Система сигнализации No. 7 - ключевой элемент современных цифровых сетей связи

Это нечто "подобное центральной нервной системе живого организма, нечто координирующее его функции и, будучи полностью отделенным от этих функций не заменяющее их ".

Что такое сигнализация?

На протяжении последних ста лет сигнализация развивалась в рамках традиционной телефонии, причем за последние два десятилетия ее эволюция ускорилась как никогда ранее благодаря сращиванию компьютерных и коммутационных технологий.

В контексте телефонии под сигнализацией понимается передача управляющей информации с целью установления/разъединения двухточечных соединений. Сигнализация бывает трех типов - абонентская, т.е. на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией, внутристанционная и межстанционная. Пример абонентской сигнализации приведен на рис.1, где показаны основные сигналы передаваемые в процессе нормального установления/разъединения соединения между двумя абонентами, подключенными к одной коммутационной станции.

Межстанционная сигнализация в свою очередь делится на два основных типа - сигнализация по выделенному каналу CAS (Channel Associated Signalling) и сигнализация по общему каналу CCS (Common Channel Signalling). В первом случае (CAS) сигнальная информация передается либо непосредственно по разговорному каналу (внутриканальная сигнализация) либо по каналу, физически привязанному к нему. Во втором случае (CCS) сигнализация полностью отделена от разговорного тракта, и передача сигнальной информации осуществляется по специально выделенному высокоскоростному каналу, общему для пучка разговорных каналов.

Почему No. 7

В процессе развития сетей связи применялся и применяется до сих пор ряд систем сигнализации, причем большинство из них принято в качестве стандарта на международном уровне ITU-T (ранее CCITT). Примеры систем сигнализации CAS:

Сами названия этих систем говорят о способе передачи сигнальной информации - тональные и/или импульсные сигналы.

В системах CCS все сигнальные сообщения SM (Signalling Message) передаются по дуплексным каналам - звеньям сигнализации SL (Signalling Link) в составе пакетов данных, называемых сигнальными единицами SE (Signal Unit). Это стало возможным после появления первых коммутационных станций с программным управлением SPC (Stored Programm Control) и цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse-Code Modulation). Часть функций таких станций вместе с пучками звеньев сигнализации SLS (Signalling Link Set) образуют логически отделенную от базовой сети связи сеть передачи данных с коммутацией пакетов данных (сигнальных единиц), называемую сетью сигнализации (Signalling Network).

На сегодняшний день известны два стандарта систем общеканальной сигнализации :

Первая из них была разработана в конце 60-х годов и по ряду причин сейчас практически не применяется. Вторая - CCITT No. 7 (SS#7) появилась в конце 70-х годов и предназначена для использования на цифровых сетях с каналами не ниже 64 Кбит/с. Основными преимуществами SS#7 являются:

СКОРОСТЬ - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;

ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ - один канал сигнализации способен одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;

ЭКОНОМИЧНОСТЬ - по сравнению с системами CAS во много раз сокращается объем оборудования на коммутационной станции;

НАДЕЖНОСТЬ - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации.

ГИБКОСТЬ - система передает любые данные, не только данные телефонии.

SS#7 - сигнализация будущего !!!

Будучи разработанной для традиционной телефонии, в SS#7 изначально были заложены большие возможности для управления другими услугами связи. Это объясняется прежде всего бумом на рынке услуг телекоммуникаций, который продолжается с начала 80-х годов и еще не достиг своего пика. Именно в 80-х годах SS#7 интенсивно разрабатывалась ведущими производителями коммутационного оборудования и параллельно утверждалось в качестве стандарта CCITT. Уже сейчас SS#7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:

Взаимодействие данных систем также осуществляется посредством SS#7 (рис. 2).

В настоящее время практически всеми международными институтами стандартизации телекоммуникаций (ITU-T, ETSI, ANSI, ATM Forum и др.) разрабатываются стандарты SS#7 для широкополосных сетей - Broadband-ISDN, Universal Mobile Telecommunications System, Broadband-IN.

Основные понятия и элементы SS#7

Пункт сигнализации - SP (Signalling Point) - это узел сети сигнализации, в котором реализованы части пользователей SS#7.

Базовая функциональная схема SS#7 приведена на рис. 4. На рис. 5 представлен пример обмена сигнальными сообщениями между двумя пунктами сигнализации в процессе установления/разъединения телефонного соединения:

Формат сигнальных сообщений

Сигнальная единица, в составе которой передаются сигнальные сообщения, называется значащей сигнальной единицей MSU (Message Signal Unit) и включает ряд полей, показанных на рис.6.

Signalling Information Field (SIF) - включает сигнальную информацию части пользователя и метку маршрутизации, которая применяется в части передачи сообщений MTP.

Service Information Octet (SIO) - указывет на принадлежность сигнальной информации конкретной части пользователя.

Length Indicator (LI) - содержит значение числа байт между полями LI и СК.

Check bits (CK) - проверочные биты для обнаружения ошибок передачи.

Error correction - состоит из четырех полей аналогичных используемым в протоколе HDLC и предназначенных для обеспечения повторных передач пакетов при обнаружении ошибок.

Flag (F) - обозначает начало и конец сигнальной единицы.

Структура сети сигнализации

Сеть сигнализации, как и сети пакетной коммутации других типов, строится согласно следующим основным критериям:

Этим критериям лучше всего будет соответствовать сеть с достаточно симметричной топологией и функционирующая в квази-связанном режиме. Многие национальные сети SS#7 строятся по региональному принципу с иерархической системой транзитных пунктов сигнализации (рис. 7).

CCITT SS#7 и модель OSI

Первая спецификация SS#7 была опубликована CCITT в 1980 году в рекомендациях серии Q.700 (Желтая книга). Тогда же ISO представила эталонную модель взаимодействия открытых систем (модель OSI). Соответствие архитектуры протоколов модели OSI и современного стека протоколов SS#7 показано на рис. 8.

Архитектура протоколов SS#7 отражает историю ее создания. До 1984 года, когда в Красной книге CCITT была начата спецификация части транзакционных возможностей SS#7, стек протоколов был совместим с моделью OSI только до третьего уровня, и то не полностью. Совместимость была достигнута дополнением системы протоколами SCCP (Signalling Connection Control Part) и TCAP (Transaction Capabilities Application Part) , что позволило реализовывать в SS#7 услуги передачи данных по тем же принципам, что и в модели OSI. На базе транзакционной части SS#7 позднее были специфицированы протоколы MAP (Mobile Application Part) и INAP (Intelligent Network Application Protocol), для которых существенным является обмен транзакциями между узлами сети и сетевыми базами данных.

SS#7 и абонентская сигнализация DSSS#1

Практически одновременно с SS#7 и в связи с разработкой стандартов ISDN появились новые стандарты абонентской сигнализации. Эта сигнализация, специфицированная в рекомендациях CCITT серии Q.900, получила название Digital Subscriber Signalling System No. 1 (DSSS#1). Она также известна под названием сигнализация по D-каналу. Этот канал используется в основом методе доступа ISDN по условной формуле 2B+D. В данном методе пользователь ISDN получает два информационных канала 64 Кбит/с и один канал управления (сигнализации) 16 Кбит/с. Пртокол D-канала является двухуровневым и известен под названием LAPD.

Как и SS#7, система DSSS#1 была специфицирована и для широкополосных сетей. В рекомендациях серии Q.2900 данная система получила название DSSS#2.