Система сигнализации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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

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.

1. Основы построения технологии ОКС-7 сигнализация маршрутизация сообщение

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

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

Рисунок 1.1 - Пример абонентской сигнализации

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

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

На сегодняшний день известны два стандарта систем общеканальной сигнализации:

1. CCITT Signalling System No. 6.

2. CCITT Signalling System No. 7.

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

Основными преимуществами ОКС № 7 являются:

? Скорость - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;

? Высокая производительность - один канал сигнализации способен одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;

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

? Надежность - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;

? Гибкость - система передает любые данные, не только данные телефонии.

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

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

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

PSTN - Public Switched Telephone Network

ISDN - Integrated Services Digital Network

PLMN - Public Land Mobile Network

IN - Intelligent Network

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

Рисунок 1.2 - Взаимодействие цифровых сетей по ОКС № 7.

2. Основные понятия и элементы ОКС № 7

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

1VF (One Voice Friequency) - одночастотная сигнализация;

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 2.1 - Режимы сети сигнализации.

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

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

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

TUP - Telephone User Part;

ISUP - ISDN User Part;

MAP - Mobile Application Part.

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 2.2 - Базовая функциональная схема ОКС № 7.

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

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

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

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

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

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

3. Преимущества ОКС №7

Основными преимуществами общеканальной системы сигнализации №7 являются:

· скорость - время установления соединения не превышает одной секунды;

· высокая производительность - один канал сигнализации способен одновременно обслуживать до тысячи разговорных каналов;

· экономичность - минимальное количество оборудования на коммутационной станции;

· надежность - возможность альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;

· гибкость - возможность передачи любых данных (телефонии, цифровых сетей с интеграцией служб, сетей подвижной связи, интеллектуальных сетей и т.д.).

ОКС №7 на данный момент является системой, обладающей огромным потенциалом. Изначально в нее были заложены большие возможности для управления другими, еще не существующими услугами связи.

Сейчас ОКС №7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:

· телефонной сети общего пользования (ТФОП, PSTN);

· цифровой сети с интеграцией служб (ЦСИС, ISDN);

· сети связи с подвижными системами (ССПС, PLMN);

· интеллектуальной сети (ИС, IN).

4. Классификация систем сигнализации

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

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

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

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

- межстанционная - между различными коммутационными станциями в сети.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Адресная информация может посылаться между станциями двумя способами:

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

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

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

5. Функциональные уровни ОКС №7

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

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

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

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

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

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

- функции обработки сигнальных сообщений, которые при правильной передаче сообщения направляют его по звену сигнализации или в соответствующую подсистему пользователя;

- функции управления сетью сигнализации, которые на основе заранее определенных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутизацией сообщений и конфигурацией средств сети сигнализации.

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.

Заключение

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

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

В данном курсовом проекте было изучено:

?функционирование телекоммуникационной сети, при возникновении отказов/неисправностей;

?функциональное назначение уровней подсистемы передачи сообщений (МТР).

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

Использовали величину максимальной сигнальной нагрузки для учета перегрузок.

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

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

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

Cписок использованной литературы

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

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

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

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

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

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

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

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

9 "Сети и системы связи", # 12, - 2002

Размещено на Allbest.ru