Разработка интеллектуальной системы мониторинга компании GN Nettest для сетей ОКС7, GSM и IN

Подсистема контроля и диагностики систем сигнализации ПКД СС QUEST представляет собой интеллектуальную систему мониторинга компании GN Nettest для сетей ОКС7, GSM и IN. Данная система вследствие присущей ей гибкости может использоваться как с одним центром контроля, так и в виде сложной иерархической системы, включающей региональные центры контроля больших сетей, соединенных с главным центром. Система выполнена на платформе UNIX и осуществляет сбор и передачу данных с использованием устройств удаленного тестирования (RTU), основанных на специализированном многоканальном анализаторе протоколов (МРА) той же компании, что позволяет уменьшить затраты при повышении качества и доступности функционирования.

Тщательно сбалансированная иерархическая структура системы ПКД СС позволяет осуществить как горизонтальное расширение на региональном уровне с использованием дополнительных серверов или большего количество МРА, так и вертикальное расширение на национальном уровне. Благодаря отсутствию необходимости замены исходной системы, этот процесс является относительно простым и недорогим, а использование совокупности программного и аппаратного обеспечения гарантирует очень надежные и помехоустойчивые условия эксплуатации, так как неисправности отдельных компонентов не приводят к срыву работы всей системы.

Наличие распределенных баз данных, сохраняющих большое количество информации о сигнализации, совместно с трассированием вызова по всей сети даже спустя несколько часов после его поступления, значительно облегчает поиск неисправностей при обнаружении проблем в сети.

1. Система общеканальной окс № 7 сетевой сигнализации.

1.1 Сигнализация в сетях абонентского доступа.

Последние десятилетия характеризуются все более значительным воздействием компьютерных технологий на телефонию, что обусловило, в частности, появление новых идей в области протоколов межстанционной сигнализации. Первые шаги в этом направлении были связаны с введением цифровых систем передачи ИКМ, начиная с Т1, AT&T в 1962, и программного управления коммутационными узлами и станциями, начиная с ESS#1, AT&T в 1965 году.

Из-за первоначально большой стоимости управляющих процессоров и памяти в узлах коммутации с программным управлением перед инженерами-телефонистами к началу 70-х годов возникли следующие задачи:

1) сохранение дорогостоящих ресурсов управляющего процессора, расходуемых во время сканирования каждой соединительной линии для протоколов сигнализации по выделенным сигнальным каналам;

2) сокращение времени установления соединения и снижение тем самым непроизводительного использования соединительных линий.

Решение названных задач было найдено на пути заимствования некоторых наиболее полезных технологий передачи данных.

Этот подход был первоначально опробован при разработке (1964 -1968 гг., Зеленая книга ITU-T) системы сигнализации по общему каналу № 6 (ОКС6). Система ОКС6 полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя отдельное общее звено сигнализации, по которому передаются все сигналы для нескольких трактов. Однако работающая по звеньям сигнализации с модемной связью на относительно небольшой скорости 2400 или 4800 бит/с система ОКС6 не могла решить в достаточной степени упомянутые задачи. Кроме того, со временем появились другие, более актуальные требования к протоколу общеканальной сигнализации:

3) многоуровневая архитектура протокола ОКС, обеспечивающая возможность модернизации отдельных компонентов протокола сигнализации, не затрагивая других его частей;

4) универсальность системы сигнализации для разнообразных применений, включая телефонию, передачу данных, услуги ISDN, услуги для абонентов сетей мобильной связи, а также функции эксплуатационного управления сетью ОКС;

5) обеспечение надежности, при которой потеря одного звена сигнализации не должна оказывать заметного отрицательного влияния на качество обслуживания в сети связи;

6) наличие спецификаций, достаточных для того, чтобы обеспечить различным производителям АТС самостоятельное внедрение протокола ОКС. Если спецификации чересчур подробны, сдерживается творчество производителя АТС. Если детализация системы недостаточна, разные реализации протокола ОКС не смогут взаимодействовать друг с другом. Одной из причин возникновения такого рода трудностей является зависимость между процессами управления обслуживанием вызовов в АТС и процедурами ОКС.

Разработанная по этим требованиям система общеканальной сигнализации № 7 стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных телефонных сетей. Протокол ОКС7 сохраняет все преимущества ОКС6 и предоставляет новые возможности создания телекоммуникационных услуг. Это обеспечивается, в частности, с помощью прикладной подсистемы средств транзакций (ТСАР) и организуемых на ее базе прикладной подсистемы подвижной связи стандарта GSM (MAP), прикладной подсистемы интеллектуальной сети (INAP) и др.

Отличительной чертой протокола ОКС7 является также высокая надежность передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и без дублирования сигнальных сообщений. Помимо архитектуры самого протокола это достигается оптимизацией построения национальных сетей сигнализации ОКС7.

Первая сеть общеканальной сигнализации, состоявшая из 20 транзитных пунктов сигнализации STP, была введена в эксплуатацию компанией AT&T в 1976 г. в городах Мэдисон, Висконсин и Чикаго.

Принципы построения сети сигнализации, режимы связности, иерархическая структура и другие сетевые аспекты ОКС7 находятся несколько в стороне от тематики данного проекта.

Соответствие протокола ОКС7 модели взаимодействия открытых систем ВОС (или OSI в английской аббревиатуре) показано на рис. 2.1. Здесь сравнивается архитектура протокола ОКС7 с уровнями OSI. Следует подчеркнуть, что именно многоуровневая архитектура протокола обеспечивает гибкость введения услуг и легкость техобслуживания сети сигнализации.

Нижние уровни протокола ОКС7 состоят из трех уровней подсистемы переноса сообщений МТР и подсистемы управления сигнальными соединениями SCCP. Три уровня МТР представляют собой:

уровень 1 звена передачи данных, уровень 2 сигнального звена, уровень 3 сети сигнализации.

Первые два уровня МТР реализуют функции сигнального звена между двумя непосредственно связанными пунктами сигнализации.

Возможности, которые содержатся на сетевом уровне модели OSI, распределены в ОКС7 между третьим уровнем МТР и SCCR Это обусловлено следующими соображениями: 1) не все протоколы сигнализации требуют использования расширенных возможностей адресации SCCP и передачи сообщений, не ориентированных на соединение, и 2) путем выделения функций SCCP в отдельную подсистему оказалось возможным оптимизировать характеристики третьего уровня МТР. Подсистема SCCP является пользователем функциональными возможностями МТР и предоставляет расположенным над ней подсистемам как сетевые услуги без организации соединения в сети ОКС, так и услуги, ориентированные на соединение.

Верхние уровни в протоколе ОКС7 включают в себя ТСАР, а также сервисные элементы прикладного уровня (ASE), подсистему эксплуатационного управления (ОМАР) и другие прикладные подсистемы. Эти уровни используют услуги, предоставляемые МТР и SCCP.

Рис. 1.1 Сравнение архитектур протоколов OSI и ОКС7.

ISUP протокола ОКС7 реализует функции сигнализации, необходимые для обслуживания вызовов в сети ISDN, а также для поддержки дополнительных услуг ISDN, являясь пользователем подсистемы МТР и подсистемы SCCR.

ТСАР реализует функции, которые можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле. Пример такого использования — услуга 800, в которой цифры номера, оставшиеся после кода 800, преобразуются централизованной базой данных в физический адрес. Механизм предоставления услуг интеллектуальной сети (IN), поддерживаемый одним из сервисных элементов прикладного уровня (ASE) — подсистемой INAP, опирается на ТСАР.

Описанию этих подсистем посвящены следующие разделы данной главы. Ссылки на соответствующие рекомендации Белой книги ITU-T представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Перечень рекомендаций ITU-T серии Q по вопросам ОКС7.

Выше говорилось, что задача подсистемы МТР заключается в том, чтобы обеспечить перенос сигнальных сообщений от SP-отправителя через сеть ОКС к SP-получателю. Теперь появилась возможность определить задачу МТР более точно: обеспечить перенос сообщений уровня 4 от подсистемы, их создающей, к подсистеме, которой они адресованы.

Очевидно, что для выполнения этой задачи нет необходимости анализировать содержание сообщений (за исключением, разве лишь, той их части, на основании которой определяется адрес подсистемы-получателя). Главное, что необходимо, — обеспечить перенос сообщений без потерь, без искажения содержания, без нарушения той последовательности, в которой они были переданы подсистемой-отправителем, без дублирования одного и того же сообщения.

Рассмотрим, как организованы функции МТР в каждом из трех, уже упоминавшихся, уровней.

Уровень 1.

Уровень 1 содержит функции, которые обеспечивают использование физической среды для передачи битов и формируют звено передачи данных, несущих сигнальную информацию. Это звено образуется двумя каналами с противоположными направлениями передачи (как правило, со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении), оборудованными на концах средствами формирования интерфейса с вышележащим уровнем. Наличие этих средств дает возможность уровню 1 стандартным образом предоставлять уровню 2 услуги передачи битов, обеспечивая независимость функций уровня 2 МТР (и, тем более, остальных уровней) от характеристик передающей среды.

Полезно отметить, что цифровой канал (как прямого, так и обратного направления), используемый для формирования звена передачи данных, не должен использоваться ни для каких иных целей. Обычно это — 16-канал из стандартной 30-канальной группы системы ИКМ-передачи.

Уровень 2.

Уровень 2 МТР содержит функции формирования (с привлечением услуг уровня 1) сигнального звена между двумя смежными SP и реализует процедуры, связанные с передачей сигнальных сообщений по этому звену. Функции уровня 2 определяют структуру информации, передаваемой по сигнальному звену, и процедуры обнаружения и исправления ошибок.

Информация переносится от одного SP к другому в информационных блоках, имеющих переменную длину и называемых сигнальными единицами. Существует три типа сигнальных единиц:

* значащая сигнальная единица (MSU), которая предназначена для переноса сигнальных сообщений, формируемых подсистемами-пользователями МТР,.

* сигнальная единица статуса звена (LSSU), предназначенная для переноса информации о статусе сигнального звена, по которому она передается,.

* заполняющая сигнальная единица (FISU), обеспечивающая фазирование звена и передаваемая при отсутствии сигнальных единиц MSU и LSSU.

Для идентификации типа сигнальной единицы используется один из ее элементов — индикатор длины LI, разным значениям которого соответствуют:

* LI=0 — заполняющая сигнальная единица,.

* 1₁=1 или 2 — сигнальная единица статуса звена,.

* Ll>2 — значащая сигнальная единица.

Наиболее сложной по своей структуре является значащая сигнальная единица MSU. Ее формат представлен на рис. 1.2. MSU содержит ряд полей, в которых размещается фиксированное количество битов. Уровень 2 МТР обеспечивает присвоение значения каждому биту внутри каждого поля при передаче и анализ этих значений при приеме (исключение составляет поле сигнальной информации, которое имеет переменную длину, и содержание которого определяется функциями более высоких уровней).

FSN — порядковый номер передаваемой сигнальной единицы;

FIB — бит индикации прямого направления (передача сигнала);

BSN — порядковый номер подтверждаемой сигнальной единицы;

BIB — бит индикации обратного направления (передача подтверждения);

LI — индикатор длины; - резерв; SIO — байт служебной информации.

Приведем краткие сведения о каждом поле.

Флаг выполняет функцию разделителя сигнальных единиц. Как правило, закрывающий флаг одной сигнальной единицы является открывающим флагом следующей сигнальной единицы. Последовательность значений битов в поле флага следующая: 1 111 110.

Чтобы избежать имитации флага другой частью сигнальной единицы, МТР, передающая MSU, вставляет ноль после каждой последовательности из пяти следующих друг за другом единиц, содержащихся в любом поле MSU, кроме флага. Этот ноль изымается на приемном конце сигнального звена после обнаружения и отделения флагов.

Биты индикации направления FIB и BIB говорят о содержании MSU в том смысле, несет ли она собственно сигнал (FIBпрямое направление) или выполняет функции подтверждения.

Рис. 1.2 Формат значащей сигнальной единицы MSU.

Вместе с полями FSN и BSN биты индикации направления служат для контроля того, совпадает ли последовательность сигнальных единиц на приеме с последовательностью их на передаче, и используются в одном из двух предусмотренных в системе ОКС7 методов исправления ошибок.

Поля порядковых номеров FSN и BSN используются таким образом. FSN передается в прямом направлении (то есть в направлении передачи сигнала) и несет информацию о порядковом номере той MSU, в состав которой оно входит. BSN передается в обратном направлении в составе подтверждающей сигнальной единицы (ею может быть MSU или FISU) и несет информацию о порядковом номере той MSU, к которой это подтверждение относится.

Индикатор длины LI указывает, сколько байтов содержит сигнальная единица в полях, расположенных между резервными битами и проверочной комбинацией СК. Заметим, что формат заполняющей сигнальной единицы в промежутке между LI и СК не содержит никаких полей (0 байтов), формат сигнальной единицы статуса звена содержит в этом промежутке только поле статуса (либо 1 байт, либо 2 байта), а формат значащей сигнальной единицы предусматривает, как это видно на рис. 1.2, наличие между LI и СК двух полейимеющего длину 1 байт поля SIO и имеющего переменную длину поля сигнальной информации SIF. Из сказанного сам собой вытекает способ идентификации типа сигнальной единицы, о котором говорилось выше.

Байт служебной информации SIO содержит два элемента — сервисный индикатор, указывающий, к какой из подсистем-пользователей МТР относится содержащаяся в сигнальной единице информация, и индикатор вида сети (международная, междугородная, местная).

Поле сигнальной информации SIF содержит целое число байтов (от 2 до 272). Форматы этого поля определены отдельно для каждой подсистемы-пользователя.

Поле проверочной комбинации СК содержит 16 битов. Значения битов вычисляются путем применения образующего полинома к информации, которая содержится в подготавливаемой к передаче сигнальной единице. Полином имеет вид х¹⁶+ х¹²+ х⁵+ 1. Он выбран таким образом, чтобы оптимизировать процесс обнаружения пакетов ошибок при передаче.

Проверочные биты образуются из остатка от деления (по модулю 2) величины x^k (x¹⁵+ х¹⁴+ х¹³+ х¹²+ … х²+ х + 1), (где к — число битов в сигнальной единице между последним битом открывающего флага и первым проверочным битом, кроме битов, введенных, чтобы исключить имитацию флага) на образующий полином x^l6+x^l2+x⁵+1 и остатка от деления на тот же полином умноженного на х¹⁶ содержимого сигнальной единицы между последним битом открывающего флага и первым проверочным битом (не считая битов, введенных с целью исключить имитацию флага).

Передаваемые проверочные биты являются дополнением до «1» образовавшего остатка 16-битового поля, то есть «1» меняются на «0» и наоборот. Это изменение производится для того, чтобы минимизировать вероятность ошибки в работе оборудования принимающей стороны.

Принимаемые биты анализируются на предмет соответствия между ними и остальной частью принятой сигнальной единицы. Если соответствия не обнаружено, регистрируется ошибка, а сигнальная единица стирается. Стирание MSU приводит в действие механизм исправления ошибок.

Основной метод исправления ошибок применяется для сигнальных звеньев со временем распространения сигнала в одном направлении, не превышающем 15 мс. В противном случае используется метод превентивного циклического повторения. Примером использования метода превентивного циклического повторения может служить случай, когда связь организуется по спутниковым каналам. Сообщения, которые были приняты с искажениями (например, из-за пакетов ошибок при передаче), передаются повторно в той же последовательности, в какой они передавались первый раз, так что для функций уровня 3 не возникает никаких проблем с доставкой сообщений подсистемам-пользователям без потерь и дублирования.

Если имеют место постоянные ошибки, уровень 3 уведомляется об этом для того, чтобы он мог принять соответствующее решение, например, решение изменить маршрут с использованием в нем другого сигнального звена.

Основной метод исправления ошибок — это метод с положительным и отрицательным подтверждением и повторной передачей сигнальных единиц, принятых с искажениями. Функции, входящие в механизм исправления ошибок, представлены на рис. 1.3.

Рис. 1.3 Функции исправления ошибок.

Для передачи сигнальной информации от верхнего уровня SP-A к такому же уровню SP-Б эта информация оформляется уровнем 3 МТР SP-A и вводится уровнем 2 МТР SP-A в информационное поле MSU. В уровне 2 SP-A имеются буфер передачи и буфер повторной передачи. Буфер передачи используется для сохранения MSU перед передачей по сигнальному звену, то есть действует как запоминающее устройство до тех пор, пока звено не будет способно передать эту MSU. Буфер повторной передачи хранит копию MSU на случай, если SP-Б примет ее с искажениями.

Как уже было сказано, каждая MSU содержит порядковый номер FSN, бит-индикатор FIB, порядковый номер BSN и обратный бит-индикатор BIB. Когда сигнальное звено работает нормально, FIB присваивается конкретное значение (например, 0), и BIB также присваивается это значение (0). Когда MSU принимается уровнем 2 в АТС А, она поступает в буфер передачи. Буфер передачи работает по принципу FIFO, то есть принятая первой MSU должна первой передаваться. Когда сигнальное звено свободно, и подходит очередь для передачи, следующей MSU присваивается FSN, на 1 больший (по модулю 128), чем FSN последней переданной MSU. Затем очередная MSU передается к SP-Б, а в буфер повторной передачи вводится ее копия.

В SP-Б принятый FSN сравнивается с ожидаемым (предыдущий FSN плюс 1). Если принятое значение совпадает с ожидаемым, содержимое MSU направляется в уровень 3. Значение FSN копируется в поле BSN, а значение BIB остается неизменным. SP-A воспринимает получаемые от SP-Б BSN и BIB как положительное подтверждение. При приеме верных BSN и BIB SP-A удаляет содержимое MSU из буфера повторной передачи.

Если сравнение в SP-Б принятого FSN с ожидаемым обнаруживает противоречие, возникшее, например, вследствие срабатывания механизма обнаружения ошибок и стирания искаженных MSU, величина BIB изменяется на «1», и SP-A получает отрицательное подтверждение. В этом случае BSN присваивается значение последнего правильно принятого FSN.

При приеме отрицательного подтверждения SP-A прерывает передачу сигнальных единиц, и MSU, находящиеся в буфере повторной передачи, передаются повторно, начиная с той, FSN которой на «1» больше FSN последней положительно подтвержденной MSU. Значение FIB меняется на «1», так что FIB и BIB будут снова одинаковы.

Метод исправления ошибок посредством превентивного циклического повторения предусматривает положительное подтверждение, циклическое повторение и упреждающее исправление ошибок. При этом отрицательное подтверждение не применяется, а индикацией искажения сообщения служит отсутствие позитивного подтверждения. Исправление ошибок достигается программируемым циклическим повторением неподтвержденных MSU. Каждая сигнальная единица содержит FSN и BSN (как и в основном методе), но FIB и BIB не используются, и им присваивается значение «1».

В период отсутствия новых ожидающих передачи MSU начинается повторная передача MSU, хранящихся в буфере повторной передачи. Во время повторной передачи сохраняются первоначальные FSN. Если поступает новая сигнальная единица, циклическое повторение прекращается, а новая MSU передается с FSN, на единицу большим (по модулю 128) последнего присвоенного значения. Если следующие новые MSU не принимаются, рекомендуется циклическое повторение.

Положительным подтверждением приема неискаженной сигнальной единицы является прием на АТС, А значения BSN, равного присвоенному FSN. После получения такого подтверждения соответствующая MSU удаляется из буфера повторной передачи.

Одним из недостатков данного метода является тот факт, что буферы передачи и повторной передачи могут перегружаться. Для предотвращения потери сообщения применяется процедура, называемая вынужденным повторением. Количество MSU и количество их байтов, хранящихся в буфере повторной передачи, непрерывно контролируются. Если тот или другой параметр достигает заранее установленного предельного значения, новые MSU не принимаются, а приоритет отдается повторной передаче MSU, хранящихся в буфере повторной передачи. Цикл повторной передачи продолжается до тех пор, пока значения двух действующих параметров не станут ниже установленных предельных значений.

Уровень 3.

Уровень 3 МТР содержит функции, обеспечивающие транспортировку сигнальных сообщений через сеть ОКС от подсистемы-отправителя, которая размещена в одном SP, к подсистеме-получателю, размещенной в другом (не обязательно смежном) SR Говоря об обеспечении такой транспортировки, мы имеем в виду две группы функций:

* функции обработки сигнальных сообщений, то есть, собственно, функции их коммутации,.

* функции адаптации сети ОКС к происходящим в ней изменениям (перегрузкам или повреждениям элементов сети), то есть функции эксплуатационного управления сетью ОКС.

Состав функций в каждой из этих групп, а также их связь между собой и с функциями других уровней МТР иллюстрирует рис. 1.4. Рассмотрим обе группы функций более подробно.

Функции обработки сигнальных сообщений Они представлены в уровне 3 МТР тремя функциональными блоками:

функциями сортировки сообщений, принимаемых от уровня 2, то есть разделения их на сообщения, адресованные в «свой» SP, и на сообщения, адресованные в другой SP, функциями распределения сообщений, адресованных в «свой» SP, по подсистемам уровня 4,.

функциями маршрутизации сообщений, подлежащих передаче (как тех, которые пришли от подсистем уровня 4 или от функций эксплуатационного управления сетью ОКС, размещенных в своем SP, так и тех, которые поступили от уровня 2, но должны быть направлены в другой SP).

Рис. 1.4 Функции уровня 3 МТР Работа всех трех функциональных блоков базируется на следующем. Как отмечалось, сообщения переносятся в поле сигнальной информации SIF сигнальных единиц. Структура сообщения, вообще говоря, бывает разной (в зависимости от его принадлежности той или иной подсистеме-пользователю), однако его обязательной частью во всех случаях является так называемая маршрутная этикетка, содержащая, в частности, данные об SP-отправителе (код ОРС — Originating Point Code) и SP-получателе (код DPC — Destination Point Code). Функции сортировки сообщений, анализируя маршрутную этикетку, определяют, куда нужно направить сообщение, принятое от уровня 2, — к функциям распределения сообщений (если DPC совпадает с кодом «своего» SP) или к функциям маршрутизации сообщений (если совпадения нет).

4 14 14.

Рис. 1.5 Маршрутная этикетка ОРС — код SP-отправителя.

DPC — код SP-получателя SLS — селектор сигнального звена Функции распределения, приняв от функций сортировки сообщение, этикетка которого содержит в поле DPC код «своего» SP, анализируют байт служебной информации SIO и направляют сообщение к подсистеме-адресату.

Функции маршрутизации, приняв сообщение от функций сортировки или от подсистемы-отправителя, размещенной в «своем» SP, используют DPC, содержащийся в этикетке, для выбора маршрута, по которому это сообщение должно быть направлено к SP-получателю, а селектор сигнального звена SLS служит для выбора одного из нескольких сигнальных звеньев в пучке (или в нескольких пучках) звеньев.

Функции эксплуатационного управления сетью ОКС Эти функции тоже представлены в уровне 3 МТР тремя функциональными блоками:

* функциями управления сигнальным трафиком,.

* функциями управления сигнальными звеньями,.

* функциями управления сигнальными маршрутами.

Функции эксплуатационного управления сетью ОКС обеспечивают пребывание этой сети в состоянии, когда она способна предоставлять услуги своим пользователям, и восстановление такого состояния при нарушениях нормальной работы сигнальных звеньев или пунктов сигнализации. Эти нарушения могут проявляться либо в виде полного отказа звена или SP, либо в ухудшении условий доступа к ресурсу (звену или SP) из-за его перегрузки.

Отказ сигнального звена приводит к необходимости его отключения и перевода обслуживаемого этим звеном потока сообщений на резервное звено (или на несколько резервных звеньев). Кроме того, отказ сигнального звена может ухудшить условия (или совсем исключить возможность) доступа к некоторым сигнальным маршрутам, что повлечет за собой необходимость изменения схемы маршрутов.

И отказы (или перегрузки), и их ликвидация, имеют своим результатом изменение статуса соответствующего ресурса сети с точки зрения уровня 3 МТР. Сигнальное звено может быть «доступно» или «недоступно», причем «недоступным» оно оказывается, когда его атрибут «статус» принимает одно из следующих значений: «неисправен», «деактивизирован», «блокирован», «доступ запрещен», а «доступным» становится при значениях этого атрибута «восстановлен», «активизирован», «разблокирован», «доступ разрешен». По отношению к сигнальному маршруту или к пункту сигнализации уместны характеристики «доступен» или «недоступен».

Когда благоприятная характеристика статуса сигнального звена или сигнального маршрута меняется на неблагоприятную, вступает в действие подходящий к случаю функциональный блок.

Функции управления сигнальным трафиком выполняют процедуры:

* перехода на резервное звено (на резервные звенья),.

* возврата на основное звено,.

* вынужденной ремаршрутизации,.

* управляемой ремаршрутизации,.

* эксплуатационного запрета доступа к сигнальному звену,.

* управления потоком сигнальных сообщений.

Функции управления сигнальными звеньями выполняют процедуры:

* деактивизации, восстановления, активизации сигнального звена,.

* активизации пучка сигнальных звеньев.

Функции управления сигнальными маршрутами выполняют процедуры:

* управляемого транзита через данный STP в данном направлении,.

* запрета транзита через данный STP в данном направлении,.

* разрешения транзита через данный STP в данном направлении,.

* тестирования группы сигнальных маршрутов.

Служебная информация, которой обмениваются SP при выполнении названных процедур, переносится через сеть в сообщениях уровня 3 МТР, имеющих в байте SIO значение сервисного (0000), которое является общим для всех сообщений эксплуатационного управления. Эти сообщения имеют маршрутную этикетку, формат и содержание которой стандартно для всех сообщений уровня 3. Отличие заключается в том, что в сообщениях, относящихся к эксплуатационному управлению определенным сигнальным звеном, смысл поля SLS состоит не только в выборе звена для передачи сообщения, но также и в идентификации звена, которым данное сообщение управляет; если же сообщение не относится к управлению сигнальным звеном, и никакой другой код в поле SLS не внесен, то в нем записывается код 0000.

Следующие два элемента в форматах сообщений эксплуатационного управления — так называемые коды заголовка, НО и Н1. Код, НО содержит 4 бита и идентифицирует группу, к которой относится сообщение. Например:

* Н0=0001 — сообщения перехода на резервное звено и обратно,.

* Н0=0100 — сообщения запрета/разрешения транзита,.

* Н0=0101 -сообщения тестирования группы маршрутов,.

* Н0=0110 — сообщения эксплуатационного запрета доступа, и т. д.

Код Н1 тоже содержит 4 бита, но смысл его зависит от того, к какой группе сообщений эксплуатационного управления он относится. Например, применительно к сообщениям перехода на резервное звено и обратно:

* Н1 =0001 означает сигнал-команду,.

* Н1 =0010 означает подтверждение, а применительно к сообщениям запрета/разрешения транзита:

* Н 1=0001 означает, что это — сообщение запрета,.

* Н1=0101 означает, что это-сообщение разрешения.

Помимо кодов заголовка некоторые сообщения эксплуатационного управления могут содержать поле с дополнительной информацией, которая определяет область их действия и, если нужно, порядковый номер той MSU, которая предшествовала данному эксплуатационному сообщению.

Как уже упоминалось, необходимость в активизации тех или иных процедур эксплуатационного управления возникает при изменениях статуса тех или иных ресурсов сети ОКС. В зависимости от причины изменения статуса ресурса (неисправность или воздействие команд эксплуатационного управления) и от того, где это изменение первоначально зафиксировано (в «своем» или в «не своем» SP), информацию о нем уровень 3 МТР получает :

* от средств контроля характеристик работы сигнального звена в уровне 2,360 в составе эксплуатационного сообщения, поступившего от другого SP и доставленного в уровень 3 средствами уровня 2,.

* от собственных средств эксплуатационного контроля и управления,.

* от центра эксплуатационного управления сетью через интерфейс с подсистемой SCCP, обеспечивающей взаимодействие уровня 3 МТР с верхними уровнями протокола ОКС7 (ТС, ОМАР).

Полученные сведения об изменении статуса того или иного ресурса уровень 3 МТР передает, смотря по обстоятельствам:

* средствам уровня 2,.

* другому (или другим) SP,.

* собственным средствам эксплуатационного управления,.

* в центр эксплуатационного управления сетью.

При выполнении процедур эксплуатационного управления уровень 3 МТР:

* обменивается эксплуатационными сообщениями с другим (с другими) SP,.

* передает соответствующие случаю индикации (запросы) в центр и в собственные средства эксплуатационного управления,.

* обменивается с уровнем 2 командами/ответами при активизации и деактивизации сигнальных звеньев.

1.2 Конвертеры протоколов сигнализации.

Традиционный и наиболее приемлемый для операторов сети электросвязи подход к решению проблемы взаимодействия разных систем сигнализации в аналоговых и смешанных аналого-цифровых телефонных сетях России и стран СНГ состоит в реализации встроенных программно-аппаратных интерфейсных средств, специально разрабатываемых для каждого типа цифровой АТС.

Такой подход, наряду с очевидными преимуществами, имеет определенные недостатки: относительно дорогой и длительный период адаптации цифровой АТС, снижение гибкости сетевых функций технического обслуживания, начисления платы и т. п. К тому же, кратковременная потребность в поддержке устаревающей системы сигнализации каждой цифровой АТС может не успеть компенсировать затраты на разработку. Альтернативный подход заключается в использовании конвертеров сигнализации. Представляя собой автономные сетевые модули, эти конвертеры могут избавить тот или иной проект установки коммутационного оборудования от вышеперечисленных недостатков.

Одним из примеров такого применения является преобразование сигнализации по трех проводным соединительным линиям в абонентскую сигнализацию по двухпроводным аналоговым линиям с частотным набором номера — конвертер 3/2.

Этот конвертер может использоваться для подключения к районной АТС по трех проводным соединительным линиям телефонной станции малой емкости, имеющей для связи с ТфОП только двухпроводные абонентские интерфейсы. Конвертер обеспечивает прямой входящий набор к абонентам малой АТС со стороны ГТС. Конвертер принимает информацию о номере вызываемого абонента со стороны трех проводной линии в декадном коде, обеспечивая поддержку стандартного протокола сигнализации по трех проводной СЛ согласно спецификациям, занимает свободную двухпроводную абонентскую линию и передает номер в сторону малой АТС сигналами DTMF.

Другим примером является цифровой конвертер R2 DTMF/ R1.5MFS, предназначенный для преобразования межстанционной сигнализации R2 по рекомендациям ITU-T Q.400-K3.490 в российский протокол сигнализации по двум выделенным сигнальным каналам с передачей номера вызываемого абонента декадным кодом или многочастотным кодом «импульсный челнок».

На рис. 1.6 представлены варианты использования этого конвертера во Взаимоувязанной сети связи России. Конвертер обеспечивает взаимодействие АТС, выполняя при этом следующие функции: прием и обработку линейных сигналов в 16-м канальном интервале по протоколу R2; прием и обработку линейных сигналов в 16-м канальном интервале по 2ВСК; прием и обработку сигналов регистровой сигнализации по разговорному каналу частотным кодом DTMR прием и обработку передаваемых по разговорному каналу регистровых сигналов многочастотной сигнализации кода «2 из 6» методом «импульсный челнок»; передачу линейных сигналов в 16-м канальном интервале по протоколу R2; передачу линейных сигналов в 16-м канальном интервале по 2ВСК; передачу регистровых сигналов многочастотным кодом DTMR передачу по разговорному каналу регистровых сигналов многочастотной сигнализации кодом «2 из 6» методом «импульсный челнок»; прием запроса и выдачу информации АОН.

Рис. 1.6 Варианты использования конвертера R2 DTMF/R1,5 MFS.

Логика преобразования протоколов сигнализации с помощью конвертера R2DTMF/R 1.5 MFS представлена примерами на рис. 1.7.

Еще одной моделью конвертера является конвертер E&M/3WA, предназначенный для преобразования интерфейса Е&М с управлением сигнальным каналом, например, по протоколу R1 согласно рекомендациям ITU-TQ.31O-s-Q.332, в протокол сигнализации по трехпроводным аналоговым соединительным линиям. Схема включения этого конвертера приведена на рис. 1.7.

Рис. 1.7 Схема включения конвертера E&M/3WA.

Сигнализация в сетях абонентского доступа играет важную роль межстанционной сигнализации. Все более значительным воздействием компьютерных технологий на телефонию обусловило, в частности, появление новых идей в области протоколов межстанционной сигнализации. На этапе перехода от старых технологий сигнализации к современным, важен вопрос использования различных конверторов, обеспечивающих совместимость различных систем.

2. Подсистема контроля и диагностики систем сигнализации.

Подсистема контроля и диагностики систем сигнализации ПКД СС QUEST7 представляет собой интеллектуальную систему мониторинга компании GN Nettest для сетей ОКС7, GSM и IN. Данная система вследствие присущей ей гибкости может использоваться как с одним центром контроля, так и в виде сложной иерархической системы, включающей региональные центры контроля больших сетей, соединенных с главным центром. Система выполнена на платформе UNIX и осуществляет сбор и передачу данных с использованием устройств удаленного тестирования (RTU), основанных на специализированном многоканальном анализаторе протоколов (МРА) той же компании, что позволяет уменьшить затраты при повышении качества и доступности функционирования.

Тщательно сбалансированная иерархическая структура системы ПКД СС позволяет осуществить как горизонтальное расширение на региональном уровне с использованием дополнительных серверов или большего количество МРА, так и вертикальное расширение на национальном уровне. Благодаря отсутствию необходимости замены исходной системы, этот процесс является относительно простым и недорогим, а использование совокупности программного и аппаратного обеспечения гарантирует очень надежные и помехоустойчивые условия эксплуатации, так как неисправности отдельных компонентов не приводят к срыву работы всей системы.

Наличие распределенных баз данных, сохраняющих большое количество информации о сигнализации, совместно с трассированием вызова по всей сети даже спустя несколько часов после его поступления, значительно облегчает поиск неисправностей при обнаружении проблем в сети.

Таким образом, использование централизованной системы ПКД СС обеспечивает корпоративных пользователей определенным набором средств, позволяющих снизить стоимость эксплуатации, улучшить качество предоставляемых услуг и получаемых результатов. Результаты мониторинга сигнального обмена ОКС7 представляют собой средство управления предоставлением новых услуг и абонентов, оформления счетов транзитной сигнализации ОКС7 и проверки счетов от операторов. Более того, доступность данных ОКС7 в режиме реального времени позволяет предупредить возникновение неблагоприятных условий, обнаружить факт несанкционированного доступа, произвести оценку функционирования коммутатора оператора, статистических доказательств качества предоставляемых услуг и т. д.

В настоящее время система установлена и успешно эксплуатируется в таких компаниях, как Sonofon (Дания), Mannesmann Mobilfunk GmbH (Германия), Bell Emergis (Канада), Post & Telecom (Австрия), ETISALAT (Объединенные Арабские Эмираты), Global One, Malav (Венгрия) и др.

2.1 Базовая структура системы ПКД СС.

ПКД СС — наращиваемая, от одного центра до системы, со сложной иерархической структурой, содержащей Региональные (RSC) и Национальные (CSC) центры мониторинга и анализа ОКС7, которые интегрированы с платформой цифровой сети и управления услуг TeMIP, соответствующей специально разработанной для телекоммуникационной индустрии платформе TMN, позволяющей добиться совместимости с другими системами. Таким образом, ПКД СС имеет открытую расширяемую архитектуру с доступом к данным через API и позволяющую масштабировать систему с расширением размеров сети.

ПКД СС состоит из четырех уровней обработки данных с использованием архитектуры клиент/сервер, которая базируется на распределенных функциональных устройствах и системе децентрализованного сбора данных с RTU, соединенных посредством сети LAN. RTU используются для осуществления тестирования сети сигнализации, перехватывая для проведения протокольного анализа законченные единицы сигнализации, а все статистические данные, как описывается далее, собираются в трафике сигнализации. В случае обнаружения сигналов тревоги или нарушения установленных порогов информация направляется в Региональный или Национальный центр либо по требованию, либо автоматически, так как все пункты связи охвачены локальной сетью (Ethernet), а с внешними устройствами — по сети WAN TCP/IP с использованием широкого диапазона уже имеющихся в распоряжении элементов сети. На физическом уровне существует альтернатива между ISDN и Х.25.

Мониторинг сети ОКС7 посредством RTU обеспечивает неограниченный доступ ко всем данным ОКС7 независимо от того, какая фирма является поставщиком элементов. Более того, данные поступают в режиме реального времени независимо от состояния загрузки сети, обеспечивая тем самым более надежное получение информации. ПКД СС основана на использовании (рисунок 2.1):

*RTU, осуществляющих мониторинг.

*Центральной системы мониторинга и анализа, содержащей:

операционную систему UNIX;

цифровую платформу TeMIP TMN;

рабочие станции/серверы, соответствующие промышленному стандарту;

графический пользовательский интерфейс Х-Windows/Motif;

реляционную базу данных Oracle.

*Связи между пунктами сбора данных и операционным центром по сети WAN на TCP/IP.

Здесь в качестве RTU используются дистанционно управляемые анализаторы МРА, а центры контроля базируются на цифровой платформе TeMIP, операционной системе UNIX, рабочих станциях и серверах, соответствующих промышленному стандарту, графическом пользовательском интерфейсе X-Windows/CDE, графической системе Data View’s и региональной базе данных Oracle.

Согласно данной схеме, региональный центр мониторинга и анализа Рисунок 2.1 — Базовая архитектура системы контроля и диагностики ПКД СС.

(RSC) осуществляет мониторинг каналов сигнализации при помощи RTU-анализаторов МРА, обеспечивая:

управление мониторингом, анализом и поиском неисправностей;

анализ протоколов ОКС7;

сбор статистических данных;

анализ маршрутизации;

трассировку вызова;

обнаружение фактов несанкционированного доступа;

управление системой.

Центральный пункт мониторинга и анализа (CSC) получает обработанную информацию от всех региональных центров, причем для более детального просмотра оператор на центральном пункте может со своего рабочего места войти в любой региональный центр. Это позволяет поддерживать конфигурации систем, состоящих из одного центра мониторинга и анализа, соединенного с RTU посредством LAN в виде сети Ethernet или WAN, которая может быть реализована, например, как сеть, основанная на ТСР/1Рмаршрутизаторе с физическим уровнем ISDN или Х.25.

Так как ПКД СС имеет иерархическую архитектуру с распределенной вычислительной мощностью и способностью сохранения данных, это значительно упрощает расширение системы и снижает его стоимость. ПКД СС имеет очень тщательно сбалансированную системную концепцию, позволяющую проводить как горизонтальное расширение на региональном уровне с использованием дополнительных систем или большого количества RTU, так и вертикальное расширение на национальном уровне. Модернизация в соответствии с национальной конфигурацией может иметь место «по требованию» для удовлетворения растущих потребностей, в то время как все преимущества и гибкость децентрализованного процесса мониторинга и анализа сохраняются на региональном уровне.

ПКД СС разработана как открытая система, что делает возможным доступ к данным извне, например, существует возможность получения доступа извне к статистическим данным и данным по вызову, что обеспечивается прикладным интерфейсом (API), представляющим собой широко распространенный язык запросов SQL.

2.2 Основные функции системы ПКД СС.

В общем случае ПКД СС обеспечивает:

централизованный поиск неисправностей в сетях ОКС7, GSM и IN;

сбор статистических функций;

трассировку вызова по всей сети (с различными сигнальными протоколами);

обнаружение несанкционированных вызовов в режиме реального времени;

заблаговременное предупреждение о возникновении сбойных участков сети;

тарификация и мониторинг услуг для новых абонентов;

тарификация транзитных вызовов;

подтверждение подлинности счетов от других операторов, и имеет следующие дополнительные варианты использования, нацеленные на оптимизацию функционирования сети и предоставление новых интеллектуальных услуг.

Мониторинг и анализ сети.

Использование системы ПКД СС для мониторинга и анализа сети является ее основным применением, из которого следуют все другие варианты использования, в частности, отображение сигналов тревоги, поступающих от сети сигнализации при обнаружении фактов несанкционированного доступа или от внутренних сигналов тревоги оборудования. Наличие опций настройки, фильтрации и определения порогов для мониторинга, функционирования линий или интенсивности трафика позволяют более детально проводить анализ данных. На рисунке 2.2 приведено окно обработки сигналов тревоги (алармов) представленных в системе ПКД СС в формате OSI, которое отражает время поступления сигнала, его статус, серьезность нарушения и т. д.

Рисунок 2.2 — Окно сообщений о сигналах тревоги.

Анализ протоколов 0КС7.

Анализ протокола каждой линии сигнализации осуществляет RTU, а системный оператор может запросить подробную информацию при осуществлении мониторинга и анализа для перевода этих данных в центральный пункт. На рисунке 2.3 представлен результат детального анализа протоколов в окне Protocol Analysis ПКД СС.

Рисунок 2.3 — Окно результата детального анализа протоколов ОКС7.

Как видно из приведенного рисунка, опция анализа протоколов обеспечивает возможность централизованного поиска неисправностей сети со встроенной функцией помощи и поставляется с большим количеством протоколов.

Анализ маршрутизации.

Данная функция обеспечивает отображение в режиме реального времени выборочных статистических и функциональных данных для одного или более соединений. На рисунке 2.4 приведена таблица последовательности вызовов и просмотра их характеристик.

Рисунок 2.4 — Таблица последовательности вызовов.

Сбор и обработка статистических данных по соединениям и вызовам.

В этом случае можно запустить счетчик для каждого типа сообщений по всем линиям. Эти счетчики обеспечивают подробные статистические данные для каждого типа сообщений. Функция статистики вызова дает возможность анализа распределения вызовов по сети и основана на записи информации о вызове (CDR), создаваемой системой ПКД СС для каждого вызова. С целью отслеживания вызовов по сети ОКС7 или GSM в системе предусмотрена функция трассировки вызова, выполняемая путем определения телефонного номера или его части. Отличительной особенностью данной процедуры является отсутствие необходимости в проведении дополнительной настройки перед вызовом, в связи с чем не требуется и информация относительно маршрутизации, а трассировка (рисунок 2.5) может быть осуществлена после начала вызова. При этом данной функцией может пользоваться одновременно несколько пользователей.

Рисунок 2.5 — Диаграмма вызовов.

Статистический отчет функционирования.

Данная функция представляет собой усовершенствованную функцию статистики соединения (Q.752), которая обеспечивает доступность маршрута и каждого уровня протокола. Статистический отчет может быть представлен в табличной форме или и в виде различных диаграмм (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 — Статистический отчет в табличной форме и в виде диаграммы.

2.3 Контроль качества вызовов и обнаружение фактов несанкционированного доступа.

Основываясь на функции, соответствующей Е.422, можно провести анализ неудачных вызовов и установить связь удачных вызовов в сети с информацией о причинах неудачных вызовов. Кроме этого, в системе предусмотрена функция обнаружения фактов несанкционированного доступа, которая основана на осуществляемом в режиме реального времени контроле подозрительных вызовов и сборе CDR. В качестве иллюстрации, на рисунке 2.7 приведена структура организации доступа к системе ПКД СС, выполненная на основе TeMIP технологии.

Рисунок 2.7 — TeMIP менеджер доступа Рисунок 2.8 — Окно обнаружения несанкционированного доступа Такая структура позволяет внести абонентов в «Сигнальный список» или «Список подробного наблюдения», что гарантирует формирование сообщения о несанкционированных вызовах в процессе их выполнения. Эта функция может быть использована большим количеством пользователей для распределенного обнаружения в окне, представленном на рисунок 2.8.

3. Программно-аппаратный комплекс LabVIEW.

3.1 Программно-аппаратный комплекса LabVIEW.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workshop) — это система программирования, разработанная фирмой National Instruments (США) и ориентированная на создание приложений в области автоматизации научных исследований, управления производством и промышленными установками и т. п. LabVIEW по своим возможностям приближается к системам программирования общего назначения, например к Delphi. Тем не менее, между ними существует ряд важных различий. Система LabVIEW является проблемно-ориентированной; она поддерживает программирование множества действий, специфичных для АСНИ, АСУ ТП и АСУП и реализует концепцию виртуальных приборов.

Каждая программа LabVIEW представляет собой отдельный виртуальный прибор (ВП), то есть — программный аналог некоторого реально существующего или воображаемого устройства, состоящий из двух взаимосвязанных частей.

1. Первая часть, лицевая панель, описывает внешний вид ВП и содержит множество средств ввода информации — так называемых средств управления, а также множество средств визуализации информации — так называемых индикаторов.

На рисунке 3.1 к индикаторам относится, например, табло «Measurement», отображающее разряды числового значения измеряемой величины, а к средствам управления — ползунок «Function», переключатель диапазона измерений «Range» и переключатель режима измерений «Trigger Mode» .

Рис. 3. 1. Лицевая панель ВП — аналога цифрового тестера Fluke 8840A.

Вторая часть, блок-схема (или блок-диаграмма) описывает алгоритм работы ВП.

Рис. 3.2 Блок-схема ВП — аналога цифрового тестера Fluke 8840A.

Каждый ВП, в свою очередь, может использовать в качестве составных частей другие ВП, подобно как любая программа, написанная на языке высокого уровня (СИ, Паскаль, Бейсик,) использует свои подпрограммы. Такие ВП нижнего уровня обычно называются субВП. На рисунке 3.2 к субВП относится элемент «Send DEMO» — это ВП, непосредственно реализующий операции по переключению диапазонов, преобразованию сигналов, генерации поразрядного представления результата и т. п.

Также на рисунке можно отметить многочисленные функциональные блоки, играющие роль «задних контактов» для объектов лицевой панели, — это так называемые терминалы. Каждому терминалу обязательно соответствует какой-либо индикатор или средство управления, расположенные на лицевой панели.

Важными элементами блок-схемы являются функциональные узлы — встроенные субВП, являющиеся частью LabVIEW и выполняющие предопределенные операции над данными.

Данные от терминалов к функциональным узлам и между различными функциональными узлами передаются при помощи связей, которые изображены на рисунке разноцветными линиями различной толщины. Поля ввода/выводя должны быть совместимы с типами данных, передаваемыми по проводникам. В данном курсе используются следующие типы данных:

— Flnnting point — чисто с плавающей запятой, отображается в виде оранжевых терминалов. Может быть комплексным.

- Integer — целочисленный тип, отображается в виде голубых терминалов.