Анализ сигнальных единиц системы сигнализации ОКС №7

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ.ПРОФ.М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

Санкт-Петербургский колледж телекоммуникаций

Отделение Фиксированной связи

Цикловая комиссия Фиксированной связи

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Специальность 210709

«Многоканальные телекоммуникационные системы»

Тема: АНАЛИЗ СИГНАЛЬНЫХ ЕДИНИЦ СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ ОКС №7

Санкт-Петербург

2016

Оглавление

Введение

• 1. Система сигнализации ОКС №7 основные понятия и определение
• 1.1 Сеть сигнализации
• 1.2 Пункты сигнализации
• 1.3 Звенья сигнализации
• 1.4 Режимы сигнализации
• 2. Модель системы сигнализации ОКС №7
• 3. Типы сигнальных единиц системы сигнализации ОКС №7
• 3.1 Состав сигнальных единиц
• 3.1.1 Флаг (F)
• 3.1.2 Порядковый номер в обратном направлении (BSN)
• 3.1.3 Бит-индикатор обратного направления (BIB)
• 3.1.4 Порядковый номер в прямом направлении (FSN)
• 3.1.5 Бит-индикатор прямого направления (FIB)
• 3.1.6 Индикатор длины (LI)
• 3.1.7 Октет служебной информации (SIO)
• 3.1.8 Поле сигнальной информации (SIF)
• 3.1.9 Контрольные биты (CK)
• 3.1.10 Поле статуса (SF)
• 3.2 Адресация сигнальных единиц
• 3.3 Функции
• 3.3.1 Функциональные уровни
• 3.3.2 Передача сигнальной единицы
• 3.3.3 Прием сигнальной единицы
• 3.3.4 Исправление ошибок при передаче
• 3.3.5 Управление сетью сигнализации
• 3.3.6 Синхронизация
• 3.4 Подсистема ISDN-пользователя (ISUP)
• 3.6 Прикладная подсистема возможностей транзакций (TCAP)
• 4. Алгоритм установления и разъединения соединений в сети с использованием системы сигнализации ОКС №7
• 5. Разработка модели лабораторной работы
• 5.1 Модель лабораторной работы
• 5.2 Вопросы допуска
• 6. Мероприятия по охране труда и технике безопасности
• 6.1 Требования к помещению компьютерного класса
• 6.2 Правило по сидению за рабочим местом
• 6.3 Пожарная безопасность
• 7. Расчет экономической составляющей
• Заключение

Введение

Как правило, сети связи соединяют два блока оконечного абонентского оборудования, используя несколько линеи?ных секции? для передачи сообщении? в сетевые узлы (например, для передачи речи, данных, текста или изображения). Для управления вызовами и обеспечения услуг между сетевыми узлами должна передаваться управляющая информация. В аналоговых сетях связи до настоящего времени с этои? целью использовались системы сигнализации по выделенному каналу. Аналоговые сети связи с системами сигнализации по выделенному каналу гарантируют безотказную эксплуатацию, но не отвечают предъявляемым к ним требованиям в цифровых сетях связи с процессорным управлением. Такие сети предлагают значительно большии? диапазон возможностеи? по сравнению с аналоговыми сетями связи, благодаря, в частности, поддержке ряда новых видов обслуживания и услуг. Соответственно должен передаваться большии? объем разнообразнои? управляющеи? информации. Информация уже не может экономично передаваться с помощью стандартных систем сигнализации по выделенному каналу. По этои? причине в цифровых сетях связи с процессорным управлением необходимо использовать более эффективные системы сигнализации.

В связи с этим ITU-T (ранее CCITT) выработал спецификации для системы сигнализации No. 7 (SS7).

Сигнализация SS7 предназначена для применения в цифровых сетях. Для нее характерны следующие основные особенности:

- соответствие международным стандартам (возможны национальные варианты)

- пригодность для национального и международного/межконтинентального уровня сети

- пригодность для различных услуг связи, например, телефонных услуг, услуг передачи текста и данных и других услуг

- совместимость с сетями связи, используемыми для предоставления конкретных услуг, и с цифровои? сетью интегрального обслуживания (ISDN)

- высокая эффективность и гибкость наряду с ориентированнои? на будущее концепциеи?, удовлетворяющеи? новым требованиям - высокая надежность передачи сообщении? - сигнализация по отдельным звеньям сигнализации, благодаря которои? пропускная способность каналов используется исключительно для связи

- постоянная доступность звеньев сигнализации, даже во время вызовов

- использование звеньев сигнализации также и для передачи пользовательских данных

- использование различных сред передачи информации: кабеля (медь, световод), радиорелеи?ных линии?, спутниковых линии? связи (до 2 спутниковых линии? связи)

- использование скорости передачи 64 кбит/с, обычнои? для цифровых сетеи?

- при необходимости SS7 может использоваться для более низких скоростеи? передачи информации и для аналоговых звеньев сигнализации

- автоматическии? контроль и управление сетью сигнализации (звенья сигнализации + пункты сигнализации)

1. Система сигнализации окс №7. основные понятия и определение

Сигнализация с использованием звена сигнализации по общему каналу приведена на рисунке 1.1.

Рис.1.1. Сигнализация с использованием звена сигнализации по общему каналу

1.1 Сеть сигнализации

В отличие от стандартнои? сигнализации по выделенному каналу, при использовании сигнализации SS7 сигнальные сообщения передаются по отдельным звеньям сигнализации (см. Рис.1). По одному звену сигнализации можно передавать сигнальные сообщения для большого числа каналов передачи.

Звенья сигнализации SS7 соединяют пункты сигнализации в сети связи. Пункты сигнализации и звенья сигнализации образуют независимую сеть сигнализации, которая накладывается на сеть каналов передачи.

1.2. Пункты сигнализации

Существует различие между:

- пунктами сигнализации (SP) и - транзитными пунктами сигнализации (STP) Пункты сигнализации представляют собои? источники (исходящие пункты) и приемники (пункты назначения) трафика сигнализации. В сети связи - это, прежде всего, сетевые узлы. Транзитные пункты сигнализации, в соответствии с адресом пункта назначения, направляют принятые сигнальные сообщения в другои? транзитныи? или приемныи? пункт сигнализации. В транзитном пункте сигнализации обработка вызовов для сигнальных сообщении? не выполняется. Транзитный? пункт сигнализации может быть интегрирован в пункт сигнализации (например, в сетевой? узел) или может формировать собственныи? узел в сети сигнализации. В зависимости от размера сети сигнализации может существовать один или несколько уровнеи? транзитных пунктов сигнализации. Все пункты сигнализации в сети сигнализации определяются кодом в структуре соответствующего плана нумерации и, следовательно, могут непосредственно адресоваться в сигнальном сообщении.

1.3 Звенья сигнализации

Звено сигнализации состоит из звена данных сигнализации (два канала передачи данных, функционирующие совместно в противоположных направлениях с одинаковои? скоростью передачи) и функциональных блоков управления передачеи? данных. В качестве звена данных сигнализации может использоваться канал существующеи? линии передачи (например, система импульсно-кодовои? модуляции с 30 канальными звеньями (PCM30)). В целях резервирования между двумя пунктами сигнализации обычно существует несколько звеньев сигнализации. В случае отказа одного из этих звеньев функции SS7 обеспечивают перенаправление трафика сигнализации по исправным альтернативным маршрутам. Между двумя пунктами сигнализации может поддерживаться различная маршрутизация звеньев сигнализации. Все звенья сигнализации между двумя пунктами сигнализации образуют набор звеньев сигнализации.

1.4 Режимы сигнализации

В сети сигнализации SS7 могут использоваться два режима сигнализации. При связанном режиме сигнализации (см. Рис. 2.2) маршрутизация звена сигнализации осуществляется вместе с группой? каналов передачи, принадлежащей? этому звену. Другими словами, звено сигнализации непосредственно подключается к пунктам сигнализации, которые одновременно являются и оконечными пунктами группы каналов. Этот режим сигнализации рекомендуется применять в случае интенсивного трафика при обмене информацией? между пунктами сигнализации A и B.

Структура системы SS7 Функции сигнализации в системе SS7 распределены между следующими подсистемами:

* Подсистема передачи сообщений (MTP)

* Подсистемы пользователя (UP)

2. Модель системы сигнализации ОКС №7

сигнализация сеть протокол

Подсистема передачи сообщений (MTP) поддерживает нейтральные для пользователя транспортные средства обмена сообщениями. Термин "пользователь" применяется здесь для всех функциональных блоков, использующих транспортную функцию подсистемы передачи сообщений.

Каждая подсистема пользователя (UP) реализует функции, протоколы и кодировку сигнализации SS7 для специфического типа пользователя (например, услуга передачи данных, ISDN). Таким образом, подсистемы пользователя управляют установлением и освобождением соединений по каналам передачи, обработкой услуг, а также функциями административного управления и технического обслуживания этих каналов передачи. Функции подсистемы передачи сообщений и подсистем пользователя системы SS7 подразделяются на 4 уровня. Уровни с 1 по 3 относятся к подсистеме передачи сообщений, в то время как подсистемы пользователя образуют уровень 4. Функциональные уровни SS7 приведены на рисунке 2.1.

Рис.2.1. Функциональные уровни SS7

При использовании сигнализации SS7 подсистема передачи сообщений (MTP) применяется всеми подсистемами пользователя в качестве транспортной системы для обмена сообщениями. Сообщения, передаваемые из одной подсистемы пользователя в другую, поступают в подсистему передачи сообщений. Подсистема передачи сообщений обеспечивает доставку сообщений в адресованную подсистему пользователя в правильном порядке, без потери информации, без дублирования или изменения последовательности и без битовых ошибок. Обмен сообщениями между двумя пунктами сигнализации при использовании SS7 приведен на рисунке 2.2.

Рис.2.2. Обмен сообщениями между двумя пунктами сигнализации при использовании SS7

3. Типы сигнальных единиц системы сигнализации ОКС №7

Подсистема передачи сообщений транспортирует сообщения в виде сигнальных единиц переменной длины. Сигнальная единица формируется на уровне 2. Помимо сообщения, она содержит также управляющую информацию для обмена сообщениями. Существуют три различных типа сигнальных единиц:

- сигнальные единицы сообщения (MSU) С помощью сигнальных единиц сообщения подсистема передачи сообщений осуществляет передачу сообщений пользователя, то есть сообщений из подсистем пользователя (уровень 4) и сообщений из подсистемы управления сетью сигнализации (уровень 3).

- сигнальные единицы состояния звена (LSSU) Единицы LSSU содержат информацию, необходимую для функционирования звена сигнализации (например, информацию для синхронизации).

- сигнальные единицы-заполнители (FISU) Единицы FISU используются для обеспечения цикла подтверждения и контроля качества при отсутствии передачи сообщений пользователя в одном из двух направлений звена сигнализации. Формат различных сигнальных единиц приведен на рисунке 3.1.

Рис.3.1. Формат различных сигнальных единиц

3.1 Состав сигнальных единиц

3.1.1 Флаг (F)

Сигнальные единицы имеют переменную длину. Каждая сигнальная единица начинается и завершается флагом, позволяющим четко отличать эти единицы друг от друга. Флаг, завершающий одну сигнальную единицу, обычно является также начальным флагом следующей сигнальной единицы. Однако при перегрузке звена сигнализации могут передаваться несколько флагов подряд.

Флаг также используется для синхронизации. В качестве флага используется битовая последовательность 01111110.

3.1.2 Порядковый номер в обратном направлении (BSN)

В процессе выполнения контроля ошибок для подтверждения используется порядковый номер в обратном направлении (BSN). Он представляет собой порядковый номер (в прямом направлении) принятой и подтверждаемой сигнальной единицы. Кроме того, одним порядковым номером в обратном направлении можно подтвердить серию сигнальных единиц.

3.1.3 Бит-индикатор обратного направления (BIB)

Бит-индикатор обратного направления (BIB) требуется в рамках общей процедуры исправления ошибок (см. раздел Исправление ошибок при передаче). С помощью этого бита запрашивается повторная передача неправильных сигнальных единиц и порядкового номера в обратном направлении для исправления ошибок.

3.1.4 Порядковый номер в прямом направлении (FSN)

Порядковый номер в прямом направлении (FSN) последовательно назначается каждой передаваемой сигнальной единице. На стороне приема он используется для контроля правильности последовательности сигнальных единиц и для защиты от возникновения ошибок при передаче. Порядковые номера в прямом направлении могут принимать значение в диапазоне от 0 до 127.

3.1.5 Бит-индикатор прямого направления (FIB)

Бит-индикатор прямого направления (FIB) используется в рамках общей процедуры исправления ошибок. Он указывает, передается ли сигнальная единица первый раз или повторно.

3.1.6 Индикатор длины (LI)

Индикатор длины (LI) представляет собой число октетов (один октет = 8 битов), расположенных между полем индикатора длины и полем контрольного бита, и используется также для идентификации сигнальных единиц. Поле индикатора длины содержит различные значения в зависимости от типа сигнальной единицы: - 0 = сигнальная единица-заполнитель - 1 или 2 = сигнальная единица состояния звена - больше двух = сигнальная единица сообщения. Максимальное значение, содержащееся в поле индикатора длины, составляет 63, даже в том случае, если поле сигнальной информации содержит больше 62 октетов. (Длину сигнальных единиц сообщения, содержащих большее количество октетов, с помощью индикатора длины определить нельзя. Тем не менее, и в этом случае можно вычислить точную длину сигнальной единицы сообщения).

3.1.7 Октет служебной информации (SIO)

Октет служебной информации (SIO)присутствует только в сигнальных единицах сообщения. Он содержит индикатор услуги и индикатор сети. Индикатор услуги назначается каждому пользователю подсистемы передачи сообщений. Он сообщает подсистеме передачи сообщений, какая подсистема пользователя передала сообщение и какая подсистема пользователя должна его принять. Индикатор сети указывает тип трафика - национальный или международный. Подсистема передачи сообщений анализирует оба элемента информации.

3.1.8 Поле сигнальной информации (SIF)

Поле сигнальной информации (SIF) имеется только в сигнальных единицах сообщения. Оно содержит фактическое сообщение пользователя, а также адреса. Максимальная длина поля сигнальной информации составляет 272 октета. Формат и кодирование сообщения пользователя определяются отдельно для каждой подсистемы пользователя.

3.1.9 Контрольные биты (CK)

Контрольные биты (CK) формируются на стороне передачи из содержимого сигнальной единицы и добавляются к сигнальной единице в качестве избыточных битов. На стороне приема подсистема передачи сообщений по контрольным битам может определить, передана ли сигнальная единица без ошибок. На основании этой проверки выдается положительное подтверждение сигнальной единицы или сообщается о сбое при ее передаче.

3.1.10 Поле статуса (SF)

Полестатуса(SF)присутствуеттольковсигнальныхединицахсостояниязвена. В этом поле содержится индикация состояния звеньев сигнализации с точки зрения синхронизации в направлениях передачи и приема.

3.2 Адресация сигнальных единиц

Метка маршрутизации сигнальной единицы транспортируется в поле сигнальной информации (SIF). Эта метка включает в себя:

- код пункта назначения (DPC),

- код исходящего пункта (OPC),

- поле выбора звена сигнализации (SLS)

Каждому пункту сигнализации в сети сигнализации назначается код в соответствии с планом нумерации. Подсистема передачи сообщений использует этот код для маршрутизации сообщений. Код пункта назначения в сигнальной единице сообщения определяет пункт сигнализации, в который должно быть передано это сообщение. Код исходящего пункта указывает, из какого пункта сигнализации передано сообщение. Содержимое поля выбора звена сигнализации определяет маршрут сигнализации, по которому должно передаваться сообщение. Таким образом, поле выбора звена сигнализации используется на звеньях сигнализации для разделения нагрузки между двумя пунктами сигнализации. Октет служебной информации(SIO)содержит дополнительную информацию об адресе. Используя индикатор услуги, целевая подсистема передачи сообщений определяет подсистему пользователя, для которой предназначено сообщение. Индикатор сети, например, позволяет определить, к какому трафику относится сообщение - национальному или международному. Всигнальныхединицахсостояниязвенаивсигнальныхединицах-заполнителях метка маршрутизации не требуется, поскольку ими обмениваются только смежные подсистемы передачи сообщений уровня 2. Метка маршрутизации сигнальной единицы сообщения приведена на рисунке 3.2.

Рис.3.2. Метка маршрутизации сигнальной единицы сообщения

3.3 Функции

Подсистема передачи сообщений предназначена для передачи и приема сигнальных единиц, исправления ошибок передачи, управления сетью сигнализации и синхронизации. Ее функции распределены по функциональным уровням 1, 2 и 3.

3.3.1 Функциональные уровни

Уровень 1 (звено данных сигнализации) определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и блоков доступа. Уровнем 1 представлена функция переноса информации для звена сигнализации. В цифровой сети в качестве звеньев данных сигнализации обычно используются каналы 64 кбит/с. Кроме того, в качестве звена данных сигнализации могут использоваться аналоговые каналы (предпочтительно со скоростью передачи 4,8 кбит/с), подключаемые через модемы.

Уровень 2 (звено сигнализации) определяет функции и процедуры для правильного обмена сообщениями пользователей по звену сигнализации. На уровне 2 должны выполняться следующие функции:

- ограничение сигнальных единиц флагами; - удаление лишних флагов;

- обнаружение ошибок с использованием контрольных битов; - исправление ошибок путем повторной передачи сигнальных единиц;

- контроль интенсивности ошибок в звене данных сигнализации;

- восстановление нормального режима работы, например, после сбоя звена данных сигнализации.

Уровень 3 (сеть сигнализации) определяет процедуру взаимодействия отдельных звеньев сигнализации. Различают следующие две функциональные области:

- обработка сообщений, т.е. направление сообщений в требуемое звено сигнализации или в нужную подсистему пользователя;

- управление сетью сигнализации, то есть управление трафиком сообщений, с помощью, например, переключения звеньев сигнализации при обнаружении сбоя и перехода к обычному режиму работы после устранения сбоя.

Различные функции уровня 3 взаимодействуют друг с другом, с функциями других уровней и с соответствующими функциями других пунктов сигнализации.

3.3.2 Передача сигнальной единицы

В приведенном здесь примере описывается передача сигнальной единицы сообщения. Пользователь посылает в подсистему передачи сообщений следующие отдельные параметры передачи: код исходного пункта, код пункта назначения, поле выбора звена данных сигнализации, октет служебной информации, а также данные/сообщение пользователя. Обработка передаваемого сообщения пользователя в подсистеме передачи сообщений начинается на уровне 3.

Маршрутизация сообщений

Функция маршрутизации сообщений (уровень 3) определяет звено сигнализации, по которому должно передаваться сообщение пользователя. С этой целью анализируется код пункта назначения и поле выбора звена сигнализации в метке маршрутизации сообщения пользователя, и затем сообщение передается в соответствующее звено сигнализации (уровень Управление передачей

Функция управления передачей (уровень 2) назначает сообщению пользователя следующий порядковый номер в прямом направлении и бит индикатор прямого направления. Кроме того, в качестве подтверждения для последней принятой сигнальной единицы сообщения включается порядковый номер в обратном направлении и бит-индикатор обратного направления. Функция управления передачей одновременно вводит часть сигнальной единицы сообщения, сформированную к этому времени, в буферы передачи и повторной передачи. Все подлежащие передаче сигнальные единицы сообщения остаются в буфере повторной передачи до тех пор, пока принимающая сторона не подтвердит их правильный прием. Только после этого они удаляются.

Генератор контрольных битов и флагов

Генератор контрольных битов и флагов (уровень 2) генерирует контрольные биты сигнальных единиц сообщения для защиты от ошибок при передаче и устанавливает флаг для разделения сигнальных единиц. Для того чтобы какая-либо часть кода, идентичная флагу (01111110), не была случайно принята за флаг, в сообщениях пользователя перед добавлением флага проверяется наличие следующих друг за другом пяти единиц (1). После следующих подряд пяти единиц автоматически вставляется нуль (0).

Рис.3.3. Маршрутизация сообщений

На принимающей стороне нуль, следующий после пяти идущих друг за другом единиц, автоматически удаляется, и, таким образом, восстанавливается исходный формат сообщения пользователя.

Генератор контрольных битов и флагов передает полную сигнальную единицу сообщения на уровень 1. На уровне 1 сигнальная единица сообщения передается по звену данных сигнализации. Маршрутизация сообщений приведена на рисунке 3.3.

3.3.3 Прием сигнальной единицы

Битовый поток, передаваемый по звену данных сигнализации, принимается на уровне 1 и передается на уровень 2.

Обнаружение флага

Функция обнаружения флагов (уровень 2) анализирует наличие флагов в принятом битовом потоке. Последовательность битов между двумя флагами соответствует одной сигнальной единице.

Обнаружение синхронизации

Функция обнаружения синхронизации (уровень 2) контролирует синхронизм стороны передачи и стороны приема по комбинации битов флагов.

Обнаружение ошибок

Используя переданные контрольные биты, функция обнаружения ошибок (уровень 2) проверяет правильность приема сигнальной единицы. Принятая без ошибок сигнальная единица передается функции управления приемом, а сигнальная единица, принятая неправильно, отбрасывается. О приеме неправильной сигнальной единицы сообщается функции текущего контроля интенсивности ошибок, что позволяет осуществлять непрерывную проверку интенсивности ошибок на стороне приема звена сигнализации. В случае превышения заданного уровня интенсивности ошибок функция текущего контроля интенсивности ошибок сообщает об этом функции управления состоянием звена сигнализации. После этого функция управления состоянием звена сигнализации выводит звено сигнализации из обслуживания и посылает сообщение на уровень 3.

Управление приемом

Функция управления приемом (уровень 2) проверяет, содержит ли переданная сигнальная единица ожидаемый порядковый номер в прямом направлении и ожидаемый бит-индикатор прямого направления. Если это так и если эта сигнальная единица является сигнальной единицей сообщения, то функция управления приемом передает сообщение пользователя на уровень 3 и обеспечивает положительное подтверждение приема сигнальной единицы сообщения. Если порядковый номер в прямом направлении передаваемой сигнальной единицы сообщения отличается от ожидаемого, то функция управления приемом фиксирует ошибку при передаче и инициирует повторную передачу всех сообщений, принятых после последнего правильного сообщения (см. раздел Исправление ошибок при передаче).

Распознавание сообщений

Функция распознавания сообщений (уровень 3) принимает правильно принятое сообщение пользователя. Сначала определяется, должно ли сообщение пользователя передаваться в одну из подключенных в данный момент подсистем пользователя или же его требуется передать в другое звено сигнализации (кваз и связанное сообщение). Данное решение принимается в процессе распознавания сообщения посредством анализа кода пункта назначения. Сообщение пользователя, которое только проходит через пункт сигнализации (транзитный пункт сигнализации), передается функцией распознавания сообщения функции маршрутизации сообщений, которая обрабатывает его как подлежащее передаче сообщение пользователя.

Распределение сообщений

Если принятое сообщение пользователя предназначено для одной из подключенных подсистем пользователя (пункт сигнализации), то оно передается функции распределения сообщений (уровень 3). Функция распределения сообщений анализирует октет служебной информации (SIO), определяя таким образом соответствующую подсистему пользователя, и передает в эту подсистему сообщение пользователя.

3.3.4 Исправление ошибок при передаче

Поскольку искажения сигнала при сигнализации могут привести к неправильным реакциям, особенно при обработке вызовов, то ошибки при передаче должны быть сокращены до минимума. В SS7 существуют два метода исправления ошибок:

• основной метод исправления ошибок

• метод исправления ошибок путем профилактической циклической повторной передачи (PCR)

Оба метода основаны на повторной передаче принятых неправильных сигнальных единиц сообщения. При использовании основного метода исправления ошибок посылается специальный запрос на повторную передачу всех сигнальных единиц сообщения, начиная с неправильно принятой сигнальной единицы сообщения. В отличие от этого, при использовании метода профилактической циклической повторной передачи все сигнальные единицы сообщения из буфера повторной передачи циклически повторно передаются. Исправление ошибок происходит на уровне 2.

Основной метод исправления ошибок

Основной метод исправления ошибок применяется для звеньев сигнализации, характеризуемых малым временем задержки распространения сигнала (< 15 мс, например, наземные линии связи). Этот метод использует как положительные, так и отрицательные подтверждения. При этом подтверждение содержит порядковый номер в обратном направлении (BSN) и бит-индикатор обратного направления (BIB). В случае положительного подтверждения бит индикатор обратного направления имеет то же значение, что и бит-индикатор обратного направления предыдущего подтверждения. В случае отрицательного подтверждения бит-индикатор обратного направления представлен инвертированным значением бита-индикатора обратного направления, содержавшегося в предыдущем подтверждении.

При получении положительного подтверждения функция управления приемом на исходящей стороне обеспечивает удаление соответствующей сигнальной единицы сообщения (или последовательности сигнальных единиц сообщения) из буфера повторной передачи. В случае отрицательного подтверждения функция управления приемом на исходящей стороне передает функции управления передачей запрос на прекращение передачи новых сигнальных единиц и повторную передачу отрицательно подтвержденной сигнальной единицы сообщения. После этого повторно передаются все последующие сигнальные единицы сообщения, все еще находящиеся в буфере повторной передачи, в том порядке, в каком они передавались первоначально. После обнаружения ошибки передачи функция управления приемом на стороне назначения отбрасывает все входящие сигнальные единицы сообщения до тех пор, пока отрицательно подтвержденная сигнальная единица сообщения не будет принята правильно. Только после этого продолжается анализ сигнальных единиц сообщения. Таким образом обеспечивается правильная последовательность приема сообщений пользователя. Функция управления приемом в пункте назначения распознает повторно переданные сигнальные единицы сообщения по биту-индикатору прямого направления (FIB). В повторно передаваемых сигнальных единицах сообщения и во всех последующих вновь передаваемых сигнальных единицах сообщения бит индикатор прямого направления инвертирован по сравнению с этим же полем сигнальных единиц сообщения, переданных до ошибки.

Метод исправления ошибок путем профилактической циклической повторной передачи (PCR)

Профилактическая циклическая повторная передача применяется для звеньев сигнализации, характеризуемых большим временем задержки распространения сигнала (?15 мс, например, длинные наземные линии связи, спутниковые линии связи). В отличие от основного метода исправления ошибок, в случае применения метода PCR используются только положительные подтверждения. Повторная передача сигнальных единиц сообщения не выполняется сразу же по запросу после возникновения ошибки при передаче; вместо этого, в качестве профилактической меры, при отсутствии новых подлежащих передаче сигнальных единиц сообщения, выполняется циклическая повторная передача всех сигнальных единиц сообщения, записанных в буфер повторной передачи. Подтверждение правильно принятых сигнальных единиц сообщения содержит только порядковый номер в обратном направлении. Для этого метода не требуются биты-индикаторы обратного и прямого направления. Однако для обеспечения практически полной идентичности форматов сигнальных единиц битам-индикаторов прямого и обратного направления присваивается фиксированное значение, которое без изменений передается в каждой сигнальной единице.

Как и в случае основного метода исправления ошибок, функция управления приемом на исходящей стороне после получения подтверждения инициирует удаление соответствующей сигнальной единицы сообщения (или последовательности сигнальных единиц сообщения) из буфера повторной передачи. Если при использовании метода профилактической циклической повторной передачи функция управления приемом на стороне назначения обнаруживает ошибку при передаче, то она продолжает процедуру подтверждения последней правильно принятой сигнальной единицы сообщения и ожидает в ходе циклической повторной передачи правильного приема, ранее поступившей некорректной сигнальной единицы сообщения. После этого повторно переданные сигнальные единицы сообщения принимаются, обрабатываются и подтверждаются на стороне назначения до тех пор, пока цикл повторной передачи не дойдет до передачи новых сигнальных единиц. Таким образом осуществляется автоматическое исправление ошибок с помощью метода профилактической циклической повторной передачи. Этот метод зависит от степени использования звена сигнализации (в среднем порядка 20 %). Чем меньше нагрузка, тем в большей степени пропускная способность используется для повторной передачи сигнальных единиц сообщения. Цикл подтверждения при использовании основного метода исправления ошибок в нормальном режиме работы представлен на рисунке 3.4.

Рис.3.4. Цикл подтверждения при использовании основного метода исправления ошибок в нормальном режиме работы

3.3.5 Управление сетью сигнализации

Управление сетью сигнализации осуществляется на уровне 3. Эта функция управляет работой и взаимодействием отдельных звеньев сигнализации в сети сигнализации. С этой целью функция управления сетью сигнализации производит обмен сообщениями и управляющими командами со звеньями сигнализации уровня 2, посылает сообщения в подсистемы пользователя и взаимодействует с функциями управления сетью сигнализации смежных пунктов сигнализации. Для взаимодействия с другими пунктами сигнализации функция управления сетью сигнализации использует транспортную функцию подсистемы передачи сообщений. Управляющие сообщения, как и сообщения пользователя, передаются в сигнальных единицах сообщения. Распознать эти управляющие сообщения позволяет имеющийся в них собственный индикатор услуги. Функцию управления сетью сигнализации выполняют следующие три функциональных блока:

• управление звеньями сигнализации

• управление маршрутами сигнализации

• управление трафиком сигнализации

Управление звеньями сигнализации

Блок управления звеньями сигнализации осуществляет управление отдельными звеньями сигнализации и выполняет их текущий контроль. Он принимает сообщения о состоянии синхронизации и о статусе отдельных звеньев сигнализации или об отклонениях в их работе и необходимым образом изменяет состояния звеньев. Кроме того, блок управления звеньями сигнализации управляет вводом в обслуживание звеньев сигнализации, выполняя, помимо прочего, начальную синхронизацию и автоматическую повторную синхронизацию звеньев сигнализации после сбоев или потери синхронизации вследствие устойчивых отказов. При необходимости, блок управления звеньями сигнализации передает сообщения блоку управления трафиком сигнализации или принимает от него команды.

Управление маршрутами сигнализации

Блок управления маршрутами сигнализации контролирует работоспособность маршрутов сигнализации и выполняет их текущий контроль. С этой целью он обменивается сообщениями с блоками управления маршрутами сигнализации в смежных пунктах сигнализации. Например, блок управления маршрутами сигнализации принимает сообщения, касающиеся отказов или восстановления доступности маршрутов сигнализации или перегрузки в транзитных пунктах сигнализации. Взаимодействуя с блоком управления трафиком сигнализации, он инициирует соответствующие действия для обеспечения передачи сигнализации в соответствующие пункты назначения.

Управление трафиком сигнализации

Блок управления трафиком сигнализации управляет переадресацией трафика сигнализации из неисправных звеньев или маршрутов сигнализации в безотказные звенья или маршруты. Он также управляет распределением нагрузки на звеньях и маршрутах сигнализации. С этой целью блок может инициировать следующие действия:

– переключение

в случае отказа звена сигнализации блок управления трафиком сигнализации перенаправляет трафик сигнализации отказавшего звена в безотказное звено сигнализации

– обратное переключение

после того, как звено сигнализации в результате устранения сбоя снова становится доступным блок управления трафиком сигнализации выполняет обратное переключение

– перемаршрутизация

если пункт сигнализации более не доступен при использовании обычного маршрута, то блок управления трафиком сигнализации перенаправляет трафик сигнализации на предварительно определенный альтернативный маршрут.

При возникновении перегрузки блок управления трафиком сигнализации посылает сообщения пользователям своего собственного пункта сигнализации, уведомляющие о необходимости снижения нагрузки. Кроме того, функция управления сообщает в смежные пункты сигнализации о перегрузке в собственном пункте сигнализации и посылает им запросы на снижение нагрузки.

Функции управления трафиком сигнализации выполняются посредством:

– приема сообщений от блоков управления звеньями и маршрутами сигнализации

– передачи управляющих команд в блоки управления звеньями и маршрутами сигнализации

– прямого доступа к звеньям сигнализации, например, в процессе аварийной синхронизации

– изменения маршрутизации сообщений при отказе звеньев сигнализации

– обмена административными сообщениями с блоком управления трафиком сигнализации в смежных пунктах сигнализации.

3 3.6. Синхронизация

Для безотказной передачи сообщений пользователя по звену сигнализации необходимо обеспечить функционирование в направлении передачи и приема с одной и той же скоростью. С этой целью при вводе в обслуживание звена сигнализации выполняется начальная синхронизация.

Начальная синхронизация может быть инициирована с любого конца звена сигнализации. Синхронизация выполняется путем обмена индикаторами состояния. Вся процедура синхронизации выполняется непосредственно на уровне 2, а ее инициирование осуществляется на уровне 3. Для начальной синхронизации предусмотрено несколько этапов. Каждому этапу назначается специальный тип индикатора состояния. Индикаторы состояния передаются в сигнальных единицах состояния звена. Индикация состояния синхронизации представлена в таблице 3.1.

Табл.3.1 . Индикация состояния синхронизации

Индикатор состояния	Объяснение
SIO	потеря синхронизации
SIN	нормальная синхронизация
SIE	аварийная синхронизация
SIOS	вне обслуживания

На первом этапе начальной синхронизации функция управления синхронизацией на исходной стороне инициирует посылку индикатора состояния SIO функцией управления передачей.

Противоположная сторона принимает эти сигналы и отвечает на них передачей индикаторов состояния SIN. После приема первого индикатора состояния SIN инициирующая сторона также передает индикаторы SIN. С этого момента начинается период контроля звена сигнализации. Функция управления начальной синхронизацией регистрирует любые ошибки сигнала в течение периода контроля (длительностью 8,2 с для звена сигнализации 64 кбит/с) и решает, можно ли освободить звено для нормального обслуживания. По завершению периода контроля полученный результат передается на уровень 3. При переходе к нормальному обслуживанию оба конца звена сигнализации передают сигнальные единицы-заполнители (FISU) до того момента, когда должна быть передана первая сигнальная единица сообщения (MSU). Если в течение периода контроля получен отрицательный результат, то начальная синхронизация может быть повторена.

При необходимости начальная синхронизация может быть выполнена аварийно. Аварийная синхронизация может использоваться, например, тогда, когда требуется ввести в обслуживание несинхронизированное резервное звено сигнализации. В этом случае вместо индикаторов состояния SIN передаются индикаторы состояния SIE. Период контроля значительно сокращается (до 0,5 с для звена сигнализации 64 кбит/с), а требования к интенсивности ошибок снижаются. Обмен сигнальными единицами в процессе начальной синхронизации представлен на рисунке 3.5.



Рис. 3.5. Обмен сигнальными единицами в процессе начальной синхронизации

В том случае, если после успешного выполнения начальной синхронизации звено сигнализации может передавать или принимать сигнальные единицы заполнители, но по другим причинам, например, вследствие ошибок на уровне 3, не может выполнять обработку сигнальных единиц сообщения, то вместо сигнальных единиц-заполнителей передаются сигнальные единицы состояния звена, содержащие индикатор SIOS. Таким способом звено сигнализации снова выводится из обслуживания, и повторно запускается процедура синхронизации. Функции уровня 3 обнаруживают ошибки путем проверки синхронизированного звена сигнализации перед передачей сигнальных единиц сообщения (тест звена сигнализации).

Поддержка синхронизации обеспечивается с помощью битовых комбинаций флагов, расположенных между сигнальными единицами. Возможна потеря синхронизации для нескольких сигнальных единиц (в худшем случае), но после принятия очередной правильной сигнальной единицы и соответствующих флагов синхронизация немедленно восстанавливается.

Если звено сигнализации выведено из обслуживания вследствие слишком большой интенсивности ошибок сигнала, то сначала выполняется попытка снова ввести звено сигнализации в обслуживание с помощью начальной синхронизации.

3.2 Подсистемы пользователя (UP)

Каждая подсистема пользователя (UP) поддерживает функции, позволяющие применять подсистему передачи сообщений для определенного типа пользователя. В настоящее время в ITU-T определены следующие подсистемы пользователей:

• Подсистема ISDN-пользователя (ISUP)

• Подсистема управления сигнальными соединениями (SCCP)

Рис. 3.8 показывает пользователей подсистемы передачи сообщений, а также их взаимосвязи друг с другом и с подсистемой передачи сообщений. Благодаря своей модульной структуре, система сигнализации SS7 может адаптироваться, в зависимости от предъявляемых к ней требованиям. Возможно также расширение для будущих видов применения. Каждый пользователь SS7 может указать собственную подсистему пользователя; например, подсистема пользователя подвижной связи (MUP) представляет собой собственную спецификацию компании Siemens для сети подвижной телефонной связи.

Прикладная подсистема возможностей транзакций (TCAP) является прикладным протоколом сигнализации (уровень 7 OSI, прикладной уровень). TCAP взаимодействует непосредственно с SCCP, так как подсистема промежуточного обслуживания (ISP) в этом случае не используется. Подсистема TCAP и ее услуги используются, например, в таких применениях, как прикладная подсистема подвижной связи (MAP). Пользователи подсистемы передачи сообщений представлены на рисунке 3.6.



Рис.3.6. Пользователи подсистемы передачи сообщений

3.4. Подсистема ISDN-пользователя (ISUP)

(ITU-T, Рекомендации Q.761 - Q.767)

Подсистема ISDN-пользователя (ISUP) выполняет функции сигнализации для управления вызовами, обработки услуг и дополнительных видов обслуживания, а также для администрирования каналов в сети ISDN. Для транспортировки сигнальных единиц сообщения подсистема ISUP поддерживает интерфейсы с подсистемой передачи сообщений и подсистемой управления сигнальными соединениями (SCCP). ISUP может использовать функции SCCP для сквозной сигнализации. Рис.3.7. приводит общую структуру ISUP-сообщения при передаче информации от звена к звену.

Рис.3.7. ISUP-сообщение

Метка маршрутизации содержит код пункта назначения, код исходного пункта и поле выбора звена сигнализации.

Код идентификации канала (CIC) назначает сообщению конкретный канал. Каждому каналу присваивается постоянный код идентификации канала.

Тип сообщения определяет функцию и формат ISUP-сообщения. Существуют различные типы сообщений для установления соединения, освобождения соединения и административного управления каналами.

Типы сообщений для установления соединений (примеры):

– Сообщение "Initial address" (начальное адресное сообщение) (IAM) IAM является первым сообщением, передаваемым в процессе установления соединения в следующий сетевой узел. Оно используется для занятия канала и содержит всю информацию, необходимую для выполнения маршрутизации в конечный сетевой узел.

– Сообщение "Subsequent address" (последующее адресное сообщение) (SAM)

С помощью SAM осуществляется транспортировка цифр, которые еще не были отправлены в сообщении IAM.

– Сообщение "Address complete" (завершающее адресное сообщение) (ACM) С помощью сообщения ACM вызывающий сетевой узел информируется о достижении конечного сетевого узла.

– Сообщение "Answer" (ответное сообщение) (ANM)

ANM информирует вызывающий сетевой узел об ответе вызываемого абонента. Обычно сообщение ANM инициирует процедуру учета стоимости разговора.

Типы сообщений для освобождения соединения (примеры):

– Сообщение "Release" (сообщение об освобождении) (REL)

Сообщение REL инициирует освобождение соединения каналов. Каждое неудачно установленное соединение по каналу также освобождается с помощью сообщения REL. Кроме того, это сообщение содержит информацию о причине неудачного установления соединения.

– Сообщение "Release complete" (завершение освобождения) (RLC) С помощью сообщения RLC фиксируется разъединение установленного по каналу соединения. Прием сообщения RLC подтверждается. После передачи или приема сообщения RLC канал освобождается и становится доступным для установления нового соединения.

Типы сообщений для административного управления каналами (примеры):

– Сообщение "Blocking" (сообщение о блокировке) (BLO) Сообщение BLO используется для блокировки канала.

– Сообщение "Unblocking" (сообщение о разблокировке) (UBL) Сообщение UBL используется для отмены блокировки канала.

Фиксированная обязательная часть ISUP-сообщения включает в себя параметры, необходимые для определенного типа сообщения и имеющие фиксированную длину. Для сообщения IAM, например, это следующие параметры:

– тип соединения (например, соединение через спутниковую линию связи)

– требования к каналу передачи (например, сквозной канал 64 кбит/с)

– требования к системе сигнализации (например, сквозная подсистема ISUP)

– тип вызывающего абонента (ISDN-абонент = обычный абонент)

Переменная обязательная часть ISUP-сообщения включает в себя параметры переменной длины. Одним из таких параметров сообщения IAM является телефонный номер или, по крайней мере, часть номера, требуемая для маршрутизации в конечный сетевой узел.

Если сообщение имеет необязательную часть, то в этой части сообщения могут передаваться определенные параметры. Это могут быть параметры фиксированной или переменной длины. Примеры для сообщения IAM:

– телефонный номер вызывающего абонента

– параметры для типа сообщения (например, замкнутая группа пользователей)

– пользовательская информация

Процедуры сигнализации

В качестве примеров процедур сигнализации для ISUP ниже более подробно описывается установление и освобождение соединения.

Установление соединения начинается после поступления в исходящий сетевой узел достаточного количества цифр от вызывающего абонента. Сначала выполняется маршрутизация и занимается свободный канал. Для установления соединения ISUP исходящего сетевого узла вначале посылает сообщение IAM. Начальное адресное сообщение (IAM) содержит все поступившие цифры. В последующем адресном сообщении (SAM) ISUP передает следующие цифры.

После приема IAM транзитный сетевой узел выполняет маршрутизацию. В случае успешного выполнения этой процедуры транзитный сетевой узел занимает свободный канал, и ISUP посылает сообщение IAM в конечный сетевой узел. Сообщение IAM подсистемы ISUP транзитного сетевого узла содержит весь набранный к данному моменту времени номер (цифры которого содержатся в принятом сообщении IAM и в последующем сообщении SAM, если оно поступило). Сообщения SAM, поступающие в транзитный сетевой узел после посылки IAM, передаются подсистемой ISUP без изменений.

Конечный сетевой узел анализирует набранный номер, содержащийся в IAM, и при необходимости ожидает дальнейшие цифры, поступающие в сообщении SAM. При наличии всей информации определяется вызываемая линия, опрашивается ее состояние и выполняется проверка полномочий, требуемых для использования запрашиваемой услуги. С помощью сообщения "address complete" (ACM) конечный сетевой узел информирует исходящий сетевой узел об успешном установлении соединения с конечным сетевым узлом. В случае телефонной услуги по каналу от конечного сетевого узла до вызываемого абонента посылается вызывной сигнал, при условии что вызываемый абонент свободен. После ответа вызываемого абонента вызывной сигнал отключается, и происходит проключение вызова. Впоследствии ISUP конечного сетевого узла посылает ответное сообщение (ANM) в исходящий сетевой узел, который затем начинает процедуру учета стоимости вызовов. Установление ISDN-вызова представлено на рисунке 3.8.

Рис.3.8. Установление ISDN-вызова

Рис.3.9. Освобождение соединения в случае ISDN-вызова

Освобождение соединения может быть инициировано вызывающим или вызываемым абонентом. С этой целью ISUP сетевого узла-инициатора посылает сообщение об освобождении (REL) в транзитный сетевой узел. Транзитный сетевой узел сразу же передает сообщение REL в соответствующий конечный сетевой узел. Каждое принятое сообщение REL подтверждается сообщением "release complete" (RLC) после освобождения задействованного канала. Освобождение соединения в случае ISDN-вызова представлено на рисунке 3.9.

3.5 Подсистема управления сигнальными соединениями (SCCP)

Подсистема управления сигнальными соединениями (SCCP) используется как дополнение к подсистеме передачи сообщений. Эта подсистема выполняет дополнительные функции передачи сообщений между сетевыми узлами и между сетевыми узлами и другими пунктами сигнализации, такими как банки данных. С точки зрения подсистемы передачи сообщений, SCCP является пользователем, имеющим собственный индикатор услуги. Комбинация подсистемы SCCP и подсистемы передачи сообщений называется подсистемой сетевых услуг (NSP).

Подсистема SCCP обеспечивает передачу сообщений двух типов:

– без логического сигнального соединения (без установления логического соединения)

– с логическим сигнальным соединением (с установлением логического соединения)

Без установления логического сигнального соединения пользователь SCCP может передавать одиночные сообщения другим пользователям SCCP.

Логическое сигнальное соединение позволяет осуществлять обмен сообщениями между двумя пользователями SCCP. Логическое сигнальное соединение устанавливается через взаимный сетевой узел кодов исходных пунктов между подсистемами SCCP пунктов сигнализации, обрабатывающих поток сигнализации. Таким образом, сообщения, предназначенные для другого пользователя SCCP, могут адресоваться непосредственно. Важно здесь то, что SCCP может посылать сообщения через MTP-сеть.

Подсистема SCCP имеет собственную функцию маршрутизации. В качестве адресных параметров подсистемой SCCP могут использоваться следующие параметры:

– код пункта назначения

– глобальный заголовок

– номер подсистемы

Код пункта назначения просто передается в подсистему MTP, которая затем выполняет маршрутизацию. Однако глобальный заголовок содержит цифры или другую адресную информацию, не являющуюся стандартной для сети сигнализации. По этой причине для передачи сообщения в пункт назначения подсистема SCCP должна сначала определить его код (трансляция глобальных заголовков). Номер подсистемы определяет функцию пользователя; например, во входящем сообщении этот номер идентифицирует SCCP-пользователя (такого как прикладная подсистема IN, INAP), для которого предназначено сообщение.

Структура SCCP-сообщения

В состав SCCP-сообщения входит:

– метка маршрутизации

– тип сообщения

– фиксированная обязательная часть

– переменная обязательная часть

SCCP-сообщение представлено на рисунке 3.10.

Метка маршрутизации включает в себя код пункта назначения, код исходного пункта и поле выбора звена сигнализации. SCCP определяет код пункта назначения на основе адресных параметров, содержащихся в пользовательской информации.

Тип сообщения определяет функцию и формат сообщения подсистемы SCCP.



Рис.3.10. SCCP-сообщение

В зависимости от способа передачи сообщений, используются сообщения различных типов.

Для передачи сообщений без установления логического соединения существуют сообщения следующих типов:

– unidata (UDT)

SCCP-сообщения посылаются адресату с UDT-сообщением. Это сообщение используется для протокола классов 0 и 1.

– услуга unidata (UDTS)

С помощью UDTS-сообщения передающая подсистема SCCP информируется о том, что UDT-сообщение не удалось доставить адресату. Это сообщение используется для протокола классов 0 и 1

– расширенное сообщение unidata (XUDT)

Сигнальная информация посылается в режиме без установления логического соединения, что позволяет использовать необязательные параметры (для сегментации).

– расширенная услуга unidata (XUDTS)

Сигнальная информация, принятая в сообщении XUDT, передается обратно в исходный пункт в том случае, если услуга XUDTS не может установить связь с адресатом. Пользователь должен запросить эту услугу (опция Return (возврат)).

При передаче сообщений с установлением логического соединения для установления и освобождения логического сигнального соединения, а также для передачи сообщений применяются различные типы сообщений.

Существуют следующие типы сообщений для установления логического сигнального соединения:

– "connection request" (запрос на установление соединения) (CR)