Система сигнализации 7. Лекция

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

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

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.

Цель работы: изучить основные характеристики общеканальной системы сигнализации ОКС №7.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

В связи с внедрением цифровых телефонных станций, позволяющих удовлетворить высокие требования клиентов телефонных сетей, перед разработчиками стал вопрос разработки принципиально нового вида сигнализации.

Решение этих задач было найдено на пути заимствования некоторых наиболее полезных технологий передачи данных. Этот подход был первоначально опубликован при разработке системы сигнализации по общему каналу №6 (1964-1968гг., Зеленая книга ITU-T). Система ОКС полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя отдельное общее звено сигнализации, по которому передаются все сигналы для нескольких трактов. Однако, работая по относительно медленным звеньям сигнализации с модемной связью на скорости 2400 или 4800 бит/с система ОКС не могла в полной мере удовлетворить существующие потребности.

Протокол ОКС:

Должен иметь многоуровневую архитектуру, обеспечивающую возможность модернизации отдельных компонент протокола сигнализации, не затрагивая других его частей;

Быть универсальным для разнообразных применений (как телефония, так и передача данных, услуги ISDN, обслуживание абонентов мобильной связи и другое);

Обеспечение надежности связи, при которой потеря одного звена сигнализации не должна оказывать значительное отрицательное влияние на качество обслуживания сети связи;

Наличие качественных спецификаций, достаточно исчерпывающих для того, чтобы обеспечить различным производителям АТС самостоятельное внедрение ОКС.

Разработанная по этим требованиям система общеканальной сигнализации №7 стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных телефонных сетей. Протокол ОКС№7 обеспечивает все преимущества ОКС№6 по обслуживанию вызовов и предоставляет также новые возможности по созданию телекоммуникационных услуг.

Целью разработки протокола ОКС №7 также является высокая надежность передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и без дублирования сигнальных сообщений. Помимо архитектуры самого протокола это достигается оптимизацией построения сетей сигнализации ОКС №7.

В процессе функционирования телекоммуникационной сети отдельные объекты сети в виде систем телекоммуникаций производят обслуживание пользователей по предоставлению различных видов связи.

Процесс организации связи и обеспечения взаимодействия пользователей образует телекоммуникационный процесс. Телекоммуникационный процесс включает три базовых компонентных процесса:

сигнализации;

управления;

коммутации.

Внеканальная сигнализация по общему каналу - это сигнализация по отдельному, выделенному каналу, который является общим для группы информационных каналов, причем каждый информационный канал в данной группе (пучке) равноправен по доступу и возможностям использования общего канала сигнализации.

Система сигнализации по ОКС№7 ориентирована на телекоммуникационные сети, использующие:

Цифровую коммутацию;

Управление на базе вычислительных средств;

Современные и новые компьютерные технологии.

Система ОКС №7 полностью обеспечивает все возможности и преимущества системы сигнализации ОКС №6 по обслуживанию телефонных абонентов, но, наряду с этим, предоставляет также новые возможности:

По созданию новых телекоммуникационных услуг;

Обеспечению более высокой надежности передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и дублирования сигнальных сообщений;

Оптимальному построению сетей сигнализации.

Система сигнализации №7 охватывает сигнализацию как относящуюся, так и не относящуюся к установлению соединения (каналозависимую и каналонезависимую сигнализацию).

Система сигнализации №7 оптимизирована для работы по цифровым каналам 64Кбит/с. Она пригодна также для работы по аналоговым каналам и на более низкой скорости. Система сигнализации применима для наземных и спутниковых звеньев в режиме связи от точки к точке. Система сигнализации не содержит средств, необходимых для работы в режиме от точки к группе точек (точка-многоточка), но, при необходимости, допускает возможность расширения до обеспечения и такого применения.

Примеры приложений, обеспечиваемых системой сигнализации №7:

коммутируемая телефонная сеть общего пользования - ТфОП;

цифровая сеть с интеграцией служб - ЦСИС;

интеллектуальная сеть - взаимодействие с сетевыми базами данных, пунктами управления услугами для управления обслуживанием;

сеть сухопутной подвижной связи общего пользования - взаимодействие со средствами подвижной связи;

сеть управления телекоммуникационной сетью - взаимодействие со средствами оперативного управления и технической эксплуатации.

Компоненты системы сигнализации №7 регламентированы первоначально Международным Комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ), который в последующем был превращен в Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи МСЭ-Т.

Рисунок 11.1 – Структура ОКС№7

В целом модель ОКС №7 состоит из двух основных частей:

Подсистем пользователей и приложений;

Подсистемы передачи сообщений МТР.

Система сигнализации №7 содержит следующие функциональные блоки:

Подсистема передачи сообщений (MTP);

Подсистема пользователей телефонной связи (TUP);

Подсистема пользователя данных (DUP);

Подсистема пользователей ЦСИС (ISUP);

Подсистема управления соединением сигнализации (SCCP);

Транзакционные возможности (TC);

Логически прикладной объект (AE);

Прикладные служебные элементы (ASE).

Термин «пользователь» в данном контексте понимается как любой функциональный объект, использующий возможности транспортировки, предоставляемые подсистемой передачи сообщений.

Основным назначением подсистемы передачи сообщений (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 передачи и дос-тавки сигнальной информации.

Функции подсистемы передачи сообщений делятся на три группы:

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 передаваемых сигнальных сообщений, формируемых различными подсистемами пользователя. Благодаря такой независимости работы МТР от передаваемых сообщений имеется возможность реконфигурации и гибкого управления сигнальным трафиком при отказах или перегрузках в сети сигнализации. Следует заметить, что выполнение функций передачи сообщений в некоторых случаях выполняется совместно подсистемой МТР и подсистемой SCCP. SCCP и МТР совместно рассматриваются как сетевая подсистема обслуживания, которую можно считать системой доставки сообщений.

Практическая часть

Изучить основные характеристи общеканальной системы сигнализации ОКС №7.

В отчете необходимо представить:

1. Основные харакетиристики сигнальной сети ОКС№7.

2. Структура сигнальной сети ОКС№7.

Контрольные вопросы

1. Перечислите функции главных элементов, которые входят в состав ОКС №7.

2. Приведите основные характеристики сети ОКС №7?

3. Какую структуру имеет сеть ОКС №7?

4. Приведите примеры приложений, обеспечиваемых системой сигнализации ОКС №7.

Лабораторная работа №12

В отличие от традиционных систем сигнализации система сигнализации по общему каналу (ОКС) позволяет передавать сигнальную информацию между системами коммутации не для одного конкретного разговорного канала, а для целого пучка объемом до 1000 разговорных каналов по одному общему сигнальному каналу.
Основополагающим документом, описывающим систему сигнализации № 7, являются Рекомендации MKKTT (в настоящее время - МСЭ) серии Q .

Модель взаимодействия открытых систем

Одна из проблем развития связи заключается в обеспечении совместимости средств связи, разрабатываемых разными производителями. Для решения этой проблемы разрабатываются международные рекомендации и стандарты, использующие унифицированный язык и способы описания. Для описания функциональной архитектуры средств связи используется модель взаимодействия открытых систем (ВОС) (рис. 1).

В данной модели более низкий уровень всегда предоставляет услуги более высокому уровню. Взаимодействие между разными уровнями осуществляется в рамках одной системы, а взаимодействие между одинаковыми уровнями означает взаимодействие между системами. Сообщения, используемые для обмена между разными уровнями одной системы, обычно называют примитивами.
Система сигнализации № 7 в соответствии с моделью взаимодействия открытых систем представлена следующим образом:

Функции звена данных сигнализации (уровень 1)

Уровень 1 определяет физические, электрические 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 .

Функции звена сигнализации (уровень 2)

Уровень 2 определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену данных сигнализации. Функции уровня 2 и функции звена данных сигнализации уровня 1 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную передачу сигнальных сообщений между двумя пунктами.
Сигнальное сообщение, поступающее от верхних уровней, проходит по звену сигнализации в виде сигнальных единиц переменной длины. Для надежной работы звена сигнализации сигнальная единица включает, помимо информации сигнального сообщения, информацию для управления передачей.

Функциями звена сигнализации являются:

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.

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.

§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.

§ Уровень 4 (функции подсистемы пользователя) состоит из различных подсистем пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры сигнализации, 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:

o пользователи, для которых большинство функций связи определено в системе сигнализации. Например, функции управления вызовами телефонии с соответствующей подсистемой пользователя телефонии;

o пользователи, для которых большинство функций связи определено вне системы сигнализации. Например, использование системы сигнализации для передачи информации, касающейся управления и техобслуживания. Для таких «внешних пользователей» подсистема пользователе может рассматриваться как интерфейс типа «почтовый ящик» между подсистемой внешнего пользователя и функцией передачи сообщений, в которой, например, передаваемая информация пользователя собирается / разбирается в соответствующие форматы сигнальных сообщений.