20.1. Понятие об общем канале сигнализации

Известны два способа сигнализации при обмене управляющих устройств сигналами внутри одной либо разных станций сети: 1) децентрализованный, 2) централизованный.

Децентрализованный способ используется на электромехани­ческих отечественных АТС и на сетях с такими станциями. Кроме то­го, его применяют для передачи служебной информации внутри циф­ровых АТС (ЦАТС) и при межстанционной связи ЦАТС с малым чис­лом линий в пучках.

При централизованной сигнализации применяется групповой сиг­нальный канал, или общий канал сигнализации (ОКС).

ОКС - это цифровой канал связи между двумя управляющими устройствами станций или узлов сети электросвязи с КК, предна­значенный для обмена сигнальными сообщениями.

Первоначально ОКС предназначался только для обмена сооб­щениями сигнализации в телефонных сетях. В настоящее время в ОКС могут также передаваться данные пользователей в пакетной форме, информация телеметрии, данные в процессе предоставления интеллектуальных услуг и в целях технической эксплуатации. Эти данные должны передаваться с более низким приоритетом, чем дан­ные сигнализации. К ОКС должны иметь доступ все пользователи се­ти, которые требуют услуги коммутации каналов. С помощью про­граммно-аппаратных средств ОКС реализуются следующие функции: выбор маршрута передачи сигнальной информации, защита от оши­бок, предотвращение пропаданий, удвоений и столкновений кадров, управление трафиком сигнализации, управление каналом.

В ОКС передаются сигналы управления (регистровые), линейные и информационные для пучка линий (каналов), предназначенных для пересылки речевой информации или данных. Разумеется, речь идет о пучках линий или каналов цифровых систем передачи, которые ком­мутируются на станциях в режиме коммутации каналов.

В ОКС может передаваться и другая информация [1, 2]:

- управления сетью сигнализации;

- испытания правильности функционирования каналов сети сиг­нализации;

- данные об учете стоимости разговоров;

- данные о нагрузке каналов сети сигнализации и каналов пере­дачи речи и данных;

- данные из сетевых БД.

Общий канал сигнализации может использовать следующие физи­ческие среды:

- физические линии кабелей;

- стандартные каналы систем передачи типа ИКМ;

- стандартные каналы аналоговых систем передачи.

Преимущества, получаемые при применении ОКС [3]:

1) состав сигналов практически не ограничен;

2) уменьшается время установления соединения благодаря вы­сокой скорости передачи информации (от 2400 до 64000 бит/с);

3) исключается влияние сигналов речи и данных на передачу сиг­нальной информации;

4) уменьшается объем аппаратных средств станций, так как от­падает необходимость в использовании согласующих устройств - ли­нейных комплектов;

5) повышается верность передачи сообщений благодаря при­менению помехозащищенного кодирования, решающей обратной связи и повторения информации.

Использование ОКС предпочтительно по сравнению с децен­трализованной сигнализацией уже при закреплении за ним 60 ка­налов передачи речи (или данных) на местных сетях.

Для получения этих преимуществ при создании ОКС необходимо было решить следующие задачи:

- оптимизировать задержку сообщений из-за ожидания передачи в очереди;

- обеспечить высокую надежность ОКС и всей сети сигнализации;

- обеспечить проверку разговорного тракта до его предоставле­ния пользователю.

Рис. 20.1. Схема построения сигнальной сети по связанному способу

Рис. 20.2. Схема построения сигнальной сети по несвязанному способу

Сеть сигнализации (СС) может быть построена по одному из двух способов: связанному и несвязанному.

Сущность первого способа состоит в том, что конфигурация сиг­нальной сети и сети каналов передачи речи и данных совпадают (рис. 20.1). При использовании несвязанного способа конфигурации СС и сети каналов передачи речи и данных либо лишь частично сов­падают, либо полностью не совпадают (рис. 20.2, где ПС - пункт сигна­лизации).

В большинстве случаев на первом этапе перехода к централи­зованной сигнализации сеть сигнализации строят по первому способу.

Краткие сведения об общеканальной системе сигнализации, До 1981 г. действовали рекомендации ITU-T о применении для меж­дународных сетей системы сигнализации № 6. В 1981 г. ITU-T принял новые Рекомендации Q.701-Q.741, регламентирующие применение на международных сетях новой системы сигнализации ОКС № 7. Эта система может использоваться на сети сигнализации, организованной по каналам систем передачи с ИКМ, по каналам аналоговых систем передачи или физическим линиям. Система сигнализации № 7 (или сокращенно - ОКС № 7) предназначена для использования в циф­ровых сетях связи (в У-ЦСИО, Ш-ЦСИО, в сотовых сетях и сетях пе­редачи данных с коммутацией каналов).

По ОКС сигналы передаются в виде пакетов. Это означает, что в пунк­тах сигнализации (ПС) и в каналах сети сигнализации используются мето­ды пакетной коммутации. Информация в звеньях сигнальной сети пере­дается кадрами, называемыми сигнальными единицами (СЕ). Эти СЕ имеют разное назначение и переменную длину. Сигнальная единица может содержать следующую информацию:

1) адресную, говорящую о направлении и оконечном пункте пе­редачи;

2) данные о номерах пучка и информационного канала в пучке, за которым закреплено сигнальное сообщение пользователя;

3) информацию для контроля состояния сигнальной сети и управ­ления ею;

4) сигнальную информацию, относящуюся к этапам соединения или разъединения;

5) информацию для обнаружения ошибок в передаче.

Сообщение сигнализации может передаваться с помощью не­скольких СЕ. Сигнальная сеть, работающая по протоколу ОКС № 7, может использоваться как транспортное средство для передачи раз­личных видов информации: сигнальной, обмена между ЭВМ, пункта­ми сети передачи данных, узлами коммутации телефонных сетей, элементами интеллектуальной сети. Система сигнализации № 7 мо­жет функционировать как по цифровым, так и по аналоговым систе­мам передачи с различными скоростями (от 64 Кбит/с и ниже). Сис­тема сигнализации № 7 обеспечивает высокую верность передачи данных, устранение удвоений, пропаданий и состязаний сигнальных единиц. Сигнальные единицы имеют различные назначение и длину. Длина СЕ выражается в байтах. В ОКС № 7 используются три типа СЕ:

1) значащие СЕ (ЗНСЕ), их длина может быть от 3 байтов и выше (в национальных сигнальных сетях до 279 байтов);

2) СЕ состояния звена сигнализации (СЗСЕ), используемые для индикации состояния оконечных устройств звена сигнализации, их длина равна 1 или 2 байтам;

3) заполняющие СЕ (ЗПСЕ), которые имеют нулевую длину, т.е. в них нет значимой для пользователей сети информации.

ЗНСЕ несут сигнальную информацию (СИ), обеспечивающую про­цесс соединения и разъединения каналов, используемых для переда­чи речевой информации и данных между пользователями цифровой сети (оконечным оборудованием данных (ООД)). СЗСЕ применяется для контроля и управления звеном сигнализации (ввод в работу после включения питания аппаратных средств и восстановление состояния звена сигнализации после устранения отказа). Данные о состоянии звена сигнализации передаются в поле состояния (ПСО) СЗСЕ, которое может иметь длину 1 или 2 байта. ЗПСЕ использу­ются для передачи квитанций с подтверждением безошибочного приема ЗНСЕ, переспроса неправильно переданных СЕ или в слу­чае отсутствия заявок на передачу ЗНСЕ. Форматы ЗНСЕ и СЗСЕ приведены на рис. 20.3.

Система сигнализации № 7 должна обеспечить надежную доставку информации по сигнальной сети. Основное требование к сигнальной сети - передача правильной последовательности СЕ с заданной дос­товерностью. Эти функции реализуются на 2-м (канальном) уровне четырехуровневой протокольной модели системы сигнализации № 7 (о структуре протокольной модели ОКС № 7 см. ниже).

Рис. 20.3. Форматы ЗНСЕ (а), СЗНСЕ (б) в ОКС № 7

Любая СЕ начинается с флага, сообщение считается неокон­ченным до появления нового флага. Ложные флаги в информацион­ной последовательности устраняются путем добавления в переда­ваемую последовательность нуля после каждых пяти единиц. На при­емной стороне такой дополнительный ноль убирается из принятой последовательности.

Обратный (ОПН), прямой (ППН) порядковые номера, прямой (ПБИ) и обратный (ОБИ) биты - индикаторы используются для обеспечения правильной последовательности СЕ и подтверждения правильности приема.

В четвертом байте (индикаторе длины ИД) передается информа­ция о длине сообщения. Длина сообщения пользователя измеряется в байтах и отсчитывается, начиная от следующего за ИД байта до младшего байта проверочных битов. В национальных сетях могут ис­пользоваться все биты 4-го байта, а в международных - рекоменду­ется использовать 6 битов (т.е. длина сообщения не превышает 63 байтов).

В пятом байте ЗНСЕ (байте служебной информации - БСИ) имеется два поля: индикатор сети (ИС) и индикатор пользователя (ИП). Индикатор пользователя определяет вид сигнальной инфор­мации. Например, код ИП = 0100 обозначает то, что передается со­общение для пользователя телефонной сети; код ИП = 0110 (или 0111) - для пользователя сети ПД с коммутацией каналов. Индикатор сети определяет тип сети, с которой необходим обмен. Например, ИС = 1000 - междугородное сообщение национальной сигнальной сети; ИС = 0000 - международное сигнальное сообщение; ИС = 1100 -сообщение зоновой или местной сети. Структура сигнальной инфор­мации (СИ) специфична для каждой подсистемы пользователей. В СЗСЕ нет поля СИ, но имеется поле состояния ПСО. Если индика­тор длины ИД в СЗСЕ равен 1, то ПСО состоит из 1 байта, если же ИД = 2, то длина ПСО равна 2 байтам. В настоящее время ITU-T специ­фицировал формат однобайтового ПСО. Для индикации состояния звена сигнализации используются только три младших бита в ПСО. Индикация состояния оконечного устройства звена сигнализации не­обходима, в частности, при вхождении в связь, когда следует оповес­тить оконечное устройство удаленной стороны ОКС о начале той или иной фазы этого процесса. Необходимо также сообщать удаленной стороне об отключении процессора, реализующего функции сетевого уровня ОКС № 7, и о ручной блокировке данного оконечного устрой­ства звена сигнализации [1]. Заполняющие СЕ не содержат сигналь­ной информации и информации управления звеном сигнализации и передаются в тех случаях, когда нет ЗНСЕ в буфере передачи и нет заявок на передачу ЗНСЕ, содержащих информацию управления се­тью сигнализации. Передача ЗПСЕ позволяет оперативно контроли­ровать работоспособность звена сигнализации при отсутствии поль­зовательского сигнального трафика. Последние два байта перед за­крывающим флагом являются проверочными. Сообщения по сиг­нальной сети передаются с помощью программно-аппаратных средств, функции которых разделены на четыре уровня:

- физический двусторонний тракт передачи данных, образованный каналом цифровой системы передачи (1-й уровень);

- звено ОКС, обеспечивающее управление передачей и приемом СЕ, защиту ошибок (2-й уровень);

- система управления распределением сообщений по выбранному маршруту, переключения на резервные звенья и маршруты, контроля перегрузки звеньев ОКС (3-й уровень). Средства этого уровня управ­ляют работой нескольких звеньев 2-го уровня;

-пользовательский (пользователи телефонной сети, сети ПД, ЦСИО и др.).

На рис. 20.4 приведена схема взаимосвязи протокольных моделей взаимодействия открытых систем (ВОС) и системы сигнализации № 7 в ЦСИО. На этом рисунке показаны: состав протоколов доступа к се­ти, состав сетевых протоколов модели ВОС и ОКС № 7, передача информации по каналам типа «В» и типа «D» (пунктирные линии).

Отметим, что протоколы ОКС № 7 охватывают не все функции протокола канала «D» (Рекомендация Х.25 ITU-T), так как были ори­ентированы для применения на телефонных сетях. Поэтому к программному обеспечению сетевого уровня (3) канала «D» на узлах коммутации добавляют программный модуль (заштрихованный уча­сток на рис. 20.4), реализующий недостающие функции протоколов ОКС № 7. Добавочные модули программного обеспечения УКК позво­ляют приблизить сервис ОКС № 7 к сервису канала «D».

Рис. 20.4. Взаимосвязь протокольных моделей взаимодействия удаленных объектов и системы сигнализации № 7

Для того чтобы в ЦСИО создавать и разрушать соединения кана­лов «В», предоставлять пользователям услуги различных служб, УКК должны обмениваться информацией сигнализации. Этот обмен реа­лизуется с помощью средств централизованной системы сигнализации № 7 ITU-T. Информация сигнализации полностью отделяется от информации, передаваемой по каналам «В» между пользовате­лями. Такое разделение позволяет исключить их взаимное нега­тивное влияние.

Достоинства и функционирование общеканальной сигнализации будут более подробно рассмотрены в п. 20.2. Здесь же лишь отметим, что взаимодействие сетей сигнализации и сети информационных ка­налов пользователей происходит в процессе соединения информа­ционных каналов по частям (от звена к звену). Если необходимо уста­новить соединение канала «В» в интерфейсе «пользователь-сеть» с межстанционным каналом «В», то управляющая система УКК, форми­рует и передает в сигнальную сеть сообщения для управления ком­мутацией на YKK_J. Доступ устройств пользователей ЦСИО к сети обеспечивается с помощью протоколов, определяемых эталонной семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем (ВОС).

Управление передачей сообщений в сети каналов передачи ин­формации пользователей и в сигнальной сети описывается се­тевыми протоколами. Необходимые скорость и верность передачи сигнальной информации в сигнальной сети обеспечиваются благо­даря использованию пакетного способа передачи и коммутации.