Системы сигнализации в телефонных сетях

Классификация систем сигнализации

Системы сигнализации в телефонных сетях

Под сигнализацией в сетях связи понимается совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети для обеспечения установления и разъединения соединения при обслуживании вызовов, а также для передачи различной служебной информации. В зависимости от участка сети различают следующие виды сигнализации:

абонентская;

внутристанционная;

межстанционная.

Сигналы сигнализации бывают:

  • линейные: замыкание (вызов станции или ответ) и размыкание (отбой) абонентского шлейфа;
  • управления (адресные): декадный или частотный набор номера;
  • акустические (информационные): ответ станции, занятость, вызывной сигнал, контроль посылки вызова, предупреждение о неправильно положенной трубке.

Внутристанционная сигнализация зависит от архитектуры и принципов построения системы коммутации, используемой элементной базы и является специфической для каждого типа системы.

Межстанционная сигнальная информация может передаваться различными способами, которые можно разделить на три основные класса:

1 Способы передачи сигналов непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту), называемые иногда «внутриполосными» системами сигнализации.

Системы внутриполосной частотной сигнализации могут использоваться как для линейной, так и для регистровой сигнализации, причем для регистровой сигнализации более эффективно применение специальной разновидности сигнализации токами тональной частоты — так называемых многочастотных систем сигнализации.

  • 2 Сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации для каждого телефонного канала в тракте передачи информации. Это может быть 16-й канальный интервал в ИКМ тракте, выделенный частотный канал вне разговорного канала ТЧ на частоте 3825 Гц и др.
  • 3 Системы общеканальной сигнализации (ОКС). В системах этого класса тракт передачи данных ОКС предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым каналом, как и когда это потребуется.

Основными преимуществами общеканальной сигнализации являются:

  • скорость — в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;
  • высокая производительность — один канал сигнализации способен одновременно обслужить множество телефонных вызовов;
  • экономичность — по сравнению с традиционными системами сигнализации сокращается объем оборудования на коммутационной станции;
  • надежность — достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;
  • гибкость — система передает любые данные, не только данные телефонии, но и данные цифровых сетей с интеграцией служб (ISDN), сетей подвижной связи, интеллектуальных сетей и др.

Основные моменты: 1 При использовании сигнализации ОКС № 7 для всех пользовательских каналов выделяется один или несколько общих каналов сигнализации.

  • 2 В качестве общего канала сигнализации в цифровых соединительных линиях формата первичной ИКМ может быть использован любой КИ, кроме нулевого.
  • 3 Один общий канал сигнализации может передавать информацию для пользовательских каналов множества цифровых соединительных ИКМ линий.
  • 4 При использовании общего канала сигнализации в цифровых соединительных ИКМ линиях все 31 КИ могут быть пользовательскими каналами.
  • 5 В ОКС используется единый алфавит сигналов без деления на линейные сигналы и сигналы управления (регистровые). Вся информация, необходимая для продолжения обслуживания вызова, в соответствии с технологическим алгоритмом, принятым в сети, передается в виде одного сигнала.
  • 6 В ОКС используется пакетный способ передачи сигнальной информации.

Система ОКС №7 разработана с учетом ее согласования с эталонной моделью OSI. Система ОКС № 7 также построена по многоуровневому принципу, но уровни модели ОКС № 7 неидентичны уровням эталонной модели OSI.

Нижние уровни ОКС № 7: звено передачи данных сигнализации и канал передачи сигнализации полностью согласуются с физическим и канальным уровнями модели ВОС. Третий уровень ОКС №7 — сеть сигнализации не обеспечивает все функции сетевого уровня модели OSI: не выполняются полностью функции маршрутизации.

Все три уровня ОКС № 7 вместе называются подсистемой передачи сообщений (MessageTransferPart МТР). Сравнение между архитектурами OSI и системой ОКС № 7 приведено на рисунке 1.

Для выполнения всех функций сетевого уровня в модель ОКС № 7 добавлена подсистема управления соединением сигнализации (SignallingConnectionControlPartSCCP), обеспечивающая обращение подсистемы передачи сообщений к сетевой услуге (как ориентированной на соединение, так и без соединения). Подсистема передачи сообщений МТР вместе с подсистемой управления сигнальными соединениями SCCP образуют подсистему сетевых услуг (NetworkServicePartNSP).

Рисунок 1 — Соответствие уровней ОКС № 7 и модели ВОС

ОКС № 7 содержит следующие подсистемы:

МТР — подсистема передачи сообщений;

SCCP — подсистема управления соединением сигнализации;

Читайте также  Радиоканальные системы охранной сигнализации

ТСАР — подсистема обработки транзакций;

MAP — подсистема пользователя подвижной связи (GSM);

ISUP — подсистема пользователя ISDN;

TUP — подсистема телефонного пользователя;

MUP — подсистема пользователя подвижной связи (NMT);

HUP — подсистема передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT);

INAP — подсистема пользователя интеллектуальной сети (IN);

ОМАР — подсистема техобслуживания и эксплуатации.

Ячеистая структура сети (рисунок 2) — это типовая структура, работающая в квазисвязанном режиме. На ее основе могут быть построены любые сети.

Рисунок 2 — Основная сеть ячеистой структуры

В ячеистой структуре каждый из пунктов сигнализации связан с двумя STP посредством двух пучков звеньев. Каждая пара STP соединена с другой парой четырьмя пучками звеньев сигнализации. Кроме того, между двумя STP каждой из пар имеется пучок звеньев сигнализации.

Для построения реальных сетей ОКС могут использоваться показанные на рисунке 3 сети или их фрагменты.

Рисунок 3 — Упрощенные версии основной ячеистой структуры

Маршрутизация сообщений (нормальное или резервное) определяется независимо в каждом пункте сигнализации. Следовательно, сигнальный трафик между двумя пунктами сигнализации может быть передан по различным сигнальным звеньям или трактам в обоих направлениях.

На рисунке 4 показан пример маршрутизации при отсутствии отказов для сообщений, поступающих из пункта сигнализации А в пункт сигнализации F.

Рисунок 4 — Пример маршрутизации при отсутствии отказов

При распределении трафика для разделения нагрузки в исходящем пункте сигнализации и в промежуточных транзитных пунктах сигнализации селекцию звеньев сигнализации (SLS) необходимо выполнять так, чтобы равномерно распределить трафик между четырьмя доступными маршрутами. В приведенном примере в исходящем пункте сигнализации А используется второй младший бит кода селекции, а в транзитных пунктах В и С — младший бит.

Выбор конкретного звена сигнализации для определенного кода селекции может осуществляться самостоятельно в каждом пункте сигнализации. В результате маршруты сообщения для транзакции пользователя могут получить различные тракты (например, A-C-D-F и F-E-B-A). Звенья ВС и DE при отсутствии отказов не используются. Они используются только при возникновении некоторых отказов.

Page 3

Подсистема передачи сообщений МТР реализует следующие функциональные задачи:

МТР1 — функции звена данных сигнализации — обеспечивает канал звена сети ОКС;

МТР2 — функции звена сигнализации — обеспечивает доставку сигнальных единиц на звене сети ОКС с заданной достоверностью между двумя непосредственно соединенными пунктами сигнализации и контроль работоспособности;

МТР3 — функции сети сигнализации — обработка сигнальных сообщений, их распределение и управление сетью ОКС.

Звено данных сигнализации MTP1

Звено данных сигнализации — ЗДС (уровень 1 подсистемы МТР) — это физическая среда для передачи информации (битового потока) между двумя пунктами сигнализации в сети.

ЗДС представляет собой двусторонний тракт передачи данных для сигнализации, включающий два канала передачи данных, работающих совместно в противоположных направлениях с одинаковой скоростью.

Для цифрового звена скорость передачи равна 64 кбит/с согласно рекомендациям МСЭ.

Звено сигнализации МТР2

Основными функциями звена сигнализации являются:

  • – деление передаваемой информации на сигнальные единицы посредством флагов;
  • – предотвращение имитации флагов с помощью вставки битов;
  • – обнаружение ошибок с помощью проверочных битов, включенных в каждую сигнальную единицу;
  • – исправление ошибок посредством повторной передачи и контроля порядка следования сигнальных единиц с помощью явных порядковых номеров в каждой сигнальной единице и явных непрерывных подтверждений;
  • – обнаружение отказа звена сигнализации с помощью контроля интенсивности ошибок в сигнальных единицах и восстановление работоспособности звена сигнализации с помощью специальных процедур.

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

Различаются три типа сигнальных единиц:

  • значащая сигнальная единица (MessageSignalUnitMSU) используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами пользователей или SCCP;
  • служебная сигнальная единица или СЕ состояния звена (LinkStatusSignalUnit — LSSU) используется для контроля состояния звена сигнализации и формируется на третьем уровне МТР;
  • заполняющая сигнальная единица (FillInSignalUnitFISU) используется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика.

Непосредственное формирование сигнальных единиц выполняется на втором уровне подсистемы передачи сообщений МТР.

Значащие сигнальные единицы повторяются в случае ошибки, служебные сигнальные единицы и заполняющие сигнальные единицы не повторяются.

Основной формат сигнальных единиц показан на рисунке 5. Наиболее сложной по структуре является значащая сигнальная единица MSU. MSU состоит из ряда полей, в которых размещается фиксированное или переменное число битов. Описание всех полей сигнальных единиц дано в «Программе, методических указаниях и контрольных заданиях».

Рисунок 5 — Форматы сигнальных единиц: а) значащая сигнальная единица MSU; б) сигнальная единица состояния звена LSSU; в) заполняющая сигнальная единица FISU

Сигнальная информация содержит информацию о реальном пользователе (один или более сигналов по обслуживанию телефонного вызова или передачи данных, информацию по управлению и техобслуживанию и т.д.) и информацию, определяющую тип и формат сообщения. В сигнальную информацию входит также этикетка, содержащая информацию, позволяющую направить сообщение:

  • – по его назначению функциями уровня 3 через сеть сигнализации (эта часть этикетки называется этикеткой маршрутизации);
  • – к транзакции канала, вызова, управления или к другой транзакции, к которой относится сообщение, в принимающей подсистеме пользователя.
Читайте также  Сервисный режим сигнализации что это?

В соответствии с планом распределения кодов, составленным с целью определения адресации, этикетка маршрутизации предполагает присвоение каждому пункту сети сигнализации однозначного кода, содержащего 14 битов. Сообщения, получившие адрес на основе международных или национальных планов распределения кодов, различаются с помощью поля подвида службы SSF.

Этикетка маршрутизации содержит 4 байта и включает следующие поля (рисунок 6):

  • — код пункта назначения (Destination Point Code — DPC);
  • — код исходящего пункта (Origination Point Code — ОРС);
  • — поле селекции звена сигнализации SLS.

DРС всегда задается и вводится пользователем МТР уровня 4 в этикетку маршрутизации. Вообще говоря, те же действия выполняются и по отношению к ОРС, но поскольку ОРС может быть постоянным, он может вводиться в этикетку подсистемой МТР.

SLS Код исходящего пункта (ОРС) Код пункта назначения (DPC)
4 бита 14 битов 14 битов

Источник: https://studwood.ru/1084425/tehnika/klassifikatsiya_sistem_signalizatsii

Signaling System #7 / Система сигнализации №7

Системы сигнализации в телефонных сетях

Signaling System #7 / Система сигнализации №7 — это набор сетевых протоколов, обеспечивающих обмен служебными сообщениями между мобильными станциями (мобильными телефонами) и телефонными станциями, а также между самими телефонными станциями. В настоящее время SS#7 используется, как стандарт сигнализации в телефонных сетях. В данной статье будет описана структура и принцип действия SS#7.

Введение

Все телефонные звонки состоят из двух неотъемлемых компонентов. Первый и наиболее очевидный – это фактическое содержание – наши голоса, данные факса, модема и т.д. Второй компонент – это информация, которой обмениваются сетевые устройства для организации соединения и доставки данных предназначенному пункту назначения. SS#7 – это стек протоколов, описывающий способы коммуникации между телефонными распределителями (switches) в открытых телефонных сетях. Используется телефонными компаниями для межстанционной сигнализации.

В прошлом, внутри полосная (in-band) сигнализация использовала межстанционные магистрали. Данный способ сигнализации предусматривал один общий канал для использования обоих компонентов телефонных звонков. Данный метод не был эффективен и вскоре был заменён вне полосным. Для правильного понимания Системы Сигнализации №7, в первую очередь необходимо понять основные недостатки предыдущих методов сигнализации, используемых в PSTN (Public Switched Telephone Network).

До недавнего прошлого, все телефонные соединения осуществлялись множеством техник, основанных на внутри полосной общеканальной сигнализации. Сеть, использующая внеполосную общеканальную сигнализацию, представляет собой совокупность двух сетей в одной:

  • 1. Сеть с коммутацией каналов, которая обеспечивает передачу голоса и данных. Осуществляет физический канал между отправителем и получателем.
  • 2. Сеть сигнализации, обеспечивает передачу служебной информации, управляющей вызовом.

    Сеть с коммутацией пакетов, использующая общеканальные коммутационные протоколы.

SS#7 является основным межстанционным протоколом ISDN. Но с не меньшим успехом используется и за пределами ISDN.

Уровни протокола SS#7

Система сигнализации №7 является взаимозаменяемым набором сетевых элементов, используемых для обмена сообщениями для поддержки телекоммуникационных функций. Протокол SS#7 разработан с целью продвижения этих возможностей и обслуживания сети, на которой они предоставляются. Рис. 1 Строение стека протоколов SS#7

MTP1

На данном уровне выполняются функции электронно-оптического преобразования, обеспечение необходимой мощности сигнала передачи. MTP1 совместим с разными интерфейсами (E1, T1).

MTP2

Выполняет следующие функции: кадровая синхронизация, проверка ошибок при передаче одного кадра, согласование скорости передачи, организация повторной передачи кадров, в которых обнаружены ошибки. На этом уровне формируется 3 вида кадров.

MSU (Message Signaling Unit) — кадр передачи, который используется для передачи сигнальных сообщений (для организации, разрыва соединений и т.д.).

Рис. 2 Строение кадра MSU Цифры — количество бит каждого поля. Назначение всех полей будет описано далее.

LSSU (Link Status Signal Unit) — кадр передачи, который несёт информацию о статусе сигнальных сообщений, о состоянии соединения сигнализации.

Рис. 3 Строение кадра LSSU

FISU (Fill In Signaling Unit) — данный тип кадра не несёт информации и называется «пустым». Применяется в случае однонаправленной передачи сигнальных сообщений принимающим узлом для сигнализации передающему узлу о наличии ошибок и организации повторной передачи.

Рис. 4 Строение кадра FISU Уровень MTP2 формирует кадр передачи, дополняя к существующим полям (Info, SIO, SIF или SI) следующими полями — флаги F, контрольным полем FCS (Frame Check Sequence), индикатор длины LI (Lenght Indicator), указательный бит вперёд FIB (Forward Indicator Bit), указательный бит назад BIB (Backward Indicator Bit), номер последовательности вперёд FSN (Forward Sequnce Number), номер последовательности назад BSN (Backward Sequnce Number).

В поле BSN сообщения MSU в направлении от узла А к узлу В вписывается номер последнего кадра, полученного А от В. Если А получил от В ошибку, то А вписывает в поле BSN номер кадра с ошибкой и вставляет «1» в поле BIB. В, получив это сообщение, отправляет кадр повторно и вписывает «1» в поле FIB, что означает повторную передачу.

Поле FSN применяется для указания номера последовательности передающей стороной, а BSN применяется для указания номера последовательности последнего принятого кадра. Т.е., отправляя первый кадр MSU, узел А вписывает в поле FSN «0».

Если узел В получил кадр успешно, формирует ответное сообщение и вписывает принятый в FSN номер «0» в своё поле FSN. А, получив ответ от В, считывает поле FSN, убеждается в том, что его первый кадр дошёл успешно, формирует второй кадр и вписывает «0» в BSN.

Таким образом, при передаче второго кадра от А к В, узел В также получает и отчёт о том, что его ответ на первый кадр узел А получил без ошибок. И так далее.

Битом BIB можно заказать повторную передачу, если на приёме возникла ошибка. Вписывается «1», если была и «0», если всё прошло успешно.

Битом FIB передающая сторона информирует принимающую сторону о наличии повторной передачи.

MTP3

Функции данного уровня совпадают с функциями сетевого уровня модели OSI. Выполняет адресацию в сети SS#7, маршрутизацию. На MTP3 формируются поля SIO, SIF и SI.

Поле SIF (Signaling Information Field) применяется для указания ID кода сигнального узла, при этом, указывается код узла, который передаёт сообщение (OPC — Originating Point Code), как и код узла, которому назначено данное сообщение (DPC — Destination Point Code).

Поле CIC (Circuit Identity Code) применяется для указания временного интервала (time-slot'a), который применяется для передачи сигнальных сообщений и находится в одном из потоков E1, T1.

Поле SIO (Service Information Octet) применяется для идентификации типа услуги. NI (Network Indicator) — указатель сети, служит для указания типа сети (национальная или интернациональная сеть). Pri (Priority) — данное поле, обычно, является резервом, в отдельных случаях может применяться для указания приоритета. SI (Service Indicator) — указывает к какому типу услуг относится сигнальное сообщение, которое находится в информационном поле.

На третьем уровне формируются сигнальные соединения между узлами.

SL (Signaling Link) — это соединения между двумя узлами, через которые происходит обмен сигнальными сообщениями. Как правило, число SL больше 2-х.

Два SL, связывающие два узла сигнализации, обычно входят в набор сигнальных линий SLS (Signaling Link Set). Набор SLS может содержать 2, 3 и более SL, в зависимости от ёмкости соединительной линии между АТС.

В сети SS#7 различают три типа сигнальных узлов:

SSP (Signaling Switching Point) — узел, выполняющий коммутацию узлов.

SСP (Signaling Control Point) — контролирует работу SSP, содержит базу данных, управляя тем самым доступом к услугам, которые предоставляет SSP.
STP (Signaling Transfer Point) — узел, выполняющийй функции маршрутизации сигнальных сообщений.

Telephony User Part (TUP)

Данный уровень содержит набор протоколов, предоставляющий возможность применения SS#7 в аналоговой сети стационарной телефонии, адаптированный к системе сигнализации с совмещённым каналом, применяющейся в аналоговой абонентской линии. В настоящее время не используется.

ISDN User Part (ISUP)

Набор протоколов, позволяющий применение SS#7 в сетях ISDN. Поддерживает принцип работы всех интерфейсов ISDN, определяет алгоритм формирования соединений.

Sifnaling Connection Control Part (SCCP)
Система управления соединением каналов сигнализации

Выполняет функции контроля за соединениями в сети SS#7. Позволяет организовать 4 вида передачи данных. Каждый вид характеризуется классом от 0 до 3.

Class 0

Формирование соединений без согласования между терминалами.

Class 1

Формирование соединения с учётом номера последовательности при передаче. Не ориентировано на соединение.

Class 2

Формирование соединения с предварительным согласованием, после происходит передача.

Class 3

Формирование соединения с предварительным согласованием, после которого происходит передача данных с контролем скорости передачи.

Transanction Capability Application Part (TCAP)
Прикладная часть средств транзакций

Обеспечивает функции обработки данных для работы оборудования с удалённым доступом. TCAP применяется для обеспечения роаминга между сетями. В этом случае используется услуга «глобального переводчика», которая переводит код сигнального узла (SIF) в формат телефонного номера. TCAP состоит из нескольких подуровней.

Mobile Application Part (MAP)

Набор протоколов, позволяющий применять SS#7 в мобильной сети. В этом случае, данные протоколы поддерживают все интерфейсы мобильной сети, определяют принцип hand-over'a, принципы формирования соединений.

IS 45

Набор протоколов, использующийся для обеспечения роаминга между сетями одного и того же стандарта, так и между сетями разных стандартов (GSM и CDMA, например).

Inteligent Network Application Part (INAP)

Данный набор протоколов служит для применения SS#7 в интеллектуальных сетях связи (IN). Определяет принцип формирования соединений в IN. При этом, возможно применения аутентификации, как метода проверки подлинности абонента.

  • ss7
  • signaling system 7
  • cистема сигнализации
  • окс7

Источник: https://habr.com/post/113792/