И PLMN) по всему миру.
Эту систему обычно называют ОКС-7 (Общеканальная сигнализация № 7), в Европе говорят об SS7 (англ. Signaling System #7 ), а в Северной Америке её называют CCS7 (англ. Common Channel Signaling System 7 ). В некоторых европейских странах, особенно в Великобритании , говорят о C7 (CCITT номер 7) или о номере 7 и о CCITT7 . (ITU-T ранее известный как CCITT .) В Германии её часто называют N7 от немецкого Signalisierungssystem Nummer 7 .
Протоколы ОКС-7 разрабатывались AT&T начиная с 1975 года и были определены как стандарты Международным союзом электросвязи в 1981 году в виде рекомендаций серии Q.7xx. ОКС-7 был предназначен, чтобы заменить системы сигнализации SS5, SS6 и R2, ранее использовавшиеся во всём мире как стандарты, определённые ITU.
ОКС-7 заменил ОКС-6, SS-5 и R5, за исключением некоторых вариантов R2, которые иногда ещё используются. SS-5 и более ранние версии использовали принцип сигнализации в линии , где информация, необходимая для соединения, передавалась специальными тонами (DTMF) в телефонной линии (известной как B-канал). Такой тип сигнализации создавал уязвимость в безопасности протокола, поскольку злоумышленник мог эмулировать набор служебных тонов своим абонентским устройством. Специалисты, называемые фрикерами , экспериментировали с телефонными станциями , посылая им нестандартные сигнальные тоны с помощью маленьких электронных приборов, называемых BlueBox .
ОКС-7 появился на системах, в которых сигнализация была вынесена в отдельный сигнальный канал. Это решало проблему с безопасностью, поскольку абонент не имел доступа к сигнальному каналу. ОКС-6 и ОКС-7 называются О бщеК анальной С игнализацией (англ. Common Channel Signaling ), потому что имеют жёсткое разделение сигнального и голосовых каналов. Следовательно, количество каналов, необходимое для работы протокола, увеличивается, но одновременно возрастает количество голосовых каналов, которое может обслуживать один сигнальный канал.
ОКС-7 предоставляет универсальную структуру для организации сигнализации, сообщений, сетевого взаимодействия и технического обслуживания телефонной сети. Начиная с установки соединения, протокол работает для обмена пользовательской информацией, маршрутизации звонков, взаимодействием с биллингом и поддержкой интеллектуальных услуг .
В процессе перемещения некоторых некритичных функций за пределы основных протоколов сигнализации и для сохранения гибкости ОКС-7 появилась концепция разделённых сервисных уровней , реализованная в интеллектуальных телефонных сетях . Сервис, предоставляемый интеллектуальными сетями - это прежде всего услуга преобразования телефонного номера (например, когда toll free, то есть бесплатный номер преобразуется в обычный абонентский номер телефонной сети общего пользования). Другие услуги - это АОН , то есть автоматическое определение номера вызывающего абонента, блокирование номеров абонентов, автоматическая переадресация вызова (звонка), удержание вызова (звонка), конференция, предоплаченные звонки. Разные поставщики оборудования предоставляют разные сервисы для абонентов.
ОКС-7 полностью разделяет голосовые каналы и сигнальные пучки (сигнальные каналы или линксеты). Сеть ОКС-7 состоит из нескольких типов соединения (A, B, C, E и F) и трёх сигнальных узлов - точек коммутации (SSP), точек передачи сигнализации (STP) и точек контроля сигнализации (SCP). Каждый узел идентифицируется сетью ОКС-7 по номеру, так называемому пойнт-коду . Дополнительные сервисы предоставляются интерфейсами базы данных на уровне SCP с помощью X.25 .
Пучок сигнализации между узлами - это полнодуплексный поток данных 56 кбит/сек или 64 кбит/сек. В Европе часто используется таймслот TS16 внутри тракта . В США сигнальные пучки обычно идут по сетям, отделённым от голосовых каналов (англ. non-associated signaling ). В противоположность сетям в США, в Европе транки с сигнальными пучками часто содержат и голосовые каналы (англ. associated signaling ). Смешанный метод похож на non-associated signaling, но использует небольшое число STP для поддержания пучка сигнализации.
Стек протоколов ОКС-7 отталкивается от модели OSI и имеет только четыре уровня. Уровни совпадают с уровнями OSI 1 (физический), 2 (канальный) и 3 (сетевой). Уровень 4 ОКС-7 соответствует уровню 7 OSI. Уровни называются MTP (англ. Message Transfer Part ) 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).
MTP 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 и сервис управления для других частей 4 уровня. TUP - это система сигнализации точка-точка для обслуживания вызовов (в России не применялась). ISUP - это ключевой протокол, предоставляющий канально-ориентированный протокол для установки, подключения и завершения соединения при звонке. Выполняет все функции TUP и множество дополнительных. 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.
Стек протоколов ОКС-7
Модель ОКС №7 состоит из двух частей:
§ подсистемы пользователей и приложений (верхние уровни);
§ подсистемы передачи сообщений (MTP) (нижние уровни).
Функциональная архитектура ОКС №7 включает четыре уровня, три из которых входят в состав подсистемы передачи сообщений МТР. Подсистемы пользователей образуют параллельные элементы на четвертом функциональном уровне (рис. 15).
Рис.
На рис. определены следующие подсистемы:
§ SCCP - управление соединением сигнализации;
§ TCAP - обработка транзакций;
§ MAP - пользователи подвижной связи (GSM);
§ ISUP - пользователи ISDN;
§ TUP - пользователи ТфОП;
§ INAP - пользователи интеллектуальной сети;
§ OMAP - техническое обслуживание и эксплуатация.
§ MTP - подсистема передачи сообщений, объединяет первые три уровня модели ОКС №7.
Кроме указанных на рис. подсистем существуют дополнительные пользовательские подсистемы, определенные для конкретных технологий и стандартов связи.
На рис. 16 представлены функциональные уровни модели ОКС №7. Рассмотрим функции каждого уровня:
§ Уровень 1 (функции звена данных сигнализации) определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементам уровня 1 является канал связи для звена сигнализации. Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.702.
Рис.
§Уровень 2 (функции звена сигнализации) определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену сигнализации. Функции уровней 1 и 2 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную передачу сигнальных сообщений между двумя пунктами сети сигнализации. Функциями звена сигнализации являются деление сигнальных сообщений на сигнальные единицы, обнаружение ошибок в сигнальных единицах, исправление ошибок, обнаружение отказа звена сигнализации, восстановление звена сигнализации и др.
§ Уровень 3 (функции сети сигнализации) определяет функции и процедуры передачи, общения различных типов звеньев сигнализации и независимые от работы каждого из них. Эти функции подразделяются на две большие категории:
§ функции обработки сигнальных сообщений, которые при правильной передаче сообщения передают его по звену сигнализации или в соответствующую подсистему пользователя;
§ функции управления сетью сигнализации, которые на основе заранее определенных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутизацией сообщений и конфигурацией средств сети сигнализации. В случае изменения состояний они обеспечивают также изменение конфигурации сети и другие меры, необходимые для обеспечения или восстановления нормальной работы сети сигнализации. Различные функции уровня 3 взаимодействуют друг с другом и с функциями других уровней посредством команд и индикаций. Детальные требования к функциям сети сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.704.
§ Уровень 4 (функции подсистемы пользователя) состоит из различных подсистем пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры сигнализации, характерные для определенного типа пользователя системы. Набор функций подсистемы пользователя может значительно различаться для разных категорий пользователей системы сигнализации. В общем виде можно выделить две группы пользователей:
o пользователи, для которых большинство функций связи определено в системе сигнализации. Например, функции управления вызовами телефонии с соответствующей подсистемой пользователя телефонии;
o пользователи, для которых большинство функций связи определено вне системы сигнализации. Например, использование системы сигнализации для передачи информации, касающейся управления и техобслуживания. Для таких «внешних пользователей» подсистема пользователе может рассматриваться как интерфейс типа «почтовый ящик» между подсистемой внешнего пользователя и функцией передачи сообщений, в которой, например, передаваемая информация пользователя собирается / разбирается в соответствующие форматы сигнальных сообщений.
Цель лекции: изучение студентами системы сигнализации ОКС7.
Принцип общеканальной сигнализации;
Сеть сигнализации ОКС7;
Стек протоколов ОКС7.
Принцип общеканальной сигнализации.
Общеканальная сигнализация 7 (ОКС7) – это такая система сигнализации, при которой информация управлением установлением соединения (сигнализация) для всех разговорных каналов и/или каналов передачи данных передается в виде блоков данных (сигнальных сообщений) по одному общему каналу сигнализации, который может быть организован в любом временном интервале (кроме нулевого) одного из первичных трактов ИКМ, входящих в пучок, соединяющих напрямую две взаимодействующие АТС, рисунок 9.1 .
Рисунок 9.1 – Принцип общеканальной сигнализации
Общеканальная сигнализация может рассматриваться как особый тип передачи данных, специализированный для передачи сигнализации и информационного обмена между процессорами узлов связи различного назначения. Для обеспечения надежности, система ОКС7 обладает функциями обнаружения и коррекции ошибок, вызванных воздействием помех на средства передачи, и автоматической реконфигурации маршрутов в случае отказов сетевых элементов.
Как правило, для повышения надежности в другом ИКМ-тракте пучка, организуется резервный канал для передачи данных ОКС7. Все остальные временные интервалы системы передачи (кроме нулевых) при использовании ОКС7 могут быть задействованы для передачи речи или данных пользователя. Один канал ОКС7 может обслужить около 1000 разговорных каналов.
Сеть сигнализации ОКС7.
Основные понятия ОКС7 :
- функции источника и приемника сигнальных сообщений обеспечивает подсистема пользователя (User Part - UP) ;
- пункт сигнализации SP (Signaling Point) – любой узел сигнальной сети, реализующий функции обработки сигнальных сообщений ОКС7, то есть узел на котором функционируют подсистема передачи сообщений и подсистемы пользователей;
Пункт сигнализации однозначно определяется своим уникальным кодом (Signaling Point Code) ;
- звено сигнализации SL (Signaling Link) – канал передачи данных соединяющий между собой пункты сигнализации;
Несколько параллельных звеньев сигнализации напрямую соединяющих два сигнальных пункта образуют пучок звеньев сигнализации (Signaling Link Set) ;
- транзитный пункт сигнализации STP (Signaling Transfer Point) – пункт сигнализации, осуществляющий только функции маршрутизации сигнальных сообщений между различными звеньями сигнализации и не имеющий подсистем пользователей;
Сигнальная информация передается между пунктами сигнализации в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами .
Узел сигнальной сети может совмещать в себе функции пункта сигнализации и транзитного пункта сигнализации.
Сеть сигнализации 7 состоит из пунктов сигнализации и связывающих их каналов сигнализации. Пункт сигнализации (ПС), как правило, коммутационная станция, которая взаимодействует со смежными станциями при помощи системы сигнализации №7. Различают оконечные и транзитные ПС. Оконечные ПС, в зависимости от направления передачи сигнального сообщения, могут выступать как исходящие пункты (Originating Signalling Point - OSP ) и пункты назначения (Destination Signalling Point - DSP ).
Всемирная сеть сигнализации делится на два независимых уровня – международный и национальный . Такая структура позволяет разделить ответственность по управлению сетью сигнализации и составить планы нумерации пунктов сигнализации международной сети и разных национальных сетей независимо друг от друга.
Два сигнальных пункта имеют сигнальное отношение (Signalling Relation - SR) , если их подсистемы пользователя обладают возможностью обмениваться сигнальными сообщениями. Сигнальное отношение может осуществляться непосредственно между оконечными пунктами сигнализации или через один или несколько транзитных пунктов. Конкретная реализация сигнального отношения в сети определяет маршрут сигнализации Signalling Rout - SR) . Для одного сигнального отношения можно использовать несколько сигнальных маршрутов через различные транзитные пункты. Эти маршруты для данного сигнального отношения образуют группу (пучок) маршрутов сигнализации (Signalling Rout Set - SRS ).
Стек протоколов SS7.
Стек протоколов SS7 состоит из четырех уровней (рисунок 9.2). Нижние три уровня объединены под общим названием «подсистема передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI :
Рисунок 9.2 – Сопоставление уровней модели OSI и уровней модели ОКС7
Уровень 1 функции звена передачи данных;
Уровень 2 функции сигнального звена;
Уровень 3 функции сети сигнализации.
Уровень 1 звена передачи данных сигнализации - подсистемы МТР определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных для звена сигнализации. Обычно используются каналы 64 кбит/с тракта ИКМ. Выполнение функций 1-го уровня, определяющих интерфейс со средой передачи, означает независимость функций более высоких уровней (уровни 2-4) от используемой среды передачи.
Уровень 2 сигнального звена - подсистемы МТР определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя напрямую связанными пунктами сигнализации. Функции уровня 2 определяют структуру передаваемой информации по каждому звену и процедуры обнаружения и исправления ошибок. Сочетание функций уровней 1 и 2 организует звено сигнализации для передачи сигнальных сообщений.
Уровень 3 сети сигнализации - подсистемы 3 МТР ориентирован на выполнение функций сети сигнализации. Процедуры уровня 3 обеспечивают надежную передачу сигнальной информации от одной АТС к другой даже в случае отказов на уровнях 1 и 2. Уровень 3 обеспечивает управление звеньями сигнализации и включает функции обработки сигнальных сообщений для их маршрутизации в сети сигнализации, а также функции управления самой сетью сигнализации.
Четвертый уровень модели ОКС7 образуют подсистемы-пользователи услугами МТР и/или SCCP:
TUP (Telephone User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети;
DUP (Data user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;
ISUP (ISDN User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети, сети передачи данных и цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN);
TSAP (Transaction capabilities application part) – прикладная подсистема поддержки транзакций;
B-ISUP (B-ISDN user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию широкополосной ISDN (B-ISDN);
MAP (Mobile application part) – прикладная подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сетей подвижной связи стандарта GSM;
INAP (Intelligent network application part) – прикладная подсистема Интеллектуальной сети;
OMAP (Operation Maintenance and administration part) – прикладная подсистема эксплуатационного управления;
SCCP (Signaling connection control part) – подсистема управления сигнальными соединениями обеспечает логические соединения для передачи блоков данных сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированных на соединение.
Подсистем МТР и SCCP совместно образуют подсистему сетевых услуг (NSP – network service part). Используя услуги МТР, подсистема SCCP обеспечивает сигнализацию в сети ОКС7 виртуальных соединений и может предоставлять сетевые услуги, как ориентированные на такие соединения, так и не требующие их создания.
ТСАР обеспечивает набор возможностей для обслуживания вызова без установления соединения. Эти возможности можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле. Пример такого использования - услуга 800, в которой оставшиеся цифры номера после кода 800 преобразовываются централизованной базой данных в физический адрес.
Для обмена информацией между функциональными элементами на интерфейсах A, B, C, D, E, F, G принята система общеканальной сигнализации №7 (ОКС-7 или SS7).
ОКС-7 является специализированной сетью передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины (до 274 байтов). Пакеты называют сигнальными единицами.
Узлы сети ОКС-7 принято называть сигнальными пунктами (SP – Signaling Point). Атрибутами сигнального пункта являются:
NI=10 – национальная сеть
NI=11 – ведомственная или региональная сеть
NI=00 – международная сеть
Код SPC позволяет адресовать сигнальные сообщения между узлами в пределах одной сети ОКС-7, например в пределах одной национальной сети. Его недостаточно для адресации сообщений между сигнальными пунктами различных сетей ОКС-7.
Три нижних уровня протоколов ОКС-7 образуют часть передачи сообщений (MTP ). Выше расположены пользователи MTP:
ISUP и SCCP . Они подготавливают и передают в MTP сообщения (User Information). MTP дополняет эти сообщения соответствующей служебной информацией. В результате формируется сигнальная единица сообщения (MSU – Message Signaling Unit).
В функции 3-го уровня MTP входит маршрутизация сигнальных единиц. С этой целью к пользовательскому сообщению добавляют метку маршрутизации (Routing Label ) и информационный октет (SIO ). Тем самым указывают коды сигнальных пунктов отправителя (OPC ) и получателя (DPC ) сообщения, пользователя MTP и идентификатор сети (NI ).
Уровень 2 MTP обеспечивает достоверной обмен информацией между двумя сигнальными пунктами. С этой целью в сигнальную единицу включают проверочные биты (CK ). Номера сигнальных единиц, передаваемых в прямом и обратном направлениях (FSN и BSN ) и соответствующие биты-индикаторы (FIB и BIB ) обеспечивают повторную передачу сигнальных единиц при выявлении ошибок на приемной стороне.
Уровень 1 определяет физические, электрические и функциональные характеристики тракта передачи сигнализации и устройств доступа. Для передачи сигнализации используют цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Часто для ОКС-7 выделяют 16-й канал 32-х канального тракта E1, однако это не является обязательным.
Рис. 1.
Структура протоколов ОКС -7
MTP – Message Transfer Part – часть передачи сообщений
ISUP – Integrated Services Digital Network (ISDN) User Part – пользователькая часть сети ISDN
SCCP – Signaling Connection Control Part – часть управления сигнальными соединениями
TCAP – Transaction Capabilities Application Part – прикладная часть возможностей транзакций
BSSAP – Base Station System Application Part – прикладная часть подсистемы базовых станций GSM. Состоит из:
RANAP – Radio Access Network Application Part – прикладная часть подсистемы радиодоступа в сетях UMTS
MAP – Mobile Application Part – прикладная часть поддержки мобильности сетей GSM
INAP – Intelligent Network Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (фиксированная связь)
CAP – CAMEL Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (подвижная связь)
Рис. 2.
Формат сигнальной единицы сообщений представлен на рис. 3.
Рис. 3.
F – Flag (01111110) – флаг начала и конца сигнальной единицы
BSN – Backward Sequence Number – обратный порядковый номер
BIB – Backward Indicator Bit – обратный бит-индикатор
FSN – Forward Sequence Number – прямой порядковый номер
FIB – Forward Indicator Bit – прямой бит-индикатор
LI – Length indicator – указывает число байт, следующих за LI; идентифицирует тип сигнальной единицы:
0 – Fill-In Signal Unit (FISU) –заполняющая сигнальная единица
1 или 2 – Link Status Signal Unit (LSSU) – сигнальная единица сигнального звена
более 2 – Message Signal Unit (MSU) – сигнальная единица сообщения
SIO – Service information octet – октет информации о сервисе
SI – Service Indicator: ISUP SCCP Link Status
NI – Network Indicator (идентификатор сети): 00; 10; 11.
DPC – destination point code – код пункта назначения
OPC – originating point code – код пункта отправления
SLS – signaling link selection field – поле выбора тракта сигнализации
CK – Check bits – проверочные биты
ISUP реализует функции управления вызовами с возможностью предоставления абонентам услуг ISDN.
Подсистема ISUP использует стандартные сообщения, формат которых определен спецификациями Q.767.
Сообщения, используемые при установлении и окончании вызова:
Сообщения ISUP передают по принципу «от звена к звену».
Помимо метки маршрутизации, в поле SIF включаются идентификатор канала (CIC – Circuit Identification Code), однозначно связывающий данное сигнальное сообщение с определенным каналом трафика.
Рис. 4.
Последовательность установления вызова SCCP реализует обмен сигнализацией, несвязанной непосредственно с вызовами и каналами трафика.
В отличие от ISUP SCCP позволяет устанавливать сквозные сигнальные соединения по принципу «из конца в конец».
Формат поля SIF при передаче сообщения SCCP:
Рис. 5.
SCCP обеспечивает передачу сообщений двух типов:
1) Без установления логического соединения (Connection less). Используют MAP, INAP, CAP и др. через TCAP, BSSAP (часть BSSMAP), рис. 6.
2) C установлением логического соединения (Connection oriented). Использует BSSAP (DTAP и часть BSSMAP), RANAP (рис. 7).
Рис. 6.
Рис. 7.
SCCP обеспечивает дополнительные возможности адресации сообщений.
Получателя и отправителя сообщений можно адресовать, используя:
Номер подсистемы позволяет адресовать сообщения различным сетевым элементам, имеющим одинаковый SPC.
Можно дифференцировать сообщения, адресованные MSC, VLR, HLR, EIR, находящимся в одном узле.
Номера некоторых подсистем:
Глобальный заголовок (GT) используют для адресации SCCP сообщений, направляемых в другие сети ОКС-7.
Например, HLR сети X (NI=10) посылает SCCP сообщение VLR сети Y (NI=10), через транзитную сеть Z (NI=00). Непосредственно адресовать сообщение с использованием только SPC нельзя, так как код сигнального пункта не является уникальным. Однако можно использовать ISDN номер VLR, который и образует GT.
Сигнальную единицу на исходящем узле посредством SPC адресуют не непосредственно в узел-получатель, а в пограничный шлюзовый узел. При этом указывают, что в сообщении содержится информация о GT, например в виде ISDN номера VLR. Шлюзовый узел, принадлежащий двум сетям (NI=10 и NI=00), распаковывает SCCP сообщение, извлекает из него GT, анализирует его и определяет SPC следующего пограничного узла (в своей сети).
В сообщение, отправляемое из одного шлюза в другой, опять вкладывают GT.
Второй шлюз также распаковывает сообщение, извлекает из него GT, и на основании его анализа формирует SCCP сообщение в узел-получатель, используя SPC этого узла. GT в это сообщение уже не вкладывают.
Рис. 8.
DTAP (Direct Transfer Part)
BSSMAP (BSS Management Application Part)
MAP – Mobile Application Part
Служит для обновления данных о местоположении в VLR, HLR, SIM. Инициируется MS в 3-х случаях:
1. MS инициирует процедуру локализации, посылая сообщение Location_Update_Request (TMSI, LAISIM).
BSS передает в MSC сообщение: BSSAP: LOCATION_UPDATING_Request (TMSI, LAISIM, LAIBCCH).
В новом MSC нет данных, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLR:
2. MSC запрашивает у MS IMSI: BSSAP: IDENTITY_Request .
3. MS возвращает IMSI в открытом виде:BSSAP: IDENTITY_Response (IMSI).
4. VLR преобразует первые цифры IMSI (MCC+MNC+HLRID) в адрес HLR в сети ОКС-7.
5. VLR запрашивает у HLR аутентификационные триплеты: MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Request (IMSI).
6. HLR пересылает запрос в AC, AC генерирует триплеты, возвращает их в HLR, а тот пересылает их в VLR:
MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Response (5 триплетов).
В новом MSC есть данные, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLRN:
7. Новый VLR определяет адрес старого VLR в сети ОКС.
8. Новый VLR делает запрос в старый VLR: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Request (TMSI).
9. Старый VLR возвращает IMSI и аутентификационные триплеты: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Response (IMSI, триплеты).
10. Проводится аутентификация абонента.
11. VLR информирует HLR о регистрации MS: MAP: UPDATE_LOCATION_Request (IMSI, MSC-ISDN, VLR-ISDN).
12. HLR дает команду старому VLR об удалении абонента из базы данных: MAP: CANCEL_LOCATION_Request (IMSI).
13. Старый VLR удаляет абонента и подтверждает удаление: MAP: CANCEL_LOCATION_Response.
14. HLR принимает решение об обслуживании абонента в новом коммутаторе. При положительном решении информирует новый
VLR об услугах, доступных абоненту: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Request (MSISDN, данные об основных и
дополнительных услугах абонента, о контролируемых VLR запретах, о подписке CAMEL и т.д.).
15. VLR подтверждает полученную абонентскую информацию: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Response
16. HLR подтверждает регистрацию абонента: MAP: UPDATE_LOCATION_Response (HLR-ISDN).
17. VLR возвращает MS подтверждение регистрации: BSSAP: LOCATION_UPDATING_ACCEPT (TMSI, LAI).
В результате проведенного обмена сигнальной информацией:
Исходящий вызов
Рис. 9
Входящий вызов
Доставка вызова в обслуживающий коммутатор:
Рис. 10.
MSRN – Mobile Station Roaming Number
1. В GMSC поступает начальное адресное сообщение: ISUP: IAM (MSISDN-B).
2. GMSC преобразует первые цифры MSISDN-B в адрес HLR-B в сети ОКС-7.
3. GMSC направляет в HLR-B запрос о маршрутизации вызова: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Request (MSISDN-B).
4. HLR проверяет: - нахождение абонента в разрешенной сети;
Подписку на услугу;
Отсутствие запретов;
Необходимость переадресации.
5. HLR преобразует VLR-ISDN в адрес VLR в сети ОКС-7.
6. HLR направляет в VLR запрос о предоставлении роумингового номера: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Request (IMSI).
7. VLR проверяет, подключен ли абонент в данный момент (IMSI Attached/Detached). При положительном результате – ассоциирует
IMSI с одним из MSRN из диапазона номеров (например, присваивает абоненту MSRN 7-495-xyz-3333).
8. VLR возвращает в HLR выделенный роуминговый номер: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Response (MSRN).
9. HLR пересылает MSRN в GMSC: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Response (MSRN).
10.GMSC анализирует первые цифры MSRN и определяет маршрут, формирует и отправляет IAM, в которое включает MSRN. IAM
поступает в MSC: ISUP: IAM (MSRN).
11.MSC ассоциирует поступивший вызов с определенным абонентом (с IMSI) и освобождает MSRN. MSC запрашивает у VLR
значения LAI и TMSI. Преобразует LAI в адрес того BSC, который обслуживает соты данной LA.
12.MSC дает команду BSC послать пейджинговые сообщения по всем сотам локальной области: BSSAP: Paging (TMSI, LAI, IMSI).
BSC организует передачу пейджинга на радиоинтерфейсе Paging Request (TMSI).
Установление входящего вызова (обслуживающий MSC – MS):
.JPG)
Рис. 11.
Подробную информацию об эволюции сетей мобильной связи, текущем состоянии, трендах и перспективах ее развития читайте в новейшей книге-справочнике "Мобильная связь на пути к 6G ".
Цель работы: изучить основные характеристики общеканальной системы сигнализации ОКС №7.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В связи с внедрением цифровых телефонных станций, позволяющих удовлетворить высокие требования клиентов телефонных сетей, перед разработчиками стал вопрос разработки принципиально нового вида сигнализации.
Решение этих задач было найдено на пути заимствования некоторых наиболее полезных технологий передачи данных. Этот подход был первоначально опубликован при разработке системы сигнализации по общему каналу №6 (1964-1968гг., Зеленая книга ITU-T). Система ОКС полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя отдельное общее звено сигнализации, по которому передаются все сигналы для нескольких трактов. Однако, работая по относительно медленным звеньям сигнализации с модемной связью на скорости 2400 или 4800 бит/с система ОКС не могла в полной мере удовлетворить существующие потребности.
Протокол ОКС:
Должен иметь многоуровневую архитектуру, обеспечивающую возможность модернизации отдельных компонент протокола сигнализации, не затрагивая других его частей;
Быть универсальным для разнообразных применений (как телефония, так и передача данных, услуги ISDN, обслуживание абонентов мобильной связи и другое);
Обеспечение надежности связи, при которой потеря одного звена сигнализации не должна оказывать значительное отрицательное влияние на качество обслуживания сети связи;
Наличие качественных спецификаций, достаточно исчерпывающих для того, чтобы обеспечить различным производителям АТС самостоятельное внедрение ОКС.
Разработанная по этим требованиям система общеканальной сигнализации №7 стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных телефонных сетей. Протокол ОКС№7 обеспечивает все преимущества ОКС№6 по обслуживанию вызовов и предоставляет также новые возможности по созданию телекоммуникационных услуг.
Целью разработки протокола ОКС №7 также является высокая надежность передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и без дублирования сигнальных сообщений. Помимо архитектуры самого протокола это достигается оптимизацией построения сетей сигнализации ОКС №7.
В процессе функционирования телекоммуникационной сети отдельные объекты сети в виде систем телекоммуникаций производят обслуживание пользователей по предоставлению различных видов связи.
Процесс организации связи и обеспечения взаимодействия пользователей образует телекоммуникационный процесс. Телекоммуникационный процесс включает три базовых компонентных процесса:
сигнализации;
управления;
коммутации.
Внеканальная сигнализация по общему каналу - это сигнализация по отдельному, выделенному каналу, который является общим для группы информационных каналов, причем каждый информационный канал в данной группе (пучке) равноправен по доступу и возможностям использования общего канала сигнализации.
Система сигнализации по ОКС№7 ориентирована на телекоммуникационные сети, использующие:
Цифровую коммутацию;
Управление на базе вычислительных средств;
Современные и новые компьютерные технологии.
Система ОКС №7 полностью обеспечивает все возможности и преимущества системы сигнализации ОКС №6 по обслуживанию телефонных абонентов, но, наряду с этим, предоставляет также новые возможности:
По созданию новых телекоммуникационных услуг;
Обеспечению более высокой надежности передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и дублирования сигнальных сообщений;
Оптимальному построению сетей сигнализации.
Система сигнализации №7 охватывает сигнализацию как относящуюся, так и не относящуюся к установлению соединения (каналозависимую и каналонезависимую сигнализацию).
Система сигнализации №7 оптимизирована для работы по цифровым каналам 64Кбит/с. Она пригодна также для работы по аналоговым каналам и на более низкой скорости. Система сигнализации применима для наземных и спутниковых звеньев в режиме связи от точки к точке. Система сигнализации не содержит средств, необходимых для работы в режиме от точки к группе точек (точка-многоточка), но, при необходимости, допускает возможность расширения до обеспечения и такого применения.
Примеры приложений, обеспечиваемых системой сигнализации №7:
коммутируемая телефонная сеть общего пользования - ТфОП;
цифровая сеть с интеграцией служб - ЦСИС;
интеллектуальная сеть - взаимодействие с сетевыми базами данных, пунктами управления услугами для управления обслуживанием;
сеть сухопутной подвижной связи общего пользования - взаимодействие со средствами подвижной связи;
сеть управления телекоммуникационной сетью - взаимодействие со средствами оперативного управления и технической эксплуатации.
Компоненты системы сигнализации №7 регламентированы первоначально Международным Комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ), который в последующем был превращен в Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи МСЭ-Т.
Рисунок 11.1 – Структура ОКС№7
В целом модель ОКС №7 состоит из двух основных частей:
Подсистем пользователей и приложений;
Подсистемы передачи сообщений МТР.
Система сигнализации №7 содержит следующие функциональные блоки:
Подсистема передачи сообщений (MTP);
Подсистема пользователей телефонной связи (TUP);
Подсистема пользователя данных (DUP);
Подсистема пользователей ЦСИС (ISUP);
Подсистема управления соединением сигнализации (SCCP);
Транзакционные возможности (TC);
Логически прикладной объект (AE);
Прикладные служебные элементы (ASE).
Термин «пользователь» в данном контексте понимается как любой функциональный объект, использующий возможности транспортировки, предоставляемые подсистемой передачи сообщений.
Основным назначением подсистемы передачи сообщений (МТР) является обеспечение средств:
Надежной передачи сигнальной информации "подсистем пользователей" через сеть сигнализации ОКС №7;
Выявления и устранения отказов системы и сети для обеспечения надежной передачи и дос-тавки сигнальной информации.
Функции подсистемы передачи сообщений делятся на три группы:
функции звена данных сигнализации;
функции звена сигнализации;
функции сети сигнализации.
Подсистема МТР обеспечивает передачу информации в неискаженной форме, без потерь, дублирования и ошибок, в установленной последовательности, от одного пункта сигнализации к другому. Причем эта подсистема не анализирует значения передаваемых сигнальных сообщений, формируемых различными подсистемами пользователя. Благодаря такой независимости работы МТР от передаваемых сообщений имеется возможность реконфигурации и гибкого управления сигнальным трафиком при отказах или перегрузках в сети сигнализации. Следует заметить, что выполнение функций передачи сообщений в некоторых случаях выполняется совместно подсистемой МТР и подсистемой SCCP. SCCP и МТР совместно рассматриваются как сетевая подсистема обслуживания, которую можно считать системой доставки сообщений.
Практическая часть
Изучить основные характеристи общеканальной системы сигнализации ОКС №7.
В отчете необходимо представить:
1. Основные харакетиристики сигнальной сети ОКС№7.
2. Структура сигнальной сети ОКС№7.
Контрольные вопросы
1. Перечислите функции главных элементов, которые входят в состав ОКС №7.
2. Приведите основные характеристики сети ОКС №7?
3. Какую структуру имеет сеть ОКС №7?
4. Приведите примеры приложений, обеспечиваемых системой сигнализации ОКС №7.
Лабораторная работа №12
