Общий канал сигнализации (ОКС)

Под названием "общий канал сигнализации"понимается метод сигнализации, при котором для передачи сигнальной информации используется один общий канал, а передача этой информации осуществляется посредством сообщений, снабженных заголовками и содержащих также другую, отличную от сигнальной, информацию (например, по управлению сетью).

В настоящее время [37] разработаны и приняты две системыОКС: система № 6, предназначенная для работы как по аналоговым, так и цифровым цепям, и система № 7, предназначенная для работы по цифровым цепям. Сравнительные данные и параметры этих двух систем ОКС приведены в таблице 7.8. Табл. 7.8.

Наименование параметра	ОКС № 6	ОКС № 7
Скорость передачи, бит/с	2400 по ТЧ; 8000 (64000) по ИКМ	4800 по ТЧ; 64000 по ИКМ
Достоверность на знак при передаче информации:
аналоговой	10 -5	-
цифровой	10 -6	10 -7
Эффективное число каналов (минимально) на сетях:
местных	100-300	30—50
междугородных	ЗО-5О	Любое
международных	20-30	Любое
Число бит в сигнальной единице (СЕ)		Переменное
Число контрольных бит
Способ модуляции	4-позиционная фазо-разностная на часто-те 1800 Гц	Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ)
Контроль ошибок	Циклический код с образующим полино-мом 8-й степени x8+x2+x+1.	Циклический код с образующим поли-номом 16-й степени x16+x12+x5+1.
Длина сообщения (сигнальных единиц СЕ или байтов)	От 1 до 11 СЕ	До 60 байтов на международных се-тях и до 256 на национальных сетях (с учётом служебных байт до 272)
Длина заголовка (этикетки), бит

В обоих случаях один дискретный канал сигнализации обслуживает группу соединений, устанавливаемых по нескольким разговорным каналам, и может использоваться для выполнения дополнительных функций (учета нагрузки, учета стоимости разговоров, динамического управления сетью и др.).

Международным аналогом названию ОКС-7 служат аббревиатуры SS7 (Signaling System №7) и CC7 (Common Channel №7)

Наиболее эффективно использование ОКС на международных и междугородных сетях, а быстрое удешевление оборудования ОКС делает его эффективным и на местных сетях, причем граница эффективности (число обслуживаемых ОКС телефонных каналов, при котором он эффективен) непрерывно снижается.

Использование ОКС позволяет

· устранить разнотипные комплекты сигнализации, повысить экономич-ность,

· повысить скорость передачи сигналов, а вместе с этим и скорость установления соединений (время установления соединения в большинстве случаев меньше 1 с),

· улучшить надёжность и достоверность передачи,

· устранить влияние разговорных токов на сигнальные каналы,

· получить ряд новых возможностей для введения дополнительных видов услуг,

· облегчить и унифицировать процедуру установления международных связей, на которых системы ОКС наиболее эффективны и необходимы.

Однако следует иметь в виду также и недостатки, присущие этим системам сигнализации. Это прежде всего задержки сообщений, связанные с накоплением очередей и их рассасыванием в соответствии с принятой системой приоритетного обслуживания. Во-вторых, усложняется система обеспечения надежности благодаря централизации функций и оборудования. Кроме этого, надо иметь в виду, что ОКС — это весьма мощная глобальная система сигнализации, обеспечивающая возможность соединения двух любых абонентов земного шара, но содержащая значительные излишества при ее использовании на местных сетях, которые и определяют границу эффективного применения этих систем.

Базовая сигнальная единица системы № 7 в целом не имеет фиксированной длины, но сигнальная информация должна содержать кратное число байт (октетов), а служебные поля (флажки начала сигнальной единицы, индикатор длины, проверочные биты и биты - индикаторы последовательности передачи) имеют всегда одинаковые фиксированные длины. Этикетка, сопровождающая любое сигнальное сообщение, имеет общую длину 40 бит: 12 бит кода адреса цепи и по 14 бит для кодов точек отправления и назначения. Наличие такой подробной этикетки позволяет передавать сообщенияна любые расстояния с большим числом участков национальных и международных сетей, что является отличительной особенностью системы № 7.

Первая публикация по ОКС-7 появилась в Yellow Book ITU-T в 1980 году (в году, когда в комиссии ISO была разработана ЭМВОС). Модель ЭМВОС описывает обмен данными, ориентированными на соединение. Блок MTP (Message Transfer Part, Подсистема передачи сообщений) системы ОКС-7, разработанной независимо от модели OSI, обеспечивает только процесс передачи данных без соединения. Поэтому в 1984 году в Red Book добавлена подсистема SCCP (Signaling Connection Control Part, Подсистема управления соединениями сигнализации), обеспечивающая как сети, ориентированные на соединение, так и сети без соединений. В 1988 году в Blue Book описаны общие протоколы TCAP (Transaction Capabilities Application Part, Подсистема возможностей транзакций) и OMAP (Operation and Maintenance Application Part, Подсистема эксплуатации, технического обслуживания и административного управления). Изначально система ОКС-7 разрабатывалась применительно к телефонной сети.

Структурная схема системы ОКС-7 приведена на рис.7.9. Стек её протоколов построен по многоуровневому принципу, но уровни модели ОКС-7 не идентичны уровням ЭМВОС (отсутствуют сеансовый и транспортный уровни, а прикладной и представительный объединены в один "Пользовательский").

На схеме приняты следующие сокращения:

GSM -Global System for Mobile Communication,

MAP -Mobile Application Part,

BSSAP -Base Station System Application Part,

INAP -Intelligent Network Application Part,

AE -Application Entity,

ASE -Application Service Element,

OMASE -OMAP Application Service Element,

MUP -Mobile User Part,

ISUP -ISDN User Part,

HUP -Handover User Part.

Возможности, которые содержатся на сетевом уровне модели OSI, распределены в ОКС-7 между третьим уровнем МТР и SCCP. Блок МТР обеспечивает сетевые услуги без соединения. Назначение уровней блока МТР пояснено в таблице 7.9.

Подсистема SCCP является потребителем функциональных возможностей МТР и обеспечивает как сетевые услуги в отсутствии соединения, так и услуги, ориентированные на соединение. Объединение блоков МТР и SCCP образует сервисный сетевой блок NSP (Network Service Part).

Рис.7.9 Сравнение архитектур протоколов OSI и ОКС-7 [47].

Табл.7.9

Уровень 1. Канал Данных Сигнализации Signaling Data Link	Определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных для звена сигнализации. Обычно используется канал 64 кбит/с тракта ИКМ
Уровень 2. Функции Канала Сигнализации Signaling Link Function	Определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по каналу сигнализа-ции между двумя напрямую связанными пунктами сиг-нализации (Signaling Points). Функции уровня определя-ют структуру передаваемой информации по каждому звену и процедуры обнаружения и исправления ошибок
Уровень 3. Функции Сети Сигнализации Signaling Network Function	Ориентирован на выполнение функций сети сигнализа-ции. Обеспечивает управление линиями сигнализации и включает функции обработки сигнальных сообщений для их маршрутизации в сети сигнализации и функции управления сетью сигнализации.

Основными подсистемами 4 уровня ОКС-7 (" Пользовательского ") являются: подсистемы пользователей мобильной связи стандартов GSM (MAP) и NMT-450 (MUP), подсистема пользователей процедуры передачи управления в процессе разговора сети мобильной связи NMT-450 (HUP), подсистемы OMAP, INAP, TCAP, SCCP, ISUP, подсистема пользователей телефонии (TUP, Telephone User Part), подсистема пользователей сети передачи данных (DUP, Data User Part). Подсистемы TUP и DUP на схеме рис.7.9 не показаны. Поскольку сети электросвязи развиваются в направлении ISDN, ISUP устраняет необходимость в подсистемах TUP и DUP. ISUP содержит все функции TUP, но эти функции реализуются более гибко. Подсистема телефонного пользователя TUP была разработана для управления установлением и разъединением телефонных соединений и являлась европейской версией ОКС7, в то время как на североамериканском континенте гораздо раньше начала внедряться другая подсистема - ISUP. В дополнение к управлению основными телефонными услугами TUP определяет процедуры и форматы для дополнительных услуг. Однако, в силу самой природы ISDN, дополнительные услуги, определенные в ISUP, являются более мощными и используют более современные решения, чем те, которые определены для TUP.

Подсистема пользователя данных DUP была определена на ранней стадии разработки ОКС7 для управления установлением и разъединением соединений передачи данных с коммутацией каналов. Распространение DUP весьма незначительно, и только немногие операторы сети реализовали выделенные сети передачи данных с коммутацией каналов. Требования к передаче данных сегодня удовлетворяются за счет ISUP, в результате чего широкое использование DUP в сетях электросвязи мало вероятно.

Подсистема 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 (например, в рамках услуги 800 интеллектуальной сети цифры номера после кода 800 преобразовываются централизованной базой данных в физический адрес). На базе ТСАР организованны и поддерживаются элементами прикладного уровня АSЕ подсистемы МАР и INAP. Аналогичным образом обеспечиваются прикладные возможности подсистемы ОМАР.

Таблица 7.10 содержит список Рекомендаций ITU-T, регламентирующих работу системы на разных уровнях. Функции ER (Event Reporting, Рапорт о событии) и DS (Disturbance Supervision, Надзор за помехами) образующие блок ERDS, используются для надзора и измерений в сети сигнализации для получения сведений о надёжности сети. Функция DS надзирает за событиями, о которых сообщает функция ER.

ПРОТОКОЛЫ СИСТЕМЫ СС-7.Табл.7.10

Описание подсистем, функций, компонент	Рекомендации ITU-T
Введение в ОКС-7	Q.700
МТР Подсистема передачи сообщений	Q.701-Q.704, Q.706, Q.707
Структура сети сигнализации ОКС-7	Q.705
SCCP Подсистема управления сигнальными соединениями	Q.711-Q.714, Q.716
TUP Подсистема телефонных пользователей	Q.721-Q.725
OMAP, ERDS Управление сетью ОКС-7	Q.750, Q.752-Q.755
ISUP Подсистема пользователей ISDN	Q.761-Q.764, Q.766,Q.767
TCAP Подсистема возможных тракзакций	Q.771-Q.775
Тестирование MTP,TUP,ISUP,SCCP,TCAP	Q.780-Q.787
MAP Подсистема мобильной сети	Q.1051
INAP Подсистема интелектуальной сети	Q.1205,Q1208, Q.1211, Q.1218, Q.1213-Q.1215, Q.1219, Q.1290
Соответствие ОКС-7 и модели OSI	Q.1400

7.9.1. СТРУКТУРА СИГНАЛЬНЫХ ЕДИНИЦ В БЛОКЕ МТР

Сигнальная информация передаётся в виде сообщений переменной длины, называемых сигнальными единицами СЕ (Signal Unit). Существует три типа сигнальных единиц:

· MSU, Message Signal Unit - значащая сигнальная единица, используется для передачи сигнальной информации, формируемой подсистемами пользователей или SCCP.

· LSSU, Link Status Signal Unit - сигнальная единица состояния звена, используется для контроля состояния звена сигнализации (нормальная работа, авария, отказ, занятие и т.д.)..

· FISU, Fill In Signal Unit - заполняющая сигнальная единица, используется для обеспечения фазирования звена при отсутствии сигнального трафика (в случаях холостого хода в качестве заполнителя, например, при исправлении ошибок).

Тип сигнальной единицы идентифицируется индикатором длины LI (Length Indicator): для FISU LI=0, для LSSU LI=1 или 2, для MSU 2< LI <64.

Структура сигнальных единиц показана на рис. 7.10 - 7.12.

Поля форматов этих рисунков расшифровываются следующим образом:

· SIO (Service Information Octet) - Байт служебной информации,

· SIF (Signaling Information Field) - Поле сигнальной информации. Поле SIF может состоять максимум из 272 байтов, форматы и коды которых определяются подсистемой пользователя.

· CK (Check Bits) - Проверочная комбинация,

· SF (Status Field) - Поле состояния,

· Поле = - Резерв,

· LI (Length Indicator) - Индикатор длины (принимает значения от 0 до 63),

· Error correction - Исправление ошибок. Поле содержит семибитовые прямые и обратные порядковые номера сигнальных единиц: FSN (Forward Sequence Number) - прямой порядковый номер (порядковый номер передаваемой сигнальной единицы), BSN (Backward Sequence Number) - обратный порядковый номер (номер подтверждаемой сигнальной единицы). Прямые и обратные порядковые номера принимают циклически значения от 0 до 127. Кроме этого, формат содержит биты индикации направления передачи: FIB (Forward Indicator Bit) - бит индикации прямого направления и BIB (Backward Indicator Bit) - бит индикации обратного направления.

Все группы двоичных сигналов форматов СЕ выдаются в направлении передачи (показано стрелкой), начиная с самого младшего разряда. Исключение составляют 16 контрольных проверочных битов поля СК, передаваемых в последовательности их появления, а следовательно, начиная с самого старшего разряда.

Ниже разъясняются значения и функции некоторых групп двоичных сигналов в сигнальных единицах.

· Флаг (01111110). Граница цикла (флаг) обозначает начало сигнальной единицы. В нормальном эксплуатационном режиме с помощью флага обозначается одновременно и окончание выданной перед этим сигнальной единицы.Чтобы избежать имитации флага, передающая MSU после каждых 5 последовательных единиц, содержащихся в любой части MSU, кроме флага, вставляет ноль { bit stuffing }. Этот ноль изымается на приемном конце после обнаружения и определения флагов.

· С помощью битов поля СК осуществляется обнаружение ошибок (соответствующая процедура FCS-16 (Frame Check Sequence, Проверочная последовательность кадра) описана в рекомендации V.42). Проверочные биты формируются АТС, которая передает сигнальную единицу. Проверочные биты получаются путем применения образующего полинома CRC-16 вида х¹⁶+х¹²+х⁵+1 к информации в сигнальной единице. Полином выбран таким образом, чтобы оптимизировать процесс обнаружения пакетов ошибок при передаче. Для того, чтобы минимизировать вероятность ошибки в работе оборудования принимающей станции, передаваемые проверочные биты инвертируются, т.е. «1» меняются на «0» и наоборот. Проверочные биты анализируются на принимающей станции в соответствии с определенным алгоритмом. Если соответствия не обнаружено, регистрируется ошибка, а сигнальная единица стирается. Это стирание MSU приводит в свою очередь в действие механизм исправления ошибок.

· Для ОКС7 предусмотрены два метода исправления ошибок с использованием битов поля Error correction. Основной метод исправления ошибок - это метод с положительным или отрицательным подтверждением и повторной передачей сообщений, принятых с искажениями. Из трех типов сигнальных единиц повторяется только сигнальная единица MSU. Метод исправления ошибок путем превентивного циклического повторения является методом с положительным подтверждением, циклическим повторением и упреждающим исправлением ошибок. Это означает, что отрицательное подтверждение не применяется, а для индикации искажения сообщения используется отсутствие позитивного подтверждения. Исправление ошибок достигается программируемым циклическим повторением неподтвержденных MSU.

· Основной метод исправления ошибок применяется для звеньев сигнализации, в которых время распространения в одном направлении не превышает 15 мс. В противном случае используется метод превентивного циклического повторения. Примером использования метода превентивного циклического повторения может служить установление соединения через спутники. Сообщения, которые были искажены (например, из-за пакетов ошибок при передаче), передаются повторно в той же последовательности, в какой они передавались первый раз, и для уровня 3 не возникает никаких проблем с доставкой сообщений подсистемам пользователей без потерь и дублирования.

· Байт служебной информации SIO делится на индикатор службы SI (четыре старших бита SIO) и на поле подвида службы SSF (четыре младших бита SIO). Например, SIO может указывать, что сообщение относится к подсистеме ISUP (SI=0101) или к SCCP (SI=0011). В российских национальных спецификациях МТР индикатор сети в поле подвида службы кодируется следующим образом: SSF=00хх для международной сети, 01хх - резерв для международной сети, 10хх - междугородная сеть, 11хх - местная сеть.

· Форматы и коды поля сигнальной информации S1F определяются подсистемой пользователей (например, для TUP согласно протоколамQ.721-Q.725). Поле сигнальной информации S1F содержит информацию, которая должна передаваться между подсистемами пользователей двух пунктов сигнализации. МТР не распознает содержимое S1F, кроме этикетки маршрутизации, которая используется для маршрутизации сообщений в сети сигнализации. Не считая этой информации о маршруте, МТР просто передаёт содержащуюся в S1F информацию от уровня 4 одной АТС к уровню 4 другой АТС.