13. Signalizace a rozhraní v telekomunikacích

Signalizace je soubor informací, které staví, udržují a ruší telekomunikační spojení.

Dělení signalizací u starších generací spojovacích systémů:

• Linkovou signalizaci (dohlíží na spojení během celé doby jeho trvání; některé řídící signály z úč. Vedení se mění na linkové řídící signály např.: „Volaný se přihlásil“..)
• Registrovou signalizaci (slouží k sestavování spojení, probíhá mezi registrem a určovatelem, případně mezi dvěma registry při mimouzlovém spojení)

Druhy linkových signalizací:

- P – stejnosměrná signalizace (u systémů PK)

- I – impulzová signalizace, používá f_z = 50Hz různé délky (používá se na okruzích mezi různými MTO uvnitř jednoho uzlového tel. obvodu UTO)

- T – trvalá signalizace o f=3825 Hz, přenáší se na čtyřdrátových okruzích při volání z UTO do vyšších úrovní sítě, dopředný a zpětný sig. Kanál

- K – dig. sig. odvozená od dig. tvaru R2 a s přidanými signály. Podle kapacity kódu se dělí na dvoubitovou (K2) a čtyřbitovou (K4). Používá se pro svazky okruhů vytvořené PCM 1. řádu. Je přenášena trvale v 16. kanále PCM mimo hovorový kanál.

Druhy registrových signalizací:

- signalizační systém č. 5 – R1 pro severoamerický kontiment

- R2 pro Evropu – impulsní (PK 201)

- vázaný (PK 202)

Vázaný mfc kód R2

Používá izokód 2 z 6(5) frekvencí. Využívá pro dopředné signály jedné šestice kmitočtů a pro zpětné signály kmitočty druhé šestice. Odstup sousedních kmitočtů je 120 Hz. Základní kapacita kódu je 15 dopředných a 15 zpětných významů. Kapacita se dá dále zdvojovat, takže může mít až 60 řídících signálů.

Při zdvojení kapacity kódu se dopředné signály do dvou skupin po 15 významech:

I. signály pro dopředné směrové a číselné informace

II. signály pro druh (kategorie) volajícího účastníka

a zpětné řídící signály se dělí též do skupin po 15 významech:

I. signály pro řízení postupu spojení (např. „vyslat další číslici“ apod.)

II. signály pro stav a druh (kategorie) volaného účastníka

MFC registrová signalizace je pro naši síť odvozena od registrové části signalizace R2. S určitými odchylkami se používá v místní, meziměstské i mezinárodní síti a je možno ji kombinovat s různými typy signalizace linkové na příslušných druzích okruhů. Přenáší se po hovorové cestě ať dvou- nebo čtyřdrátové jakožto kombinace dvou šestic tónů.

			Kmitočty kódů č.5 a R2
kód				kmitočet[Hz]
		f0	f1	f2	f3	f4	f5
CCITT č.5		700	900	1100	1300	1500	1700
CCITT č.R2	dopředné	1380	1500	1620	1740	1860	1980
	zpětné	1140	1020	900	780	660

Princip vysílání signálu mezi registrem a určovatelem.

Signalizace U – účastnická smyčková signalizace analogové přípojky. Někdy se označuje konkrétněji jako U2 nebo U3 podle toho, zda se jedná o dvou- nebo třídrátové propojení. Použití a,b i c drátu přichází v úvahu pro (velké) koncentrátory, některé typy veřejných telefonních automatů, PBX stanice apod. (TATO SIGNALIZACE NEMÁ NIC SPOLEČNÉHO S ROZHRANÍM U₀ PRO 2B + D!!!!!)

Dělení signalizace v digitálních spojovacích systémech:

• Účastnickém vedení = účastnická (Uskutečňuje se po signalizačním kanále D pomocí signalizačního systému DSS1, te specifikuje protokol pro přenos signálu po D kanálu)
• Uvnitř ústředny = mezistupňová (individuální podle výrobce spojovacího systému)
• Mezi ústřednami = síťová

Signalizace mezi ústřednami se dá realizovat dvěma způsoby:

• Signalizace CAS (Channel Associated Signalling) – je přiřazena k hovorovým kanálům, přenáší se buď po hovorovém kanálu, nebo po přidruženém signalizačním kanálu (16. kanál) a vyjádřením příslušnosti k hovorovému kanálu
• Signalizace CCS (Common Channel Signallling) – je po společném signalizačním kanálu, společným signalizačním kanálem může být libovolný kanál systému PCM 30/32 (kromě kanálu 0), jeden společný signalizační kanál obslouží cca 1000 – 2000 kanálů pro hovor/data podle druhu provozu.

Signalizace CAS

Používá se pro spolupráci analogových a digitálních ústředen a pro vzájemnou spolupráci digitálních ústředen v síti IDN. Přenos signalizace v digitálním tvaru mezi ústřednami se uskutečňuje dvěma základními způsoby:

• Signalizace je přiřazena k hovorovým kanálům a přenáší se mimo hovorový kanál, tj. v 16. kanálu; tento způsob se používá pro přenos linkové signalizace systémů 2. generace nebo ss signalizace systému 1. generace (různé verze signalizace K)
• Signalizace je přiřazena k hovorovým kanálům a přenáší se v hovorovém kanálu; tímto způsobem se přenáší mfc registrová signalizace, vyjádřená v digitálním tvaru

Spolupráce ústředny 1. generace s digitální ústřednou

V místě A/D převodníku se mění ss signalizace (včetně volby) na digitální tvar, tj. na K signalizaci a ta se vysílá 16. kanálem do digitální ústředny. V opačném případě se K přemění na analogovou signalizaci (vyjádřenou proudem), a ta se po hovorových drátech vysílá do ústředny 1. generace.

Spolupráce ústředny 2. generace s digitální ústřednou

V místě A/D převodníku se mění linková signalizace (P,I nebo T) na digitální tvar, tj. na signalizaci K, a ta se vysílá 16. kanálem do digitální ústředny. Analogicky je to v opačném směru. Registrová mfc signalizace se vysílá po hovorové cestě tam i zpět.

Vzájemná spolupráce digitálních ústředen v síti IDN

Pro vzájemnou spolupráci dig. ústředen v síti IDN, tj. v době, kdy ještě nabyla zavedena CCS je řešením registrová mfc signalizace v hovorovém kanálu. Využívá se skutečnosti, že dig. ústředny jsou vybaveny dig. kódovými přijímači a vysílači mfc signalizace z důvodu spolupráce se systémy 2. generace. Přenos signalizace CAS je patrný z obrázku. Osmibitové slovo v šestnáctém kanálovém intervalu TK 16 nemůže přenést signalizační informace pro 30 hovorových kanálů. Toto je možné uskutečnit seskupením šestnácti po sobě jdoucích rámců do multirámce. Šestnácté kanály jednotlivých rámců F multirámce se využívají následovně:

- TK 16 F0 - nastavení začátku multirámce

- TK 16 Fi - (i=1,2,…15) - signalizace pro kanál i a i+16

tzn. TK 16 F1 - signalizace pro kanál 1 a 17

TK 16 F2 - signalizace pro kanál 2 a 18

TK 16 F15 - signalizace pro kanál 15 a 31

Každý kanálový interval TK16 je rozdělen na dvě poloviny, v každé jsou 4 bity. Tato čtyřbitová slova jsou přiřazovány k jednotlivým hovorovým kanálům. Pro každý hovorový kanál lze přenést 4 signalizační bity jednou za 2 ms. Pro běžné potřeby signalizace stačí z uvedených 4 bitů využít pro přenos signalizace jen 2 bity. Pak nám vychází přenosová rychlost signalizačních informací 1 kbit/s.

Signalizace CCS

Centralizovaná signalizace s použitím signalizačního systému SS7 pracuje s digitálním přenosem signalizačních zpráv. Signalizační zpráva obsahuje soubor řídících informací (např. číslo volajícího, číslo volaného, kategorii volaného,apod.) proměnlivé délky, dané určitým počtem osmibitových slov (oktetů). Signalizační zprávy se přenášejí po signalizačních kanálech, ty můžou být v PCM 32/30 jakékoli kromě kanálu 0. Signalizační zprávy se přenášejí mezi signalizačními body. Každá ústředna na telekomunikační cestě představuje jeden signalizační bod. Existují 2 druhy signalizačních bodů:

· SP (Signalling Point) – každý signalizační bod SP se může chovat jako:

- zdrojový (zpráva z něho vychází)

- cílový (zpráva do něho směřuje)

· STP (Signalling Transfer Point) – tranzitní (průchozí) signalizační bod

Každý bod je realizován funkčním blokem pro zpracovávání centralizované signalizace a má svůj kód SPC (Signalling Point Code). Signalizační kanály a body tvoří signalizační síť. SS7 je určen pro národní i mezinárodní sig. Sítě a je navržen pro dig. přenos po sig. Kanálech 64 kbit/s. SS7 lze použít na všech úrovních dig. sítích i pro přenos signalizace mezi PBX. Zavedení integrovaných služeb ISDN je možné jen při použití centralizované signalizace.

Pro širokou univerzálnost a přizpůsobivost SS7 různým sítím se dělí na 2 části:

· Přenosovou část MTP (Message Transfer Part)

Zajišťuje bezporuchový přenos zpráv v sig. síti. Signalizační síť tvoří samostatnou síť s vlastním očíslováním signalizačních bodů.

· Uživatelskou část UP (User Part)

Zajišťuje vysílání, příjem a zpracování uživatelských signalizačních zpráv, specifických pro jednotlivé uživatele.

V rámci CCITT byly specifikovány např. telefonní uživatelská část (TUP), datová uživatelská část (DUP), ISDN uživatelská část (ISUP) a další. Koncepce SS7 vychází z modelu OSI. Jsou však definovány pouze 4 vrstvy. 1. až 3. odpovídají modelu OSI a 4. až 7. podle OSI odpovídá 4. SS7.

Funkce jednotlivých vrstev:

• 1. vrstva – představuje fyzický datový spoj včetně rozhraní na obou koncích
• 2. vrstva – obsahuje fce zabezpečující spolehlivý přenos signalizačních zpráv po signalizačním spoji (tzn. Detekce chyb, korekce chyb)
• 3. vrstva – zajišťuje zpracování signalizačních zpráv, které obsahuje směrování, třídění a rozdělování zpráv. Tyto fce se realizují v každém SP na základě adresy, která je součástí přenášené signalizační zprávy. Zajišťuje řízení sig. sítě, které obsahuje řízení signalizačního provozu, fci přesměrování na základě stavu sig. sítě (přetížení, poruchy)

Přenos signalizačních zpráv mezi zdrojovým a cílovým SP může probíhat dvěma způsoby:

• v přidruženým (asociativním) způsobem, kde se signalizace přenáší po sig. kanále, který vede paralelně s hovorovými kanály
• v kvazipřidruženém (kvaziasociativním) způsobem, kde se průběh signalizační cesty liší od cesty hovoru; vždy musí signalizace procházet všemi ústřednami (jejich SP). V nichž se hovorové cesty spojují.

Výhody SS7:

• v SP se vysílají nebo přijímají a vyhodnocují signalizační zprávy
• prochází STP (zde se nevyhodnocuje pouze posílá dále)
• umožňuje přenos signalizačních zpráv i v době hovoru (spojení) Þ nové služby
• jeden signalizační kanál obslouží 1000 i více hovorových kanálů Þ více kanálů v PCM zbývá pro spojení
• rychlejší spojování, hovorová cesta až po vyhledání cíle spojení

· nejsou třeba kódové vysílače – přijímače, jinak potřebné pro CAS

Signalizační síť v ČR

K sítím dalších k sítím dalších

operátorů operátorů

STP/SP DTU

SP MTU

SA-STP = (Stand Alone STP)

Protokol D-kanálu u ISDN - DSS1

Signalizace v kanále D je definována pro spodní 3 vrstvy podle referenčního modelu OSI a její průběh (protokol) je založen na doporučeních ITU-T.

Úkoly spodních tří vrstev:

Fyzická vrstva – zajišťuje synchronní přenos digitálních signálů v kanálech mezi terminály a sítí současně v obou směrech – rozhraní U a S

Linková vrstva - zabezpečuje správnost přenosu informací 3. Vrstvy mezi terminály a

místní ústřednou. Ve 2. vrstvě se také předpokládá paketový přenos dat

Síťová vrstva - přenáší vlastní signalizaci mezi terminály a místní ústřednou.

Podle druhu nosných služeb je možné rozlišovat 3 druhy propojování:

· Spojení s přepojováním okruhů (kanál B)

· Spojení s přepojováním paketů v kanále B

· Spojení s přepojováním paketů v kanále D

Spojení s přepojováním okruhů

Používají se u všech telefonních a u většiny datových spojení. Signálové kanály (B) s přenosovou rychlostí 64 kbit/s se přenášejí transparentně mezi terminály (v koncovém provozu). Ve spojovacích polích jednotlivých ústředen se dané užitečné kanály propojují na podkladě signalizace v kanále D. Spojení s přepojováním okruhů popisuje předchozí obrázek, v němž jsou jednotlivé kanály znázorněné odděleně. Pro přenos kanálů B se v síti ISDN využívají pouze funkce vrstvy č. 1. Vrstva č. 1 zajišťuje přenos mezi koncovým zařízením a ústřednou jedné základní přípojky. Vrstva č. 2 zabezpečuje správnost přenosu signalizace pro jeden úsek spojení (vedení) mezi terminálem a ústřednou.