
Телекоммуникационные системы и сети. Структура и основные функции. Том 1 / Содержание / Раздел 9. Системы сигнализации / Тема 9.8. Методология спецификации и описания систем сигнализации
- Раздел 1. Основы построения телекоммуникационных систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Общая архитектура и задачи телекоммуникационных систем
- Тема 1.3. Классификация сетей, клиентов, операторов и услуг связи
- Тема 1.4. Краткая характеристика существующих телекоммуникационных технологий
- Тема 1.5. Требования к современным и перспективным ТКС
- Тема 1.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 2. Сети связи последующего поколения: архитектура, основные характеристики и услуги
- Тема 2.1. Определение и характеристика основных возможностей NGN
- Тема 2.2. Инфокоммуникационные услуги. Особенности услуг связи следующего поколения
- Тема 2.3. Многоуровневая архитектура и функциональный состав NGN
- Тема 2.4. Перспективы концепции NGN
- Тема 2.5. Контрольные вопросы и задания
- [→] Раздел 3. Стандартизация сетевых протоколов и телекоммуникационного оборудования
- Тема 3.1. Открытые системы и их взаимодействие
- Тема 3.2. Основные организации по стандартизации сетевых решений
- [→] Тема 3.3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- 3.3.1. Многоуровневый подход и декомпозиция задачи сетевого взаимодействия
- 3.3.2. Интерфейс, протокол, стек протоколов
- 3.3.3. Общая характеристика модели OSI
- 3.3.4. Физический уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.5. Канальный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.6. Сетевой уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.7. Транспортный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.8. Сеансовый уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.9. Представительский уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.10. Прикладной уровень. Функции и примеры протоколов
- [→] 3.3.11. Деление ЭМВОС на сетенезависимые и сетезависимые уровни
- Тема 3.4. Стандартные стеки сетевых протоколов
- 3.4.1. Стек протоколов OSI
- 3.4.2. Стек протоколов TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколов IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколов NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколов технологии Х.25
- 3.4.6. Стек протоколов технологии Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколов технологии B-ISDN и АТМ
- 3.4.8. Семейство протоколов DECnet
- 3.4.9. Сетевая модель DoD
- 3.4.10. Связь стандартов IEEE 802 с моделью OSI
- 3.4.11. Стек протоколов сетей следующего поколения
- Тема 3.5. Стандартизация сетевого оборудования
- Тема 3.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 4. Линии связи
- Тема 4.1. Физические параметры среды распространения электромагнитных волн
- Тема 4.2. Общие сведения о линиях связи
- Тема 4.3. Основные свойства кабельных линий связи
- Тема 4.4. Линии связи на основе медных кабелей
- Тема 4.5. Теория волоконных световодов
- Тема 4.6. Свойства неоднородных линий
- Тема 4.7. Конструкции кабелей связи
- Тема 4.8. Электромагнитные влияния в линиях связи
- Тема 4.9. Структурированные кабельные системы
- Тема 4.10. Атмосферная лазерная связь
- Тема 4.11. Особенности радиолиний, радиорелейных и спутниковых линий связи
- 4.11.1. Общие принципы построения радиолиний связи
- 4.11.2. Распространение радиоволн в радиолиниях связи
- 4.11.3. Особенности распространения радиоволн в радиорелейных линиях связи
- 4.11.4. Особенности распространения радиоволн в спутниковых линиях связи
- 4.11.5. Особенности построения радиолиний связи
- 4.11.6. Общие характеристики построения спутниковых линий связи
- 4.11.7. Зоны видимости для систем спутниковой связи
- 4.11.8. Статистическая структура сигналов СЛС
- 4.11.9. Основные составляющие систем спутниковой связи
- 4.11.10. Методы организации спутниковой связи
- 4.11.11. Обоснование выбора параметров аппаратуры при проектировании радиорелейных линий
- 4.11.12. Выбор энергетических характеристик радиорелейных линий
- 4.11.13. Устойчивость функционирования радиорелейных линий
- Тема 4.12. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 5. Способы формирования групповых сигналов
- Тема 5.1. Краткая характеристика способов формирования групповых сигналов
- Тема 5.2. Способы формирования аналоговых групповых сигналов
- Тема 5.3. Способы формирования цифровых групповых сигналов
- Тема 5.4. Объединение синхронных цифровых потоков
- Тема 5.5. Объединение асинхронных цифровых потоков
- Тема 5.6. Объединение низкоскоростных потоков
- Тема 5.7. Кодовое уплотнение сигналов
- Тема 5.8. Виды сигналов в системах с кодовым разделением
- Тема 5.9. Технология спектрального уплотнения
- Тема 5.10. Формирование группового сигнала с использованием IP-технологий
- Тема 5.11. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 6. Методы доступа
- Тема 6.1. Общая характеристика методов доступа
- Тема 6.2. Методы решения конфликтов в алгоритмах доступа
- Тема 6.3. Модели и архитектура сети доступа
- Тема 6.4. Оптические технологии в сети доступа
- Тема 6.5. Методы использования физических ресурсов в сетях доступа
- Тема 6.6. Особенности использования пространственно-поляризационных параметров при радиодоступе
- Тема 6.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 7. Методы распределения информации
- Тема 7.1. Общие положения
- Тема 7.2. Системы распределения в сетях следующего поколения
- Тема 7.3. Системы коммутации каналов
- 7.3.1. Требования к системам коммутации ISDN
- 7.3.2. Структура узла коммутации каналов ISDN
- Принцип работы цифрового коммутационного поля типа ПВП
- 7.3.4. Общие требования к коммутационным системам в Ш-ЦСИО
- 7.3.5. Выбор коммутационной технологии для Ш-ЦСИО
- 7.3.6. Системы коммутации для АТМ
- 7.3.7. Архитектура и характеристики коммутационных систем на базе быстрой коммутации пакетов (БКП)
- Тема 7.4. Коммутационные системы в NGN
- Тема 7.5. Системы коммутации Ш-ЦСИО на базе асинхронного режима доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускная способность систем распределения информации
- 7.6.1. Основные положения пропускной способности систем распределения информации
- 7.6.2. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями простейшего потока вызовов
- 7.6.3. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями примитивного потока вызовов (потока ВОЧИ)
- 7.6.4. Расчет вероятности условных потерь и среднего времени ожидания при случайной продолжительности обслуживания
- 7.6.5. Поток с повторными вызовами
- Тема 7.7. Способы распределения нагрузки в сетях связи
- Тема 7.8. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 8. Системы синхронизации
- Тема 8.1. Виды синхронизации, их роль, место и задачи в современных цифровых системах связи
- Тема 8.2. Фазовая (частотная) синхронизация
- Тема 8.3. Тактовая (символьная) синхронизация
- Тема 8.4. Джиттер и вандер цифровых сигналов
- Тема 8.5. Цикловая (кадровая) синхронизация
- Тема 8.6. Сетевая синхронизация цифровой связи
- Тема 8.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 10. Технологии и протоколы управления в ТКС
- Тема 10.1. Содержание задач управления в сетях следующего поколения
- Тема 10.2. Подсистема управления услугами
- Тема 10.3. Подсистема контроля и управления сетью
- Тема 10.4. Подсистема сетевого управления на уровнях транспорта и доступа
- 10.4.1. Базовая архитектура управления на уровнях транспорта и доступа ТКС
- 10.4.2. Классификация и маркировка пакетов трафика
- 10.4.3. Управление интенсивностью трафика
- 10.4.4. Управление очередями на сетевых узлах
- 10.4.5. Маршрутизация: цели, основные задачи и протоколы
- 10.4.6. Сигнальные протоколы резервирования сетевых ресурсов
- 10.4.7. Функции управления канального уровня относительно обеспечения QoS
- 10.4.8. Уровни качества обслуживания и соответствующие им модели обслуживания
- Тема 10.5. Перспективы развития технологий сетевого управления
- Тема 10.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 11. Конвергенция в телекоммуникационных системах
- Тема 11.1. Конвергенция в ТКС: история, цели и задачи
- Тема 11.2. Виды конвергенции
- Тема 11.3. Примеры решений относительно конвергенции в системах телекоммуникаций
- Тема 11.4. Качество конвергентных услуг
- Тема 11.5. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 12. Методы обеспечения информационной безопасности объектов телекоммуникационной системы
- Тема 12.1. Основные термины и понятия в сфере информационной безопасности
- Тема 12.2. Основные подходы к обеспечению информационной безопасности
- Тема 12.3. Криптографическая защита информации
- Тема 12.4. Использование механизма электронной цифровой подписи
- Тема 12.5. Техническая защита информации
- Тема 12.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 13. Электропитание телекоммуникационных систем связи
- Тема 13.1. Общие положения
- Тема 13.2. Системы электропитания предприятий электросвязи
- Тема 13.3. Типовое оборудование электроустановок предприятий электросвязи
- Тема 13.4. Дистанционное электропитание
- Тема 13.5. Источники бесперебойного питания (ИБП)
- Тема 13.6. Электромагнитная совместимость источников электропитания
- Тема 13.7. Перспективы развития электропитания ТКС
- Тема 13.8. Контрольные вопросы и задания
9.8.1. Вступление в SDL-ориентированную методологию
Основу мови SDL становить концепція взаємодії кінцевих автоматів. Динамічна поведінка системи описується за допомогою механізмів функціонування розширених кінцевих автоматів і зв’язків між ними, що називаються процесами. Набори процесів утворюють блоки. Блоки, з’єднані один з одним і зі своїм оточенням каналами, у свою чергу, утворять SDL-систему.
Відповідно до пропонованої методології специфікація протоколів сигналізації передбачає такі кроки:
- визначення меж SDL-системи;
- визначення каналів SDL-системи й переданих цими каналами сигналів;
- поділ системи на SDL-блоки;
- поділ SDL-блоків на взаємодіючі процеси;
- визначення вхідних і вихідних сигналів, станів і внутрішніх переходів для кожного з SDL-процесів;
- складання SDL-діаграм процесів.
На рис. 9.8.1 подано приклад SDL-системи, що називається «З’єднанням» і складається із двох SDL-блоків: «Кінцевий пристрій» і «Станція», з’єднаних каналами: «абонент», «абонентська лінія» і «з’єднувальна лінія». У квадратних дужках поряд з каналами знаходяться списки сигналів, які можуть бути передані по каналу. Кожний сигнал підлягає точному визначенню в специфікації SDL із вказівкою значень типів даних, які можуть бути передані цим сигналом.
Рис. 9.8.1. Діаграма взаємодії блоків
Кожний блок у діаграмі SDL-системи може бути надалі поділений або ще на блоки, або на набір процесів. Процес описує поведінку в SDL і є найбільш важливим об’єктом у мові. Поведінка кожного процесу визначається розширеним кінцевим автоматом, що виконує дії й генерує реакції (сигнали) у відповідь на зовнішні дискретні впливи (сигнали).
Такий автомат має кінцеве число внутрішніх станів і оперує з кінцевою дискретною множиною входів і виходів. Під автоматом з кінцевим числом станів розуміється об’єкт, що перебуває в одному з дискретних станів S1, S2, ..., Sn, на вхід якого надходять ззовні деякі сигнали I1, I2, ..., Im, а на виході якого є набір вихідних сигналів J1, J2, ..., Jk. Під впливом вхідних сигналів автомат переходить із одного стану в інший, котрий може збігатися з попереднім, і видає вихідний сигнал. При цьому для кожного стану Si і для кожного вхідного сигналу Ij однозначно відомо, у який стан ST перейде автомат і який вихідний сигнал J0 він при цьому видасть.
На відміну від класичного кінцевого автомата розширений кінцевий автомат допускає можливість переходу ненульової тривалості й визначає механізм простої черги (FIFO) для сигналів, що надходять в автомат у той момент, коли він виконує певний перехід. Сигнали розглядаються по одному в кожний момент часу в порядку їхнього надходження.
Дії, виконувані під час переходу, можуть полягати в перетворенні даних, у посиланні сигналів у напрямку до інших процесів тощо. Сигнали можуть містити інформацію, що визначається на підставі даних процесу, що посилає сигнал, і використовується процесом-одержувачем разом з тією інформацією, яку розташовує сам цей процес. Окрім процесів, що містяться в розглянутій системі, сигнали можуть також спрямовуватися за межі системи в зовнішнє середовище, а також надходити із зовнішнього середовища. Під зовнішнім середовищем розуміється все, що перебуває поза SDL-системою.
Графічні символи SDL наведені в першій колонці табл. 9.8.1. Поряд уміщені відповідні цим графічним символам поняття і їх позначення в програмоподібній версії SDL.
Таблиця 9.8.1 Графічні символи SDL
SDL/GR
|
SDL/PR
|
Значення символів
|
![]() |
STATE
NEXTSTATE |
Стан
Наступний стан |
![]() |
TASK
|
Задача
|
![]() |
INPUT
|
Введення
|
![]() |
OUTPUT
|
Виведення
|
![]() |
SAVE
|
Збереження
|
![]() |
DECISION
|
Рішення
|
![]() |
CALL
|
Виклик процедури
|
![]() |
MACRO
|
Виклик макро
|
![]() |
CREATE
|
Запит створення процесу
|
![]() |
ALTERNATIVE
|
Опції
|
![]() |
STOP
|
Зупинення
|
![]() |
RETURN
|
Повернення з процедури
|
![]() |
ENDMACRO
|
Вихід з макро
|
![]() |
START
|
Старт процесу
|
![]() |
PROCEDURE
|
Початок процедури
|
![]() |
MACRO
EXPANSION |
Вхід у макро
|
![]() |
Розширення тексту
|
|
![]() |
COMMENT
|
Коментарі
|
![]() |
X:
JOIN X |
Вхідний з'єднувач
Вихідний з'єднувач |
![]() |
![]() |
Усе
|
![]() |
![]() |
Усе, крім
|
![]() |
PROVIDED
|
Безперервний сигнал
|
Для комп’ютерної обробки був орієнтований другий програмоподібний синтаксис SDL. Сучасні графічні інструментальні засоби підтримки SDL включають графічні редактори для діаграм, транслятори між діаграмою (графічним поданням) і програмоподібним поданням, статичні аналізатори для пошуку синтаксичних помилок, генератори кодів, динамічні аналізатори й імітатори для моделювання випадкових процесів надходження сигналів та інші засоби.
Граф процесу в поданні SDL складається з набору графічних символів, з’єднаних спрямованими лініями потоків. Кожному символу приписується ім’я. Якщо в діаграмі присутня кілька символів стану з тим самим ім’ям, то всі вони означають той самий стан. У символах, що представляють введення, виведення і збереження, має бути присутнім ім’я відповідного сигналу.
При з’єднанні символів у діаграми необхідно дотримуватися певних правил з’єднання:
- за символом стану може іти тільки символ введення або символи введення й збереження;
- символ введення (збереження) може іти тільки за символом стану;
- за символом введення може іти будь-який (один) символ, крім введення й збереження;
- за символом задачі або виведення слідує будь-який (один) символ, крім введення або збереження;
- за символом рішення прямує n символів, які можуть бути якими завгодно, крім символів введення, збереження;
- за символом збереження не прямує нічого.
Вказівники стрілок потрібні щоразу, коли збігаються дві лінії зв’язку або коли лінія зв’язку входить в OUT-з’єднувач або символ стану. Вказівники стрілок забороняються на лініях зв’язку, що входять у символи введення. При всіх інших обставинах вказівники стрілок є необов’язковими.
При цьому виникає також і зворотне завдання перекладу з SDL в MSC, що особливо важливо при налагодженні готового програмного забезпечення й тестуванні протоколів. MSC-опис легко використати як шаблони, за якими працюють імітатори програмного забезпечення обробки викликів і протоколи-тестери систем сигналізації.
Основне застосування MSC — створення сценаріїв обміну сигналами між різними процесами або об’єктами.
Для опису протоколів сигналізації застосовуються такі елементи мови MSC:
- Момент (Instance).
- Повідомлення (Message).
- Вентиль (Gate).
- Тайм-аут (Timeout).
Графічного синтаксису часто виявляється недостатньо для наочного графічного подання, у зв’язку з чим графічні сценарії можуть супроводжуватися інформаційним поясненням, що будується на тих самих формах Бекуса — Наура (BNF — Backus-Naur Form) з такими позначками-конструкціями:
contains (містить)
is followed by (супроводжується)
is associated with (пов’язаний з)
is attached to (приєднаний до)
above (над)
set (установити)
Відмінність цих конструкцій від звичайних BNF полягає в певних додаткових логічних і геометричних співвідношеннях між аргументами. Проте з наведених нижче прикладів основні правила стануть зрозумілі читачеві.
Основні символи, що використовуються в MSC, наведені в табл. 9.8.2.
Таблиця 9.8.2 Символи MSC
Назва
|
Символ
|
Коментар
|
![]() |
Текст
|
![]() |
Цикл
|
![]() |
Заголовок вимоги
|
![]() |
Основна вісь 1
|
![]() |
Основна вісь 2
|
![]() |
Кінець вимоги
|
![]() |
Повідомлення
|
![]() |
Втрата повідомлення
|
![]() |
Повідомлення знайдено
|
![]() |
Основний символ вимоги 1
|
![]() |
Основний символ вимоги 2
|
![]() |
Умова
|
![]() |
Запуск таймера (варіант 1)
|
![]() |
Запуск таймера (варіант 2)
|
![]() |
Перезапуск таймера
|
![]() |
Скидання таймера (варіант 1)
|
![]() |
Скидання таймера (варіант 2)
|
![]() |
Спрацьовування таймера (варіант 1)
|
![]() |
Спрацьовування таймера (варіант 2)
|
![]() |
Спрацьовування таймера (варіант 3)
|
![]() |
Подія
|
![]() |
Створення
|
![]() |
Зупинка
|
![]() |
Ядро 1
|
![]() |
Ядро 2
|
![]() |
Увімкнути
|
![]() |
Вимкнути
|
![]() |
Розділити
|
![]() |
Довідка — символ коментаря з текстовим змістом
|
![]() |
Сценарій MSC може бути розбитий на кілька сторінок. Розбивка може бути горизонтальною й вертикальною. Якщо MSC розбивається на сторінки вертикально, заголовок повторюється на кожній сторінці, але останній символ типу має бути присутнім тільки на останній сторінці. Сторінки мають нумеруватися парами: «v-h», де «v» — вертикальний номер сторінки, а «h» — горизонтальний. Арабські цифри повинні використовуватися для вертикальної нумерації, а англійські літери («А»—«Z») — для горизонтальної. Якщо цього недостатньо, тоді ряд можна розширити з «АА» до «AZ», «ВА» до «BZ» тощо. Для кожного типу заголовок має розташовуватися на першій сторінці, звідки він починається, і повторюватися на всіх наступних сторінках.
Якщо повідомлення, таймери, стани створення або умови продовжуються від однієї сторінки до наступної, то текст, пов’язаний з повідомленням, таймером тощо, має бути поданий на першій сторінці й цілком або частково на наступній.
MSC описує взаємодію між яким-небудь числом компонентів системи та між цими компонентами й навколишнім середовищем.
Для кожного компонента системи, що охоплює MSC, існує вісь вимог. Взаємодії між компонентами системи представлені лініями повідомлень. Надсилання та прийом повідомлення — це дві асинхронних події. Це передбачає, що в MSC навколишнє середовище здатне приймати й надсилати повідомлення незалежно.
Передбачається, що поведінка навколишнього середовища також підпорядкована законам MSC. Для кожної події MSC передбачається глобальна вісь часу. Уздовж кожної осі відлік часу йде зверху вниз, однак власна шкала часу не визначена.
Графічний MSC-опис фрагмента процесу OTLOC обробки сигналів для протоколу сигналізації по двох виділених сигнальних каналах (2ВСК), при спробі встановлення вихідного з’єднання в ситуації зайнятості з’єднувальних колій на зустрічній станції, наведений на рис. 9.8.2.
Рис. 9.8.2. Опис спроби встановлення з’єднання при зайнятості з’єднувальних колій
У цьому MSC-описі визначено процес OTLOC обробки сигналів; повідомлення NEW_CALL (новий виклик), SEIZURE (зайняття), АСК (підтвердження зайняття), B_NUMBER (номер абонента Б), CONGESTION (зайнятість промшляхів), REJECT (відмова), DISCONNECT (роз’єднання), RELEASE_GUARD (контроль вихідного стану), IDLE (вихідне); вентилі 1, 6, 9 до програмного забезпечення обробки викликів і всі інші до фізичного рівня інтерфейсу зі з’єднувальною лінією; тайм-аути Т1 (очікування надходження підтвердження зайняття) і Т2 (час непродуктивного зайняття з’єднувальної лінії).
Текстове подання цього опису має такий вигляд:
MSC
instance OTLOC;
1. in NEW_CALL
2. out SEIZURE
set T1
set T2
3. in АСК
reset T1
4. out B_NUMBER
5. in CONGESTION
reset T2
6. out REJECT
7. out DISCONNECT
8. in RELEASE_GUARD
9. out IDLE
end instance
end MSC
Недолік такого опису полягає в його лінійному характері й у неможливості представити на одній діаграмі розгалуження алгоритму.
Для того щоб представити процес при різних можливих сценаріях, використовується так звана оглядова діаграма MSC, іноді називана «дорожньою картою». На ній подаються всі MSC-сценарії й так звані умови. Спрощену «дорожню карту» процесу OTLOC обробки сигналів для протоколу сигналізації 2ВСК по з’єднувальній лінії ГТС із попереднього прикладу наведено на рис. 9.8.3. MSC-сценарії показано прямокутниками, а умови — шестикутниками.
Рис. 9.8.3. Спрощена оглядова діаграма MSC обміну сигналами по з’єднувальній лінії МТМ
Подібна карта близька до ширше застосовуваного методу описів — графа-схеми алгоритму й дозволяє легко перейти від набору MSC-сценаріїв до SDL-діаграми, оскільки умови можна подати у вигляді SDL-станів, а MSC-сценарії являють собою послідовності сигналів, що переводять процес зі стану в стан, і завдань, виконуваних при цих переходах.
До переваг опису процесів за допомогою MSC належать виняткова наочність і легкість, з якої можуть бути перевірені протоколи, специфіковані таким методом. Достатньо зазначити, що тестові сценарії виходять шляхом злиття MSC-специфікацій розроблювального процесу й імітатора протоколу.
Отже, SDL-діаграми, описані вище, є джерелом тестових послідовностей, що являють собою набір MSC-сценаріїв. Саме за набором такого роду сценаріїв перевіряється правильність відпрацьовування протоколів сигналізації.