Классификация протоколов сигнализации
Межстанционная сигнальная информация передается различными способами, которые можно разделить на три основных класса.
Первый класс - это способы передачи сигналов непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту), называемые иногда «внутриполосными» системами сигнализации. По телефонным каналам (физическим цепям) сигналы могут передаваться постоянным током, токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.
Второй класс - сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации (выделенная емкость канала) для каждого разговорного канала в тракте передачи информации.
Третий класс - это системы общеканальной сигнализации (ОКС). В протоколах этого класса тракт передачи данных сигнализации предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом, как и когда это потребуется.
Системы сигнализации первых двух классов разработаны для применения в сетях со старыми технологиями, в которых коммутационные узлы и станции являются в основном аналоговыми и используют принцип замонтированной программы.
Протокол общеканальной сигнализации (ОКС) оптимален для использования в сетях с современными технологиями, основанными на цифровой коммутации и программном управлении.
Системы сигнализации МКТТ
Для успешного взаимодействия на телекоммуникационных сетях как внутри страны, так и на международном уровне протоколы сигнализации должны быть унифицированы. Унификацией и стандартизацией протоколов сигнализации занимался Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ), преобразованный затем в Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T). К числу систем сигнализации МККТТ относятся системы №1, №2, №3, №4, №5, R1 и R2.
Система №1 предусматривает только линейные сигналы на частоте 500 Гц, передаваемые в виде импульсов с частотой 20 Гц. Основные компоненты показаны на рис. 1.2. Данная система является системой прямой посылки вызова, в которой сигналы занятия и освобождения посылаются в виде импульсов 500/20 Гц.
Рис.1.2 – Основные компоненты система №1
Когда система используется на коротких двухпроводных линиях, вместо сигнала 500/20 Гц может применяться низкочастотный сигнал (16,25 или 50 Гц). Время распознавания принимаемого сигнала до 1200 мс. Приемник запоминает принятый сигнал до посылки ответа на него. Импульсный сигнал преобразуется в визуальную индикацию - обычно одна лампочка индикации на канал.
Система №2 предназначалась для поддержки полуавтоматической связи по двухпроводным линиям с использованием сигналов с частотами 600 и 750 Гц. Система имеет ограниченное применение на сетях некоторых стран при полуавтоматических системах обслуживания вызовов, но никогда не использовалась на практике для международной связи.
Система №3 - одночастотная система сигнализации, разрабатывалась в 1946-1949 гг. и была стандартизована ITU-T в 1954 г. Система использует одну частоту 2280±6 Гц для линейной и регистровой сигнализации и предназначена для работы по односторонним каналам связи. Система применяется для полуавтоматического и автоматического режимов работы. Для трансляции цифры номера требуется передача единичного импульса начала, самой цифры в виде четырех последовательных импульсов без интервалов между ними и нулевого импульса конца. При приеме сигнала допустимая величина частоты составляет 2280±15Гц. При передаче сигнала допустимая частота составляет 2280±6 Гц, а длительность составляет 300±3 мс.
Система №4 - двухчастотная система сигнализации. Для линейной и регистровой сигнализации используются одни и те же частоты разговорного спектра (внутриполосные) f1=2040 Гц и f2=2400 Гц. Для передачи линейных сигналов используются комбинации трех частотных сигналов: сигнал Х представляет собой посылку частоты 2040 Гц, сигнал Y - посылку частоты 2400 Гц, а сигнал Р - комбинацию частот 2040Гц + 2400Гц.
Для передачи регистровой сигнализации используются двоичные комбинации из одиночных частот (сигнал х =2040 Гц, сигнал у =2400 Гц) с равными длительностями импульсов и пауз, составляющими 35 мс каждый. Посылка цифры требует четыре последовательных интервала: каждый интервал имеет период импульса и период паузы. Система №4 использует односторонние каналы связи и может применяться для любых типов кабеля, однако она несовместима с линиями межконтинентальной связи, использующими обработку речевых сигналов с распределением времени (TASI).
Система №5 была стандартизована ITU-T в 1964 г. в первую очередь для обработки межконтинентальной нагрузки. Система использует шесть частот, разделенных интервалом 200 Гц, в полосе от 700 до 1700 Гц. Регистровые сигналы посылаются импульсами, каждый из которых представляет двухчастотную комбинацию. Один импульс соответствует одной цифре, а между импульсами передается пауза. Для линейной сигнализации система №5 использует внутриполосные двухчастотные сигналы f1=2400 Гц и f2=2600 Гц «от звена к звену» для всех линейных сигналов, кроме сигнала «Вмешательство телефонистки». Еще одним важным отличием системы №5 является использование двусторонних соединительных линий, что обусловлено высокой стоимостью длинных линий и различной для разных частей света телефонной нагрузкой, передаваемой в противоположных направлениях.
Протокол сигнализации R1 использует многочастотную регистровую сигнализацию с кодом «2 из 6» и внутриполосную линейную сигнализацию. R1 является системой сигнализации «от звена к звену» и обладает более высокой
скоростью передачи сигнальной информации, чем у системы R2, однако информационные возможности у R1 несколько ниже, так как каждая комбинация частот имеет только одно значение.
Линейная сигнализация в системе R1 по аналоговым и цифровым каналам осуществляется по-разному. По аналоговым каналам передается непрерывный сигнал с частотой 2600±5 Гц в обоих направлениях. При цифровом варианте линейный сигнал с частотой 2600 Гц обычно не передается по разговорным каналам, кроме случая, когда цифровые системы последовательно соединяются с аналоговыми каналами и образуют составной канал. Цифровой вариант системы R1 предназначен для использования в цифровом тракте 1544 кбит/с. Линейная сигнализация осуществляется по двум выделенным сигнальным каналам, для чего используется восьмой бит каждого канала 1 раз в шесть циклов.
Для регистровой сигнализации R1 использует шесть частот (700, 900, 1100, 1300, 1500 и 1700 Гц) для передачи в прямом направлении адресной информации кодом «2 из 6». Регистровые сигналы передаются в виде импульсов, состоящих из комбинации двух частот, и пауз между импульсами. Длительность сигнала начала набора КР равна 100±10 мс. Все другие сигналы имеют длительность 68±7 мс. Интервал между сигналами должен составлять б8±7 мс.
Протокол сигнализации R2 используется во многих развивающихся странах для национальных и международных соединительных линий. Линейная сигнализация R2 существует в двух совершенно различных модификациях: аналоговая версия линейной сигнализации R2 и цифровая R2D. В аналоговом варианте передача линейных сигналов осуществляется с использованием тональных сигналов вне полосы разговорных частот в системах уплотнения с частотным разделением каналов (ЧРК) на частоте 3825Гц. В цифровом варианте для линейной сигнализации используются выделенные сигнальные каналы цифрового тракта со скоростью 2048 бит/с.
В аналоговой версии R2 сигналы передаются методом «от звена к звену». Исходному состоянию соответствует наличие тонального сигнала. Время распознавания изменения состояния составляет 20±7 мс. Передача линейного сигнала осуществляется наличием (1) или отсутствием (0) тонального сигнала и предназначена исключительно для однонаправленных соединительных линий. При занятии на исходящей АТС отключается тональный сигнал в прямом направлении. Если после занятия нужно сразу же передать сигнал «Разъединение», то тональный сигнал поддерживается в выключенном состоянии не менее 100 мс для достоверного его распознавания на входящей АТС.
Система сигнализации ОКС-7
Стандартизованная на международном уровне система общеканальной сигнализации 7 (ОКС7) предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с., управляя установлением соединений, передавая информацию для технического обслуживания и эксплуатации и может быть использована для передачи других видов информации между станциями и специализированными центрами сетей электросвязями.
Система ОКС7 применяется на международной и национальных сетях, взаимодействуя с другими системами сигнализации и обслуживая соединения на телефонной сети общего пользования (ТФОП), включая цифровую
интегральную сеть связи (ЦСИС), сети подвижной связи (СПС), процессы технической эксплуатации и технического обслуживания этих сетей. При этом обеспечивается взаимодействие с сетевыми базами данных и узлами сетевого управления сетями электросвязи. Наличие системы сигнализации 7 - обязательные условия реализации интеллектуальной сети связи (ИСС). Таким образом, система ОКС7 является ключевым элементом построения современных сетей электросвязи.
Нижние уровни протокола ОКС7 состоят из трех уровней подсистемы передачи сообщения МТР и подсистемы управления соединениями сигнализации SCCP. Эти три уровня МТР представляют собой: уровень 1 звена передачи данных сигнализации, уровень 2 звена сигнализации, уровень 3 сети сигнализации.
Верхние уровни в протоколе ОКС7 включают ТСАР и пользовательские подсистемы, упомянутые выше, а также сервисные элементы прикладного уровня (ASE), подсистему эксплуатации, технического обслуживания и административного управления (ОМАР) и другие прикладные подсистемы. Эти уровни и с пользу ют услуги передачи, предоставляемые уровнями МТР и SCCP. ISUP протокола ОКС7 обеспечивает функции сигнализации, необходимые для обслуживания вызовов в сети ISDN, а также для поддержки дополнительных услуг ISDN. ТСАР обеспечивает набор возможностей для обслуживания вызова без установления соединения. Эти возможности можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле.