Общеканальная система сигнализации №7 Децентрализованные и централизованные системы сигнализации

Все системы сигнализации №1 – №5, R1 и R2, которые использовались в аналоговых системах коммутации можно отнести к децентрализованным системам сигнализации. В них сигналы управления и взаимодействия (СУВ) передавались или по разговорным каналам, или по специальным сигнальным каналам, жестко закрепленным за разговорными каналами.

Рис. 7 Децентрализованная система сигнализации

СК – сигнальный канал.

Недостатки децентрализованной системы сигнализации:

• разговорный канал занимается для передачи сигнальной информации, но время занятия не подлежит оплате;

• возможно влияние сигналов разговорного канала на СУВ (случай внутриполосной передачи);

• невозможно реализовать алгоритмы, обеспечивающие обнаружение и исправление ошибок при передаче сигнальной информации.

Достоинства:

• простота реализации;

• живучесть системы.

Эти недостатки были преодолены в централизованной общеканальной системе сигнализации. Такие системы сигнализации появились в станциях с программным управлением, в которых всеми процессами управляет ЭУМ. Станции были дооборудованы контроллерами ОКС.

Рис. 8 Централизованная система сигнализации

Архитектура окс №7

ОКС – это дискретный канал связи между двумя пунктами сигнализации, по которому на принципе адресно-группового использования организуется передача сигнальной информации, относящейся к целому пучку разговорных каналов.

Кроме этого, по ОКС №7 могут передаваться различные дополнительные сигналы, не связанные с коммутацией разговорных каналов. Например, передача роуминговой информации в сети мобильной связи; передача информации, связанной предоставлением услуг интеллектуальных служб; информация учета нагрузки сети, учета стоимости разговоров; управление сетью; техническая эксплуатация и другое.

Данная сигнализация построена на базе семиуровневой модели ВОС. Но для реализаций функций ОКС №7 достаточно четырех уровней из этой модели, т.к. нет необходимости в реализации функций 4,5,6-го уровней.

Рис. 9 соответствие уровней ОКС №7 и модели ВОС

Базовой платформой, на основе которой работают все прикладные подсистемы, ОКС №7 является подсистема передачи сообщений MTP (Message Transfer Part), которая реализует практически три нижних уровня модели ВОС. Подсистема MTP реализует не все функции сетевого уровня. Недостающие функции сетевого уровня, необходимые для прикладных подсистем, не связанных с коммутацией пользовательских каналов, выполняет подсистема управления соединением сигнализации SCCP (Signalling Connection Control Part).

Далее, все сети, которые используют ОКС №7, работают через соответствующие прикладные подсистемы пользователей данной сети.

В настоящее время в России подсистема пользователя сети передачи данных (с коммутацией пакетов) – DUP и подсистема пользователей телефонной сети – TUP не используются, т.к. их функции успешно реализуются другой прикладной подсистемой - подсистемой пользователя сети ISDN – ISUP, которая обеспечивает реализацию всех услуг ISDN (дополнительных и основных) и может обслуживать обычные телефонные сети передачи данных.

Подсистема ISUP предназначена для основных услуг ISDN, связанных с коммутацией пользовательского канала, работает через подсистему MTP. Для реализации дополнительных услуг, не связанных с коммутацией пользовательского канала, Подсистема ISUP работает через подсистемы SCCP и MTP.

Для сотовой сети стандарта NMT–450 в состав ОКС №7 введены две прикладные подсистемы:

• HUP – прикладная подсистема эстафетной передачи;

• MUP – для реализации функций роуминга в сети NMT;

Подсистема MUP работает через подсистему SCCP.

Также через подсистему SCCP работает подсистема BSSAP – подсистема управления базовыми станциями в сотовой сети стандарта GSM на участке между контроллером базовых станций и базовыми станциями.

Все остальные прикладные подсистемы пользователей разных сетей работают на прикладном уровне через подсистему возможностей транзакций – TCAP. Через подсистему TCAP работают следующие прикладные подсистемы:

• MAP – прикладная подсистема пользователя сети GSM для реализации функций роуминга.

• INAP – прикладная подсистема пользователя услуг интеллектуальной сети.

• CAP – расширенная логика предоставления интеллектуальных услуг сотовой сети стандарта GSM.

• OMAP - прикладная подсистема эксплуатации и технического обслуживания.

MTP – подсистема передачи сообщений

Основными функциями подсистемы MTP являются:

1. Надежная передача сигнальной информации подсистем пользователей через ОКС №7.

2. Выявление и устранение отказов подсистемы MTP и сети сигнализации для обеспечения надежной передачи сигнальной информации.

Функции MTP делятся на три группы, которые соответствую трем уровням модели ВОС и ОКС №7:

1. Функции звена данных сигнализации (физический уровень);

2. Функции звена данных сигнализации (канальный уровень);

3. Функции сети сигнализации.

Рис. 10 Общая структура подсистемы передачи сообщений МТР

Звено данных сигнализации (первый уровень) – это физическая среда для передачи информации между двумя пунктами сигнализации в сети ОКС №7. Представляет собой двухсторонний тракт передачи данных, работающих в оба направления одновременно с одинаковой скоростью. Основная функция - физическая передача сигнальной информации. Этот уровень реализуется каналообразующей аппаратурой и это чаще всего (в России) 16 КИ какого-то тракта ИКМ–30/32. В принципе, в качестве звена данных может использоваться любой канал, кроме 0. Скорость звена – 64 кбит/с.

Звено сигнализации выполняет функции:

1. Деление передаваемой сигнальной информации на отдельные пакеты, называемые сигнальными единицами, с помощью стандартных служебных комбинаций – флагов (01111110).

2. Предотвращение имитации флагов с помощью вставки дополнительных нулевых битов (процедура бит-стаффинга).

3. Обнаружение ошибок с помощью проверочных битов, включаемых в каждую сигнальную единицу.

4. Исправление ошибок посредством повторной передачи и контроля порядка следования сигнальных единиц с помощью явных порядковых номеров и явных подтверждений.

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

Функции звена сигнализации выполняются специальным оконечным оборудованием, которое называется сигнальным терминалом (контроллер ОКС №7).

Форматы сигнальных единиц

Любая информация передается через звено сигнализации с помощью сигнальных пакетов, называемых сигнальными единицами (Signal Unit - SU).

SU как любой пакет содержит адресные поля, поля управления, поля сигнальной информации.

Используется переменная длина SU. В международных сетях – до 63 байт, в национальных – до 272 байт.

Различают три типа сигнальных единиц:

1. Значащая сигнальная единица – MSU (Message Signal Unit). Используется для передачи сигнальной информации по звену сигнализации, информация которой формируется прикладными подсистемами или подсистемой SCCP.

2. Сигнальная единица состояния звена – LSSU (Link Status Signal Unit). Служебные SU используются на третьем уровне подсистемы MTP для реализации управления, технического обслуживания сети сигнализации.

3. Заполняющая сигнальная единица – FISU (Fill In Signal Unit). Передается в звено сигнализации всегда, когда нет на передачу MSU и LSSU, используется для постоянного контроля работоспособности звена сигнализации.

Значащая сигнальная единица – MSU

Рис.11 Формат MSU

Каждая SU любого типа имеет несколько обязательных полей:

Флаг (Flag - F) – последовательность битов: 01111110. Он отмечает начало и конец SU. Закрывающий флаг одной SU обычно является открывающим флагом следующей SU. Для преодоления имитации флагов на передающей стороне после каждых пяти подряд идущих «1» искусственно добавляется лишний «0». На приемной стороне после каждых пяти подряд идущих единиц вставленный на передающей стороне «0» удаляется.

Обратный порядковый номер (Backward Sequence Number - BSN) – используется для положительного и отрицательного подтверждения SU, принятых с противоположной стороны, т.е. показывает прямо или косвенно на номер SU, принятой с противоположной стороны, на которую высылается положительное или отрицательное подтверждение.

Обратный бит-индикатор (Backward Indicator Bit – BIB)

Прямой порядковый номер (Forward Sequence Number - FSN) – используются для нумерации MSU.

Прямой бит-индикатор (Forward Indicator Bit – FIB) – показывает свойства передачи SU в прямом направлении: передается первый раз или повторно.

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

Индикатор длины на международных сетях показывает, сколько байт в MSU в полях SIO и SIF. В национальных сетях MSU может быть длиной до 272 байт. В этом случае индикатор может принимать любое значение, т.к. конец SU определяется только закрывающим флагом.

Байт служебной информации (Signalling Information Octet - SIO) состоит из двух полей:

1. Индикатор службы (Service Indicator – SI )- 4 младших бита. Показывает к какой подсистеме относится информация данной SU.

SI: 0000 – управление сетью сигнализации;

0001 – тест звена сигнализации;

0011 – подсистема SCCP;

0101 – подсистема ISUP.

2. Поле подвида служб (Subservice Field - SSF) – 4 старших бита. Включает сетевой индикатор SSF=NI.

NI: 00хх – международная сеть;

01хх – резерв (для международного применения);

10хх – междугородная сеть;

11хх – местная сеть.

Поле сигнальной информации (Signalling Information Field - SIF) – включает этикетку маршрутирования, сигнальную информацию. Этикетка маршрутирования различна для разных подсистем. Например, для подсистемы ISUP используется этикетка типа С.

Код пункта назначения (Destination point code – DPC) – показывает, какому сигнальному пункту должна быть доставлена данная SU.

Код пункта отправления (Origination point code – OPC) – показывает пункт, который формирует данное сообщение.

Поле селекции звена сигнализации ( Signalling link selection SLS) – используется в сети сигнализации, когда между двумя соседними пунктами есть несколько альтернативных маршрутов передачи сигнальной информации и трафик должен быть разделен на эти маршруты. Тогда каждому маршруту необходимо прописать свой SLS.

Рис. 12 Пример альтернативных маршрутов

Код идентификации канала CIC – показывает, с каким разговорным каналом связано данное сигнальное сообщение. Пять младших бит указывают на номер разговорного канала, семь старших бит – номер ИКМ-тракта. Это поле присутствует в SU только для подсистем TUP и ISUP.

Проверочные биты (Check Bits - СК) – используется для обнаружения ошибок в SU.

Сигнальная единица состояния звена - LSSU

Рис. 12 Формат LSSU

LSSU передается для реализации функций техобслуживания звена сигнализации на уровне подсистемы MTP и указывает на состояние звеньев сигнализации.

В LSSU поля SIO и SIF заменяются полем состояния (Status Field – SF), которое формируется оконечным устройством звена сигнализации и содержит 8 или 16 бит. Оно используется для контроля ошибок звена сигнализации.

Можно указать следующие состояния звена сигнализации:

- ЗС отключено;

- нормальное фазирование;

- аварийное фазирование;

- ЗС не работает;

- процессор не работает;

- занято.

Передача LSSU производится только при возникновении в сети нештатных ситуаций:

- отказ звена сигнализации;

- некачественная работа звена сигнализации (большое количество ошибок);

- перегрузка звена сигнализации;

Заполняющая сигнальная единица – FISU

Рис.13 Формат FISU

FISU используется для контроля правильности функционирования звена сигнализации и всегда передается в звено, когда нет на передачу MSU или LSSU.

LSSU и FISU не имеют собственных порядковых номеров и у них в поле FSN передается номер последней MSU.