Системы сигнализации мультисервисных сетей

 
В. Н. Лозинская, К. А. Павловская, В. В. Турупалов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ  
МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЕЙ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
Под общей редакцией 
кандидата технических наук, профессора В. В. Турупалова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022
 

УДК 621.395.66 
ББК 32.882 
Л72 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор кафедры автоматики, телемеханики, связи 
и вычислительной техники, ректор Донецкого института  
железнодорожного транспорта Чепцов Михаил Николаевич; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной  
математики Донецкого национального технического университета  
Павлыш Владимир Николаевич 
 
 
 
Лозинская, В. Н. 
Л72    
Системы сигнализации мультисервисных сетей : учебное пособие / 
В. Н. Лозинская, К. А. Павловская, В. В. Турупалов ; под общ. ред. к. т. н., 
проф. В. В. Турупалова. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. – 
116 с. : ил, табл. 
ISBN 978-5-9729-0923-0 
 
Раскрыты вопросы следующих типов сигнализации: сигнализация в телефонных сетях общего пользования или системах с электросвязью (коммутация 
каналов); сигнализация в сетях мобильной связи; сигнализация в сетях передачи данных и, соответственно, стыки между этими системами. 
Для студентов направлений подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Может быть полезно читателям, владеющим базовыми 
знаниями в сфере планирования, построения и функционирования инфокоммуникационных сетей. 
 
УДК 621.395.66 
ББК 32.882 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0923-0 
” Лозинская В. Н., Павловская К. А., Турупалов В. В., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ............................................................................................................... 
5 
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................ 
8 
1.1. Общие понятия и классификация телефонных систем сигнализации 
............................... 
9 
1.2. Классификация протоколов сигнализации 
......................................................................... 
11 
1.3. Классификация телефонных систем сигнализации ........................................................... 
13 
1.4. Принципы построения линейной сигнализации ................................................................ 
13 
2. ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ 
............................................................................. 
18 
2.1. Системы сигнализации первого класса .............................................................................. 
18 
2.2. Системы сигнализации второго класса 
............................................................................... 
20 
2.3. Системы сигнализации третьего класса ............................................................................. 
24 
3. МЕТОДОЛОГИЯ СПЕЦИФИКАЦИИ И ОПИСАНИЯ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ ....... 
26 
3.1. Введение в SDL-ориентированную методологию ............................................................. 
26 
3.2. Сценарии протоколов сигнализации на языке MSC 
.......................................................... 
31 
4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ СПЕЦИФИКАЦИИ ОПИСАНИЯ 
СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ АРХИТЕКТУР 
....................................... 
36 
4.1. Языки нотаций ASN.l и GDMO ........................................................................................... 
37 
4.2. Язык современных протокол-тестеров TTCN 
.................................................................... 
38 
4.3. Техника объектного моделирования 
................................................................................... 
41 
5. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ СИГНАЛИЗАЦИИ ..................................................... 
44 
5.1. Способы передачи линейных сигналов .............................................................................. 
44 
5.1.1. Передача линейных сигналов постоянным током ..................................................... 
44 
5.1.2. Передача линейных сигналов вне спектра разговорного тракта ............................. 
45 
5.1.3. Передача линейных сигналов внутри спектра канала ТЧ 
......................................... 
45 
5.1.4. Передача линейных сигналов в цифровом первичном потоке ИКМ-30 
(сигнализация 2ВСК) ............................................................................................................. 
46 
5.2. Способы передачи сигналов маршрутизации .................................................................... 
47 
5.2.1. Состав сигналов маршрутизации ................................................................................ 
47 
5.2.2. Способы кодирования сигналов маршрутизации ...................................................... 
48 
5.2.3. Способы обмена многочастотными сигналами ......................................................... 
49 
5.3. Абонентская сигнализация .................................................................................................. 
51 
6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОКС №7 
..................................................................................... 
53 
6.1. Децентрализованные и централизованные системы сигнализации 
................................. 
53 
6.2. Архитектура ОКС №7 
........................................................................................................... 
54 
7. ПОДСИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ МТР ................................................................. 
57 
7.1. Типы сигнальных единиц 
..................................................................................................... 
58 
7.2. Функции сети сигнализации подсистемы МТР ................................................................. 
62 
7.3. Обнаружение ошибок в звене сигнализации ...................................................................... 
64 
7.4. Методы исправления ошибок в звене ОКС №7 ................................................................. 
65 
8. ПОДСИСТЕМА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ СЕТИ С ИНТЕГРАЦИЕЙ СЛУЖБ ISUP ..................... 
68 
8.1. Подсистема ISUP 
................................................................................................................... 
68 
8.2. Структура сообщений ISUP ................................................................................................. 
69 
8.3. Алгоритм установления базового соединения в связанном режиме ............................... 
70 
3 
 

9. НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ ПОДСИСТЕМ SCCP И ТСАР 
................................................ 
75 
9.1. Подсистема управления соединениями сигнализации SCCP 
........................................... 
75 
9.2. Услуги, реализуемые подсистемой SCCP........................................................................... 
76 
9.3. Подсистема возможностей транзакций TCAP ................................................................... 
79 
10. ПОДСИСТЕМЫ MAP И BSSAP СТАНДАРТА GSM. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОКС №7 
В СЕТЯХ NGN ................................................................................................................................. 
81 
10.1. Протокол SCTP.................................................................................................................... 
81 
10.2. Подсистемы мобильной связи MAP и BSSAP стандарта GSM 
...................................... 
82 
11. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ .................................. 
86 
11.1. Архитектура семейства протоколов SIGTRAN ............................................................... 
86 
11.2. Протоколы различных уровней адаптации UA ................................................................ 
87 
11.3. Документ IW-2000 .............................................................................................................. 
89 
11.4. Взаимодействие ОКС №7 с системой сигнализации 2ВСКдекадик 
............................ 
90 
12. ПРОТОКОЛ SIP ......................................................................................................................... 
93 
12.1. Базовый вызов 
.................................................................................................................... 
100 
13. ПРОТОКОЛЫ УПРАВЛЕНИЯ ШЛЮЗАМИ ....................................................................... 
103 
13.1. Протокол сигнализации MGCP ....................................................................................... 
106 
13.2. Протокол сигнализации H.248 
......................................................................................... 
107 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................................. 
112 
ПРИЛОЖЕНИЕ 
.............................................................................................................................. 
113 
 
4 
 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 
ASN.l 
Abstract Syntax Notation 1. Описательный язык нотаций; 
ASP 
Abstract Service Primitives. Абстрактные примитивы; 
BIB 
Backward Indicator Вit. Бит-индикатор обратного направления; 
BSN 
Backward Sequence Number. Обратный порядковый номер; 
BSSAP 
Base Station System Application Part. Подсистема управления базовыми 
станциями в сотовой сети стандарта GSM; 
BSSMAP 
Base Station System Management Application Part. Прикладной части управления системой базовых станций; 
CIC 
Channel Idintificator. Код идентификации канала; 
DPC 
Destination Point Code. Код пункта назначения; 
DTAP 
Direct Transfer Application Part. Прикладной части для прямой передачи; 
DUP 
Date User Part. Подсистема пользователя сети передачи данных; 
FIB 
Forward Indicator Bit. Бит индикации прямого направления; 
FISU 
Fill In Signal Unit. Заполняющая сигнальная единица; 
FSN 
Forward Sequence Number. Прямой порядковый номер; 
GDMO 
Guidelines for the Definition of Managed Objects. Инструкции по определению управляемых объектов; 
HLR 
Home Location Register. Домашний регистр местоположения; 
HUP 
Handover User Part. Прикладная подсистема эстафетной передачи соединений; 
IAM 
Initial Address Message. Сообщение «Начальное адресное сообщение»; 
IETF 
Internet Engineering Task Force. Комитет по управлению Интернетом; 
ISUP 
Integrated Service User Part. Подсистема пользователя сети ISDN; 
ITU-T 
International Telecommunications Union, Standardization Sector. Сектор 
стандартизации телекоммуникаций международного союза электросвязи 
(МСЭ-Т); 
IUA 
ISDN User Adaptation. Протокол пользовательского уровня адаптации 
сети ISDN; 
IUT 
Implementation Under Test. Тестируемая система;  
IW 
InterWorking. Национальный документ; 
LSSU 
Link Status Signal Unit. Сигнальная единица состояния звена;  
LSSU 
Link Status Signal Unit. Сигнальная единица состояния звена; 
LT 
Lower Tester. Нижний тестер; 
M2UA 
MTP2 User Adaptation Layer. Протокол пользовательского уровня адаптации уровня 2 подсистемы МТР;  
M3UA 
MTP3 User Adaptation. Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 3; 
MAP 
Mobile Application Part. Прикладная подсистема пользователя сети GSM 
для реализации функций роуминга; 
MGC 
Media Gateway Controller. Гибкий коммутатор Softswitch; 
MGCP 
Media Gateway Control Protocol . Протокол управления шлюзами; 
MSU 
Message Signal Unit. Значащая сигнальная единица;  
5 
 

MTP 
Message Transfer Part. Подсистема передачи сообщений; 
MUP 
Mobile User Part. Подсистема пользователя мобильной связи NMT-450; 
NGN 
Next Generation Network. Сеть следующего поколения; 
NI 
Network Indicator. Сетевой индикатор; 
NIF 
Nodal Interworking Function. Функция узла взаимодействия; 
NАР 
Intelligent Network Application Part. Подсистема пользователя интеллектуальной сети; 
OPC 
Originating Point Code. Код исходящего пункта; 
OSI 
Open System Interconnection. Эталонная модель взаимодействия открытых систем; 
PDUs 
Protocol Data Units. Блоки данных протокола; 
SCCP 
Signalling Connection Control Part. Подсистема управления соединениями 
сигнализации; 
SDL 
Specification and Description Language. Язык спецификаций и описания; 
SDN 
Integrated Services Digital Network. Цифровая сеть с интеграцией служб; 
SF 
Status Field. Поле состояния;  
SI 
Service Indicator. Индикатор службы;  
SIGTRAN 
SIGnaling TRANsport. Сигнализация транспортной сети; 
SIO 
Signalling Information Octet . Байт служебной информации; 
SIP 
Session Initiation Protocol. Управляющий протокол уровня приложений; 
SLS  
Signalling link Selection. Поле селекции звена сигнализации;  
SSF  
Subservice Field. Поле подвида служб;  
STP 
Signalling Transit Point. Транзитный пункт сигнализации; 
SU 
Signal Unit. Сигнальная единица; 
SUA 
SCCP User Adaptation. Протокол пользовательского уровня адаптации 
подсистемы SCCP;  
TCAP 
Transaction Capabilities Application Part. Подсистема возможностей транзакций; 
TCP 
Test Coordination Procedures. Процедура координации тестирования; 
TUP 
Telephony User Part. подсистема пользователей телефонной сети; 
UA 
User Agent . Агент пользователя; 
UAC 
User Agent Client . Клиент агента пользователя; 
UAS 
User Agent Server. Сервер агента пользователя; 
UT 
Upper Tester. Верхний тестер; 
V5UA 
V5.2-User Adaptation Layer. Протокол пользовательского уровня адаптации стыка V5.2; 
VLR 
Visitor Location Register. Регистр местоположение гостей; 
М2РА 
MTP2 Peer-to-Peer Adaptation. Протокол пользовательского уровня адаптации однорангового взаимодействия на уровне 2 подсистемы МТР; 
МТС 
Master Test Component. Мастер компонента; 
ОМАР 
Operation, Maintenance and Administration Part. Подсистема эксплуатации 
и технического обслуживания; 
ОМТ 
Object Modelling technics. Техника объектного моделирования; 
РСО 
Point of Control and Observation. Точка управления и наблюдения; 
СК 
Check Bits. Проверочные биты; 
6 
 

СР 
Coordination Points. Точки координации; 
АБ 
Абонентский блок; 
АЛ 
Абонентская линия; 
АОН 
Автоматическое определение номера; 
ВСК 
Выделенный сигнальный канал; 
ЕСЭ 
Единая сеть электросвязи; 
ЗТУ 
Зоновый транзитный узел; 
ИКМ 
Импульсно-кодовая модуляция; 
КИ 
Канальный интервал; 
КСЛ 
Комплект соединительных линий; 
ЛС 
Линейный сигнал; 
МККТТ 
Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии; 
МЧК 
Многочастотный код; 
ОКС №7 
Общеканальная сигнализация №7; 
ОПС 
Опорная станция; 
ОПТС 
Опорная транзитная станция; 
СПС 
Сеть подвижной связи; 
ССОП 
Сеть связи общего пользования; 
КПВ 
Сигнал «Контроль посылки вызова»; 
СЦС 
Сигнал сверхцикловой синхронизации; 
СУВ 
Сигналы управления и взаимодействия; 
СЛ 
Соединительная линия; 
ТфОП 
Телефонная сеть общего пользования; 
УИВС 
Узел исходящих/входящих сообщений; 
УУ ОКС 
Устройство управления ОКС №7; 
ЧНН 
Час наибольшей нагрузки; 
ЧРК 
Частотное разделение каналов; 
ЭУМ 
Электронная управляющая машина. 
 
7 
 

ВВЕДЕНИЕ 
В ходе исторического развития классических телефонных сетей были 
разработаны различные международные и национальные варианты, в первую 
очередь, телефонных систем сигнализации. Данные системы обеспечивают передачу сигналов управления и взаимодействия между сетевыми узлами в процессе обслуживания вызовов. В последнее время на базе ресурсов телефонных 
сетей или при взаимодействии с ними реализуются такие новые сетевые технологии, как сети следующего поколения NGN, сотовые сети подвижной связи, 
интеллектуальные сети. Для реализации соответствующих услуг в этих сетях 
требуется быстрая и надежная передача большого объема данных между сетевыми узлами. 
В этих условиях эффективным является применение общеканальной системы сигнализации №7, стандартизированной для использования как на международных, так и на национальных сетях связи. Разработанная в соответствии 
с моделью «Взаимодействия открытых систем», система ОКС №7 является универсальной системой сигнализации, обеспечивающей эффективное функционирование современных и перспективных сетей. 
Основная задача учебного курса «Системы сигнализации мультисервисных сетей» – изучение принципов построения и функционирования систем сигнализации сетей в сетях передачи данных разных типов и прежде всего системы 
общеканальной сигнализации ОКС №7. 
В результате изучения дисциплины у студентов формируются знания, навыки и умения, позволяющие самостоятельно проводить анализ сигнальных сообщений, знать протоколы сигнализации ОКС №7 и 2ВСК, используемые на 
отечественных сетях связи, методы анализа и проектирования сетей сигнализации. 
Теоретической базой дисциплины ССМС являются основные положения 
дисциплин специального цикла: системы документальной электросвязи, теория 
телетрафика, системы коммутации, цифровые системы передачи, направляющие среды в сетях связи, техника микропроцессорных систем в коммутации. 
8 
 

1. МЕСТО СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ В СОВРЕМЕННЫХ 
МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЯХ 
1.1. Общие понятия и классификация телефонных систем 
сигнализации 
Телефонная связь, сотовая связь, огромные ресурсы сети Интернет, IP-телефония, кабельное телевидение (домашнее видео по заказу) – всё это должно 
быть объединено в единую архитектуру. 
С учетом того, что в мультисервисных сетях передается и обрабатывается 
трафик разных видов (речевой трафик реального времени, трафик данных, видеоинформация), можно выделить три вида существующих проблем: 
1)  появление новых телекоммуникационных услуг с универсальным доступом из ТфОП/ISDN и IP-сетей, в контексте эволюции концепции Интеллектуальной сети и конвергенции услуг связи; 
2)  необходимость новых подходов к проблеме обеспечения качества обслуживания. Однако, работы в этом направлении затрудняет отсутствие согласованной структуры мультисервисной сети следующего поколения; 
3)  проблема организации сигнализации и управления в мультисервисной 
сети. На данный момент конвергенция сетей происходит полным ходом, а вот 
проблема создания единой сети сигнализации остается насущной. 
В общем виде сеть сигнализации должна обеспечивать решение вышеперечисленных проблем.  
Необходимость сигнализации по межстанционным соединительным линиям, как и сама концепция концентрации телефонной нагрузки в коммутационных узлах и станциях, совершенно естественно необходима, т. к. организация 
непосредственного соединения каждого с каждым для миллионов абонентов, 
желающих связаться друг с другом, невозможна.  
Термин «автоматическая телефонная станция» (АТС) возник в эпоху ручных телефонных станций (1880–1910 гг.) и связан с изобретением А. Б. Строуджера из Канзас-Сити. Сменившая ручные станции эпоха электромеханических 
АТС (1910–1960 гг.) включала этапы шаговых АТС, машинных систем и координатных АТС, а в 1960 г. сменилась эпохой электронных АТС. Электронные 
системы коммутации, в свою очередь, также успели пройти три этапа развития: 
пространственная коммутация аналоговых сигналов с управлением по записанной программе (1965–1975 гг.), временная коммутация цифровых сигналов с 
централизованным программным управлением (1975–1985 гг.) и цифровые АТС 
с распределенным микропроцессорным программным управлением и распределенной цифровой коммутацией после 1985 г.  
9 
 

В Российской Федерации (РФ) эпоха ручных телефонных станций началась с подписанной в ноябре 1881 г. телеграфным департаментом Министерства внутренних дел концессии на строительство и эксплуатацию телефонных 
сетей общего пользования в Петербурге, Москве, Варшаве, Одессе, Риге сроком 
на 20 лет. Однако, не приступая к строительству, владелец концессии инженер 
фон-Баранов перепродал все права Телефонной компании Белла (США), которая построила, оборудовала и открыла в 1882–1883 гг. на указанных условиях 
телефонные сети в этих пяти городах. На этих станциях устанавливались однопроводные коммутаторы системы Гилеланда. 
Первые российские ручные телефонные станции были изготовлены на заводах Уфимской губернии (Симка-завод, Аша-Балашовский завод и Миньярский завод), что, может быть, послужило одним из поводов для выбора места 
производства электронных АТС типа МТ-20. 
К началу 1917 г. телефонная сеть России включала 232 тыс. абонентов, 
половина которых находилась в Петрограде и Москве. В последующие годы 
были уничтожены помимо всего прочего 2/3 этой номерной емкости, и к 1922 г. 
общее количество абонентов составляло лишь 89 тысяч.  
Первая автоматическая телефонная станция емкостью 6000 номеров была 
пущена в эксплуатацию в Ростове-на-Дону в 1929 г. В конце второй мировой 
войны Министерством связи СССР и промышленностью была разработана 
АТС-47 декадно-шаговой системы. В связи с этим полезно вспомнить, что английский патент на АТС с шаговым искателем еще в 1895 г. получили российские инженеры М. Ф. Фрейденберг и С. М. Бердичевский-Апостолов. В 1954 г. 
заводом «Красная заря» и Ленинградским отраслевым научно-исследовательским институтом связи (ЛОНИИС) было создано новое поколение станций декадно-шаговой системы – АТС-54. 
В 1957 г. в Ленинграде была установлена первая автоматическая подстанция координатной системы емкостью 100 номеров. Позднее в ЛОНИИС 
под руководством профессора Б. С. Лившица совместно с заводом «Красная  
заря» была разработана АТС координатной системы большой емкости, и в 
1967–1968 гг. на Калининском проспекте в Москве была смонтирована автоматическая телефонная станция координатной системы на 30 тыс. номеров. Координатные АТС разработки ЛОНИИС производились также в ГДР и Чехословакии. 
Сегодня в эксплуатации на городских телефонных сетях все еще находятся эти декадно-шаговые АТС (АТС-47 и АТС-54) и координатные АТС (АТСК, 
АТСКУ, АТСК-100/2000, ПСК-1000), составляющие порядка 25 % и 60 % емкости ГТС, соответственно. Оставшиеся 15 % представляют собой квазиэлектронные и современные электронные цифровые станции. Общая монтированная ем10