Элементы телефонной сигнализации

За более чем столетнюю историю телекоммуникационных сетей было создано множество все более и более сложных и разнообраз­ных протоколов сигнализации (но вряд ли более лаконичных и ис­черпывающих, чем диалог, приведенный в качестве эпиграфа). Из предыдущих глав уже известно, что сигнализация - это обмен меж­ду двумя элементами сети информацией, необходимой для управ­ления созданием, поддержанием и разрушением соединения меж­ду пользователями этой сети. Например, если абонент телефонной сети снял трубку своего аппарата, в сторону АТС передается сигнал, говорящий: «Я хочу получить связь». В ответ АТС посылает абоненту акустический сигнал, который информирует его о том, что сеть го­това принять и обслужить запрос требуемой связи. Впрочем, об або­нентской сигнализации мы уже говорили в предыдущих главах, где упоминались, в частности, простейшие процедуры, согласно кото­рым абонент набирает номер и слышит акустические сигналы, та­кие как Ответ станции, КПВ, Занято. В дополнение к акустическим сигналам, абонент может услышать объявление, информирующее его о том, что номер, который он набрал, не обслуживается или из­менился. Дополнительные возможности абонентской сигнализации ISDN обсуждались в главе 4.

Системам телефонной сигнализации автор посвятил две книги [42] и [43], в которых рассмотрены две большие группы телекомму­никационных протоколов: межстанционная сигнализация, т.е. сиг­нализация в интерфейсе Network-to-Network Interface (NNI), и сигнализация сети абонентского доступа, т.е. в интерфейсе User-Net­work Interface (UNI).

Из наиболее распространенных форм сигнализации в интерфей­се UNI можно назвать сигнализацию с импульсным набором номера и сигнализацию DTMF. Другой, более современный пример интер­фейса UNI - это базовый доступ ISDN, где для сигнализации служит общий для двух информационных В-каналов сигнальный D-канал. В качестве примеров межстанционной сигнализации в интерфейсе NNI можно назвать сигнализацию по двум выделенным сигнальным ка­налам 2 ВСК, многочастотную сигнализацию кодом «2 из 6», систе­му сигнализации ОКС7 и др. Пример установления соединения в сети с коммутацией каналов упрощенно представлен на рис.8.1.

Рис. 8.1 Упрощенный сценарий установления соединения

В этой главе мы сосредоточимся, преимущественно, на межстан­ционной сигнализации, которая необходима, в первую очередь, по­тому, что большинство соединений в сети проходит через несколь­ко узлов и станций. При этом для организации одного соединения часто используется множество разных систем сигнализации. В ка­честве примера можно представить себе петербургского абонента сети GSM, включающего свой мобильный телефон, скажем, в Майа­ми и через несколько секунд принимающего вызов из своего же дома в Санкт-Петербурге, поступивший от принадлежащего ему же ста­ционарного телефона, включенного в одну из координатных стан­ций Петербургской телефонной сети. Сигнальная информация, не­обходимая для обслуживания такого вызова, переносится в сотнях сигнальных сообщений между самыми разными узлами и станция­ми в международной и в национальных сетях.

Первоначально процедура межстанционной сигнализации была намного ближе, чем теперь, к исходному значению слова «сигнали­зация» -линейные комплекты электромеханических АТС, участвую­щих в процедуре организации нужного соединения, обменивались электрическими сигналами. Именно о таком обмене сигналами по трехпроводным соединительным линиям уже говорилось в главе 2. В несколько более общем случае межстанционная сигнализация связана со следующими аспектами предоставления соединения: во-первых, станция должна принять телефонный номер или, по край­ней мере, необходимую его часть, чтобы либо направить вызов в або­нентскую линию адресата, либо переправить адресную информацию на следующую АТС в цепочке коммутационных узлов и станций, че­рез которые должно пройти соединение; во-вторых, станция долж­на выбрать надлежащий канал связи и сообщить на следующую стан­цию в цепочке о том, какой именно канал она выбрала; в-третьих, станции должны периодически проверять этот используемый для связи канал и, наконец, в-четвертых, освободить канал по оконча­нии связи. Для поддержки работы станций (узлов) на всех этих эта­пах требуется обмен между ними соответствующей информацией, который и называется межстанционной сигнализацией.

Современные межстанционные протоколы начинались с простых систем сигнализации, которые, в большинстве своем, до сих пор эффективно функционируют в отечественных ТфОП. В эволюции систем межстанционной сигнализации можно выделить три фазы:

• импульсная сигнализация;

• многочастотная сигнализация;

• общеканальная сигнализация.

Сигнализация двух первых типов до сих пор служит средством взаимодействия АТС двух третей всепланетной ТфОП. То же соотно­шение справедливо и для Взаимоувязанной сети связи России. Этим протоколам посвящены два следующих параграфа данной главы

Последняя, третья фаза эволюции межстанционной сигнализа­ции началась одновременно с введением программно-управляемых узлов коммутации. Сигнализация, представляющая собой последо­вательность электрических сигналов, превратилась в протоколы пе­редачи по специальному каналу данных, относящихся к большому количеству телефонных каналов, откуда, собственного говоря, и поя­вилось название «общеканальная сигнализация». Как будет показа­но в параграфе 8.3 этой главы, система общеканальной сигнализа­ции № 7 вполне соответствовала тем революционным преобразо­ваниям телекоммуникационных систем, которые происходили в те­чение двух последних десятилетий XX века. К ним относятся появле­ние сети ISDN, введение услуг Интеллектуальной сети, услуг мобиль­ной связи и т.д.

На основании вышеизложенного можно сформулировать следую­щее определение. Сигнализация - это обмен между сетевыми эле­ментами служебной информацией, на основе которой сеть обеспе­чивает создание, сопровождение и разрушение соединений, исполь­зуемых ею для предоставления своим абонентам услуг связи. Отме­тим попутно, что в сети с коммутацией каналов (каковой является, в частности, телефонная сеть) сетевые ресурсы, из которых состав­ляется соединение, закрепляются за ним на все время пользования услугой связи и не могут быть использованы в других соединениях.

Системы сигнализации, рассматриваемые в первых четырех па­раграфах этой главы, как раз и были созданы для сетей с коммутаци­ей каналов. Передача данных появилась в начале 70-х годов и обу­словила создание сетей, в которых информация пользователей пе­редается в виде коротких пакетов, перемежающихся периодами «мол­чания». Поскольку паузы между пакетами одного информационного потока можно использовать для передачи пакетов других информа­ционных потоков, нет необходимости отводить одни и те же сетевые ресурсы в безраздельное пользование какому-то одному потоку на все время его существования. Следовательно, для предоставления услуги связи сеть не должна создавать т.н. «физическое» соединение. Примером такой сети является сеть Интернет. Ее возможности исполь­зуются в технологии IP-телефонии, которая будет рассматриваться в параграфе 8.5, где автор попытается осветить проблемы взаимо­действия систем сигнализации ОКС7 и IP-телефонии.

Принципы используемых в сетях связи систем сигнализации свя­заны с принципами коммутации и управления обслуживанием вызо­вов в коммутационных узлах и станциях этих сетей, а также с техни­ческими средствами организации межстанционных соединительных линий. Возможные принципы сигнализации иллюстрируют вариан­ты, представленные на рис.8.2:

а) сигнализация непосредственно по телефонному каналу;

б) сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК);

в) общеканальная сигнализация №7;

г) сигнализация IP-телефонии типа Н.323, MGCP или SIR

До появления цифровых АТС с программным управлением, рас­смотренных в предыдущих главах данного учебника, все сигналы пе­редавались по тому же тракту, что и речь. Этот способ называется внутриполосной сигнализацией (in-band). По мере эволюции межстан­ционных соединительных линий распространился способ сигнализа­ции по выделенным сигнальным каналам (ВСК), ассоциированным с разговорными каналами, что хорошо отражается английским назва­нием этого способа - channel associated signaling (CAS). Выделенны­ми сигнальными каналами могут являться определенные биты в 16-м временном канале ИКМ-тракта или, например, частотные каналы 2600 Гц и 3825 Гц, но в любом варианте применение такой, непосред­ственно связанной с разговорным каналом сигнализации приводит к недостаточно эффективному использованию межстанционных со­единительных линий. При вызове, например, из Владивостока в Ка­лининград нужные каналы занимаются по всей сети заранее, до нача­ла разговора, для передачи цифр номера и на время посылки вызова вызываемому абоненту. К тому же, по разным оценкам, от 20 до 35% вызовов не завершаются разговором вследствие занятости абонен­та, перегрузки в сети или из-за того, что вызываемый абонент не от­вечает на вызов. Таким образом, каналы, которые могли бы исполь­зоваться для передачи полезной информации, занимаются для сиг­нализации, в том числе, и при незавершённых соединениях.

Общеканальная межстанционная сигнализация (рис. 8.2, в) реа­лизуется на базе сети общих каналов сигнализации (сети ОКС), как бы «наложенной» на телефонную сеть. Использование для сигнали­зации сети ОКС, отдельной от сети телефонных каналов, практиче­ски устраняет их непроизводительное занятие и, как мы увидим да­лее, открывает возможности предоставления абонентам новых, бо­лее развитых услуг. Именно общеканальной сигнализации уделяет­ся основное место в этой главе, однако прежде рассмотрим наибо­лее широко применяемые сегодня системы сигнализации по ВСК.