Тема 28. Общеканальная сигнализация ОКС№7. Структура сети сигнализации, классификация пунктов и режимов сигнализации. Стек протоколов, функции, типы сообщений и адресация подсистем MTP, SCCP, ISUP
С увеличением и усложнением функций коммутационных систем стало необходимым усовершенствовать систему сигнализации. Наиболее кардинальным решением было разделение цепей передачи информации и сигнальных цепей. Такая система реализуется следующим образом. На группу каналов выделяется сигнальный канал, и информация, касающаяся соединения по любому каналу из группы, передается по общему каналу сигнализации.
Преимущества общего канала сигнализации (ОКС) следующие:
1.Сигнальные цепи отделены от цепей передачи информации, что исключает их взаимное влияние, например, имитацию сигналов в тракте обмена. Нет необходимости подключать и отключать приемники, передатчики и тракт обмена, что упрощает алгоритмы обмена сигналами.
2.Обмен сигналами осуществляется с помощью средств, используемых в сетях передачи данных – сетях с коммутацией пакетов, поэтому увеличивается скорость обмена, и вводятся эффективные способы защиты.
3.Увеличивается число сигналов, которые могут быть переданы по тракту сигнализации, поскольку кодирование информации не связано с ограничениями, присущими взаимодействию с информационным трактом.
4.Возможно использование пучков каналов в двухстороннем режиме. При использовании протоколов сигнализации, рассмотренных ранее, СЛ являются однонаправленными и делятся на исходящие и входящие.
5.Общий канал сигнализации связан не только с телефонными приложениями и может быть использован для передачи информации других приложений.
К недостаткам ОКС следует отнести:
1. Необходимость выделения отдельного канала. В цифровых АТС этот недостаток не влияет на занятость каналов обмена (для этого выделен 16 КИ), поэтому не является существенным.
2. Централизация обмена. Надежность работы группы информационных каналов зависит от надежности работы общего канала сигнализации. Поэтому обеспечивается возможность передачи сигнализации по резервному каналу. В централизованных системах, как правило, имеется единственное устройство (с резервированием), отвечающее за управление системой и межстанционную сигнализацию. В децентрализованных системах имеется несколько устройств, что повышает ее надежность.
При использовании ОКС7 сигнальная информация передается по отдельной сети в виде сигнальных сообщений. Сеть общеканальной сигнализации представляет собой совокупность пунктов сигнализации (SP
– Signaling Point), соединенных сигнальными звеньями.
Функцией пункта сигнализации является способность формировать, передавать, принимать и обрабатывать сигнальные сообщения. Функции SP реализуются в коммутационных узлах и станциях, узлах управления услугами интеллектуальной сети, транзитных пунктах сигнализации (STP
– Signaling Transfer Point), и в других узлах сети, обменивающихся информацией через сеть общеканальной сигнализации. Каждому SP присваивается уникальный код.
Сигнальные звенья представляют собой цифровые каналы, с возможностью двухстороннего обмена.
Любые два SP, между которыми возможен обмен сигнальной информацией, являются сигнально связанными. В зависимости от взаимного расположения SP являются смежными или несмежными. Пункты сигнализации называются смежными, если они связаны прямым пучком сигнальных звеньев. Пункты сигнализации называются несмежными, если они связаны через сеть ОКС.
В зависимости от взаимного расположения SP в сети ОКС возможно три режима передачи сообщений: связанный, несвязанный и квазисвязанный. Если SP являются смежными, то используется связанный режим сигнализации. Если SP являются несмежными и маршрут передачи сообщений заранее не известен, то такой режим называется несвязанным. И если SP являются несмежными, но маршрут передачи сообщений заранее известен, то такой режим называется квазисвязанным.
Возможны разные варианты структуры сети ОКС. На выбор того или иного варианта могут влиять как структура сети связи, обслуживаемой сетью ОКС, так и другие факторы.
Если сеть ОКС призвана формировать сигнальные связи, необходимые исключительно для управления коммутацией, наиболее подходящей структурой, скорее всего, будет структура, ориентированная преимущественно на поддержку связанного режима сигнализации и лишь в небольшой степени квазисвязанного режима (для малонагруженных сигнальных связей).
Если же сеть ОКС создается как общий ресурс для удовлетворения всех потребностей в ее возможностях, то высокая производительность сигнальных звеньев в сочетании с необходимостью их резервирования для обеспечения высокой надежности приводит к структуре, ориентированной, главным образом, на квазисвязанный режим. Структура может быть дополнена относительно небольшим количеством прямых (и сильно загруженных) пучков сигнальных звеньев, используемых в связанном режиме сигнализации.
При использовании только связанного режима сигнализации структура сети ОКС совпадает со структурой обслуживаемой ею сети связи. При использовании же только квазисвязанного режима наиболее рациональной оказывается структура сети ОКС, в упрощенном виде показанная на рис. 28.1.
Рис. 28.1. Структура сети ОКС, ориентированной на квазисвязанный режим
В такой структуре любой пучок сигнальных звеньев поддерживает несколько сигнальных связей (а не одну, как в структуре, которая ориентирована только на связанный режим). Следовательно, в этой структуре пучки сигнальных звеньев более нагружены, т.е. лучше используются. Кроме того, начиная с некоторого количества SP, структура рис. 28.1 обеспечивает уменьшение общего количества сигнальных звеньев в сети ОКС по сравнению со структурой, оптимальной для связанного режима, и сеть ОКС оказывается дешевле.
Можно заметить также, что при такой структуре сеть ОКС более устойчива к локальным перегрузкам, имеет лучшие характеристики надежности и оказывается более «живучей» благодаря тому, что для каждой сигнальной связи имеется несколько возможных путей ее организации, т.е. существует несколько разных сигнальных маршрутов. Например, в нормальных условиях для обмена сигнальной информацией между SР1 и SР3 используется маршрут SP1-STP1-STP3-SP3. При перегрузке (или даже при выходе из строя) одного из его элементов (предположим, пучка звеньев SР1-SТР1, или, скажем, транзитного пункта SТР1) для той же сигнальной связи может быть использован другой маршрут (SР1-STР4-SТР3-SР3 или SР1-SТР4-SТР2-SР3).
Приведем несколько примеров, когда сеть ОКС должна обеспечивать обмен сигнальной информацией между несмежными SP. Одна группа таких примеров связана с введением в цифровую телефонную сеть функций ISDN и с вытекающей из этого необходимостью поддержки ряда дополнительных услуг. Так, в частности, дополнительная услуга CUG
(Closed User Group, то есть закрытая группа пользователей) предполагает, что члены этой группы могут оказаться абонентами разных АТС, причем не обязательно смежных. Процедуры предоставления услуги CUG предусматривают ряд действий (проверку принадлежности одной и той же CUG, прав связи и т.п.), для выполнения которых требуется обмен сигнальной информацией между SP, встроенными в те АТС, абонентами которых являются разные члены группы, в том числе, между несмежными SP. Аналогичное положение имеет место при предоставлении абонентам услуг конференцсвязи. И, наконец, обмен сигнальной информацией между несмежными SP прямо связан с предоставлением такой дополнительной услуги как UUS (User-to-User Signaling, то есть сигнализация пользователь-пользователь).
Другая группа примеров связана с организацией Интеллектуальной сети IN. для предоставления услуг IN необходим обмен сигнальной информацией между узлами коммутации услуг (SSP – Service Switching Points) и узлом управления услугами (SCP – Service Control Point).
Поскольку IN устроена так, что один SСР обслуживает большое число SSP, то пункты сигнализации сети ОКС, встроенные в эти элементы IN, во многих случаях могут оказаться несмежными.
Из всего сказанного следует, что в больших сетях структура сети ОКС должна быть ориентирована на то, что в ней, с течением времени все более широко будет использоваться квазисвязанный режим сигнализации.
Основные устройства, реализующие ОКС, показаны на рис. 28.2.
Рис. 28.2. Устройства, реализующие ОКС
Интерфейс с информационными каналами реализует взаимодействие с коммутационным полем. В зависимости от нагрузки и количества направлений линии модуля ОКС могут занимать несколько входов в коммутационное поле. Модуль ОКС соединяется с КП с
помощью 30-канальных цифровых потоков. Коммутационное поле позволяет коммутировать информацию из 16 КИ входящих трактов в групповые потоки к модулю ОКС и распределять информацию из группового потока от модуля ОКС в 16 КИ исходящих трактов. Возможность коммутации создает условия для ликвидации аварийных ситуаций и резервирования.
Контроллер ОКС реализует функции физического и часть функций канального уровня. Аппаратная реализация функций позволяет увеличить быстродействие и устойчивость системы.
Управляющее устройство является микропроцессорным. Оно управляет функционированием всей станции, или модуля ОКС. В первом случае при установлении соединения взаимодействуют программные блоки ОКС и обслуживания вызова. Во втором происходит обмен с другими модулями системы.
Соответствие протокола ОКС7 модели взаимодействия открытых систем ВОС показано на рис. 28.3.
Рис. 28.3. Сравнение архитектур протоколов OSI и ОКС7
Нижние уровни протокола ОКС7 состоят из трех уровней подсистемы переноса сообщений (Message Transfer Part, МТР) и подсистемы управления сигнальными соединениями (Signaling Connection Control Part, SССР). Три уровня МТР представляют собой:
уровень 1 звена передачи данных, уровень 2 сигнального звена, уровень 3 сети сигнализации.
Первые два уровня МТР реализуют функции сигнального звена между двумя непосредственно связанными пунктами сигнализации. Возможности, которые содержатся на сетевом уровне модели OSI, распределены в ОКС7 между третьим уровнем МТР и SССР.
Подсистема SССР является пользователем функциональными возможностями МТР и предоставляет расположенным над ней подсистемам как сетевые услуги без организации соединения в сети ОКС, так и услуги, ориентированные на соединение.
Верхние уровни в протоколе ОКС7 включают в себя подсистему средств транзакций (Transaction Capabilities Application Part, ТСАР),
сервисные элементы прикладного уровня (ASE), подсистему эксплуатационного управления (ОМАР) и другие прикладные подсистемы. Эти уровни используют услуги, предоставляемые МТР и SCCP.
Подсистема ISUP протокола ОКС7 реализует функции сигнализации, необходимые для обслуживания вызовов в сети, а также для поддержки дополнительных услуг ISDN являясь пользователем подсистемы МТР и подсистемы SCCP.
Для ISUP специфицировано около 40 типов сообщений и около 80 параметров. Сообщения разделены на труппы:
-сообщения управления базовым соединением, -сообщения управления дополнительными услугами, -сообщения модификации соединения во время связи, -сообщения эксплуатационного контроля и управления, -сквозные сообщения.
Примеры сообщений ISUP:
-начальное адресное сообщение (IAM – Initial Address Message), -последовательная передача адреса (SAM – Subsequent Address
Message),
-запрос информации (INR – Information Request), -информация (INF – Information),
-сообщение о приеме всего адреса (ACM – Address Complete Message),
-ответ абонента (ANM – Answer Message), -освобождение (REL – Release),
-подтверждение освобождения (RLC – Release Compete), -приостановка соединения (SUS – Suspend), -возобновление соединения (RES – Resume), -блокировка канала связи (BLO),
-подтверждение блокировки канала (BLA).
Рис. 28.4. иллюстрирует процедуры установления и разрушения базового соединения.
Рис. 28.4. Обмен сообщениями при установлении и разъединении соединения
Приняв от абонента запрос соединения, исходящая АТС-А анализирует содержащуюся в запросе информацию и формирует начальное адресное сообщение IАМ, которое передается к транзитной АТС-В. Это сообщение является аналогом сигнала «занятие» в системах сигнализации предыдущих поколений, но несет гораздо больше информации. Оно может содержать полный номер вызываемого абонента, требования к сети, к среде передачи, к процедурам обмена. Транзитная АТС-В принимает начальное адресное сообщение (IАМ), анализирует содержащуюся в нем информацию и определяет дальнейший маршрут к входящей АТС-Б. Она также проключает разговорный тракт для того, чтобы абонент А мог принимать тональные сигналы, которые могут прийти в процессе установления соединения от элементов сети.
При поступлении начального сообщения (IАМ) на АТС-Б, она определяет, требуется ли дополнительная информация от АТС-А об абоненте А. Если она требуется, то посылается сквозное сообщение (о чем указывается в фиксированной обязательной части сообщения). Сообщения такого типа не анализируются транзитной станцией. Исходящая станция
предоставляет соответствующую информацию, посылая ответное сквозное сообщение.
После приема АТС-Б необходимой информации вызываемый абонент информируется о входящем вызове, а от АТС-Б к транзитной АТС-В передается сообщение «абонент найден» (АСМ). Сигнал эквивалентен обратному сигналу на координатной АТС о состоянии абонента Б («свободен», «занят», «занят междугородным соединением»). При этом передается и другая информация, расширяющая возможности обслуживания. Прием сообщения АСМ на любой станции, участвующей в соединении, указывает на успешную подготовку соединения и позволяет удалить из памяти маршрутную информацию, связанную с этим соединением.
Когда вызываемый абонент отвечает на вызов, входящая АТС-Б проключает разговорный тракт и передает сообщение об ответе на транзитную станцию (сообщение ANM), которая, в свою очередь, пересылает сообщение ответа на исходящую станцию АТС-А. При приеме сообщения «ответ абонента» исходящая станция проключает тракт в прямом направлении. Таким образом устанавливается соединение вызывающего и вызываемого абонентов, начинается тарификация вызова и осуществляется разговор или передача данных.
Разъединение может быть произведено по инициативе любого из участников связи, то есть ISUP реализует систему одностороннего отбоя. На рис. 28.4 показан случай когда первым дает отбой вызвавший абонент. Исходящая АТС-А принимает от него сигнал отбоя и передает сигнал REL (запрос разъединения) на транзитную АТС-В. Транзитная АТС-В транслирует это сообщение к входящей АТС-Б и освобождает свои ресурсы, занятые в соединении, после чего информирует об этом исходящую АТС-А сообщением RLC (подтверждение разъединения). Аналогичные действия производятся на входящей АТС-Б – прием сообщения REL, освобождение ресурсов, передача сообщения RLC к транзитной АТС. Такая процедура разъединения обеспечивает максимально быстрое освобождение ресурсов, использовавшихся в соединении.
Формат сообщения ISUP показан на рис. 28.5. Каждое сообщение содержит маршрутную этикетку, код-идентификатор канала, и информационное поле, в состав которого входят указатель типа сообщения и информационные элементы – параметры, образующие три части информационного поля: обязательную фиксированной длины, обязательную переменной длины и необязательную.
Код-идентификатор канала (СIС) – это номер того телефонного канала между двумя станциями, к которому относится сообщение. Если используется цифровой тракт 2.048 Мбит/с, то пять младших битов СIС представляют в двоичном коде номер канального интервала. Оставшиеся
биты служат для того, чтобы определить, какому ИКМ-потоку принадлежит данный канальный интервал.
Рис. 28.5. Структура сообщения ISUP
Код типа сообщения помещается в поле длиной один байт и обязателен для всех сообщений. Этот код определяет назначение и структуру каждого сообщения ISUP.
Параметры содержатся в любом сообщении. Порядок следования всех обязательных параметров фиксированной длины и длина каждого из них однозначно определяются типом сообщения. Начало каждого параметра переменной длины указывает специальный указатель. Названия всех обязательных параметров (как фиксированной, так и переменной длины) определяются типом сообщения и в сообщение не включаются, В составе любого необязательного параметра (перед его содержимым) присутствуют название этого параметра (один байт) и индикатор его длины (один байт).
Маршрутная этикетка содержит следующие поля:
-код пункта отправления (DPC) – 14 битов,
-код пункта назначения (OPC) – 14 битов,
-идентификатор звена сигнализации (SLS) – 4 бита.
Код пункта определяет местоположение пункта сигнализации и содержит несколько полей:
а) для международной сети – код зоны, код сети, код пункта сигнализации;
б) для междугородной сети – код сигнальной зоны, код пункта в
зоне;
в) для местной сети – код стотысячного района, код пункта в районе
сети. |
|
Перенос сигнальных сообщений от SP-отправителя |
к SP- |
получателю обеспечивает подсистема MTP. |
|
Уровень 1 МТР содержит функции, которые обеспечивают передачу битов информации по физической среде и формируют звено передачи данных. Это звено образуется двумя каналами с противоположными направлениями передачи (как правило, со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении). Обычно это 16-канал в 30-канальной системе передачи.
Уровень 2 МТР содержит функции формирования сигнального звена между двумя смежными SP и реализует процедуры передачи сигнальных сообщений по этому звену. Для уровня 2 определена структура информации, передаваемой по сигнальному звену, и процедуры обнаружения и исправления ошибок.
Информация переносится от одного SP к другому в информационных блоках, имеющих переменную длину и называемых сигнальными единицами. Существует три типа сигнальных единиц:
•значащая сигнальная единица (MSU – Message Signal Unit), которая предназначена для переноса сигнальных сообщений, формируемых подсистемами - пользователями МТР,
•сигнальная единица статуса звена (LSSU – Link Status Signal Unit), предназначенная для переноса информации о статусе сигнального звена,
•заполняющая сигнальная единица (FISU – Fill In Signal Unit), которая используется для контроля целостности и обеспечения синхронизации звена при отсутствии сигнального трафика.
Тип сигнальной единицы определяется по индикатору длины LI (Length Indicator), который указывает длину поля полезной информации:
- LI=0 – заполняющая сигнальная единица,
- LI=1 или 2 – сигнальная единица статуса звена, - LI>2 – значащая сигнальная единица.
Формат значащей сигнальной единицы показан на рис. 28.6.
Рис. 28.6. Формат значащей сигнальной единицы
Приведем краткие сведения о каждом поле.
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, используется процедура битстаффинга.