Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы сигнализации в современных телекоммуникационных сетях. Учебное пособие
.pdf
производится передача информации между сетевыми узлами. На канальном
уровне (МТР2) описаны процедуры гарантированной передачи кадров. Сетевой уровень (МТР3) описывает правила формирования сигнальных сообщений, которые передаются по сети в пакетном режиме. Содержание сигнальных сообщений, их формат и последовательность обработки представ-
лены в подсистеме пользователя ЦСИС (ISUP). Кроме ISUP, стек протоко-
лов ОКС№7 включает также и подсистему эксплуатации и техобслуживания
(OMAP), подсистему интеллектуальной сети (INAP), подсистему взаимо-
действия с базовыми станциями мобильных сетей (BSSAP), подсистему мобильных приложений (MAP) и еще целый ряд приложений. Таким образом,
сигнализация ОКС№7 играет роль единой системы сетевой сигнализации
для ЦСИС, т.е. обеспечивает передачу различных видов информации (телефонной, видеоконференции, данных) в фиксированных сетях с коммутацией
каналов, а также обеспечивает взаимодействие сетевых элементов сетей
подвижной связи стандарта GSM. Более подробно сигнализация ОКС№7
рассмотрена в главе 4.
2.2. Сигнализация в сетях следующего поколения NGN
Сеть связи следующего поколения (NGN) – это концепция построения
сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений, предполагающая
реализацию универсальной транспортной сети с распределенной коммута-
цией, вынесение функций предоставления услуг в сетевые узлы и интегра-
цию с традиционными сетями связи.
В настоящее время многие национальные операторы создают сети NGN,
которые в соответствии с определением имеют общую транспортную сеть
IP/MPLS, по которой передаются все виды трафика. Управление сеансами
выполняют сетевые узлы Softswitch/IMS [4], через которые проходит только
сигнальный трафик. Естественно, что одним из главных вопросов является
выбор сигнальных протоколов для NGN. Базовым сигнальным протоколом
для NGN является SIP (Session Initiation Protocol). С помощью этого прото-
кола пользователи обмениваются информацией, необходимой для установления и разъединения сеанса (сессии). Поскольку сеанс устанавливается в
IP-сети, то для реализации сеанса необходима информация об IP-адресах
11
пользователей, номерах портов транспортного уровня, типах кодеков и т.д.
MEGACO
Аналоговый
сигнал
ОКС №7
SLS
АТС
ОКС №7
SLS
SGW
MGW
IP-сеть
SIGTRAN
CIC
MEGACO
SIP
RTP
SIGTRAN
SIP
VoIP
Формальное представление этих необходимых для сеанса параметров описано в протоколе SDP (Session Description Protocol). Таким образом, в процессе обмена сигнальными сообщениями SIP данные о сессии (параметры и
атрибуты протокола SDP) вкладываются в эти сигнальные сообщения, что
дает возможность пользователям согласовать параметры сеанса. Вместе с
тем, существует необходимость взаимодействия между существующими се-
тями с коммутацией каналов (ТфОП, мобильные сети GSM) и строящимися
сетями следующего поколения NGN. Для обеспечения взаимодействия этих
сетей используются транспортные (MGW) и сигнальные (SGW) шлюзы. К
транспортным шлюзам подключаются соединительные линии от АТС (потоки Е1), а к сигнальным шлюзам подключаются звенья сигнализации
ОКС№7 или D-каналы с сигнализацией DSS. Для транспортировки сигнальных сообщений ОКС№7 и DSS используется группа протоколов SIG-
TRAN (Signalling Transmission), которые обеспечивают надежную доставку
сигнальных сообщений через IP-сеть в центры управления сеансами
Softswitch/IMS. Управление транспортными шлюзами осуществляется с помощью протоколов H.248/MEGACO.
Рис. 2.1. Зоны действия сигнализаций при соединении абонента ТфОП
и абонента VoIP
Если исходящий из телефонной сети вызов заканчивается в сети NGN, то
зоны действия различных сигнализаций распределяются, как показано на
рис. 2.1. Сначала абонент набирает номер, который поступает на телефон-
ную станцию. Станция формирует начальное адресное сообщение (IAM) и
12
отправляет его через звено сигнализации SLS в сигнальный шлюз SGW. С
MEGACO
Аналоговая
абонентская
сигнализация
ОКС №7
SLS
АТС1
ОКС №7
SLS
IP-сеть
SIGTRAN
CIC
MEGACO
RTP
SIGTRAN
SIP-Т
SGW 1
MGW 1
SGW 2
MGW 2
ОКС №7
SLS
CIC
АТС2
ОКС №7
SLS
SIGTRAN
SIP-Т
NT1 B A
Цифровая
абонентская
сигнализация
№1
SX1
SX2
помощью протокола SIGTRAN сообщение IAM доставляется в программный коммутатор Softswitch. Программный коммутатор анализирует IAM,
определяет номер соединительной линии CIC для будущего соединения и
управляет работой транспортного шлюза MGW. Программный коммутатор
определяет URL вызываемого пользователя VoIP и отправляет к нему сооб-
щение INVITE протокола SIP. Далее процесс установления соединения про-
исходит в соответствии с типовым сценарием. В результате устанавливается
сессия протокола RTP, и два абонента приступают к разговору. Таким обра-
зом, взаимодействие ОКС№7 и сигнализации SIP привело к созданию пол-
ноценного соединения между абонентом сети с КК и пользователем пакет-
ной сети IP.
Для случая, когда соединение выполняется между двумя абонентами
двух разных телефонных сетей и при этом транзитом проходит через сеть
NGN, распределение зон действия сигнализаций представлено на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Зоны действия сигнализаций при соединении телефонных
абонентов через сеть NGN
Как видно из рис. 2.2, после набора номера абонентом А, АТС1 начинает
передачу сигнальных сообщений ОКС№7 через сигнальный шлюз SGW1 к
программному коммутатору SX1. Этот SX управляет работой транспортного
шлюза MGW1, подготавливая соединение RTP для будущего разговора. Од-
новременно SX1, используя сообщения протокола SIP-T, пересылает в SX2
сигнальные сообщения ОКС№7, которые вкладываются в содержательную
часть сообщений SIP. Программный коммутатор SX2, определив, что вызов
должен быть направлен в телефонную сеть, пересылает сообщения ОКС№7
в сигнальный шлюз SGW2 и через него в АТС2. Одновременно SX2 выполняет процедуры управления транспортным шлюзом MGW2. Станция АТС2
по полученному номеру находит вызываемого абонента и отправляет по его
13
базовому доступу сообщение SETUP, сигнализации ЦАС№1 (DSS). Более
подробно протоколы и процессы управления в NGN будут рассмотрены во
второй части пособия. Фактически сообщение ОКС№7 IAM проходит транзитом через всю сеть NGN и поступает на АТС2, где происходит поиск вы-
зываемого абонента и взаимодействие с ним при помощи сигнализации
ЦАС№1. Таким образом, в настоящий период, когда традиционные теле-
фонные сети сосуществуют с NGN, единой сквозной системой сигнализа-
ции является ОКС№7. В первой части данного пособия рассматриваются
вопросы, необходимые для более полного понимания работы систем сигнализации в NGN, а именно рассматривается цифровая абонентская сигнализация ЦАС№1 (DSS. Глава 3) и ее взаимодействие с ОКС№7 (Глава 4).
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются линейные сигналы от сигналов управления?
2. Для чего используются многочастотные сигналы?
3. Чем отличается CAS от ОКС?
4. Какой протокол используется для передачи сообщений ОКС№7 через IP-
сеть?
5. Какой протокол сигнализации является сквозным в NGN?
ГЛАВА 3. ЦИФРОВАЯ АБОНЕНТСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ DSS
3.1. Архитектура протоколов ЦСИС
Рекомендации по цифровым сетям с интеграцией служб (ЦСИС) [11,13]
полностью соответствуют эталонной модели взаимодействия открытых
систем (ЭМВОС). В соответствии с концепцией ЦСИС все уровни
эталонной модели могут быть разделены на межконцевые протоколы и
сетевые протоколы. Межконцевые протоколы обеспечивают взаимодействие
между оконечными установками пользователей, тогда как сетевые
протоколы должны реализовываться во всех элементах сети, т.е. и в
оконечных устройствах, и в коммутационных станциях. Граница,
разделяющая эти группы протоколов, зависит от метода коммутации. Так, в
сетях с коммутацией каналов соединения оконечных установок происходят
на самом нижнем – физическом уровне, который является сквозным для
всех элементов сети. Это означает, что все протоколы более высоких
14
уровней, начиная с канального, являются межконцевыми. Для сетей с
L
3
B
D
KK
КП
Сигнализ
Упр. сетью
КП
Телеметр
-
Х.25
Q.931-957
Q.921
X.25
-
L
2
B
D
КК
КП
SAPI=0
SAPI=63
SAPI=16
SAPI=X
-
LAPB
Х.25
HDLC-LAPD
Q.920-921
L
1
BRI
PRI
S
U
ИКМ-тракт
I.430
-
I.431
коммутацией пакетов сквозным является третий - сетевой уровень, это
означает, что на отдельных участках сети могут использоваться различные
протоколы физического и канального уровней, а сетевой уровень должен
подчиняться единому протоколу. Соответственно, протоколы остальных
уровней, начиная с транспортного, являются межконцевыми.
В ЦСИС различают план передачи информации пользователя и план пе-
редачи управляющей – сигнальной информации. Для режима КК (рис. 3.1)
в пользовательских В-каналах регламентирован только физический уро-
вень, который описан в Рекомендациях I.430, I.431 (соответственно для ба-
зового и первичного доступов). Для режима коммутации пакетов в В-
каналах, кроме физического уровня регламентирована процедура канального уровня X.25 LAPB и протокол сетевого уровня Х.25 PLP.
Рис. 3.1. Архитектура протоколов ЦСИС
В сигнальных D-каналах обработка информации выполняется в режиме
коммутации пакетов, поэтому для этих каналов четко определены
протоколы как канального уровня, так и сетевого. На канальном уровне как
базового, так и первичного доступов функционирует единая канальная
служба, работающая по процедуре LAPD, описанной в Рекомендациях
Q.920 – Q.921.
Возможностями этой службы могут воспользоваться различные
протоколы сетевого уровня: протокол сигнализации ЦСИС Q.931, протокол
управления сетью, протокол передачи пользовательских данных через
D-канал в пакетном режиме – Х.25, протокол передачи данных телеметрии.
Поскольку все указанные протоколы используют для передачи сообщений
единую канальную службу, то необходимо различать пакеты, переносящие
сообщения разных протоколов 3-го уровня. Для этого используются
15
различные идентификаторы точек доступа к канальной службе (SAPI). В
Uk0
S0
T
NT1
ISDN
станция
общего
пользования
TE
TE
TE
NT2
соответствии с Рекомендацией Q.921 для сигнализации используется
SAPI=0, для процедур управления сетью - SAPI=63, а для протокола
Х.25 - SAPI=16, SAPI для протоколов телеметрии определяется национальными стандартами.
3.2. Цифровой абонентский доступ
Цифровой абонентский доступ характеризуется физическими парамет-
рами интерфейса пользователь - сеть и абонентской сигнализацией. Основ-
ная конфигурация абонентского доступа приведена на рисунке 3.2. Несколько абонентских устройств (ТЕ) подключаются к одному сетевому
окончанию (NT), при этом оконечные устройства могут быть либо однотипными, либо разнотипными (устройства для передачи текста, данных, речи). Сетевое окончание предназначено для подключения терминалов к абонентской линии и для обеспечения совместного использования одной абонентской линии несколькими терминалами. В связи с этим блок NT разде-
ляется на два блока NT1 и NT2 (Рис. 3.2).
Рис. 3.2. Основная конфигурация абонентской линии
Между функциональными блоками определяются контрольные точки
(интерфейсы обмена информацией): точка S, точка Т и точка U (в протоколе EDSS1 эти точки обозначаются как S0, T, Uk0 соответственно). В этих
точках образован стандартизованный физический стык.
S0 интерфейс - представляет собой четырѐхпроводную шину и обеспе-
чивает передачу информации в двух направлениях: от NT до терминального
оборудования и от терминального оборудования до NT. В каждом из направлений информация передаѐтся со скоростью 192 кбит/с. Информация
передаѐтся в виде кадра длиной 48 бит, частота посылки кадров 4000 раз в
секунду, что и составляет 192 кбит/с. 48 бит организуются следующим образом: 16 бит на каждый В - канал; 4 бита на D - канал; 12 бит на синхрони-
зацию и эхоподавление. Таким образом, функции S0 интерфейса заключа-
ются в организации двух стандартных пользовательских каналов (В - кана-
16
лов) со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении и канала сигнализации
(D - канала) со скоростью 16 кбит/с. Канал синхронизации требуется для
передачи сигналов в режиме временного уплотнения. С помощью синхронизации определяется расположение битов В и D каналов. По шине S0
осуществляется питание пользовательского оборудования.
Uк0 интерфейс - абонентская линия как в разных странах, так и внутри
одной страны может существенно различаться (по протяжѐнности, по ха-
рактеристикам кабелей), поэтому МСЭ-Т не определяет стандарты на спо-
соб передачи сигналов по абонентской линии (контрольная точка U не
стандартизирована). Выбор интерфейса обмена производится с учѐтом национальных требований. Наиболее часто используется интерфейс, называемый Uk0. Основная проблема, возникающая при передаче на основном доступе, состоит в том, что при двухсторонней цифровой передаче на скорости
160 кбит/с существенно ограничивается длина абонентской линии. Для решения этой проблемы используется линейный код 2B/1Q, который снижает
скорость передачи до 80 Кбод. При этом спектр передаваемого сигнала сокращается в 2 раза и допустимая длина цифровой абонентской линии уве-
личивается.
NT1 - Блок сетевого окончания NT1 осуществляет прямое и обратное
преобразование сигналов, получаемых со стороны контрольной точки Т, в
сигналы, соответствующие передаче по абонентской линии.
NT2 - Данный блок необходим для обеспечения совместного использо-
вания одного сетевого окончания несколькими оконечными устройствами.
Если функции NT2 не требуются, блок может отсутствовать. Примером
NT2 может служить учрежденческая станция.
Задачей абонентской сигнализации является обеспечение взаимодействия между оборудованием пользователя и сетью (информация пользователь
- сеть). На сети ЦСИС допускается также в ограниченном объѐме обмен
информацией между пользователями по D - каналу (сигнализация пользователь - пользователь). Протоколы абонентской сигнализации соответствуют
трѐм нижним уровням ЭМВОС (рис. 3.1) и выполняют следующие функции:
физический уровень - обеспечивает синхронизируемую сетью пере-
дачу информации по каналам одновременно в обоих направлениях и
регулирует одновременный доступ нескольких оконечных устройств
к совместно используемому D - каналу;
уровень передачи данных - обеспечивает защищѐнную от ошибок пе-
редачу сигнальной информации для 3-го уровня и передачу пакетов
данных, передаваемых в D - канале, в обоих направлениях между сетью и устройством пользователя;
17
сетевой уровень - обеспечивает установление и управление соедине-
нием на участке пользователь - сеть. Третьим уровнем заканчивается
сигнализация пользователь - сеть.
Уровень 1 – физический (рекомендация I.430) содержит функции формирования каналов В и D, определяет электрические, функциональные, механические и процедурные характеристики доступа и предоставляет физи-
ческое соединение для передачи сообщений, создаваемых на уровнях 2 и 3
канала D. Например, подключение терминала к шине S-интерфейса, подача
электропитания от АТС для обеспечения телефонной связи в случае отказа
местного питания, обеспечение работы в режиме «точка-точка» и в веща-
тельном режиме. Еще одной важной функцией данного уровня является ак-
тивизация и деактивизация интерфейса S перед передачей кадров между
терминалом и сетью. Цель фазы активизации состоит в том, чтобы гарантировать синхронизацию приемников на одной стороне интерфейса и передатчиков на другой его стороне, что достигается обменом сигналами, назы-
ваемыми INFO. Используются пять различных сигналов INFO [11, глава 3].
3.3. Процедуры канального уровня
Протокол, используемый для канального уровня (2) в D канале, при выполнении процедуры установления соединения называется LAPD (Link
Access Procedure on the D channel). Данный протокол основывается на протоколе LAPB (рекомендация МККТТ Х.25). Однако особенности LAPD дают ему ряд важных преимуществ. Прежде всего, это мультиплексирование
пакетов, имеющих собственные адреса 2-го уровня, позволяющее сущест-
вовать множеству процедур доступа на одном физическом соединении. Это
позволяет нескольким терминалам (до 8) совместно использовать сигналь-
ный канал.
Кадр. Структура кадра 2-го уровня представлена на рис. 3.3. Кадры 2-го
уровня используются для активизации и деактивизации 2-го уровня, для передачи информации 3-го уровня и для выполнения внутреннего контроля и
управления функциями 2-го уровня.
Кадры 2-го уровня делятся на две категории: команды (С) и ответы (R).
Должно ли быть подтверждение на команды (т.е. требуются ли ответы) или
нет, зависит от конкретных функций, которые выполняются.
18
8 7 6 5 4 3 2
1
Нумерация би-
тов
Флаг
Октет 1 Поле
Октет 2 адреса
Октет 3
Поле управления
Октет 4
Поле информации
–
Поле последовательности
Октет m-2
проверки кадра
Октет m-1
Флаг
Октет m
8 7 6 5 4 3 2
1
Нумерация
битов
SAPI
C/R
EA
(=0)
Октет 2
TEI
EA
(=1)
Октет 3
Рис. 3.3. Структура кадра 2-го уровня
Флаг. Каждый кадр начинается и заканчивается флагом. Флаги всегда
имеют одно и то же значение: 01111110. Между открывающим и закрывающим флагами кадра после каждой последовательности из пяти ―1‖ автоматически вставляется ―0‖. Приемник затем удаляет эти вставленные ―0‖. Это
делает обнаружение флагов однозначным (в исходном состоянии между
кадрами терминалы передают продолжительную последовательность сиг-
нальных элементов ―1‖). Закрывающий флаг кадра может быть также открывающим флагом следующего кадра.
Адресное поле. Адресное поле содержит два октета (рис. 3.4) и одно-
значно определяет соединение 2-го уровня. Оно содержит два бита (ЕА)
расширения адресного поля, бит команды/ответа (C/R), идентификатор точки доступа услуги (SAPI) и идентификатор оконечного пункта терминала
(TEI).
Рис. 3.4. Структура поля адреса
19
Биты расширения адресного поля
Содержание кадра
Направление передачи
Двоичное значе-
ние бита C/R
Команда
Сеть терминал
1
Терминал сеть
0
Ответ
Сеть терминал
0
Терминал сеть
1
SAPI
Тип протокола 3-го уровня
0
Сигнализация
1
Пакетные данные (Процедуры сигнализации
по Q.931)
16
Пакетные данные (Процедуры 3-го уровня
X.25)
63
Функция управления 2-го уровня
Посредством битов EA адресное поле расширяется или определяется, как
два октета. Биту EA первого октета адресного поля придается двоичное значение ―0‖, а биту EA второго октета адресного поля - двоичное значение
―1‖. Двоичная ―1‖ второго бита EA указывает на последний октет адресного
поля.
Бит команда/ответ (C/R)
Бит C/R указывает содержание кадра: команда или ответ (таблица 3.1).
Таблица 3.1. Значение бита команда/ответ
Идентификатор точки доступа к службе (SAPI). SAPI в адресном поле
обозначает класс передаваемой информации. Эти классы информации используются, чтобы отличить информацию сигнализации от информации
управления 2-го уровня и пакетных данных информации от пользователя к
пользователю. Посредством шести бит адресного поля могут определяться
64 класса информации, которые нумеруются от 0 до 63. 3-й бит второго октета является младшим (LSB), а 8-й бит старшим (MSB).
Таблица 3.2. Значения идентификаторов точки доступа
Идентификатор конечной точки терминала (TEI). TEI в адресном по-
ле обозначает терминал для точной передачи сообщения. В зависимости от
конструкции терминала TEI может назначаться ему либо пользователем, либо автоматически сетью. Доступные 7 битов адресного поля дают возмож-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]