Среднее Заочное отделение / 6 семестр / Комутационные станции сетей телекомуникаций / Конспект лекций для ЗО(2018)

3.Использование удаленных коммутационных модулей. В данном случае УКМ наделены функциями оконечных АТС, а опорная станция для них является транзитной. Особенностью данного способа является то, что емкость УКМ включенного в АТС, больше емкости самой АТС.

Синхронизация ЦАТС.

В настоящее время сеть, соединяющая несколько ЦСК, должны работать синхронно. Под синхронизацией цифровой сети понимают процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между цифровыми потоками. Прежде всего должна обеспечиваться работа по частоте (т.е. тактовая частота всех АТС должна быть одинакова), а также должна обеспечиваться синфазная работа, т.е. задержки сигналов для всех АТС должны быть одинаковы либо кратны целому числу циклов. При несовершенной работе системы синхронизации возникают искажения информации, а во отдельных случаях и её потеря. Нарушение синхронизации в работе АТС может привести к прекращению работы коммутационной части системы.

Проблема синхронизации внутри независимо работающей ЦАТС решается путем внедрения схемы синхронизации, управляемой собственным станционным генератором.

УУ

Станционный генератор

Если с помощью ЦСП в сеть будут соединены 2 цифровые АТС, то синхронизация будет осуществляться по одному из 2х станционных генератора в любой АТС. В передающей части аппаратуры каждой ЦСП используется независимый генератор тактовой частоты и именно по одному из них может быть синхронизирована работа цифровой сети. Прием информации в ЦАТС осуществляется в регистре приема с тактовой частотой входящей АТС, а считывание информации осуществляется с тактовой частотой данной АТС на которую была передана информация. Однако в этом случае приходится учитывать эффект запаздывания прохождения сигналов по ЦСП. Для выравнивания сигналов на ЦАТС вводится буферная память.

ЦАТС

Буферная

память

СинхроЗапись Считывание генератор

С помощью буферной памяти за счет задержки цифрового сигнала удается синхронизировать по времени цифровые потоки 2х АТС, однако объем буферной памяти по экономическим соображениям не может быть очень велик. Если объединенные в сеть ЦАТС не будут синхронизированы, то возникнет эффект искажения приема цифровых потоков названный проскальзыванием. Когда входящий цифровой поток записывающийся в буферную память имеет скорость выше скорости синхрогенератора АТС, часть информации будет теряться(за неимением места в буферной памяти для ее записи). Если же скорость входящего потока будет ниже скорости генератора АТС, то при считывании часть данных будет считываться дважды из буферной памяти, прежде чем придут новые данные из линии. Численно проскальзывание определяется числом бит (не принятых или потерянных) на один канал за определенный отрезок времени. Практически это будет определяться щелчками при телефонном разговоре либо при приеме факсимильных сообщений это будет отражаться наличием черных полосок бумаги.

МСЭ задал меру качества передач по проскальзыванию для различных цифровых сетей. Было определено, что допустимо проскальзывание в 1 бит на один канал в течение:

70 дней для международной и цифровой сети.

7 для национальной цифровой сети.

12 часов для местной цифровой сети.

В настоящее время используется используются следующие способы синхронизации:

1.Взаимная синхронизация - при этом методе синхронизации на каждой АТС имеется переменное устройство задержки, которое позволяет скомпенсировать задержку сигнала при прохождении его по линии. На практике взаимная синхронизация осуществляется путем использования многовходовых генераторов. Таким генератором оборудуется каждая АТС и на него заводятся частоты от всех других АТС, которые соединены с данной. Соответственно такой генератор каждой АТС будет работать на основании среднего значения частоты, поступающей от других АТС. Данный метод не требует высокой стабильности генератора, однако является малопригодным при большом количестве АТС, объединенных в одну сеть. Наиболее широкое применение этот вид синхронизации получил на национальных телефонных сетях.

2.Принудительная – данный способ является наиболее простым и широко используемым. Обычно сеть при таком способе синхронизации является иерархическим. Синхрогенератор высшей ступени иерархии обеспечивает сигналами эталонной частоты определенное число узлов второй ступени, причем каждый из этих узлов может обеспечивать в свою очередь эталонной частотой другие АТС. Благодаря использованию высокочастотного генератора на ведущей АТС и недорогих менее стабильных на ведомых, а также используемых для передачи эталонных частот разговорных трактов, принудительная синхронизация является в настоящий момент более экономичной. Недостатком данного способа является возможность потери ведущего генератора. При этом ведомый узел либо выбирает другой источник в качестве ведущего, либо использует собственный генератор в режиме независимой работы, пока не будет установлена связи с ведущим генератором. Стабильность частоты в сети использующей данный вид синхронизации, приблизительно равна стабильности частоты ведущего узла и является достаточно высокой.

3. Независимая синхронизация (плеозиохронный) – на каждой АТС предполагается наличие высокостабильного цезивоего генератора, и каждая АТС работает на основе своей частоты. Однако такие генераторы являются достаточно дорогостоящими и сложными в исполнении, поэтому данный режим синхронизации используется, как правило, в период пусконаладочных работ на станции.

Раздел 5.

Сигнализация на цифровой сети.

Понятие сигнализации. Состав сигналов передаваемых при установлении соединения. Способы передачи сигналов.

Объекты сети обмениваются между собой различной информацией, которая не является сообщением пользователя, и предшествует, сопровождает или следует за передачей сообщения пользователя.

Сигнализация – обмен информацией, не речевой, относящейся к установлению, освобождению и другим действиям по управлению соединениями, а также к управлению сетью электросвязи, при автоматическом способе установления соединения.

Рассмотрим прохождение речевых сигналов и сигналов сигнализации в ЦАТС.

сигнализация речевой сигнал

Сигнализация позволяет взаимодействовать связанному оборудованию с целью установления, поддержания и разъединения соединения.

Сигналы синхронизации это переносчики информации, относящиеся к определенному каналу, либо к определенному входящему соединению или процедуре управления сетью. Система сигнализации это заданный набор сигналов сигнализации, а также технического и программного обеспечения необходимого для генерирования, передачи и приема этих сигналов. В состав передаваемых сигналов входят:

1.Линейные сигналы – они отмечают этапы установления соединения (занятие, ответ абонента, разъединение).

2.Акустические сигналы – информируют абонентов об этапах установления соединения (ответ станции, посылка вызова).

3.Управляющие сигналы – те сигналы, которые передают адресную информацию. Способ передачи сигналов сигнализации зависит от используемого оборудования, как коммутационного, так и оборудования системы передачи. Поэтому появление каждого

нового коммутационной станции предполагает разработку нового типа сигнализации для организации сети связи.

Для передачи СС используют два основных метода:

1.Сигнализация по выделенному каналу. При таком методе, СС необходимые для коммутации какого-то определенного канала, передаются либо в этом же канале, либо по специально выделенному который жесткое закреплен за данным информационным каналом. Как правило в таких системах для сигнализации предусмотрен выделенный ресурс трафика для каждого разговорного тракта. Это может быть 16-ый канальный интервал для системы ИКМ-30 (для ЦСП), либо выделенный частотный диапазон вне разговорного спектра КТЧ для аналоговых систем передач. Если канал передачи является аналоговым то используется следующие методы передачи сигналов синхронизации:

СС передаются в полосе разговорных частот, при этом сигналы синхронизации должны обеспечивать необходимое качество передачи речевого сигнала.

Внеполосная сигнализация – для передачи СС используется жестко привязанный к информационному канал в полосе выше либо ниже полосы

частот разговорного тракта.

Если СП является цифровой, то используется следующие методы:

1.Сигнализация на речевых символах, т.е. тактовые интервалы, предназначенные для передачи речевых сигналов, периодически используются для передачи сигналов сигнализации.

2.Сигнализация в КИ, т.е. сигнальная информация передается в КИ вместе с речевой информацией, следовательно увеличивается длина передаваемых кодовых слов.

3.Вынесенная сигнализация – когда для сигнализации выделяется отдельный КИ с разделением его на подканалы для постоянной передачи сигналов сигнализации отдельных каналов (примером может служить 16-ый КИ в системе ИКМ-30).

2.Сигнализация по общему каналу.

Является методом сигнализации, в котором один канал путем адресации сообщений или пакетов передает информацию, относящуюся например, ко множеству других каналов или другую информацию, которая используется для управления сетью. Система ОКС (Общей канальной сигнализации) полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя отдельное общее звено сигнализации, по которому передаются все сигналы для нескольких трактов.

В настоящее время на цифровых сетях общего пользования общепринятой ОКС является рекомендованная МСЭ система сигнализации ОКС #7. Она работает по цифровому каналу со скоростью 64 Кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для технического обслуживания и эксплуатации, а также может использоваться для передачи других видов информации станциями и специализированными центрами ЭС.

Основные преимущества ОКС №7:

Скорость – время установления соединения не превышает одной секунды.

Высокая производительность – один канал сигнализации способен одновременно обслуживать до тысячи разговорных каналов.

Экономичность – используется минимальное количество оборудования на станции.

Гибкость – возможность передачи любых данных (телефонии, сети подвижной связи, сети Интернет).

Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (ВОС).

Для обеспечения совместной работы средств связи, которые разработаны разными производителями используют эталонную модель взаимодействия открытых систем, которая представлена 7-ю уровнями.

Физический – определяет физические характеристики среды передачи (способы кодирования, скорость передачи и др.)

Канальный – обеспечивает надежную передачу информации по физическому каналу, обнаруживает и исправляет ошибки, которые могут возникать на 1-м уровне.

Сетевой – формирует сетевые услуги, обеспечивающие перенос информации через сеть, т.е. производит выбор маршрута в сети.

Транспортный – отвечает за доставку информации по логическим адресам в соответствии со способом передачи информации.

Сеансовый – отвечает за организацию сеанса обмена данными (отмечает начало и конец взаимодействия).

Представлений – выполняет преобразование форматов сообщений в некоторый общий формат.

Прикладной - обеспечивает управление сообщениями.

В такой модели более низкий уровень всегда предоставляет услуги более высокому и взаимодействие между разными уровнями осуществляется в рамках одной системы.

Архитектура ОКС № 7. Функциональные уровни ОКС №7.

Система ОКС № 7 разработана с учетом согласования её с эталонной моделью OSI. Эта система также построена по многоуровневому принципу и в ней можно выделить две основных части:

1.Подсистема пользователей и приложений.

2.Подсистема передачи данных.

ПППOMAP TUP ISUP

1-ый МТР уровень – подсистема которая определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных, скорость передачи информации в ИКМ (64 Кбит/с) и соответствует первому уровню OSI.

2-ой МТР обеспечивает точную передачу сообщений, обнаружение и исправление ошибок и соответствует второму уровню OSI.

3-ий МТР – соответствует третьему уровню модели OSI и отвечает за маршрутизацию сообщений. Распределение сообщений основывается на этикетке сообщений маршрутизации, которая содержит код идентификации канала для разделения всей сигнальной нагрузки между разными звеньями маршрутизации, также она содержит код исходящего пункта и подпункта назначения.

Подсистема МТР была создана для работы в режиме реального времени, необходимого для телефонной сигнализации, т.е. вместе с передачей сигнальной информации передавалась и речевая информация. Подсистема SCCP была создана в связи с тем что в некоторых случаях желательно чтобы сигнальные сообщения могли передаваться от одного пункта сигнализации к другому без проключения информационного канала. Примером могут служить услуги обновления информации о подвижном абоненте, обращение к базам данных и прочее.

ISUP – подсистема пользователей сети ISDN, обеспечивающая выполнение функций по обслуживанию вызовов в системе ISDN, а также для реализации дополнительных услуг предоставляемых данной сетью.

TAP – подсистема пользователей телефонной сети.

OMAP – подсистема эксплуатации и технического обслуживания. Она позволяет персоналу проводить мониторинг и управление данными.

Пункты сигнализации ОКС № 7.

Сеть связи обслуживающая АКС состоит из узлов коммутации и обработки соединенных звеньями передачи. Говоря о сигнализации узлы коммутации будут называться пунктами сигнализации (SP). Каждый такой пункт имеет свой код и будет связан с другими пунктами сигнализации посредством пучка звеньев сигнализации. Сигнальные звенья являются двунаправленными и передача сигналов сигнализации осуществляет по ним со скоростью 64 Кбит/с.

Существуют следующие пункты сигнализации:

1.SSP – пункт коммутации услуг, представлен телефонными коммутаторами, которые имеют совместное с ОКС # 7 ПО.

2.STP – транзитный пункт сигнализации, обеспечивают распределение сигнальных сообщений на основе информации о маршрутизации.

3.SCP – представляет собой базу данных, в которой содержится информация для обработки служебной информации и сигнальных сообщений.

Пункты сигнализации могут работать в следующих режимах:

1.Связанный режим, в котором сигнальная информация передается по пучку звеньев сигнализации, связывающем два SSP.

2.Квазисвязанный – в этом случае сигналы сигнализации передаются по пучку звеньев, проходя через STP.

3.Смешанный режим – включает в себя передачу как от одного SSP к другому, так и передача её через транзитный пункт сигнализации STP.

Структура сигнальных единиц. Типы сигнальных единиц.

Любая информация передающаяся через звено сигнализации передается с помощью пакетов данных, называемых сигнальными единицами (СЕ или SU). Сигнальная единица состоит из поля сигнальной информации переменной длины, в котором передается информация выработанная подсистемой пользователя, а также из нескольких полей фиксированной длины, в которых передается информация служащая для управления передачи сообщений.

Различают три типа сигнальных единиц:

1.Значащая (MSU) – сигнальная единица используемая для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемой пользователя.

2.Заполняющая (FISU) – служит для фазирования звена сигнальной информации при отсутствии сигнального трафика.

3.Состояние звена (LSSU) – используется для контроля состояния звена

сигнализации и формируется на третьем уровне МТР.

Значащие сигнальные единицы в случае ошибки повторяются, сигнальные единицы и состояние звена не повторяются.

Рассмотрим основные поля сигнальных единиц.

0 1 1 1 1 1 1 0

Первый байт – это флаг, отмечает начало следующей сигнальной единицы и конец предыдущей. Последовательно битов 01111110 которая всегда одинакова. Для исключения имитации флага информация содержащаяся в другой части СЕ передающая часть оборудования на втором уровне вставляет 0 после каждой последовательности из 5 единиц. Приемник на втором уровне производит изъятие этих нулей. Такая операция называется бит-стаффингом.

ОПН – обратный порядковый номер. Занимает семь разрядов и обозначает номер последней сигнальной единицы, на которую была получена квитанция с положительным подтверждением. ОБН – обратный бит-индикатор – занимает один бит.

ППН – прямой порядковый номер – занимает 7 бит. Обозначает номер передаваемой сигнальной единицы.

ПБИ – прямой бит-индикатор.

ОПН и ППН, ОБИ и ПБИ используются при основном методе защиты от ошибок, для обеспечения правильной последовательности сигнальных единиц и для осуществления функции подтверждения.

Четвертый байт состоит из ИД – идентификатор длины – занимает шесть бит и два остается в резерве. Служит для указания числа байтов следующих за байтом индикатора длины и предшествующих проверочным битам. Основным назначением ИД является определение типа сигнальной единицы. Если ИД равен нулю, то это значит что передается заполняющая сигнальная единица. Если ИД равен единице или двойке то это говорит о том что передается сигнальная единица состояния звена. И если индикатор длины больше двух, то это говорит о том что передается значащая сигнальная единица.

Пятый байт состоит из СИ – служебного индикатора, который определяет вид сигнальной информации, либо подсистему к которой относится данная СЕ. Состоит из четырех бит и может иметь следующие комбинации:

0000 – передается сигнальная информация управления сетью сигнализации.

0001 – тестирование звена сигнализации.

0011 – передающаяся СЕ относится к SCCP. Остальные кодовые комбинации являются резервными.

0100 – СЕ относится к подсистеме TUP.

0101 – СЕ относится к подсистеме ISUP.

Остальные кодовые комбинации находятся в резерве.

ВСИ – определяет вид сети для передачи сигнальных сообщений. В них два бита из четырех находятся в резерве:

00ХХ – говорит о том, что СЕ передается в международной сети.

01ХХ – резерв для международной сети.

10ХХ – говорит о том, что СЕ передается в междугородней сети.

11ХХ – говорит о том, что СЕ передается в местной сети.

SIF – поле сигнальной информации предназначено для передачи полезной информации по звену сигнализации. Его структура зависит от подсистемы пользователя, к которой относится данное сигнальное сообщение. В РБ все сигнальные сообщения передаются в подсистеме ISAP. Рассмотрим формат поля SIF в данной подсистеме.

КПН – код пункта назначения – занимает один байт. КИП – код исходящего пункта.

SLC – поле селекции звена сигнализации. Используется для разделения всей сигнальной нагрузки между разными звеньями пучка звеньев.

КИК – код идентификатора канала. Определяет разговорный канал который обслуживает данное сигнальное сообщение.

В оставшихся байтах идет сигнальная информация, занимающая до 256 байт.

СИ включает такие параметры как тип сигнального сообщения, категория вызывающего абонента и прочее.

Последние два байта, проверочные разряды содержащие 16 бит информации предназначенных для обнаружения ошибок, полученные путем линейных операций над предыдущими битами сигнальной единицы.

Задача.

Длина СЕ с номером 32 составляет 25 байт. СЕ передается по национальной сети ISDN и необходимо сформировать данную СЕ.

СЕ номер 8 передается по международной сети общего пользования. Длина SIF равна 64 байта. Определит общую длину данной СЕ и сформировать данную СЕ.

СЕ с номером 20 передается по местной сети в системе ISDN. Сигнальная информация в поле SIF занимает 10 байт. Сформировать данную СЕ и подсчитать её длину.

Способы обнаружения ошибок в СЕ.

На приемной стороне каждая принятая СЕ проверяется на длину, которая должна быть не менее 6 байтов, включая флаг, и делится на 8. Длина СЕ должна быть не более 262 байт. Если условия не выполняются, то СЕ стирается. Если длина СЕ более 262 байт, то включается режим подсчета байтов, который отменяется после приема правильной СЕ. Если проверка не пройдена, то на передающую сторону передается отрицательное подтверждение (отрицательная квитанция). Достоверность СЕ проверяется с помощью 16 проверочных разрядов которые формируются передающей частью звена сигнализации. В приемной части для принятой СЕ определяются проверочные юиты и сравниваются с принятыми. Если такого соответствия нет, то на передающую сторону высылается квитанция с отрицательным подтверждением и соответственно приводится в действие механизм исправления ошибок.

Способы исправления ошибок в СЕ.

При процедуре исправления ошибок используются значения прямых и обратных порядковых номеров СЕ и их биты-индикаторы. Для обеспечения возможностей повторной передачи СЕ в передающей части организуется буферная память, в которой будут хранится СЕ с соблюдением последовательности их порядковых номеров. Если приходит квитанция с положительным подтверждением, то СЕ стирается из буферной памяти. При получении отрицательной квитанции производится повторная её передача. В ОКС #7 используется два способа исправления ошибок:

1. Основной (базовый) – используется в звеньях сигнализации для коротких ЛС и низкой скорости передачи информации. В данном методе используется система с положительным и отрицательным подтверждением. В передающей части СЕ хранится в буферной памяти до тех пор, пока для не будет получена квитанция с положительным подтверждением.