СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ В СЕТЯХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ Хоменок МЮ, Данилевич АВ, БГУИР 2000 (Книга). СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ В СЕТЯХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ Хоменок МЮ, Даниле. М. Ю. Хоменок, А. В. Данилевичсистемы сигнализации в сетях телекоммуникаций
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
Рис. 2.1. Децентрализованная система сигнализации Рис. 2.2. Централизованная система сигнализации по общему каналу сигнализации 27 • высокая производительность - один канал сигнализации способен одновре- менно обслужить множество телефонных вызовов; • экономичность - по сравнению с традиционными системами сигнализации сокращается объем оборудования на коммутационной станции; • надежность - достигается за счет возможности альтернативной маршрутиза- ции в сети сигнализации; • гибкость - система передает любые данные - не только данные телефонии, но и данные цифровых сетей с интеграцией служб (ЦСИС), сетей подвижной связи, ин- теллектуальных сетей и др. В современных цифровых АТС используются как децентрализованные, так и централизованные системы сигнализации. ДСС в основном применяются для связи с АТС электромеханических систем, а также однотипными станциями при малом числе соединительных линий в пучке, когда организация ОКС неэкономична. ЦСС обеспе- чивают связь с однотипными АТС. Первоначально версия общеканальной сигнализации, разработанная в конце 60-х годов, называлась системой сигнализации №6. Однако эта система в основном использовалась на аналоговых сетях и уже к концу 70-х годов была доработана и на- звана системой сигнализации №7. К этому времени в некоторых странах (США, Япо- ния и др.) система сигнализации №6 была уже внедрена. Однако преимущества сис- темы сигнализации №7 были настолько очевидны, что с ее появлением внедрение системы сигнализации №6 прекратилось. ОКС №7 оказалась системой, обладающей огромным потенциалом. Она не только позволила обеспечить потребности передачи сигнальной информации для существующего к тому времени уровня развития связи, но и явилась одной из предпосылок появления новых услуг связи. ОКС №7 была раз- работана для традици- онной телефонии, и в ней изначально были за- ложены большие воз- можности для управле- ния другими услугами связи. Это объясняется прежде всего бумом на рынке услуг телекомму- никаций, который про- должается с начала 80-х годов и еще не достиг своего пика. Именно в 80-х годах система сиг- нализации ОКС №7 интенсивно разрабатывалась ведущими производителями комму- тационного оборудования и параллельно утверждалась в качестве стандарта МККТТ. Уже сейчас ОКС №7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи: • телефонной сети общего пользования (ТфОП); • цифровой сети с интеграцией служб (ЦСИС); Рис. 2.3. Взаимодействие цифровых сетей по протоколам ОКС №7 28 • сети связи с подвижными системами (ССПС); • интеллектуальной сети (ИС). Взаимодействие данных сетей также осуществляется посредством ОКС №7 с ис- пользованием специализированных протоколов TUP, ISUP, MAP, INAP (рис. 2.3). Стандартизованная на международном уровне ОКС №7 предназначена для об- мена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно- управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 Кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для техниче- ского обслуживания и эксплуатации, и может быть использована для передачи других видов информации между станциями и специализированными центрами сетей элек- тросвязи. ОКС №7, по сути, является специализированной системой передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины до 274 байтов. 2.2. Многоуровневая эталонная модель системы ОКС №7 Одна из проблем развития связи заключается в обеспечении совместимости средств связи, разрабатываемых разными производителями. Для решения этой про- блемы разработаны международные рекомендации и стандарты, использующие уни- фицированный язык и способы описания. Для описания функциональной архитекту- ры средств связи используется эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС), описанная в рекомендации МСЭ-Т Х.200 (рис. 2.4). Эталонная модель ВОС имеет следующие семь уровней: • прикладной - обеспечивает управление взаимодействием прикладных процессов; • представлений - произво- дит перекодировку сообще- ния, поступившего с седьмого уровня, в единое кодовое представление этого сообще- ния, принятого в сети связи; • сеансовый - предназначен для открытия сеанса связи между удаленными процесса- ми пользователя; • транспортный - обеспечи- вает разделение сообщения на пакеты, которые имеют огра- ниченный размер; • сетевой - производит вы- бор маршрута в сети с исполь- зованием специальных паке- тов; • канальный - пакеты, поступающие с третьего уровня, формируются по одному или по несколько в кадры; • физический - осуществляется побитовая передача кадров по линии связи. В данной модели более низкий уровень всегда предоставляет услуги более вы- сокому уровню. Взаимодействие между разными уровнями осуществляется в рамках одной системы. Сообщения, используемые для этого, называются примитивами. Рис. 2.4. Эталонная модель ВОС 29 Взаимодействие между одинаковыми уровнями означает взаимодействие между сис- темами. Сообщения, используемые для этого взаимодействия, называются протоко- лами. Протоколы уровней 4-7 называются протоколами верхних уровней, а протоколы уровней 1-3 - протоколами нижних уровней. Система ОКС №7 разработана с учетом ее согласования с эталонной моделью ВОС. Система ОКС №7 также построена по многоуровневому принципу, но уровни модели ОКС №7 не идентичны уровням эталонной модели ВОС. Нижние уровни ОКС №7: звено передачи данных сигнализации и канал передачи сигнализации - пол- ностью согласуются с физическим и канальным уровнями модели ВОС. Третий уро- вень ОКС №7 - сеть сигнализации - не обеспечивает все функции сетевого уровня мо- дели ВОС: не выполняются полностью функции маршрутизации. Все три уровня ОКС №7 вместе называются подсистемой передачи сообщений (Message Transfer Part - МТР). Сравнение между архитектурами ВОС и системой ОКС №7 приведено на рис. 2.5. Для выполнения всех функций сетевого уровня в модель ОКС №7 добавлена подсистема управления соединением сигнализации (Signalling Connection Control Part - SCCP), обеспечивающая обращение подсистемы передачи сообщений к сетевой ус- луге (как ориентированной на соединение, так и без соединения). Заметим, что выс- шие уровни модели ВОС непосредственно связываются с SCCP. Подсистема переда- чи сообщений МТР вместе с подсистемой управления сигнальными соединениями SCCP образуют подсистему сетевых услуг (Network Service Part - NSP). В целом модель ОКС №7 состоит из двух основных частей (рис. 2.6): • подсистем пользователей и приложений; • подсистемы передачи сообщений МТР. Подсистема передачи сообщений МТР является единой транспортной платфор- мой, над которой расположены подсистемы пользователей и приложений (TUP, ISUP, MAP, MUP, HUP, INAP, ОМАР, SCCP, TCAP), предназначенные для обеспечения со- Рис. 2.5. Соответствие ОКС №7 и модели ВОС 4: 30 ответствующих услуг связи. Подсистема пользователей может быть реализована в не- скольких версиях в зависимости от протоколов верхних уровней, которые предостав- ляют пользователям, возможно имеющим различные технические устройства, средст- ва связи друг с другом. Подсистемы пользователей получают в свое распоряжение услуги подсистемы передачи сообщений МТР по доставке информации в сети без ус- тановления соединения с упорядоченной последовательностью передачи. 2.3. Функциональные уровни ОКС №7 Функциональная архитектура ОКС №7 включает четыре уровня, три из которых входят в состав подсистемы передачи сообщений МТР. Подсистемы пользователей образуют параллельные элементы на четвертом функциональном уровне (рис. 2.7). Рис. 2.6. Архитектура ОКС №7: MTP – подсистема передачи сообщений; SCCP – подсистема управления установлением сигнализации; TCAP – обработка транзакций; MAP – подсистема пользователя подвижной связи; ISUP – подсистема пользователя ЦСИС; TUP – подсистема пользователя телефонии; MUP – подсистема пользователя подвижной связи (NMT); HUP – подсистема передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT); INAP – подсистема пользователя интеллектуальной сети (IN); OMAP – подсистема техобслуживания и эксплуатации. Рис. 2.7. Функциональные уровни ОКС 31 Уровень 1 (функции звена данных сигнализации) определяет физические, элек- трические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементом уровня 1 является канал связи для звена сигнализации. Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.702. Уровень 2 (функции звена сигнализации) определяет функции и процедуры, от- носящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену сигнализации. Функции уровней 1 и 2 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную пе- редачу сигнальных сообщений между двумя пунктами сети сигнализации. Сигнальное сообщение, поступающее от верхних уровней, проходит по звену сигнализации в виде сигнальных единиц (Signal Unit - SU) переменной длины. Для на- дежной работы звена сигнализации сигнальная единица включает, помимо информа- ции сигнального сообщения, информацию для управления передачей. Функциями звена сигнализации являются деление сигнальных сообщений на сигнальные единицы, обнаружение ошибок в сигнальных единицах, исправление ошибок, обнаружение отказа звена сигнализации, восстановление звена сигнализации и др. Подробные спецификации функций звена сигнализации приведены в рекомен- дации МСЭ Q.703. Уровень 3 (функции сети сигнализации) определяет функции и процедуры пере- дачи, общие для различных типов звеньев сигнализации и независимые от работы ка- ждого из них. Эти функции подразделяются на две большие категории: • функции обработки сигнальных сообщений, которые при правильной передаче со- общения направляют его по звену сигнализации или в соответствующую подсистему пользователя; • функции управления сетью сигнализации, которые на основе заранее определен- ных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутизаци- ей сообщений и конфигурацией средств сети сигнализации. В случае изменения со- стояний они обеспечивают также изменение конфигурации сети и другие меры, необ- ходимые для обеспечения или восстановления нормальной работы сети сигнализации. Различные функции уровня 3 взаимодействуют друг с другом и с функциями других уровней посредством команд и индикаций. Детальные требования к функциям сети сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.704. Уровень 4 (функции подсистемы пользователя) состоит из различных подсис- тем пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры сигнализа- ции, характерные для определенного типа пользователя системы. Набор функций подсистемы пользователя может значительно различаться для разных категорий пользователей системы сигнализации. В общем виде можно выделить две группы пользователей: • пользователи, для которых большинство функций связи определено в системе сиг- нализации. Например, функции управления вызовами телефонии с соответствующей подсистемой пользователя телефонии; • пользователи, для которых большинство функций связи определено вне системы сигнализации. Например, использование системы сигнализации для передачи инфор- мации, касающейся управления и техобслуживания. Для таких "внешних пользовате- лей" подсистема пользователя может рассматриваться как интерфейс типа "почтовый ящик" между подсистемой внешнего пользователя и функцией передачи сообщений, в которой, например, передаваемая информация пользователя собирается 32 (разбирается) в соответствующие форматы сигнальных сообщений. Основными подсистемами пользователя ОКС №7 являются: • подсистема пользователя телефонии (TUP); • подсистема пользователя ISDN (ISUP); • подсистема управления соединением сигнализации (SCCP), предоставляющая услу- ги сети, связанные или не связанные с установлением соединений для передачи сиг- нальной информации, относящейся или не относящейся к речевым каналам. Эта под- система используется совместно с другими подсистемами пользователей (см. рис. 2.6); • подсистема пользователей мобильной связи стандарта NMT-450 (MUP); • подсистема пользователей процедуры передачи управления в процессе разговора сети мобильной связи NMT-450 (HUP); • подсистема пользователей мобильной связи стандарта GSM (MAP); • подсистема пользователя интеллектуальной сети (INAP); • подсистема возможностей транзакций (ТСАР); • подсистема эксплуатации, технического обслуживания и административного управления (ОМАР). 2.4. Примитивы услуг ОКС №7 Интерфейсы между функциональными элементами системы сигнализации ОКС №7 описываются с помощью примитивов. Примитивами являются блоки данных оп- ределенного вида, которые передаются между уровнями системы для вызова различ- ных процедур. Определение примитива не предполагает конкретной реализации ус- луги. Когда функциональный элемент ОКС №7 моделируется согласно семиуровне- вой эталонной модели ВОС (например, SCCP, ТСАР), примитивы услуг определяют- ся согласно рекомендации МСЭ-Т Х.210. В соответствии с этой рекомендацией на рис. 2.8 показана связь между терминами "услуга", "граница", "примитивы услуг", "протокол равноправия" и "равноправные объекты". Термин "граница" относится к границам между уровнями и подуровнями. Рис. 2.8. Взаимодействие примитивов услуг: a – услуга; b – примитив услуги; c – протокол равноправия; d – равноправные объекты. 33 В соответствии с направлением потока примитивов определено четыре типа примитивов (рис. 2.9): • запрос - примитив, выдаваемый пользователем для вызова элемента услуги; • индикация - примитив, выдаваемый поставщиком услуги для указания, что элемент услуги вызван пользователем услуги в точке доступа равноправной услуги или по- ставщиком услуги; • ответ - примитив, выдаваемый пользователем для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вызов которого ранее был указан в этой точке; • подтверждение - примитив, выдаваемый поставщиком услуги для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вы- званного ранее запросом в этой точке. Примитив услуги состоит из имени и одного или нескольких параметров, пере- мещаемых в направлении примитива услуги. Имя примитива услуги содержит три элемента: тип примитива; имя, описывающее выполняемое действие; инициал (или инициалы) описания (под)уровня услуги. Используются следующие инициалы описания уровня услуги: • ОМ - для примитивов управления эксплуатацией, связанных с подсистемой ОМАР; • ТС - для подуровня компонента ТСАР; • TR - для подуровня транзакций ТСАР; • Р - для уровня представления в подсистеме ISUP; • S - для сеансового уровня в подсистеме ISUP; • Т - для транспортного уровня в подсистеме ISUP; • N - для подсистемы обслуживания сети (МТР +SCCP). Рис. 2.9. Типы примитивов услуг Пользователь услуги Пользователь услуги Поставщик услуги Поставщик услуги 34 3. Подсистема передачи сообщений МТР 3.1. Функции подсистемы передачи сообщений Основным назначением подсистемы передачи сообщений (Message Transfer Part - МТР) является обеспечение средств: • надежной передачи сигнальной информации "подсистем пользователей" через сеть сигнализации ОКС №7; • выявления и устранения отказов системы и сети для обеспечения надежной пере- дачи и доставки сигнальной информации. Функции подсистемы передачи сообщений делятся на три группы (рис. 3.1): функции звена данных сигнализации; функции звена сигнализации; функции сети сигнализации. Подсистема МТР обеспечивает передачу информации в неискаженной форме, без потерь, дублирования и ошибок, в установленной последовательности, от одного пункта сигнализации к другому. Причем эта подсистема не анализирует значения пе- редаваемых сигнальных сообщений, формируемых различными подсистемами поль- зователя. Благодаря такой независимости работы МТР от передаваемых сообщений имеется возможность реконфигурации и гибкого управления сигнальным графиком при отказах или перегрузках в сети сигнализации. Следует заметить, что выполнение функций передачи сообщений в некоторых случаях осуществляется совместно под- системой МТР и подсистемой SCCP (см. раздел 4). SCCP и МТР совместно рассмат- риваются как сетевая подсистема обслуживания (NSP), которую можно считать сис- темой доставки сообщений. Рис. 3.1. Общая структура подсистемы передачи МТР: ————— - поток сигнальных сообщений; — — — - управление и индикация. 35 3.2. Звено данных сигнализации Звено данных сигнализации - ЗДС (уровень 1 подсистемы МТР) - это физиче- ская среда для передачи информации (битового потока) между двумя пунктами сиг- нализации в сети. ЗДС представляет собой двусторонний тракт передачи данных для сигнализа- ции, включающий два канала передачи данных, работающих совместно в противопо- ложных направлениях с одинаковой скоростью (рис. 3.2). Основной функцией ЗДС является физическая передача данных в канале передачи и обеспечение доступа к не- му через функцию коммутации, которая реализует автоматическую реконфигурацию звеньев сигнализации. Обычно функции ЗДС реализуются каналообразующим обору- дованием. Звено данных сигнализации может быть цифровым или аналоговым. Цифровое ЗДС состоит из цифрового канала передачи 64 Кбит/с, выделенного в цифровом тракте 2048 Кбит/с. Звено может также включать оборудование уплотне- ния и коммутации. Стандартным канальным интервалом, используемым для ЗДС, является 16-й ка- нальный интервал (КИ). Допускается использовать любой имеющийся в распоряже- нии канальный интервал для передачи данных пользователя со скоростью 64 Кбит/с, за исключением 0-го КИ, который всегда используется для синхронизации. Протокол уровня 1 для ЗДС определен в рекомендации МСЭ-Т Q.702. Требова- ния к интерфейсу должны соответствовать положениям рекомендации G.703 в части электрических характеристик и G.704 в части функциональных характеристик. Звено передачи данных может быть образовано как в наземных, так и в спутни- ковых средствах передачи. При использовании эхозаградителей на цифровом потоке следует нейтрализовать их действие для временного интервала, используемого для звена передачи данных сигнализации. |