Цель лекции: изучение студентами системы сигнализации ОКС7.

Принцип общеканальной сигнализации;

Сеть сигнализации ОКС7;

Стек протоколов ОКС7.

Принцип общеканальной сигнализации.

Общеканальная сигнализация 7 (ОКС7) – это такая система сигнализации, при которой информация управлением установлением соединения (сигнализация) для всех разговорных каналов и/или каналов передачи данных передается в виде блоков данных (сигнальных сообщений) по одному общему каналу сигнализации, который может быть организован в любом временном интервале (кроме нулевого) одного из первичных трактов ИКМ, входящих в пучок, соединяющих напрямую две взаимодействующие АТС, рисунок 9.1 .

Рисунок 9.1 – Принцип общеканальной сигнализации

Общеканальная сигнализация может рассматриваться как особый тип передачи данных, специализированный для передачи сигнализации и информационного обмена между процессорами узлов связи различного назначения. Для обеспечения надежности, система ОКС7 обладает функциями обнаружения и коррекции ошибок, вызванных воздействием помех на средства передачи, и автоматической реконфигурации маршрутов в случае отказов сетевых элементов.

Как правило, для повышения надежности в другом ИКМ-тракте пучка, организуется резервный канал для передачи данных ОКС7. Все остальные временные интервалы системы передачи (кроме нулевых) при использовании ОКС7 могут быть задействованы для передачи речи или данных пользователя. Один канал ОКС7 может обслужить около 1000 разговорных каналов.

Сеть сигнализации ОКС7.

Основные понятия ОКС7 :

- функции источника и приемника сигнальных сообщений обеспечивает подсистема пользователя (User Part - UP) ;

- пункт сигнализации SP (Signaling Point) – любой узел сигнальной сети, реализующий функции обработки сигнальных сообщений ОКС7, то есть узел на котором функционируют подсистема передачи сообщений и подсистемы пользователей;

Пункт сигнализации однозначно определяется своим уникальным кодом (Signaling Point Code) ;

- звено сигнализации SL (Signaling Link) – канал передачи данных соединяющий между собой пункты сигнализации;

Несколько параллельных звеньев сигнализации напрямую соединяющих два сигнальных пункта образуют пучок звеньев сигнализации (Signaling Link Set) ;

- транзитный пункт сигнализации STP (Signaling Transfer Point) – пункт сигнализации, осуществляющий только функции маршрутизации сигнальных сообщений между различными звеньями сигнализации и не имеющий подсистем пользователей;

Сигнальная информация передается между пунктами сигнализации в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами .

Узел сигнальной сети может совмещать в себе функции пункта сигнализации и транзитного пункта сигнализации.

Сеть сигнализации 7 состоит из пунктов сигнализации и связывающих их каналов сигнализации. Пункт сигнализации (ПС), как правило, коммутационная станция, которая взаимодействует со смежными станциями при помощи системы сигнализации №7. Различают оконечные и транзитные ПС. Оконечные ПС, в зависимости от направления передачи сигнального сообщения, могут выступать как исходящие пункты (Originating Signalling Point - OSP ) и пункты назначения (Destination Signalling Point - DSP ).

Всемирная сеть сигнализации делится на два независимых уровня – международный и национальный . Такая структура позволяет разделить ответственность по управлению сетью сигнализации и составить планы нумерации пунктов сигнализации международной сети и разных национальных сетей независимо друг от друга.

Два сигнальных пункта имеют сигнальное отношение (Signalling Relation - SR) , если их подсистемы пользователя обладают возможностью обмениваться сигнальными сообщениями. Сигнальное отношение может осуществляться непосредственно между оконечными пунктами сигнализации или через один или несколько транзитных пунктов. Конкретная реализация сигнального отношения в сети определяет маршрут сигнализации Signalling Rout - SR) . Для одного сигнального отношения можно использовать несколько сигнальных маршрутов через различные транзитные пункты. Эти маршруты для данного сигнального отношения образуют группу (пучок) маршрутов сигнализации (Signalling Rout Set - SRS ).

Стек протоколов SS7.

Стек протоколов SS7 состоит из четырех уровней (рисунок 9.2). Нижние три уровня объединены под общим названием «подсистема передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI :

Рисунок 9.2 – Сопоставление уровней модели OSI и уровней модели ОКС7

Уровень 1 функции звена передачи данных;

Уровень 2 функции сигнального звена;

Уровень 3 функции сети сигнализации.

Уровень 1 звена передачи данных сигнализации - подсистемы МТР определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных для звена сигнализации. Обычно используются каналы 64 кбит/с тракта ИКМ. Выполнение функций 1-го уровня, определяющих интерфейс со средой передачи, означает независимость функций более высоких уровней (уровни 2-4) от используемой среды передачи.

Уровень 2 сигнального звена - подсистемы МТР определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя напрямую связанными пунктами сигнализации. Функции уровня 2 определяют структуру передаваемой информации по каждому звену и процедуры обнаружения и исправления ошибок. Сочетание функций уровней 1 и 2 организует звено сигнализации для передачи сигнальных сообщений.

Уровень 3 сети сигнализации - подсистемы 3 МТР ориентирован на выполнение функций сети сигнализации. Процедуры уровня 3 обеспечивают надежную передачу сигнальной информации от одной АТС к другой даже в случае отказов на уровнях 1 и 2. Уровень 3 обеспечивает управление звеньями сигнализации и включает функции обработки сигнальных сообщений для их маршрутизации в сети сигнализации, а также функции управления самой сетью сигнализации.

Четвертый уровень модели ОКС7 образуют подсистемы-пользователи услугами МТР и/или SCCP:

TUP (Telephone User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети;

DUP (Data user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;

ISUP (ISDN User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети, сети передачи данных и цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN);

TSAP (Transaction capabilities application part) – прикладная подсистема поддержки транзакций;

B-ISUP (B-ISDN user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию широкополосной ISDN (B-ISDN);

MAP (Mobile application part) – прикладная подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сетей подвижной связи стандарта GSM;

INAP (Intelligent network application part) – прикладная подсистема Интеллектуальной сети;

OMAP (Operation Maintenance and administration part) – прикладная подсистема эксплуатационного управления;

SCCP (Signaling connection control part) – подсистема управления сигнальными соединениями обеспечает логические соединения для передачи блоков данных сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированных на соединение.

Подсистем МТР и SCCP совместно образуют подсистему сетевых услуг (NSP – network service part). Используя услуги МТР, подсистема SCCP обеспечивает сигнализацию в сети ОКС7 виртуальных соединений и может предоставлять сетевые услуги, как ориентированные на такие соединения, так и не требующие их создания.

ТСАР обеспечивает набор возможностей для обслуживания вызова без установления соединения. Эти возможности можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле. Пример такого использования - услуга 800, в которой оставшиеся цифры номера после кода 800 преобразовываются централизованной базой данных в физический адрес.

Введение

Система сигнализации № 7 - это универсальная многофункциональная система межстанционной сигнализации, ориентированная на поддержку практически всех уже известных, а также будущих услуг связи. Ее огромный потенциал объясняется блочной функциональной архитектурой, где над единой транспортной подсистемой (MTP) расположены подсистемы пользователей и приложений (TUP, ISUP, MAP, TCAP, MUP и т. д.), предназначенные для обеспечения соответствующих услуг связи. Экономический эффект от внедрения ОКС 7 (общеканальной сигнализации) проявляется даже при обычной телефонной связи.

1. Основы построения технологии ОКС-7

сигнализация маршрутизация сообщение

На протяжении последних ста лет сигнализация развивалась в рамках традиционной телефонии, причем за последние два десятилетия ее эволюция ускорилась как никогда ранее благодаря сращиванию компьютерных и коммутационных технологий.

В контексте телефонии под сигнализацией понимается передача управляющей информации с целью установления/разъединения двухточечных соединений. Сигнализация бывает трех типов - абонентская, т. е. на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией, внутристанционная и межстанционная. Пример абонентской сигнализации приведен на рис.1, где показаны основные сигналы, передаваемые в процессе нормального установления/разъединения соединения между двумя абонентами, подключенными к одной коммутационной станции.

Рисунок 1 - Пример абонентской сигнализации

Межстанционная сигнализация в свою очередь делится на два основных типа - сигнализация по выделенному каналу CAS (Channel Associated Signalling) и сигнализация по общему каналу CCS (Common Channel Signalling) . В системе использован принцип передачи управляющей информации по общему каналу сигнализации, отсюда ее сокращенное название по-русски - ОКС7.

В первом случае (CAS) сигнальная информация передается либо непосредственно по разговорному каналу (внутриканальная сигнализация) либо по каналу, физически привязанному к нему. Во втором случае (CCS) сигнализация полностью отделена от разговорного тракта, и передача сигнальной информации осуществляется по специально выделенному высокоскоростному каналу, общему для пучка разговорных каналов.

На сегодняшний день известны два стандарта систем общеканальной сигнализации:

1. CCITT Signalling System No. 6.

2. CCITT Signalling System No. 7.

Первая из них была разработана в конце 60-х годов и по ряду причин сейчас практически не применяется. Вторая - CCITT No. 7 (ОКС № 7) появилась в конце 70-х годов и предназначена для использования на цифровых сетях с каналами не ниже 64 Кбит/с.

Основными преимуществами ОКС № 7 являются:

· СКОРОСТЬ - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;

· ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ - один канал сигнализации способен одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;

· ЭКОНОМИЧНОСТЬ - по сравнению с системами CAS во много раз сокращается объем оборудования на коммутационной станции;

· НАДЕЖНОСТЬ - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;

· ГИБКОСТЬ - система передает любые данные, не только данные телефонии.

Популярные словосочетания и аббревиатуры, такие как ISDN, сети подвижной связи, интеллектуальные сети, в действительности, остаются лишь словами на бумаге без системы сигнализации № 7 (ОКС 7) -- единственного средства, обеспечивающего внедрение и функционирование современных услуг связи на сетевом уровне.

Многие производители оборудования ISDN утверждают, будто их продукты обеспечивают "услуги ISDN". Однако область действия услуг, предоставляемых любым терминальным оборудованием ISDN или офисными АТС класса ISDN, ограничена пределами одной коммутационной системы, и не распространяется на абонентов других станций. Развитие сетей подвижной связи также невозможно без ОКС 7. Порой конкурирующих между собой поставщиков услуг сотовой связи объединяет лишь ОКС 7, необходимая для обеспечения автоматического обмена информацией о местонахождении абонента (роуминга). Наконец, для эффективного функционирования интеллектуальных сетей также требуется ОКС 7.

Будучи разработанной для традиционной телефонии, в ОКС № 7 изначально были заложены большие возможности для управления другими услугами связи. Это объясняется прежде всего бумом на рынке услуг телекоммуникаций, который продолжается с начала 80-х годов и еще не достиг своего пика. Именно в 80-х годах ОКС № 7 интенсивно разрабатывалась ведущими производителями коммутационного оборудования и параллельно утверждалось в качестве стандарта CCITT. Уже сейчас ОКС № 7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:

PSTN - Public Switched Telephone Network

ISDN - Integrated Services Digital Network

PLMN - Public Land Mobile Network

IN - Intelligent Network

Взаимодействие данных систем также осуществляется посредством ОКС № 7 (рис. 2).

Рисунок 2 - Взаимодействие цифровых сетей по ОКС № 7.

В настоящее время практически всеми международными институтами стандартизации телекоммуникаций (ITU-T, ETSI, ANSI, ATM Forum и др.) разрабатываются стандарты ОКС № 7 для широкополосных сетей - Broadband-ISDN, Universal Mobile Telecommunications System, Broadband-IN.

2. Основные понятия и элементы ОКС № 7

В процессе развития сетей связи применялся и применяется до сих пор ряд систем сигнализации, причем большинство из них принято в качестве стандарта на международном уровне ITU-T (ранее CCITT). Примеры систем сигнализации CAS:

1VF (One Voice Friequency) - одночастотная сигнализация;

2VF (Two Voice Friequency) - двухчастотная сигнализация (CCITT No. 4);

MVF (Multi Friequency Pulse) - многочастотная сигнализация (CCITT No. 5).

Сами названия этих систем говорят о способе передачи сигнальной информации - тональные и/или импульсные сигналы.

В системах CCS все сигнальные сообщения SM (Signalling Message) передаются по дуплексным каналам - звеньям сигнализации SL (Signalling Link) в составе пакетов данных, называемых сигнальными единицами SE (Signal Unit) . Это стало возможным после появления первых коммутационных станций с программным управлением SPC (Stored Programm Control) и цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse-Code Modulation) . Часть функций таких станций вместе с пучками звеньев сигнализации SLS (Signalling Link Set) образуют логически отделенную от базовой сети связи сеть передачи данных с коммутацией пакетов данных (сигнальных единиц), называемую сетью сигнализации SN (Signalling Network) .

Пункт сигнализации - SP (Signalling Point) - это узел сети сигнализации, в котором реализованы части пользователей ОКС № 7.

Звено сигнализации - SL (Signalling Link) - средство передачи сигнальных единиц между двумя пунктами сигнализации.

Транзитный пункт сигнализации - STP (Signalling Transfer Point) - узел сети сигнализации без функций частей пользователей, осуществляющий только функции части передачи сообщений ОКС № 7.

Рисунок 3 - Режимы сети сигнализации.

Режимы сети сигнализации - связанный режим (Associated Mode) и квази-связанный режим (Quasi-Associated Mode) - пояснены на рис 3а и 3в соответственно.

Часть передачи сообщений - MTP (Message Transfer Part) является транспортной подсистемой ОКС № 7, предназначенной для надежной передачи сигнальных сообщений в правильной последовательности и без ошибок.

Части пользователей - UP (User Parts) функциональные блоки ОКС № 7, где генерируются и обрабатываются сигнальные сообщения. Примерами частей пользователей являются:

TUP - Telephone User Part;

ISUP - ISDN User Part;

MAP - Mobile Application Part.

Базовая функциональная схема ОКС № 7 приведена на рис. 4. На рис. 5 представлен пример обмена сигнальными сообщениями между двумя пунктами сигнализации в процессе установления/разъединения телефонного соединения:

- IAM (Initial Address Message) - содержит номерную информацию о вызываемом абоненте;

- SAM (Subsequent Address Message) - содержит дополнительную информацию, передается в случае необходимости;

- ACM (Address Complete Message) - содержит информацию о статусе вызываемого абонента (например, абонент свободен);

- ANC (Answer Charge) - определяет момент начала начисления оплаты;

- CLF (Clear Forward) - сообщение в прямом направлении о завершении вызова;

- RLG (Release Guard) - подтверждение завершения вызова в обратном направлении, разъединение соединения.

Рисунок 4 - Базовая функциональная схема ОКС № 7.

Рисунок 5 - Временная диаграмма установления/разъединения телефонного соединения по ОКС № 7.

#"520551.files/image006.gif">

Рисунок 6 - Формат значащей сигнальной единицы.

1. Signalling Information Field (SIF) - включает сигнальную информацию части пользователя и метку маршрутизации, которая применяется в части передачи сообщений MTP.

2. Service Information Octet (SIO) - указывет на принадлежность сигнальной информации конкретной части пользователя.

3. Length Indicator (LI) - содержит значение числа байт между полями LI и СК.

4. Check bits (CK) - проверочные биты для обнаружения ошибок передачи.

5. Error correction - состоит из четырех полей аналогичных используемым в протоколе HDLC и предназначенных для обеспечения повторных передач пакетов при обнаружении ошибок.

6. Flag (F) - обозначает начало и конец сигнальной единицы.

. Расчет сигнальной нагрузки

Упрощенный расчет сигнальной нагрузки, обслуживаемой звеном сигнализации, можно выполнить, используя следующие формулы :

,(байт) (4.2)

,(байт) (4.3)

Y - величина сигнальной нагрузки, (Эрл);

V - скорость передачи сообщений ОКС № 7 (8000 байт/с);

N - число вызовов в ЧНН;

pi , i = 1 … m - вероятность поступления вызова i -го типа;

qij , i = 1 … m , j = 1 … n - вероятность j -го состояния вызова i -го типа;

Li ′j - общий объем сигнальной информации, посылаемой в прямом направлении в j -ом состоянии вызова i -го типа (байт);

Li ′′j - общий объем сигнальной информации, посылаемой в обратном направлении в случае j-ого состояния вызова i-го типа (байт);

L ′ − средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в прямом направлении (байт);

L ′′ − средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в обратном направлении (байт);

m - число типов вызов (аналоговая телефония, ЦСИС и др.)

n - количество возможных состояний вызова (успешный вызов, абонент занят, абонент не отвечает).

Исходные данные для выполнения расчетов приведены в табл. 1, табл. 2.

Таблица 1 − Длина основных сообщений ISUP в октетах

Наименование сообщения	Сокращение	Длина в октетах
		телефония
Начальное адресное сообщение: (c адресом вызывающего и вызываемого абонентов)
Запрос информации
Информация
Адрес полный
Соединение
Прохождение вызова
Приостановка
Возобновление
Разъединение
Освобождение

Таблица 2 − Распределение показателей вызовов

В данной курсовой работе при определении значений Li ′j , Li ′′j , можно принять следующее:

1. Расчет объема сообщений, передаваемых в прямом направлении (данные табл. 6).

Успешный вызов : передается сообщение IAM, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5 каждое. Следовательно:

Абонент занят : передаются сообщения IAM и RLC:

,

;

Абонент не отвечает : передаются сообщения IAM и REL:

,

.

2. Расчет объема сообщений, передаваемых в обратном направлении .

Успешный вызов : передается сообщение ACM, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5 каждое. Следовательно:

Абонент занят : передается сообщения REL:

Абонент не отвечает : передаются сообщения ACM и RLC:

;

.

Результаты расчетов заносятся в таблицу (табл. 3)

Таблица 3 - Расчет объемов передаваемых сообщений

Параметр	Значение
		Телефонный вызов (аналоговый)
Успешный вызов56,5
	Абонент занят
	Абонент не отвечает
Успешный вызов34,5
	Абонент занят
	Абонент не отвечает

0,9(56,5·0,5+54·0,35+59·0,25)+0,1(56,5·0,5+54·0,35+59·0,25)= =0,961,9+0,161,9=61,9 (байт)

0,9(34,5·0,5+20·0,35+32·0,25)+0,1(34,5·0,5+20·0,35+32·0,25)= =0,932,25+0,132,25=32,25 (байт)

По формуле (4.1) рассчитывается величина сигнальной нагрузки, при неисправности транзитного пункта сигнализации STP B.

Рисунок 7 - Нагрузка, приходящаяся на звенья сигнализации

Любое изменение состояния сети сигнализации обычно влечет за собой модификацию текущей маршрутизации сообщений, поэтому происходит переход некоторых частей трафика сигнализации из одного звена сигнализации на другое. Поэтому количество вызовов в час наибольшей нагрузки между STP С и SP H составляет 50000+40000=90000.

Следовательно:

Между STP F и SP G количество вызовов в час наибольшей нагрузки равно 140000, следовательно:

Между STP F и SP Е количество вызовов в час наибольшей нагрузки равно 180000, следовательно:

Для учета перегрузок при расчете сети ОКС № 7 рекомендуется использовать величину максимальной сигнальной нагрузки, Эрл:

/////////////////////////////////////////Ymax= αY, (4.4)

где α принимает значение от 1 до 2 (в работе можно принять α = 1,5).

Ymax=1,50,29=0,44 (Эрл);

Ymax=1,50,46=0,69 (Эрл);

Ymax=1,50,59=0,88 (Эрл).

Если нагрузка звена сигнализации превышает 0,2 Эрл, необходимо организовывать параллельные звенья сигнализации (работа в режиме с разделенной нагрузкой). В этом случае количество звеньев сигнализации NЗС в пучке определятся исходя из максимальной сигнальной нагрузки Ymax и нормируемой нагрузки звена сигнализации 0,2 Эрл:

Nзс= Ymax / 0,2 , (4.5)

Nзс= 0,44 / 0,2=2,2;

Nзс= 0,88 / 0,2=4,4.

По результатам расчетов, составляются таблицы (табл. 4, табл. 5).

Таблица 4 − Величина сигнальной нагрузки Ymax

Заключение

В последнее время интерес к системе сигнализации ОКС №7 в России значительно возрос, и обусловлено это широким внедрением цифровых систем коммутации, поддерживающих ОКС №7, и созданием цифровых сетей связи на всех уровнях иерархии Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС РФ).

Стек протоколов ОКС-7 отталкивается от модели OSI и имеет только четыре уровня. Уровени совпадают с уровнями OSI 1 (физический), 2 (канальный) и 3 (сетевой). Уровень 4 ОКС-7 соответствует уровню 7 OSI. Уровни называются MTP () 1 , MTP 2 и MTP 3. Уровень 4 ОКС-7 содержит несколько различных пользовательских уровней , например Telephone User Part (TUP), ISDN User Part (ISUP), Transaction Capabilities Application Part (TCAP) и Signaling Connection and Control Part (SCCP).описывает транспортные протоколы, включая сетевые интерфейсы, обмен данными, обработка сообщений и маршрутизация их на верхний уровень. SCCP - это подуровень из других протоколов 4 уровня, и вместе с MTP 3 может быть назван Network Service Part (NSP). NSP обеспечивает адресацию и маршрутизацию сообщений без установления соединения (UDT) и сервис управления для других частей 4 уровня. TUP - это система сигнализации точка-точка для соединения звонков. ISUP - это ключевой протокол, предоставляющий канально-ориентированный протокол для установки, проключения и завершения соединения при звонке. TCAP используется для создания запросов к базе данных и используется при расширенной функциональности сети или как связующий протокол с интеллектуальными сетями (INAP), мобильными службами (MAP) и т.д.

В данном курсовом проекте было изучено:

−функционирование телекоммуникационной сети, при возникновении отказов/неисправностей;

−функциональное назначение уровней подсистемы передачи сообщений (МТР).

Исследовали порядок назначения маршрутов сигнализации; рассчитали сигнальную нагрузку, обслуживаемую звеном сигнализации. И получили, что величина сигнальной нагрузки зависит от числа вызовов в час наибольшей нагрузки, чем больше число вызовов в ЧНН, тем больше величина сигнальной нагрузки.

Использовали величину максимальной сигнальной нагрузки для учета перегрузок.

Обычно проектируют невысокое использование ОКС № 7 для передачи. Резервная производительность ОКС № 7 необходима для передачи команд управления сетью и обеспечения требуемого качества при мгновенном повышении интенсивности потока MSU, а также при появлении ошибок. Вызванные этими причинами перегрузки приводят к дополнительной задержке в передаче MSU и к уменьшению пропускной способности ОКС № 7.

Организовали параллельные звенья сигнализации, так как нагрузка звена сигнализации превысила 0,2 Эрл, и определили количество звеньев сигнализации в пучке, исходя из максимальной сигнальной нагрузки и нормируемой нагрузки звена сигнализации.

В процессе работы над курсовым проектом на тему: «Исследование параметров сигнального трафика в час наибольшей нагрузки в телекоммуникационной сети» получили, что ОКС№7 в настоящее время является универсальной системой сигнализации и обеспечивает эффективное функционирование современных сетей телекоммуникаций.

Литература

1. Аджемов А. С., Кучерявый А. Е. Система сигнализации ОКС № 7. -

2. Берлин А.Н. Телекоммуникационные сети и устройства БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру,2008

Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией

4. Гольдштейн Б. С, Ехриелъ И. М., Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема МТР. - М.: Радио и связь, 2003.

5. Гольдштейн Б. С. Сигнализация в сетях связи. - М.: Радио и связь, 1997.

Гольдштейн Б. С. Системы коммутации: Учебник для вузов. 2-е издание. - СПб: БХВ - Санкт-Петербург, 2004.

Гольдштейн Б. С., Ехриелъ И. М., Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема SCCP. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2006.

Гольдштейн Б. С., Ехриелъ К. М., Рерле Р. Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема ISUP. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2003.

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

ГОСТ 2.106-68 ЕСКД. Текстовые документы.

М.: Радио и связь, 2002.

Росляков А. В. ОКС № 7: архитектура, протоколы, применение. - М.: Эко-Трендз, 2008 - 320 с.34.

13. Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 1. Алгоритмы и протоколы каналов и сетей передачи данных БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру,2007

Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 2. Протоколы и алгоритмы маршрутизации в INTERNET БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру,2007

Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 3. Процедуры, диагностика, безопасность БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру,2007

16. Яковлев С. В. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы построения телекоммуникационных систем и сетей» для бакалавров по направлению 550400 «Телекоммуникации». Ставрополь, 2010.

Основными подсистемами ОКС7 являются:

o Подсистема переноса сообщений (MTP - Message Transfer Part)

o Подсистемы-пользователи услугами MTP:

· SCCP - подсистема управления соединением сигнализации;

· TUP - подсистема пользователя телефонии;

· ISUP - подсистема пользователя ISDN;

· MUP - подсистема пользователя подвижной связи (NMT);

· HUP - подсистема эстафетной передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT);

· TCAP - подсистема возможностей транзакций;

· MAP - прикладная подсистема пользователя подвижной связи (GSM);

· INAP - прикладная подсистема интеллектуальной сети;

· OMAP - подсистема технического обслуживания и эксплуатации.

MTP формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации (в виде сигнальных сообщений) от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату.

Пользователи услугами MTP - это подсистемы, которые предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше (как это делает SCCP), либо (как это делает ISUP) прямо пользователям системы ОКС7, каковыми являются разнообразные прикладные процессы (это, в частности, процесс управления коммутацией, процессы управления предоставлением тех или иных дополнительных услуг, процессы эксплуатационного управления и др.).

На рис. 48 представлена архитектура протоколов ОКС7.

сигнальный сеть алгоритм телефонный

Рис. 48.

Сеть связи, использующая ОКС7, состоит из множества узлов коммутации, связанных между собой цифровыми ИКМ-трактами.

Для использования услуг ОКС7, каждый из узлов коммутации должен содержать встроенные средства, позволяющие выполнять функции пункта сигнализации (SP - Signalling Point). Пункт сигнализации способен формировать, передавать, принимать и интерпретировать сигнальную информацию.

Каждому пункту сигнализации присваивается свой уникальный адрес в сети ОКС-7 - код пункта сигнализации (SPC, signalling point code).

Пункты сигнализации SP должны быть связаны между собой цифровыми каналами, выполняющими функции сигнальных звеньев.

Совокупность пунктов сигнализации и звеньев сигнализации образуют сеть общеканальной сигнализации - сеть ОКС7.

В качестве основных понятий следует выделить следующие:

Пункты сигнализации (SP-signalling point) - узлы сети связи, использующие ОКС-7, которые могут передавать и/или принимать сигнальный трафик, т.е. генерировать и/или обрабатывать сигнальные сообщения.

Транзитный пункт сигнализации (STP-signalling transfer point) - пункт сигнализации, который передает принятые сигналы на другой SP или STP, не обрабатывая при этом сигнальные сообщения.

Код пункта сигнализации (SPC - Signalling Point Code) - это уникальный номер пункта сигнализации в сети ОКС-7.

Звено сигнализации (signalling link) - звено сигнализации в системе ОКС-7 используется для передачи сигнальных сообщений между двумя пунктами сигнализации.

Пучок звеньев сигнализации (signalling link set) - представляет собой несколько звеньев сигнализации между двумя соединенными напрямую пунктами сигнализации.

Группа звеньев сигнализации (group of links) - это группа сигнальных звеньев в пучке, имеющих идентичные характеристики. Пучок звеньев может включать одну или более групп звеньев.

В ОКС7 сигнальная информация организуется в виде пакетов, которые передаются между пунктами сигнализации в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами. Существует три типа сигнальных единиц:

· значащая сигнальная единица (MSU) - используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами-пользователями или SCCP; повторяется в случае ошибки;

· сигнальная единица состояния звена (LSSU) - используется для контроля состояния звена сигнализации; не повторяется в случае ошибки;

· заполняющая сигнальная единица (FISU) - используется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика; не повторяется в случае ошибки.

Рис. 49. Структура MSU

Рис. 50. Структура LSSU

Рис. 51. Структура FISU

Флаг - ограничитель сигнальных единиц - 8-битовая последовательность вида: 01111110. Обычно закрывающий флаг одной сигнальной единицы является открывающим флагом следующей сигнальной единицы.

Индикатор длины указывает на число октетов между полем LI и полем CK. Тип сигнальной единицы идентифицируется индикатором длины (LI) следующим образом:

LI = 0 (FISU), заполняющая сигнальная единица;

LI = 1 или 2 (LSSU), сигнальная единица состояния звена;

LI > 2 (MSU), значащая сигнальная единица.

Индикатор длины может принимать значения в интервале от 0 до 63.

Прямой порядковый номер (FSN) - это порядковый номер сигнальной единицы, в составе которой он передается на противоположный пункт сигнализации.

Обратный порядковый номер (BSN) - это номер подтверждаемой сигнальной единицы. Прямой и обратный порядковые номера - это двоичные числа в циклически повторяющейся последовательности от 0 до 127.

Биты индикации прямого (FIB) и обратного (BIB) направления вместе с прямым и обратным порядковыми номерами используются в базовом методе исправления ошибок, для осуществления контроля последовательности сигнальных единиц и функций подтверждения.

Проверочные биты (СК) формируются пунктом сигнализации, передающим сигнальную единицу. Каждая сигнальная единица содержит 16 проверочных битов для обнаружения ошибок.

Байт служебной информации (SIO):

Рис. 52. Структура SIO

o Индикатор службы (SI):

· 0000- управление сетью сигнализации;

· 0001- тест звена сигнализации;

· 0010- резерв;

· 0011- подсистема SCCP;

· 0100- подсистема TUP;

· 0101- подсистема ISUP;

· 0110- подсистема DUP (вызовы/каналы);

· 0111- подсистема DUP (регистрация/дерегистрация);

· остальные - резерв.

o Поле подвида службы (SSF):

· 00хх- международная сеть;

· 01хх- резерв (для международного применения);

· 10хх- национальная сеть;

· 11хх- резерв (для национального применения).

Индикатор службы SI занимает 4 старших бита SIO, содержится только в значащих сигнальных единицах MSU и указывает, к какой подсистеме пользователя относится сообщение.

Поле подвида службы SSF занимает 4 младших бита SIO и содержит индикатор сети NI и два резервных бита. Индикатор сети позволяет отличить, какой сети принадлежат сообщения: международной национальной.

Поле сигнальной информации (SIF) предназначено для передачи полезной информации по сети сигнализации и может состоять максимум из 272 байтов, форматы и коды которых определяются подсистемой пользователей. Поле SIF содержит информацию, которая должна передаваться между подсистемами пользователей двух пунктов сигнализации. Поле SIF содержит этикетку, которая позволяет:

· осуществлять маршрутизацию сообщений при помощи функций уровня 3 MTP по сети сигнализации к определенному пункту назначения; эта часть этикетки называется этикеткой маршрутизации.

· ассоциировать сообщение на приемной стороне конкретной подсистемы пользователя с определенным каналом, вызовом, управлением или другими транзакциями, к которым относится сообщение.

МТР не распознает содержимое SIF, кроме этикетки маршрутизации, т.е. прозрачно передает содержащуюся в SIF информацию от уровня 4 одного пункта сигнализации к уровню 4 другого.

Структура поля SIF в общем случае:

Рис. 53. Структура поля SIF

Для некоторых подсистем пользователя, кроме этикетки маршрутизации, в состав этикетки входит дополнительная информация, при этом поле SIF будет выглядеть следующим образом:

Структура поля SIF для сообщений ISUP (этикетка типа С):

Рис. 54. Этикетка типа С

Структура поля SIF для сообщений управления MTP (этикетка типа А):

Рис. 55. Этикетка типа А

Код пункта назначения (DPC) указывает пункт назначения сообщения.

Код исходящего пункта (OPC) определяет исходящий пункт сообщения. Поле выбора звена сигнализации (SLS) используется, в случае необходимости, для осуществления разделения нагрузки. Это поле существует во всех типах сообщений и всегда в одном и том же месте. Единственное исключение из этого правила касается некоторых сообщений подсистемы передачи сообщений уровня 3 (например, команда перехода на резерв), для которых функция маршрутизации сообщений в исходящем пункте сигнализации не зависит от поля SLC: в этом случае поля, как такового, не существует, оно заменено другой информацией (например, в случае команды перехода на резерв, идентификация отказавшего звена сигнализации). Код идентификации канала (CIC) используется в качестве этикетки для сообщений сигнализации, ориентированных на соединение.

Поле информации управления МТР выглядит следующим образом

Рис. 56. Структура поля информации управления МТР

Поле состояния (SF) не рассматривается, т.к. оно находится только в сигнальных единицах состояния звена (LSSU) и интереса в данном случае не представляет.

Кафедра: Информационные Технологии

Лабораторная Работа

"Создание транковой группы по типу сигнализации ОКС №7"

Москва, 2009

Цель работы: Изучение электронной станции семейства АЛС. Получение практических навыков работы в качестве оператора станции. Научиться создавать транковую группу с типом сигнализации ОКС №7.

Преимущества третьего класса систем сигнализации ОКС №7

Система ОКС полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя выделенный общий канал (звено), по которому передается вся сигнальная информация (линейная и регистровая) для множества трактов (около 4 тысяч разговорных каналов). К преимуществам ОКС №7 можно отнести:

Сохранение дорогостоящих ресурсов управляющих процессоров системы коммутации, которые тратятся на сканирование системы для протоколов сигнализации по ВСК;

Сокращение времени установления соединения;

Многоуровневая архитектура ОКС позволяет модернизировать отдельные компоненты;

Универсальность системы сигнализации, применимость для различных приложений: телефония, передача данных, услуги ISDN, услуги для абонентов мобильной связи, функции эксплуатации и управления;

Обеспечение надежности связи, за счет использования не менее двух звеньев сети сигнализации;

Наличие качественных спецификаций для внедрения ОКС на ЦАТС.

Основы системы общеканальной сигнализации №7 (ОКС №7)

ОКС – это цифровой канал связи между двумя управляющими устройствами станций или узлов сети электросвязи с коммутацией каналов (КК), предназначенный для обмена сигнальными сообщениями.

Первоначально ОКС предназначался только для обмена сообщениями сигнализации в телефонных сетях. В настоящее время в ОКС могут также передаваться данные пользователей в пакетной форме, информация телеметрии, данные в процессе предоставления интеллектуальных услуг и в целях технической эксплуатации. Эти данные должны передаваться с более низким приоритетом, чем данные сигнализации.

ОКС №7 может использоваться на сети сигнализации, организованной по каналам систем передачи с ИКМ, по каналам аналоговых систем передачи или физическим линиям. Система сигнализации №7 предназначена для использования в цифровых сетях связи (в У-ЦСИО, Ш-ЦСИО, в сотовых сетях и сетях передачи данных с коммутацией каналов).

По ОКС сигналы передаются в виде пакетов. Это означает, что в пунктах сигнализации (ПС) (SP, Signalingpoint) и в каналах сети сигнализации используются методы пакетной коммутации.

Система общеканальной сигнализации №7 (ОКС №7) стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных сетей связи. Сети сигнализации, работающие по протоколу ОКС №7, представляют собой специализированные сети с коммутацией пакетов, логически отделенные от сетей коммутируемых каналов связи и предназначенные для транспортировки сообщений управления соединениями в телефонных сетях и сетях ISDN, а также запросов выполнения операций в удаленных узлах сети. Два существенных отличия таких сетей от сетей передачи данных – высокая производительность при обслуживании нагрузки и высокая надежность – обусловлены спецификой выполняемых задач и проявились в сложности стека протоколов, формирующих систему сигнализации ОКС №7. Сигнальная информация передается от одного SP к другому при помощи сигнальных единиц (СЕ). В ОКС №7 используются три типа СЕ:

-Значащаяся СЕ (ЗНСЕ), их длина может быть от 3 байтов и выше (в национальных сигнальных сетях до 279 байтов) (MessageSignalUnit– MSU) – используется для передачи сигнальной информации, обеспечивающей процесс соединения и разъединения каналов, используемых для передачи речевой информации и данных между пользователями цифровой сети (оконечным оборудованием данных (ООД));

-СЕ состояния звена сигнализации (СЗСЕ) (LinkStatusSignalUnit – LSSU) – используемые для индикации состояния оконечных устройств звена сигнализации (ввод в работу после включения питания аппаратных средств и восстановление состояния звена сигнализации после устранения отказа), их длина равна одному или двум байтам. Пункт сигнализации, определивший сбой в работе сигнального звена (вследствие нарушения фазирования передачи сигнальной единицы) уведомляет смежный пункт о недоступности звена и прекращает передачу сигнального трафика на это звено и передает LSSU к смежному SP, информируя его сделать то же самое и провести повторное фазирование;

-Заполняющие СЕ (ЗПСЕ) (FillInSignalUnit – FISU) – СЕ, которые имеют длину 48 бит, т.е. в них нет значимой для пользователей сети информации. Они требуются в основном для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика, а так же для передачи квитанций с подтверждением безошибочного приема ЗНСЕ, переспроса неправильно переданных СЕ.

СЕ состоит из:

1. Поля сигнальной информации переменной длины, в котором передается информация, вырабатываемая подсистемой пользователя;

2. Несколько полей фиксированной длины, в которых передается информация, служащая для управления и контроля передачи СЕ.

Формат ЗПСЕ представлен на рис 13.

Рис. 13. Формат ЗПСЕ

Рассмотри формат ЗПСЕ:

-F – флаг, отмечает начало и конец каждой СЕ. Обычно, закрывающий флаг одной СЕ является открывающим флагом другой СЕ. Структура флага: «01111110», чтобы аналогичную комбинацию в информационной части СЕ не спутать с флагом выполняют специальную процедуру – битстаффинг (вставка бит). На передающем конце после каждой пятой единицы, в информационной части СЕ, вставляется нуль, а на приеме эти нули изымаются;

-FCS – контрольная сумма, проверочные биты, которые формируются в SP, который передает CЕ. Принимающая сторона по аналогичному алгоритму формирует FCS и сравнивает с принятой кодовой комбинацией;

-LI – индикатор длины, определяет сколько байт содержит СЕ (если LI=0, то передается FISU, если LI=1, то LSSU, если LI>2, то передается MSU);

-FSN – порядковый номер переданного сообщения;

-BSN – порядковый номер последнего сообщения, на которое получено подтверждение соседней станции;

-FIB , BIB – прямой и обратный идентификатор, соответственно, которые используются для запроса повторной передачи СЕ.

Рассмотрим формат ЗНСЕ (рис. 14):

-SIO – октет служебной информации, содержит индикатор службы, определяющий подсистему пользователя (ISUP, TUPи т.д.);

-SSF – поле подслужбы, указывает тип сети (национальная, международная и т.д.);

-DPC – код пункта назначения (код станции назначения);

-OPC – код исходного пункта (код исходящей станции);

-CIC – код идентификатор канала (определяет разговорный канал, к которому относится СЕ);

-SLS – селектор звена сигнализации (используется для разделения нагрузки между звеньями сигнализации)

Рис. 14. Формат ЗНСЕ

Функциональные уровни ОКС №7

Модель ОКС №7 состоит из двух частей:

Подсистемы пользователей и приложений (верхние уровни);

Подсистемы передачи сообщений (MTP) (нижние уровни).

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. 15).

Рис. 15. Модель ОКС №7

На рис. определены следующие подсистемы:

-SCCP – управление соединением сигнализации;

-TCAP – обработка транзакций;

-MAP – пользователи подвижной связи (GSM);

-ISUP – пользователи ISDN;

-TUP – пользователи ТфОП;

-INAP – пользователи интеллектуальной сети;

-OMAP – техническое обслуживание и эксплуатация.

-MTP – подсистема передачи сообщений, объединяет первые три уровня модели ОКС №7.

Кроме указанных на рис. подсистем существуют дополнительные пользовательские подсистемы, определенные для конкретных технологий и стандартов связи.

На рис. 16 представлены функциональные уровни модели ОКС №7. Рассмотрим функции каждого уровня:

-Уровень 1 (функции звена данных сигнализации) определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементам уровня 1 является канал связи для звена сигнализации. Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.702.

Рис. 16. Функциональные уровни ОКС №7

-Уровень 2 (функции звена сигнализации) определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену сигнализации. Функции уровней 1 и 2 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную передачу сигнальных сообщений между двумя пунктами сети сигнализации. 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.

-Уровень 3 (функции сети сигнализации) определяет функции и процедуры передачи, общения различных типов звеньев сигнализации и независимые от работы каждого из них. Эти функции подразделяются на две большие категории:

Функции обработки сигнальных сообщений, которые при правильной передаче сообщения передают его по звену сигнализации или в соответствующую подсистему пользователя;

Функции управления сетью сигнализации, которые на основе заранее определенных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутизацией сообщений и конфигурацией средств сети сигнализации. В случае изменения состояний они обеспечивают также изменение конфигурации сети и другие меры, необходимые 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.

Функциональные подсистемы

Архитектура ОКС-7

Функциональная архитектура системы ОКС-7 устроена так, что множество всех функций системы представлено в ней в виде совокупности функциональных блоков - подсистем, взаимодействующих между собой и поддерживающих друг друга.

Логическую связь между этими подсистемами можно представить в виде многоуровневой структуры, в которой N-й уровень предоставляет свои услуги (N+1)-му уровню, пользуясь при этом услугами, которые предоставляет ему (N-1)-й уровень.

Каждый уровень содержит вполне определенное множество функций и взаимодействует со смежными (сверху и снизу) уровнями через четко определенные интерфейсы.

Основными подсистемами ОКС-7 являются:

ð Подсистема переноса сообщений (MTP - Message Transfer Part)

ð Подсистемы-пользователи услугами MTP:

SCCP – подсистема управления соединением сигнализации;

TUP – подсистема пользователя телефонии;

ISUP – подсистема пользователя ISDN;

MUP – подсистема пользователя подвижной связи (NMT)

HUP – подсистема эстафетной передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT)

TCAP – подсистема возможностей транзакций;

MAP – прикладная подсистема пользователя подвижной связи (GSM);

INAP – прикладная подсистема интеллектуальной сети;

OMAP – подсистема технического обслуживания и эксплуатации.

MTP формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации (в виде сигнальных сообщений) от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату.

Пользователи услугами MTP - это подсистемы, которые предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше (как это делает SCCP), либо (как это делает ISUP) прямо пользователям системы ОКС-7, каковыми являются разнообразные прикладные процессы (это, в частности, процесс управления коммутацией, процессы управления предоставлением тех или иных дополнительных услуг, процессы эксплуатационного управления и др.).

Уровни модели ОКС-7 не полностью совпадают с уровнями модели OSI. Модель ОКС-7 содержит четыре уровня. Некоторые уровни, входящие в модель OSI, не имеют смысла в модели ОКС-7, и поэтому в ней не определены.

Два первых уровня модели ОКС-7: физический (функции звена данных сигнализации) и канальный (функции звена сигнализации), - реализуют обмен сигнальной информацией между двумя смежными пунктами сигнализации через связывающее эти пункты сигнальное звено и полностью совпадают с одноименными уровнями модели OSI.

Третий уровень модели ОКС-7 – сетевой (функции сети сигнализации) – не обеспечивает всех функций сетевого уровня модели OSI. Для выполнения всех функций сетевого уровня в модели ОКС-7 присутствует подсистема управления соединением сигнализации SCCP (Signalling Connection Control Part), входящая в уровень 4 модели
ОКС-7.

Три нижних уровня модели ОКС-7 образуют подсистему переноса сообщений MTP (Message Transfer Part). Подсистемы MTP и SCCP вместе образуют подсистему сетевых услуг NSP (Network Service Part).

Четветый уровень модели ОКС-7 состоит из подсистем пользователей и приложений.