Система сигнализации ОКС7. Лекция. Система сигнализации ОКС7 Окс 7 описание
Система сигнализации №7 (Signaling System 7, SS7) была разработана в целях замены предыдущих систем сигнализации по информационным каналам (inband signaling). (В российской технической литературе SS7 называют также общеканальной системой сигнализации, или ОКС-7.) Она служит для обмена информацией управления вызовами между цифровыми коммутирующими станциями для поддержки как голосовых, так и не голосовых служб. Благодаря введению баз данных, SS7 позволяет также предоставлять компаниям и частным лицам такие дополнительные услуги, как звонки с оплатой вызываемым абонентом, идентификация вызывающего абонента и т. п. Сигнальная система №7 образует свою собственную сеть параллельно цифровой сети связи.
Сигнальные точки SS7
Система сигнализации №7 образует свою собственную сеть, сигналы которой передаются по иным путям, нежели голос и данные. До ее появления установление телефонного соединения происходило по тем же физическим каналам, что и разговор между абонентами. Это было возможно благодаря тому, что служебные сигналы никогда не передавались одновременно с пользовательской информацией.
При сигнализации по внешним каналам служебная информация передается по независимым цифровым - так называемым сигнальным - каналам с пропускной способностью 56 или 64 Кбит/с (в США сигнальные каналы имеют пропускную способность преимущественно в 56 Кбит/с, а в России - исключительно в 64 Кбит/с).
В отличие от ISDN, где абоненты и коммутаторы могут посылать друг другу служебные сигналы по каналу D, система сигнализации 7 предусматривает обмен служебной информацией по общим каналам только между компонентами сети. Она используется при взаимодействии между тремя классами устройств: точками коммутации сервиса (Service Switching Point, SSP), точками передачи сигнала (Signal Transfer Point, STP) и точками управления сервисом (Service Control Point, SCP). (Отметим, что как русские, так и английские расшифровки перечисленных аббревиатур могут отличаться.) Обобщенно данные устройства называются сигнальными точками, или узлами SS7.
SSP - это телефонные коммутаторы с SS7-совместимым программным обеспечением; они являются начальными (и конечными) точками сигнальных каналов. STP представляют собой коммутаторы пакетов сети SS7; они принимают поступающие сигнальные сообщения и маршрутизируют их к конечному адресату. SCP содержат базы данных; они предоставляют необходимую информацию для обработки вызовов. Каждое из устройств изображается на диаграммах своим стандартным символом.
Сообщения SS7 формируются на получившей вызов абонента SSP. Как правило, такой коммутатор располагается на телефонной станции оператора связи. Однако это может быть и корпоративная УАТС. Если SSP на вызывающем конце знает, куда маршрутизировать вызов, то он обращается к ближайшему STP с запросом на установление соединения с SSP на принимающем конце (см. Рисунок 1). Так, при междугородном звонке начальный SSP может определить конечный SSP по первым шести цифрам десятизначного номера. Например, в номере 095-253-92-28 первые три цифры - код Москвы, а три следующие - код АТС. В случае, если маршрут неизвестен, как с 800-ми номерами для бесплатных звонков в США, STP обращается к базе данных SCP для получения информации о маршрутизации вызова. 800-е телефонные номера являются, так сказать, виртуальными, они не привязаны к конкретной абонентской линии. Поэтому для определения реального номера STP и вынужден обращаться к базе данных.
Базы данных используются для выполнения функции под названием «трансляция глобального заголовка» (global title translation), с помощью которой STP определяет целевой SSP посредством преобразования глобального цифрового заголовка (набираемого звонящим номера, в том числе номера с оплатой вызываемым абонентом, номера телефонной карты или номера сотового телефона) в соответствующий маршрут. В случае сотовых телефонов процесс трансляции заголовка позволяет установить также идентификационный номер вызываемого мобильного телефона, так как, вообще говоря, сотовые телефоны не имеют телефонных номеров как таковых. Кроме того, с помощью SS7 коммутаторы с SSP могут передавать на SCP информацию об оплате.
Не все STP похожи друг на друга. Местные STP обслуживают только внутренний трафик в пределах локальной области доступа и передачи (Local Access and Transport Area, LATA), в то время как межсетевые STP обеспечивают взаимодействие между LATA. Международные STP осуществляют преобразование несколько отличной американской версии SS7, определенной ANSI в Т1.111, в международную версию, стандартизованную ITU-T в Q.700-Q.741. Шлюзовые STP предоставляют интерфейс между телефонными сетями общего пользования и другими службами, например с операторами сотовой связи.
Своей надежностью телефонная сеть обязана во многом наличию множества резервных каналов между узлами SS7. Практически все STP и SCP реализуются парами, а большинство SSP связаны с двумя и более STP. Во многих случаях соединения проходят по различным физическим путям.
Сигнальные каналы SS7
Сигнальные каналы SS7 характеризуются в соответствии с их ролью в сигнальной сети. Фактически все каналы идентичны в том смысле, что они представляют собой двунаправленные каналы передачи данных, имеют одинаковую пропускную способность и поддерживают одни и те же низкоуровневые протоколы. Главное отличие состоит в их назначении.
Каналы A (от английского access, т. е. «доступ») связывают STP с SSP и SCP. Последние две обобщенно называются конечными сигнальными точками. Каналы A предназначаются исключительно для доставки сигналов от и к конечным точкам. При необходимости, например, передать информацию другому узлу, SSP (или SCP) отправляет ее ближайшему STP по каналу A, а тот уже занимается дальнейшей маршрутизацией сообщения.
Каналы C (от английского cross, т. е. «перекрестный») соединяют между собой образующие пару STP. Они позволяют увеличить надежность сигнальной сети в случаях, когда другие каналы становятся недоступными.
Каналы B, D или B/D (от английского bridge, т. е. «мост», и diagonal, т. е. «диагональ») связывают две пары STP между собой. Их основная функция состоит в передаче сигналов по сигнальной сети. Каналы B связывают STP одного уровня, а каналы D - STP на различных уровнях иерархии. Однако из-за отсутствия четкой иерархии такие каналы маркируются иногда как B/D.
Каналы E (от английского extended, т. е. «расширенный») обеспечивают резервные соединения конечных точек сигнальной сети с другой парой STP на случай, если ближайшая пара STP окажется недоступна по каналам А. Каналы E могут и отсутствовать, все зависит от реализованного уровня избыточности.
Каналы F (от английского fully associated, т. е. «полностью ассоциированные») реализуют прямое соединение между двумя конечными сигнальными точками. Однако их применение ограничено из-за того, что они обходят предусматриваемые STP функции защиты.
Формат сигнальных пакетов
Информация передается по сигнальным каналам в виде сообщений, называемых сигнальными пакетами (Signal Unit, SU). Протокол SS7 определяет три типа сигнальных пакетов:
- сигнальный пакет с сообщением (Message Signal Unit, MSU);
- сигнальный пакет с состоянием канала (Link Status Signal Unit, LSSU);
- сигнальный пакет с заполнением (Fill-in Signal Unit, FISU).
Сигнальные пакеты передаются по любому действующиму каналу в обоих направлениях. При отсутствии MSU или LSSU для передачи сигнальная точка будет передавать по каналу FISU. В соответствии со своим названием, FISU «заполняют» сигнальный канал в отсутствии полезной информации.
Передаваемая информация разбивается на блоки длиной по восемь бит, называемые октетами. Сигнальные пакеты отделяются друг от друга ограничителем «01111110». Этот флаг сигнализирует одновременно о конце предыдущего пакета и о начале следующего.
Все три типа сигнальных пакетов имеют ряд общих полей (см. Рисунок 2). Кроме флага, это поля контрольной суммы, указателя длины, а также BSN/BIB и FSN/FIB.
Контрольная сумма служит для проверки наличия в передаваемом пакете ошибок. При наличии ошибок принимающая сторона запрашивает повторную передачу.
Указатель длины сообщает о числе октетов между данным полем и контрольной суммой. Он служит, в частности, для установления типа сигнального пакета. Как видно из Рисунка 2, указатель длины для пакета FISU равен 0, для LSSU - 1 или 2, а для MSU он больше 2.
BSN/BIB и FSN/FIB содержат обратные порядковый номер и сигнальный бит (BSN/BIB) и прямые порядковый номер и сигнальный бит (FSN/FIB). Эти поля предназначены для подтверждения приема SU и для обеспечения приема пакетов в том же порядке, в каком они были переданы. Они также служат для обеспечения контроля за потоками.
FISU не имеют никаких других полей, кроме перечисленных. Как уже говорилось, их назначение состоит в заполнении канала в отсутствии LSSU или MSU для передачи. Они позволяют, кроме того, осуществлять непрерывный мониторинг качества связи посредством проверки правильности контрольной суммы в отсутствии сигнального трафика.
LSSU служит для передачи информации о состоянии канала между узлами по обеим сторонам канала. Эта информация размещается в поле состояния. Она сообщает о качестве принимаемого сигнального трафика, о состоянии процессоров и т. п. LSSU не содержат никакой адресной информации, так как они пересылаются только между двумя соседними точками.
Вся сигнальная информация об установлении и разрыве соединений, о запросах и ответах базы данных и управлении сетью SS7 передается в пакетах MSU. В свою очередь, MSU делятся на несколько видов в соответствии с их функцией и содержимым: управление сигнальной сетью, тестирование и эксплуатация сигнальной сети, SSCP и ISUP. Тип содержимого пакета указывается в октете служебной информации. Само же содержимое размещается в поле сигнальной информации.
Стек протоколов SS7
Стек протоколов SS7 состоит из четырех слоев, или уровней (см. Рисунок 3). Нижние три уровня объединены под общим названием «блок передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI.
MTP уровень 1 аналогичен физическому уровню модели OSI. Он определяет различные физические интерфейсы между сигнальными точками. Физические каналы между STP и их локальными SSP и SCP имеют, как правило, пропускную способность 56 или 64 Кбит/с; физические же каналы между самими STP имеют обычно пропускную способность 1,544 Мбит/с и выше.
MTP уровень 2 соответствует канальному уровню модели OSI. Он обеспечивает обнаружение и исправление ошибок с использованием 16-разрядного циклического избыточного кода. При обнаружении ошибки он запрашивает повторную передачу.
MTP уровень 3 выполняет те же функции, что и сетевой уровень модели OSI. Он осуществляет разбор сообщения для определения того, кому оно предназначено. Если адресат сообщения находится в сфере действия местной сигнальной точки, то третий уровень доставляет сообщение по назначению; в противном случае, он осуществляет маршрутизацию сообщения для определения следующего узла на пути к адресату.
Кроме того, третий уровень отвечает за определение состояния узлов и каналов: наступления аварии, надежности функционирования, состояния перегрузки, факта отключения/включения. Он выбирает альтернативные маршруты и посылает управляющие сообщения об изменениях в состоянии каналов на соседние сигнальные точки.
Четвертый уровень стека SS7 охватывает с четвертого по седьмой уровни модели OSI. Он состоит из двух параллельных комплектов протоколов: пользовательского блока ISDN (ISDN User Part, ISUP) и блока управления сигнальным соединением/прикладного блока поддержки транзакций (Signaling Connection Control Part/Transaction Capabilities Application Part, SCCP/TCAP).
ISUP порождает, управляет и завершает как ISDN-, так и не-ISDN-соединения между устройствами в телефонной сети общего пользования. Таким образом, несмотря на свое название, ISUP служит для осуществления как ISDN-, так и не-ISDN-вызовов. Однако в случае ISDN он поддерживает такие дополнительные виды услуг, как переадресация вызова, идентификация вызывающей линии, закрытые пользовательские группы, межпользовательская сигнализация и т. п. В качестве транспорта ISUP использует непосредственно MTP. В случае, если вызов порождается и завершается на одном и том же коммутаторе, сигнализация ISUP не применяется.
SCCP служит для поддержки сервисов между STP и базами данных. Соответствующий транспортному уровню модели OSI, SCCP предоставляет более подробную адресную информацию, нежели MTP, так как последний идентифицирует только конечную сигнальную точку. SCCP же позволяет идентифицировать конкретную базу данных на SCP.
Адресуемый с помощью SCCP, сам запрос к базе данных передается и возвращается TCAP. В сообщениях TCAP размещается такая информация, как сведения о маршруте, чтобы ISUP мог узнать, кому адресовать вызов. После завершения разговора TCAP может передать требуемую информацию об оплате в соответствующую учетную базу данных. В случае, например, мобильных пользователей TCAP передает идентификационные сообщения и извещает базу данных SCP о местонахождении сотовых телефонов.
ОКС-7 В России
С переводом международных сетей связи в цифровой формат задача внедрения соответствующих систем и, как следствие, ОКС-7 встала и перед российской отраслью связи. Принципы построения национальной сигнальной сети заложены в «Основных положениях по структуре сети ОКС-7 РФ». Вместе с тем создаваемая сеть отличается как от американского, так и от международного стандартов наличием ряда дополнительных сообщений и другими особенностями.
Дмитрий Ганьжа - ответственный редактор LAN. С ним можно связаться по адресу: [email protected] .
Ресурсы
Хорошее интерактивное введение в SS7 с описанием протоколов MTP, ISUP, SSCP и TCAP можно найти на сервере компании Microlegend http://www.microlegend.com/whatss7.htm .
Краткий курс для самостоятельного изучения с контрольными вопросами имеется на сервере Bell Atlantic http://www.webproforum.com/bell-atlantic2/full.html .
Принципы внедрения и построения сети ОКС-7 в России изложены в докладе «Система общеканальной сигнализации №7» http://www.astu.astranet.ru/rus/astu/ library/telecom/netcomm/seti/index.htm .
Подробное изложение SS7 дается в книге Тревиса Рассела «Signaling System #7», 2-е издание, изд-во McGraw-Hill, 1998 г.
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.
ОКС №7 – система сигнализации, при которой информация управления установлением соединения (сигнализация) для всех разговорных каналов и/или каналов передачи данных передается в виде блоков данных (сигнальных сообщений) по одному общему каналу сигнализации, который может быть реализован в любом временном интервале (кроме нулевого) одного из первичных трактов ИКМ, входящий в пучок, соединяющий напрямую две взаимодействующие АТС.
ОКС №7 обладает функциями обнаружения и исправления ошибок, вызванных воздействием помех на средства передачи, и автоматической реконфигурацией маршрутов в случае отказов сетевых элементов.
Для повышения надежности в другом ИКМ-тракте пучка, организуется канал для передачи данных ОКС7. Все остальные временные интервалы системы (кроме нулевых) при использовании ОКС7 могут быть задействованы для передачи речи или данных пользователя. Один канал ОКС7 может обслуживать около 4000 разговорных каналов.
Множество всех функций системы ОКС7 представлено в виде совокупности функциональных блоков, именуемых подсистемами, определенным образом взаимодействующих между собой и поддерживающих друг друга. Один и тот же уровень предоставляет услуги вышестоящему уровню и пользуется услугами нижестоящего. Каждый уровень содержит вполне определенное множество функций и взаимодействует со смежными уровнями через четко определенные интерфейсы. В одном уровне может размещаться несколько подсистем; одна подсистема может выполнять функции одного или нескольких смежных уровней.
Первоначально спецификации ОКС7 базировались на требованиях управления телефонными каналами. Чтобы удовлетворить эти требования, система ОКС7 была специфицирована в четырех уровнях – подсистема переноса сообщений, охватывающая уровень 1-3 и подсистемы-пользователи, уровень 4. Когда возникли новые требования, например, для обмена информацией с базами данных, система ОКС7 была расширена новыми функциями.
Основными подсистемами ОКС7 являются:
MTP – message transfer part – подсистема передачи сообщений
UP – user part – подсистема пользователей услуг МТР
Подсистема МТР формирует и предоставляет услуги переноса сигнальной информации в виде сигнальных сообщений от пункта-отправителя через сеть ОКС к пункту-адресату. Пользователи услуг МТР - это подсистемы, которые, в свою очередь, предоставляют свои услуги либо подсистемам, расположенным выше, либо непосредственно пользователям системы ОКС7, каковыми являются разнообразные прикладные процессы узлов сети связи.
Модель OSI содержит семь уровней, модель ОКС7 содержит только четыре уровня. Функции, выполняемые этими четырьмя уровнями, определенным образом соотносятся с функциями семи уровней модели OSI. Сопоставление двух моделей приведено на рисунке.
Два первых уровня модели ОКС7 - звена пердачи данных и сигнального звена - обеспечивают обмен сигнальной информацией между двумя смежными пунктами сигнализации.
Уровень 1 – физический – функции звена передачи данных .
Преобразует цифровые данные в битовый поток для переноса информации по сети. Этот уровень задает механические и электрические характеристики, соответветствующие используемому физическому интерфейсу. Электрические характеристики: способ кодирования (для передачи цифрового сигнала на большие расстояния), перечень аварийных сигналов (на случай потери синхронизации или самого сигнала).
Уровень 2 – звеньевой (канальный) – функции сигнального звена .
Задача этого уровня состоит в надежной передаче информации (для этого используется какой-либо метод обнаружения и исправления ошибок), а так же контроль последовательности передачи блоков данных.
При приеме потока информации с физического уровня уровень звена данных выделяет из него блоки данных (в качестве разделителя используется специальную битовую последовательность, нигде не повторяющуюся внутри блока). Перед передачей блоков данных к вышестоящему уровню, уровень звена данных удаляет из них управляющую информацию.
При приеме данных с вышестоящего уровня управляющая информация добавляется к блокам данных перед передачей их на физический уровень.
Три нижних уровня модели ОКС7 образуют подсистему переноса сообщений МТР. Однако реализованный в подсистеме МТР третий, сетевой уровень, содержит не все функции сетевого уровня модели OSI. Для переноса сообщений по сети ОКС7 подсистема МТР использует дейтаграммный способ с эмуляцией работы по виртуальному каналу. Чтобы повысить надежность передачи сообщений по виртуальному каналу, сетевой уровень МТР предусматривает ремаршрутизацию сообщений при перегрузке или при отказе основного маршрута или смежного узла.
Для поддержки новых услуг (в том числе, услуг Интеллектуальной сети и мобильной связи) и для реализации недостающих функций сетевого уровня OSI в модель ОКС7 введена подсистема управления сигнальными соединениями (SCCP - Signaling connection control part). Подсистемы МТР и SCCP совместно образуют подсистему сетевых услуг (NSP - Network service part). Используя услуги МТР, подсистема SCCP обеспечивает организацию в сети ОКС7 виртуальных соединений и может предоставлять сетевые услуги, как ориентированные на такие соединения, так и не требующие их создания.
Возможности МТР в области адресации являются ограниченными, так как эта подсистема может направлять сообщения только в те логические точки пункта сигнализации, адреса которых указаны в четырехбитовом поле индикатора службы октета SIO. Таким образом, в пределах конкретного пункта сигнализации МТР имеет возможность распределять сообщения к любому из максимум 16 пользователей, что явно недостаточно. Подсистема SCCP имеет расширенные возможности, рассматривая всех своих локальных пользователей как подсистемы (обращение к которым происходит путем использования их номеров) и применяя при адресации сообщений совокупность кода пункта назначения с номером подсистемы. Для идентификации конкретного адреса может обеспечиваться вычисление кода пункта сигнализации и номера подсистемы из так называемого глобального адреса (GT, Global title).
В дополнение к расширенным возможностям адресации подсистема SCCP предоставляет четыре различные по надежности класса обслуживания (режима доставки сообщений), которые могут быть затребованы вышестоящей подсистемой.
Такое разделение функций между двумя подсистемами оправдывается следующими соображениями. Во-первых, далеко не для всех протоколов сигнализации нужны расширенные функциональные возможности SCCP в отношении адресации и режимов повышенной надежности доставки сообщений. Во-вторых, благодаря выделению функций SCCP в отдельную подсистему оказалось возможным оптимизировать характеристики уровня 3 подсистемы МТР. Необходимость же применения SCCP вызвана тем, что многие приложения, использующие систему ОКС7, не требуют одновременного установления речевой связи и использование для них подсистем-пользователей (например, TUP или ISUP) является неэффективным.
В системе ОКС7 пока не специфицированы подсистемы, предоставляющие услуги, ориентированные на установление соединений, вследствие чего транспортный, сеансовый и прикладной уровни в том виде, в каком они определены в модели OSI, в модели ОКС7 отсутствуют.
Четвертый уровень модели ОКС7 образуют подсистемы-пользователи услугами МТР и/или SCCP, такие как:
TUP (Telephone user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети;
DUP (Data user part) - подсистема-пользователь поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;
ISUP (ISDN user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети, сети передачи данных и цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN);
и т.д.
МТР1 – определяет характеристики передачи по каналу ОКС.
МТР2 – доставка с требуемой достоверностью информации на сети ОКС.
МТР3 – маршрутизация сигнальной информации от подсистемы-пользователя (UP) одного пункта сигнализации (SP) до одноименной подсистемы-пользователя (UP) другого пункта сигнализации (SP) в пределах конкретной сети ОКС.
страница 1
Цель лекции: изучение студентами системы сигнализации ОКС7.
Принцип общеканальной сигнализации;
Сеть сигнализации ОКС7;
Стек протоколов ОКС7.
Принцип общеканальной сигнализации.
Общеканальная сигнализация 7 (ОКС7) – это такая система сигнализации, при которой информация управлением установлением соединения (сигнализация) для всех разговорных каналов и/или каналов передачи данных передается в виде блоков данных (сигнальных сообщений) по одному общему каналу сигнализации, который может быть организован в любом временном интервале (кроме нулевого) одного из первичных трактов ИКМ, входящих в пучок, соединяющих напрямую две взаимодействующие АТС, рисунок 9.1 .
Рисунок 9.1 – Принцип общеканальной сигнализации
Общеканальная сигнализация может рассматриваться как особый тип передачи данных, специализированный для передачи сигнализации и информационного обмена между процессорами узлов связи различного назначения. Для обеспечения надежности, система ОКС7 обладает функциями обнаружения и коррекции ошибок, вызванных воздействием помех на средства передачи, и автоматической реконфигурации маршрутов в случае отказов сетевых элементов.
Как правило, для повышения надежности в другом ИКМ-тракте пучка, организуется резервный канал для передачи данных ОКС7. Все остальные временные интервалы системы передачи (кроме нулевых) при использовании ОКС7 могут быть задействованы для передачи речи или данных пользователя. Один канал ОКС7 может обслужить около 1000 разговорных каналов.
Сеть сигнализации ОКС7.
Основные понятия ОКС7 :
- функции источника и приемника сигнальных сообщений обеспечивает подсистема пользователя (User Part - UP) ;
- пункт сигнализации SP (Signaling Point) – любой узел сигнальной сети, реализующий функции обработки сигнальных сообщений ОКС7, то есть узел на котором функционируют подсистема передачи сообщений и подсистемы пользователей;
Пункт сигнализации однозначно определяется своим уникальным кодом (Signaling Point Code) ;
- звено сигнализации SL (Signaling Link) – канал передачи данных соединяющий между собой пункты сигнализации;
Несколько параллельных звеньев сигнализации напрямую соединяющих два сигнальных пункта образуют пучок звеньев сигнализации (Signaling Link Set) ;
- транзитный пункт сигнализации STP (Signaling Transfer Point) – пункт сигнализации, осуществляющий только функции маршрутизации сигнальных сообщений между различными звеньями сигнализации и не имеющий подсистем пользователей;
Сигнальная информация передается между пунктами сигнализации в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами .
Узел сигнальной сети может совмещать в себе функции пункта сигнализации и транзитного пункта сигнализации.
Сеть сигнализации 7 состоит из пунктов сигнализации и связывающих их каналов сигнализации. Пункт сигнализации (ПС), как правило, коммутационная станция, которая взаимодействует со смежными станциями при помощи системы сигнализации №7. Различают оконечные и транзитные ПС. Оконечные ПС, в зависимости от направления передачи сигнального сообщения, могут выступать как исходящие пункты (Originating Signalling Point - OSP ) и пункты назначения (Destination Signalling Point - DSP ).
Всемирная сеть сигнализации делится на два независимых уровня – международный и национальный . Такая структура позволяет разделить ответственность по управлению сетью сигнализации и составить планы нумерации пунктов сигнализации международной сети и разных национальных сетей независимо друг от друга.
Два сигнальных пункта имеют сигнальное отношение (Signalling Relation - SR) , если их подсистемы пользователя обладают возможностью обмениваться сигнальными сообщениями. Сигнальное отношение может осуществляться непосредственно между оконечными пунктами сигнализации или через один или несколько транзитных пунктов. Конкретная реализация сигнального отношения в сети определяет маршрут сигнализации Signalling Rout - SR) . Для одного сигнального отношения можно использовать несколько сигнальных маршрутов через различные транзитные пункты. Эти маршруты для данного сигнального отношения образуют группу (пучок) маршрутов сигнализации (Signalling Rout Set - SRS ).
Стек протоколов SS7.
Стек протоколов SS7 состоит из четырех уровней (рисунок 9.2). Нижние три уровня объединены под общим названием «подсистема передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI :
Рисунок 9.2 – Сопоставление уровней модели OSI и уровней модели ОКС7
Уровень 1 функции звена передачи данных;
Уровень 2 функции сигнального звена;
Уровень 3 функции сети сигнализации.
Уровень 1 звена передачи данных сигнализации - подсистемы МТР определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных для звена сигнализации. Обычно используются каналы 64 кбит/с тракта ИКМ. Выполнение функций 1-го уровня, определяющих интерфейс со средой передачи, означает независимость функций более высоких уровней (уровни 2-4) от используемой среды передачи.
Уровень 2 сигнального звена - подсистемы МТР определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя напрямую связанными пунктами сигнализации. Функции уровня 2 определяют структуру передаваемой информации по каждому звену и процедуры обнаружения и исправления ошибок. Сочетание функций уровней 1 и 2 организует звено сигнализации для передачи сигнальных сообщений.
Уровень 3 сети сигнализации - подсистемы 3 МТР ориентирован на выполнение функций сети сигнализации. Процедуры уровня 3 обеспечивают надежную передачу сигнальной информации от одной АТС к другой даже в случае отказов на уровнях 1 и 2. Уровень 3 обеспечивает управление звеньями сигнализации и включает функции обработки сигнальных сообщений для их маршрутизации в сети сигнализации, а также функции управления самой сетью сигнализации.
Четвертый уровень модели ОКС7 образуют подсистемы-пользователи услугами МТР и/или SCCP:
TUP (Telephone User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети;
DUP (Data user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;
ISUP (ISDN User Part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети, сети передачи данных и цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN);
TSAP (Transaction capabilities application part) – прикладная подсистема поддержки транзакций;
B-ISUP (B-ISDN user part) - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию широкополосной ISDN (B-ISDN);
MAP (Mobile application part) – прикладная подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сетей подвижной связи стандарта GSM;
INAP (Intelligent network application part) – прикладная подсистема Интеллектуальной сети;
OMAP (Operation Maintenance and administration part) – прикладная подсистема эксплуатационного управления;
SCCP (Signaling connection control part) – подсистема управления сигнальными соединениями обеспечает логические соединения для передачи блоков данных сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированных на соединение.
Подсистем МТР и SCCP совместно образуют подсистему сетевых услуг (NSP – network service part). Используя услуги МТР, подсистема SCCP обеспечивает сигнализацию в сети ОКС7 виртуальных соединений и может предоставлять сетевые услуги, как ориентированные на такие соединения, так и не требующие их создания.
ТСАР обеспечивает набор возможностей для обслуживания вызова без установления соединения. Эти возможности можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле. Пример такого использования - услуга 800, в которой оставшиеся цифры номера после кода 800 преобразовываются централизованной базой данных в физический адрес.
ответствующих услуг связи. Подсистема пользователей может быть реализована в нескольких версиях в зависимости от протоколов верхних уровней, которые предоставляют пользователям, возможно имеющим различные технические устройства, средства связи друг с другом. Подсистемы пользователей получают в свое распоряжение услуги подсистемы передачи сообщений МТР по доставке информации в сети без установления соединения с упорядоченной последовательностью передачи.
Рис. 2.6. Архитектура ОКС №7:
MTP – подсистема передачи сообщений;
SCCP – подсистема управления установлением сигнализации;
TCAP – обработка транзакций;
MAP – подсистема пользователя подвижной связи;
ISUP – подсистема пользователя ЦСИС;
TUP – подсистема пользователя телефонии;
MUP – подсистема пользователя подвижной связи (NMT);
HUP – подсистема передачи сигналов управления в процессе разговора (NMT);
INAP – подсистема пользователя интеллектуальной сети (IN);
OMAP – подсистема техобслуживания и эксплуатации.
2.3. Функциональные уровни ОКС №7
Функциональная архитектура ОКС №7 включает четыре уровня, три из которых входят в состав подсистемы передачи сообщений МТР. Подсистемы пользователей образуют параллельные элементы на четвертом функциональном уровне (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Функциональные уровни ОКС
Уровень 1 (функции звена данных сигнализации) определяет физические, элек-
трические и функциональные характеристики звена данных сигнализации и средства доступа к нему. Элементом уровня 1 является канал связи для звена сигнализации. Детальные требования к звену данных сигнализации приведены в рекомендации МСЭ
Уровень 2 (функции звена сигнализации) определяет функции и процедуры, от-
носящиеся к передаче сигнальных сообщений по отдельному звену сигнализации. Функции уровней 1 и 2 образуют звено сигнализации, обеспечивающее надежную передачу сигнальных сообщений между двумя пунктами сети сигнализации.
Сигнальное сообщение, поступающее от верхних уровней, проходит по звену сигнализации в виде сигнальных единиц (Signal Unit - SU) переменной длины. Для надежной работы звена сигнализации сигнальная единица включает, помимо информации сигнального сообщения, информацию для управления передачей.
Функциями звена сигнализации являются деление сигнальных сообщений на сигнальные единицы, обнаружение ошибок в сигнальных единицах, исправление ошибок, обнаружение отказа звена сигнализации, восстановление звена сигнализации и др. Подробные спецификации функций звена сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.703.
Уровень 3 (функции сети сигнализации) определяет функции и процедуры передачи, общие для различных типов звеньев сигнализации и независимые от работы каждого из них. Эти функции подразделяются на две большие категории:
функции обработки сигнальных сообщений, которые при правильной передаче сообщения направляют его по звену сигнализации или в соответствующую подсистему пользователя;
функции управления сетью сигнализации, которые на основе заранее определенных данных и информации о состоянии сети сигнализации управляют маршрутизацией сообщений и конфигурацией средств сети сигнализации. В случае изменения состояний они обеспечивают также изменение конфигурации сети и другие меры, необходимые для обеспечения или восстановления нормальной работы сети сигнализации.
Различные функции уровня 3 взаимодействуют друг с другом и с функциями других уровней посредством команд и индикаций. Детальные требования к функциям сети сигнализации приведены в рекомендации МСЭ Q.704.
Уровень 4 (функции подсистемы пользователя) состоит из различных подсис-
тем пользователей, каждая из которых определяет функции и процедуры сигнализации, характерные для определенного типа пользователя системы. Набор функций
подсистемы пользователя может значительно различаться для разных категорий пользователей системы сигнализации. В общем виде можно выделить две группы пользователей:
пользователи, для которых большинство функций связи определено в системе сигнализации. Например, функции управления вызовами телефонии с соответствующей подсистемой пользователя телефонии;
пользователи, для которых большинство функций связи определено вне системы сигнализации. Например, использование системы сигнализации для передачи информации, касающейся управления и техобслуживания. Для таких "внешних пользователей" подсистема пользователя может рассматриваться как интерфейс типа"почтовый ящик" между подсистемой внешнего пользователя и функцией передачи сообщений,
(разбирается) в соответствующие форматы сигнальных сообщений. Основными подсистемами пользователя ОКС №7 являются:
подсистема пользователя телефонии (TUP);
подсистема пользователя ISDN (ISUP);
подсистема управления соединением сигнализации(SCCP), предоставляющая услу-
ги сети, связанные или не связанные с установлением соединений для передачи сигнальной информации, относящейся или не относящейся к речевым каналам. Эта под-
система используется совместно с другими подсистемами пользователей(см.
подсистема пользователей мобильной связи стандартаNMT-450 (MUP);
подсистема пользователей процедуры передачи управления в процессе разговора сети мобильной связи NMT-450 (HUP);
подсистема пользователей мобильной связи стандартаGSM (MAP);
подсистема пользователя интеллектуальной сети(INAP);
подсистема возможностей транзакций(ТСАР);
подсистема эксплуатации, технического обслуживания и административного управления (ОМАР).
2.4. Примитивы услуг ОКС №7
Интерфейсы между функциональными элементами системы сигнализации ОКС №7 описываются с помощью примитивов. Примитивами являются блоки данных определенного вида, которые передаются между уровнями системы для вызова различных процедур. Определение примитива не предполагает конкретной реализации услуги. Когда функциональный элемент ОКС №7 моделируется согласно семиуровневой эталонной модели ВОС (например, SCCP, ТСАР), примитивы услуг определяются согласно рекомендации МСЭ-Т Х.210. В соответствии с этой рекомендацией на рис. 2.8 показана связь между терминами"услуга", "граница", "примитивы услуг",
"протокол равноправия" и "равноправные объекты". Термин "граница" относится к границам между уровнями и подуровнями.
Рис. 2.8. Взаимодействие примитивов услуг:
a – услуга; b – примитив услуги; c – протокол равноправия;
d – равноправные объекты.
В соответствии с направлением потока примитивов определено четыре типа примитивов (рис. 2.9):
запрос - примитив, выдаваемый пользователем для вызова элемента услуги;
индикация - примитив, выдаваемый поставщиком услуги для указания, что элемент услуги вызван пользователем услуги в точке доступа равноправной услуги или поставщиком услуги;
ответ - примитив, выдаваемый пользователем для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вызов которого ранее был указан в этой точке;
подтверждение - примитив, выдаваемый поставщиком услуги для завершения формирования в конкретной точке доступа к услуге некоторого элемента услуги, вызванного ранее запросом в этой точке.
Рис. 2.9. Типы примитивов услуг
Примитив услуги состоит из имени и одного или нескольких параметров, перемещаемых в направлении примитива услуги. Имя примитива услуги содержит три элемента: тип примитива; имя, описывающее выполняемое действие; инициал (или инициалы) описания (под)уровня услуги.
Используются следующие инициалы описания уровня услуги:
ОМ - для примитивов управления эксплуатацией, связанных с подсистемой ОМАР;
ТС - для подуровня компонента ТСАР;
TR - для подуровня транзакций ТСАР;
Р - для уровня представления в подсистемеISUP;
S - для сеансового уровня в подсистемеISUP;
Т - для транспортного уровня в подсистемеISUP;
N - для подсистемы обслуживания сети(МТР +SCCP).
Загрузка...
