Система сигнализации №7 (ОКС-7)

В современных сетях связи система сигнализации №7 позволяет станциям с программным управлением, сетевым базам данных и другим узлам обмениваться сообщениями, относящимися к процессам установления, поддержания и разъединения соединений, а также информацией, необходимой для выполнения распределенных прикладных процессов и управления сетевыми ресурсами. Другими словами, она определяет инфраструктуру управления современных сетей связи.

Введение

Система сигнализации №7, или ОКС-7 (общий канал сигнализации №7, англ. Common Channel Signaling) — набор сигнальных телефонных протоколов, используемых для настройки большинства телефонных станций (PSTN и PLMN) по всему миру.
В России систему общеканальной сигнализации называют ОКС-7, в Европе — ОКС-7 (англ. Signaling System #7), а в Северной Америке её называют CCS7 (англ. Common Channel Signaling System 7). В некоторых европейских странах, особенно в Великобритании, систему называют C7 (или CCITT #7). В Германии её называют SSN7 (нем. Signalisierungssystem Nummer 7).
Описание архитектуры сети ОКС-7 и подходов к ее проектированию в русcкоязычных источниках практически отсутствует. Ощущается нехватка систематизированного изложения основных концепций, используемых при построении интеллектуальной сети и сетей сотовой подвижной связи, хотя опубликовано множество книг, брошюр и статей различной направленности, содержащих упоминания о принципах сигнализации в этих сетях. На сегодняшний день, пожалуй, единственным отечественным изданием по сигнализации, включающим раздел об ОКС-7, является книга «Сигнализация в сетях связи», написанная известным в России специалистом Б.С. Гольдштейном.

История

До 60-х гг. в телефонных сетях передача сигналов установления соединения и передача речи осуществлялись по одному и тому же каналу. Такой способ крайне неэффективен.
Начиная с 75 г. компанией AT&T началась разработка протоколов ОКС-7, которые 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 была разработана с целью передачи управляющих сигналов по сети с коммутацией пакетов, полностью обособленной от базовой информационной сети.
В 80-х гг. в ОКС-7 были интегрированы компьютеры, которые при помощи системы сигнализации проверяли возможность установления соединения с абонентом, перед тем как коммутировать канал от исходящей станции до станции назначения.
Наконец, в начале 90-х гг. был разработан стандарт интеллектуальной сети (Intelligent Network, IN), узлы которой являются узлами системы сигнализации №7. В середине 90-х гг. ОКС-7 получила дальнейшее развитие. Были созданы стандарты для сигнализации в сетях ATM.
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 общеканальной сигнализацией, 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, взаимодействия с биллингом и поддержки 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.
На ОКС-7 базируются и основные стандарты сетей сотовой подвижной связи, например GSM. Система ОКС-7 является также ключевым элементом систем подвижной связи третьего поколения, в частности UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
ОКС-7 также важен при стыковке VoIP-сетей и телефонной сети общего пользования. В настоящее время на базе ОКС-7 и протоколов H.323 создаются шлюзы между телефонной сетью общего пользования и сетями Internet для приложений IP-телефонии. Такие ведущие разработчики операционных систем, как Microsoft, Sun Microsystems и Hewlett-Packard, вместе с партнерами интегрируют протоколы ОКС-7 в свои ОС. В июне прошлого года компания Trillium Digital Systems продемонстрировала программные интерфейсы для ОКС-7 и IN, отвечающие спецификациям JavaBeans фирмы Sun Microsystems. Крупнейшие производители средств связи Siemens, Nokia, Ericsson, Lucent Technologies постоянно расширяют спектр продуктов, поддерживающих ОКС-7, начиная от модулей, интегрированных в коммутационное оборудование, и кончая выделенными (stand-alone) узлами. Выделенное оборудование и переносимое программное обеспечение ОКС-7 производятся также рядом других компаний.
Таким образом, можно с уверенностью констатировать: к концу двадцатого столетия система ОКС-7 заняла прочное место в мире телекоммуникаций как в сфере телефонии, так и в широкополосных сетях и Internet. Есть все основания ожидать, что это доминирующее положение сохранится за ней и в отдаленной перспективе.
Существенно, что сфера применения ОКС-7 сегодня не ограничивается традиционными потребностями связи, а распространяется на широкий спектр приложений, развивающихся в рамках интеграции компьютерных технологий и телефонии и других современных областей телекоммуникационной индустрии.
ОКС-7, являясь по сути системой с коммутацией пакетов, имеет специфическую архитектуру и терминологию, пришедшую в основном из телефонии, но несколько изменившуюся за последнее время под влиянием компьютерных технологий.

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 E1. 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.

Классификация протоколов ОКС-7

В телефонии под сигнализацией понимается передача информации и команд между двумя узлами телефонной сети в целях установления, поддержания и разъединения коммутируемого соединения. При этом традиционно различаются два типа сигнализации:
абонентская (Subscriber Loop Signaling) — сигнализация на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией;
межстанционная (Inter-Exchange Signaling) — сигнализация между двумя коммутационными станциями. Пример абонентской сигнализации приведен на рис. 1, где показаны основные сигналы, передаваемые между двумя абонентами, подключенными к одной телефонной станции. Чтобы инициировать вызов, абонент поднимает трубку. Коммутационная станция посылает абоненту тональный сигнал, после чего абонент производит набор номера. Затем по одному из посылаемых станцией сигналов — "занято", "занято при перегрузке" и т.п. — абонент определяет текущий статус коммутационной станции.


Процесс передачи сигнальной информации, так называемых линейных и регистровых сигналов, между двумя коммутационными станциями показан на рис. 2. Регистровые сигналы используются только на фазе установления соединения и самого вызова для передачи адресной информации и данных о категории абонента. Линейные сигналы передаются в течение всего времени существования соединения для контроля состояния линий. Состав межстанционных сигналов аналогичен составу сигналов при абонентской сигнализации.


Межстанционная сигнализация, в свою очередь, по способу передачи сигнальной информации делится на три класса.
Внутриполосная сигнализация (In-band Signaling), при которой сигнальная информация передается непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту) при помощи постоянного тока, токов тональной частоты (ТЧ), индуктивных импульсов и др.
Сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (Channel Assoсiated Signalling, CAS), которая предоставляет выделенные средства передачи сигнальной информации (выделенную емкость канала) для каждого разговорного канала в тракте передачи информации. Это может быть один временной канал в тракте импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала ТЧ и др.
Сигнализация по общему каналу (Common Channel Signaling, CCS), при которой тракт передачи сигнальных сообщений предоставляется для пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования: сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом.
Системы межстанционной сигнализации первых двух классов были разработаны для применения в сетях с аналоговым коммутационным оборудованием. Протоколы общеканальной сигнализации оптимизированы для использования в сетях, основанных на цифровой коммутации и программном управлении. В настоящее время во всем мире большинство национальных сетей связи включает значительную часть оборудования, использующего системы первых двух классов. Поэтому при внедрении ОКС-7 в сети с цифровыми коммутационными станциями требуется организация взаимодействия между системами сигнализации различных классов.
Системы внутриполосной сигнализации ассоциируются с декадношаговыми станциями, в которых реализован принцип непосредственного управления. Такие станции состоят из отдельных ступеней искания, каждая из которых имеет собственный механизм управления, и совмещают функции управления и коммутации. Упрощенная схема межстанционной сигнализации первого класса приведена на рис. 3.а.
На рис. 3.б схематично показан принцип сигнализации по выделенному каналу с разделенными блоками коммутации и управления. В этом случае вместо ступеней искания шаговых станций используются коммутационные блоки, а процессы установления/разъединения соединений осуществляются управляющими устройствами (регистрами и маркерами), отделенными от коммутационных блоков. В системах сигнализации второго класса пути передачи сигнальной информации и соответствующего ей разговора совпадают на уровне каналов, но разделены внутри коммутационной станции.


До середины 60-х гг. применялись системы межстанционной сигнализации первых двух классов. Примерами таких систем являются:
одночастотная система тональной сигнализации 1VF (One Voice Frequency) — декадно-импульсная;
двухчастотная система тональной сигнализации 2VF (Two Voice Frequences) — система сигнализации №4 CCITT;
многочастотная импульсная система сигнализации MFP (Multi Frequency Pulsed) — система сигнализации №5 CCITT (известна также под названием R1);
многочастотная система сигнализации MFC (Multi Frequency Compelled) — система сигнализации R2 CCITT.
Названия перечисленных систем отражают наиболее общие способы передачи сигналов: тональный сигнал, являющийся комбинацией нескольких частот, и импульсный сигнал. Как говорилось выше, эти системы характеризуются наличием фиксированного сигнального пути для каждого разговорного тракта, проходящего либо непосредственно по разговорному каналу (внутриканальная сигнализация), либо по каналу, физически совмещенному с ним (сигнализация по выделенному каналу).
Слабые стороны обоих вариантов — недостаточная гибкость, низкая скорость, высокая стоимость и ограниченная пропускная способность. Основной способ их преодоления сводится к формированию сети сигнализации, логически отделенной от базовой (информационной) сети связи. В этом случае процессы установления/разъединения соединений для каждого вызова осуществляются быстрее, а ресурсы каналов передачи несигнальной информации используются более эффективно за счет их доступности для других абонентов, например в промежуток времени, когда один из абонентов занят.
Появление в 60-х гг. станций с программным управлением (Stored Program Control, SPC) позволило реализовать систему сигнализации по общему каналу. Концепция общеканальной сигнализации (ОКС) проста — каналы для передачи голоса используются только после установления соединения. При этом обмен сигнальными сообщениями между управляющими устройствами коммутационных станций происходит по соединяющим их звеньям, а передачу речи осуществляют каналы передачи несигнальной информации. Таким образом, основным принципом общеканальной сигнализации является полное отделение тракта сигнализации от разговорного тракта (рис. 3.в).
С помощью нескольких высокоскоростных каналов передачи сигнальных сообщений можно обслуживать большое число информационных каналов. В системах ОКС сигнальная информация передается по дуплексным каналам (звеньям сигнализации) в составе пакетов данных, называемых сигнальными единицами (Signal Unit, SU). Помимо собственно сигнальной информации, сигнальные единицы содержат адресные сведения, параметры, обеспечивающие защиту от ошибок, и др. Таким образом, совокупность цифровых коммутационных станций и соединяющих их звеньев сигнализации образует сеть сигнализации (Signaling Network), логически отделенную от базовой сети связи и функционирующую в режиме передачи данных с коммутацией пакетов.
В настоящее время существует два стандарта систем общеканальной сигнализации. Первый — система сигнализации № 6 (SS6) — был разработан в конце 60-х гг. для использования на аналоговых линиях преимущественно в целях обслуживания межконтинентального трафика. Второй — система сигнализации № 7 (ОКС-7) — появился в конце 70-х гг. и предназначен для использования как в цифровых (каналы со скоростью передачи 64 кбит/с), так и в аналоговых национальных и международных сетях.
Система ОКС-7 разработана для управления установлением соединения телефонных вызовов и услугами передачи неголосовой информации. По сравнению с предыдущими системами сигнализации, ОКС-7 имеет следующие преимущества:

• скорость — время установления соединения в большинстве случаев не превышает 1 с;
  
• высокая производительность — каждое звено сигнализации способно одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;
  
• экономичность — сокращается объем необходимого оборудования;
  
• надежность — использование альтернативной маршрутизации в сети сигнализации позволяет значительно повысить надежность базовой сети связи;
  
• гибкость — система передает любые данные и может использоваться для целей, отличных от телефонии.
  

Увеличение спроса на новые виды телекоммуникационных услуг в 80-е гг. привело к разработке стандартов системы ОКС-7, обеспечивающих требования практически всех типов сетей связи:

• телефонной сети общего пользования (Public Switched Telephone Network, PSTN);
  
• цифровой сети с интеграцией служб (ISDN);
  
• интеллектуальной сети (IN);
  
• сети наземной подвижной связи (Public Land Mobile Network, PLMN), например сети сотовой подвижной связи стандарта GSM (Global System for Mobile Communications).
  

Основные понятия ОКС-7

Перед тем как обратиться к архитектуре ОКС-7, введем основные понятия, которые будут использоваться в дальнейшем.
Пункт сигнализации (Signaling Point, SP) — это узел коммутации и обработки сигнальной информации в сети сигнализации. Для идентификации каждого пункта сигнализации определяется уникальный код пункта сигнализации (Signaling Point Code, SPC).
Звено сигнализации (Signaling Link, SL) служит для переноса сигнальных сообщений между двумя пунктами сигнализации и включает в себя оконечное оборудование и средства передачи (например, один временной интервал ИКМ). Несколько параллельных звеньев, соединяющих два пункта сигнализации, образуют пучок звеньев сигнализации (Signaling Link-Set, SLS).
Пункт сигнализации, принимающий сообщения по одному звену сигнализации и затем передающий их по другому звену без обработки содержания, называется транзитным пунктом сигнализации (Signaling Transfer Point, STP).
Пункт сигнализации, генерирующий сигнальное сообщение, называется исходящим пунктом сигнализации (Originating Point). Пункт сигнализации, которому предназначено сообщение, называется пунктом назначения (Destination Point).
Режим сигнализации (Signaling Mode) определяется взаимосвязью между путем передачи сигнальных сообщений и путем передачи информации пользователя (речи или данных).
В связанном режиме сигнализации (Associated Mode) пути передачи сигнальных сообщений и данных пользователя между двумя соседними пунктами сигнализации совпадают. Схематично связанный режим изображен на рис. 4.а.


При квазисвязанном режиме (Quasi-Аssociated Mode) сигнальные сообщения, относящиеся к одной и той же сигнальной взаимосвязи (Signaling Association), передаются по двум или более пучкам звеньев сигнализации через один или несколько транзитных пунктов сигнализации. Пути передачи информации пользователя и сигнальных сообщений в этом случае не совпадают (рис. 4.б).
Сигнальным маршрутом (Signaling Route) называется заранее установленный путь прохождения сигнальных сообщений по сети сигнализации между исходящим пунктом и пунктом назначения. Маршрут состоит из исходящего пункта, нескольких STP (в некоторых случаях они могут отсутствовать) и пункта назначения, соединенных звеньями сигнализации.
Совокупность всех сигнальных маршрутов между исходящим пунктом и пунктом назначения, посредством которых сообщение передается в сети сигнализации, называется пучком сигнальных маршрутов (Signaling Route-Set) для данной сигнальной взаимосвязи.


Базовая функциональная модель ОКС-7 изображена на рис. 5. Подсистема передачи сообщений (Message Transfer Part, MTP) играет роль общей транспортной системы и служит для надежной передачи сигнальных сообщений по сети сигнализации. Показанные на этом рисунке подсистемы пользователя (User Parts, UP) — это функциональные блоки, которые содержат процедуры и функции, определенные для каждого типа пользователя ОКС-7.
Подсистема передачи сообщений обеспечивает надежную передачу сигнальной информации между различными подсистемами пользователя, являясь полностью независимой от содержания сообщений. Это означает, что сообщения передаются без ошибок (все искаженные сообщения должны быть исправлены до того, как они попадут в принимающую подсистему пользователя), в правильной последовательности, без потерь и дублирования.
Подсистемы пользователя могут генерировать и анализировать сигнальные сообщения, используя МТР в качестве транспортной системы для передачи сигнальной информации к другим подсистемам пользователя. Примерами подсистем пользователя являются: подсистема пользователя телефонии (Telephone User Part, TUP) и подсистема пользователя ISDN (ISDN User Part, ISUP).
Как уже говорилось, в ОКС-7 сигнальная информация передается в виде сигнальных единиц. Существует три типа сигнальных единиц (их форматы представлены на рис. 6):

• значащая сигнальная единица (Message Signal Unit, MSU), в составе которой передается сигнальная информация;
  
• сигнальная единица состояния звена (Link Status Signal Unit, LSSU) используемая для управления состоянием звена сигнализации;
  
• заполняющая сигнальная единица (Fill-in Signal Unit, FISU), которая служит для передачи положительных и отрицательных подтверждений при отсутствии сигнального трафика.
  

Сигнальная единица состоит из фиксированного числа полей. Поле сигнальной информации (Signaling Information Field, SIF) значащей сигнальной единицы содержит информацию подсистемы пользователя и метку маршрутизации (Routing Label) подсистемы МТР. Его длина не превышает 272 байт.
Кроме того, в состав сигнальной единицы входят следующие поля:

• байт сигнальной информации (Service Information Octet, SIO), содержащий информацию о принадлежности MSU определенной подсистеме пользователя;
  
• индикатор длины (Length Indicator, LI), определяющий количество байтов, следующих за индикатором длины и предшествующих полю CK. Он однозначно идентифицирует тип сигнальной единицы: для FISU LI = 0, для LSSU LI = 1 или 2 и для MSU LI > 2;
  
• проверочные биты (Check bits, CK), использующиеся для обнаружения ошибок передачи;
  
• прямой порядковый номер (Forward Sequence Number, FSN), обратный порядковый номер (Backward Sequence Number, BSN), прямой бит индикации (Forward Indicator Bit, FIB) и обратный бит индикации (Backward Indicator Bit, BIB), предназначенные для проверки последовательности SU и запроса повторной передачи искаженных сигнальных единиц при реализации методов защиты от ошибок;
  
• флаг (Flag, F), обозначающий начало и конец сигнальной единицы1.
  

В завершение данного раздела рассмотрим процедуру обмена сигнальными сообщениями при установлении/разъединении телефонного соединения, показанную на рис. 7. В этом процессе участвуют следующие сообщения:

• начальное адресное сообщение (Initial Address Message, IAM), содержащее номер вызываемого абонента и указывающее категорию вызывающего абонента и другую связанную с вызовом информацию;
  
• последующее адресное сообщение (Subsequent Address Message, SAM), служащее для передачи информации о набираемом номере;
  
• сообщение о принятии полного адреса (Address Complete Message, ACM), содержащее информацию о статусе вызываемого абонента (например, "абонент свободен");
  
• сообщение "ответ абонента" (Answer, Charge, ANC), определяющее момент начала начисления оплаты;
  
• сообщение о разъединении соединения (Clear Forward, CLF), посылаемое в прямом направлении;
  
• сообщение, подтверждающее разъединение соединения (Release Guard, RLG).
  

Подсистема сетевых услуг

В данном разделе описана часть стека протоколов ОКС-7, соответствующая трем нижним уровням эталонной модели OSI — физическому, канальному и сетевому. В архитектуре ОКС-7 она называется подсистемой сетевых услуг (Network Services Part, NSP) и включает подсистему передачи сообщений (Message Transfer Part, MTP) и подсистему управления соединением сигнализации (Signaling Connection Control Part, SCCP). Подсистемы MTP, SCCP и другие компоненты стека протоколов ОКС-7 представлены на рис. 8.


Подсистема передачи сообщений состоит из трех уровней: звена данных сигнализации, звена сигнализации и функций сети сигнализации. Подсистема SCCP по отношению к MTP выступает в роли пользователя. Следовательно, SCCP является четвертым уровнем стека протоколов ОКС-7.
Подсистема MTP обеспечивает функции передачи сообщений без установления соединения (connectionless), а SCCP — дополнительные функции, необходимые для реализации услуг сети как без установления, так и с установлением соединения (connection-oriented). Таким образом, подсистема сетевых услуг NSP предназначена для надежной передачи сообщений между приложениями ОКС-7 и всеми типами подсистем пользователя.

Подсистемы передачи сообщений MTP

С помощью подсистемы MTP осуществляются надежная передача и доставка сигнальных сообщений по сети сигнализации, а также надежная передача сообщений в случае системных и сетевых сбоев. На рис. 9 представлены функции МТР и их связь с пользователями МТР.


Функции звена данных сигнализации (MTP1). Звено данных сигнализации (Signaling Data Link, SDL) — это двунаправленный путь передачи, который состоит из двух каналов, обеспечивающих одновременный транспорт в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Канал SDL полностью соответствует определению физического уровня модели OSI. Цифровое звено данных сигнализации включает в себя цифровые каналы и оконечное оборудование, формирующее интерфейс с сигнальными терминалами.
Аналоговый вариант содержит аналоговые каналы передачи и модемы. Каналы передачи могут быть наземными или спутниковыми.
Для цифрового звена SDL скорость передачи равна 64 кбит/с согласно рекомендациям Международного союза электросвязи (ITU-T) и 56 кбит/с в соответствии с предложениями Американского национального института по стандартизации (ANSI). Скорость 56 кбит/с используется с учетом параметров задержек сигнальных сообщений в подсистемах пользователя. Для приложений управления телефонным вызовом допустима минимальная скорость 4,8 кбит/с.
Функции звена сигнализации (MTP2). Эти функции соответствуют второму уровню звена данных модели OSI. Вместе со звеном данных сигнализации они обеспечивают надежную передачу сигнальных сообщений (в виде сигнальных единиц переменной длины) между двумя непосредственно соединенными пунктами сигнализации.
Функции MTP2 и протоколы для цифровых звеньев других типов, например HDLC (High-level Data Link Control), имеют как общие черты, так и различия. Последние связаны с необходимостью быстро реагировать на сбои в сети. Для обозначения начала и конца сигнальной единицы существует стандартный флаг 01111110.
Обнаружить ошибки позволяют 16 проверочных бит, так называемая контрольная сумма проверки циклической избыточности (Cyclic Redundancy Check, CRC). При отсутствии сигнального трафика в ОКС-7 происходит передача заполняющих сигнальных единиц, тогда как в других протоколах — передача последовательности флагов. В ОКС-7 это дает возможность реализовать мониторинг ошибок с целью быстрого обнаружения поврежденных звеньев сигнализации и их удаления из процесса передачи.
Исправление ошибок. Определенные в ОКС-7 базовый метод защиты от ошибок (Basic Error Control Method, BECM) и метод принудительного циклического повторения (Preventive Cyclic Retransmission, PCR) выявляют ошибки во всех трех типах сигнальных единиц — MSU, FISU и LSSU, процедуры же исправления ошибок выполняются только для MSU и LSSU. Благодаря этим методам исправления ошибок обеспечивается передача сигнальных единиц в правильной последовательности и без дублирования.
В целях исправления ошибок в базовом методе используются положительные (positive ACKnowledgement, ACK) и отрицательные (Negative ACKnowledgement, NACK) подтверждения. При поступлении сигнала NАСК исправление ошибок осуществляется путем повторной пересылки всех MSU, переданных к моменту получения этого сигнала, вслед за последней MSU, на которую получено положительное подтверждение. Такое подтверждение означает правильность приема MSU и уведомляет оконечное оборудование о том, что сообщения из буфера повторной передачи можно удалить. Для контроля передачи сигнальной единицы в правильной последовательности служат входящие в состав SU прямой и обратный порядковые номера FSN и BSN, а также прямой и обратный биты индикации FIB и BIB (см. рис. 6). Длина каждого порядкового номера — 7 бит, следовательно, максимальное число сообщений, которые могут быть отправлены без получения положительного подтверждения, равно 127.
Метод PCR основан на использовании положительных подтверждений, циклическом повторении передачи и превентивном (упреждающем) исправлении ошибок. Копия отосланной MSU сохраняется в буфере передающего оконечного оборудования до получения положительного подтверждения об ее успешной передаче. При отсутствии сигнального трафика значащие сигнальные единицы, для которых не поступили сигналы положительного подтверждения, отправляются повторно.
Если количество неподтвержденных значащих сигнальных единиц (сообщений или байтов) превышает некоторую предельную величину, это говорит о том, что нормальные процедуры циклического повторения не обеспечивают исправления ошибок. Такая ситуация может возникнуть при высокой интенсивности трафика, из-за которой существенно снижается скорость повторной передачи сообщений. В этом случае активизируется процедура принудительного циклического повторения: передача новых MSU прекращается и начинается повторная передача неподтвержденных значащих сигнальных единиц. Эта процедура продолжается до тех пор, пока число неподтвержденных сообщений не окажется ниже указанных предельных значений.
Метод PCR используется в тех звеньях сигнализации, где время распространения сигнала велико (например, в межконтинентальных), а кроме того, для всех звеньев сигнализации, установленных через спутник. BECM в этих ситуациях непригоден, так как система отрицательных подтверждений вызывает сильную задержку передачи значащих сигнальных единиц, содержащих ошибку. Недостатком метода PCR является менее эффективное использование полосы пропускания, чем при использовании BECM, поэтому звено сигнализации для PCR проектируется с ориентацией на значительно меньшую нагрузку, чем для BECM.
Мониторинг ошибок. В ОКС-7 применяются два типа мониторов интенсивности ошибок звена сигнализации. Монитор интенсивности ошибок в сигнальных единицах (Signal Unit Error Rate Monitor, SUERM) функционирует в действующем звене сигнализации и поддерживает критерии отключения звена при высокой интенсивности ошибок. Монитор интенсивности ошибок фазирования (Alignment Error Rate Monitor, AERM) используется на стадии выполнения звеном сигнализации процедур начального фазирования и обеспечивает отключение звена в случае высокой интенсивности ошибок во время начального фазирования.
Управление потоком. Процедуры управления потоком инициализируются при обнаружении перегрузки на приемном конце звена сигнализации. Приемный конец уведомляет передающий конец о перегрузке путем отправки сигнальных единиц состояния звена LSSU с индикацией состояния «занято» и задержкой подтверждений для всех поступающих сигнальных единиц. Из-за отсутствия подтверждений передающий конец не отключает звено сигнализации. Однако если состояние перегрузки продолжается слишком долго (более 6 с), то передающий конец считает такое звено поврежденным.
Уровень MTP2 передает индикатор состояния «процессор отключен» (Signaling Indication Processor Outage, SIPO) как при непосредственном обнаружении сбоев на следующем уровне (MTP3), так и при поступлении соответствующего индикатора от MTP3. При получении индикатора SIPO удаленный конец блокирует передачу сигнальных сообщений к МТР3 и выше. Индикация состояния «процессор отключен» передается от удаленного конца МТР2 к МТР3 в составе сигнальных единиц LSSU. Уровень МТР3 производит маршрутизацию трафика в соответствии с процедурами управления сетью, описанными ниже.

Функции сети сигнализации (МТР3)

Функции сети сигнализации соответствуют сетевому уровню модели OSI и отвечают за передачу сообщений между пунктами сигнализации. Они подразделяются на две основные категории (рис. 10): обработка сигнальных сообщений и управление сетью сигнализации.


Обработка сигнальных сообщений состоит из функций маршрутизации, распознавания (сортировки) и распределения сообщений. Эти функции выполняются в каждом пункте сигнализации в соответствии с меткой маршрутизации и полями байта сигнальной информации SIO отдельных сигнальных единиц. Метка маршрутизации состоит из кода пункта назначения (Destination Point Code, DPC), кода исходящего пункта (Origination Point Code, OPC) и поля селекции звена сигнализации (Signaling Link Selection field, SLS), как показано на рис. 6. Метка маршрутизации расположена в начале поля сигнальной информации SIF и является общей для каждого из пользователей МТР.
В стандарте ITU длина каждого из полей DPC и OPC составляет 14 бит, а поля SLS — 4 бита, в стандарте ANSI — соответственно 24 бита (по 8 бит на индикатор сети, номер кластера и номер элемента) и 5 бит (3 бита в метке маршрутизации являются резервными).
Звено сигнализации для передачи сообщения, поступившего от пользователя МТР2, выбирает функция маршрутизации сообщений. При приеме сигнальной единицы от уровня МТР2 функция сортировки сообщений анализирует код пункта назначения DPC с целью определить, предназначается ли принятая сигнальная единица данному пункту сигнализации или адресована другому. Если пункт, в котором осуществляется анализ DPC, является транзитным (STP), производится маршрутизация сообщения. Если же сообщение адресовано принимающему пункту сигнализации, то активизируется либо функция распределения сообщений, которая доставляет сообщение соответствующему пользователю МТР, либо функция подсистемы МТР3, анализирующая поле индикатора услуги SI в составе байта служебной информации SIO. Далее на основе анализа полей DPC и SLS выполняется маршрутизация сообщений.
Обычно маршрутизация сообщения к требуемому пункту назначения осуществляется по нескольким звеньям сигнализации. Идентификация конкретного звена определяется полем селекции звена сигнализации. Эта процедура, называемая разделением сигнальной нагрузки (Load Sharing) по звеньям сигнализации, принадлежащим и/или не принадлежащим к одному пучку, обеспечивает равномерное распределение сигнальной нагрузки по всем звеньям сигнализации пучка. Сообщения, которые должны передаваться в определенной последовательности, имеют одинаковое поле SLS и направляются по одному и тому же пути.

Управление сетью сигнализации

Функции этой группы предназначены для изменения конфигурации сети сигнализации в случае отказов звеньев или пунктов сигнализации и управления трафиком при их перегрузке либо блокировке. В случае сбоя реконфигурация сети предотвращает потери, дублирование и нарушение исходной последовательности сигнальных сообщений, а также чрезмерный рост задержек передачи. Управление сетью сигнализации (см. рис. 10) состоит из функций управления сигнальным трафиком, маршрутами сигнализации и звеньями сигнализации. Эти функции активизируются при изменении статуса звена сигнализации, сигнального маршрута или пункта сигнализации.

1. Функция управления сигнальным трафиком используется для перенаправления сигнального трафика с одни