Общий канал сигнализации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общий канал сигнализации

1. Классификация систем сигнализации

Под сигнализацией в сетях связи понимается совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети для обеспечения установления и разъединения соединения при обслуживании вызовов, а также для передачи различной служебной информации.

В зависимости от участка сети различают следующие виды сигнализации (рис. 1):

- абонентская - на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией;

- внутристанционная - между различными функциональными узлами и блоками внутри коммутационной станции;

- межстанционная - между различными коммутационными станциями в сети.

Рис. 1. Сигнализация в сетях связи

Межстанционная сигнальная информация может передаваться различными способами, которые можно разделить на три основные класса.

1. Способы передачи сигналов непосредственно по телефонному каналу, называемые иногда «внутриполосными» системами сигнализации. По телефонным каналам сигналы могут передаваться постоянным током (гальванический, шлейфный или батарейный способы), токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.

2. Сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации для каждого телефонного канала в тракте передачи информации. Это может быть 16-й канальный интервал в ИКМ-тракте, выделенный частотный канал вне разговорного канала на частоте 3825 Гц и др.

3. Системы общеканальной сигнализации (ОКС). В системах этого класса канал передачи данных ОКС предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым каналом как и когда это потребуется.

Системы сигнализации первых двух классов разработаны для применения в сетях со старыми технологиями, а системы ОКС оптимальны для использования в современных сетях, в которых и станции и системы передачи основаны на цифровых технологиях и программном управлении.

По функциональному назначению сигналы, используемые в перечисленных классах сигнализации, делятся на три категории:

- абонентские сигналы - управляют каналом передачи по абонентской линии и предоставляют адресную информацию для регистрации в местной системе коммутации, а также информируют абонентов о состоянии соединения (акустические и зуммерные сигналы);

- линейные сигналы - управляют каналом передачи по каналам связи между станциями. Линейные сигналы передаются как в прямом, так и в обратном направлениях, в исходном состоянии и во время установления соединения до полного освобождения устройств. Эти сигналы отмечают основные этапы установления и завершения соединения;

- регистровые сигналы - предоставляют адресную информацию для маршрутизации вызовов к месту назначения (например, информация о номере вызываемого абонента, информация о категории и номере вызывающего абонента, сигналы категории вызова и др.).

Совокупность соответствующих сигналов и способов их передачи образуют абонентскую сигнализацию, линейную сигнализацию и регистровую сигнализацию.

Адресная информация может посылаться между станциями двумя способами:

- методом «от звена к звену», согласно которому вся адресная информация посылается и обрабатывается на каждой станции на пути следования. Например, исходящая станция А передает всю информацию на станцию Б, и ее передатчик освобождается. Станция Б обрабатывает адресную информацию и посылает ее к следующей станции В и т.д.

- методом «из конца в конец», когда осуществляется сквозная сигнализация. Например, станция А вызывающего абонента передает только часть информации, необходимой для маршрутизации вызова на следующей станции Б, затем часть информации передается из станции А на следующую станцию В и т.д.

Последний метод на Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС РФ) не применяется из-за отсутствия взаимодействия между сетями ОКС.

2. Архитектура ОКС

Для описания функциональной архитектуры средств связи используется эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС) (рис. 2), которая имеет следующие семь уровней:

- прикладной - обеспечивает управление взаимодействием прикладных процессов;

- представлений - производит перекодировку сообщения, поступившего с седьмого уровня, в единое кодовое представление этого сообщения, принятого в сети связи;

- сеансовый - предназначен для открытия сеанса связи между удаленными процессами пользователя;

- транспортный - обеспечивает разделение сообщения на пакеты, которые имеют ограниченный размер;

- сетевой - производит выбор маршрута в сети с использованием специальных пакетов;

- канальный - формирует пакеты, поступающие с третьего уровня, по одному или по несколько в кадры;

- физический - осуществляет побитовую передачу кадров по линии связи.

Рис. 2. Эталонная модель ВОС

Система ОКС №7 разработана с учетом ее согласования с эталонной моделью ВОС. Сравнение между архитектурами ВОС и ОКС №7 приведено на рис. 3.

Рис. 3. Соответствие уровней ОКС №7 и модели ВОС

3. Функциональные уровни ОКС

Функциональная архитектура ОКС №7 включает четыре уровня, три из которых входят в состав подсистемы передачи сообщений MTP, а подсистемы пользователей образуют параллельные элементы на четвертом функциональном уровне.

Уровень 1 (функции звена данных сигнализации) определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементом уровня 1 является канал связи для звена сигнализации.

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.

Сигнальное сообщение, поступающее от верхних уровней, проходит по звену сигнализации в виде сигнальных единиц (Signal Unit - SU) переменной длины. Для надежной работы звена сигнализации сигнальная единица включает, помимо информации сигнального сообщения, информацию для управления передачей.

Функциями звена сигнализации являются деление сигнальных сообщений на сигнальные единицы, обнаружение ошибок в сигнальных единицах, исправление ошибок, обнаружение отказа звена сигнализации, восстановление звена сигнализации и др.

Уровень 3 (функции сети сигнализации) определяет функции и процедуры передачи, общие для 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 направляют 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.

Сеть связи, обслуживаемая ОКС, состоит из узлов коммутации и обработки, соединенных звеньями сигнализации (Signalling Link - SL). В контексте сигнализации узлы сети связи, использующие ОКС, рассматриваются как пункты сигнализации (Signalling Point - SP), для идентификации которых используется код пункта сигнализации. Совокупность звеньев сигнализации между двумя пунктами сигнализации называется пучком звеньев сигнализации (Link Set - LS). Основные компоненты сети сигнализации показаны на рис. 4.

Рис. 4. Основные компоненты сети сигнализации

Два пункта сигнализации, для которых существует возможность связи между их соответствующими функциями подсистем пользователей, называются пунктами, имеющими сигнальное отношение (Signalling Relation) (например, две АТС, соединенные пучком разговорных каналов).

Два пункта сигнализации, непосредственно соединенные пучком звеньев сигнализации, называются смежными пунктами сигнализации (Adjacent Signalling Points), а не имеющие непосредственной связи - несмежными.

Режим сигнализации - это связь между путем, по которому проходит сигнальное сообщение в сети сигнализации, и сигнальным отношением, к которому относится это сообщение.

Пункты сигнализации в сети могут работать в следующих режимах:

1. В связанном режиме (associated mode), при котором сообщение, относящееся к данному сигнальному отношению между двумя смежными пунктами сигнализации, передается по пучку звеньев, который непосредственно соединяет эти два пункта сигнализации.

2. В несвязанном режиме, при котором сигнальное сообщение, относящееся к данному сигнальному отношению, передается по двум и более пучкам звеньев, последовательно проходя один или несколько звеньев сигнализации, исключая исходный пункт и пункт назначения.

3. В квазисвязанном режиме (quasi-associated mode) - частный случай несвязанного режима, при котором путь, по которому проходит сообщение в сети сигнализации, заранее определен и в каждый данный момент зафиксирован.

ОКС №7 предназначена для использования при связанном и квазисвязанном режимах, т. к. подсистема пользователя не имеет средств, позволяющих избежать нарушения последовательности поступления сообщений, которое возможно при полностью несвязанном режиме с динамической маршрутизацией сообщений.

По техническим и экономическим соображениям простая связанная сеть может быть неприемлемой.

4. Функции управления сетью ОКС №7

К функциям управления сетью внутри протокола ОКС №7 относятся функции подсистем MTP и SCCP по поддержанию качественных характеристик сети ОКС №7 с помощью автоматических процедур. Автоматические процедуры подсистемы MTP обеспечивают реконфигурации сети сигнализации в случае отказов и управление сигнальным трафиком при перегрузке.

Функция управления сигнальным трафиком используется для перенаправления сигнального трафика с одного звена (маршрута) на другое звено (маршрут), а также для временного снижения сигнального трафика в случае перегрузки в пункте сигнализации.

Она включает следующие процедуры:

- переход на резервное звено сигнализации (рис. 5);

- возврат на исходное звено сигнализации (рис. 5);

- вынужденное ремаршрутизирование;

- управляемое ремаршрутизирование;

- перезапуск (рестарт) MTP (пока на ВСС РФ не используется);

- запрещение управлением;

- управление потоком сигнального трафика (используется с ограничениями).

Рис. 5. Пример перехода на резервное звено

Функция управления звеньями сигнализации используется для восстановления отказавших звеньев сигнализации, для активации (включение в работу) свободных и деактивации (выключение из работы) проверяемых звеньев сигнализации.

5. Контроль ОКС 7 на примере средств измерений, анализа, тестирования и мониторинга

Учтём некоторые отличия построения системы сигнализации ОКС 7 от семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем, связанные с тем, что она фактически соответствует лишь ее четырем уровням, а именно:

· уровень 1 подсистемы MTP, определяющий физические, электрические, и функциональные характеристики звена данных сигнализации, соответствует физическому уровню ВОС;

· уровень 2 подсистемы MTP, гарантирующий точность сквозной передачи через сигнальное звено, осуществляет управление потоком, подтверждение правильности последовательности сообщения, и проверку ошибок, соответствует, канальному уровню ВОС;

· уровень 3 подсистемы MTP, обеспечивающий маршрутизацию сообщений между пунктами сигнализации в сети ОКС 7, переадресовывая трафик от неисправных звеньев сигнальных пунктов и управляя трафиком при перегрузке, соответствует сетевому уровню ВОС;

· уровень 4, включающий разнообразные подсистемы пользователей, например, подсистему пользователя сети с интеграцией служб (ISUP), подсистему возможностей транзакций (TCAP) и т.д., определяет функции и процедуры сигнализации, характерные для определенного типа пользователя системы, тем самым, соответствуя верхним уровням ВОС.

В соответствии с принятым подходом, рассмотрим функциональные возможности данных СК на различных этапах исследования ОКС 7.

На первом уровне осуществляется проверка цифрового канала на соответствие требованиям таких стандартов, как G.821, G.826, M.2100, а при развертывании или вводе нового направления, выполняется еще и тестирование кабеля. Здесь и далее, чтобы не расширять спектр затронутых в данной статье вопросов, рассматривается только медный кабель, который предполагается использовать для организации сети сигнализации ОКС 7 на предмет возможной работы высокоскоростного цифрового оборудования.

В принципе, существуют два варианта организации цифрового тракта, реализуемые по вновь проложенным и по существующим кабелям, для нахождения возможных повреждений в процессе эксплуатации которых, используются СК 1586 T(E) - фирмы Motech Industries и SunSetxDSL - компании Sunrise. Первое представляет собой средство измерений (СИ) уровня передаваемого сигнала, частоты, отношения сигнал/шум и многих других параметров, а второе сочетает в себе как СИ, позволяющее проводить отмеченные измерения, так и средство тестирования (СТ) прямых проводов на предмет работы по ним высокоскоростного цифрового оборудования xDSL.

Все это позволяет определить насколько готова сеть к эксплуатации, так как создаваемые сегодня сети сигнализации должны, для надежности функционирования, осуществлять полное резервирование при подключении пунктов сигнализации, а также обладать способностью самозалечивания и гибкого управления сигнальным трафиком.

На втором уровне осуществляется проверка протокола сигнализации в соответствии с рекомендацией Q.781. Согласно ей для организации теста необходим симулятор MTP3 и анализатор протокола уровня 2. Схема испытания соответствует рис. 6.

Рис. 6. Тестирование Уровня 2

При испытании анализатор звена сигнализации используется для декодирования последовательности сигнальных единиц и предоставляет оператору возможность убедиться, что сигнальный протокол был правильно соблюден. В табл. 5 представлен ряд анализаторов протоколов, которые могут быть использованы как для тестирования уровня 2, так и для тестирования последующих уровней системы сигнализации ОКС 7.

Из всего списка СК, служащих для анализа ОКС 7 (табл. 5), следует выделить Lite 3000, по той причине, что, несмотря на небольшие размеры, он является универсальным и незаменимым в небольших телекоммуни-кационных компаниях. Lite 3000 способен не только заниматься анализом Е1, полноуровневым мониторингом ОКС 7, но и исследовать CAS сигнализации, R2, R1.5, DTMF, мониторинг и эмуляцию по S- и U-интерфейсам ISDN BRI… Развитая система помощи позволяет оперативно анализировать трафик протоколов сигнализации. Но, тем не менее, его, как и SunSet E20 и многие другие приборы, нельзя в полной мере отнести к протокол-анализаторам, которые должны обладать более мощными возможностями. В частности можно отметить многоканальную и многопротокольную работу, гибкую систему фильтрации, длительный сбор статистики, что очень важно при анализе реальной сети ОКС 7, когда необходимо найти какую-то определенную информацию из огромного числа информационных элементов передаваемых по сети сигнализации, и без этой возможности, можно потерять значительное время. Поэтому пользующиеся заслуженной популярностью Lite 3000 и SunSet E20, являясь универсальными анализаторами сигнализации, больше предназначены для небольших телекоммуникационных компаний. Поскольку технология ОКС 7 представляет собой сетевую технологию, для анализа происходящих в сети процессов, требуется многоканальный контроль. Рис. 7 показывает вариант включения анализаторов протоколов сигнализации на сети ОКС 7.

Анализатор SNT-7531, разработанный ЛОНИИС является специализированной ЭВМ, который был создан с учетом особенностей России и включает в себя всю национальную специфику ОКС 7, что не мало важно для потребителей. Он обладает широко развитой системой помощи и дает исчерпывающую информацию по выводимой информации, что позволяет работать с ним специалисту не самому большой квалификации, обслуживающей сеть сигнализации №7.

Рис. 7. Тестирование Уровня 3

Анализатор протоколов GHEPARDO, компании Sunrise, является мощнейшим, по своим возможностям, прибором, способным в полной мере провести анализ общеканальной сигнализации ОКС 7. Он прост в использовании, благодаря web-интерфейсу, в качестве которого может использоваться любой из известных браузеров (Microsoft Internet Explorer, Netscape Communicator, Sun Hot Java и другие). Анализатор протоколов GHEPARDO обладает также следующими функциональными возможностями:

1. Поддержка большого количества протоколов сигнализации.

2. Мультиинтерфейс (T1, E1, ISDN PRI(BRI)).

3. Одновременное задание до 4 различных тестов, одновременное подключение к 16 потокам E1 и 240 сигнальным каналов, задание тестов по времени.

4. Симуляция различных уровней ОКС 7 (эмуляция SP, STP) и генерация большого числа вызовов (до 10000), с распределение их по направлениям, с последующим декодированием полученной трассировки вызовов.

5. Автоматическая запись и вывод полученных результатов в графическом виде, корреляция статистики.

6. Все отчеты в формате Web, гибкая фильтрации и многое другое.

На завершающем этапе в соответствии с рекомендацией Q.788 проводят тестирование «из конца в конец». Пример самой простой схемы тестирования показан на рис. 8. Как видно из него для его проведения необходимы СК, в качестве которых выступают имитаторы терминала, которые будут заниматься генерированием необходимой нагрузки, анализаторы протоколов, а также система мониторинга, обеспечивающая трассировку вызовов. В качестве подобного оборудования возможно использование систем мониторинга протоколов сигнализации GHEPARDO, производства Sunrise или MasterQuest, производимая компанией NetTest, последняя наиболее предпочтительна, так как является практически безграничной по наращиванию системой. В качестве имитаторов оконечных устройств может выступать реальное оборудование, либо симулятор. Соединение ISU - ISU (International switching center (Международный пункт сигнализации)) должно быть протестировано.

Рис. 8. Тестирование «Из конца в конец»

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. 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).

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.

Cписок литературы

сигнализация телефонный протокол архитектура

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

2 Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией <http://www.intuit.ru/shop/product-2493491.html> БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2007

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

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

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

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

7 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.

8 Росляков А.В. Общеканальная система сигнализации №7. - М.: Эко-Трендз, 1999.

9 «Сети и системы связи», # 12, - 2002

Размещено на Allbest.ru