Глава 17. Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN. Общеканальная сигнализация окс№7

ГЛАВА 17. Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN. Общеканальная сигнализация ОКС№7

 

В настоящее время на сетях связи общего пользования единой сети электросвязи России, как и во многих других развитых странах мира, в эксплуатации находятся:

· телефонные сети связи общего пользования ТфОП, построенные на базе технологии цифровых сетей связи с интеграцией служб ЦСИС (ISDN, Integrated Services Digital Network). Такие сети часто называют сетями ТфОП/ISDN;

· сотовые сети подвижной связи стандарта GSM, GPRS, UMTS;

· интеллектуальные сети IN (Intelligent Network).

Для реализации соответствующих услуг в этих сетях необходимо обеспечить передачу сигнальных и служебных сообщений между узлами сети. Для этих целей используется в составе оборудования общеканальная система сигнализации №7 (ОКС-7 или ОКС№7). В технической литературе ОКС№7 иногда называют системой сигнализации №7 (SS7, Signaling System №7). Настоящая глава посвящена технологии ISDN, включающая ОКС№7 [33].

Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN

Структура сети ISDN

 

Цифровая сеть с интеграцией служб ЦСИС (ISDN, Integrated Services Digital Network) позволяет предоставлять пользователям как телефонию, так и передачу данных. Однако доля абонентов ISDN, пользующихся передачей данных, в настоящее время составляет несколько процентов от общего числа абонентов, пользующихся только телефонией. Тем не менее, изложение этого материала вызвано не только тем, что ISDN действует в существующих ТфОП, но и другими техническими причинами. В первую очередь это относится к используемой в этой сети системы сигнализации ОКС№7. Согласно определению в рекомендации ITU-T Q.9 [34] под сигнализацией понимается обмен неречевой информацией, которая регулирует процесс установления, разрыва и управления вызовом, а также управление сетью в автоматизированном телекоммуникационном оборудовании. Нижние три уровня ОКС№7, соответствующие модели OSI, используют не только при обслуживании телефонной службы фиксированной сети ТфОП, мультимедийных служб абонентов ISDN, но и в таких современных технологиях, как сотовые сети подвижной связи стандартов GSM, GPRS, UMTS и интеллектуальные сети.

Цифровую сеть с интеграцией служб ISDN России можно рассматривать как этап развития телефонной сети общего пользования ТфОП. Все региональные и местные операторы связи РФ, подключенные к сети ТфОП/ISDN оператора ОАО «Ростелеком» (междугородной и международной связи на сети общего пользования) имеют постоянный доступ к таким сетям всего мира. В качестве терминального оборудования в предельном случае абонент, пользующийся телефонией и передачей данных ISDN, может иметь до 8 различных устройств (телефон, компьютер, телефакс, телефон с возможностью передачи изображений и т.д.). На рисунке 17.1 приведен принцип иерархии ОКС№7 телефонной сети общего пользования России. На рисунке показаны узлы коммутации сети ТфОП России (АТС, УИВС, АМТС, УАК, МЦК). Узлы коммутации сети включают следующие пункты сигнализации ОКС№7:

· оконечный пункт сигнализации SEP (Signaling End Point), включенный в оборудование АТС;

· промежуточный пункт сигнализации SP (Signaling Point), обеспечивающий связный режим сигнализации;

· транзитный пункт сигнализации STP (Signaling Transfer Point), передающий сообщения в квазисвязанном режиме сигнализации;

· пункт сигнализации SPR (Signaling Relay Point), с функцией переприема сообщений SCCP. На международном центре коммутации ТфОП и в транзитных центрах коммутации (ТЦК) Федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM (гл.2) SPR обеспечивает трансляцию глобальных заголовков в подсистеме SCCP при предоставлении услуг интеллектуальной сети связи и международного роуминга (изложено далее в главе.

 

 

 

 

Рис. 17.1. Принцип иерархии ТфОП в России

 

 

На рис. 17.1 в скобках приведены пункты сигнализации, входящие в узлы коммутации ТфОП. Сеть ТфОП вместе с пунктами сигнализации ОКС№7 составляет следующие уровни иерархии (снизу вверх):

· местная сеть;

· зоновая сеть междугородной сети;

· магистральная сеть междугородной сети;

· международная сеть.

Не во всех местных и зоновых сетях имеет место иерархическое построение. На этом рисунке не приводятся полные конфигурации уровней из-за их многообразия. Телефонная сеть общего пользования ЕСЭ России на крупных местных сетях строится по двухуровневому принципу иерархии с использованием узла исходящих и входящих сообщения (УИВС). Территория московской городской телефонной сети разбита на восемь миллионных районов. В каждом из этих районов организуется узел входящего сообщения (УВС) и узел исходящего сообщения (УИС). На УИС поступают сообщения абонентов этого района. УИС соединяется со всеми УВС других районов. УИС и УВС соединяются в такой сети с автоматической междугородней станцией АМТС. АМТС образует двухуровневую сеть. Нижний уровень представляет зоновую междугородную сеть, образуемую в пределах территории одного или нескольких субъектов Российской Федерации (регионов). Верхний уровень представляет магистральную междугородную сеть узлов автоматической коммутации, обеспечивающих транзит потоков сообщений между зоновыми сетями.
Уровень международной сети образуют международные центры коммутации МЦК, подключенные к сетям связи общего пользования иностранных государств.

На рис. 17.2 приведена структура сети ISDN. Сеть ISDN состоит из абонентского доступа и транспортной сети. Международным союзом электросвязи – сектор стандартизации телекоммуникаций МСЭ-Т разработан протокол цифровой абонентской сигнализации №1. Этот протокол DSS-1 (Digital Subscriber Signalling 1, цифровая абонентская сигнализация) между пользователем ISDN и сетью ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс «пользователь-сеть» по D-каналу этого интерфейса. В ISDN определено два режима:

1. Режим, использующий канал сигнализации D со скоростью 16 кбит/с, который управляет двумя информационными каналами В=64 кбит/с. Этот режим называется базовым BRI (Basic Rate Interface, интерфейс основной скорости) и используется для подключения терминалов. Каждый В-канал является «собственностью» этого пользовательского терминала.

2. Режим, использующий канал сигнализации D со скоростью 64 кбит/с, который управляет 30-тью информационными каналами В, работающими также со скоростью 64 кбит/с. Этот режим называется первичным PRI (Primary Rate Interface, интерфейс первичной скорости).

 

Рис. 17.2. Структура сети ISDN

 

Протоколы DSS1 включают рекомендации ITU-T трех нижних уровней – I.430/I.431, Q.921, Q.931. Для абонентского доступа и системы ОКС№7 ISDN характерна общая концепция централизованной сигнализации. В отличие от Х.25, где сигнализация осуществляется по тем же каналам, по которым передается информация, сигнализация в ISDN осуществляется по отдельным каналам. Технологии сигнализации на абонентском доступе и в транспортной сети отличаются. В первом случае используется один канал сигнализации (D), а во втором сеть каналов сигнализации (система ОКС№7).

Функции сетевого уровня

 

Сетевой уровень, определенный в рекомендациях ITU-T Q.931 [38], содержит функции, обеспечивающие установление, сопровождение и разъединение соединений, предоставленных сетью пользователям ISDN в режиме коммутации каналов. Обмен необходимой для этого сигнальной информацией между функциями уровня 3, размещенной в оборудовании пользователя и в оборудовании сети, осуществляется через интерфейс «пользователь-сеть» с помощью сообщений сетевого уровня. Любое сообщение уровня 3 DSS-1 содержит три элемента: дискриминатор протокола, метку соединения и тип сообщения. Одной из функций дискриминатора протокола является – различить сообщения ISDN от сообщений, используемых в других сетях, использующих протокол Q.931, таких как Frame Relay. Метка соединения (CR-call reference) является целым числом, используемым для идентификации коммутируемой связи, к которой относится сообщение. Значение метки уникально на той стороне интерфейса, которая явилась инициатором этой связи, и только внутри одного логического соединения уровня 2. Метка присваивается на время обслуживания конкретного вызова, и после окончания его обслуживания может быть использована для идентификации других соединений. Если вызов поступает от сети, то метку соединения назначает входящая ATC.

Третий информационный элемент - тип сообщения образует несколько категорий:

· сообщения, используемые в процедуре фазы установления соединения. Таково, например, сообщение SETUP (запрос соединения или запрос вызова), которое посылается пользователем к АТС (или АТС к пользователю) в качестве запроса соединения;

· сообщения, передаваемые в фазе установленного соединения. Таково, например, сообщение USER INFORMATION, которое может быть отправлено во время разговора/передачи данных для пересылки информации «пользователь- пользователь»;

· сообщения фазы разъединения. Таково, например, сообщение DISCONNECT, которое посылается пользователем к сети АТС (или АТС к пользователю), чтобы инициировать процедуру освобождения ресурсов, занятых соединением.

Приведем некоторые информационные элементы, которые являются обязательными для определенных типов сообщений. Отметим в качестве такого обязательного для сообщения SETUP элемента – номер вызываемого и вызывающего абонента, в формат которого входят такие поля как:

· тип номера (международный, междугородний, местный);

· план нумерации, соответствующий рекомендациям ITU-T Е.164 и используемый на ТфОП РФ. Могут использоваться и другие планы нумерации такие, как Х.121 для сетей передачи данных;

· цифры номера вызываемого и вызывающего абонента.

В качестве информационного элемента «средства доставки информации» содержат требования к этим средствам:

· вид информации: речь, передача данных;

· стандарт кодирования, алгоритм кодирования.

На рис. 17.3 показана диаграмма установления соединения телефонной связи с коммутацией каналов в сети ISDN. На вызываемой стороне у пользователя Б подключено два телефонных аппарата (х и у), которые не заняты во время вызова со стороны А. Оконечные устройства пользователя А и пользователя Б подключены через абонентский доступ DSS-1 к ISDN соответственно через АТСAи АТСБ.
Приведем описание процесса передачи сигнальных сообщений при установлении телефонного соединения.
1) Абонент А снимает телефонную трубку и набирает номер вызываемого абонента. В АТС передается сообщение SETUP (запрос вызова) с номером вызываемого абонента Б, видом информации (речь, данные) и другими информационными элементами.
1`) Сообщение SETUP через сеть системы сигнализации ОКС№7 поступает на АТСБи далее на вызываемые оконечные устройства х и у пользователя Б.
2), 2`) Оконечное устройство х первым передает вызывающему абоненту через сеть сообщение CALL PROCEEDING (продолжение обслуживания вызова).
3), 4) Все оконечные устройства абонента Б, совместимые с запрашиваемой службой (т.е. х и у) извещает АТСБоб их готовности к установлению соединения с абонентом А (сообщение ALLERTING). АТСБотправляет одно из этих сообщений в сеть (3’).
5), 5`) Вызываемое оконечное устройство х первым передает сообщение CONNECT (соединить), что соответствует тому, что «трубка снята».
6), 6`) Сообщение CONNECT ACK (подтверждение соединения), извещает о подключении соединения между вызывающим оконечным устройством и вызываемым оконечным устройством х.
7), 8) Остальные оконечные устройства вызываемого абонента Б отключаются с помощью сообщения RELEASE (освободить) и подтверждения этого сообщения RELEASE COMPLETE (закончить освобождение).

Если соединение нельзя установить, то устройство вызывающего пользователя извещается об этом с указанием причины.

Рис. 17.3. Диаграмма установления соединения телефонной связи с коммутацией каналов в сети ISDN

Требования к показателям качества обслуживания МТР

В Рекомендациях ITU-T Q.706 [43] приведены следующие показатели QoS подсистемы MTP. Высокая степень централизации функций сигнализации является причиной высоких требований к количественным значениям этих показателей:

1. время неготовности пучка маршрутов сигнализации не должно превышать в сумме 10 минут в год, т.е. Кг≥0.99998. Под пучком сигнальных маршрутов понимается совокупность всех маршрутов между исходящим пунктом и пунктом назначения;

2. коэффициент потери сигнальных сообщений из-за отказа подсистемы МТР должна быть ниже 10 − 7;