Общеканальная сигнализация № 7

Итак, существует два принципа организации межстанционной сигнализации в коммутируемых сетях связи. Один из них, принцип CAS, основан на том, что для обмена между станциями сигналами, нужными для создания, поддержания и разрушения соединения, в котором участвует определенный межстанционный канал, исполь­зуется ресурс, закрепляемый именно за этим каналом. Другой прин­цип основан на том, что для обмена между станциями служебными сигналами используется сигнальный канал, общий для некоторой группы межстанционных каналов и/или соединений. Этот принцип по-английски называется CCS (Common Channel Signaling), а по-рус­ски - общеканальной сигнализацией.

В разные годы МККТТ разработал стандарты для нескольких раз­ных систем межстанционной сигнализации, присвоив каждой из них свой порядковый номер. Системы с номерами от 1 до 5 устроены по принципу CAS, а системы № 6 и № 7 - по принципу CCS. В системах №№ 1-5 существует разделение сигналов на линейные и регист­ровые, а для их передачи используются частоты из диапазона 300-3400 Гц (разные в разных системах) или за верхней границей этого диапазона, но меньше 4000 Гц. В системах №№6 и 7 такое разделе­ние сигналов, если и существует, то разве лишь по традиции, по­скольку все без исключения сигналы передаются одинаково - в виде сигнальных сообщений - и воспринимаются одними и теми же уст­ройствами. Обе эти системы реализуются только на станциях с про­граммным управлением, а система № 7 - практически только в се­тях с цифровыми системами передачи.

Система сигнализации №7(ОКС7), будучи наиболее современной, является универсальной в том смысле, что она ориентирована на при­менение в телефонных сетях, в сетях передачи данных, на стыках тех и других сетей с ISDN и в самой ISDN, а также в сетях подвижной свя­зи, в Интеллектуальной сети и др. Функциональная архитектура ОКС7 является многоуровневой, причем функции трех нижних уровней, ко­торые вместе обеспечивают перенос сигнальных сообщений от стан­ции-отправителя до станции-получателя, образуют платформу МТР (Message Transfer Part - подсистема переноса сообщений), необхо­димую во всех вариантах использования системы, а функции более высоких уровней, в каждом варианте специфические, выполняются соответствующими подсистемами-пользователями этой платформы. В частности, при использовании вТфОП и в ISDN платформа МТР до­полняется «сверху» подсистемой-пользователем ISUP, а также под­системой управления сигнальными соединениями SCCP, которая пре­дусматривает создание в сети ОКС виртуальных соединений для пе­реноса через эту сеть информации, вообще говоря, не только сиг­нальной. Разные прикладные подсистемы, встраиваемые в систему ОКС7 (ТСАР, ОМАР, INAP и другие), обеспечивают техническую экс­плуатацию сети ОКС, обмен информацией между узлами управления услугами и узлами коммутации услуг в Интеллектуальной сети и т. п. Очень ценное свойство системы № 7 - она является открытой в том смысле, что разрешает, по мере необходимости, вводить в нее новые (в том числе, вновь создаваемые) подсистемы.

Сеть связи, использующая систему ОКС7, состоит из множества узлов коммутации, связанных между собой цифровыми ИКМ-трак-тами. Чтобы имелась возможность при управлении соединениями пользоваться услугами ОКС7, каждый из этих узлов должен содер­жать средства, благодаря которым он мог бы выполнять функции пункта сигнализации (SP - Signaling Point), способного формировать, передавать, принимать и интерпретировать сигнальные сообщения. Пункты сигнализации SP должны быть связаны между собой цифро­выми каналами, обеспечивающими двухстороннюю передачу сиг­нальной информации, т.е. выполняющими функции сигнальных звеньев. Совокупность пунктов сигнализации и сигнальных звеньев образует сеть общеканальной сигнализации - сеть ОКС7.

Кроме коммутационных станций и узлов, функции пункта сигна­лизации SP могут выполнять:

• центры эксплуатационного управления сетью связи (ОА& МС Operation, Administration and Maintenance Centres),

• узлы управления услугами Интеллектуальной сети,

• транзитные пункты сигнализации (STP- Signaling Transfer Points).Каждому SP присваивается свой уникальный код.

Любые два SP, между которыми возможен обмен сигнальной ин­формацией, являются сигнально связанными. Сигнальная связь двух SP может обеспечиваться либо прямым пучком сигнальных звень­ев, либо средствами сети ОКС с организацией транзита. В первом случае пункты сигнализации (с точки зрения структуры сети ОКС) являются смежными, во втором - несмежными.

Наличие в сети ОКС и смежных, и несмежных SP обусловлено тем, что в такой сети возможно, в принципе, использование трех режи­мов сигнализации: связанного, несвязанного и квазисвязанного. В связанном режиме сигнальная информация, относящаяся к сиг­нальной связи определенных SP, передается по сигнальному звену, которое соединяет эти SP непосредственно. В несвязанном режи­ме для передачи аналогичной информации используется последо­вательно несколько сигнальных звеньев, а к организации сигналь­ной связи привлекаются пункты сигнализации, выполняющие функ­ции транзитных (STP). Квазисвязанный режим представляет собой частный случай несвязанного режима, а именно случай, когда путь, по которому сигнальная информация проходит через сеть, назнача­ется заранее и является на данный период времени фиксированным. Система ОКС7 поддерживает связанный и квазисвязанный режим сигнализации.

Возможные разные варианты структуры сети ОКС. На выбор того или иного варианта могут влиять как структура сети связи, обслужи­ваемой сетью ОКС, так и другие факторы. Если сеть ОКС призвана формировать сигнальные связи, нужные исключительно для управ­ления коммутацией, наиболее подходящей структурой, скорее все­го, будет структура, ориентированная преимущественно на поддерж­ку связанного режима сигнализации и лишь в небольшой степени -квази-связанного режима (для малонагруженных сигнальных свя­зей). Если же сеть ОКС создается как общий ресурс для удовлетво­рения всех потребностей в ее возможностях, то высокая произво­дительность сигнальных звеньев в сочетании с необходимостью их резервирования для обеспечения высокой надежности приводит к структуре, ориентированной, главным образом, на квазисвязанный режим, и дополненной при этом относительно небольшим количе­ством прямых (и сильно загруженных) пучков сигнальных звеньев, используемых в связанном режиме сигнализации.

При использовании только связанного режима сигнализации структура сети ОКС совпадает со структурой обслуживаемой ею сети связи. При использовании же только квазисвязанного режима наи­более рациональной оказывается структура сети ОКС, в упрощен­ном виде показанная на рис.8.5.

Рис. 8.5 Структура сети ОКС, ориентированной на квази-связанный режим

В такой структуре любой пучок сигнальных звеньев поддержива­ет несколько сигнальных связей (а не одну, как в структуре, которая ориентирована только на связанный режим). Следовательно, в этой структуре пучки сигнальных звеньев более нагружены, т.е. лучше используются. Кроме того, начиная с некоторого количества SP, структура рис.8.5 обеспечиваетуменьшение общего количества сиг­нальных звеньев в сети ОКС по сравнению со структурой, оптималь­ной для связанного режима, и сеть ОКС оказывается дешевле.

Можно заметить также, что при такой структуре сеть ОКС более устойчива к локальным перегрузкам, имеет лучшие характеристики надежности и оказывается более «живучей» благодаря тому, что для каждой сигнальной связи имеется несколько возможных путей ее организации, т.е. существует несколько разных сигнальных маршрутов. Если, например, в нормальных условиях для обмена сигналь­ной информацией между SP1 и SP3 используется маршрут SP1-STP1-STP3-SP3, то при перегрузке (или даже при выходе из строя) одного из его элементов (предположим, пучка звеньев SP1-STP1, или, скажем, транзитного пункта STP1) для той же сигнальной связи может быть использован другой маршрут (SP1-STP4-STP3-SP3 или SP1-STP4-STP2-SP3).

Выше упоминалось о том, что возможности сети ОКС не ограни­чены лишь функциями сигнализации, связанной с управлением ком­мутацией. Для поддержки сигнализации этого рода наиболее есте­ственным является связанный режим, что обусловлено спецификой организации коммутируемых связей в сетях коммутации каналов, в частности, в телефонных сетях, где соединение всегда устанавли­вается последовательными «шагами». Исходящая станция, выбрав направление к станции назначения, обменивается сигнальной ин­формацией с ближайшей (в этом направлении) транзитной станци­ей, например, с УИС; затем УИС обменивается сигнальной инфор­мацией с другой транзитной станцией - УВС, а та, в свою очередь, -со станцией назначения. То же самое происходит и при разрушении соединения: на каждом «шаге» разъединения обмен сигнальной ин­формацией происходит только между смежными станциями. Ясно, что при таком алгоритме наиболее естественна такая структура сети ОКС, при которой SP, размещенные в смежных станциях телефон­ной сети, тоже являются смежными.

Другое дело, если через сеть ОКС станут обмениваться инфор­мацией несмежные SP. Поскольку, как мы увидим ниже, функции транзита могут быть предусмотрены в любом SP (а не только в STP), структура сети ОКС, ориентированная на связанный режим сигна­лизации, обеспечит и такой обмен. Однако по мере роста его доли в общем объеме информации, проходящей через сеть ОКС, эта струк­тура будет становиться все менее и менее экономичной, и все бо­лее целесообразной будет структура, предполагающая несвязанный (квази-связанный) режим.

Назовем примеры ситуаций, когда сеть ОКС должна обеспечи­вать обмен сигнальной информацией между несмежными SP. Одна группа таких примеров связана с введением в цифровую телефон­ную сеть функций ISDN и с вытекающей из этого необходимостью поддержки ряда дополнительных услуг. Так, в частности, дополни­тельная услуга CUG (Closed User Group, то есть замкнутая группа пользователей) предполагает, что члены этой группы могут оказать­ся абонентами разных АТС, причем не обязательно смежных. Про­цедуры предоставления услуги CUG предусматривают ряд действий (проверку принадлежности одной и той же CUG, прав связи и т.п.), для выполнения которых требуется обмен сигнальной информаци­ей между SP, встроенными в те АТС, абонентами которых являются разные члены группы, в том числе, между несмежными SP. Анало­гичное положение имеет место при предоставлении абонентам ус­луг конференцсвязи. И, наконец, обмен сигнальной информацией между несмежными SP прямо связан с предоставлением такой до­полнительной услуги как UUS (User-to-User Signaling, то есть сигна­лизация пользователь-пользователь).

Другая группа примеров связана с организацией Интеллектуаль­ной сети IN. Для предоставления услуг IN необходим обмен сигналь­ной информацией между узлами коммутации услуг (SSP - Service Switching Points) и узлом управления услугами (SCP - Service Control Point). Поскольку IN устроена так, что один SCP обслуживает боль­шое число SSP, то пункты сигнализации сети ОКС, встроенные в эти элементы IN, во многих случаях могут оказаться несмежными.

Из всего сказанного следует, что в больших сетях структура сети ОКС должна быть ориентирована на то, что в ней, стечением време­ни, все более широко будет использоваться квазисвязанный режим сигнализации.

Таблица 8.4 Перечень рекомендаций ITU-T серии Q по вопросам ОКС №7

Все эти идеи общеканальной сигнализации внедрялись постепен­но. В конце 1970-х годов американская AT& T внедрила во всей сво­ей сети систему сигнализации ОКС6. Более совершенная система ОКС7 была специфицирована AT& T в 1980 году, и в том же году она была утверждена МККТТ (теперь - ITU-T) в качестве международного стандарта. Перечень рекомендаций МККТТ для ОКС7 приведен в таблице 8.4. Необходимо, однако, отметить, что в разных странах внедряются разные версии ОКС7. Например, США, Канада, Япония и, частично, Китай внедрили у себя версию Американского нацио­нального института стандартов ANSI. В Европе реализована версия Европейского института стандартизации электросвязи ETSI. Россий­ские спецификации ОКС7, хотя и следуют стандартам ETSI, имеют свои национальные особенности.

Рекомендации ITU-T, приведенные в таблице 8.4, специфициру­ют все аспекты стека протоколов ОКС7 (см. рис.8.6), а также опре­деляют требования к рабочим характеристикам ОКС7 и методы их тестирования, для чего используются уже упоминавшиеся в преды­дущей главе в связи с интерфейсом V5 протокол-тестеры, представ­ленные на рис.8.7.

Рис. 8.7 Протокол-тестеры SNT-7531 и UST-4268 8.4.1

Подсистема переноса сообщений МТР

Как показано на рис. 8.6, подсистема МТР содержит три функцио­нальных уровня. Два нижних уровня МТР соответствуют уровням 1 и 2 семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (OSI). Уро­вень 3 МТР соответствует уровню 3 модели OSI лишь частично; т.к. не предоставляет услуг, которые предусматривают создание в сети ОКС виртуальных соединений. Он обеспечивает транспортировку сигналь­ных сообщений подсистем-пользователей услугами МТР через сеть ОКС в дейтаграммном режиме от подсистемы-отправителя, разме­щенной в одном SP, к подсистеме-получателю, размещенной в дру­гом (не обязательно смежном с первым) SP. Обеспечение транспор­тировки подразумевает выполнение двух групп функций:

• функций обработки сигнальных сообщений, т.е. их коммутации,

• функций адаптации сети ОКС к возникающим в ней перегрузкам
или повреждениям, то есть эксплуатационного управления сетью
ОКС.

Состав функций в каждой из этих групп, а также их связь между собой и с функциями других уровней МТР иллюстрирует рис.8.8.

Функции обработки сигнальных сообщений представлены в уров­не 3 МТР тремя функциональными блоками:

• блоком сортировки сообщений, приходящих в информационном поле т.н. сигнальных единиц уровня 2, то есть разделения их на сообщения, адресованные в «свой» SP, и на сообщения, адресованные в другой SP,

• блоком распределения сообщений, адресованных в «свой» SP, по подсистемам-пользователям услугами МТР,

• блоком маршрутизации сообщений, адресованных другому SP (как тех, которые пришли от подсистем уровня 4 или от функций эксплуатационного управления сетью ОКС, размещенных в своем SP, так и тех, которые поступили от уровня 2.

Работа всех этих блоков базируется на следующем. Обязатель­ной частью сообщения, которое МТР получает от своего пользова

теля, является маршрутная этикетка, содержащая два поля с дан­ными об SP-отправителе (ОРС - Originating Point Code) и об SP-no-лучателе (DPC - Destination Point Code). Анализируя этикетку сооб­щения, принятого от уровня 2, блок сортировки определяет, куда его нужно направить - к блоку распределения (если DPC совпадает с ко­дом «своего» SP) или к блоку маршрутизации (если совпадения нет). Блок распределения, приняв от блока сортировки сообщение с эти­кеткой, содержащей в поле DPC код «своего» SP, направляет сооб­щение к подсистеме-адресату. Блок маршрутизации, приняв сооб­щение от блока сортировки (или от подсистемы-отправителя, раз­мещенной в «своем» SP), использует DPC для выбора маршрута, по которому нужно направить это сообщение к SP-получателю. Треть­им элементом маршрутной этикетки является поле селектора сиг­нального звена (SLS - Signaling Link Selection), которое служит для выбора звена, по которому должно пересылаться данное сообще­ние. Это звено МТР либо выбирает сама, либо делает выбор, следуя указанию «сверху», т.е. от подсистемы-пользователя.

Функции эксплуатационного управления сетью ОКС тоже пред­ставлены в уровне 3 МТР тремя функциональными блоками:

• блоком управления сигнальным трафиком,

• блоком управления сигнальными звеньями,

• блоком управления сигнальными маршрутами.

Эти функции обеспечивают пребывание сети ОКС в состоянии, когда она способна предоставлять услуги своим пользователям, и восстановление такого состояния при нарушениях работы сигналь­ных звеньев или SP. Нарушения могут проявляться либо в виде пол­ного отказа звена или SP, либо в ухудшении условий доступа к ре­сурсу (звену или SP) из-за его перегрузки.