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
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 ".
Общеканальная сигнализация ОКС7. Типы и принципы организации взаимодействия. Процесс установления соединения.
На сетях общего пользования принята система сигнализации типа ОКС7. В настоящее время система ОКС7 необходима при построении следующих цифровых сетей: телефонной сети общего пользования (ТфОП), цифровой сети с интеграцией обслуживания (ЦСИО - ISDN), сети мобильной связи (СМС), интеллектуальной сети (ИС).
Система сигнализации рассчитана на обслуживание крупных пучков СЛ. В зависимости от обслуживаемого трафика рекомендовано в одном пучке объединять от 700 до 2000 ЦСЛ (теоретически количество ЦСЛ может достигать 30000).
Многоуровневая эталонная модель системы ОКС7 была разработана раньше, чем эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС) и поэтому имеет свои особенности. На рис.7.57 показана структура протоколов уровней модели ОКС7, а также их соответствие уровням модели ВОС.
Модель ОКС7 состоит из двух основных частей: подсистем пользователей и приложений; подсистемы передачи сообщений МТР. К подсистемам пользователей и приложений относятся: TUP - подсистема телефонных пользователей, ISUP - подсистема пользователей сетью ISDN, MUP - подсистема пользователей подвижной связи (стандарт NMT), HUP - подсистема передачи сигналов управления в процессе разговора на сети мобильной связи стандарта NMT, SCCP - подсистема управления соединением сигнализации, TCAP - подсистема обработки транзакций, МАР - пользователей мобильной связью стандарта GSM, ОМАР - подсистема техобслуживания и эксплуатации, INAP - подсистема пользователей интеллектуальной сети. Перечисленные подсистемы необходимы для обеспечения соответствующих услуг связи. Через них передаются сообщения протоколов уровня 4. Подсистема МТР выполняет роль транспортной платформы, общей для всех пользователей и приложений. Данная подсистема включает в себя протоколы уровней 1…3: физического, канального и сетевого. Модель ОКС7 соответствует модели ВОС только на нижних уровнях: физическом и канальном. Сетевой уровень модели ОКС7 в отличие от аналогичного уровня модели ВОС не выполняет полностью функций по маршрутизации сигнальных соединений. Этот недостаток исключается при использовании подсистемы SCCP.
Рассмотрим функции уровней ОКС7.
На уровне 1 выполняются функции звена данных сигнализации. Для этого уровня определены физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных на звене сети сигнализации. Звено образовано между двумя напрямую связанными пунктами сети сигнализации. Наиболее часто звено образуется между двумя смежными коммутационными станциями, каждая из которых является пунктом сети сигнализации. В качестве канала звена сигнализации обычно используется один из ОЦК первичного канала Е1.
Уровень 2 определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по звену сети сигнализации. На этом канальном уровне выполняются функции по определению структуры передаваемой информации по каждому звену и процедуры по обнаружению и исправлению ошибок.
Совместное выполнение функций на уровнях 1 и 2 ОКС7 позволяет организовать звено сигнализации, служащее для передачи сигнальной информации. Такая информация передается в виде сигнальных сообщений, получивших для ОКС7 название сигнальных единиц . Сигнальные единицы имеют переменную длину и непрерывно передаются по каналу данных каждого звена.
Уровень 3 предназначен для выполнения сетевых функций сигнализации.
Основная задача этого уровня состоит в надежной доставке сигнальной информации от одной коммутационной станции к другой. При этом производится управление звеном сигнализации, обеспечивающее обработку принимаемых сигнальных сообщений с целью их дальнейшей маршрутизации. Маршрутизация состоит в том, что на уровне 3 принятое сигнальное сообщение либо остается в данном пункте сети и направляется на верхний уровень (например, в подсистему ISUP), либо передается в другой пункт сети.
Рассмотрим уровень 4 ОКС7 на примере подсистемы ISUP. Эта подсистема направлена на установление соединений и на разъединение на сетях с цифровыми АТС, в которые включаются как цифровые, так и аналоговые абонентские установки.
С помощью подсистемы ISUP между коммутационными станциями передаются сообщения. На рис. показана диаграмма установления соединения и разъединения между цифровыми телефонными аппаратами ТА А и ТА Б при передаче цифр блочным способом.
Соединение начинается с передачи от аб. А номера вызываемого абонента, принимаемого и анализируемого на АТС А. На АТС А в соответствии с полученным номером, выбирается маршрут сигнализации, формируется и передается сообщение IAM (Начальное адресное сообщение). В этом сообщении содержится адресная информация - номера вызываемого и вызывающего абонентов, а также другая информация - тип доступа на исходящей стороне - с аналоговым или с цифровым абонентским устройством, тип требуемой вызывающим абонентом услуги, например, передача речи на скорости 64 кбит/с, информация о том, включено ли на исходящей стороне эхоподавляющее устройство и другие. Сообщение IAM анализируется на АТС А, выбирается направление соединения к АТС Б и новое сообщение IAM передается на транзитную АТС Б. В это же время АТС А проключает разговорный тракт в обратном направлении, что в необходимых случаях позволяет исходящей стороне прослушивать тональные сигналы, посылаемые от АТС Б. В рассматриваемом примере предполагается, что транзитный пункт сети сигнализации совмещен с АТС Б. После анализа данных, содержащихся в последнем сообщении IAM, АТС Б проключает в обоих направлениях разговорный тракт. Далее АТС Б выбирает направление соединения к АТС В, формирует следующее сообщение IAM и посылает его к АТС В. На АТС В разговорный тракт проключается в прямом и обратном направлениях, определяется линия вызываемого абонента и если доступ к аб. Б свободен, посылает к аб. Б сигнал ПВ (посылка вызова). В ТА аб. Б работает вызывное устройство. На АТС В формируется и передается к АТС Б сообщение АСМ (Адрес полный), указывающее о полной адресной информации, принятой на АТС В. Это сообщение проходит через транзитную АТС и достигает АТС А. Прием данного сообщения на каждой станции приводит к удалению из памяти информации, связанной с соединением, аб. Б подается сигнал КПВ (контроль посылки вызова). Когда вызванный абонент ответит, то АТС В формирует сообщение ANM (Ответ). Последнее передается к АТС Б, а затем к АТС А. На АТС В образуется двусторонний разговорный тракт а на АТС А разговорный тракт проключается в прямом направлении. Абоненты разговаривают. Подсистема ISUP использует метод одностороннего отбоя, когда инициализация разъединение может быть от любого из абонентов. Предположим, что первым дал отбой вызывавший абонент. После приема отбоя на АТС А нарушаются разговорные тракты и к АТС Б посылается сообщение REL (Освобождение). АТС Б обрабатывает это сообщение и пересылает его к АТС В. На обеих АТС нарушаются разговорные тракты. АТС В преобразует сообщение REL в сообщение DISCONNECT и посылает его к аб. Б. От каждой из АТС, принявшей сообщение REL, передается в обратном направлении сообщение RLC (Release Complete), указывающее на освобождение разговорного канала.
Общеканальная сигнализация ОКС7. Типы сигнальных единиц. Способы обнаружения ошибок.
В зависимости от назначения сигнальные единицы делятся на три типа:
1. значащая сигнальная единица (MSU), предназначенная для передачи сигнальных сообщений, сформированных в подсистемах пользователей и приложений;
2. сигнальная единица состояния звена (LSSU), служащая для контроля состояния звена сигнализации;
3. заполняющая сигнальная единица (FISU), обеспечивающая синхронизацию на звене при отсутствии сигнальной информации.
На рис.7.58 показаны форматы сигнальных единиц разных типов и количество битов, входящих в соответствующие поля сигнальных единиц.
Формат MSU (рис.7.58,а) включает в себя поля фиксированной длины и одно поле переменной длины - поле сигнальной информации SIF. В начале и в конце сигнальной единицы устанавливается флаг F, имеющий следующую последовательность битов: 01111110. Два флага позволяют выделить из общего потока каждую сигнальную единицу. Чтобы последовательность битов флага не появилась в ином поле сигнальной единицы на передающей стороне для всех полей, кроме флагов, производится стаффинг (вставление нулей после каждой последовательности из пяти непрерывно следующих единиц), а на принимающей стороне - дестаффинг (изъятие вставленных на передающей стороне нулей).
Поля: обратный порядковый номер BSN, обратный бит-индикатор BIB, прямой порядковый номер FSN, прямой бит-индикатор FIB - необходимы для процедуры обнаружения и исправления ошибок. Номер FSN присваивается каждой передаваемой сигнальной единице, BSN - это номер принятой сигнальной единицы, посылаемый в обратном направлении для подтверждения её приема.
Для обнаружения ошибок используется циклический код, а исправление ошибок достигается методами повторной передачи сигнальной единицы, принятой с ошибкой.
Поле индикатора длины LI используется, во-первых, для определения типа сигнальной единицы, во-вторых, для указания количества байтов, входящих в поля SIO и SIF. Тип сигнальной единицы определяется следующим образом: LI=0 - заполняющая сигнальная единица, LI=1 или 2 - сигнальная единица состояния звена, LI>2 - значащая сигнальная единица. В поле LI может быть записано максимальное число, равное 63.
Байт служебной информации SIO содержит индикатор службы и поле подвида службы. Индикатор службы, занимающий 4 бита, отмечает к какой подсистеме относится данная сигнальная единица: 0011 - SCCP, 0100 - TUP, 0101 - ISUP, а также то, что сигнальная единица несет информацию по управлению сетью сигнализации (0000) или предназначена для тестирования звена сигнализации (0001). В поле подвида службы используются только два старших разряда 4-битового слова, указывающих через какую сеть устанавливается соединение: 00 - международная сеть; 01 - резерв для международной сети; 10 - национальная сеть (в России - междугородная сеть общего пользования); 11 - резерв для национального применения (в России - местная сеть общего пользования).
Поле сигнальной информации SIF несет в первую очередь полезную для пользователей информацию. На передающей стороне поле SIF заполняется информацией, поступившей от уровня 4, а на принимающей стороне содержимое этого поля передается на уровень 4.
Далее следуют проверочные биты СК, содержимое которых позволяет с помощью циклического кода, использующего образующий полином: х 16 + х 12 + х 5 +1, обнаруживать битовые ошибки в сигнальной единице. Если в принятой сигнальной единице обнаружена ошибка, то сигнальная единица стирается и запускается механизм исправления ошибки методом повторной передачи этой сигнальной единицы.
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.
Кафедра: Информационные Технологии
Лабораторная Работа
"Создание транковой группы по типу сигнализации ОКС №7"
Москва, 2009
Цель работы: Изучение электронной станции семейства АЛС. Получение практических навыков работы в качестве оператора станции. Научиться создавать транковую группу с типом сигнализации ОКС №7.
Преимущества третьего класса систем сигнализации ОКС №7
Система ОКС полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя выделенный общий канал (звено), по которому передается вся сигнальная информация (линейная и регистровая) для множества трактов (около 4 тысяч разговорных каналов). К преимуществам ОКС №7 можно отнести:
Сохранение дорогостоящих ресурсов управляющих процессоров системы коммутации, которые тратятся на сканирование системы для протоколов сигнализации по ВСК;
Сокращение времени установления соединения;
Многоуровневая архитектура ОКС позволяет модернизировать отдельные компоненты;
Универсальность системы сигнализации, применимость для различных приложений: телефония, передача данных, услуги ISDN, услуги для абонентов мобильной связи, функции эксплуатации и управления;
Обеспечение надежности связи, за счет использования не менее двух звеньев сети сигнализации;
Наличие качественных спецификаций для внедрения ОКС на ЦАТС.
Основы системы общеканальной сигнализации №7 (ОКС №7)
ОКС – это цифровой канал связи между двумя управляющими устройствами станций или узлов сети электросвязи с коммутацией каналов (КК), предназначенный для обмена сигнальными сообщениями.
Первоначально ОКС предназначался только для обмена сообщениями сигнализации в телефонных сетях. В настоящее время в ОКС могут также передаваться данные пользователей в пакетной форме, информация телеметрии, данные в процессе предоставления интеллектуальных услуг и в целях технической эксплуатации. Эти данные должны передаваться с более низким приоритетом, чем данные сигнализации.
ОКС №7 может использоваться на сети сигнализации, организованной по каналам систем передачи с ИКМ, по каналам аналоговых систем передачи или физическим линиям. Система сигнализации №7 предназначена для использования в цифровых сетях связи (в У-ЦСИО, Ш-ЦСИО, в сотовых сетях и сетях передачи данных с коммутацией каналов).
По ОКС сигналы передаются в виде пакетов. Это означает, что в пунктах сигнализации (ПС) (SP, Signalingpoint) и в каналах сети сигнализации используются методы пакетной коммутации.
Система общеканальной сигнализации №7 (ОКС №7) стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных сетей связи. Сети сигнализации, работающие по протоколу ОКС №7, представляют собой специализированные сети с коммутацией пакетов, логически отделенные от сетей коммутируемых каналов связи и предназначенные для транспортировки сообщений управления соединениями в телефонных сетях и сетях ISDN, а также запросов выполнения операций в удаленных узлах сети. Два существенных отличия таких сетей от сетей передачи данных – высокая производительность при обслуживании нагрузки и высокая надежность – обусловлены спецификой выполняемых задач и проявились в сложности стека протоколов, формирующих систему сигнализации ОКС №7. Сигнальная информация передается от одного SP к другому при помощи сигнальных единиц (СЕ). В ОКС №7 используются три типа СЕ:
-Значащаяся СЕ (ЗНСЕ), их длина может быть от 3 байтов и выше (в национальных сигнальных сетях до 279 байтов) (MessageSignalUnit– MSU) – используется для передачи сигнальной информации, обеспечивающей процесс соединения и разъединения каналов, используемых для передачи речевой информации и данных между пользователями цифровой сети (оконечным оборудованием данных (ООД));
-СЕ состояния звена сигнализации (СЗСЕ) (LinkStatusSignalUnit – LSSU) – используемые для индикации состояния оконечных устройств звена сигнализации (ввод в работу после включения питания аппаратных средств и восстановление состояния звена сигнализации после устранения отказа), их длина равна одному или двум байтам. Пункт сигнализации, определивший сбой в работе сигнального звена (вследствие нарушения фазирования передачи сигнальной единицы) уведомляет смежный пункт о недоступности звена и прекращает передачу сигнального трафика на это звено и передает LSSU к смежному SP, информируя его сделать то же самое и провести повторное фазирование;
-Заполняющие СЕ (ЗПСЕ) (FillInSignalUnit – FISU) – СЕ, которые имеют длину 48 бит, т.е. в них нет значимой для пользователей сети информации. Они требуются в основном для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика, а так же для передачи квитанций с подтверждением безошибочного приема ЗНСЕ, переспроса неправильно переданных СЕ.
СЕ состоит из:
1. Поля сигнальной информации переменной длины, в котором передается информация, вырабатываемая подсистемой пользователя;
2. Несколько полей фиксированной длины, в которых передается информация, служащая для управления и контроля передачи СЕ.
Формат ЗПСЕ представлен на рис 13.
Рис. 13. Формат ЗПСЕ
Рассмотри формат ЗПСЕ:
-F – флаг, отмечает начало и конец каждой СЕ. Обычно, закрывающий флаг одной СЕ является открывающим флагом другой СЕ. Структура флага: «01111110», чтобы аналогичную комбинацию в информационной части СЕ не спутать с флагом выполняют специальную процедуру – битстаффинг (вставка бит). На передающем конце после каждой пятой единицы, в информационной части СЕ, вставляется нуль, а на приеме эти нули изымаются;
-FCS – контрольная сумма, проверочные биты, которые формируются в SP, который передает CЕ. Принимающая сторона по аналогичному алгоритму формирует FCS и сравнивает с принятой кодовой комбинацией;
-LI – индикатор длины, определяет сколько байт содержит СЕ (если LI=0, то передается FISU, если LI=1, то LSSU, если LI>2, то передается MSU);
-FSN – порядковый номер переданного сообщения;
-BSN – порядковый номер последнего сообщения, на которое получено подтверждение соседней станции;
-FIB , BIB – прямой и обратный идентификатор, соответственно, которые используются для запроса повторной передачи СЕ.
Рассмотрим формат ЗНСЕ (рис. 14):
-SIO – октет служебной информации, содержит индикатор службы, определяющий подсистему пользователя (ISUP, TUPи т.д.);
-SSF – поле подслужбы, указывает тип сети (национальная, международная и т.д.);
-DPC – код пункта назначения (код станции назначения);
-OPC – код исходного пункта (код исходящей станции);
-CIC – код идентификатор канала (определяет разговорный канал, к которому относится СЕ);
-SLS – селектор звена сигнализации (используется для разделения нагрузки между звеньями сигнализации)
Рис. 14. Формат ЗНСЕ
Функциональные уровни 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. 15. Модель ОКС №7
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. 16. Функциональные уровни ОКС №7
-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.
.jpg)