Описание ОКС-7 (ISUP). 5. система сигнализации по общему каналу (окс 7) Общие сведения
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
5. СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ ПО ОБЩЕМУ КАНАЛУ (ОКС №7) 5.1. Общие сведения По мере внедрения в состав АТС электронных управляющих машин (ЭУМ), обеспечивающих программное управление процессами установления связи, а также при использовании телефонной сети для передачи данных стала рассматриваться идея организации прямого канала связи между электронными управляющими машинами узлов коммутации для организации непосредственного диалога. Этот канал и связанное с ним оборудование носит название общего канала сигнализации (ОКС). В целом под системой сигнализации по общему каналу ОКС №7 понимается система передачи сообщений, требуемых для установления соединений и предоставления услуг связи по специальному каналу, общему для пучка или нескольких пучков разговорных каналов. По ОКС в общем случае передается информация следующих видов: сигнальная информация для управления соединением через сеть связи; информация по техническому обслуживанию и эксплуатации сети связи; информация управления сетью связи. Таким образом, ОКС не только выполняет функции звеньевой и сетевой сигнализации, но и создает необходимые условия для автоматизации технического обслуживания, эксплуатации и управления сетью связи. Следует отметить также, что некоторые сети связи, например, сотовая сеть мобильной связи, сеть связи интегрального обслуживания не могут функционировать без ОКС. ( Примечание: не смотря на то, что сеть сотовой подвижной связи может взаимодействовать с другими сетями с использованием системы сигнализации R2 и обеспечением неавтоматического роуминга по выделенным каналам с использованием протокола Х.25, однако в пределах сети сотовой подвижной связи между базовыми станциями, ЦКПС и регистрами может использоваться только ОКС №7.) Сигнализация по ОКС имеет ряд технических преимуществ перед традиционными системами линейной и регистровой сигнализации: - благодаря быстродействию ОКС значительно ускоряется процесс установления соединения через сеть связи, что уменьшает непроизводительное занятие пользовательского канала; - благодаря применению кодирования сигнального сообщения, позволяющего контролировать достоверность на приемной стороне, значительно повышается надежность управления соединением на сети связи; - применение ОКС позволяет параллельно обеспечивать сигнализацию, когда основной канал связи занят передачей пользовательской информации; - принятый формат ОКС фактически дает неограниченный алфавит сигналов всех видов, что значительно расширяет эксплуатационную возможность сети связи. Появляется обширный набор дополнительных видов обслуживания; - повсеместное внедрение ОКС значительно упрощает состав оборудования узлов коммутации. На аналоговом узле коммутации значительно упрощается линейный комплект, так как он освобождается от выполнения функций линейной сигнализации. На цифровом узле коммутации исчезают устройства линейной и многочастотной сигнализации; - применение ОКС создает условия для внедрения цифровой сети интегрального обслуживания, сотовой мобильной сети связи на большой территории. В общем можно говорить о том, что благодаря внедрению ОКС сеть связи становится более интеллектуальной. Создается условие для оперативного управления сетью и адаптивной маршрутизации соединения. Все это должно значительно повысить эффективность эксплуатации сети связи. Для передачи сигнальной информации в системе сигнализации №7 используется сигнальная сеть, строящаяся на базе пунктов сигнализации, соединенных сигнальными звеньями. При этом не выделяются фиксированные сигнальные каналы, они формируются путем использования любого разговорного канала между двумя пунктами сигнализации в качестве сигнального на все время существования этой связи. Для передачи сигнальной информации между двумя пунктами сигнализации, как правило, может быть достаточным установить одно звено сигнализации, однако это утверждение верно для пучка разговорных каналов емкостью до 3000. В мировой практике эта цифра несколько ниже, обычно одно звено сигнализации обслуживает до 1000 разговорных каналов, после чего организуется второе звено сигнализации, для чего проводят расчет сети сигнализации. Поскольку для обеспечения надежности каждый блок ОКС резервируется, второе и последующие звенья сигнализации могут использоваться не только для обслуживания прямого пучка разговорных каналов, но и в качестве резервного маршрута для обслуживания других пучков каналов , а также для передачи информации, не связанной с обслуживанием разговорной нагрузки , например: информация роуминга, хенд-овера (передача управления при перемещении мобильного абонента), информация, связанная с предоставлением пользователю интеллектуальных услуг . Совокупность всех звеньев сигнализации ОКС №7 сети связи образует выделенную сеть ОКС. Следует отметить, что конфигурация сети ОКС №7 не всегда повторяет конфигурацию исходной сети связи (рис. 5.1). Это означает, что маршрут передачи пользовательской информации и маршрут сигнализации могут не совпадать. Например, для приведенной сети связи соединение устанавливается между узлами B – D, а сигнализация проводится по маршрутам B – A – D или B - C - D. Подробности о «связном» и «квазисвязном» режимах ОКС №7 см. в рекомендации Q.700.  По своей сути сеть ОКС №7 является вложенной пакетной сетью. Однако в терминологии ОКС №7 пакет принято называть сигнальной единицей (СЕ). Вместо термина логического или виртуального соединения в ОКС принят термин сигнального соединения. В настоящее время для сети коммутации каналов МСЭ-Т рекомендована система сигнализации под номером ОКС №7. которая ориентирована на цифровую телефонную сеть. В качестве физического канала передачи используется цифровой канал со скоростью 64 Кбит/с (любой канал цифровой системы передачи). ОКС №7 может быть организован также и на базе аналогового канала с использованием модема со скоростью 1200, 2400 или 4800 бит/с. Для России , согласно национальным спецификациям, система ОКС №7 оптимизирована для работы по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с , другие виды ОКС № 7 не используются. 5.2. Функциональные уровни ОКС №7. Сеть ОКС №7 представляет собой вложенную пакетную сеть. Сигнальная единица следует из пункта передачи в пункт приема и может проходить через один или несколько пунктов транзита. В дальнейшем будем обозначать пункты передачи и приема сигнальными пунктами SP, а пункты транзита сигнальными транзитными пунктами STP. Сеть ОКС №7 функционально состоит из 4 – х уровней: - уровень звена передачи данных (уровень 1); - уровень звена сигнализации (уровень 2); - сетевой уровень (уровень 3); - подсистема пользователя (уровень 4). Уровни 1, 2, 3 составляют подсистему передачи сообщений (сигнальных единиц) (МТР-Message Transfer Part ), а уровень 4 - систему пользователей. На рис. 5.2. приведено графическое сравнение архитектур протоколов системы сигнализации ОКС №7 и модели взаимодействия открытых систем ( ВОС или OSI в английской аббревиатуре). Подробнее модель ВОС приведена в п.6.2. На первом уровне определены все физические, электрические и функциональные характеристики звена передачи сигналов, в которое включен канал передачи данных для обмена сигнальными единицами в оба направления одновременно. Звено передачи данных включает в себя сигнальный терминал, обеспечивающий передачу и прием сигнальной информации или другое аналогичное устройство ( что зависит от реализации системы ОКС №7 на каждом конкретном типе станции).                                 К первому уровню относятся такие характеристики, как скорость передачи, способ синхронизации, линейное кодирование и вероятность ошибки при передаче битового потока через канал. В соответствии с техническими требованиями на систему сигнализации ОКС №7 она должна осуществляться с использованием цифрового потока 64 кбит/с. Стык между оборудованием должен обеспечивать первичный поток Е1, который должен соответствовать рекомендации МСЭ-Т G.703, рекомендации G.732 в отношении структуры цикла. На национальной сети России для организации сигнального канала может использоваться 16 временной интервал потока Е1 (2 Мбит/с), однако это невозможно, если на данном направлении используются управляемые со станции эхоподавляющие устройства или аппаратура размножения каналов DCME. В этом случае в качестве сигнального канала может использоваться любой другой временной интервал ( на международной сети предпочтение отдается первому временному интервалу). Для увеличения пропускной способности систем сигнализации при связи между цифровыми АТС могут быть использованы дополнительные временные интервалы для сигнализации ОКС №7. Практически для повышения надежности используется другой поток 2 Мбит/с, причем лучше если он принадлежит другой магистральной системе. На втором уровне определены функции и процедуры управления передачей сигнальных единиц на одном звене сети ОКС. Функции эти также обеспечивают достоверный обмен информацией между двумя пунктами сигнализации этого звена. Оборудование звена сигнализации выполняет следующие функции: определение границ и синхронизации сигнальных единиц; обнаружение ошибок; исправление ошибок; обеспечение начальной процедуры установления тракта сигнализации; контроль состояния тракта по коэффициенту ошибки. В уровень 3 включены функции обработки сигнальных сообщений и управления сетью сигнализации. К функциям обработки сигнальных единиц относятся: направление сигнальных единиц или процесс выбора звена сигнализации, которое будет использовано для передачи данного сообщения; распределение сигнальных единиц между пользователями; анализ сигнальных единиц для определения того, должно ли сообщение обрабатываться в данном пункте или оно должно быть передано дальше, К функциям управления сетью сигнализации относятся: управление сигнальным трактом, маршрутами сигнализации; испытание и техобслуживание сети ОКС. На четвертом уровне определены функции и процедуры для различных пользовательских частей (UP) . Пользовательская часть здесь обозначает, например, соответствующий набор сигнальных единиц для телефонного соединения или для соединения передачи данных и их обработку. В настоящее время существуют следующие подсистемы пользователей сети ОКС №7: MTP - подсистема передачи сигнальных сообщений; SCCP - подсистема управления сквозными соединениями; TCAP - подсистема транзакций; МАР - подсистема мобильной связи (GSM); ISUP - подсистема пользовательской части цифровой сети интегрального обслуживания ; TUP - подсистема телефонной пользовательской части; MUP - подсистема пользователя подвижной связи (NMT); HUP - подсистема передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT); DUP - подсистема пользовательской части передачи данных; ОМАР - прикладная часть техобслуживания и эксплуатации. В ближайшем будущем могут появиться новые пользовательские части, например, для сети связи с подвижными объектами. Безусловно все больше и больше транзактивная информация будет передаваться через сеть ОКС №7, что обеспечивается подсистемой ТСАР, которая является протоколом, обеспечивающим совместно с услугами сетевого уровня SCCP и MTP передачу через сеть информации, не относящейся непосредственно к сети ОКС№7. Это означает все возрастающую роль части управления сигнальными соединениями . 5.3. Форматы сигнальных единиц 2 уровня Любая сигнальная единица начинается и заканчивается флагом. Все сигнальные единицы имеют стандартный заголовок из 24 бит и состоит из полей «Флаг», BSN, BIB, FSN, FIB. Поля BSN(Backward Sequence Number) и FSN (Forward Sequence Number) предназначены для нумерации соответственно сигнальных единиц передачи и приема. Вместе с обратным битом индикации BIB (Backward Indicator Bit) и прямым битом индикации FIB(Forward Indicator Bit) поля BSN и FSN используются для управления обменом на звене сигнальной сети. В заголовке также содержится индикатор длины LI информационного поля сигнальной единицы в байтах. Шестнадцать контрольных бит FCS( Frame Check Sequence) - контрольная последовательность кадра) используются для детектирования ошибки на приемной стороне. Ниже представлены форматы сигнальных единиц: заполнения FISU, состояния LSSU и сообщения MSU. 5.3.1. Заполняющая сигнальная единица (FISU - Fill in Signal Unit)
Сигнальная единица заполнения FISU содержит только поля звеньевого уровня, т.е. не имеет информационного поля и используется для синхронизации звена, когда по каналу не осуществляется передача данных. Это необходимо при использовании асинхронного канала, например, аналогового канала с модемом. Поля FCS, FIB, FSN, FSN, BSN используются для коррекции ошибок. 5.3.2. Сигнальная единица состояния звена (LSSU - Link Status Signal Unit)
Сигнальная единица состояния LSSU в основном используется при запуске сигнального звена или когда в звене найдена ошибка или неисправность. LSSU содержит поле для информирования состояния звена SF другому его концу. Содержимое поля SF используется для индикации состояния звена и не имеет отношения к пользовательским частям, и следовательно, оно может повлиять только на процедуру маршрутизации сигнальных единиц и относится к функциям уровня 3. Структура поля состояния: SF = 00000000 - "О" : несфазировано SF = 00000001 - "N" : нормальное сфазирование SF = 00000010 - "Е" : аварийное сфазирование SF = 00000011 - "OS": выведено из обслуживания SF = 00000100 - "SIPO": процессор отключен SF = 00000101 - "SIPO": занятоь 5.3.3. Сигнальная единица сообщения MSU (Message Signaling Unit)
где информационное поле MSU - имеет структуру , приведенную ниже
Поле сигнальной единицы сообщения MSU используется для переноса сигнальной информации между узлами коммутации. Информационное поле MSU содержит данные для маршрутизации. К ним относятся байт индикатора службы SIO (Service Information Octet) и данные для маршрутизации сигнальной единицы в сети LABEL. Остальная часть информационного поля используется для передачи самой сигнальной информации SIF для различных пользовательских частей, указанных в поле SIO. Индикатор службы SIO содержит индикатор вида связи и вспомогательное поле. Индикатор вида связи (SIO) используется для указания связи сигнальной информации с конкретной системой пользователя и передается только в сочетании с сигнальными единицами сообщений. Формат поля SIO приведен на рис.5.3.
 Поле LABEL содержит код пункта назначения DPC, код пункта отправления сигнальной единицы OPC и код идентификации канала между узлами коммутации CIC, к которому относится передаваемая сигнальная единица. Для ОКС №7 подсистемы ISUP поле SLS выделено отдельно. В поле CIC также содержится указание выбора сигнального звена SLS, если между узлами имеется несколько сигнальных каналов, ра6отающих в режиме разделения нагрузки. Код пункта сигнализации представляет собой 14-битное поле. Структуры кодов пункта сигнализации для международной , междугородной, а также местной и внутризоновой сети ОКС №7 приведены на рис. 5.4. Поле сигнальной информации SIF содержит код типа сообщения и параметры. Параметры могут быть обязательными (тип М) и необязательными (тип О). Для каждой службы, указанной в поле SIO, существуют свой алфавит сигнальных сообщений и их форматы.  5.4. Нумерация и перезапрос сигнальных единиц Как было отмечено в п. 5.3. каждая сигнальная единица начинается и заканчивается кодовой синхронизирующей последовательностью 01111110, называемой флагом. Флаг в конце сигнальной единицы одновременно является флагом начала следующей сигнальной единицы. Для исключения повторения флага внутри сигнальной единицы передающая сторона вставляет дополнительный ноль после каждой последовательности из пяти следующих подряд единиц , содержащихся в любой части сигнальной единицы , кроме флага. На приемной стороне производится обратная операция по удалению ноля уже после обнаружения и выделения флагов. Эта процедура называется бит-стаффингом. 16 контрольных битов (FSC) используются на приемном конце для детектирования правильности приема сигнальной единицы. Передающая сторона формирует 16 проверочных битов путем обработки информации сигнальной единицы образующим полиномом Х16 + Х12 + Х5 + 1, специально подобранным с целью эффективного обнаружения пакета ошибок в процессе приема. 16 проверочных битов образуются из остатка деления по модулю 2хК(Х15+Х14+...+Х3+Х2+Х+1) на образующий полином Х16 + Х12 + Х5 + 1, где к - количество битов в сигнальной единице (от начала сигнальной единицы до начала поля проверочных битов FSC без учета нулей процедуры бит-стаффинга). Проверочные биты передаются инверсным кодом для минимизации вероятности ошибки при обработке на приемной стороне. Приемная сторона также формирует проверочные биты при приеме и затем производит проверочное сравнение сформированной комбинации проверочных битов с принятой в составе сигнальной единицы. При несравнении принятая сигнальная единица стирается и запускается в действие механизм исправления ошибок . В ОКС№7 предусмотрены два метода исправления ошибок: метод с положительным или отрицательным подтверждением и повторной передачей сигнальных единиц при обнаружении ошибок используется для звеньев сигнализации, в которых время распространения сигнала в одном направлении не превышает 15 мс; метод исправления ошибок путем превентивного циклического повторения - метод с положительным подтверждением и циклическим повторением и упреждающим исправлением ошибок, используется в остальных случаях, например при установлении соединения через спутники. Основной метод исправления ошибок. На уровне 2 на стороне источника информации (АТС А) имеется «буфер передачи А», а на стороне приемника информации (АТС Б) - «буфер приема Б». «Буфер передачи А» используется для промежуточного хранения сигнальных единиц перед их передачей по звену сигнализации. «Буфер передачи А» действует по принципу FIFO (First In First Out) (первая записанная сигнальная единица передается первой). Каждая сигнальная единица содержит прямой порядковый номер (FSN), прямой бит-индикатор (FIB), обратный порядковый номер (BSN), и обратный бит- индикатор (BIB). При передаче по звену сигнализации без ошибок FIB и BIB имеют фиксированное значение, например «1». Когда звено сигнализации свободно и подходит очередь для передачи следующей сигнальной единицы, то ей устанавливается значение FSN, которое изменяется по закону: FSNi = MOD128(FSNi-1 +1), те FSN принимает значения от 0 до 127. Далее сигнальная единица передается на сторону Б. При этом данная сигнальная единица сохраняется на стороне А до получения со стороны Б порядкового номера BSN равного значению FSNi . В буфере приема на стороне Б FSN принятой сигнальной единицы сравнивается с ожидаемой величиной (FSNi = MOD128(FSNi-1 +1) ). Если значение FSN совпадает с ожидаемым и ошибка по проверочным битам FSC не обнаружена, то значение FSN принятой сигнальной единицы копируется в поле BSN канала обратной передачи от стороны Б к стороне А, а содержимое MSU отправляется на дальнейшую обработку на 3 уровне. Значение BIB остается без изменения. В таком случае в значениях BSN и BIB для АТС А содержится положительное подтверждение. При обнаружении на АТС Б ошибки (значение FSC на стороне Б не совпадает с ожидаемым), принятая с ошибкой сигнальная единица стирается. При этом FSN принятой сигнальной единицы не сохраняется , значение BIB изменяется на противоположное, а BSN присваивается значение FSN последнего правильно принятого MSU и на АТС А передается отрицательное подтверждение. При приеме отрицательного подтверждения АТС А прерывает текущую передачу сигнальных единиц и организует повторную передачу сигнальных единиц из буфера повторной передачи начиная с номера неправильно принятого на АТС Б. При этом значение FIB инвертируется и принимает одинаковое значение с BIB. В методе исправления ошибок путем превентивного циклического повторения - значения FIB и BIB не используются и устанавливаются в фиксированное значение равное «1», а значения FSN и BSN используются для условной нумерации по MOD128 передаваемых и правильно принятых сигнальных единиц соответственно. Все функции звеньевого уровня (уровня 2) практически реализуются с помощью специальной СБИС звеньевого контроллера. Звеньевой контроллер непосредственно включается в канал передачи с одной стороны и в устройство, выполняющее функции маршрутизации (уровень 3) с другой стороны. 5.5. Маршрутизация сигнальной единицы в сети ОКС №7 Основной задачей функций уровня 3 является маршрутизация сигнальной единицы в сети ОКС №7. В общие функции передачи включаются распределение и маршрутизация сигнальных единиц. Устройство, выполняющее общие функции передачи, обычно реализуется и виде микропроцессорного устройства, в порты ввода – вывода которого включаются звеньевые контроллеры от каналов сигнализации. При выполнении операции распределения сигнального сообщения анализируются поля адреса пункта назначения DPC и определяется, нужно ли отправить данное сообщение к управляющей системе данного узла коммутации или следует ретранслировать его к другому узлу коммутации. Если сообщение предназначено данному узлу коммутации, то анализируется содержимое поля SIO. После этого сигнальная единица отправляется к назначенной службе четвертого уровня или SCCP. В этом заключается функция распределения. Сигнальные сообщения от различных служб и SCCP, а также транзитные сообщения анализируются с целью определения направления дальнейшей передачи. Функция маршрутизации является наиболее сложной на уровне 3. Результатом выполнения этой процедуры является выбранный контроллер, которому передается сигнальная единица для соответствующей обработки и дальнейшей передачи в канал сигнальной информации. Основная терминология  где:   Каждому смежному пункту соответствует один пучок звеньев сигнализации Маршрут = пучок звеньев сигнализации совместно с приоритетом (динамический индекс маршрута - DR) Пучок маршрутов = совокупность маршрутов сигнализации (пучков звеньев) максимум - 4. Это статический индекс маршрута - SR Каждому звену присваивается свой селектор звена сигнализации (SLS) 5.6. Подсистема управления соединением сигнализации (SCCP) . 5.6.1. Общие сведения. К сожалению подсистема МТР не полностью обеспечивает услуги третьего уровня модели взаимодействия открытых систем (OSI). В дополнение к подсистеме МТР была разработана подсистема управления соединением сигнализации (SCCP). Совместно с подсистемой МТР подсистема SCCP предназначена для обеспечения логических соединений при передаче данных по звену сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированные на соединение. SCCP может осуществлять по сети передачу данных , не связанных непосредственно с конкретным соединением разговорных каналов. В соответствии с моделью OSI подсистема SCCP должна предоставлять услуги более высоким уровням. Связь подсистемы SCCP с уровнем 4 осуществляется путем использования примитивов (см. рис. 5.6.1).  В услугах, ориентированных на соединение, между двумя сторонами перед передачей данных устанавливается соединение сигнализации . В услугах ориентированных на соединение подсистема SCCP предоставляет возможность передачи данных без установления сигнального соединения 5.6.2. Формат сигнальных сообщений информационного поля MSU подсистемы управления соединением сигнализации SCCP
Поля SIO и идентификатора маршрутизации описаны в п. 5.3. Последовательность обмена сообщениями при соединении , ориентированном на соединение приведена в табл.5.6.1. Таблица 5.6.1
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||