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. 3.2. Функциональная конфигурация звена данных сигнализации 36 3.3. Звено сигнализации Звено сигнализации вместе со ЗДС в качестве среды передачи и сигнальным терминалом в качестве устройства управления передачи/приема обеспечивают на- дежную передачу сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя непо- средственно соединенными пунктами сигнализации (рис. 3.3). Основными функциями звена сигнализации являются: • деление передаваемой информации на сигнальные единицы посредством фла- гов; • предотвращение имитации флагов с помощью вставки битов; • обнаружение ошибок с помощью проверочных битов, включенных в каждую сигнальную единицу; • исправление ошибок посредством повторной передачи и контроля порядка следования сигнальных единиц с помощью явных порядковых номеров в каждой сиг- нальной единице и явных непрерывных подтверждений; • обнаружение отказа звена сигнализации с помощью контроля интенсивности ошибок в сигнальных единицах и восстановление работоспособности звена сигнали- зации с помощью специальных процедур. Функции звеньев сигнализации реализуются в оконечном оборудовании сигна- лизации, называемом в большинстве случаев сигнальными терминалами. Далее будут рассмотрены более подробно указанные функции звена сигнализа- ции. 3.4. Функции и коды полей сигнальных единиц Любая информация передается через звено сигнализации с помощью пакетов данных, называемых сигнальными единицами (Signal Unit - SU). Сигнальная единица (СЕ) состоит из поля сигнальной информации переменной длины, в котором переда- ется информация, выработанная подсистемой пользователя, и нескольких полей фик- сированной длины, в которых передается информация, служащая для управления пе- Рис. 3.3. Звено сигнализации 37 редачей сообщений. Различаются три типа сигнальных единиц: • значащая сигнальная единица (Message Signal Unit - MSU), которая использу- ется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами пользовате- лей или SCCP; • сигнальная единица состояния звена (Link Status Signal Unit - LSSU), которая используется для контроля состояния звена сигнализации и формируется на третьем уровне МТР; • заполняющая сигнальная единица (Fill In Signal Unit - FISU), которая исполь- зуется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика. Непосредственное формирование сигнальных единиц выполняется на втором уровне подсистемы передачи сообщений МТР. Значащие сигнальные единицы повторяются в случае ошибки, сигнальные еди- ницы состояния звена и заполняющие сигнальные единицы не повторяются. Формат сигнальных единиц определен в рекомендации Q.703. Основной формат сигнальных единиц показан на рис. 3.4. Наиболее сложной по структуре является зна- чащая сигнальная единица MSU. MSU состоит из ряда полей, в которых размещается фиксированное или переменное число бит. Флаг (Flag - F) отмечает начало сигнальной единицы. Открывающий флаг дан- ной сигнальной единицы обычно является закрывающим флагом предшествующей сигнальной единицы. Закрывающий флаг отмечает конец сигнальной единицы. По- следовательность бит во флаге следующая: 01111110. Для исключения имитации флага информацией, содержащейся в другой части сигнальной единицы, передающая часть оконечного устройства звена сигнализации (функции уровня 2) вставляет "О" после каждой последовательности из пяти "1" пе- ред присоединением флага и передачей сигнальной единицы. В приемной части око- нечного устройства звена сигнализации после обнаружения и отделения флага, каж- дый нуль, следующий за пятью "1", изымается. Такая операция называется бит- стаффингом. Рис. 3.4. Форматы сигнальных единиц: а - значащая сигнальная единица MSU; б - сигнальная единица состояния звена LSSU; в - заполняющая сигнальная единица а) б) в) 38 Порядковая нумерация сигнальных единиц включает прямой порядковый но- мер - ППН (Forward Sequence Number - FSN) и обратный порядковый номер - ОПН (Backward Sequence Number - BSN). FSN - порядковый номер сигнальной единицы, в составе которой он передается на противоположный пункт сигнализации. BSN - это порядковый номер подтверждаемой сигнальной единицы, которая принята с проти- воположного пункта сигнализации. Поля FSN и BSN занимают по 7 бит и представ- ляют собой двоичные числа в циклически повторяющейся последовательности от О до 127. Биты-индикаторы включают прямой бит-индикатор - ПБИ (Forward Indicator Bit - FIB) и обратный бит-индикатор - ОБИ (Backward Indicator Bit - BIB). FIB и BIB совместно с FSN и BSN используются при основном методе защиты от ошибок для обеспечения правильной последовательности сигнальных единиц и для осуществле- ния функций подтверждения. Индикатор длины (Length Indicator - LI) служит для указания числа байт, следующих за байтом индикатора длины и предшествующих проверочным битам, и является одним из двоичных чисел в интервале от 0 до 63 (так как занимает 6 бит). Индикатор длины идентифицирует три типа сигнальных единиц следующим образом: LI = 0, если это заполняющая сигнальная единица FISU; LI = 1 или 2, если это сигнальная единица состояния звена LSSU; LI >2, если это значащая сигнальная единица MSU. В национальных сетях сигнализации в случае, когда поле сигнальной информа- ции занимает 62 байта и более (в некоторых случаях оно может быть до 272 байт), индикатор длины принимает значение до 63. Следует отметить, что индикатор LI не используется для определения длины сигнальной единицы (для этого служат флаги), а определяет тип сигнальных единиц. Байт служебной информации (Signalling Information Octet - SIO) делится на индикатор службы (Service indicator - SI) и поле подвида службы (subservice field - SSF). Индикатор службы устанавливает соответствие сигнальной информации кон- кретной подсистеме пользователя и содержится только в значащих сигнальных еди- ницах. Индикатор службы SI (4 старших бита SIO) кодируется следующим образом: 0000 - управление сетью сигнализации; 0001 - тест звена сигнализации; 0011 - SCCP-подсистема управления соединением сигнализации; 0100 - TUP-подсистема пользователя телефонии; 0101 - ISUP-подсистема пользователя ЦСИС. Остальные кодовые комбинации - резерв. Поле подвида службы SSF (четыре младших бита SIO) содержит индикатор се- ти (биты С и D) и два резервных бита (биты А и В). Индикатор сети позволяет отли- чить международные сообщения от национальных. Поле SSF кодируется следующим образом: биты D С В А 0 0 Х Х - международная сеть; 0 1 Х Х - резерв (только для международного применения); 1 0 Х Х - национальная сеть (в России - междугородная сеть); 1 1 X X - резерв для национального применения (в России - местная сеть). Поле сигнальной информации (Signalling Information Field - SIF) состоит из целого числа байт, большего или равного 2 и меньшего или равного 62. В националь- 39 ных сетях сигнализации оно может включать до 272 байт (включая 256 байт - сооб- щение, 4 байта - этикетка и др.). Это поле предназначено для передачи полезной ин- формации по звену сигнализации. Следует отметить, что МТР не распознает содер- жимое SIF, кроме этикетки маршрутизации, которая используется для маршрутиза- ции сообщений в сети сигнализации. Не считая этой информации о маршруте, МТР просто передает содержащуюся в SIF информацию от уровня 4 одного пункта сигна- лизации к уровню 4 другого пункта сигнализации. Общая структура сигнальной ин- формации для некоторых подсистем пользователя приведена на рис. 3.5. Подробно содержимое поля SIF будет рассмотрено в следующих разделах для конкретных под- систем пользователя. Сигнальная информация содержит информацию о реальном пользователе (один или более сигналов по обслуживанию телефонного вызова или передачи данных, ин- формацию по управлению и техобслуживанию и т.д.) и информацию, определяющую тип и формат сообщения. В сигнальную информацию входит также этикетка, содер- жащая информацию, позволяющую направить сообщение: • по его назначению функциями уровня 3 через сеть сигнализации (эта часть этикет- ки называется этикеткой маршрутизации}; • к транзакции канала, вызова, управления или к другой транзакции, к которой отно- сится сообщение, в принимающей подсистеме пользователя. В соответствии с планом распределения кодов, составленным с целью опреде- ления адресации, этикетка маршрутизации предполагает присвоение каждому пункту сети сигнализации однозначного кода, содержащего 14 битов. Сообщения, получив- шие адрес на основе международных или национальных планов распределения кодов, различаются с помощью поля подвида службы SSF. Рис. 3.5. Структура сигнальных сообщений 40 Этикетка маршрутизации содержит 4 байта и включает следующие поля (рис. 3.6): • код пункта назначения (Destination Point Code - DPC); • код исходящего пункта (Origination Point Code - OPC); • поле селекции звена сигнализации SLS. DPC всегда задается и вводится пользователем МТР уровня 4 в этикетку мар- шрутизации. Вообще говоря, те же действия выполняются и по отношению к OPC, но поскольку OPC может быть постоянным, он может вводиться в этикетку подсистемой МТР. Поле SLS - код, используемый для разделения всей сигнальной нагрузки между разными звеньями одного пучка звеньев сигнализации или между разными маршру- тами одного пучка маршрутов сигнализации. Для сигнальных единиц, относящихся к подсистеме пользователя TUP, поле SLS представляет собой четыре младших бита поля идентификации разговорного канала. Для реализации процесса разделения на- грузки на каждом пункте сигнализации с помощью специальной директивы можно задать номера бит поля SLS, на основании которых производится разделение нагруз- ки (рис. 3.7). Для некоторых подсистем пользователя, кроме этикетки маршрутизации, в со- став этикетки входит дополнительная информация. Имеется четыре типа этикеток (рис. 3.8): А для сообщений управления МТР; В для TUP; С для сообщений ISUP, ориентированных на соединение; D для сообщений SCCP. Код идентификатора канала С1С служит в качестве этикетки сигнальных сооб- щений, ориентированных на соединение, например в подсистемах TUP и ISUP. Четы- ре младших бита этого поля (в подсистеме TUP) представляют поле селекции звена сигнализации SLS, используемое при необходимости для деления нагрузки. В под- системе ISUP поле SLS - это отдельное поле по отношению к коду идентификатора канала. Проверочные биты (Check Bits - СК) - это 16 бит информации для обнаруже- ния ошибок, полученных путем линейных операций над предыдущими битами сиг- нальной единицы. Примечание: В сигнальных единицах состояния звена LSSU поле сигнальной информации SIO и байт служебной информации SIF заменяются полем состояния (Status Field - SF), которое формируется оконечным устройством звена сигнализации и содержит 8 или 16 байт (см. рис. 3.4, б). Данное поле используется для контроля ошибок звена сигнализации. В заполняющих сигнальных единицах FISU поля SIO и SIF вообще отсутствуют (см. рис. 3.4, в). Рис. 3.7. Пример разделения нагрузки в пучке звеньев Рис. 3.6. Этикетка маршрутизации 41 3.5. Способ обнаружения ошибок в сигнальных единицах Прежде всего каждая принятая сигнальная единица проверяется на длину, кото- рая должна быть не менее 6 байт (включая открывающий флаг) и делиться на 8. Если это условие не выполнено, то сигнальная единица стирается и монитор интенсивно- сти ошибок в сигнальных единицах увеличивает свое содержание. Если принимается более (m+7) байт до закрывающего флага, вводится режим "подсчет байт" и сигнальная единица стирается (m=272 - максимальная длина поля сигнальной информации в сигнальной единице). В случае основного метода защиты от ошибок в противоположную сторону передается отрицательное подтверждение. В режиме "подсчет байт" все биты между флагами стираются. Этот режим отменяется после приема правильной сигнальной единицы. Обнаружение ошибок осуществляется с помощью 16 проверочных бит СК, пе- редаваемых в конце каждой сигнальной единицы. Проверочные биты формируются передающей частью звена сигнализации. Они являются единичным добавлением суммы (по модулю 2) из: • остатка от деления (по модулю 2) x k (x 15 +x 14 +x 13 +...+x 2 +x+1) на образующий поли- ном x 16 +x 12 +x 5 +1, где k - число бит в сигнальной единице, расположенных между по- следним битом открывающего флага и первым проверочным битом (не включая их), исключая биты, вставленные для исключения имитации флага; • остатка после умножения на х 16 и деления (по модулю 2) на образующий полином x 16 +x 12 +x 5 +1 содержимого сигнальной единицы (биты берутся аналогично). В приемной части звена сигнализации по аналогичному алгоритму для приня- той сигнальной единицы определяются проверочные биты и сравниваются с приня- тыми. Если полного соответствия не обнаружено, сигнальная единица стирается. Стирание значащих сигнальных единиц MSU приводит в свою очередь в действие механизм исправления ошибок. Рис. 3.8. Типы этикеток сообщений 42 3.6. Способы исправления ошибок Ключевым моментом при работе сети ОКС является организация правильной последовательности передачи сигнальных единиц с заданной достоверностью, что реализуется на втором и первом уровнях. Остановимся на алгоритмах исправления ошибок, которые реализуются на втором уровне. Для обеспечения возможности повторной передачи СЕ записываются в буфер- ную память на передающей стороне с сохранением последовательности переданных прямых порядковых номеров. По мере поступления обратных порядковых номеров производится стирание в буферной памяти тех сигнальных единиц, на которые по- ступили квитанции подтверждения. В системе сигнализации ОКС №7 предусмотрены два метода исправления оши- бок: основной метод и метод превентивного циклического повторения. Для определения областей применения этих двух методов в международной связи используются следующие критерии: • основной метод применяется для звеньев сигнализации, использующих немежкон- тинентальные наземные средства передачи, и для межконтинентальных звеньев сиг- нализации, в которых время распространения в одном направлении не превышает 15 мс; • метод превентивного циклического повторения применяется для межконтинен- тальных звеньев сигнализации, в которых время распространения в одном направле- нии больше или равно 15 мс, и для всех звеньев сигнализации, установленных через спутник. В случаях, если установленное через спутник звено сигнализации входит в международный пучок звеньев, превентивное циклическое повторение должно ис- пользоваться во всех звеньях сигнализации этого пучка. Основной (базовый) метод исправления ошибок Используется система с положительным/отрицательным подтверждением и ис- правлением ошибок путем невынужденного повторения. Передаваемая сигнальная единица запоминается в передающей части оконечного устройства звена сигнализа- ции до тех пор, пока на нее не будет принято положительное подтверждение. Если принято отрицательное подтверждение, передача новых сигнальных единиц прерыва- ется и те сигнальные единицы, которые уже были переданы, но еще положительно не подтверждены, должны повторно передаваться один раз, начиная с той, на которую получено отрицательное подтверждение, и в той последовательности, в которой они передавались в первый раз. Для уменьшения числа повторных передач и времени за- держки значащих сигнальных единиц запрос на повторную передачу делается только в случае потери значащих сигнальных единиц MSU. На рис. 3.9 показано условное обозначение процедур взаимодействия уровней 1 и 2 фрагментов сети ОКС. На каждой из взаимодействующих сторон (А и Б) процеду- ры передачи и приема функционируют независимо друг от друга. Причем процедура передачи стороны А взаимодействует с процедурой приема стороны Б и наоборот. Для спецификации алгоритмов приема и передачи будем пользоваться языком SDL В общем случае работа сети ОКС ведется в дуплексном режиме, т.е. сигнальные единицы передаются в обе стороны и с обеих сторон поступает подтверждения о принятых СЕ. Однако для лучшего понимания сущности алгоритмов уровня 2 ОКС рассмотрим вначале симплексный режим, т.е. ситуацию, когда одна сторона передает 43 сигнальные единицы SU (сторона А), а другая - получает SU и после кодовой провер- ки выдает либо подтверждение, либо сигнал на переспрос SU (сторона Б). Рассмотрим процедуру передачи значащей сигнальной единицы MSU со сторо- ны А в сторону Б в симплексном режиме. Характерной особенностью передачи MSU является то, что они могут многократно передаваться до получения подтверждения. Будем предполагать, что повторная передача из буфера на передающей стороне ве- дется в соответствии с базовым методом. При симплексной передаче в сторону Б передаются значащие сигнальные еди- ницы, а в сторону А - заполняющие сигнальные единицы, содержащие квитанции на подтверждение или переспрос сигнальных единиц. Перед началом передачи каждой MSU на стороне А присваивается очередной порядковый номер в соответствии с формулой ППН = (ППН + 1) mod 128. Поясним выполнение операции суммирования по модулю 128. Так как на коди- рование прямого порядкового номера FSN отведено в сигнальной единице семь раз- рядов, то максимальное значение FSN не может превышать 2 7 -1=127. Таким образом, суммирование по модулю 128 означает, что следующим FSN после номера 127 будет не 128, а 0. Значение прямого бит-индикатора FBI в передаваемой MSU формируется в со- ответствии со значением BBI той MSU, на которую поступила последняя квитанция подтверждения или переспроса. На приемной стороне Б сигнальная единица проходит кодовую проверку и про- Рис. 3.9. Процедура взаимодействия вторых уровней сети ОКС 44 верку на сохранение последовательности передачи MSU. Если MSU удовлетворяет всем проверкам, то на передающую сторону выдается квитанция о подтверждении приема. Квитанция входит в рассматриваемом случае в состав заполняющей сигналь- ной единицы и представляет собой второй байт FISU (см. рис. 3.4). Значение обратно- го порядкового номера BSN формируется в соответствии с FSN той сигнальной еди- ницы, на которую выдается подтверждение, т.е. BSN = FSN. Значение BBI принима- ется равным FBI полученной MSU (рис. 3.10, а). Если принятая MSU не проходит хо- тя бы одну из проверок, то на передающую сторону выдается переспрос на повтор- ную передачу (отрицательное подтверждение). Переспрос входит в состав заполняю- щей SU и формируется таким образом, что BSN = FSN, а значение BBI инвертируется по отношению к FBI (см. рис. 3.10 б). На передающей стороне А для SU с одинаковыми BSN и FSN проверяется соот- ношение между FBI и BBI. Если биты-индикаторы соответствуют друг другу, то счи- тается, что сигнальная единица передана без ошибок. Если соответствие битов- индикаторов нарушено, то это расценивается как сигнал на повторную передачу MSU. Так как значение FBI на передающей стороне формируется в соответствии со значением BBI последней полученной квитанции, то изменение состояния FBI на приемной стороне расценивается как начало повторной передачи из буфера. Перейдем к рассмотрению алгоритмов процедуры передачи и приема сигналь- ных единиц, обеспечивающих обмен сигнальными сообщениями по ОКС в симплекс- ном режиме. На рис. 3.11 представлена SDL-диаграмма алгоритма передачи значащих сигнальных единиц на передающей стороне. Функционирование алгоритма происхо- дит в непрерывно циклическом режиме, что соответствует постоянной передаче MSU |