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 одних звеньев сигнализации или маршрутов на другие (альтернативные), а также для снижения уровня сигнального трафика при перегрузке. В случае недоступности звена сигнализации запускается процедура перехода на резерв (change-over), которая перенаправляет сигнальный трафик в одно или большее число альтернативных звеньев. После того как функционирование звена сигнализации нормализовалось, процедура восстановления исходного состояния (change back) переводит сигнальный трафик в первоначальное звено.
   
   Процедуры вынужденной и управляемой повторной маршрутизации (forced rerouting и controlled rerouting соответственно) используются для перевода трафика с недоступных маршрутов на альтернативные и для последующего возврата к исходным маршрутам. При управляемой повторной маршрутизации перенаправление трафика на альтернативный маршрут выполняется также в случае ограниченного доступа к исходному маршруту. Процедура перезапуска пункта сигнализации производит корректировку состояния сетевого маршрута и процесса управления в случае возврата сигнального трафика в ставший доступным пункт сигнализации.
   
2. Функция управления маршрутами сигнализации служит для распределения информации о состоянии сети сигнализации с целью блокировки или разблокировки маршрутов и состоит из нескольких процедур.
   
   Процедура управляемой передачи (Transfer-controlled Procedure) выполняется в транзитном пункте сигнализации при перегрузке звена сигнализации. В результате для каждого принятого сообщения, имеющего меньший приоритет перегрузки, чем уровень перегрузки в звене сигнализации, в исходящий пункт передается управляющее сообщение. При этом транспортировка сообщений, приоритет перегрузки которых не превышает уровень перегрузки в звене, останавливается. В стандартах ANSI используются четыре приоритета перегрузки, в стандартах ITU-T — только один.
   
   Процедура запрещения передачи (Transfer-prohibited Procedure) осуществляется в STP для информирования соседних пунктов сигнализации о том, что маршрут следования сообщения к конкретному пункту назначения не должен проходить через этот STP. Указанная процедура может активироваться, например, при отсутствии доступных маршрутов в определенном направлении.
   
   Процедура ограничения передачи (Transfer-restricted Procedure) выполняется в STP для сообщения соседним пунктам сигнализации о транспортировке сигнального трафика с данным кодом пункта назначения DPC по маршрутам, не проходящим через этот STP.
   
   Процедура разрешения передачи (Transfer-allowed Procedure) сообщает соседним пунктам сигнализации о снятии состояния запрета на маршрутизацию сообщений через данный STP.
   
   Наконец, процедуры тестирования пучка маршрутов выполняются в STP с целью проверки, может ли сигнальный трафик маршрутизироваться к конкретному пункту назначения через этот STP. В стандарте ANSI процедуры тестирования служат для корректировки состояния перегрузки, связанного с конкретным маршрутом.
   
3. Функция управления звеном сигнализации используется для восстановления отказавших, активизации новых и вывода из работы действующих (сфазированных) звеньев сигнализации. Она охватывает основной набор процедур, которые должны выполняться всеми международными и национальными системами сигнализации, и содержит два дополнительных набора. Дополнительные процедуры позволяют более эффективно использовать сигнальное оборудование при коммутации терминальных устройств со звеньями данных сигнализации. В основной набор входят следующие процедуры: активизация, восстановление, деактивизация звена сигнализации и активизация пучка звеньев сигнализации. Дополнительные процедуры основаны на автоматическом распределении оконечных устройств и звеньев данных сигнализации.
   

Подсистема управления звеном сигнализации SCCP

Эта подсистема предоставляет дополнительные, по отношению к МТР, функции для реализации услуг сетевого уровня модели OSI. Возможности подсистемы МТР ограничены передачей сигнальных сообщений к сетевым узлам и использованием 4-битного поля индикатора услуги SI для распределения сообщений в пункте сигнализации. Подсистема SCCP позволяет осуществлять адресацию сообщений на основе поля кода пункта назначения DPC и номеров подсистем (Subsystem Numbers, SSN). Номер подсистемы —это локальная адресная информация, которую SCCP использует для идентификации своих пользователей в узле. Подсистема SCCP дополняет МТР возможностью адресации сообщений с глобальным наименованием (Global Title, GT). Она осуществляет трансляцию глобального наименования (Global Title Translation, GTT) в поля DPC и SSN. Функция GТT может выполняться как в исходящем, так и в других пунктах сигнализации сети.

Подсистема SCCP предоставляет четыре класса услуг:

0 — основной класс услуг, не ориентированных на соединение;
1 — класс услуг с контролем последовательности доставки сообщений (подсистемой МТР), не ориентированных на соединение;
2 — основной класс услуг, ориентированных на соединение;
3 — класс услуг, ориентированных на соединение, с управлением потоками.

В классе 0 более высокие уровни передают подсистеме SCCP исходящего пункта блок данных услуги сети (Network Service Data Unit, NSDU). В подсистему SCCP пункта назначения он поступает в составе поля данных сообщения (Unit Data, UDT) и далее направляется к более высоким уровням. Блоки NSDU передаются подсистемой МТР от исходящей к приемной подсистеме SCCP независимо а, значит, могут поступать в пункт назначения в последовательности, отличной от исходной. Поэтому класс 0 называется классом услуг, не ориентированных на соединение.

Класс 1 в дополнение к функциям класса 0 позволяет более высоким уровням указывать подсистеме SCCP, какой из NSDU-потоков должен быть доставлен в узел назначения в заданной последовательности.

В классе 2 установление временного или постоянного сигнального соединения (например, виртуального канала в сети) выполняется при передаче NSDU-потоков в двух направлениях. Для обеспечения правильной последовательности сообщения, относящиеся к одному сигнальному соединению, имеют одинаковое поле селекции звена сигнализации SLS. Если длина блока NSDU превышает 255 байт, то в исходящем узле выполняется его сегментация, затем сегменты NSDU передаются в составе поля данных сообщения UDT в пункт назначения, а там подсистемой SCCP собираются в исходный блок NSDU.

В классе 3 возможности класса 2 дополняются введением услуги управления потоком и порядком следования, а также услуги выявления потерянных сообщений. В каждом из таких случаев сигнальное соединение устанавливается заново и извещение об этом передается на более высокие уровни.
Подсистема SCCP, структура которой показана на рис. 11, состоит из четырех функциональных блоков. Блок управления SCCP с установлением соединения (SCCP Connection-Oriented Control block, SCOC) управляет установлением и разъединением сигнальных соединений и служит для передачи данных по этим соединениям. Блок управления SCCP без установления соединения (SCCP Connectionless Control block, SCLC) реализует передачу блоков данных без установления соединения. Блок управления SCCP (SCCP Management block, SCM) обеспечивает работу сети в случаях неисправности или перегрузки подсистемы — пользователя SCCP, либо сигнального маршрута. Блок маршрутизации SCCP (SCCP Routing block, SCR) принимает сообщения от МТР или иных функциональных блоков SCCP и выполняет их маршрутизацию — направляет сообщение в МТР для передачи другому пункту сети либо передает его другим функциональным блокам SCCP.

Подсистемы пользователя

В этом разделе определены две основные подсистемы пользователя, использующие услуги MTP и SCCP: подсистема пользователя ISUP и прикладная подсистема возможностей транзакций (Transaction Capabilities Application Part, TCAP). Подсистема телефонного пользователя (TUP) и подсистема пользователя данных (DUP) здесь не рассматриваются, поскольку их функции реализует ISUP.

Подсистема ISUP

Протокол ISUP обеспечивает сигнальные функции для установления соединений с возможностью предоставления услуг ISDN. До появления ISUP функции управления телефонными вызовами выполняла TUP. Подсистема ISUP включает в себя все функции TUP и, кроме того, реализует ряд дополнительных функций, связанных с услугами ISDN.
Подсистема ISUP была разработана 11-й исследовательской комиссией ITU-T (Study Group XI, SGXI) по запросу SGXVIII для объединения функций TUP и DUP в целях предоставления услуг ISDN по интеграции голоса и данных. В дальнейшем эта комиссия дополнила протокол ISUP рядом функций, нацеленных на поддержку широкого диапазона услуг, например относящихся к взаимодействию с протоколом сигнализации в D-канале. Первая версия ISUP появилась в 1984 г. («Красная книга») в составе рекомендаций Q.761-Q.766. Через четыре года была опубликована следующая версия («Голубая книга») с дополнительными услугами ISDN, представленными в рекомендации Q.730. Наконец, в 1994 г. состоялось принятие стандарта («Белая книга»), незначительно отличающегося от предыдущих версий.

Подсистема ISUP поддерживает два класса услуг — базовый и дополнительный, используя как возможности МТР для надежной передачи сигнальных сообщений между станциями, так и услуги SCCP для сигнализации «из конца — в конец» (см. рис. 8).
Длина сообщения ISUP (рис. 12), включая заголовки подсистемы МТР3, является переменной; ее максимальное значение равно 272 байтам. Каждое сообщение имеет метку маршрутизации, идентифицирующую исходящий пункт и пункт назначения, код идентификации канала (Circuit Identification Code, CIC) и код типа сообщения, однозначно определяющий функциональное назначение и структуру каждого сообщения ISUP. Тип сообщения задает позицию, длину и порядок расположения параметров в обязательной (фиксированной) части сообщения. За этой частью следуют указатели на обязательные параметры фиксированной длины и необязательные параметры переменной длины. Первые определяются индикатором длины и содержимым параметра, а вторые — еще и именем параметра.
Базовый класс услуг подсистемы ISUP отвечает за управление установлением соединений между оконечными коммутационными станциями в сетях с коммутацией каналов. Штатная процедура установления и разъединения базового соединения ISDN между двумя станциями изображена на рис. 13. Сигнализация от абонента к станции осуществляется по D-каналу с применением протокола DSS1 (Digital Subscriber Signaling System No.1, Q.931).

В данном примере вызывающий абонент А набирает номер и направляет вызов к вызываемому абоненту В. При этом в сети связи и сети сигнализации происходят следующие действия:

1. Станция 1 анализирует набранный номер и определяет, что вызов должен быть направлен к станции 2.
   
2. Станция 1 выбирает свободный разговорный тракт к станции 2 и формирует начальное адресное сообщение IAM. В него помещаются код исходящего пункта сигнализации на станции 1, код пункта назначения на станции 2, идентификатор выбранного разговорного тракта, номера вызывающего и вызываемого абонентов, а также другая служебная информация.
   
3. Пункт сигнализации А на станции 1 выбирает одно из звеньев сигнализации (например, AC) и передает по нему сообщение IAM для маршрутизации к станции 2.
   
4. Транзитный пункт сигнализации C принимает сообщение, анализирует его метку маршрутизации и определяет, что сообщение должно быть отправлено в пункт сигнализации В на станции 2. Сообщение передается по звену СВ.
   
5. Пункт сигнализации В на станции 2 принимает сообщение, анализирует его и определяет, что данное сообщение относится к вызываемому абоненту В, номер которого находится в состоянии «свободен».
   
6. Пункт сигнализации В формирует сообщение о принятии полного адреса АСМ, которое означает, что сообщение IAM достигло пункта назначения без ошибок. В сообщении содержатся код пункта назначения А, код исходящего пункта В и идентификатор выбранного разговорного тракта.
   
7. Пункт сигнализации В выбирает одно из звеньев сигнализации (например, ВD) и передает по нему сообщение ACM для маршрутизации к станции 1. Одновременно станция 2 проключает разговорный тракт в обратном направлении к станции 1, посылает по этому тракту тональный сигнал и, наконец, направляет звонок по линии к вызываемому абоненту В.
   
8. Транзитный пункт сигнализации D принимает сообщение, анализирует его метку маршрутизации и определяет, что сообщение должно быть направлено в пункт сигнализации А на станции 1. Сообщение передается по звену DA.
   
9. После получения сообщения АСМ станция 1 подсоединяет линию абонента А к выбранному разговорному тракту. Абонент А слышит сигнал звонка, посланного станцией 2 абоненту В.
   
10. В момент снятия трубки абонентом В станция 2 формирует сообщение «ответ абонента» ANC. В нем определяются код пункта назначения А, код исходящего пункта В, выбранный разговорный тракт и другая служебная информация.
    
11. Станция 2 выбирает для передачи сообщения ANС то же звено сигнализации BD, что и для передачи сообщения АСМ. К этому моменту разговорный тракт подключен к абонентским линиям в обоих направлениях.
    
12. Транзитный пункт сигнализации D принимает сообщение, анализирует его метку маршрутизации и определяет, что сообщение должно быть маршрутизировано к пункту сигнализации А на станции 1. Сообщение передается по звену DA.
    
13. Станция 1 устанавливает, что вызывающий абонент подсоединен к исходящему разговорному тракту и разговор абонентов может состояться.
    
14. Если вызывающий абонент кладет трубку первым, то коммутационная станция 1 генерирует сообщение REL, адресованное станции 2, об освобождении разговорного тракта, ассоциированного с данным вызовом. Пункт сигнализации А посылает это сообщение по звену сигнализации АС.
    
15. Транзитный пункт сигнализации C принимает сообщение, анализирует его метку маршрутизации и определяет, что сообщение должно быть направлено в пункт сигнализации В на станции 2. Сообщение передается по звену СВ.
    
16. Станция 2 принимает сообщение REL, отключает разговорный тракт от линии вызываемого абонента В, возвращает разговорный тракт в состояние «свободен», генерирует сообщение RLC об освобождении тракта со своей стороны и посылает его по звену сигнализации BD.
    
17. Транзитный пункт сигнализации D принимает сообщение, анализирует его метку маршрутизации и определяет, что сообщение должно быть передано в пункт сигнализации А на станции 1. Сообщение передается по звену DA.
    
18. Получив сообщение RLC, станция 1 возвращает разговорный тракт в состояние «свободен».
    

Прикладная подсистема возможностей транзакций

Термин «возможности транзакций» охватывает множество протоколов и функций, которые используются распределенными сетевыми приложениями для взаимодействия друг с другом. В контексте системы сигнализации №7 возможности транзакций относятся к протоколам прикладного уровня модели OSI в совокупности с услугами уровней транспортного, сеансового, представлений, а также с их протоколами. Для всех приложений SS7 подсистема TCAP обращается непосредственно к услугам SCCP; упомянутые выше уровни модели OSI отсутствуют (см. рис. 8).

Для систем, функционирующих без установления соединения, TCAP обеспечивает набор механизмов, которые могут использоваться приложениями одного узла для запуска процедуры другого узла сети и обмена результатами ее вызова. С этой целью в состав TCAP включены протоколы и услуги для взаимодействия подсистем на удаленных объектах. Протокол TCAP является аналогом протокола ROSE (Remote Operation Service Element), специфицированного в рекомендациях X.219 и X.229.

Распределенные сетевые приложения, обращающиеся к TCAP, должны оставаться резидентными на станциях и серверах баз данных, которые указанные приложения используют. Основное назначение TCAP при этом — вызов удаленных процедур для обеспечения услуг интеллектуальной сети (IN), например услуги бесплатного вызова (Freephone).
Структура прикладного уровня, включая подсистему TCAP, показана на рис. 14. Пользователь TC, называемый прикладным элементом услуги (Application Service Element, ASE), предоставляет специфическую информацию, необходимую каждому приложению, например, для запроса удаленных баз данных. Подсистема TCAP включает механизмы выполнения удаленных процедур для всех приложений.

Протокол TCAP состоит из двух подуровней — подуровня компонентов (Component Sublayer, CSL) и подуровня транзакций (Transaction Sublayer, TSL). Подуровень CSL обеспечивает обмен компонентами между пользователями TC, которые являются эквивалентом блока данных протокола (Protocol Data Unit, PDU) в ROSE. Компоненты состоят из запросов на выполнение операции на удаленном конце, т.е. активизации некоторого процесса, или данных, поступающих в ответ на запрос. Подуровень транзакции TSL контролирует обмен сообщениями между пользователями TC в целях установления диалога (транзакции) и управления им.

Подуровень транзакций

Под транзакцией понимается полное выполнение операции, например обмен запросами и ответами между двумя пользователями TC. Подуровень транзакций отвечает за управление подобным процессом. Между подуровнями TSL существуют два типа диалога — неструктурированный и структурированный. Неструктурированный диалог обеспечивает передачу между пользователями TC одного или большего числа компонентов, не требующих ответа. Компоненты диалога поступают к подуровню TSL от пользователя TC через подуровень CSL, а затем в виде однонаправленных сообщений (Unidirectional Message) передаются в удаленный подуровень TSL. В случае неструктурированного диалога явная связь между подуровнями TSL не устанавливается.

В структурированном диалоге пользователь TC передает подуровню CSL примитив начала диалога TC-BEGIN, содержащий параметр идентификации диалога ID. Все компоненты, передаваемые пользователем TC в рамках одного диалога, имеют одинаковый параметр ID. Подуровень CSL преобразует примитив TC-BEGIN пользователя TC в примитив TR-BEGIN сообщения транзакции (который также содержит ID) и передает его подуровню TSL. Для продолжения и завершения диалога используются примитивы продолжение диалога (TC-CONTINUE), конец диалога (TC-END), прерывание диалога пользователем (TC-U-ABORT) и прерывание диалога подсистемой (TC-P-ABORT), которые преобразуются в примитивы TR-CONTINUE, TR-END, TR-U-ABORT, TR-P-ABORT соответственно. Подуровень TSL выполняет управление каждой транзакцией, используя идентификатор ID, группирует компоненты одной и той же транзакции в соответствующие сообщения BEGIN, CONTINUE, END, ABORT и передает их подуровню TSL удаленного конца соединения (рис. 14, 15).

Таким образом, назначение подуровня TSL — установить соединение между двумя пользователями TC, по которому они смогут обмениваться компонентами.

Подуровень компонентов

Компонент данного подуровня состоит либо из запроса на выполнение удаленной операции, либо из ответа. На каждый запрос может быть передан только один ответ. При необходимости производится сегментация запроса. Исходящий пользователь TC может послать подуровню CSL несколько компонентов для их транспортировки в удаленный подуровень CSL в составе одного сообщения. На принимающем конце компоненты разбираются и передаются пользователю TC по одному в нужном порядке. Последовательные компоненты, которыми обмениваются пользователи TC для выполнения приложения, образуют диалог. Двум пользователям TC подуровень CSL позволяет параллельно установить несколько структурированных или неструктурированных диалогов.
При структурированном диалоге CSL предоставляет функцию, ассоциирующую ответы с операциями (запросами пользователей ТС к удаленному концу соединения), а также средства обработки аварийных ситуаций. Вызов операции определяется уникальным идентификатором компонента ID. Таким образом, одновременно может использоваться несколько вызовов одной и той же удаленной операции. Значение параметра ID однозначно идентифицирует вызов операции и возвращается в ответе на эту операцию. Для подуровня CSL определены четыре класса удаленных операций. К классу 1 относятся операции, результат выполнения которых (как успешный, так и ошибочный) сообщается узлу. Для класса 2 подтверждаются только ошибки выполнения, а для класса 3 — только успешные результаты. Наконец, к классу 4 относятся операции, которые не требуют подтверждения ни об успешном завершении, ни об отказе. В состав ответов на операцию могут входить компоненты возврат результата (последний) — Return Result (Last), возврат ошибки (Return Error) или отказ (Reject), зависящие, соответственно, от результата, ошибки выполнения или наличия синтаксической ошибки в запросе, которая выявилась в ходе выполнения операции (см. рис. 15). Из-за ограниченности размера сигнального сообщения сегментация успешного результата может производиться при помощи компонента возврата промежуточного результата (Return Result-Not-Last, RR-NL). Кроме того, до передачи ответа на исходящую операцию можно инициировать любое количество связанных операций.

Структура сообщений ТСАР

Структура сообщения ТСАР показана на рис. 16.
Согласно рекомендации X.209, сообщение ТСАР состоит из информационных элементов, включающих метку (tag), параметр длины (length) и содержание (value). Порция транзакции (Transaction Portion) по метке типа сообщения определяет его как однонаправленное сообщение либо как сообщение BEGIN, CONTINUE, END или ABORT. Для всех типов сообщений (за исключением однонаправленного) порция транзакции расположена после метки, параметра длины и идентификатора ID. Порция компонента (Component Portion) включает метку и длину порции компонента, следующие за отдельными компонентами. В состав каждого компонента входят метка типа, длина компонента и информационный элемент, задающий обязательные параметры данного компонента. Метка типа определяет принадлежность компонента к категории INVOKE, RETURN RESULT, RETURN ERROR или REJECT.
Рис. 17 иллюстрирует процедуру обмена сообщениями ТСАР между коммутационной станцией, получившей вызов Freephone (услуга интеллектуальной сети), и сетевой базой данных, содержащей информацию о маршрутизации вызова. Для трансляции номера БД запрашивает у станции дополнительную информацию, например номер вызывающего абонента. С целью выполнения процедуры подсистема TCAP пункта сигнализации станции передает сообщение BEGIN, которое инициализирует структурированный диалог с подсистемой TCAP узла базы данных. При обработке сообщения BEGIN в узле БД запускается процесс с параметром ID#l, запрашивающий трансляцию маршрутного номера для услуги Freephone. Набранный номер является параметром компонента INVOKE. В рамках этого структурированного диалога узел базы данных передает в обратном направлении сообщение о продолжении диалога CONTINUE для вызова операции, которая перешлет дополнительную информацию о вызывающей стороне. Сообщение CONTINUE имеет идентификатор ID#2 и связано с сообщением, помеченным ID#l. Станция осуществляет необходимые действия и передает БД сообщение CONTINUE, в котором дополнительные данные содержатся в составе компонента RETURN RESULT с идентификатором ID#2. После приема и обработки этого сообщения база данных передает станции сообщение END о завершении диалога. Сообщение END включает в себя компонент RETURN RESULT с идентификатором ID#1; оттранслированный номер присутствует в нем в виде параметра.

Заключение

Основное назначение данной работы — ввести читателя в круг базовых понятий системы сигнализации № 7 и на основе простейших примеров осветить услуги сетей связи, построенных на базе SS7. Описание архитектуры сети SS7 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 SS7, является книга «Сигнализация в сетях связи», написанная известным в России специалистом Б.С. Гольдштейном.

Литература

https://ru.wikipedia.org/wiki/ОКС-7

https://www.osp.ru/nets/1999/08-09/144246 (журнал "Сети", № 5-6 '99, № 8-9 '99 г.)