Лекция. Система сигнализации ОКС7. Общее описание ОКС7 Sccp протокол окс 7

В общем случае можно говорить о том, что благодаря внедрению общего канала сигнализации (ОКС) сеть связи становится более интеллектуальной. Создаются условия для оперативного управления сетью и адаптивной маршрутизации соединений. Следует отметить, что конфигурация сети ОКС не всегда повторяет конфигурацию самой сети связи. Это означает, что маршруты передачи пользовательской информации и информации сигнализации могут не совпадать. По своей сути сеть ОКС является вложенной пакетной сетью. Однако в терминологии ОКС пакет принято называть сигнальной единицей. Кроме того, вместо термина логического соединения, в ОКС используется термин - сигнальное соединение. В настоящее время в основном используется система сигнализации ОКС № 7, которая ориентирована на цифровую телефонную сеть. В качестве физического канала передачи используется цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Сигнальная единица следует из пункта передачи SP А (Signalling Point) в пункт приема SP B и может проходить через один или несколько транзитных пунктов STP (Signalling Transfer Point).

Функционально модель ОКС имеет уровневую структуру. Учитывая, что ОКС разрабатывался значительно раньше модели взаимодействия открытых систем - ВОС (OSI - Open System Interconnection) , назначение уровней этих моделей полностью не совпадают. Остановимся на модели ОКС № 7 (рис. 6.1).

На четвертом уровне определены функции и процедуры для различных пользовательских частей. До настоящего времени существовали следующие пользовательские части:

телефонная пользовательская часть - TUP (Telephone User Part);

пользовательская часть передачи данных - DUP (Data User Part);

пользовательская часть цифровой сети интегрального обслуживания - ISUP (ISDN User Part);

прикладная часть техобслуживания и эксплуатации - OMAP (Operations and Maintenance Application Part).

Задачей пользовательской части является подготовка и обработка сообщений при обмене сигнальной информацией между узлами коммутации. В общем случае сообщение содержит код типа сообщения и параметры. Так например, в процессе проключения пользовательского канала, используются сообщения:

IAM - начальное адресное (00000001);

АСМ - окончания приема номера (00000110);

ANM - ответа вызываемого абонента (00001001);

Сформировав сообщение, пользовательская часть передает его части передачи сообщения - MTP (Message Transfer Part).

В функции третьего уровня МТР входит маршрутизация сигнальных единиц в сети ОКС, для чего на третьем уровне добавляются поля LABEL и SIO (рис. 6.2). Поле SIO (Service Information Octet) длиной байт является индикатором службы, т.е. пользовательской части ОКС № 7, которой адресована сигнальная информация. Поле LABEL содержит: код пункта назначения - DPС (Destination Point Code); код пункта отправления - OPC (Originating Point Code); код пользовательского канала CTC (Circuit Identity Code), для управления которым передается сигнальная единица, а также указание выбора сигнального звена, если между узлами коммутации имеется несколько сигнальных каналов. Усложнение систем и сетей связи усложняет и процессы сигнализации. Иногда возникает необходимость обмена сигнальной информацией через значительное число транзитных узлов коммутации, что предъявляет более жесткие требования к задачам маршрутизации и приводит к дополнительной загрузке пользовательской части транзитных узлов. В этом случае для обмена сигнальной информацией целесообразно устанавливать сквозные сигнальные соединения. Поэтому для расширения возможностей МТР и устранения отличий с моделью ВОС, в уровень 3 дополнительно включены функции установления и разрушения сигнальных соединений. Эти функции получили название части управления сигнальными соединениями - SCCP (Signaling Connection Control Part), а МТР, включая SCCP, - части сетевых услуг NSP (Network Service Part), как это показано на рис.6.1. Часть управления сигнальными соединениями поддерживает два вида сигнальных соединений: виртуальное и дейтаграмное. В обоих случаях речь идет о логических соединениях, а не о физических. Виртуальное сигнальное соединение устанавливается под управлением соответствующей пользовательской части, при этом определяется маршрут следования всех сигнальных единиц. Для установления сигнального соединения вызывающая SCCP A передает в сеть ОКС команду CR, которая содержит данные о протокольном классе, адрес вызываемой SCCP B и метку соединения (номер логического канала). В команде CR может содержаться и адрес SCCP A . В ответной команде СС содержится другая метка соединения (номер логического канала). Когда исходящая сторона получила команду СС, сигнальное соединение считается установленным. При обмене сигнальными единицами, SCCP A и SCCP B оперируют метками соединения. Разрушение сигнального соединения осуществляется по команде RLSD.

При дейтаграмном сигнальном соединении используется команда UDT. В этом случае не производится обмен метками соединений. Для маршрутизации используются коды пунктов отправления ОРС и назначения DPC, и каждая сигнальная единица маршрутизируется независимо.

Второй уровень МТР включает функции и процедуры управления передачей сигнальных единиц на одном звене сети ОКС. Эти функции обеспечивают достоверный обмен информацией между двумя сигнальными точками. Каждая сигнальная единица на втором уровне (рис. 6.2) обрамляется флагами F (01111110). Для обеспечения прозрачности цифрового потока в процессе передачи сигнальной единицы, между флагами после пяти следующих подряд “1” автоматически добавляется “0”, который при приеме удаляется (бит стаффинг). Детектирование возможных ошибок при передаче реализуется за счет 16 контрольных бит СК. Каждая сигнальная единица, передаваемая и ожидаемая, имеет звеньевые номера FSN и BSN, а также соответствующие биты индикации FIB и BIB. Кроме того, в поле LI указывается суммарная длина полей SIF, LABEL и SIO. При обнаружении ошибки в принятой сигнальной единице, она перезапрашивается путем передачи номера последней правильно принятой сигнальной единицы в поле BSN с инвертированным значением BIB. Значение FIB остается прежним. Передающая сторона в этом случае возвращается к передаче сигнальных единиц, начиная с номера, указанного в поле BSN, увеличенного на единицу. При этом инвертируется значение FIB.

На первом уровне определены все физические, электрические и функциональные характеристики звена ОКС, в которое включен канал обмена сигнальными сообщениями в оба направления одновременно. В звено сигнализации может быть включено и цифровое коммутационное поле, если сигнальный канал коммутируется. Характеристиками звена сети ОКС на первом уровне являются: скорость передачи, способ синхронизации, линейное кодирование, вероятность ошибки в процессе передачи и т.д.

Несмотря на мощные возможности рассмотренной системы сигнализации ОКС № 7, в таком виде она не может удовлетворить потребности сети GSM, так как рассчитана на то, что интеллект по обслуживанию вызовов сконцентрирован в узлах коммутации, и ее протоколы связаны с информационными каналами для передачи пользовательской информации. В сети GSM интеллект процесса обслуживания вызовов распределен между функциональными единицами и необходимо наличие нормативных положений относительно протоколов обмена инструкциями и данными между распределенными внутрисетевыми ресурсами (прикладными процессами). Для этого в рамках системы сигнализации ОКС № 7 введены транзакционные возможности - ТС (Transaction Capability) независимо от применений, которые добавляются к службам сетевого уровня модели ВОС (в нашем случае MTP плюс SCCP). Транзакционные возможности составляются из прикладной части транзакционных возможностей - TCAP (Transaction Capability Application Part) на 7 уровне модели ВОС и поддерживающих стандартных протоколов уровней 4 - 6.

Для поддержки сигнализации в сети GSM между ее функциональными единицами разработаны дополнительно к существующим две разновидности прикладных частей ОКС № 7: MAP (Mobile Application Part) и BSSAP (BSS Application Part). Использование возможностей пользовательских частей ОКС № 7 для сигнализации в сети GSM представлено на рис. 6.3. Прикладная часть МАР реализована в УКПС, АРПС, ВРПС и РИО. Она обеспечивает их взаимодействие между собой и состоит из ряда функциональных элементов ASE (Application System Elements), каждый из которых выполняет одну из задач по обмену сигнальной информацией (рис. 6.4). Учитывая, с одной стороны, функциональное построение сети GSM, а с другой стороны, особенности процесса обслуживания вызовов при организации взаимодействия УКПС, АРПС, ВРПС, РИО между собой наряду с NSP (MTP плюс SCCP) используется TCAP. При этом МАР может осуществлять управление несколькими диалогами одновременно между функциональными единицами сети.

Прикладная часть BSSAP обеспечивает взаимодействие УКПС и БС. При этом BSSAP для транспортировки сообщений использует только услуги NSP (MTP плюс SCCP). На нее возлагается управление обменом двумя группами сообщений: сквозными сообщениями через БС между УКПС и ПС; сообщениями между УКПС и БС. Это привело к тому, что прикладная часть BSSAP разделена на две функциональные части: прикладная часть сквозной передачи сообщений - DTAP (Direct Transfer Application Part); прикладная часть управления БС - BSSMAP (BSS Management Application Part). Сообщения DTAP и BSSMAP включаются в формат SCCP как поле данных, структура которого приведена на рис. 6.5. При этом: 7-й бит дискриминатора указывает прозрачно ли сигнальное соединение (“1” - да, “0” - нет), т.е. какой функциональной части BSSAP адресовано сообщение; 6-й и 7-й биты идентификатора канала - DLCI (Data Link Connection Identification) используются только функциональной частью DTAP для определения типа логического канала управления между ПБС и ПС (“00” - индивидуальный сигнальный D или быстрый ассоциированный А¢, “01” - медленный ассоциированный А); биты 0,1,2 идентификатора канала заключают в себе SAPI (Service Access Point Indicator), определяющей являются ли передаваемые данные сообщением сигнализации, техобслуживания или данными, адресованными второму уровню протокола LAP D.

Для обмена информацией между функциональными элементами на интерфейсах A, B, C, D, E, F, G принята система общеканальной сигнализации №7 (ОКС-7 или SS7).

ОКС-7 является специализированной сетью передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины (до 274 байтов). Пакеты называют сигнальными единицами.

Узлы сети ОКС-7 принято называть сигнальными пунктами (SP – Signaling Point). Атрибутами сигнального пункта являются:

• SPC – Signaling Point Code – код сигнального пункта (14 бит)
• NI – Network Indicator – идентификатор сети (2 бита)

NI=10 – национальная сеть

NI=11 – ведомственная или региональная сеть

NI=00 – международная сеть

Код SPC позволяет адресовать сигнальные сообщения между узлами в пределах одной сети ОКС-7, например в пределах одной национальной сети. Его недостаточно для адресации сообщений между сигнальными пунктами различных сетей ОКС-7.

Три нижних уровня протоколов ОКС-7 образуют часть передачи сообщений (MTP ). Выше расположены пользователи MTP:

ISUP и SCCP . Они подготавливают и передают в MTP сообщения (User Information). MTP дополняет эти сообщения соответствующей служебной информацией. В результате формируется сигнальная единица сообщения (MSU – Message Signaling Unit).

В функции 3-го уровня MTP входит маршрутизация сигнальных единиц. С этой целью к пользовательскому сообщению добавляют метку маршрутизации (Routing Label ) и информационный октет (SIO ). Тем самым указывают коды сигнальных пунктов отправителя (OPC ) и получателя (DPC ) сообщения, пользователя MTP и идентификатор сети (NI ).

Уровень 2 MTP обеспечивает достоверной обмен информацией между двумя сигнальными пунктами. С этой целью в сигнальную единицу включают проверочные биты (CK ). Номера сигнальных единиц, передаваемых в прямом и обратном направлениях (FSN и BSN ) и соответствующие биты-индикаторы (FIB и BIB ) обеспечивают повторную передачу сигнальных единиц при выявлении ошибок на приемной стороне.

Уровень 1 определяет физические, электрические и функциональные характеристики тракта передачи сигнализации и устройств доступа. Для передачи сигнализации используют цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Часто для ОКС-7 выделяют 16-й канал 32-х канального тракта E1, однако это не является обязательным.

Рис. 1.

Структура протоколов ОКС -7

MTP – Message Transfer Part – часть передачи сообщений

ISUP – Integrated Services Digital Network (ISDN) User Part – пользователькая часть сети ISDN

SCCP – Signaling Connection Control Part – часть управления сигнальными соединениями

TCAP – Transaction Capabilities Application Part – прикладная часть возможностей транзакций

BSSAP – Base Station System Application Part – прикладная часть подсистемы базовых станций GSM. Состоит из:

• DTAP (Direct Transfer Part) - прикладной части обмена сигнализацией между MS и MSC,
• BSSMAP (BSS Management Application Part) – прикладной части взаимодействия BSC и MSC

RANAP – Radio Access Network Application Part – прикладная часть подсистемы радиодоступа в сетях UMTS

MAP – Mobile Application Part – прикладная часть поддержки мобильности сетей GSM

INAP – Intelligent Network Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (фиксированная связь)

CAP – CAMEL Application Part – прикладная часть интеллектуальных сетей (подвижная связь)

Рис. 2.

Формат сигнальной единицы сообщений представлен на рис. 3.

Рис. 3.

F – Flag (01111110) – флаг начала и конца сигнальной единицы

BSN – Backward Sequence Number – обратный порядковый номер

BIB – Backward Indicator Bit – обратный бит-индикатор

FSN – Forward Sequence Number – прямой порядковый номер

FIB – Forward Indicator Bit – прямой бит-индикатор

LI – Length indicator – указывает число байт, следующих за LI; идентифицирует тип сигнальной единицы:

0 – Fill-In Signal Unit (FISU) –заполняющая сигнальная единица

1 или 2 – Link Status Signal Unit (LSSU) – сигнальная единица сигнального звена

более 2 – Message Signal Unit (MSU) – сигнальная единица сообщения

SIO – Service information octet – октет информации о сервисе

SI – Service Indicator: ISUP SCCP Link Status

NI – Network Indicator (идентификатор сети): 00; 10; 11.

DPC – destination point code – код пункта назначения

OPC – originating point code – код пункта отправления

SLS – signaling link selection field – поле выбора тракта сигнализации

CK – Check bits – проверочные биты

ISUP реализует функции управления вызовами с возможностью предоставления абонентам услуг ISDN.

Подсистема ISUP использует стандартные сообщения, формат которых определен спецификациями Q.767.

Сообщения, используемые при установлении и окончании вызова:

• IAM – Initial Address Мessage – начальное адресное сообщение
• SAM – Subsequent Address Message – последующее адресное сообщени
• ACM – Address Complete Message – адрес полный
• ANM – Answer Message – ответ
• REL – Release Message – освобождение
• RCM – Release Complete Message – освобождение выполнено

Сообщения ISUP передают по принципу «от звена к звену».

Помимо метки маршрутизации, в поле SIF включаются идентификатор канала (CIC – Circuit Identification Code), однозначно связывающий данное сигнальное сообщение с определенным каналом трафика.

Рис. 4.

Последовательность установления вызова SCCP реализует обмен сигнализацией, несвязанной непосредственно с вызовами и каналами трафика.

В отличие от ISUP SCCP позволяет устанавливать сквозные сигнальные соединения по принципу «из конца в конец».

Формат поля SIF при передаче сообщения SCCP:

Рис. 5.

SCCP обеспечивает передачу сообщений двух типов:

1) Без установления логического соединения (Connection less). Используют MAP, INAP, CAP и др. через TCAP, BSSAP (часть BSSMAP), рис. 6.

2) C установлением логического соединения (Connection oriented). Использует BSSAP (DTAP и часть BSSMAP), RANAP (рис. 7).

Рис. 6.

Рис. 7.

SCCP обеспечивает дополнительные возможности адресации сообщений.

Получателя и отправителя сообщений можно адресовать, используя:

• номер подсистемы (SSN – Subsystem Number);
• глобальный заголовок (GT – Global Title).

Номер подсистемы позволяет адресовать сообщения различным сетевым элементам, имеющим одинаковый SPC.

Можно дифференцировать сообщения, адресованные MSC, VLR, HLR, EIR, находящимся в одном узле.

Номера некоторых подсистем:

Глобальный заголовок (GT) используют для адресации SCCP сообщений, направляемых в другие сети ОКС-7.

Например, HLR сети X (NI=10) посылает SCCP сообщение VLR сети Y (NI=10), через транзитную сеть Z (NI=00). Непосредственно адресовать сообщение с использованием только SPC нельзя, так как код сигнального пункта не является уникальным. Однако можно использовать ISDN номер VLR, который и образует GT.

Сигнальную единицу на исходящем узле посредством SPC адресуют не непосредственно в узел-получатель, а в пограничный шлюзовый узел. При этом указывают, что в сообщении содержится информация о GT, например в виде ISDN номера VLR. Шлюзовый узел, принадлежащий двум сетям (NI=10 и NI=00), распаковывает SCCP сообщение, извлекает из него GT, анализирует его и определяет SPC следующего пограничного узла (в своей сети).

В сообщение, отправляемое из одного шлюза в другой, опять вкладывают GT.

Второй шлюз также распаковывает сообщение, извлекает из него GT, и на основании его анализа формирует SCCP сообщение в узел-получатель, используя SPC этого узла. GT в это сообщение уже не вкладывают.

Рис. 8.

DTAP (Direct Transfer Part)

BSSMAP (BSS Management Application Part)

MAP – Mobile Application Part

Служит для обновления данных о местоположении в VLR, HLR, SIM. Инициируется MS в 3-х случаях:

• при смене локальной зоны,
• при включении,
• при истечении таймера периодической локализации.

1. MS инициирует процедуру локализации, посылая сообщение Location_Update_Request (TMSI, LAISIM).

BSS передает в MSC сообщение: BSSAP: LOCATION_UPDATING_Request (TMSI, LAISIM, LAIBCCH).

В новом MSC нет данных, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLR:

2. MSC запрашивает у MS IMSI: BSSAP: IDENTITY_Request .

3. MS возвращает IMSI в открытом виде:BSSAP: IDENTITY_Response (IMSI).

4. VLR преобразует первые цифры IMSI (MCC+MNC+HLRID) в адрес HLR в сети ОКС-7.

5. VLR запрашивает у HLR аутентификационные триплеты: MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Request (IMSI).

6. HLR пересылает запрос в AC, AC генерирует триплеты, возвращает их в HLR, а тот пересылает их в VLR:

MAP: SEND_AUTHENTICATION_INFO_Response (5 триплетов).

В новом MSC есть данные, позволяющих преобразовать LAISIM – Адрес старого VLRN:

7. Новый VLR определяет адрес старого VLR в сети ОКС.

8. Новый VLR делает запрос в старый VLR: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Request (TMSI).

9. Старый VLR возвращает IMSI и аутентификационные триплеты: MAP: SEND_IDENTIFICATION_Response (IMSI, триплеты).

10. Проводится аутентификация абонента.

11. VLR информирует HLR о регистрации MS: MAP: UPDATE_LOCATION_Request (IMSI, MSC-ISDN, VLR-ISDN).

12. HLR дает команду старому VLR об удалении абонента из базы данных: MAP: CANCEL_LOCATION_Request (IMSI).

13. Старый VLR удаляет абонента и подтверждает удаление: MAP: CANCEL_LOCATION_Response.

14. HLR принимает решение об обслуживании абонента в новом коммутаторе. При положительном решении информирует новый

VLR об услугах, доступных абоненту: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Request (MSISDN, данные об основных и

дополнительных услугах абонента, о контролируемых VLR запретах, о подписке CAMEL и т.д.).

15. VLR подтверждает полученную абонентскую информацию: MAP: INSERT_SUBSCRIBER_DATA_Response

16. HLR подтверждает регистрацию абонента: MAP: UPDATE_LOCATION_Response (HLR-ISDN).

17. VLR возвращает MS подтверждение регистрации: BSSAP: LOCATION_UPDATING_ACCEPT (TMSI, LAI).

В результате проведенного обмена сигнальной информацией:

• В SIM-карте MS записано новое значение LAI и новый TMSI.
• В новом VLR создана запись об абоненте, включая данные о LA, в которой абонент находится.
• В старом VLR запись об абоненте ликвидирована.
• В HLR обновлены данные о местоположении MS – сохранены адреса MSC и VLR.

Исходящий вызов

Рис. 9

Входящий вызов

Доставка вызова в обслуживающий коммутатор:

Рис. 10.

MSRN – Mobile Station Roaming Number

1. В GMSC поступает начальное адресное сообщение: ISUP: IAM (MSISDN-B).

2. GMSC преобразует первые цифры MSISDN-B в адрес HLR-B в сети ОКС-7.

3. GMSC направляет в HLR-B запрос о маршрутизации вызова: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Request (MSISDN-B).

4. HLR проверяет: - нахождение абонента в разрешенной сети;

Подписку на услугу;

Отсутствие запретов;

Необходимость переадресации.

5. HLR преобразует VLR-ISDN в адрес VLR в сети ОКС-7.

6. HLR направляет в VLR запрос о предоставлении роумингового номера: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Request (IMSI).

7. VLR проверяет, подключен ли абонент в данный момент (IMSI Attached/Detached). При положительном результате – ассоциирует

IMSI с одним из MSRN из диапазона номеров (например, присваивает абоненту MSRN 7-495-xyz-3333).

8. VLR возвращает в HLR выделенный роуминговый номер: MAP: PROVIDE_ROAMING_NUMBER_Response (MSRN).

9. HLR пересылает MSRN в GMSC: MAP: SEND_ROUTING_INFO_Response (MSRN).

10.GMSC анализирует первые цифры MSRN и определяет маршрут, формирует и отправляет IAM, в которое включает MSRN. IAM

поступает в MSC: ISUP: IAM (MSRN).

11.MSC ассоциирует поступивший вызов с определенным абонентом (с IMSI) и освобождает MSRN. MSC запрашивает у VLR

значения LAI и TMSI. Преобразует LAI в адрес того BSC, который обслуживает соты данной LA.

12.MSC дает команду BSC послать пейджинговые сообщения по всем сотам локальной области: BSSAP: Paging (TMSI, LAI, IMSI).

BSC организует передачу пейджинга на радиоинтерфейсе Paging Request (TMSI).

Установление входящего вызова (обслуживающий MSC – MS):

Рис. 11.

Подробную информацию об эволюции сетей мобильной связи, текущем состоянии, трендах и перспективах ее развития читайте в новейшей книге-справочнике "Мобильная связь на пути к 6G ".

Функциональные подсистемы

Архитектура ОКС-7

Функциональная архитектура системы ОКС-7 устроена так, что множество всех функций системы представлено в ней в виде совокупности функциональных блоков - подсистем, взаимодействующих между собой и поддерживающих друг друга.

Логическую связь между этими подсистемами можно представить в виде многоуровневой структуры, в которой N-й уровень предоставляет свои услуги (N+1)-му уровню, пользуясь при этом услугами, которые предоставляет ему (N-1)-й уровень.

Каждый уровень содержит вполне определенное множество функций и взаимодействует со смежными (сверху и снизу) уровнями через четко определенные интерфейсы.

Основными подсистемами ОКС-7 являются:

ð Подсистема переноса сообщений (MTP - Message Transfer Part)

ð Подсистемы-пользователи услугами MTP:

SCCP – подсистема управления соединением сигнализации;

TUP – подсистема пользователя телефонии;

ISUP – подсистема пользователя ISDN;

MUP – подсистема пользователя подвижной связи (NMT)

HUP – подсистема эстафетной передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT)

TCAP – подсистема возможностей транзакций;

MAP – прикладная подсистема пользователя подвижной связи (GSM);

INAP – прикладная подсистема интеллектуальной сети;

OMAP – подсистема технического обслуживания и эксплуатации.

MTP формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации (в виде сигнальных сообщений) от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату.

Пользователи услугами MTP - это подсистемы, которые предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше (как это делает SCCP), либо (как это делает ISUP) прямо пользователям системы ОКС-7, каковыми являются разнообразные прикладные процессы (это, в частности, процесс управления коммутацией, процессы управления предоставлением тех или иных дополнительных услуг, процессы эксплуатационного управления и др.).

Уровни модели ОКС-7 не полностью совпадают с уровнями модели OSI. Модель ОКС-7 содержит четыре уровня. Некоторые уровни, входящие в модель OSI, не имеют смысла в модели ОКС-7, и поэтому в ней не определены.

Два первых уровня модели ОКС-7: физический (функции звена данных сигнализации) и канальный (функции звена сигнализации), - реализуют обмен сигнальной информацией между двумя смежными пунктами сигнализации через связывающее эти пункты сигнальное звено и полностью совпадают с одноименными уровнями модели OSI.

Третий уровень модели ОКС-7 – сетевой (функции сети сигнализации) – не обеспечивает всех функций сетевого уровня модели OSI. Для выполнения всех функций сетевого уровня в модели ОКС-7 присутствует подсистема управления соединением сигнализации SCCP (Signalling Connection Control Part), входящая в уровень 4 модели
ОКС-7.

Три нижних уровня модели ОКС-7 образуют подсистему переноса сообщений MTP (Message Transfer Part). Подсистемы MTP и SCCP вместе образуют подсистему сетевых услуг NSP (Network Service Part).

Четветый уровень модели ОКС-7 состоит из подсистем пользователей и приложений.

Основными подсистемами ОКС7 являются:

o Подсистема переноса сообщений (MTP - Message Transfer Part)

o Подсистемы-пользователи услугами MTP:

· SCCP - подсистема управления соединением сигнализации;

· TUP - подсистема пользователя телефонии;

· ISUP - подсистема пользователя ISDN;

· MUP - подсистема пользователя подвижной связи (NMT);

· HUP - подсистема эстафетной передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT);

· TCAP - подсистема возможностей транзакций;

· MAP - прикладная подсистема пользователя подвижной связи (GSM);

· INAP - прикладная подсистема интеллектуальной сети;

· OMAP - подсистема технического обслуживания и эксплуатации.

MTP формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации (в виде сигнальных сообщений) от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату.

Пользователи услугами MTP - это подсистемы, которые предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше (как это делает SCCP), либо (как это делает ISUP) прямо пользователям системы ОКС7, каковыми являются разнообразные прикладные процессы (это, в частности, процесс управления коммутацией, процессы управления предоставлением тех или иных дополнительных услуг, процессы эксплуатационного управления и др.).

На рис. 48 представлена архитектура протоколов ОКС7.

сигнальный сеть алгоритм телефонный

Рис. 48.

Сеть связи, использующая ОКС7, состоит из множества узлов коммутации, связанных между собой цифровыми ИКМ-трактами.

Для использования услуг ОКС7, каждый из узлов коммутации должен содержать встроенные средства, позволяющие выполнять функции пункта сигнализации (SP - Signalling Point). Пункт сигнализации способен формировать, передавать, принимать и интерпретировать сигнальную информацию.

Каждому пункту сигнализации присваивается свой уникальный адрес в сети ОКС-7 - код пункта сигнализации (SPC, signalling point code).

Пункты сигнализации SP должны быть связаны между собой цифровыми каналами, выполняющими функции сигнальных звеньев.

Совокупность пунктов сигнализации и звеньев сигнализации образуют сеть общеканальной сигнализации - сеть ОКС7.

В качестве основных понятий следует выделить следующие:

Пункты сигнализации (SP-signalling point) - узлы сети связи, использующие ОКС-7, которые могут передавать и/или принимать сигнальный трафик, т.е. генерировать и/или обрабатывать сигнальные сообщения.

Транзитный пункт сигнализации (STP-signalling transfer point) - пункт сигнализации, который передает принятые сигналы на другой SP или STP, не обрабатывая при этом сигнальные сообщения.

Код пункта сигнализации (SPC - Signalling Point Code) - это уникальный номер пункта сигнализации в сети ОКС-7.

Звено сигнализации (signalling link) - звено сигнализации в системе ОКС-7 используется для передачи сигнальных сообщений между двумя пунктами сигнализации.

Пучок звеньев сигнализации (signalling link set) - представляет собой несколько звеньев сигнализации между двумя соединенными напрямую пунктами сигнализации.

Группа звеньев сигнализации (group of links) - это группа сигнальных звеньев в пучке, имеющих идентичные характеристики. Пучок звеньев может включать одну или более групп звеньев.

В ОКС7 сигнальная информация организуется в виде пакетов, которые передаются между пунктами сигнализации в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами. Существует три типа сигнальных единиц:

· значащая сигнальная единица (MSU) - используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами-пользователями или SCCP; повторяется в случае ошибки;

· сигнальная единица состояния звена (LSSU) - используется для контроля состояния звена сигнализации; не повторяется в случае ошибки;

· заполняющая сигнальная единица (FISU) - используется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика; не повторяется в случае ошибки.

Рис. 49. Структура MSU

Рис. 50. Структура LSSU

Рис. 51. Структура FISU

Флаг - ограничитель сигнальных единиц - 8-битовая последовательность вида: 01111110. Обычно закрывающий флаг одной сигнальной единицы является открывающим флагом следующей сигнальной единицы.

Индикатор длины указывает на число октетов между полем LI и полем CK. Тип сигнальной единицы идентифицируется индикатором длины (LI) следующим образом:

LI = 0 (FISU), заполняющая сигнальная единица;

LI = 1 или 2 (LSSU), сигнальная единица состояния звена;

LI > 2 (MSU), значащая сигнальная единица.

Индикатор длины может принимать значения в интервале от 0 до 63.

Прямой порядковый номер (FSN) - это порядковый номер сигнальной единицы, в составе которой он передается на противоположный пункт сигнализации.

Обратный порядковый номер (BSN) - это номер подтверждаемой сигнальной единицы. Прямой и обратный порядковые номера - это двоичные числа в циклически повторяющейся последовательности от 0 до 127.

Биты индикации прямого (FIB) и обратного (BIB) направления вместе с прямым и обратным порядковыми номерами используются в базовом методе исправления ошибок, для осуществления контроля последовательности сигнальных единиц и функций подтверждения.

Проверочные биты (СК) формируются пунктом сигнализации, передающим сигнальную единицу. Каждая сигнальная единица содержит 16 проверочных битов для обнаружения ошибок.

Байт служебной информации (SIO):

Рис. 52. Структура SIO

o Индикатор службы (SI):

· 0000- управление сетью сигнализации;

· 0001- тест звена сигнализации;

· 0010- резерв;

· 0011- подсистема SCCP;

· 0100- подсистема TUP;

· 0101- подсистема ISUP;

· 0110- подсистема DUP (вызовы/каналы);

· 0111- подсистема DUP (регистрация/дерегистрация);

· остальные - резерв.

o Поле подвида службы (SSF):

· 00хх- международная сеть;

· 01хх- резерв (для международного применения);

· 10хх- национальная сеть;

· 11хх- резерв (для национального применения).

Индикатор службы SI занимает 4 старших бита SIO, содержится только в значащих сигнальных единицах MSU и указывает, к какой подсистеме пользователя относится сообщение.

Поле подвида службы SSF занимает 4 младших бита SIO и содержит индикатор сети NI и два резервных бита. Индикатор сети позволяет отличить, какой сети принадлежат сообщения: международной национальной.

Поле сигнальной информации (SIF) предназначено для передачи полезной информации по сети сигнализации и может состоять максимум из 272 байтов, форматы и коды которых определяются подсистемой пользователей. Поле SIF содержит информацию, которая должна передаваться между подсистемами пользователей двух пунктов сигнализации. Поле SIF содержит этикетку, которая позволяет:

· осуществлять маршрутизацию сообщений при помощи функций уровня 3 MTP по сети сигнализации к определенному пункту назначения; эта часть этикетки называется этикеткой маршрутизации.

· ассоциировать сообщение на приемной стороне конкретной подсистемы пользователя с определенным каналом, вызовом, управлением или другими транзакциями, к которым относится сообщение.

МТР не распознает содержимое SIF, кроме этикетки маршрутизации, т.е. прозрачно передает содержащуюся в SIF информацию от уровня 4 одного пункта сигнализации к уровню 4 другого.

Структура поля SIF в общем случае:

Рис. 53. Структура поля SIF

Для некоторых подсистем пользователя, кроме этикетки маршрутизации, в состав этикетки входит дополнительная информация, при этом поле SIF будет выглядеть следующим образом:

Структура поля SIF для сообщений ISUP (этикетка типа С):

Рис. 54. Этикетка типа С

Структура поля SIF для сообщений управления MTP (этикетка типа А):

Рис. 55. Этикетка типа А

Код пункта назначения (DPC) указывает пункт назначения сообщения.

Код исходящего пункта (OPC) определяет исходящий пункт сообщения. Поле выбора звена сигнализации (SLS) используется, в случае необходимости, для осуществления разделения нагрузки. Это поле существует во всех типах сообщений и всегда в одном и том же месте. Единственное исключение из этого правила касается некоторых сообщений подсистемы передачи сообщений уровня 3 (например, команда перехода на резерв), для которых функция маршрутизации сообщений в исходящем пункте сигнализации не зависит от поля SLC: в этом случае поля, как такового, не существует, оно заменено другой информацией (например, в случае команды перехода на резерв, идентификация отказавшего звена сигнализации). Код идентификации канала (CIC) используется в качестве этикетки для сообщений сигнализации, ориентированных на соединение.

Поле информации управления МТР выглядит следующим образом

Рис. 56. Структура поля информации управления МТР

Поле состояния (SF) не рассматривается, т.к. оно находится только в сигнальных единицах состояния звена (LSSU) и интереса в данном случае не представляет.

И PLMN) по всему миру.

Эту систему обычно называют ОКС-7 (Общеканальная сигнализация № 7), в Европе говорят об SS7 (англ. Signaling System #7 ), а в Северной Америке её называют CCS7 (англ. Common Channel Signaling System 7 ). В некоторых европейских странах, особенно в Великобритании , говорят о C7 (CCITT номер 7) или о номере 7 и о CCITT7 . (ITU-T ранее известный как CCITT .) В Германии её часто называют N7 от немецкого Signalisierungssystem Nummer 7 .

История

Протоколы ОКС-7 разрабатывались AT&T начиная с 1975 года и были определены как стандарты Международным союзом электросвязи в 1981 году в виде рекомендаций серии Q.7xx. ОКС-7 был предназначен, чтобы заменить системы сигнализации SS5, SS6 и R2, ранее использовавшиеся во всём мире как стандарты, определённые ITU.

ОКС-7 заменил ОКС-6, SS-5 и R5, за исключением некоторых вариантов R2, которые иногда ещё используются. SS-5 и более ранние версии использовали принцип сигнализации в линии , где информация, необходимая для соединения, передавалась специальными тонами (DTMF) в телефонной линии (известной как B-канал). Такой тип сигнализации создавал уязвимость в безопасности протокола, поскольку злоумышленник мог эмулировать набор служебных тонов своим абонентским устройством. Специалисты, называемые фрикерами , экспериментировали с телефонными станциями , посылая им нестандартные сигнальные тоны с помощью маленьких электронных приборов, называемых BlueBox .

ОКС-7 появился на системах, в которых сигнализация была вынесена в отдельный сигнальный канал. Это решало проблему с безопасностью, поскольку абонент не имел доступа к сигнальному каналу. ОКС-6 и ОКС-7 называются О бщеК анальной С игнализацией (англ. Common Channel Signaling ), потому что имеют жёсткое разделение сигнального и голосовых каналов. Следовательно, количество каналов, необходимое для работы протокола, увеличивается, но одновременно возрастает количество голосовых каналов, которое может обслуживать один сигнальный канал.

Использование ОКС-7

ОКС-7 предоставляет универсальную структуру для организации сигнализации, сообщений, сетевого взаимодействия и технического обслуживания телефонной сети. Начиная с установки соединения, протокол работает для обмена пользовательской информацией, маршрутизации звонков, взаимодействием с биллингом и поддержкой интеллектуальных услуг .

В процессе перемещения некоторых некритичных функций за пределы основных протоколов сигнализации и для сохранения гибкости ОКС-7 появилась концепция разделённых сервисных уровней , реализованная в интеллектуальных телефонных сетях . Сервис, предоставляемый интеллектуальными сетями - это прежде всего услуга преобразования телефонного номера (например, когда toll free, то есть бесплатный номер преобразуется в обычный абонентский номер телефонной сети общего пользования). Другие услуги - это АОН , то есть автоматическое определение номера вызывающего абонента, блокирование номеров абонентов, автоматическая переадресация вызова (звонка), удержание вызова (звонка), конференция, предоплаченные звонки. Разные поставщики оборудования предоставляют разные сервисы для абонентов.

Физическая реализация

ОКС-7 полностью разделяет голосовые каналы и сигнальные пучки (сигнальные каналы или линксеты). Сеть ОКС-7 состоит из нескольких типов соединения (A, B, C, E и F) и трёх сигнальных узлов - точек коммутации (SSP), точек передачи сигнализации (STP) и точек контроля сигнализации (SCP). Каждый узел идентифицируется сетью ОКС-7 по номеру, так называемому пойнт-коду . Дополнительные сервисы предоставляются интерфейсами базы данных на уровне SCP с помощью X.25 .

Пучок сигнализации между узлами - это полнодуплексный поток данных 56 кбит/сек или 64 кбит/сек. В Европе часто используется таймслот TS16 внутри тракта . В США сигнальные пучки обычно идут по сетям, отделённым от голосовых каналов (англ. non-associated signaling ). В противоположность сетям в США, в Европе транки с сигнальными пучками часто содержат и голосовые каналы (англ. associated signaling ). Смешанный метод похож на non-associated signaling, но использует небольшое число STP для поддержания пучка сигнализации.

Подсистемы ОКС-7

Стек протоколов ОКС-7 отталкивается от модели OSI и имеет только четыре уровня. Уровни совпадают с уровнями OSI 1 (физический), 2 (канальный) и 3 (сетевой). Уровень 4 ОКС-7 соответствует уровню 7 OSI. Уровни называются MTP (англ. Message Transfer Part ) 1 , MTP 2 и MTP 3. Уровень 4 ОКС-7 содержит несколько различных пользовательских уровней , например Telephone User Part (TUP), ISDN User Part (ISUP), Transaction Capabilities Application Part (TCAP) и Signaling Connection and Control Part (SCCP).

MTP описывает транспортные протоколы, включая сетевые интерфейсы, обмен данными, обработка сообщений и маршрутизация их на верхний уровень. SCCP - это подуровень из других протоколов 4 уровня, и вместе с MTP 3 может быть назван Network Service Part (NSP). NSP обеспечивает адресацию и маршрутизацию сообщений и сервис управления для других частей 4 уровня. TUP - это система сигнализации точка-точка для обслуживания вызовов (в России не применялась). ISUP - это ключевой протокол, предоставляющий канально-ориентированный протокол для установки, подключения и завершения соединения при звонке. Выполняет все функции TUP и множество дополнительных. TCAP используется для создания запросов к базе данных и используется при расширенной функциональности сети или как связующий протокол с интеллектуальными сетями (INAP), мобильными службами (MAP) и т. д.

Ссылки

Продукты

• Анализатор сигнализаций телекоммуникационных систем «АСТС»

Стек протоколов ОКС-7