Телекоммуникационные_системы_и_сети_Т_1_Современные_технологии_620

Глава 20. Система межстанционной сигнализации по общему каналу в ЦСИО

20.1. Понятие об общем канале сигнализации

Известны два способа сигнализации при обмене управляющих устройств сигналами внутри одной либо разных станций сети: 1) децентрализованный, 2) централизованный.

Децентрализованный способ используется на электромеханических отечественных АТС и на сетях с такими станциями. Кроме того, его применяют для передачи служебной информации внутри цифровых АТС (ЦАТС) и при межстанционной связи ЦАТС с малым числом линий в пучках.

При централизованной сигнализации применяется групповой сигнальный канал, или общий канал сигнализации (ОКС).

ОКС – это цифровой канал связи между двумя управляющими устройствами станций или узлов сети электросвязи с КК, предназначенный для обмена сигнальными сообщениями.

Первоначально ОКС предназначался только для обмена сообщениями сигнализации в телефонных сетях. В настоящее время в ОКС могут также передаваться данные пользователей в пакетной форме, информация телеметрии, данные в процессе предоставления интеллектуальных услуг и в целях технической эксплуатации. Эти данные должны передаваться с более низким приоритетом, чем данные сигнализации. К ОКС должны иметь доступ все пользователи сети, которые требуют услуги коммутации каналов. С помощью про- граммно-аппаратных средств ОКС реализуются следующие функции: выбор маршрута передачи сигнальной информации, защита от ошибок, предотвращение пропаданий, удвоений и столкновений кадров, управление трафиком сигнализации, управление каналом.

ВОКС передаются сигналы управления (регистровые), линейные

иинформационные для пучка линий (каналов), предназначенных для пересылки речевой информации или данных. Разумеется, речь идет о пучках линий или каналов цифровых систем передачи, которые коммутируются на станциях в режиме коммутации каналов.

ВОКС может передаваться и другая информация [1, 2]:

–управления сетью сигнализации;

–испытания правильности функционирования каналов сети сигнализации;

–данные об учете стоимости разговоров;

Рис. 20.2. Схема построения сигнальной сети по несвязанному способу

Сеть сигнализации (СС) может быть построена по одному из двух способов: связанному и несвязанному.

Сущность первого способа состоит в том, что конфигурация сигнальной сети и сети каналов передачи речи и данных совпадают (рис. 20.1). При использовании несвязанного способа конфигурации СС и сети каналов передачи речи и данных либо лишь частично совпадают, либо полностью не совпадают (рис. 20.2, где ПС – пункт сигнализации).

В большинстве случаев на первом этапе перехода к централизованной сигнализации сеть сигнализации строят по первому способу.

Краткие сведения об общеканальной системе сигнализации.

До 1981 г. действовали рекомендации ITU-T о применении для международных сетей системы сигнализации № 6. В 1981 г. ITU-T принял новые Рекомендации Q.701–Q.741, регламентирующие применение на международных сетях новой системы сигнализации ОКC № 7. Эта система может использоваться на сети сигнализации, организованной по каналам систем передачи с ИКМ, по каналам аналоговых систем передачи или физическим линиям. Система сигнализации № 7 (или сокращенно – ОКС № 7) предназначена для использования в цифровых сетях связи (в У-ЦСИО, Ш-ЦСИО, в сотовых сетях и сетях передачи данных с коммутацией каналов).

По ОКС сигналы передаются в виде пакетов. Это означает, что в пунктах сигнализации (ПС) и в каналах сети сигнализации используются методы пакетной коммутации. Информация в звеньях сигнальной сети передается кадрами, называемыми сигнальными единицами (СЕ). Эти СЕ имеют разное назначение и переменную длину. Сигнальная единица может содержать следующую информацию:

1) адресную, говорящую о направлении и оконечном пункте передачи;

424Глава 20. Система межстанционной сигнализации по общему каналу в ЦСИО

2)данные о номерах пучка и информационного канала в пучке, за которым закреплено сигнальное сообщение пользователя;

3)информацию для контроля состояния сигнальной сети и управления ею;

4)сигнальную информацию, относящуюся к этапам соединения или разъединения;

5)информацию для обнаружения ошибок в передаче.

Сообщение сигнализации может передаваться с помощью нескольких СЕ. Сигнальная сеть, работающая по протоколу ОКС № 7, может использоваться как транспортное средство для передачи различных видов информации: сигнальной, обмена между ЭВМ, пунктами сети передачи данных, узлами коммутации телефонных сетей, элементами интеллектуальной сети. Система сигнализации № 7 может функционировать как по цифровым, так и по аналоговым системам передачи с различными скоростями (от 64 Кбит/с и ниже). Система сигнализации № 7 обеспечивает высокую верность передачи данных, устранение удвоений, пропаданий и состязаний сигнальных единиц. Сигнальные единицы имеют различные назначение и длину. Длина СЕ выражается в байтах. В ОКС № 7 используются три типа СЕ:

1)значащие СЕ (ЗНСЕ), их длина может быть от 3 байтов и выше (в национальных сигнальных сетях до 279 байтов);

2)СЕ состояния звена сигнализации (СЗСЕ), используемые для индикации состояния оконечных устройств звена сигнализации, их длина равна 1 или 2 байтам;

3)заполняющие СЕ (ЗПСЕ), которые имеют нулевую длину, т.е. в них нет значимой для пользователей сети информации.

ЗНСЕ несут сигнальную информацию (СИ), обеспечивающую процесс соединения и разъединения каналов, используемых для передачи речевой информации и данных между пользователями цифровой сети (оконечным оборудованием данных (ООД)). СЗСЕ применяется для контроля и управления звеном сигнализации (ввод в работу после включения питания аппаратных средств и восстановление состояния звена сигнализации после устранения отказа). Данные о состоянии звена сигнализации передаются в поле состояния (ПСО) СЗСЕ, которое может иметь длину 1 или 2 байта. ЗПСЕ используются для передачи квитанций с подтверждением безошибочного приема ЗНСЕ, переспроса неправильно переданных СЕ или в случае отсутствия заявок на передачу ЗНСЕ. Форматы ЗНСЕ и СЗСЕ приведены на рис. 20.3.

Система сигнализации № 7 должна обеспечить надежную доставку информации по сигнальной сети. Основное требование к сигнальной сети – передача правильной последовательности СЕ с заданной достоверностью. Эти функции реализуются на 2-м (канальном) уровне

Рис. 20.3. Форматы ЗНСЕ (а), СЗСЕ (б) в ОКС № 7

четырехуровневой протокольной модели системы сигнализации № 7 (о структуре протокольной модели ОКС № 7 см. ниже).

Любая СЕ начинается с флага, сообщение считается неоконченным до появления нового флага. Ложные флаги в информационной последовательности устраняются путем добавления в передаваемую последовательность нуля после каждых пяти единиц. На приемной стороне такой дополнительный ноль убирается из принятой последовательности.

Обратный (ОПН), прямой (ППН) порядковые номера, прямой (ПБИ) и обратный (ОБИ) биты – индикаторы используются для обеспечения правильной последовательности СЕ и подтверждения правильности приема.

Вчетвертом байте (индикаторе длины ИД) передается информация о длине сообщения. Длина сообщения пользователя измеряется

вбайтах и отсчитывается, начиная от следующего за ИД байта до младшего байта проверочных битов. В национальных сетях могут использоваться все биты 4-го байта, а в международных – рекомендуется использовать 6 битов (т.е. длина сообщения не превышает 63 байтов).

Впятом байте ЗНСЕ (байте служебной информации – БСИ) имеется два поля: индикатор сети (ИС) и индикатор пользователя (ИП). Индикатор пользователя определяет вид сигнальной информации. Например, код ИП = 0100 обозначает то, что передается сообщение для пользователя телефонной сети; код ИП = 0110 (или 0111) – для пользователя сети ПД с коммутацией каналов. Индикатор

сети определяет тип сети, с которой необходим обмен. Например, ИС = 1000 – междугородное сообщение национальной сигнальной сети; ИС = 0000 – международное сигнальное сообщение; ИС = 1100 – сообщение зоновой или местной сети. Структура сигнальной информации (СИ) специфична для каждой подсистемы пользователей. В СЗСЕ нет поля СИ, но имеется поле состояния ПСО. Если индикатор длины ИД в СЗСЕ равен 1, то ПСО состоит из 1 байта, если же ИД = 2, то длина ПСО равна 2 байтам. В настоящее время ITU-Т специфицировал формат однобайтового ПСО. Для индикации состояния звена сигнализации используются только три младших бита в ПСО. Индикация состояния оконечного устройства звена сигнализации необходима, в частности, при вхождении в связь, когда следует оповестить оконечное устройство удаленной стороны ОКС о начале той или иной фазы этого процесса. Необходимо также сообщать удаленной стороне об отключении процессора, реализующего функции сетевого уровня ОКС № 7, и о ручной блокировке данного оконечного устройства звена сигнализации [1]. Заполняющие СЕ не содержат сигнальной информации и информации управления звеном сигнализации и передаются в тех случаях, когда нет ЗНСЕ в буфере передачи и нет заявок на передачу ЗНСЕ, содержащих информацию управления сетью сигнализации. Передача ЗПСЕ позволяет оперативно контролировать работоспособность звена сигнализации при отсутствии пользовательского сигнального трафика. Последние два байта перед закрывающим флагом являются проверочными. Сообщения по сигнальной сети передаются с помощью программно-аппаратных средств, функции которых разделены на четыре уровня:

–физический двусторонний тракт передачи данных, образованный каналом цифровой системы передачи (1-й уровень);

–звено ОКС, обеспечивающее управление передачей и приемом СЕ, защиту ошибок (2-й уровень);

–система управления распределением сообщений по выбранному маршруту, переключения на резервные звенья и маршруты, контроля перегрузки звеньев ОКС (3-й уровень). Средства этого уровня управляют работой нескольких звеньев 2-го уровня;

–пользовательский (пользователи телефонной сети, сети ПД, ЦСИО и др.).

На рис. 20.4 приведена схема взаимосвязи протокольных моделей взаимодействия открытых систем (ВОС) и системы сигнализации № 7

вЦСИО. На этом рисунке показаны: состав протоколов доступа к сети, состав сетевых протоколов модели ВОС и ОКС № 7, передача информации по каналам типа «В» и типа «D» (пунктирные линии).

Отметим, что протоколы ОКС № 7 охватывают не все функции протокола канала «D» (Рекомендация X.25 ITU-T), так как были ориентированы для применения на телефонных сетях. Поэтому к про-

Рис. 20.4. Взаимосвязь протокольных моделей взаимодействия удаленных объектов и системы сигнализации № 7

граммному обеспечению сетевого уровня (3) канала «D» на узлах коммутации добавляют программный модуль (заштрихованный участок на рис. 20.4), реализующий недостающие функции протоколов ОКC № 7. Добавочные модули программного обеспечения УКК позволяют приблизить сервис ОКС № 7 к сервису канала «D».

Для того чтобы в ЦСИО создавать и разрушать соединения каналов «В», предоставлять пользователям услуги различных служб, УКК должны обмениваться информацией сигнализации. Этот обмен реализуется с помощью средств централизованной системы сигнализа-

ции № 7 ITU-Т. Информация сигнализации полностью отделяется от информации, передаваемой по каналам «В» между пользователями. Такое разделение позволяет исключить их взаимное негативное влияние.

Достоинства и функционирование общеканальной сигнализации будут более подробно рассмотрены в п. 20.2. Здесь же лишь отметим, что взаимодействие сетей сигнализации и сети информационных каналов пользователей происходит в процессе соединения информационных каналов по частям (от звена к звену). Если необходимо установить соединение канала «В» в интерфейсе «пользователь–сеть» с межстанционным каналом «В», то управляющая система УККI формирует и передает в сигнальную сеть сообщения для управления коммутацией на УККJ. Доступ устройств пользователей ЦСИО к сети обеспечивается с помощью протоколов, определяемых эталонной семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем (ВОС).

Управление передачей сообщений в сети каналов передачи информации пользователей и в сигнальной сети описывается сетевыми протоколами. Необходимые скорость и верность передачи сигнальной информации в сигнальной сети обеспечиваются благодаря использованию пакетного способа передачи и коммутации.

20.2. Протоколы системы сигнализации № 7 ITU-Т

Протоколы системы сигнализации № 7 строятся в соответствии с эталонной моделью ВОС. Различают: протоколы (подсистемы), ориентированные на пользователей (верхний уровень архитектуры); протоколы (подсистемы) передачи сообщений (нижний уровень).

В подсистему пользователей могут входить следующие объекты:

1)подсистема пользователей телефонии;

2)подсистемы пользователей услуг передачи данных с коммутацией каналов;

3)подсистемы пользователей ЦСИО (предоставление услуг передачи речи, данных, изображений);

4)подсистемы пользователей услуг технического обслуживания (ТО), технической эксплуатации и административного управления (АУ).

Подсистема передачи сообщений (ППС) предоставляет услуги подсистеме пользователей, по доставке информации в сети без соединений (подобно датаграммному способу в сетях передачи данных). Эти протоколы обеспечивают упорядоченную последовательность передачи сообщений в соответствии с эталонной моделью ВОС. Протокольная модель ОКС № 7 является четырехуровневой (рис. 20.5). Подсистема пользователей ЦСИО не требует услуг представления, сеанса и транспорта (требования пользователей ЦСИО

Рис. 20.5. Протокольная модель ОКС № 7

по передаче сообщений сигнализации отражены в памяти данных управляющей системы УКК, средства общеканальной сигнализации имеют непосредственный доступ к этим данным). Другие подсистемы пользователей, требующие услуг представления, сеанса и транспорта, используют подсистему прикладных услуг (ППУ). На каком бы уровне не находилась конкретная подсистема пользователей, она получает услуги по прозрачной передаче данных от ППС. Любой подсистеме пользователей соответствует своя система процедур сигнализации (например, для пользователей телефонных сетей характерны процедуры установления и разъединения соединений).

Если пользователи требуют установления виртуального соединения для доставки пакетов по способу «из конца в конец», то эту услугу предоставляет подсистема сетевых услуг (ПСУ). В состав этой

подсистемы входят подсистема управления сигнальным соединением (ПУСС) и ППС.

Функции ППС таковы:

1)протоколы сетевого (3-го) уровня обеспечивают распределение сообщений и управление сетью сигнализации;

2)протоколы канального (2-го) уровня обеспечивают управление передачей сообщений между двумя пунктами сигнализации. Здесь формируется кадр определенного формата (сигнальная единица);

3)протоколы физического (1-го) уровня обеспечивают управление передачей и приемом битов информации по тракту передачи данных (определение моментов начала и окончания физического соединения, передача блоков данных по физическому каналу, управление каналом).

Связь между двумя концами канала по своей природе асинхронна. Для регулирования правильного взаимодействия двух концов ОКС необходимо обеспечить следующие меры:

1)СЕ, принятые с ошибками, должны быть опознаны;

2)процедура подтверждения должна указывать, приняты ли СЕ правильно;

3)СЕ должны быть пронумерованы для правильной доставки информации на смежный вышестоящий уровень;

4)во всех СЕ должна содержаться фазирующая информация. Для реализации этих мер в СЕ добавляют управляющие поля

(ППН, ОПН, ПБИ, ОБИ).

Сигнальные сообщения создаются верхними уровнями ОКС № 7. Они передаются далее на сетевой (3-й) и далее на канальный (2-й) уровни [1]. В составе СЕ содержится следующая информация:

–сигнальная, полученная от верхнего (4-го пользовательского) уровня;

–информация управления передачей, предназначенная для нормального функционирования звеньев сигнализации.

Функции 3-го уровня делятся на две группы (рис. 20.6): 1) обработка сигнальных сообщений; 2) управление сетью сигнализации.

В процессе обработки сигнальных сообщений на 3-м уровне реализуются функции маршрутизации, классификации, распределения.

Маршрутизация – это функции выбора исходящего направления и звена в нем для каждого сообщения.

Классификация (селекция, выделение) сообщений необходима для идентификации пункта назначения сообщения. Если пункт назначения, указанный в принятом сигнальном сообщении, находится на рассматриваемой ЦАТС сети, то принятое сообщение подлежит передаче к подсистеме пользователя (уровень 4). Если сообщение не относится к данному пункту, то для него необходимо выбрать маршрут передачи.