Окс№7. Основные положения. Архитектура окс №7

Обычно сеть связи соединяет между собой двух (или более) абонентов посредством отдельных линий (каналов) связи и коммутационных устройств (станций) для обмена сообщениями (например: речь, данные, текст или изображение). Для организации работы оборудования и управления вызовами между коммутационными станциями передается управляющая информация. В аналоговых сетях связи для переноса управляющей информации использовались системы сигнализации с коммутацией каналов связи. Такие системы сигнализации обеспечивали достаточную надежность сетевых операций. Однако, этот вид сигнализации перестал удовлетворять требованиям цифровых сетей связи, которые по сравнению с аналоговыми сетями связи предполагают значительно больше количество индикаторов исполнения сетевых операций, зависящих, например, от числа новых видов связи, типов устройств и услуг. Величина и разнообразие передаваемой в этих сетях управляющей информации существенно больше. Поэтому новые эффективные системы потребовали цифровых, управляемых процессорами, средств сигнализации.

В этой связи международный союз электросвязи / International Telecommunication Union (ITU-T) принял новую специализированную общеканальную систему сигнализации № 7 / Signalling System No. 7 (SS №7). SS №7 оптимизирована для применения в цифровых сетях. Она характеризуется следующими основными особенностями:

• международная стандартизация (возможны национальные вариации);

• применимость для национального и международного/межконтинентального сетевого уровня;

• применимость для различного рода систем и услуг связи, таких как телефонная, передача текстов, передача данных и другие;

• соответствие особенностям цифровых линий связи и цифровой сети с интеграцией служб / Integrated Services Digital Networks (ISDN);

• высокие эксплуатационные качества и гибкость с ориентированной на будущие концепцией, способностью удовлетворять новым требованиям;

• высокая надежность передачи сообщений;

• структура сообщения дружественна процессору (сигнальные единицы состоят из 8-битных последовательностей);

• сигнализация по отдельным звеньях сигнализации, в связи с чем битовая скорость каналов сигнализации устанавливается исключительно из критериев связи сигнализации

• сигнальные звенья всегда доступны, даже во время существующих вызовов;

• возможность использования звеньев сигнализации для передачи пользовательских данных;

• возможность использования различных средства связи:

• кабель (кабель, оптическое волокно),

• радиорелейная связь,

• спутник (и более двух спутниковых звеньев);

• типичное использование в цифровых сетях скорости передачи 64 Кбита/с;

• возможность использования, если необходимо, низких битовых скоростей и аналоговых звеньев сигнализации;

• автоматическое управление и контроль сетью сигнализации.

Обзор системы сигнализации №7 с помощью описания различных функциональных элементов и взаимодействия между этими функциональными элементами приведен в рекомендации Q.700. Эта рекомендация дает общее описание функций и возможностей подсистемы передачи сообщений / Message Transfer Part (MTP), подсистемы управления соединением сигнализации / Signalling Connection Control Part (SCCP), подсистемы пользователя телефонии / Telephone User Part (TUP), подсистемы пользователя ISDN / ISDN User Part (ISUP), возможности транзакций / Transaction Capabilities (TC) и подсистемы управления, техобслуживания и эксплуатации / the Operations, Maintenance and Administration Part (OMAP), которые детально описываются в соответствующих рекомендациях Q.7ХХ.

Дополнительные услуги в применениях SS №7 для ISDN описаны в сериях Q.73Х рекомендаций.

Дополнительно к этим функциям системы сигнализации №7 рекомендации серии Q.7ХХ описывают структуру сети SS №7 а также специфицируют тесты и измерения, применимые к SS №7.

Рекомендация Q.700 представляет также такие аспекты, как архитектура SS №7, управление потоками и основное правило совместимости, которые не специфицированы в отдельных рекомендациях, но являются приемлемыми для всех областей SS №7.

Система сигнализации №7 оптимизирована для операций в цифровых телекоммуникационных сетях при связи со станциями с программным управлением и:

• обеспечивает надежные средства для передачи информации в правильной последовательности без потери и дублирования, для управления вызовами, удаленного контроля, управления и техобслуживания сигнализации;

• может удовлетворять существующие и будущие требования передачи информации для межпроцессорных транзакций в телекоммуникационных сетях.

Система сигнализации №7 обеспечивает требования управления сигнализацией вызова для таких услуг телекоммуникации, как телефония, ISDN и услуг передачи данных по проключенному каналу. Она может также использоваться как надежная транспортная система для передачи других типов информации между станциями и специализированными центрами в телекоммуникационных сетях (например, для целей управления и техобслуживания). Система сигнализации №7 также приемлема для многоцелевых использований в сетях, для особых услуг и в сетях с множественными услугами. Система сигнализации №7 предназначается для применения в международных и национальных сетях.

Область SS №7 охватывает как связанную так несвязанную сигнализацию.

SS №7 поддерживает следующие применения:

- телефонную сеть общего пользования / Public Switched Telephone Network (PSTN); - ISDN;

- интеграцию с сетью баз данных и узлами управления;

- общую наземную мобильную сеть;

- эксплуатацию, управление и техобсуживание сетей.

Система сигнализации №7 оптимизирована для работы по цифровым каналами 64 Кбит/с. Она пригодна также для работы по аналоговым каналам с более низкими скоростями. Система приемлема для использования c наземными и спутниковыми звеньями. Она не включает специальных характеристик, требуемых для мультиточечного использования, однако может, если необходимо, быть расширенной для охвата такого применения.

Сигнализации ОКС №7 предназначена для обмена сигнальной информацией между

NAP, ISUPUP,HUP,MAPпользования,000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000цифровыми программно-управляемыми коммутационными станциями.

Применяется для обслуживания соединений

- сети ТфОП, ЦСИО, (подсистемы MTP,TUP,ISUP)

- сетей подвижной связи, (подсистемы MTP, ISUP,SCCP,TC,MUP,HUP,MAP)

- для целей технической эксплуатации и технического обслуживания сетей связи,

(подсистемы MTP,SCCP,TC,OMAP)

- реализацию интеллектуальной сети связи,

(подсистемы MTP,SCCP,TC,INAP, ISUP)

- управление сетями связи (MTP,SCCP).

Общеканальная сигнализация №7 представляет собой метод сигнализации, при котором один общий канал с помощью сообщений с этикеткой передает информацию, относящуюся, например, к множеству каналов, или другую информацию, такую, например, которая используется для управления сетью.

Система сигнализации №7 используется для передачи сообщений сигнализации между станциями или другими узлами в сети телекоммуникации, обслуживаемыми этой системой сигнализации. В ней принимаются меры, чтобы гарантировать приемлемую передачу сигнальной информации при нарушениях передачи или отказах элементов сети. Эти меры включают в себя определение ошибок и исправление искажений в каждом звене. Система обычно применяется с избыточностью звеньев сигнализации и включает функции автоматического переключения сигнального трафика на резервные пути в случае отказа какого либо звена. Мощность и надежность системы сигнализации в соответствии с требованиями каждого применения определяется множеством звеньев сигнализации.

SS №7 состоит из множества компонентов и функций, которые определены как рекомендации серии 7ХХ.

Функция SS №7 Рекомендации

Подсистема передачи сообщений Q.701-Q.704, Q.706, Q.707

Message Transfer Part (MTP)

Подсистема пользователя Q.721-Q.725

телефонии

Telephone User Part (TUP)

Дополнительные услуги Q.73x серия

Supplementary services

Подсистема пользователя Q.741

данных

Data User Part (DUP)

Подсистема пользователя Q.761-Q.764, Q.766

ISDN

ISDN User Part (ISUP)

Подсистема управления соедине- Q.711-Q.714, Q.716

нием сигнализации

Signalling Connection Control Part (SCCP)

Возможности транзакции Q.771-Q.775

Transaction Capabilities (TC)

Управление Q.750- Q.755

Operations Maintenance and

Administration Part (OMAP)

Тестовые спецификации Q.780- Q.788

Test Specification

Сеть телекоммуникаций, обслуживаемая общим каналом сигнализации, состоит из множества узлов обработки информации и коммутации каналов, взаимосвязанных звеньями сигнализации . Чтобы организовать между ними связь с помощью SS №7 каждый из этих узлов требует реализации необходимых "внутриузловых" характеристик SS №7, делающих этот узел пунктом сигнализации в сети SS №7. Кроме того, необходимо соединить эти пункты сигнализации так, чтобы между ними могли передаваться данные (информация) сигнализации. Это и осуществляют звенья сигнализации сети сигнализации №7.

Комбинация пунктов сигнализации и звеньев сигнализации, соединяющих их, образуют сеть сигнализации №7.

В противоположность сигнализации с коммутацией каналов, которая была стандартом практически до настоящего времени, в SS №7 сигнальное сообщение посылается через отдельные звенья сигнализации (см. рис. 1). Одно сигнальное звено может передавать сигнальные сообщения для многих каналов.

Рис. 1 Сигнализация через звено общеканальной сигнализации

Звенья сигнализации SS №7 объединяют пункты сигнализации / Signalling Point (SP) в сеть связи сигнализации. Пункты сигнализации и звенья сигнализации формируют независимую сеть сигнализации, которая как бы “накладывается” на сеть (речевых) каналов связи (см. рис. 2)

Рис. 2 Сеть связи с общим каналом сигнализации

Пункты сигнализации - это источники и приемники потока сообщений сигнализации в сети связи. Пункт сигнализации, в котором вырабатывается сообщение, то есть которому присущи функции источника, представляет собой исходящий пункт сигнализации.

Пункт сигнализации, которому предназначено это сообщение, то есть которому присущи функции приемника пользователя, является пунктом назначения сообщения сигнализации.

В определенных случаях в одном физическом пункте (узле) сигнализации может возникнуть необходимость разделения функций общеканальной сигнализации физического узла на логически отдельные части, т.е. физический узел может быть определен как более чем один (функциональный) пункт сигнализации.

Пункт сигнализации, в котором сообщение, полученное из звена сигнализации, передается в другое звено, то есть пункт, в котором есть функции как приемника, так и источника подсистемы пользователя, представляет собой транзитный пункт сигнализации / Signal Transfer Point (STP). В этом случае оба логических пункта сигнализации функционируют одновременно как исходящий пункт и как пункт назначения для сообщений, которыми они обмениваются между собой в обоих направлениях.

Транзитные пункты сигнализации маршрутируют сигнальные сообщения, основываясь на адресе назначения. Транзитный пункт сигнализации может быть включен в обмен или формировать узел сети сигнализации. В сети сигнализации возможны один или более уровней транзитных пунктов сигнализации (например, международные, междугородние и пр.).

Всем пунктам сигнализации в сети сигнализации присваиваются коды, соответствующие определенной структуре соответствующего плана нумерации. Этими кодами пункты сигнализации могут быть непосредственно адресованы в сигнальном сообщении.

Про любые два пункта сигнализации, для которых возможна связь между входами/выходами их подсистем пользователя, говорится, что они имеют сигнальные отношения.

Соответствующее понятие для подсистемы пользователя называется пользовательским сигнальным отношением.

Примером является две телефонные станции, напрямую связанные пучком разговорных каналов. Средства сигнализации телефонной станция, относящиеся к этим каналам, образует сигнальные отношения между функциями подсистем пользователей телефонии этих станций и выполняют роль пунктов сигнализации.

Другим примером является администрация сети и базы данных маршрутирования в телефонных станциях, управляемые удаленно из центра эксплуатации и техобслуживания посредством связи через систему общеканальной сигнализации.

Система общеканальной сигнализации №7 использует звенья сигнализации для передачи сообщений сигнализации между пунктами сигнализации. Два пункта, которые в структуре сети сигнализации непосредственно связаны друг с другом звеном сигнализации, считаются смежными пунктами сигнализации. Множество звеньев сигнализации, которые соединяют два пункта сигнализации, образуют пучок звеньев сигнализации. Между двумя пунктами сигнализации возможно использование более одного пучка звеньев сигнализации. Звенья сигнализации в пучке, имеющая одинаковые характеристики (например, одинаковый тип звена), образуют группу звеньев.

Звено сигнализации состоит из звена данных сигнализации и управляющих функций (см. рис. 3). Звено данных - это два канала передачи данных в противоположных направлениях, действующих вместе при некоторых скоростях обмена данными.

Рис. 3 Структура системы сигнализации №7

Обычно между двумя пунктами сигнализации существует и обеспечивает резервирование более чем одно звено сигнализации. При этом в случае отказа основного звена сигнализации функции SS №7 гарантируют, что трафик сигнализации будет ремаршрутирован по исправным альтернативным маршрутам, предпочтительно - географически разнесенным. Альтернативные звенья сигнализации между двумя пунктами сигнализации могут отличаться параметрами и характеристиками.

Термин "режим сигнализации" касается связи между путем, по которому проходит сигнальное сообщение в сети сигнализации и сигнальным отношением, к которому относится это сообщение.

В сети сигнализации SS №7 предусматривается использование двух различных режимов сигнализации: связанного и не связанного.

При связанном режиме сигнализации сообщения, относящиеся к данному сигнальному отношению, передаются между двумя смежными пунктами сигнализации по пучку, который непосредственно соединяет эти два пункта сигнализации. В связанном режиме сигнализации звено сигнализации маршрутируется вместе с группой информационных каналов, принадлежащей звену. Другими словами, звено сигнализации включается непосредственно в пункты сигнализации, которые располагаются в пунктах терминалов канальных групп (см. рис. 4). Этот режим сигнализации рекомендуется при интенсивном трафике между пунктами сигнализации A и B.

Рис. 4 Связанный режим сигнализации.

При не связанном режиме сигнализации сообщения, относящиеся к сигнальному отношению, передаются последовательно через два или более пучка звеньев, проходя от исходящего пункт до пункт назначения сообщений один или несколько транзитных пунктов сигнализации и маршрутируются независимо от группы информационных каналов, принадлежащих звеньям сигнализации.

Частным случаем не связанного режима сигнализации является квазисвязный режим. При этом режиме путь, по которому проходит сообщение в сети сигнализации маршрутируется отдельно от группы информационных каналов, принадлежащих звеньям сигнализации, но он заранее определен и в каждый данный момент зафиксирован. В квазисвязанном режиме сигнализации звено сигнализации (сигнальная группа, что соединяет пункт сигнализации A с пунктом сигнализации B) и группа каналов проходят отдельными отличающимися маршрутами. Для этого режима сигнализация для группы каналов осуществляется через один или более определенных транзитных пунктов сигнализации (см. рис. 5). Этот режим сигнализации удобен для низкого трафика, так как некоторые звенья сигнализации могут быть использованы одновременно для нескольких назначений.

Рис. 5 Квазисвязанный режим сигнализации

При квазисвязанном режиме сигнализации функция транзита сигнализации может выполняться в нескольких пунктах сигнализации. Эти пункты сигнализации могут быть предназначены как только для этой функции так и сочетать ее с какой-либо другой функцией, например с функцией коммутации каналов. Пункт сигнализации, выполняющий роль транзитного пункта сигнализации, функционирует одновременно и как исходящий пункт и как пункт назначения для передаваемых и принимаемых сообщений сигнализации, даже если функции пользователя отсутствуют.

В настоящее время система сигнализации №7 предназначена для использования при связанном и квазисвязанном режимах. Подсистема передачи сообщений не имеет средств, позволяющих избежать нарушения последовательности поступления сообщений и других проблем, которые могут возникнуть при полностью несвязанном режиме сигнализации с динамическим маршрутированием сообщений.

Предопределенный путь, состоящий из пунктов сигнализации/транзитных пунктов сигнализации и соединяющих их звеньев сигнализации, по которому проходит сообщение сигнализации в сети между исходящим пунктом и пунктом назначения, представляет собой маршрут сигнализации для данного сигнального отношения.

Все маршруты сигнализации, которые могут использоваться для передачи сообщений в сети сигнализации между исходящим пунктом и пунктом назначения, представляют собой пучок маршрутов этого сигнального отношения.

Трафик сигнализации между двумя пунктами сигнализации может быть распределен по нескольким различным маршрутам сигнализации.

Сеть сигнализации SS №7 может быть спроектирована различными путями в соответствии с двумя используемыми режимами сигнализации. Она может быть спроектирована либо в одном из режимов сигнализации (связанном или квазисвязанном), либо в смешанном режиме (связанном и квази-связанном).

Система сигнализации №7 может использоваться с различными структурами сети сигнализации. На выбор между типами структур могут повлиять такие факторы, как структура сети связи, которую необходимо обслужить, технические, экономические и административные аспекты.

Если система сигнализации проектируется лишь на основе сигнальных отношений, то наиболее вероятно, что результатом будет сеть сигнализации, основанная главным образом на связанном режиме сигнализации, дополненная в незначительной степени квазисвязанным режимом для сигнальных отношений с малой нагрузкой. В основном структура подобной сети сигнализации определяется схемами отношений. Пример реализации, в которой применим этот тип решения, представляет собой международная сигнализация.

Другое решение заключается в том, чтобы рассматривать сеть сигнализации как общее средство, которое должно планироваться в соответствии с суммарными потребностями в общеканальной сигнализации. Большая емкость цифровых звеньев сигнализации в сочетании с избыточностью, необходимой для обеспечения надежности, обычно приводит в таком случае к сети сигнализации, основанной большей частью на квазисвязанном режиме сигнализации с некоторым использованием связанного режима в сигнальных отношениях с большой нагрузкой. В последнем случае планирования возможности сети общеканальной сигнализации более удобно использовать не только при коммутируемых соединениях, но и для других видов связи.

Всемирная сеть сигнализации разделяется на два уровня, которые функционально независимы друг от друга: международный уровень с международной сетью и национальный уровень со множеством национальных сетей. Каждая сеть имеет свой собственный план нумерации для пунктов сигнализации. Такая структура делает возможным разделение полномочий при управлении сетями и позволяет сделать независимыми друг от друга планы их нумерации.

Более подробное обсуждение структуры сети сигнализации дается в рекомендации Q.705, а функциональное описание подсистемы передачи сообщений - в рекомендации Q.701.

Рис. 7 Функциональные уровни SS №7

Рисунок 7 представляет функциональные уровни SS №7. Когда возникли новые требования, например, для передачи информации, не связанной с каналом, SS №7 была расширена для удовлетворения новых требований.

Это было необходимо для того, чтобы выравнять определенные элементы в SS №7 с 7-ми уровневой эталонной моделью взаимодействия открытых систем / Open Systems Interconnection (OSI).

Результатом этой эволюции является то, что в SS №7 сосуществуют функциональные уровни и слои OSI. Например, SCCP является уровнем 4 подсистемы пользователя в определениях MTP, однако SCCP также обеспечивает услуги уровня 3 сети OSI.

В целом функции сигнализации в SS №7 распределены между следующими частями:

- подсистема передачи сообщений MTP,

- специальные функциональные подсистемы пользователя / User Part (UP).

Подсистема передачи сообщений предоставляет независимые от пользователя ресурсы для передачи сообщений между пользователями. Термин пользователь применяется здесь для всех функциональных устройств, которые используют передающие возможности подсистемы передачи сообщений.

Каждая подсистема пользователя окружена функциями, протоколами и кодами для сигнализации через SS №7 для функционального обеспечения специальных пользовательских типов (например, телефонии, передачи данных, ISDN UP). Подсистемы пользователей управляют установкой соединений и использованием каналов, работой соответствующего оборудования, выполняют соответствующие административные и поддерживающие функции.

Функции подсистем пользователя SS №7 и подсистемы передачи сообщений разделяются на 4 уровня. Уровни с 1 по 3 SS №7 принадлежат подсистеме передачи сообщений, тогда как подсистемы пользователей формируют уровень 4.

Уровень 1 (звено данных сигнализации) определяет физические, электрические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Уровень 1 представляет носитель для звена сигнализации.

В цифровой среде со скоростью передачи 2048 кбит/c в качестве стандартного звена данных рекомендуется использовать цифровые каналы 64 Кбит/с. При этом в качестве стандартного временного интервала рекомендуется использовать 16 временной интервал.

В цифровой среде со скоростью передачи 8448 кбит/c в качестве стандартных временных интервалов рекомендуется использовать 67 - 70 временные интервалы в порядке убывания приоритетов.

При недоступности указанных временных интервалов могут использоваться любые другие.

Могут быть также использованы другие типы звеньев данных (например - аналоговые). Аналоговые каналы (предпочтительно - с битовой скоростью 4.8 Кбит/с) могут использоваться как звенья данных сигнализации через модемы.

Звенья данных сигнализации могут быть доступны с помощью функций переключения, обеспечивающих возможность автоматической реконфигурации звеньев сигнализации.

Более детально звенья данных определены в Рекомендации Q.702.

Уровень 2 (звено сигнализации) определяет функции и процедуры для правильного обмена пользовательскими сообщениями через звено сигнализации.

Уровень 2 определяет функции и процедуры для (и относящиеся к) передачи сообщений сигнализации по одному единственному звену. Уровень 2 функционирует вместе со звеном данных сигнализации уровня 1, как доставщиком информации, и обеспечивает звено сигнализации поддержкой для надежной передачи сообщений сигнализации между двумя пунктами.

Сообщение сигнализации, поставляемое более высоким уровнем, передается по звену сигнализации сигнальными единицами разной длины. Для нормальной работы звена сигнализации, сигнальная единица кроме информации, содержащейся в сообщении сигнализации, содержит и информацию управления передачей.

Более детально функции звена сигнализации определены в Рекомендации Q.703.

На уровне 2 должны осуществляться следующие функции звена сигнализации (см. рис. 9):

Рис. 9 Функции звена сигнализации

Уровень 3 (сеть сигнализации) определяет взаимодействие отдельных звеньев сигнализации. Эти процессы образуют следующие две функциональные области:

• область функций управления сообщением сигнализации, т. е., доставку сообщений в определенное звено сигнализации или к соответствующей подсистеме пользователя

• область функций управление сетью сигнализации. Это функции, которые на основе предопределенных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутированием текущего сообщения и конфигурацией средств сети сигнализации т. е. осуществляют управление, например, трафиком сообщений, методом резервирования звеньев сигнализации, если отказ обнаружен, и осуществляют возврат к нормальной работе после устранение отказа.

В случае изменений в состоянии элементов сети, они управляют реконфигурацией и другими действиями для сохранения или восстановления возможности нормальной передачи сообщения.