Обзор системы GSM dnl2601

Глава 2– ОКС №7

Глава 2 – Общеканальная Система Сигнализации №7.

Само по себе слово «сигнализация» используется очень и очень широко, общее понятие трактуется как некий обмен сигналами.

Втелефонии под сигнализацией подразумевается обмен информацией и указаниями («сигналами»), связанными с обслуживанием телефонного соединения.

Всовременном телекоммуникационном оборудовании сигнализация делится по отношению к самой станции на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя сигнализация подразумевает взаимодействие блоков между собой внутри станции, а внешняя – взаимодействие различных сетевых элементов между собой. В рамках этой Главы будет рассмотрена только внешняя сигнализация.

Внешняя сигнализация (далее просто сигнализация) позволяет станциям обмениваться следующей информацией:

•Информация об установлении, мониторинге и разрыве соединения;

•Информация баз данных (например, абонентские данные при роуминге);

•Информация, связанная с обслуживанием сети (например, блокировка/разблокировка таймслотов).

Внешняя сигнализация делится на два основных типа:

•Сигнализация доступа (Access Signalling), взаимодействие между терминалом и АТС;

•Межстанционная сигнализация (Trunk Signalling),

взаимодействие АТС между собой.

43

Обзор системы GSM

Рис. 2.1. Типы сигнализации в сетях связи.

2.1 Сигнализация доступа.

Существует большое количество различных вариантов сигнализации доступа: аналоговая сигнализация в PSTN, цифровая сигнализация в ISDN и сигнализация в GSM.

2.1.1 Аналоговая сигнализация

Сигнализация в аналоговых сетях осуществляется замыканием шлейфа (замкнут – абонент поднял трубку, разомкнут – абонент положил трубку). При этом адресная информация может передаваться двумя основными способами:

•Декадными импульсами (Decadic) – это набор номера при помощи замыкания/размыкания шлейфа.

•Многочастотными посылками (DTMF – Dual Tone Multi Frequency) – это набор номера комбинациями частот 1 из 4 плюс 1 из 4 (иногда говорят 2 из 8).

При аналоговой сигнализации АТС отвечает абоненту при помощи частотных сигналов (сигналы: «ответ станции», «абонент занят», «контроль посылки вызова» и т.д.).

2.1.2 Цифровая сигнализация

Основным представителем цифровой сигнализации доступа является

Digital Signalling System №1 (DSS1). Эта сигнализация используется при доступе к сети ISDN и полностью соответствует трем нижним уровням модели Взаимодействия Открытых Систем – ВОС (OSI).

44

Глава 2– ОКС №7

2.2 Межстанционная сигнализация.

Межстанционная сигнализация обычно производится через один ИКМ таймслот. Существует две основные разновидности межстанционной сигнализации:

•Сигнализация по Выделенному Сигнальному Каналу – ВСК

(Channel Associated Signalling – CAS). В данной разновидности сигнализации один из таймслотов используется для передачи линейных сигналов (состояние линии: занят, ответ и т.д.), а регистровые сигналы (например, цифры вызываемого номера) передаются через речевой таймслот.

•ОбщеКанальная Сигнализация – ОКС (Common Channel Signalling – CCS). В данном случае весь сигнальный обмен производится через выделенный сигнальный таймслот.

2.2.1 Channel Associated Signalling.

Данная сигнализация подразумевает размещение сигнального канала в одном потоке Е1 вместе с трафиковыми. Сигнальный канал жестко связан с трафиковым. Линейные сигналы передаются в строго определенные моменты времени по 16 таймслоту, а регистровые сигналы передаются по самому трафиковому каналу перед передачей речи.

Как было отмечено ранее, линейные сигналы передают состояние абонентской линии, а регистровые – передают информацию взаимодействия адресных регистров. Ниже приведены примеры сигналов:

Рис. 2.2. Варианты Сигналов в ВСК.

Ниже приведен пример обслуживания соединения с использованием протокола сигнализации ВСК.

45

Обзор системы GSM

Рис. 2.3. Сценарий установления соединения.

В России в соответствии с руководящими документами рекомендовано использовать помимо сигнализации ОКС 7 цифровую сигнализацию 2 ВСК. Это наша национальная разработка и по отдельным признакам она похожа на международные сигнализации CCITT R1 и №5 (по набору частот 2 из 6), поэтому ее называют R1,5.

2.2.2 Common Channel Signalling

Эта сигнализация представляет собой пакетную передачу информации, связанной как с линейными сигналами, так и с регистровыми (хотя в ОКС нет разделения на линейные и регистровые сигналы). Вся сигнализация передается в одном или нескольких таймслотах для большого количества трафиковых каналов. Количество трафиковых каналов, которые может обслужить один сигнальный измеряется тысячами (а в ВСК – 30).

Первая версия ОКС была произведена в 1968 году, называлась эта версия ОКС №6. Эту версию ОКС использовали только на международных сетях и в скором времени заменили на ОКС №7.

Первая реализация сети сигнализации ОКС №7 появилась в 1980 году. Она предоставляла возможность сигнального обмена для телефонии и передачи данных. На сегодняшний день система ОКС №7 получила широкое распространение в сетях связи различных видов (стационарная, мобильная, интеллектуальная).

46

Глава 2– ОКС №7

2.3 Модель OSI (ВОС).

Сеть сигнализации ОКС №7 представляет собой сеть с коммутацией пакетов. Система сигнализации строится в соответствии с моделью Взаимодействия Открытых Систем.

Данная модель была стандартизована ISO (International Standardization Organization) в 1977. Создание модели было обусловлено исключительно высоким ростом количества протоколов связи и количеством производителей оборудования.

Эталонная модель ВОС является чисто теоретической. Она описывает структуру взаимодействия систем и состоит из 7 уровней, поэтому ее очень часто называют 7-уровневой.

Рис. 2.4. Эталонная модель

Физический уровень (Physical Layer)

Этот уровень реализует функции физического и электрического интерфейса коммутационного оборудования. Иногда в функции физического интерфейса также включается преобразование информации из одного вида в другой.

Канальный уровень (Data Link Layer)

Этот уровень иногда называют уровнем звена сигнализации (или звеньевым). Данный уровень выполняет задачи по безошибочной доставке сигнальных сообщений. Он обладает функционалами обнаружения и/ли

47

Обзор системы GSM

исправления ошибок, а также функцией контроля передачи (например, контроль номеров сообщений).

Сетевой уровень (Network Layer)

Основная задача сетевого уровня – это предоставление прозрачного канала для более высоких уровней. Дело в том, что организация канала возложена на нижние уровни, а использование канала сигнализации – на верхние.

Предоставление канала сигнализации через пакетную сеть возможно только при соответствующей маршрутизации сообщений (пакетов), что и является функцией сетевого уровня.

Транспортный уровень (Transport Layer)

Этот уровень предоставляет канал передачи информации через нижние уровни и отвечает за доставку сообщений в целости и сохранности. Проверку информации производят только отправитель и получатель сообщения, для всех транзитных точек важны лишь три нижних уровня.

Сеансовый уровень (Session Layer)

Этот уровень занимается организацией сеанса связи для Приложений (начало транзакции, окончание транзакции и т.д.). Данный уровень предоставляет возможность возобновить передачу в любой момент, когда Приложение приостановило ее.

Представительный уровень (Presentation Layer)

Этот уровень преобразует информацию из вида, удобного для Приложения в вид, удобный для передачи через каналы сигнализации. Существует возможность сжатия информации на данном уровне.

Прикладной уровень (Application Layer)

Этот уровень представляет собой само Приложение, которое использует сеть сигнализации. Примерами приложений могут быть: передача файлов, обслуживание элемента сети, и т.д.

2.4 ОКС №7

Как уже было отмечено выше, ОКС №7 был стандартизован Международным Союзом по Связи (ITU-T). Данный протокол сигнализации

48

Глава 2– ОКС №7

на самом деле представляет собой стек протоколов, который полностью совместим с моделью ВОС, он будет рассмотрен позже.

2.4.1 Терминология.

На Рис. 2.5 приведен пример простейшей сети сигнализации ОКС №7.

Рис. 2.5. Сеть сигнализации.

Signalling Point (SP) – это точка (пункт) сигнализации. Каждый сетевой элемент (MSC, BSC и т.д.) обязательно имеет номер SP (Signalling Point Code),

часто для одного элемента назначается несколько SP.

SP отправителя называется Originating Point (OP), а получателя –

Destination Point (DP).

Signalling Transfer Point (STP) – это транзитный пункт сигнализации. STP доставляет сообщение адресату, анализируя лишь код SP.

На рисунке точка 2-102 является STP, т.к. когда она получает сообщение от 2-100 адресованное 2-101, она переправит его дальше на 2-101.

Номер SP состоит из двух частей Network Indicator (NI), который описывает ранг сети сигнализации:

•0 – международная сеть;

•1 – резерв для международного использования;

•2 – междугородняя (национальная) сеть;

•3 – резерв для национального использования (в России – локальная);

49

Обзор системы GSM

и SPC (SP Code), описывающего номер точки в сети.

Под SPC в сигнальном сообщении отводится 14 бит, для удобства их переводят в десятичный вид по разным правилам:

•Не группируя (от 0 до 16383);

•Группируя 7 + 7 бит;

•Группируя 4 + 4 + 6;

•и т.д.

Наиболее часто используют десятичное негруппированное написание.

Signalling Link (SL) – это звено сигнализации, связывающее две точки сигнализации, т.е. сам таймслот 64 Кбит/сек. Между двумя SP может быть больше, чем один сигнальный линк.

Link Set (LS) – это совокупность (пучок) звеньев сигнализации. В один LS может входить максимум 16 SL.

Signalling Route (Destination) – это направление сигнализации,

называется по номеру Destination Point. Например, из точки 2-100 есть одно направление на 2-101, но можно достичь эту точку через LS=2-102 и LS=2-101.

Signal Unit (SU) – это пакет (порция) сигнальной информации. Существует 3 основных типа SU:

•MSU – Message Signal Unit (Значащая Сигнальная Единица);

•LSSU – Link Status Signal Unit (Сигнальная Единица Состояния Звена Сигнализации);

•FISU – Fill-In Signal Unit (Заполняющая Сигнальная единица).

50

Глава 2– ОКС №7

2.4.2 Стек протоколов ОКС №7

Стек протоколов ОКС №7 состоит из большого количества уровней, глобально можно поделить на 4 уровня:

Рис. 2.6. Структура стека ОКС №7

Структура состоит из двух основных частей:

•Message Transfer Part (MTP) – подсистема доставки сообщений;

•User Parts (UP) – это пользовательские подсистемы.

МТР состоит из трех составных частей:

МТР-1 – это уровень Звена Данных Сигнализации (Signalling Data Link). Он выполняет функции физического контроля линка, т.е. подключение, характеристики канала (64 Кбит/с).

МТР-2 – это уровень Звена Сигнализации (Signalling Link). Он выполняет функции передачи информации между двумя SP. Основной задачей является своевременная доставка неповрежденной информации.

51

Обзор системы GSM

МТР-3 – это Сетевой уровень (Signalling Network). Он выполняет функции маршрутизации сигнальных сообщений по сети ОКС.

Пользовательские подсистемы более подробно описаны на следующем рисунке.

Рис. 2.7. Архитектура ОКС №7.

TUP (Telephony User Part) – это подсистема сигнализации, связанная с установлением голосовых соединений. Данная подсистема была заменена ISUP-ом, т.к. телефония является одной из услуг сети ISDN.

ISUP (ISDN User Part) – это подсистема сети ISDN. В ее задачи входит сигнальный обмен, необходимый для установления трафиковых соединений в соответствии с услугами сети ISDN.

SCCP (Signalling Connection Control Part) – это подсистема управления логическим сигнальным соединением. В задачи этой подсистемы входит установление сигнального соединения от одной сигнальной точки до другой через все транзитные (даже при переходе из одного NI в другой). SCCP предусматривает 2 способа передачи сообщений:

52