Управляющие комплексы электросвязи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и науки Республики Казахстан

ЧУ "Жезказганский колледж Бизнеса и транспорта"

КУРС ЛЕКЦИЙ

для студентов ІV курса

по дисциплине "Управляющие комплексы электросвязи"

по специальности 1306000 - "Радиоэлектроника и связь"

УПРАВЛЯЮЩИЕ КОМПЛЕКСЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Утверждаю: зам. директора по НМ и ИР Н.С. Исатаева,

Заведующая кафедры: Сарина К.А.

Разработал: Аханова Айжан Габитовна

Жезказган - 2013

Содержание

1. Сети с коммутацией каналов. Сигнализация ОКС 7

1.1 Функциональная архитектура ОКС №7

1.2 Примитивы

1.3 Функции подсистемы передачи сообщений

1.4 Типы сигнальных единиц

1.5 Общая структура сигнальной информации

2. Способы коммутации

2.1 Цифровая коммутация

2.2 ИКМ-преобразование аналогового сигнала

2.3 Категории коммутационной станции

2.4 Особенности ЦАТС

2.5 Общие принципы построения и функционирования узла коммутации с программным управлением

2.6 Управляющие устройства ЦАТС

2.7 Цифровая телефонная станция Alcatel 1000 S-12

2.8 Программное обеспечение ЦАТС

2.9 Эксплуатация ЦАТС

2.10 Измерение нагрузки и представление данных измерений

2.11 Блоки безопасности SBL

3. Управление сетью

3.1 Основные особенности иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

3.2 IP-сеть

3.3 Протокол управления сетью SNMP

3.4 Недостатки протокола SNMP

3.5 Сети NGN

3.6 Транспортировка информации сигнализации SIGTRAN

3.7 Пользовательские уровни адаптации

3.8 Концепция качества обслуживания

Список рекомендуемой литературы

Тестовые задания

1. Сети с коммутацией каналов. Сигнализация ОКС 7

Появление систем коммутации с программным управлением позволило использовать централизованные системы сигнализации (ЦСС). При этом для передачи сигналов организуется специальный общий канал сигнализации (ОКС), по которому передаются все сигналы, необходимые для установления соединений для одной или нескольких групп каналов. Сигналы передаются двоичным кодом; каждый сигнал содержит адрес, указывающий, к какому речевому каналу относится данный сигнал. Код сигнала, адрес и другая дополнительная информация составляют сигнальную единицу. Система сигнализации по общему каналу 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.

Основные преимущества ОКС следующие:

- скорость - время установления соединения не превышает одной секунды;

- высокая производительность - один канал сигнализации способен одновременно обслужить множество телефонных вызовов;

- экономичность - по сравнению с традиционными системами сигнализации 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, но и данные цифровых сетей с интеграцией служб ЦСИС, сетей подвижной связи, интеллектуальных сетей).

В настоящее время ОКС№7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи c коммутацией каналов:

- телефонной сети общего пользования ТфОП (СТОП);

- цифровой сети с интеграцией служб ЦСИС;

- сети связи с подвижными системами ССПС;

- интеллектуальной сети ИС.

Взаимодействие данных сетей осуществляется с помощью посредством ОКС №7 с использованием специализированных протоколов TUP (Telephone User Part - подсистема пользователя телефонии), ISUP (Integrated Service User Part - подсистема пользователя сети с интеграцией служб), MAP (Mobile Application Part - подсистема пользователей мобильной связи стандарта GSM), INAP (Intelligent Network Application Part - прикладная подсистема пользователя интеллектуальной сети).

Стандартизованная на международном уровне ОКС №7 предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для технического обслуживания и эксплуатации и может быть использована для передачи других видов информации между станциями и специализированными центрами сетей электросвязи.

ОКС №7 (рисунок 1) является системой передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины до 274 байтов.

На рисунке 1 обозначения следующие:

- HUP (Handover User Part) подсистема пользователей процедуры передачи управления в процессе разговора сети мобильной связи NMT-450 (хэннд-овер);

- MUP (Mobile User Part) подсистема пользователей мобильной связи стандарта NMT-450;

- OMAP (Operations, Maintenance and Administration Part) подсистема эксплуатации, технического обслуживания и администрирования;

- TCAP (Transaction Capabilities Application Part) прикладная подсистема возможностей транзакций;

- SCCP (Signaling Connection Control Point) подсистема управления соединением сигнализации.

Система ОКС №7 построена по многоуровневому принципу, но уровни модели ОКС №7 не идентичны уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Нижние уровни ОКС №7: звено передачи данных сигнализации и канал передачи сигнализации полностью согласуются с физическим и канальным уровнями модели ВОС. Третий уровень ОКС №7 - сеть сигнализации не обеспечивает все функции сетевого уровня модели ВОС: не выполняются полностью функции маршрутизации.

Все три уровня ОКС №7 образуют подсистему передачи сообщений МТР (Message Transfer Part). Для выполнения всех функций сетевого уровня в модель ОКС №7 добавлена подсистема управления соединением сигнализации SCCP (Signalling Connection Control Part), обеспечивающая обращение подсистемы передачи сообщений к сетевой услуге (как ориентированной на соединение, так и без соединения). Высшие уровни модели ВОС непосредственно связываются с SCCP. Подсистема передачи сообщений МТР вместе с подсистемой управления сигнальными соединениями SCCP образуют подсистему сетевых услуг NSP (Network Service Part).

В целом модель ОКС №7 состоит из двух основных частей (рисунок 1):

- подсистем пользователей и приложений;

- подсистемы передачи сообщений МТР.

Подсистема передачи сообщений МТР является единой транспортной платформой, над которой расположена подсистемы пользователей и приложений (TUP, ISUP, MAP, MUP, HUP, INAP, ОМАР, SCCP, TCAP), предназначенные для обеспечения соответствующих услуг связи. Подсистемы пользователей получают в свое распоряжение услуги по доставке информации в сети, предоставляемые подсистемой передачи сообщений МТР, предоставляющей транспортную услугу без соединения, но с упорядоченной последовательностью передачи.

1.1 Функциональная архитектура ОКС №7

Функциональная архитектура ОКС №7 включает четыре уровня, три из которых входят в состав подсистемы передачи сообщений МТР (рисунок 2).

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. Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.702.

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. Подробные спецификации функций звена сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.703.

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 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:

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

- пользователи, для которых большинство функций связи определено вне системы сигнализации. Например, использование системы сигнализации для передачи информации, касающейся управления и техобслуживания. Для таких "внешних пользователей" подсистема пользователя 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.

Основные подсистемы пользователя ОКС №7 являются:

- подсистема пользователя телефонии (TUP);

- подсистема пользователя ISDN (ISUP);

- подсистема управления соединением сигнализации (SCCP), предоставляющая услуги сети, связанные или не связанные с установлением соединений для передачи сигнальной информации, относящейся или не относящейся к речевым каналам. Эта подсистема используется совместно с другими подсистемами пользователей;

- подсистема пользователей мобильной связи стандарта NMT-450 (MUP);

- подсистема пользователей процедуры передачи управления в процессе разговора сети мобильной связи NMT-450 (HUP);

- подсистема пользователей мобильной связи стандарта GSM (MAP);

- подсистема пользователя интеллектуальной сети (INAP);

- подсистема возможностей транзакций (ТСАР);

- подсистема эксплуатации, технического обслуживания и административного управления (ОМАР).

1.2 Примитивы

Интерфейсы между функциональными элементами системы сигнализации ОКС №7 описываются с помощью примитивов. Примитивами являются блоки данных определенного вида, которые передаются между уровнями системы для вызова различных процедур. В соответствии с направлением потока примитивов определено четыре типа примитивов:

- запрос- примитив, выдаваемый пользователем для вызова элемента услуги;

- индикация- примитив, выдаваемый поставщиком услуги для указания, что элемент услуги вызван пользователем услуги в точке доступа равноправной услуги или поставщиком услуги;

- ответ - примитив, выдаваемый пользователем для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вызов которого ранее был указан в этой точке доступа к услуге;

- подтверждение- примитив, выдаваемый поставщиком услуги для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вызванного ранее запросом в этой точке доступа к услуге.

Примитив услуги состоит из имени и одного или нескольких параметров, перемещаемых в направлении примитива услуги. Имя примитива услуги содержит три элемента: тип примитива; имя, описывающее выполняемое действие; инициал (или инициалы) описания (под) уровня услуги.

Используются следующие инициалы описания уровня услуги:

- ОМ - для примитивов управления эксплуатацией, связанных с подсистемой ОМАР;

- ТС - для подуровня компонента ТСАР;

- TR - для подуровня транзакций ТСАР;

- Р - для уровня представления в подсистеме ISUP;

- S - для сеансового уровня в подсистеме ISUP;

- Т - для транспортного уровня в подсистеме ISUP;

- N - для подсистемы обслуживания сети (МТР +SCCP).

Основным назначением подсистемы передачи сообщений (Message Transfer Part - МТР) является обеспечение средств:

- надежной передачи сигнальной информации "подсистем пользователей" через сеть сигнализации ОКС №7;

- выявления и устранения отказов системы и сети для обеспечения надежной передачи и доставки сигнальной информации.

MTP (англ. Message Transfer Part) - Подсистема переноса сообщений, часть Общеканальной Системы Сигнализации № 7. MTP отвечает за гарантированную доставку сообщений в сети ОКС 7. Подсистема MTP описана в рекомендациях ITU-T Q.701-Q.104, Q.706, Q.707.

Функции MTP. Подсистема МТР формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации в виде сигнальных сообщений от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату. Пользователи услуг МТР - это вышестоящие подсистемы, которые, в свою очередь, предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше, либо непосредственно пользователям системы ОКС 7, которыми являются разнообразные прикладные процессы узлов сети связи.

При этом, от подсистемы MTP требуется:

· Обеспечить перенос сообщений без потерь.

· Обеспечить перенос сообщений без искажения содержания.

· Обеспечить перенос сообщений без нарушения последовательности передачи.

· Обеспечить перенос без дублирования сообщений.

Отметим, что для выполнения указанных функций, MTP не требуется анализировать содержимое передаваемых сообщений, кроме их адресной составляющей.

Подсистема MTP занимает три первых уровня сетевой модели OSI: Физический, Канальный и Сетевой.

MTP1 (Физический уровень). Уровень MTP1 - выполняет функции звена передачи данных. Он преобразует цифровые данные в битовый поток для переноса информации по каналу связи. Этот уровень задает механические и электрические характеристики, соответствующие используемому физическому интерфейсу на сигнальном звене. Это звено образуется двумя каналами с противоположными направлениями передачи (как правило, со скоростью 64кбит/с).

Уровень MTP1 при помощи стандартных интерфейсов предоставляет уровню MTP2 услуги передачи битов, обеспечивая независимость функций второго уровня (и более высоких уровней) от характеристик передающей среды.

MTP2 (Канальный уровень). Уровень MTP2 содержит функции формирования сигнального звена между двумя смежными сигнальными точками сети ОКС 7. Он реализует весь набор процедур по передаче сигнальных сообщений по данному звену. Функции второго уровня определяют структуру информации в сигнальном звене, и процедуры обнаружения и исправления ошибок.

Информация переносится от одной сигнальной точки к другой в информационных блоках, имеющих переменную длину и называемых сигнальными единицами. Существует три вида сигнальных единиц, различающихся по значению индикатора длины (LI):

Значащая сигнальная единица (MSU) - LI>2 - предназначена для переноса сигнальных сообщений, формируемых подсистемами-пользователями MTP.

Сигнальная единица статуса звена (LSSU) - LI=1 или 2 - предназначена для переноса информации о статусе сигнального звена, по которому она передается.

Заполняющая сигнальная единица (FISU) - LI=0 - обеспечивает фазирование звена, контроль ошибок на звене. Передается постоянно, когда нет передачи сигнальных единиц первых двух типов.

Подробная информация о формате сигнальных единиц и значения полей приведена в рекомендации ITU-T Q.703

MTP3 (Сетевой уровень). Уровень MTP3 реализует функции, обеспечивающие сквозную транспортировку сигнальных сообщений через сеть ОКС от подсистемы-отправителя одного пункта сигнализации до системы-получателя в другом (не обязательно смежном) пункте сигнализации.

Для реализации подобной транспортировки, MTP3 содержит два набора функций: 1) функции обработки сигнальных сообщений и 2) функции адаптации к изменениям в сети ОКС.

Функции обработки сигнальных сообщений. Данный набор функций состоит из следующих блоков:

1. Функции сортировки сообщений, принимаемых от MTP2 и разделение их по адресам для "своего" пункта сигнализации и адресованные в другие пункты.

2. Функции распределения сообщений, адресованным в "свой" пункт сигнализации по вышестоящим подсистемам.

3. Функции маршрутизации сообщений, которые необходимо доставить в другие пункты сигнализации.

Функции адаптации к изменениям в сети. Данный набор функций так же состоит из трех блоков:

1. Функции управления сигнальным трафиком.

2. Функции управления сигнальными звеньями.

3. Функции управления сигнальными маршрутами.

Функции адаптации к изменениям в сети обеспечивают пребывание сети ОКС в состоянии, когда она может предоставлять услуги своим пользователям с заданным качеством, даже в случае возникновения неисправностей. Например, функции управления сигнальным трафиком выполняют процедуры:

· перехода на резервное звено;

· возврата на основное звено;

· вынужденную ремаршрутизацию;

· управляемую ремаршрутизацию.

Тем самым, достигается очень высокая надежность сети ОКС 7. Это - далеко не все процедуры, реализуемые на третьем уровне, подробнее о работе MTP3 можно прочитать в рекомендации ITU-T Q.704

Вопросы:

1. Примитивами являются?

2. Из скольких блоков состоит функции адаптации к изменениям в сети?

3. Из скольких блоков состоит функции обработки сигнальных сообщений?

1.3 Функции подсистемы передачи сообщений

Функции подсистемы передачи сообщений делятся на три группы: функции звена данных сигнализации; функции звена сигнализации; функции сети сигнализации.

Звено данных сигнализации - ЗДС (уровень 1 подсистемы МТР) - это физическая среда для передачи информации (битового потока) между двумя пунктами сигнализации в сети. ЗДС представляет собой двусторонний тракт передачи данных для сигнализации, включающий два канала передачи данных, работающих совместно в противоположных направлениях с одинаковой скоростью (рисунок 3). Основной функцией ЗДС является физическая передача данных в канале передачи и обеспечение доступа к нему через функцию коммутации, которая реализует автоматическую реконфигурацию звеньев сигнализации. Обычно функции ЗДС реализуются каналообразующим оборудованием. Звено данных сигнализации может быть цифровым или аналоговым. На сети ОКС №7 ВСС РФ принято решение использовать только цифровые звенья сигнализации. Цифровое ЗДС состоит из цифрового канала передачи 64 кбит/с, выделенного в цифровом тракте 2048 кбит/с. Звено может также включать оборудование уплотнения и коммутации. Стандартным канальным интервалом, используемым для ЗДС, является 16-й канальный интервал (КИ). Допускается использовать любой имеющийся в распоряжении канальный интервал для передачи данных пользователя со скоростью 64 кбит/с, за исключением 0-го КИ, который всегда используется для синхронизации. Протокол уровня 1 для ЗДС определен в рекомендации МСЭ-Т 0.702. Требования к интерфейсу должны соответствовать положениям рекомендации G.703 в части электрических характеристик и G.704 в части функциональных характеристик. Звено передачи данных может быть образовано как в наземных, так и в спутниковых средствах передачи. Наибольшее распространение в схемах предварительного усиления получили схемы усилителей с резистивно-емкостной связью. Одна из типовых схем двухкаскадного усилителя с резистивно-емкостной связью приведена на рисунке 2.6.

Звено сигнализации вместе со ЗДС в качестве среды передачи и сигнальным терминалом в качестве устройства управления передачи/приема обеспечивают надежную передачу сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя непосредственно соединенными пунктами сигнализации (рисунок 3).

Основными функциями звена сигнализации являются:

- деление передаваемой информации на сигнальные единицы посредством флагов;

- предотвращение имитации флагов с помощью вставки битов;

- обнаружение ошибок с помощью проверочных битов, включенных в каждую сигнальную единицу;

- исправление ошибок посредством повторной передачи и контроля порядка следования сигнальных единиц с помощью явных порядковых номеров в каждой сигнальной единице и явных непрерывных подтверждений;

- обнаружение отказа звена сигнализации с помощью контроля интенсивности ошибок в сигнальных единицах и восстановление работоспособности звена сигнализации с помощью специальных процедур.

Функции звеньев сигнализации реализуются в оконечном оборудовании сигнализации (сигнальных терминалах). Любая информация передается через звено сигнализации с помощью пакетов данных, называемых сигнальными единицами (Signal Unit - SU). Сигнальная единица (СЕ) состоит из поля сигнальной информации переменной длины, в котором передается информация, выработанная подсистемой пользователя, и нескольких полей фиксированной длины, в которых передается информация, служащая для управления передачей сообщений.

Вопросы:

1. Насколько групп делятся функции подсистемы передачи сообщений?

2. Основными функциями звена сигнализации являются?

3. Сигнальная единица (СЕ) состоит?

1.4 Типы сигнальных единиц

Различаются три типа сигнальных единиц:

- значащая сигнальная единица (Message Signal Unit - MSU), которая используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами пользователей или SCCP;

- сигнальная единица состояния звена (Link Status Signal Unit - LSSU), которая используется для контроля состояния звена сигнализации и формируется на третьем уровне МТР;

- заполняющая сигнальная единица (Fill In Signal Unit - FISU), которая используется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика.

Непосредственное формирование сигнальных единиц выполняется на втором уровне подсистемы передачи сообщений МТР. Значащие сигнальные единицы повторяются в случае ошибки, сигнальные единицы состояния звена и заполняющие сигнальные единицы не повторяются.

Формат сигнальных единиц определен в рекомендации Q.703.

Основной формат сигнальных единиц показан на рисунке 4. Наиболее сложной по структуре является значащая сигнальная единица MSU (рисунок 4,а). MSU состоит из ряда полей, в которых размещается фиксированное или переменное число битов.

Флаг (Flag - F) отмечает начало сигнальной единицы. Открывающий флаг данной сигнальной единицы обычно является закрывающим флагом предшествующей сигнальной единицы. Закрывающий флаг отмечает конец сигнальной единицы. Последовательность битов во флаге следующая: 01111110. Для исключения имитации флага информацией, содержащейся в другой части сигнальной единицы, передающая часть оконечного устройства звена сигнализации (функции уровня 2) вставляет "О" после каждой последовательности из пяти "1" перед присоединением флага и передачей сигнальной единицы. В приемной части оконечного устройства звена сигнализации после обнаружения и отделения флага, каждый нуль, следующий за пятью "1", изымается. Такая операция называется битстаффингом.

Порядковая нумерация сигнальных единиц включает прямой порядковый номер - ППН (Forward Sequence Number - FSN) и обратный порядковый номер - ОПН (Backward Sequence Number - BSN). FSN - порядковый номер сигнальной единицы, в составе которой он передается на противоположный пункт сигнализации. BSN - это порядковый номер подтверждаемой сигнальной единицы, которая принята с противоположного пункта сигнализации. Поля FSN и BSN занимают по 7 бит и представляют собой двоичные числа в циклически повторяющейся последовательности от 0 до 127.

Биты-индикаторы включают прямой бит-индикатор - ПБИ (Forward Indicator Bit - FIB) и обратный бит-индикатор - ОБИ (Backward Indicator Bit - BIB). FIB и BIB совместно с FSN и BSN используются при основном методе защиты от ошибок для обеспечения правильной последовательности сигнальных единиц и для осуществления функций подтверждения.

Индикатор длины (Length Indicator - LI) служит для указания числа байтов, следующих за байтом индикатора длины и предшествующих проверочным битам, и является одним из двоичных чисел в интервале от 0 до 63 (так как занимает 6 бит).

Индикатор длины идентифицирует три типа сигнальных единиц следующим образом: LI = 0, если это заполняющая сигнальная единица FISU; LI = 1 или 2, если это сигнальная единица состояния звена LSSU; LI >2, если это значащая сигнальная единица MSU.

В национальных сетях сигнализации в случае, когда поле сигнальной информации занимает 62 байта и более (в некоторых случаях оно может быть до 272 байтов), индикатор длины принимает значение до 63. Индикатор LI не используется для определения длины сигнальной единицы (для этого служат флаги), а определяет тип сигнальных единиц. Байт служебной информации (Signalling Information Octet - SIO) делится на индикатор службы (Service indicator - SI) и поле подвида службы (Subservice field - SSF). Индикатор службы служит для установления соответствия сигнальной информации конкретной подсистеме пользователя и содержится только в значащих сигнальных единицах. Индикатор службы SI (4 старших бита SIO) кодируется следующим образом: 0000 - управление сетью сигнализации; 0001 - тест звена сигнализации; 0011 - SCCP-подсистема управления соединением сигнализации; 0100 - TUP-подсистема пользователя телефонии; 0101 - ISUP-подсистема пользователя ЦСИС. Остальные кодовые комбинации - резерв. Поле подвида службы SSF (4 младших бита SIO) содержит индикатор сети (биты С и D) и два резервных бита (биты А и В). Индикатор сети позволяет отличить международные сообщения от национальных. Поле SSF кодируется битами D С В А. Если SSF равно: ООXX - это - международная сеть; О 1 XX - резерв (для международного применения); 1ОXX - национальная сеть (междугородная сеть); 11XX - резерв для национального применения (местная сеть).

Поле сигнальной информации (Signalling Information Field - SIF) состоит из целого числа байтов, большего или равного 2 и меньшего или равного 62. В национальных сетях сигнализации оно может включать до 272 байтов (включая 256 байтов - сообщение, 4 байта - этикетка и другие). Это поле предназначено для передачи полезной информации по звену сигнализации. МТР не распознает содержимое SIF, кроме этикетки маршрутизации, которая используется для маршрутизации сообщений в сети сигнализации. Не считая этой информации о маршруте, МТР просто передает содержащуюся в SIF информацию от уровня 4 одного пункта сигнализации к уровню 4 другого пункта сигнализации.

Вопросы:

1. Сколько типов различают сигнальных единиц?

2. Индикатор длины (Length Indicator - LI) служит?

3. Битстаффингом называется?

1.5 Общая структура сигнальной информации

Общая структура сигнальной информации для некоторых подсистем пользователя приведена на рисунке 5.



Сигнальная информация содержит информацию о реальном пользователе (один или более сигналов по обслуживанию телефонного вызова или передачи данных, информацию по управлению и техобслуживанию) и информацию, определяющую тип и формат сообщения. В сигнальную информацию входит также этикетка, содержащая информацию, позволяющую направить сообщение:

- по его назначению функциями уровня 3 через сеть сигнализации (эта часть этикетки называется этикеткой маршрутизации);

- к транзакции канала, вызова, управления или к другой транзакции, к которой относится сообщение, в принимающей подсистеме пользователя.

В соответствии с планом распределения кодов, составленным с целью определения адресации, этикетка маршрутизации предполагает присвоение каждому пункту сети сигнализации однозначного кода, содержащего 14 битов. Сообщения, получившие адрес на основе международных или национальных планов распределения кодов, различаются с помощью поля подвида службы SSF.

Этикетка маршрутизации содержит 4 байта и включает следующие поля (рисунок 6):

- код пункта назначения (Destination Point Code - DPC);

- код исходящего пункта (Origination Point Code - ОРС);

- поле селекции звена сигнализации SLS.

DPC всегда задается и вводится пользователем МТР уровня 4 в этикетку маршрутизации. Те же действия выполняются и по отношению к ОРС, но поскольку ОРС может быть постоянным, он может вводиться в этикетку подсистемой МТР.

Поле SLS - код, используемый для разделения всей сигнальной нагрузки между разными звеньями одного пучка звеньев сигнализации или между разными маршрутами одного пучка маршрутов сигнализации. Для сигнальных единиц, относящихся к подсистемам пользователя TUP, ISUP.

Поле SLS представляет собой четыре младших бита поля идентификации разговорного канала. Для реализации процесса разделения нагрузки на каждом пункте сигнализации с помощью специальной директивы можно задать номера битов поля SLS, на основании которых производится разделение нагрузки (рисунок 7).



Различают четыре типа этикеток (рисунок 8):

- тип А - для сообщений управления МТР;

- тип В - для TUP;

- тип С - для сообщений ISUP, ориентированных на соединение;

- тип D - для сообщений SCCP.

Код идентификатора канала CIC служит в качестве этикетки сигнальных сообщений, ориентированных на соединение, например, в подсистемах TUP и ISUP. Четыре младших бита этого поля (в подсистеме TUP) представляют поле селекции звена сигнализации SLS, используемое при необходимости для деления нагрузки. В подсистеме ISUP поле SLS - это отдельное поле по отношению к коду идентификатора канала.

Вопросы:

1. Поле SLS?

2. Типы этикеток?

3. Поля этикетка маршрутизации?

2. Способы коммутации

Коммутация в сети связи. Среди электронных систем коммутации общепризнано технико-экономическое преимущество цифровых методов перед другими методами благодаря относительной простоте технической реализации, высокой помехоустойчивости, интеграции способов представления информации в одной форме и практически оптимальному объему хранения информации. В наибольшей степени преимущества цифровых методов сказываются при построении цифровых сетей связи с интеграцией служб, где информация любого вида передается в единой цифровой форме и для обслуживания различных заявок используются одни и те же цифровые соединительные пути. Практически процесс интеграции подходит к тому, что исчезнут всякие различия в обслуживании различных видов связи.

Цифровые сети связи разделяются на три типа:

- с коммутацией каналов;

- с коммутацией сообщений;

- с коммутацией пакетов.

При коммутации каналов сначала создается канал связи между двумя оконечными устройствами, а затем осуществляется обмен информацией. В такой сети ресурсы сети жестко закреплены за каждым соединением и обмен информацией происходит в реальном масштабе времени, задержки информации при прохождении по сети связи минимальны, в случае появления перегрузок избыточная нагрузка блокируется или сбрасывается. Основной недостаток сети с коммутацией каналов - низкое использование пропускной способности линий связи. Сети коммутации каналов нашли широкое применение при передаче и коммутации речи в аналоговых системах коммутации.

В сети с коммутацией сообщений информация, предназначенная для передачи в другое оконечное устройство, запоминается в системе коммутации и передается в требуемый пункт назначения с некоторой задержкой. Причина задержки состоит в том, что система рассчитывается на максимальное использование каналов с помощью организации очередей. В таких системах достигается более высокое использование каналов за счет задержки в передаче. Каждое сообщение сопровождается заголовком, содержащим адрес, маршрут следования по сети, а также конечным блоком, защищающим информацию от ошибок. Сообщение, принятое с ошибкой, подлежит повторной передаче. Сеть с коммутацией сообщений принципиально отличается от сети с коммутацией каналов тем, что оконечные устройства не взаимодействуют в реальном масштабе времени, избыточная нагрузка не сбрасывается, а только увеличивается время доставки информации, что является основным недостатком такой сети. Сети с коммутацией сообщений нашли широкое применение для передачи и коммутации данных.

Сети с коммутацией пакетов занимают промежуточное положение между системами с коммутацией каналов и сообщений, они появились вследствие необходимости обеспечить более эффективное использование пропускной способности каналов, информация в таких системах передается в требуемый пункт назначения в виде коротких пакетов. Они появились вследствие необходимости обеспечить более эффективное использование пропускной способности каналов. Главная особенность коммутации пакетов заключается в совместном использовании канала по требованию. Каждый пакет передается, как только освобождается соответствующий канал связи, но если пакетов к передаче нет, то средства передачи не занимаются.

В сети с коммутацией каналов основную долю расходов на управление составляют расходы на установление соединения и незначительную часть - на поддержание соединения. В противоположность этому традиционные системы с коммутацией пакетов обрабатывают информацию, содержащуюся в заголовке каждого поступающего пакета. Поэтому передача сообщения большой длительности, каковым является речь, в сети с коммутацией пакетов приводит к росту затрат на управление.

Переход к перспективной сети следующего поколения (NGN) является радикальной модернизацией телекоммуникационной системы. Сеть NGN - это мультисервисная сеть, в которой предоставляются основные и дополнительные услуги для обмена тремя видами информации (речь, данные, видео). Такая мультисервисная сеть способна обеспечить обслуживание за счет использования оборудования передачи и коммутации, основанного на пакетных технологиях.

Вопросы:

1. Цифровые сети связи разделяются на три типа:

2. Что происходит при коммутации каналов?

3. Что происходит в сети с коммутацией сообщений информация?

4. Что делают сети с коммутацией пакетов?

2.1 Цифровая коммутация

Использование ЭВМ для управления процессами коммутации привело к появлению терминов "электронная коммутация", "цифровая коммутация". С 1978 г. началось внедрение цифровых систем коммутации. Основная функция любой коммутационной системы - установление и разъединение соединений между каналами передачи в соответствии с поступающими требованиями.

Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединения между входом и выходом системы осуществляются с помощью операций над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый.

Основными преимуществами цифровых систем коммутации являются:

- практически неограниченное число направлений, организуемых в цифровом коммутационном поле;

- создание полнодоступных пучков линий в направлениях;

- уменьшение габаритных размеров станционного оборудования;

- повышение надежности оборудования за счет использования элементной базы высокой степени интеграции;

- уменьшение трудозатрат на монтаж и настройку оборудования;

- создание необслуживаемых АТС;

- использование выносного абонентского оборудования;

- повышение качества передачи и коммутации;

- большой объем дополнительных видов обслуживания и возможность их неограниченного расширения;

- существенное сокращение штата технического персонала за счет полной автоматизации контроля работоспособности станционного оборудования.

Большинство современных цифровых систем коммутации основано на принципе импульсно-кодовой модуляции ИКМ (РСМ), т.е. для организации цифрового коммутационного тракта используется первичный поток ИКМ 30/32.

Вопросы:

1. Основная функция любой коммутационной системы?

2. Цифровой коммутацией называется процесс?

3. Основными преимуществами цифровых систем коммутации являются.

2.2 ИКМ-преобразование аналогового сигнала

Процесс ИКМ-преобразования аналогового сигнала состоит из последовательного выполнения трех процедур: дискретизации, квантования и кодирования.

Дискретизация заключается в представлении аналогового сигнала в дискретном виде с помощью амплитудно-импульсной модуляции АИМ-1 (первого рода), где импульсы имеют произвольную форму вершины. Согласно теоремы Котельникова-Найквиста аналоговый сигнал можно без ошибок восстановить на приеме из дискретного сигнала, если выбрать частоту дискретизации не менее чем в два раза большую, чем верхняя частота аналогового сигнала:

.

Процедура квантования сводится к определению значения амплитуды каждого дискретного АИМ-сигнала. Для этого выбирается шкала квантования, длина которой определяется нижним и верхним значениями уровней модулирующего аналогового сигнала; число уровней шкалы зависит от системы кода.

Выбор числа уровней квантования определяется требуемым качеством передачи информации (таблица 1).

Для кодирования используется равномерный двоичный код, при этом число уровней квантования определяется как 2n, где n=1,2,... - число элементов кода. Кодированием квантованного сигнала называется отождествление этого сигнала с кодовыми словами (кодовыми комбинациями). В аппаратуре ИКМ используются двоичные кодовые слова, под кодовым словом понимается упорядоченная последовательность двоичных символов. Каждое слово соответствует определенному уровню квантования.

Характеристики систем передачи ИКМ 30/32:

- число импульсных (временных) каналов k = 32;

- число разговорных каналов - 30;

- номер канала синхронизации - 0-й;

- номер канала сигнализации - 16-й;

- номера разговорных каналов - 1-15; 17-31;

- частота дискретизации - 8 кГц;

- скорость передачи информации по временному каналу - 64 кбит/с;

- скорость передачи информации по цифровой линии - 2048 кбит/с;

- разрядность кодового слова n = 8;

- период следования канальных импульсов или длительность одного цикла образования 32-х каналов - 125 мкс;

- время, отводимое для одного канала - 3,92 мкс;

- число уровней квантования - 256;

Пропускная способность одного временного интервала ВИ определяется частотой дискретизации:

где n - число бит в одном ВИ, т.е. пропускная способность одного временного интервала составляет 8*8*10 3 бит/с или 64 кбит/с.

Пропускная способность ИКМ- тракта:64*32 = 2048 кбит\с

На базе системы передачи ИКМ-30 строится цифровая АТС с временным разделением каналов (ВРК). Отличие заключается в том, что в системе передачи каждый импульсный канал закрепляется за определенным источником, поэтому число источников ограничено (30); в цифровой АТС импульсные каналы предоставляются абонентам с помощью управляющего оборудования избирательно на время разговора (ОЦ содержит "пучок" из 30 каналов, а число источников определяется расчетным путем, исходя из интенсивности нагрузки и требуемого качества обслуживания).

Основной недостаток ИКМ-преобразования - шум квантования, возникающий при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму; шум выражается в виде средней мощности шума по отношению к средней мощности сигнала. Минимально допустимое качество речи при цифровом представлении речи требует отношения сигнал/шум не менее 26 дБ.

Вопросы:

1. Теоремы Котельникова-Найквиста.

2. Пропускная способность одного временного интервала ВИ определяется частотой дискретизации.

3. Основной недостаток ИКМ-преобразования.

4. Характеристики систем передачи ИКМ 30/32.

2.3 Категории коммутационной станции

Оборудование любой коммутационной станции можно разделить на ряд категорий в соответствии с выполняемой функцией: оборудование сигнализации, управления и коммутационная схема.

Основная функция оборудования сигнализации - наблюдение за активностью и состоянием входящих линий и последующая трансляция этого состояния или соответствующей управляющей информации в устройство управления коммутационной системой. Кроме того, оборудование сигнализации используется для выдачи управляющих сигналов на исходящие линии при поступлении соответствующих указаний из устройства управления коммутационной системой.

Устройство управления обрабатывает поступающую информацию сигнализации и устанавливает соответствующие соединения.

Временная коммутация. Коммутация с временным разделением предполагает совместное использование точек коммутации путем разделения времени на более короткие интервалы так, что отдельные конкретные точки коммутации и соответствующие им промежуточные соединительные линии периодически закрепляются за существующими соединениями. При таком совместном использовании точек коммутации можно получить значительную экономию их числа.

Цифровые сигналы, сформированные путем объединения на базе временного разделения, требуют как коммутации временных интервалов, так и коммутации физических линий, поэтому такую коммутацию называют "временной коммутацией".

Для примера на рисунке 1 показано соединение канала 3 первого тракта с ВРК с каналом 17 последнего тракта с ВРК. Информация, поступающая во временном интервале 3 первого тракта, пересылается во временной интервал 17 последнего тракта; а так как процесс преобразования речевого сигнала в цифровую форму принципиально означает четырехпроводный режим работы, то требуется и реализуется обратное соединение путем пересылки информации из временного интервала 17 последнего входящего тракта во временном интервале 3 первого исходящего тракта, т.е. каждое соединение требует выполнения двух пересылок информации; каждая включает преобразование и во времени и в пространстве.

Схемы временной коммутации строятся на базе недорогих цифровых ЗУ, реализация функций цифровой коммутации оказывается более дешевой, чем реализация схем с пространственным разделением. Работа схемы временной коммутации сводится к записи информации и считыванию ее из ЗУ.

Существует множество конфигураций цифровых коммутационных схем большой емкости, которые позволяют реализовать коммутацию как в пространстве, так и во времени. Базовыми структурами цифровых коммутационных схем являются структуры типа ПВП (пространство - время - пространство) и ВПВ (время - пространство - время), однако в настоящее время предпочтение отдается модульному построению цифровых коммутаторов, в которых реализуется и пространственная и временная коммутация.

Современные цифровые коммутационные схемы мало отличаются от современных ЭВМ, стоимость устройств обработки относительно небольшая по сравнению со стоимостью периферийных устройств.

Вопросы:

1. Оборудование любой коммутационной станции можно разделить на ряд категорий в соответствии с выполняемой функцией.

2. Основная функция оборудования сигнализации?

3. Базовыми структурами цифровых коммутационных схем являются?

2.4 Особенности ЦАТС

Прогресс коммутационной техники связан с новейшими достижениями и бурным развитием электронной и вычислительной техники и привел к созданию качественно новых систем коммутации. Современные электронные системы коммутации строятся на основе временного деления каналов и использования импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В основу их построения положен единый способ как передачи, так и коммутации дискретных сигналов. Анализ сетей передачи информации показывает, что средства связи могут стать наиболее эффективными при условии объединения (интеграции) всех сетей связи в единую интегральную сервисную цифровую сеть связи. Главной целью интегральной сети связи является предоставление потребителю широкого круга услуг связи в рамках единой сети с высокими качественно-экономическими показателями.

Современные системы коммутации имеют программный принцип построения управляющих устройств. Это означает, что все действия управляющих устройств заранее определены и регламентированы алгоритмом (программой) их функционирования, хранящимся в закодированном виде в памяти этих устройств.

В электронных АТС применяются централизованные (специализированная ЭВМ-ЭУМ - электронная управляющая машина в квазиэлектронных АТС) и перспективные децентрализованные системы управления (микропроцессорные системы). Децентрализованная система управления характеризуется модульным построением программных и аппаратных средств и распределением функций обслуживания вызовов между отдельными управляющими устройствами, построенными на основе микропроцессоров.

Современные автоматические системы коммутации с программным управлением имеют ряд преимуществ:

- высокая надежность;

- малый объем оборудования;

- снижение эксплуатационных расходов за счет автоматизации и централизации процессов контроля за работоспособностью оборудования, поиска неисправностей и устранения повреждений путем переключения неисправного блока на резервный;

- автоматизация процессов сбора статистических данных о параметрах поступающей телефонной нагрузки, качестве обслуживания вызовов;

- возможность предоставления абонентам дополнительных видов обслуживания (ДВО) представляет собой несложную процедуру изменения алгоритма функционирования системы управления путем замены или перезаписи программ;

- динамическое управление сетью в случаях перегрузки (при занятости каналов или их неисправности выбирается оптимальный план распределения передачи информации через обходные направления, что повышает эффективность использования каналов связи).

В настоящее время создаются специальные центры технической эксплуатации ЦТЭ, которые реализуют дистанционное наблюдение за работоспособностью оборудования узлов и каналов связи, т.е. разделяются функции эксплуатационно-технического обслуживания узлов коммутации и функции управления процессами обслуживания вызовов.

2.5 Общие принципы построения и функционирования узла коммутации с программным управлением

Узел коммутации (УК) это совокупность технических средств, предназначенных для приема и распределения информации по направлениям связи. УК может использовать один из трех режимов работы: коммутации каналов, коммутации сообщений, коммутации пакетов.

В общем виде УК состоит из исполнительной системы (комплекты К, коммутационное поле КП, периферийные устройства) и управляющей системы УУ. Комплекты принимают и передают сигналы, необходимые для установления и разъединения соединений: линейные сигналы (вызов, ответ, отбой и др.), акустические сигналы ("ответ станции", "занято", "посылка вызова"), сигналы управления (сигналы набора номера, служебные сигналы для УУ другого УК). Через комплекты осуществляется питание приборов абонентских аппаратов. Комплекты включаются в коммутационное поле, с помощью которого осуществляется физическое соединение комплектов и подключенных к ним линий (каналов) между собой.

КП может быть построено на основе пространственного или временного разделения каналов. КП с временным разделением каналов строится на основе применения импульсно-кодовой модуляции ИКМ и использует в качестве элементов полупроводниковые запоминающие устройства и логические интегральные микросхемы.

Обмен управляющими сигналами и информацией между УУ в процессе их совместного взаимодействия осуществляется через системный интерфейс, а между УУ и периферийными устройствами - через периферийный интерфейс.

Интерфейс - это средство сопряжения (соединения) устройств между собой, отличающимися унификацией способов физического соединения и процедурами установления связи и передачи информации.

В зависимости от используемого способа управления различают три основных типа электронных управляющих систем:

- централизованные (АТС "Кварц", "Квант", "Исток");

- децентрализованные (АТС "ДХ-200 (Финляндия), S-12 (США);

- иерархические (АТС ESS№4, №5(США), МТ-20/25 (Франция), АХЕ-10(Швеция), ЕАХ-61(Япония).

Централизованные управляющие системы являются наиболее простыми по принципу построения; главный недостаток - выход из строя центрального управляющего устройства ЦУУ приводит к полной потере работоспособности УК (рис. 1).

Особенность децентрализованных управляющих систем - это управление процессом установления каждого соединения несколькими УУ и отсутствие единого координирующего их совместную работу ЦУУ. Недостаток таких УУ - сложность организации и координации совместной работы УУ, обеспечивающей их равномерную загрузку. Кроме того, для УК большой емкости требуется большое число УУ.

Иерархические управляющие системы - это компромиссный вариант построения управляющей системы. Такая система состоит из ЦУУ и нескольких групп периферийных УУ (ПУУ), находящихся между собой в отношении иерархического подчинения. Группа ПУУ, непосредственно подключенная к периферийному интерфейсу, образует самый низкий, а ЦУУ - самый высокий иерархический уровень управления. Управляющие устройства одного иерархического уровня не связаны между собой и работают независимо друг от друга. УУ соседних иерархических уровней имеют между собой информационные и функциональные связи через соответствующий системный интерфейс. Чем выше иерархический уровень управления, тем меньшее число УУ он содержит.

На рисунках 2 и 3 представлены децентрализованная и иерархическая системы управления.

Основными типами электронных управляющих систем в настоящее время являются децентрализованные и иерархические системы. УУ, входящие в состав всей системы, конструктивно объединяются с управляемыми объектами ИС, образуя функционально специализированные модули, из которых компонуются узлы коммутации УК нужной емкости. Такой УК называется УК с распределенным программным управлением.

Взаимосвязь и взаимодействие УУ между собой в процессе управления установлением соединений осуществляется через системный интерфейс. Тип (принцип построения) системного интерфейса зависит от числа взаимосвязанных УУ и объема информации, передаваемого между ними. При небольшом числе УУ (2-3) и достаточно большом объеме передаваемой информации между каждой парой УУ связь между ними может осуществляться с помощью специальных каналов.

При увеличении числа УУ и соответствующего уменьшения объема информации между ними, взаимосвязи между УУ осуществляются с помощью общей шины ОШ, к которой подключаются все УУ поочередно (разделение по времени). Для организации очередности необходим специальный блок управления общей шиной. Такое построение системного интерфейса является простым техническим решением, но приводит к ограничению пропускной способности ОШ, так как в любой момент времени по ОШ информация может передаваться только между одной парой УУ, что не позволяет применять такой интерфейс в электронных управляющих системах, состоящих из сотни и более УУ.

...