Мухин С.В.

Исследования: от кабеля до ОКС 7

Как известно, система сигнализации ОКС 7 обладает рядом преимуществ по сравнению с предыдущими системами. Это объясняется высокой производительностью, и как следствие, высокой скоростью соединения, надежностью, обеспечиваемой резервированием и введением альтернативных маршрутов, экономичностью, связанной с использованием общего канала сигнализации для большого количества соединений, а также гибкостью системы – независимостью от типа обслуживаемого трафика, трафика сети ТфОП, ISDN, или другого цифрового телекоммуникационного оборудования. В связи с этим для анализа ОКС 7 необходима и специфическая линейка средств контроля (СК), позволяющих осуществлять внедрение и эксплуатацию систем сигнализации на телекоммуникационных сетях России.

В данной статье рассматриваются различные аспекты контроля ОКС 7 на примере средств измерений, анализа, тестирования и мониторинга. При этом учитываются некоторые отличия построения системы сигнализации ОКС 7 от семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем, связанные с тем, что она фактически соответствует лишь ее четырем уровням, а именно:

• уровень 1 подсистемы MTP, определяющий физические, электрические, и функциональные характеристики звена данных сигнализации, соответствует физическому уровню ВОС;
• уровень 2 подсистемы MTP, гарантирующий точность сквозной передачи через сигнальное звено, осуществляет управление потоком, подтверждение правильности последовательности сообщения, и проверку ошибок, соответствует, канальному уровню ВОС;
• уровень 3 подсистемы MTP, обеспечивающий маршрутизацию сообщений между пунктами сигнализации в сети ОКС 7, переадресовывая трафик от неисправных звеньев сигнальных пунктов и управляя трафиком при перегрузке, соответствует сетевому уровню ВОС;
• уровень 4, включающий разнообразные подсистемы пользователей, например, подсистему пользователя сети с интеграцией служб (ISUP), подсистему возможностей транзакций (TCAP) и т. д., определяет функции и процедуры сигнализации, характерные для определенного типа пользователя системы, тем самым, соответствуя верхним уровням ВОС.

Исследования, проводимые на сети ОКС 7, в общем случае сводятся к анализу его подсистем, используя для этого типовые СК (табл. 1), которые, как было отмечено выше, необходимы как на этапе развертывания сети сигнализации ОКС 7, так и в процессе ее эксплуатации.

Таблица 1. Средства контроля ОКС 7

Уровень 1	Уровень 2	Уровень 3	Уровень 4
1586 T(E) SunSetxDSL SunLite E1 SunSet E1e ТИС-E1 SunSet E20 Lite 3000	ТИС-E1, E2, E3 SunSet E20 Lite 3000 MPA-7x00 SNT7531(STA-7) GHEPARDO	ТИС-E1, E2, E3 SunSet E20 Lite 3000 MPA-7x00 SNT7531(STA-7) GHEPARDO	SunSet E20 Lite 3000 MPA-7x00 SNT7531(STA-7) GHEPARDO MasterQuest

В соответствии с принятым подходом, рассмотрим функциональные возможности данных СК на различных этапах исследования ОКС 7.

На первом уровне осуществляется проверка цифрового канала на соответствие требованиям таких стандартов, как G.821, G.826, M.2100, а при развертывании или вводе нового направления, выполняется еще и тестирование кабеля. Здесь и далее, чтобы не расширять спектр затронутых в данной статье вопросов, рассматривается только медный кабель, который предполагается использовать для организации сети сигнализации ОКС 7 на предмет возможной работы высокоскоростного цифрового оборудования.

В принципе, существуют два варианта организации цифрового тракта, реализуемые по вновь проложенным и по существующим кабелям, для нахождения возможных повреждений в процессе эксплуатации которых, используются СК 1586 T(E) – фирмы Motech Industries и SunSetxDSL – компании Sunrise (табл. 1). Первое представляет собой средство измерений (СИ) уровня передаваемого сигнала, частоты, отношения сигнал/шум и многих других параметров, а второе сочетает в себе как СИ, позволяющее проводить отмеченные измерения, так и средство тестирования (СТ) прямых проводов на предмет работы по ним высокоскоростного цифрового оборудования xDSL. Таким образом, основным отличием последнего СК от аналогичных средств является наличие сменных модулей, позволяющих осуществлять контроль параметров разнообразных систем абонентского доступа (ADSL, IDSL, SDSL, HDSL) и рефлектометра, служащего для выявления локальных неоднородностей и места неисправности кабеля, обнаружения параллельного подключения, определения расстояния до повреждения и решения ряда других задач.

Наиболее существенные функциональные возможности СК, позволяющих производить тестирование уже организованного тракта E1 представлены в табл. 2.

Таблица 2. Возможности анализаторов потока E1

Тип оборудования/ Производитель	SunLite E1 Sunrise	SunSet E1e Sunrise	SunSet E20 Sunrise	ТИС-E1 ЗАО "Технодалс"	Lite 3000 NetTest
Функции:
1. Прием/передача Е1	+	+	+	+	+
2. Тестирование E1	+	+	+	+	+
3. Измерение уровня и частоты сигнала E1	+	+	+	+	+
4. Кодирование: HDB3, AMI	+	+	+	+	+
5. Анализ FAS, MFAS, CRC-4	+	+	+	+	+
6. Мониторинг CAS	+	+	+	+	+
7. Генерирование тест-последовательностей	+	+	+	+	+
8. Внесение ошибок в канал	+	+	+	+	+
9. Исследование выбранного ТЧ канала: измерения, прослушивание	+	+	+	+	+
10. Измерение задержки сигнала	+	+	+		+
11. Измерение фазовых дрожаний	-	-	-	+	- (ожидается)
12. Имитация неисправностей	-	+	+	+	+
13. Анализ цифрового импульса по маске	-	+	+	-	- (ожидается)
14. Гистограммный анализ	+	+	+	+	+
15. Удаленное управление	-	+	+	+	+
16. Подключение принтера	+	+	+	+	+

Приведенные в табл. 1 СК могут осуществлять сбор контролируемых параметров и выводить их на печать, либо на жесткий диск компьютера. Рекордсменом из всех портативных СК по времени работы от аккумулятора является Lite 3000 – до 10 часов, а по габаритам – миниатюрный SunLite E1. Единственным из представленных средств, в стационарном режиме (от сети переменного тока) работает только ТИС-E1, позволяя при этом, как и Lite 3000 проводить измерения фазовых дрожаний. Важной особенностью стационарного и портативных СК является включение в их состав средств анализа (СА). Последние позволяют установить соответствие цифрового импульса регламентирующей маске, выполнить анализ кодовых последовательностей и провести гистограммный анализ.

Так как всесторонние исследования первого уровня ВОС чрезвычайно важны для определения возможности работы по каналу связи, функции тестирования и анализа потока E1, поддерживаются всеми приборами. Переход к следующим уровням контроля возможен только при соответствии нормам, результатов полученных измерений и тестирования.

Рекомендацией Q.780 определено, что для тестирования ОКС 7 применяются два вида тестов:

• аттестационный (Validation testing (VAT));
• тест на совместимость (Compatibility testing (CPT)).

Первый вид тестирования применяется при вводе в эксплуатацию какого-то пункта сигнализации – SP или STP. Это вновь вводимое оборудование должно удовлетворять соответствующим рекомендациям МСЭ-Т.

Второй вид тестирования применяется для исследования на совместимость вновь вводимой или уже находящейся в эксплуатации станции сети сигнализации ОКС 7. Ниже мы ограничимся описанием второго вида тестирования – на совместимость.

В состав этого вида исследования сети сигнализации ОКС 7 входит ее "стрессовое" тестирование, которое необходимо для анализа не только какого-то определенного участка сети, но и для возможности проверить ее поведение в целом. При этом виде тестирования анализатор должен обеспечить выполнение следующих функций:

• пропадание/дублирование сообщений,
• замена одного сообщения другим,
• ввод лишних сообщений,
• имитация перегрузки каналов, либо отключения их,
• имитация параметров готовности сигнального канала, внесение ошибок в передаваемые пакеты,
• ввод задержки в передачу.

Все это позволяет определить насколько готова сеть к эксплуатации, так как создаваемые сегодня сети сигнализации должны, для надежности функционирования, осуществлять полное резервирование при подключении пунктов сигнализации, а также обладать способностью самозалечивания и гибкого управления сигнальным трафиком.

На втором уровне осуществляется проверка протокола сигнализации в соответствии с рекомендацией Q.781. Согласно ей для организации теста необходим симулятор MTP3 и анализатор протокола уровня 2. Схема испытания соответствует рис. 1.

Рис. 1. Тестирование уровня 2

Таблица 3. Анализаторы протоколов

Тип оборудования/ Производитель	SunSet E20 Sunrise	GHEPARDO Sunrise	Lite 3000 NetTest	MPA 7x00 NetTest	SNT 7531 (STA-7) ЛОНИИС	ТИС-E1, E2, E3 ЗАО "Технодалс"
Возможности:
MTP	+	+	+	+	+	+
MAP	+	+	+	+	+	-
TUP	+	+	+	+	-	-
ISUP	+	+	+	+	+	+
SCCP	+	+	+	+	+	-
TCAP	+	+	+	+	+	-
INAP	-	+	-	+	+	-
MUP	-	-	+	+	+	-
HUP	-	-	+	+	+	-
Число каналов	2	16	2	24	4	1

В качестве анализатора для уровня 2 возможно использование любого из перечисленных в этой таблице анализаторов, предварительно определившись с тем, для каких целей будет использоваться анализатор протоколов ОКС 7, так как, в общем, анализаторы протоколов сигнализации используются в процессе:

1. Пуско-наладочных работ и приемосдаточных испытаний, при которых происходит детальное сравнение сигнального протокола со спецификациями во время инсталляции или обновления протокола или коммутационного оборудования;
2. Исследования и поиска неполадок путем проведения детального анализа сигналов во время эксплуатации;
3. Анализа производительности, подсчетом типов сообщений на канал/направление;
4. Разработки оборудования;
5. Эксплуатации для ежедневного контроля работы оборудования в сети.

Из всего списка СК, служащих для анализа ОКС 7 (табл. 3), следует выделить Lite 3000, по той причине, что, несмотря на небольшие размеры, он является универсальным и незаменимым в небольших телекоммуникационных компаниях. Lite 3000 способен не только заниматься анализом Е1, полноуровневым мониторингом ОКС 7, но и исследовать CAS сигнализации, R2, R1.5, DTMF, мониторинг и эмуляцию по S- и U-интерфейсам ISDN BRI… Развитая система помощи позволяет оперативно анализировать трафик протоколов сигнализации. Но, тем не менее, его, как и SunSet E20 и многие другие приборы, нельзя в полной мере отнести к протокол-анализаторам, которые должны обладать более мощными возможностями. В частности можно отметить многоканальную и многопротокольную работу, гибкую систему фильтрации, длительный сбор статистики, что очень важно при анализе реальной сети ОКС 7, когда необходимо найти какую-то определенную информацию из огромного числа информационных элементов передаваемых по сети сигнализации, и без этой возможности, можно потерять значительное время. Поэтому пользующиеся заслуженной популярностью Lite 3000 и SunSet E20, являясь универсальными анализаторами сигнализации, больше предназначены для небольших телекоммуникационных компаний. Поскольку технология ОКС 7 представляет собой сетевую технологию, для анализа происходящих в сети процессов, требуется многоканальный контроль.

Одним из мощнейших анализаторов сигнализации в мире, имеющим возможность анализа до 24-х полнодуплексных каналов, является многоканальный анализатор протоколов МРА-7x00 производства компании NetTest (табл. 3). При всем этом он прост в эксплуатации и позволяет производить детальный анализ сигнальных протоколов в цифровых сетях ОКС7. Его назначение – это пуско-наладочные работы, анализ производительности, эксплуатация и выявление неполадок в сетях ОКС 7. Что не маловажно, он способен анализировать и российскую версию ISUP.

В качестве имитаторов уровня 3 можно использовать рассматриваемые ниже анализатор SNT-7531, разработанный ЛОНИИС, и GHEPARDO, компании Sunrise (табл. 3).

Тестирование уровня 3 (Q.782) возможно лишь тогда, когда полностью исследован уровень 2. В качестве необходимых устройств для уровня 3 необходим симулятор верхних уровней и анализатор протокола. В качестве симулятора наиболее подходят протокольные анализаторы SNT-7531 и GHEPARDO. В качестве анализатора протокола возможно использование любого из приборов приведенных в табл. 3.

Рис. 2 показывает вариант включения анализаторов протоколов сигнализации на сети ОКС 7.

Рис. 2. Тестирование уровня 3

Анализатор SNT-7531, разработанный ЛОНИИС является специализированной ЭВМ, который был создан с учетом особенностей России и включает в себя всю национальную специфику ОКС 7, что не мало важно для потребителей. Он обладает широко развитой системой помощи и дает исчерпывающую информацию по выводимой информации, что позволяет работать с ним специалисту не самому большой квалификации, обслуживающей сеть сигнализации №7.

В режиме эмулятора MTP/симулятора ISUP прибор SNT 7531 имеет возможность имитации работы станции по заранее заданным тестовым сценариям (возможность их редактирования), которые выполнены в соответствии с рекомендациями ITU-T Q.784. Этот прибор незаменим: при отладке программно-аппаратных средств реализации протоколов сигнализации во вновь разрабатываемых или адаптируемых коммутационных узлах и разрешение конфликтных ситуаций, при установке новых цифровых систем коммутации в окружении существующих аналоговых и цифровых АТС предыдущих поколений.

Для тестирование уровня 3 системы сигнализации ОКС 7 также возможно использование анализатор протоколов GHEPARDO, который более детально рассмотрен ниже.

Для выполнения тестирования на уровне 4 в соответствии с рекомендациями Q.783 - Q.787 необходим симулятор верхних уровней, генератор вызовов, протокольный анализатор и система мониторинга, в качестве которого можно использовать программное обеспечение станции, которое позволяет выполнять трассировку вызовов, но, к сожалению, эти возможности обычно ограничены и не позволяют отслеживать все сбойные ситуации. Поэтому для этих целей рекомендуется воспользоваться монитором сигнализации MasterQuest, производимым компанией NetTest, для тестирования сигнального трафика использовать анализаторы протоколов, которые представлены в табл. 3, а для имитации работы станций и генерации вызовов - SNT-7531 и GHEPARDO. На рис. 3 в качестве примера показана схема тестирования подсистемы ISUP (Q.784).

Рис. 3. Тестирование уровня 4

Анализатор протоколов GHEPARDO, компании Sunrise, является мощнейшим, по своим возможностям, прибором, способным в полной мере провести анализ общеканальной сигнализации ОКС 7. Он прост в использовании, благодаря web-интерфейсу, в качестве которого может использоваться любой из известных браузеров (Microsoft Internet Explorer, Netscape Communicator, Sun Hot Java и другие). Анализатор протоколов GHEPARDO обладает также следующими функциональными возможностями:

1. Поддержка большого количества протоколов сигнализации.
2. Мультиинтерфейс (T1, E1, ISDN PRI(BRI)).
3. Одновременное задание до 4 различных тестов, одновременное подключение к 16 потокам E1 и 240 сигнальным каналов, задание тестов по времени.
4. Симуляция различных уровней ОКС 7 (эмуляция SP, STP) и генерация большого числа вызовов (до 10000), с распределение их по направлениям, с последующим декодированием полученной трассировки вызовов.
5. Автоматическая запись и вывод полученных результатов в графическом виде, корреляция статистики.
6. Все отчеты в формате Web, гибкая фильтрации и многое другое.

На завершающем этапе в соответствии с рекомендацией Q.788 проводят тестирование "из конца в конец". Пример самой простой схемы тестирования показан на рис. 4. Как видно из него для его проведения необходимы СК, в качестве которых выступают имитаторы терминала, которые будут заниматься генерированием необходимой нагрузки, анализаторы протоколов, а также система мониторинга, обеспечивающая трассировку вызовов. В качестве подобного оборудования возможно использование систем мониторинга протоколов сигнализации GHEPARDO, производства Sunrise или MasterQuest, производимая компанией NetTest, последняя наиболее предпочтительна, так как является практически безграничной по наращиванию системой. В качестве имитаторов оконечных устройств может выступать реальное оборудование, либо симулятор. Соединение ISU - ISU (International switching center (Международный пункт сигнализации)) должно быть протестировано.

Рис. 4. Тестирование "из конца в конец"

Системы мониторинга сигнализации подключаются не непосредственно к сети сигнализации, а к территориально-распределенным анализаторам по локальным или глобальным сетям с помощью протокола TCP/IP (рис. 5), что позволяет всю статистическую информацию передавать отдельно от трафика сигнализации. Подобное подключение не влияет на саму сеть сигнализации и позволяет, по мере необходимости, наращивать ее.

Рис. 5. Подключение систем анализа протоколов

Эти системы позволяют вести удаленный сбор, анализ и оценку принимаемой от этих анализаторов информации, статистическую информацию о динамике распределения нагрузки на сети сигнализации, различные исследования: о злонамеренных вызовах, несанкционированной маршрутизации вызовов и много другое. Вся эта информация отображается в реальном масштабе времени и позволяет контролировать всю сеть сигнализации, что дает возможность оперативно выявлять ее повреждения, находить узкие места, а значит, система позволяет более эффективно эксплуатировать сеть ОКС 7, что сказывается на снижении стоимости эксплуатации, а также улучшении качества предоставляемых абонентам услуг. В качестве системы мониторинга сигнализации может использоваться ранее рассмотренный GHEPARDO, который кроме всего перечисленного выше также может обеспечить:

1. Одновременную поддержку, с доступом к режиму монитор, большого числа независимых подключений – до 32.
2. Распределенный мониторинг и управление по локальной или глобальной сетям на основе протокола TCP/IP с возможностью управления до 256 подобными приборами.
3. Поддержку CDR (Call Detail Records), сохраняя информацию по конкретному звонку (номер абонента, продолжительность, причина разъединения…) в форматах: текст, Microsoft Access (DAO), ODBC. Эта возможность позволяет проследить все соединение вызова и выявить участки сети, на которых могут возникнуть проблемы и, таким образом, предоставить детальную информацию для ее устранения. Один GHEPARDO сервер может собирать информацию от 50 GHEPARDO.
4. Обеспечение трассировки вызова по сети.

Для обеспечения необходимой защиты при работе через сеть TCP/IP, в его состав входит система шифрования, которая предотвращает несанкционированный доступ к информации.

Кроме системы мониторинга на основе GHEPARDO, производства Sunrise существует также и система мониторинга протоколов сигнализации MasterQuest, производимая компанией NetTest. Она представляет собой специализированную ЭВМ, построенную на Альфа-сервере, управляемой операционной системой Compaq UNIX, которая осуществляет сбор передаваемой по каналам сигнализации информации по протоколу TCP/IP через локальную сеть, либо интернет (см. рис. 5). В качестве устройств, которые передают эту информацию, выступают мощные анализаторы протоколов, например MPA 8100, этой же компании. MasterQuest является наращиваемой системой, что позволяет создать достаточно сложную, иерархическую структуру и размеры ее не ограничены. Статистические данные, сохраненные в базе данных Oracle RDBMS, могут экспортироваться в приложения третьего лица, использующие SQL API.

Система мониторинга MasterQuest выполняет следующие функции:

1. Сбор статистики в реальном масштабе времени независимо от состояния загрузки сети, что обеспечивает их надежное поступление. Это обеспечивается тем, что система мониторинга подключается к внешним анализаторам сигнализации, что позволяет легко наращивать общую систему мониторинга. Все это позволяет оперативно идентифицировать тип аварии и предупредить операторов сети о возможном сбое.
   Список выводимой на экран информации об аварии содержит следующие данные о ней: время, статус ее подтверждения, название объекта и короткого текста, описывающего тревогу. В качестве причин сбоя могут быть сбои передачи (No Signal, AIS, No Frame), обнаружение мошенничества, внутренняя система индикации аварии оборудования.
   Кроме того, MasterQuest занимается сбором статистики по обслуживанию вызовов в соответствии с рекомендациями Q.752, E.422.
   MasterQuest осуществляет подробную статистику по нагрузке на сеть сигнализации, с последующим представлением в табличном или графическом виде данных о количестве различных видов сообщений по подсистемам пользователя.
   Также, ведется статистика канала сигнализации с помощью следующих счетчиков: число FISU, число MSU, число LSSU, число повторных передач, число ошибок CRC16, число октетов MSU, число октетов LSSU, число октетов с повторной передачей.
2. Анализ протоколов с быстрой расшифровкой и поиск неисправностей.
   MasterQuest способен обеспечить полную расшифровку ОКС 7, которая записывается в базу данных для возможного дальнейшего анализа. Кроме того, на экран выдается полная топология сети сигнализации.
3. Трассировка вызова по сети.
   Эта возможность может использоваться для поиска неисправностей при соединении двух абонентов, устранения их жалоб. По каждому вызову записывается подробная информация необходимая оператору, в частности, номера абонентов (вызываемого и вызывающего), время соединения, статус абонента, продолжительность соединения, причина разъединения. При необходимости оператор может детально рассмотреть каждый вызов.
4. Тарификация.
5. Выявление мошенничества.
   Эта функция основана на выявлении подозрительных вызовов, которые заносятся в специальные списки, а затем анализируются. В качестве информации, по которой вызов попадает в список подозрительных вызовов, может являться, например, следующее: длительные вызовы, когда номера A или B не соответствуют белому списку; неправильная сигнализация; вызов сделан абонентом из черного списка. Подтверждение подлинности счетов.
6. Поддержка CDR и TDR (Transaction Data Records). Система MasterQuest способна собирать информацию по каждому вызову и транзакции в сети. Система MasterQuest постоянно получает информацию о вызове и транзакции от распределенных анализаторов, и на их основе генерирует CDR и TDR. Для разных видов протоколов сети сигнализации существуют различные базы данных, где сохраняется соответствующая информация, например, номер вызывающего абонента, номер вызываемого абонента, время разговора, причина его завершения и другие. Использование систем мониторинга в крупных телекоммуникационных сетях позволит обеспечить компании централизованный мониторинг всего сигнального трафика, что однозначно положительно скажется на итоговой экономии средств и повышении качества обслуживания сети в целом.
   
   

   На этом завершается наш обзор, в котором мы кратко ознакомились с некоторыми из существующих на российском рынке анализаторов протоколов, которые позволяют провести тестирование и анализ всех четырех уровней системы сигнализации ОКС 7. Мы не вдавались в подробности самой сигнализации, так как на эту тему написано уже достаточно много литературы, и все же надеемся, что смогли, донести до потребителя измерительной продукции, некоторую информацию о существующих приборах, которая сможет послужить отправной точкой при выборе необходимого измерительного оборудования.
   
   

   ---

   Выше представлен первоначальный вариант статьи опубликованной в:

   "Сети и системы связи", # 12, - 2002
   
   

   ---

   
   
   

   Назад

   
   
   

   ---

   
   

   Домой

   Гостевая книга

   Письмо

   Артур Конан Дойл

   Попытка (сказки)

   1997-2014
   Завтрак связиста