Исследование работы сети ОКС-7 на гипотетической модели

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «СЕТИ СВЯЗИ  И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Общеканальная система сигнализации №7»

на тему «Исследование  работы сети ОКС-7 на гипотетической модели».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка группы                                         

 

Проверил                                                                                       А. И. Стебленко

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ………………………………………….3

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..5

1 ОПИСАНИЕ ФРАГМЕНТА  СЕТИ ОКС №7 И РАЗРАБОТКА  МАРШРУТОВ СИГНАЛИЗАЦИИ…………………………………………..……………………6

2 ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЕТИ  ПРИ ОТКАЗЕ И ВОССТАНОВЛЕНИИ  СИГНАЛЬНОГО ЗВЕНА МЕЖДУ ИСХОДЯЩИМИ  И ТРАНЗИТНЫМИ ПУНКТАМИ СИГНАЛИЗАЦИИ………………………………………………..9

2.1 Основные и резервные звенья  сигнализации………………………………..9

2.2 Неисправность STP D……………………………………………………......10

2.3 Восстановление транзитного пункта сигнализации STP D……………….11

2.4 Уровни МTP задействованные в передаче сигнальных сообщений.……..12

3 РАСЧЕТ ОБЪЕМА СИГНАЛЬНОЙ  НАГРУЗКИ…………………………...15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….22

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

В ходе выполнения курсовой работы следует проработать и  рассмотреть следующие вопросы:

1. В соответствии с индивидуальным номером задания (Таблица 1), и на основе модели сети ОКС №7, составить свой вариант сети (содержащий набор пунктов сигнализации SP, STP, указанный в таблице 1).
2. Разработать таблицу маршрутов сигнализации для указанного исходящего пункта   сигнализации   (маршрут – совокупность   звеньев   сигнализации между исходящим пунктом и пунктом назначения). Обосновать выбор основных и альтернативных маршрутов, с учетом их приоритетов (если необходимо).
3. Рассмотреть, для своего варианта задания, функционирование сети:

        а) при возникновении отказов/неисправностей. Составить таблицу основных    и    резервных    звеньев    сигнализации    для    тех    пунктов сигнализации, которые непосредственно связаны с отказавшим звеном или STP. Указать на какие маршруты переводится сигнальный трафик, какими сообщениями обмениваются пункты сигнализации, какие при этом уровни подсистемы передачи сообщений (МТР) задействуются;

        б) при  восстановлении  нормального режима работы.  Указать  какими сообщениями, в этом случае, обмениваются пункты сигнализации, какие уровни подсистемы передачи сообщений (МТР) задействуются.

4. Расчет объема сигнального трафика. В соответствии с данными таблицы 2 рассчитать нагрузку, приходящуюся на звенья сигнализации. На основании расчета сделать вывод о том, в каком режиме должно работать звено сигнализации (с разделенной нагрузкой или нет).

Таблица 1 - Вариант задания к  курсовой работе

Вариант	SP, STP	Исходящий пункт сигнализации	Пункт назначения	Вид отказа / неисправности
4	A, B, C, D, E, F	A	F	STP E

    

   Таблица 2 –  Количество вызовов в час наибольшей нагрузки (ЧНН)

	STP B	STP C	STP D	STP E
SP A	140000	150000
SP F			140000	180000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

      В настоящее  время система общеканальной  сигнализации №7 (ОКС №7) является  принятым во всем мире стандартом для междугородной и национальных сетей электросвязи. Такое положение обусловлено, в первую очередь, теми преимуществами, которыми обладает данный протокол по сравнению с ранее разработанными системами сигнализации. Характерными особенностями протокола ОКС №7 являются: высокая надежность передачи информации; многоуровневая структура, позволяющая модернизировать отдельные компоненты протокола, не затрагивая других его частей; наличие универсальной транспортной платформы для обслуживания различных приложений пользователя (телефония, цифровые сети с интегрированными службами – ЦСИС, сети мобильной связи и т.д.)

      Данная  курсовая работа предназначена для изучения следующих вопросов: работа оконечных/транзитных пунктов сигнализации; функциональное назначение уровней подсистемы передачи сообщений (МТР); порядок назначения маршрутов сигнализации; порядок расчета сигнальной нагрузки, обслуживаемой звеном сигнализации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПИСАНИЕ  ФРАГМЕНТА СЕТИ ОКС №7 И  РАЗРАБОТКА МАРШРУТОВ СИГНАЛИЗАЦИИ

 

Фрагмент сети ОКС  №7, составленный согласно индивидуальному  номеру задания курсовой работы, представлен  на рисунке 1.

 

   –  пункт сигнализации с подсистемами пользователя (SP)

                                      –  транзитный пункт сигнализации (STP) 

 

Рисунок 1 Фрагмент сети ОКС №7

Данная структура рекомендована  в качестве базовой при построении междугородной сети ОКС №7 и состоит  из двух оконечных пунктов (SP F и SP A), каждый из которых для связи с другими подключен двумя пучками звеньев к полносвязной структуре из четырех транзитных пунктов сигнализации – STP В, STP С, STP D, STP Е.

С целью предотвращения недоступности звеньев или маршрутов  в пунктах сигнализации определяются данные о резервном маршрутизирование. Пример маршрутизации при отсутствии отказов для сообщений, поступающих из пункта сигнализации A в пункт назначения F, показан на рисунке 2.

Рисунок 2 Маршрутизация  при отсутствии отказов

Основные маршруты сигнализации из SP A в SP F:

• маршрут A-B-D-F (SLS = XX00)
• маршрут A-B-E-F (SLS = XX01)
• маршрут A-C-D-F (SLS = XX10)
• маршрут A-C-E-F (SLS = XX11)

где SLS – код селекции звена сигнализации в этикетке маршрутизации.

Резервные маршруты сигнализации из SP A в SP F:

• маршрут C–B, B-C
• маршрут E–D, D–E

Выбор маршрутов обусловлен исходя из следующих требований:

• основной маршрут для переноса сообщения должен содержать минимальное число транзитных пунктов;
• в качестве основных выбираются допустимые маршруты с минимальным числом переприемов (STP);
• маршруты, имеющие минимальное число переприемов среди допустимых маршрутов, отличных от основных, выбираются в качестве альтернативных;
• при доступности нескольких маршрутов следует распределять нагрузку между этими маршрутами;
• сообщения, относящиеся к одной транзакции в направлении одного пункта назначения, проходят по одному маршруту.

Распределение нагрузки в исходящих и промежуточных  транзитных пунктах сигнализации производится на основании поля SLS по 4 маршрутам. Селекцию звеньев сигнализации (SLS) необходимо выполнять так, чтобы равномерно распределить трафик между доступными маршрутами. Исходящий пункт A использует второй, менее значащий бит поля SLS, а транзитные пункты B, D и C – первый. Звенья С-B и E-D используются только в случае отказа других звеньев или пунктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ  СЕТИ ПРИ ОТКАЗЕ И ВОССТАНОВЛЕНИИ  СИГНАЛЬНОГО ЗВЕНА МЕЖДУ ИСХОДЯЩИМИ  И ТРАНЗИТНЫМИ ПУНКТАМИ СИГНАЛИЗАЦИИ 

2.1 Основные  и резервные звенья сигнализации

В случае возникновения отказов в сети осуществляется переход на резервный маршрут. Переход осуществляется в соответствии с таблицей основных и резервных звеньев сигнализации. В данной работе предполагается, что отказывает пункт сигнализации STP E.

Для предотвращения возможных аварийных ситуаций в каждом пункте сигнализации имеется информация о резервной маршрутизации, которая определяет для каждого из нормальных звеньев сигнализации один или несколько резервных звеньев, когда первые (т.е. основные звенья сигнализации) больше не являются доступными. В таблице 3 приведен перечень основных и альтернативных наборов звеньев сигнализации для тех пунктов сигнализации, которые непосредственно связаны с отказавшим пунктом сигнализации STP E.

Таблица 3 - Основной и альтернативный наборы звеньев сигнализации

Пункт сигнализации	Основной набор звеньев	Резервный набор звеньев	Приоритет
SP A	AB	AC	1
	AC	AB	1
STP B	BA	BC	2
	BC	нет	–
	BE	BD	1
		BC	2
	BD	BE	1
		BC	2
STP С	CA	CB	2
	CB	нет	–
	CE	CD	1
		CB	2
	CD	CE	1
		CB	2
STP E	EF	ED	2
	ED	нет	–
	EB	EС	1
		ED	2
	EC	EB	1
		ED	2
STP D	DF	DE	1
	DE	нет	-
	DB	DC	1
		DE	2
	DC	DB	1
		DE	2
SP F	FD	FE	1
	FE	FD	1

 

В случае возникновения  отказов в сети трафик переводится  на маршруты имеющий первый приоритет. Если переход на маршрут с первым приоритетом не возможен, осуществляется переход на маршрут, имеющий второй приоритет.

 

2.2 Неисправность STP E

Рисунок 3 Неисправность транзитного пункта сигнализации STP E

 

STP B переводит весь трафик, передаваемый ранее по звену B-E, на звено B-D. STP C также переводит весь трафик, передаваемый ранее по звену C-E, на звено C-D.

1. STP B, STP C и SP F инициируют переключение с блокированных звеньев B-E, C-E, E-F на альтернативные звенья, имеющие первый приоритет (B-D, C-D, D-F соответственно). В связи с тем, что STP E неисправен, указанные выше пункты сигнализации (B, C, F) не получат ответное подтверждение о переключении, и, поэтому, они переводят трафик на альтернативные звенья по истечению установленного таймера. В добавлении, STP D отправляет B, C и F сообщение «запрет передачи», относящееся к STP E. Таким образом, эти пункты сигнализации (B, C, F) начинают посылать в STP D периодические сообщения «тест маршрута сигнализации», относящиеся к STP E.
2. После приема от STP D сообщения «запрет передачи», относящееся к STP E, в STP C производится обновление маршрутной информации, и STP C передает в STP B сообщение «запрет передачи» к STP E. Подобным образом и STP B передает в STP C сообщение «запрет передачи» к STP E.
3. Получив от STP C сообщение «запрет передачи», STP B определяет, что STP E является  недоступным и, в свою очередь, передает в SP A сообщение «запрет передачи» к STP E (аналогично STP C передает в SP A сообщение «запрет передачи» к STP E). Приняв от STP B сообщения «запрет передачи» к  STP E, SP A определяет, что STP E является недоступным и приостанавливает передачу трафика.
4. Аналогично, передавая «от звена к звену» сообщение «запрет передачи» к STP E, и другие пункты сигнализации, в результате, определят, что STP E недоступен. Таким образом, каждый пункт сигнализации начнет периодически посылать к соответствующим смежным пунктам сообщение «тест маршрута сигнализации», относящееся к STP E.

 

3.  Восстановление транзитного пункта сигнализации STP E
1. Как только STP E становится доступным, пункты сигнализации B, C, F посылают в STP E сообщения «возобновление передачи».
2. STP E посылает всем смежным пунктам сигнализации сообщение «возобновление передачи».
3. В пунктах сигнализации B, C, F выполняется обратное переключение с альтернативных звеньев на прежние маршруты. Во все трех случаях обратное переключение выполняется по определенным процедурам, так как для STP B, STP C и SP F пункт сигнализации E остается все еще недоступным (в связи с ранее полученными из STP D сообщениями «запрет передачи»).
4. STP D посылает в STP B, STP C и SP F сообщение «возобновление передачи» к STP E. Эти пункты сигнализации (C, B и F), в свою очередь, посылают сообщение «возобновление передачи» к STP E своим смежным пунктам сигнализации. Таким образом, передавая «от звена к звену» это сообщение, все пункты сигнализации определяют, что STP E стал доступным.
5. Получив сообщение «возобновление передачи», каждый пункт сигнализации прекращает посылать к смежным пунктам периодическое сообщение «тест маршрута сигнализации».
6. После восстановления рабочего состояния звеньев B-E, C-E и E-F пункты сигнализации C, B и H возобновляют передачу трафика в обычном режиме.

 

2.4 Уровни МTP задействованные в передаче сигнальных сообщений

В обмене сигнальными сообщениями, задействуются все три уровня MTP.

Уровень 1 подсистемы МТР определяет физические, электрические и функциональные характеристики канала передачи данных для звена сигнализации.

Уровень 2 подсистемы МТР определяет функции и процедуры, относящиеся к передаче сигнальных сообщений по звену сигнализации между двумя напрямую связанными пунктами сигнализации. Функции уровня 2 определяют структуру передаваемой информации по каждому звену и процедуры обнаружения и исправления ошибок.

Уровень 3 подсистемы МТР обеспечивает управление звеньями сигнализации и включает функции обработки сигнальных сообщений для их маршрутизации в сети сигнализации, а также функции управления сетью сигнализации.

Функция обработки сигнальных сообщений определяет доставку сигнальных единиц по сети сигнализации. С помощью анализа кода DPC функция обработки сообщений определяет, к какому SP должна быть передана сигнальная единица.

Функции управления сетью  сигнализации разделяются на следующие группы:

• управление сигнальным трафиком, включающее в себя реконфигурацию сигнального трафика в ответ на изменения в состоянии сети;
• управление звеньями сигнализации;
• управление маршрутами сигнализации, заключающееся в передаче информации о состоянии сети сигнализации.

Функция управления сигнальным трафиком используется для изменения  сигнального трафика. Для этого  определены специальные процедуры  перехода на резервное звено сигнализации (ECM ECO), возврата на исходное звено сигнализации (CHM CBD), запрещения управления звеном сигнализации и управления потоком сигнального трафика

Функция управления маршрутами сигнализации используется для распределения  информации о состоянии сети сигнализации с целью блокировать (т.е. предотвратить  доступ к ним) или разблокировать маршруты сигнализации. Важными процедурами функции управления маршрутами сигнализации являются процедура запрещения передачи (TFM TFP), процедура разрешения передачи (TFM TFA) и тестирование пучка маршрутов сигнализации (RSM RST).

Процедура запрещения передачи (TFM TFP) инициируется транзитным пунктом сигнализации с целью извещения одного или нескольких смежных пунктов сигнализации, что сообщения не должны маршрутизироваться через этот транзитный пункт сигнализации к конкретному пункту назначения.

Процедура разрешения передачи (TFM TFA) используется для снятия состояния запрета.

Процедура тестирования пучка маршрутов (RSM RST) сигнализации инициируется пунктом сигнализации для проверки: может или нет маршрутизироваться сигнальный трафик к пункту назначения через транзитный пункт сигнализации.

Сообщения управления сетью  сигнализации формируются уровнем 3, и передаются по звену сигнализации в значащих сигнальных единицах — MSU.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РАСЧЕТ ОБЪЕМА  СИГНАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

 

Произведем расчет сигнальной нагрузки, приходящуюся на звенья сигнализации, используя следующие формулы:

           (3.1)

    (3.2)

    (3.3)

где Y   – величина сигнальной нагрузки, (Эрл);

V   – скорость передачи сообщений ОКС №7 (8000 байт/с);

N   – число вызовов в ЧНН;

p_i ,i=1...m – вероятность поступления вызова i-го типа;

q_ij , i = 1.. m, j = 1... п – вероятность j-гo состояния вызова i-го типа;

  – общий  объем  сигнальной  информации,  посылаемой  в  прямом направлении в j-ом состоянии вызова i-го типа (байт);

 – общий объем сигнальной информации, посылаемой в обратном направлении в случае j-oгo состояния вызова i-го типа (байт);

  –  средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в прямом направлении (байт);

  – средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в обратном направлении (байт);

 т - число типов вызов (аналоговая телефония, ISDN и др.)

 п - количество возможных состояний вызова (успешный вызов, абонент занят, абонент не отвечает).

Исходные данные для  выполнения расчетов приведены в  таблице 4 и таблице 5.

 

Таблица 4 - Длина основных сообщений ISUP в октетах

Наименование сообщения	Сокращение	Длина в октетах
		Телефония	ISDN
Начальное адресное сообщение: (с адресом вызывающего и вызываемого  абонентов)	IAM	39	59
Запрос информации	INR	17	17
Информация	INF	27	27
Адрес полный	АСМ	17	34
Ответ	ANM	15	30
Соединение	CON	17	25
Прохождение вызова	CPG	21	21
Приостановка	SUS	16	16
Возобновление	RES	16	16
Разъединение	REL	20	40
Освобождение	RLC	15	15
Вызов	RNG	15	15

В данном случае возможны два типа вызова: аналоговый вызов  и вызов ISDN. Для каждого из вызовов возможны три исхода: успешный вызов, абонент занят, абонент не отвечает.

Таблица 5 - Распределение  показателей вызовов

Параметр	Значение
n	3
m	2
pi	Телефонный вызов (аналоговый)		0,9
	ISDN		0,1
		Телефонный вызов (аналоговый)	ISDN
qij	Успешный вызов	0,5	0,5
	Абонент занят	0,35	0,35
	Абонент не отвечает	0,25	0,25

 

1. Расчет объема сообщений, передаваемых в прямом направлении (данные таблице 4).

• успешный вызов: передается сообщение IAM, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5 каждое.

 

телефонный вызов:

                            ISDN:

• абонент занят: передаются сообщения IAM и RLC.

 

телефонный вызов:

                                                               ISDN:

• абонент не отвечает: передаются сообщения IAM и REL.

телефонный вызов:

                                                                   ISDN:

2. Расчет объема сообщений, передаваемых в обратном направлении (данные таблице 4).

• успешный вызов: передается сообщение АСМ, а также сообщения REL и RLC с вероятностью 0,5 каждое.

 

телефонный вызов:

                                                  ISDN:

• абонент занят: передается сообщения REL;

телефонный вызов:

                                                                     ISDN:

• абонент не отвечает: передаются сообщения АСМ и RLC.

телефонный вызов:

    ISDN:

Используя данные таблицы 4 рассчитаем объем сообщений, передаваемых в прямом и обратном направлениях для телефонного аналогового вызова и для вызова ISDN. Результаты расчетов заносим в таблицу 6.

Таблица 6 – Расчет объемов передаваемых нагрузок

Параметр		Значение
		Телефонный вызов (аналоговый)	ISDN
	Успешный вызов	56,5	86,5
	Абонент занят	54	74
	Абонент не отвечает	59	99
	Успешный вызов	34,5	61,5
	Абонент занят	20	40
	Абонент не отвечает	32	49

 

Далее по формуле (3.2), определим средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в прямом направлении.

= 0,9 × (0,5×56,5 + 0,35×54 + 0,25×59) + 0,1 × (0,5×86,5 + 0,35×74 + 0,25×99) = =55,71 + 11,26 = 66,97 (байт).

Далее по формуле (3.3) определим средний объем сигнальной информации для всех состояний всех типов вызовов, посылаемой в обратном направлении.

= 0,9 × (0,5×34,5 + 0,35×20 + 0,25×32) + 0,1 × (0,5×61,5 + 0,35×40 + 0,25×49) =29,03 + 5,7 = 34,73 (байт).

Таким образом, суммарный средний объем сигнальной информации для всех состояний, всех типов вызовов, посылаемой как в прямом, так и в обратном направлениях будет равен:

L = + = 66,97 + 34,73 =101,7 (байт).

По формуле (3.1) рассчитаем величину сигнальной нагрузки, приходящуюся на звенья сигнализации Y.

Для расчета допустим, что источником нагрузки является только SP A, а так же что в любом из пунктов сигнализации происходит равномерно деление исходящей нагрузки на два основных направления (основных маршрута). В таком случае число вызовов, обслуживаемое каждым из пучков сигнализации, будет соответствовать, данным, представленным на рисунке 5.

 

Рисунок 4 Распределение количества вызовов в ЧНН

Для учета перегрузок при расчете сети ОКС №7 рекомендуется  использовать величину максимальной сигнальной нагрузки, Эрл:

  (3.4)

где  а = 1,5.

Количество звеньев  сигнализации в пучке определяется исходя из максимальной сигнальной нагрузки  и нормируемой нагрузки звена  сигнализации 0,2 Эрл:

,                                       (3.5)

где – округление в большую сторону до целого выражения x.   Результаты вычислений, полученные из формул (3.1), (3.4), (3.5), сведем в таблицу 7.

 

 

 

Таблица 7 – Результаты вычислений

Звено сигнализации	Количество вызовов в ЧНН, N	Величина сигнальной нагрузки, Y(Эрл)	Величина максимальной сигнальной нагрузки, Ymax (Эрл)	Количество звеньев сигнализации, Nсз
AB	140000	0,494	0,742	4
AC	150000	0,530	0,795	4
BD	70000	0,247	0,371	2
BE	70000	0,247	0,371	2
CE	75000	0,265	0,397	2
CD	75000	0,265	0,397	2
EF	180000	0,636	0,953	5
DF	140000	0,494	0,742	4

 

Таким образом, исходя из таблицы 7, можно сделать вывод  о том, что величина сигнальной нагрузки для всех звеньев сигнализации превышает 0,2 Эрл, поэтому необходимо организовывать параллельные звенья сигнализации, т.е. звенья сигнализации будут работать в режиме с разделенной нагрузкой.