзитный пункт (Signaling Transfer Point, STP) – передача сигнальных сообщений из одного звена сигнализации в другое.

Звено сигнализации (Signalling Link, SL) – обеспечивает перенос сигнальных сообщений между пунктами сигнализации, включает в себя два противоположно направленных канала или один двунаправленный канал передачи данных.

Несколько звеньев сигнализации, которые напрямую соединяют два пункта сигнализации, образуют пучок звеньев сигнализации. Два пункта сигнализации, которые непосредственно соединяются друг с другом посредством звена сигнализации, называются смежными.

Режимы работы ОКС (Signalling Mode).

Связанный (Associated Mode) (рисунок18) – режим, при котором выполняется параллельная маршрутизация речевых и сигнальных каналов, т.е. путь передачи сигнальных сообщений непосредственно связан с пучками разговорных каналов (РК).

Рисунок 18 – Связанный режим работы ОКС

Такой режим рекомендуется применять при большом количестве РК между станциями.

Квазисвязанный – режим, при котором выполняется независимая маршрутизация речевых и сигнальных сообщений, но маршрут передачи сигнальных сообщений заранее известен.

Несвязанный (Signalling Mode) (рисунок19), при котором выполняется независимая передача речевых и сигнальных сообщений. Маршрут передачи сигнальных сообщений заранее не известен.

Рисунок 19 – Несвязанный режим работы ОКС

Функциональные уровни ОКС № 7.

Функционально ОКС состоит из четырех уровней (рисунок 20):

• MTP (МТР1, МТР2, МТР3) – 3 уровня;

• пользовательские подсистемы (User Parts) – 4 уровень.

Рисунок 92 – Функциональные уровни ОКС № 7

Рассмотрим данные уровни более подробно.

• Подсистема передачи сообщений MTP – обеспечивает переносе сигнальных сообщений от одной пользовательской подсистемы к другой. Также следует отметить, что подсистема MTP гарантирует передачу сообщений без потерь, искажений, нарушения последовательности и дублирования.

Уровень звена передачи данных MTP1 (1 уровень, (Signalling Data Link Functions) предназначен для организации двунаправленного звена передачи данных.

Звено передачи данных – представляет собой совокупность двух физических каналов, работающих параллельно с противоположным направлением передачи и с одинаковой скоростью. Звено передачи данных организуется на основе цифрового канала передачи стандартной системы передачи (как правило, это система ИКМ-30, скорость цифрового канала, соответственно, 64 кбит/с) и имеет структуру, определенную в данной системе передачи.

Цифровой канал, используемый для организации звена передачи данных, не должен использоваться для передачи другой информации, отличной от сигнальной информации ОКС № 7.

Уровень звена сигнализации MTP2 (2 уровень, Signalling Link Functions) в совокупности с первым уровнем MTP реализует функции звена сигнализации, обеспечивая надежную передачу сигнальных сообщений между смежными пунктами сигнализации.

Сигнальные сообщения, полученные с более высоких уровней, передаются через звено сигнализации в виде блоков данных различной длины, называемых сигнальными единицами (SU – Signal Unit). Помимо сигнальной информации сигнальная единица содержит управляющую информацию для корректной работы звена сигнализации.

На уровне MTP2 осуществляется процедура обнаружения и исправления ошибок. В ОКС предусматривается два метода исправления ошибок: базовый метод исправления ошибок и метод исправления ошибок посредством превентивного циклического повтора.

Уровень сети сигнализации MTP3 (3 уровень, Signalling Network Functions) включает в себя функции, обеспечивающие надежную передачу сигнальных сообщений в соответствии с предъявляемыми требованиями даже в случае блокировок звена сигнализации и отказов в STP. Поэтому они включают соответствующие средства и процедуры как для информирования удаленной стороны сигнальной сети о результатах ошибок, так и для реконфигурации маршрута следования сигнальных сообщений через сигнальную сеть.

С целью реализации данных принципов все функции уровня MTP3делятся на две группы:

• функции обработки (коммутации) сигнальных сообщений;

• функции управления сигнальной сетью.

Функции по обработке выполняются в любом пункте и сводятся к маршрутизации сообщений в соответствующее звено сигнализации или пользовательскую систему. Связь возможна только между пользователями одного типа. Принцип маршрутизации в упрощенном варианте приведен на рисунке 93. Пользовательская подсистема (User) с четвертого уровня, пользующаяся услугами третьего уровня MTP, формирует сообщение и передает его на уровеньMTP 3, на котором происходит маршрутизация сообщения (выбор маршрута – route). После выбора маршрута сообщение передается на второй уровень звена сигнализации в соответствующее звено сигнализации, после чего оно передается в SP B по физическому каналу (уровень звена передачи данных). На приемной стороне анализируется адресная информация для определения пользователя (т.е. подсистемы, пользующейся услугами MTP).

Рисунок 93 – Принцип маршрутизации SU

Функции управления подразделяются на три группы:

1. управление сигнальным трафиком обеспечивает перемаршрутизацию сообщений в зависимости от состояния сети сигнализации, запись отказов сигнальных маршрутов или звеньев сигнализации, информирование пользователей о недоступных направлениях;

2. управление ОКС, включение и выключение отдельных сигнальных каналов;

3. управление потоком нагрузки при перегрузке пунктов обработки (динамическое управление сетью).

• Пользовательские подсистемы (UP) находятся на четвертом уровни ОКС №7.Уровень состоит из пользовательских подсистем, которые пользуются услугами MTP3:

• SCCP (Signalling Connection Control Part) – подсистема управления соединением сигнализации;

• TUP (Telephone User Part) – подсистема телефонного пользователя;

• DUP (Data User Part) – подсистема передачи данных;

• ISUP (ISDN User Part) – подсистема телефонного пользователя ЦСИО;

• MAP (Mobile Application Part) – подсистема пользователя СПС стандарта GSM;

• MUP (Mobile User Part) – подсистема пользователя СПС стандарта NMT;

• HUP (Handover User Part) – подсистема процедур handover для стандарта NMT;

• INAP (Intelligent Network Application Part) – подсистема интеллектуальной сети;

• OMAP (Operation, Administration and Maintenance Application Part) – подсистема технической эксплуатации;

• CAP (CAMEL^ Application Part) – прикладная подсистема пользователя услуг IN в сотовых сетях (взаимодействие IN и сетей стандарта GSM);

• TCAP (Transaction Capabilities Application Part) – подсистема средств транзакции.

Сигнальные единицы.

Информация в ОКС№7 передается через звено сигнализации с помощью пакетов данных, называемых сигнальными единицами СЕ (SU – Signal Unit). Различают три типа сигнальных единиц:

1. MSU (Message Signal Unit) – значащая сигнальная единица (ЗНСЕ), которая используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами пользователей и управлением соединением сигнализации;

• LSSU (Link Status Signal Unit) – сигнальная единица состояния звена сигнализации (СЗСЕ), которая используется для оповещения удаленной стороны ОКС о невозможности приема данных из-за блокировки звена третьим уровнем MTP или оператором;

2. FISU (Fill-in Signal Unit) – заполняющая сигнальная единица (ЗПСЕ), которая передается в звено сигнализации при отсутствии значащей сигнальной единицы с целью контроля исправности звена сигнализации.

Формат значащей сигнальной единицы.

• MSU – значащая сигнальная единица переносит сообщение пользователей или команды управления элементами сети сигнализации: управление сигнальным трафиком, маршрутом или звеном сигнализации (рисунок 22).

Рисунок 22 – Формат значащей сигнальной единицы

F (Flag) – флаг – выполняет функцию разделителя сигнальных единиц. Как правило, закрывающий флаг одной сигнальной единицы является открывающим флагом следующей сигнальной единицы. Последовательность значений битов в поле флага следующая: 01111110.

Чтобы избежать имитации флага другой частью сигнальной единицы, МТР, передающая MSU, вставляет ноль после каждой после­довательности из пяти следующих друг за другом единиц, содержащихся в любом поле MSU, кроме флага. Этот ноль изымается на приемном конце сигнального звена после обнаружения и отделения флагов.

Биты индикации направления FIB и BIB говорят о содержании MSU в том смысле, несет ли она собственно сигнал (FIB – прямое направление) или выполняет функции подтверждения (BIB – обратное на правление). Вместе с полями FSN и BSN биты индикации направления служат для контроля того, совпадает ли последовательность сигнальных единиц на приеме с последовательностью их на передаче, и используются в одном из двух предусмотренных в системе ОКС№7 методов исправления ошибок.

Поля порядковых номеров FSN и BSN используются таким образом.

FSN передается в прямом направлении (то есть в направлении передачи сигнала) и несет информацию о порядковом номере той MSU, в состав которой оно входит.

BSN передается в обратном направлении в составе подтверждающей сигнальной единицы (ею может быть MSU или FISU) и несет информацию о порядковом номере той MSU, к которой это подтверждение относится.

Индикатор длины LI указывает, сколько байтов содержит сигнальная единица в полях, расположенных между резервными битами и проверочной комбинацией СК. Формат заполняющей сигнальной единицы в промежутке между LI и СК не содержит никаких полей (0 байтов), формат сигнальной единицы статуса звена содержит в этом промежутке только поле статуса (либо 1 байт, либо 2 байта), а формат значащей сигнальной единицы предусматривает, как это видно на рисунке 22, наличие между LI и СК двух полей – имеющего длину 1 байт поля SIO и имеющего переменную длину поля сигнальной информации SIF.

Байт служебной информации SIO содержит два элемента – сервисный индикатор, указывающий, к какой из подсистем пользователей МТР относится содержащаяся в сигнальной единице инфор­мация, и индикатор вида сети (международная, междугородная, местная).

Поле сигнальной информации SIF содержит целое число байтов (oт 2 до 272). Форматы этого поля определены отдельно для каждой подсистемы-пользователя.

Поле проверочной комбинации СК содержит 16 битов. Значения битов вычисляются путем применения образующего полинома к ин­формации, которая содержится в подготавливаемой к передаче сиг­нальной единице. Полином имеет вид х¹⁶+ х¹²+ х⁵+ 1. Он выбран таким образом, чтобы оптимизировать процесс обнаружения пакетов ошибок при передаче.

Проверочные биты образуются из остатка отделения (по модулю 2) величины х^к (х¹⁵+ х¹⁴+ х¹³+ х¹²+ .... х²+ х + 1), (где к – число битов в сигнальной единице между последним битом открывающего флага и первым проверочным битом, кроме битов, введенных, чтобы исключить имитацию флага) на образующий полином х¹⁶+х¹²+х⁵+1 и ос татка от деления на тот же полином умноженного на х¹⁶ содержимого сигнальной единицы между последним битом открывающего флага и первым проверочным битом (не считая битов, введенных с целью исключить имитацию флага).

Передаваемые проверочные биты являются дополнением до «1» образовавшего остатка 16-битового поля, то есть «1» меняются на «0» и наоборот. Это изменение производится для того, чтобы минимизировать вероятность ошибки в работе оборудования принимающей стороны.

Принимаемые биты анализируются на предмет соответствия между ними и остальной частью принятой сигнальной единицы. Если соответствия не обнаружено, регистрируется ошибка, а сигнальная единица стирается. Стирание MSU приводит в действие механизм исправления ошибок.

Формат заполняющей сигнальной единицы.

Заполняющая сигнальная единица – передается в случае отсутствия MSU с целью контроля исправности звена сигнализации. Они имеют самую короткую длину.

Рисунок 23 – Формат заполняющей сигнальной единицы

F (Flag) – флаг – имеют переменную длину. Для ограничения каждой SU она начинается и заканчивается флагом. Флаг окончания одной SU является флагом начала следующей. Битовый шаблон флага – 01111110. Итак, флаг используется в следующих целях:

а) как разделитель SU, следующих друг за другом в потоке;

б) как фазирующая последовательность, когда в целях восстановления доступности удаленной стороны ОКС инициатор восстановления передает поток флагов и по реакции удаленной стороны принимает решение о возможности работы по данному звену сигнализации;

в) как контролирующая последовательность, передаваемая после получения информации о перегрузке удаленной стороны ОКС.

BSN (Backward Sequence Number) – обратный порядковый номер. BSN несет подтверждение для исправления ошибки. BSN содержит прямой порядковый номер SU, переданной в направлении, противоположном тому, в котором подтверждается прием. BSN также может использоваться для подтверждения последовательности номеров SU. Диапазон BSN от 0 до 127.

BIB (Backward Indicator Bit) – обратный бит индикатор используется в одном из рекомендуемых ITU-T способов защиты от ошибок (базовый способ) для запроса повторной передачи SU, принятой ранее с ошибкой.

FSN (Forward Sequence Number) – прямой порядковый номер. Каждой SU присваивается уникальный FSN. На удаленной стороне ОКС FSN принимаемых SU служит для проверки правильности порядка следования SU. После безошибочного приема SU с FSN = i все последующие SU с FSN, отличающимся от FSN = i + 1, будут стираться, чтобы не допустить потери SU в звене сигнализации.

FIB (Forward Indicator Bit) – прямой бит индикатор используется в процессе защиты от ошибок для информирования удаленной стороны ОКС о том, передается ли SU впервые или повторно.

LI (Length Indicator) – индикатор длины идентифицирует тип SU. Идентификатор длины задает количество байт между старшим разрядом поля LI и младшим разрядом поля проверочных битов (CK).

– заполняющая сигнальная единица (FISU)

или 2 – сигнальная единица состояния канала (LSSU)

– значащая сигнальная единица (MSU)

CK (Check Bit) – проверочные биты. На передающей стороне проверочные биты формируются из содержимого SU и добавляются к SU как избыточные. На приемной стороне система MTP использует проверочные биты для проверки достоверности информации.

Формат сигнальной единицы состояния звена сигнализации.

• сигнальная единица состояния звена сигнализации – LSSU используется для оповещения удаленной стороны ОКС о невозможности приема данных из-за блокировки звена третьим уровнем MTP или оператором.

Рисунок 24 – Формат сигнальной единицы состояния звена сигнализации

SF (Status Field) – поле статуса– содержит информацию о статусе звена сигнализации. Поле SF может иметь длину 1 или 2 байта. Длина 2 байта в настоящее время не используется.

Кодировка битов следующая:

С B A

0 0 0 – SL не синхронизировано (статус «O»)

0 0 1 – SL синхронизировано (статус «N»)

0 1 0 – экстренная синхронизация (статус «E»)

0 1 1 – SL отключено из обслуживания (статус «OS»)

1 0 0 – отключен процессор (статус «PD»)

1 0 1 – SL занято (статус «B»).

Методы коррекции ошибок.

В ОКС№7 предусмотрены два метода исправления ошибок.

Основной метод исправления ошибок (базовый метод) применяется для сигнальных звеньев со временем распространения сигнала в одном направлении, не превышающем 15 мс. В противном случае используется метод превентивного циклического повторения. Примером исполь­зования метода превентивного циклического повторения может служить случай, когда связь организуется по спутниковым каналам. Сообщения, которые были приняты с искажениями (например, из-за пакетов ошибок при передаче), передаются повторно в той же последовательности, в какой они передавались первый раз, так что для функций уровня МТР3 не возникает никаких проблем с доставкой сообщений подсистемам-пользователям без потерь и дублирования.

Если имеют место постоянные ошибки, уровень МТР3 уведомляется об этом для того, чтобы он мог принять соответствующее решение, например, решение, изменить маршрут с использованием в нем другого сигнального звена.

Основной метод исправления ошибок – это метод с положительным и отрицательным подтверждением и повторной передачей сигнальных единиц, принятых с искажениями. Функции, входящие в механизм исправления ошибок, представлены на рисунке 25.

Рисунок 25 – Функции устранения ошибок

Для передачи сигнальной информации от верхнего уровня SP-A к такому же уровню SP-Б эта информация оформляется уровнем МТР3 SP-A и вводится уровнем МТР2 SP-A в информационное поле MSU. В уровне 2 SP-A имеются буфер передачи и буфер повторной передачи. Буфер передачи используется для сохранения MSU перед передачей по сигнальному звену, то есть действует как запоминающее устройство до тех пор, пока звено не будет способно передать эту MSU. Буфер повторной передачи хранит копию MSU на случай, если SP-Б примет ее с искажениями.

Как уже было сказано, каждая MSU содержит порядковый номер FSN, бит-индикатор FIB, порядковый номер BSN и обратный бит- индикатор BIB. Когда сигнальное звено работает нормально, FIB присваивается конкретное значение (например, 0), и BIB также присваивается это значение (0). Когда MSU принимается уровнем 2 в АТС А, она поступает в буфер передачи. Буфер передачи работа­ет по принципу FIFO, то есть принятая первой MSU должна первой передаваться. Когда сигнальное звено свободно, и подходит очередь для передачи, следующей MSU присваивается FSN, на 1 больший (по модулю 128), чем FSN последней переданной MSU. Затем очередная MSU передается к SP-Б, а в буфер повторной передачи вводится ее копия.

В SP-Б принятый FSN сравнивается с ожидаемым (предыдущий FSN плюс 1). Если принятое значение совпадает с ожидаемым, содержимое MSU направляется в уровень 3. Значение FSN копируется в поле BSN, а значение BIB остается неизменным. SP-A воспринимает получаемые от SP-Б BSN и BIB как положительное подтверждение. При приеме верных BSN и BIB SP-A удаляет содержимое MSU из буфера повторной передачи.

Если сравнение в SP-Б принятого FSN с ожидаемым обнаруживает противоречие, возникшее, например, вследствие срабатывания механизма обнаружения ошибок и стирания искаженных MSU, величина BIB изменяется на «1», и SP-A получает отрицательное подтверждение. В этом случае BSN присваивается значение последнего правильно принятого FSN.

При приеме отрицательного подтверждения SP-A прерывает передачу сигнальных единиц, и MSU, находящиеся в буфере повторной передачи, передаются повторно, начиная с той, FSN которой на «1» больше FSN последней положительно подтвержденной MSU. Значение FIB меняется на «1», так что FIB и BIB будут снова одинаковы.

Метод исправления ошибок посредством превентивного циклического повторения предусматривает положительное подтверждение, циклическое повторение и упреждающее исправление ошибок. При этом отрицательное подтверждение не применяется, а индикацией искажения сообщения служит отсутствие позитивного подтверждения. Исправление ошибок достигается программируемым циклическим повторением неподтвержденных MSU. Каждая сигнальная единица содержит FSN и BSN (как и в основном методе), но FIB и BIB не используются, и им присваивается значение «1».

В период отсутствия новых ожидающих передачи MSU начинается повторная передача MSU, хранящихся в буфере повторной передачи. Во время повторной передачи сохраняются первоначальные FSN. Если поступает новая сигнальная единица, циклическое повторение прекращается, а новая MSU передается с FSN, на единицу большим (по модулю 128) последнего присвоенного значения. Если следующие новые MSU не принимаются, рекомендуется циклическое повторение.

Положительным подтверждением приема неискаженной сигналь­ной единицы является прием на АТС А значения BSN, равного присвоенному FSN. После получения такого подтверждения соответствующая MSU удаляется из буфера повторной передачи.

Одним из недостатков данного метода является тот факт, что буферы передачи и повторной передачи могут перегружаться. Для предотвращения потери сообщения применяется процедура, называемая вынужденным повторением. Количество MSU и количество их байтов, хранящихся в буфере повторной передачи, непрерывно контролируются. Если тот или другой параметр достигает заранее установленного предельного значения, новые MSU не принимаются, а приоритет отдается повторной передаче MSU, хранящихся в буфере повторной передачи. Цикл повторной передачи продолжается до тех пор, пока значения двух действующих параметров не станут ниже установленных предельных значений.