1

ЛЕКЦИЯ № 16

Протокол абонентской сигнализации Q.931 На уровне маршрутизации D−канала (сетевой уровень, уровень 3) осуществляется сигнализация "пользователь-сеть". Протокол сетевого уровня предназначен для управления соединениями с коммутацией каналов и пакетов. Этот протокол делает невидимым для пользователя способ использования ресурсов канального уровня.

Протокол уровня 3 обеспечивает реализацию двух типов функций: • функции управления установлением соединений сетевого уровня; • функции транспортировки сообщений (помимо тех, которые реализуются

канальным уровнем). Примеры функций второго типа: сегментация и сборка (формирование блоков сообщений из сегментов) при передаче данных терминалами пользователя, мультиплексирование соединений в одном канале типа В. Минимальный перечень функций сетевого уровня таков:

• обработка сообщений поступающих с канального уровня; • генерирование и интерпретация сообщений при обмене с уровнем 3 станции

ЦСИО; • управление каналами типа В и логическими каналами пакетного уровня; • управление вызовами в процедурах управления соединениями с коммутацией

каналов; • проверка совместимости предоставляемых услуг с требованиями

пользователя. Наряду с перечисленными, сетевому уровню могут быть свойственны дополнительные функции: − маршрутизация и ретрансляция; − сегментация и сборка; − обнаружение ошибок, которые не обнаружены нижними уровнями; − исправление ошибок; − управление перегрузками. Маршрутизация − это процесс определения координат соединения между пользователем и станцией ЦСИО или между пользователями. Если элементами соединения сетевого уровня являются промежуточные системы, то они обеспечивают ретрансляцию информации к другим сетям, упрощая взаимодействие объектов ЦСИО с ними. Сегментация (на передаче) и сборка сообщения (на приеме) при передаче данных необходимы для регулирования его транспортировки через интерфейс “пользователь−сеть”. Процедура обнаружения ошибок использует уведомления канального уровня о потере информации. Процедура исправления ошибок инициирует повторную передачу блока данных удаленному объекту сетевого уровня.

2

Под управлением перегрузками понимают анализ имеющихся ресурсов и указание безуспешности запроса установления соединения для предотвращения перегрузки.

Информация, необходимая для работы протокола Q.931, перевозится в информационных кадрах протокола LAPD (см. лекцию №15) в поле «информация». Формат и кодирование информационного поля протокола LAPD зависит от типа протокола 3-го уровня.

Для протокола Q.931 в режиме обслуживания вызовов в ЦСИО с коммутацией пакетов, поле информации имеет следующий формат:

Биты 8 7 6 5 4 3 2 1 Байты

Дискриминатор протокола (Protocol discriminator) 1 0 0 0 0 Длина значения указателя вызова

Length CRV (в байтах) 2

Значение указателя вызова (Call reference value – CRV) 3 0 Тип сообщения (Message type – MT) 4

Другие информационные элементы (IE) 5 …

Рисунок 1 − Формат сообщений протокола Q.931 Дискриминатор протокола – предназначен для идентификации протокола 3-го уровня (см. табл. 1 и 2). Например, для процедур управления вызовами по протоколу Q.931 значение дискриминатора протокола равно 08’Hex. Указатель вызова (CRV) предназначен для идентификации вызова среди других вызовов или регистрации услуги в интерфейсе “пользователь−сеть”. Этот параметр аналогичен параметру CIC в ОКС-7, с той разницей, что CRV обозначает не номер канала, а номер вызова. От одного терминала по одному каналу В может быть обслужено одновременно несколько вызовов с различным значением CRV. По значению этого параметра фильтруются и обрабатываются сообщения, относящиеся к конкретному вызову. Номер разговорного канала, в котором обслуживается данный вызов, указывается в IE “Channel Identification” – ChID. Тип сообщения (MT) – кодирует конкретное сообщение согласно его назначению в табл. 3. Информационные элементы (IE) – общее название параметров, детализирующих конкретное сообщение. К таким параметрам, например, относятся – атрибуты запрошенной услуги – скорость, вид передаваемой информации, номер абонента и т.п. - см. табл.4.

3

Все типы сообщений протокола Q.931 можно разделить на 4 группы по выполняемым функциям:

1. Группа сообщений для установления разговорных соединений 2. Сообщения, передаваемые в информационной фазе вызова 3. Сообщения для разрушения разговорных соединений 4. Прочие сообщения Каждое сообщение может содержать в себе какое-то количество обязательных

и необязательных информационных элементов (IE). Информационные элементы могут быть однобайтовыми или многобайтовыми.

Таблица 1 – Значение дискриминатора протокола для процедур управления вызовами по протоколу Q.931.

Bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Octet

Q.931/I.451 user-network call control messages Сообщения управления вызовами

в интерфейсе «пользователь-сеть» по протоколу Q.931

0 0 0 0 1 0 0 0 Protocol discriminator

1

Таблица 2 – Значение дискриминатора протокола для различных протоколов.

БИТЫ 8 7 6 5 4 3 2 1

Назначение протокола

⎭⎪⎬⎪⎫0 0 0 0 0 0 0 0

through0 0 0 0 0 1 1 1

Назначаются в соответствии с пунктом 4.5.30 рек. Q.931; не доступны для использования в качестве дискриминатора протокола

0 0 0 0 1 0 0 0 Процедуры управления вызовами по протоколу Q.931

⎭⎪⎬⎪⎫0 0 0 1 0 0 0 0

through0 0 1 1 1 1 1 1

Резерв для других протоколов сетевого уровня, включая протокол X.25

⎭⎪⎬⎪⎫0 1 0 0 0 0 0 0

through0 1 0 0 1 1 1 1

Для национального использования

⎭⎪⎬⎪⎫0 1 0 1 0 0 0 0

through1 1 1 1 1 1 1 0

Резерв для других протоколов сетевого уровня, включая протокол X.25

All other values are reserved.

4

Таблица 3 – Кодирование конкретных типов сообщений (МТ).

BIN’Cod HEX’Cod 8 7 6 5 4 3 2 1

MT Тип сообщения

00 0 0 0 0 0 0 0 0 Escape to nationally specific message type

0 0 0 - - - - - Call establishment message: Сообщения для установления соединения:

01 0 0 0 0 1 – ALERTING ГОТОВНОСТЬ 02 0 0 0 1 0 – CALL PROCEEDING ОБРАБОТКА ВЫЗОВА 07 0 0 1 1 1 – CONNECT СОЕДИНИТЬ 0F 0 1 1 1 1 – CONNECT ACK ПОДТВ. СОЕДИНЕНИЕ03 0 0 0 1 1 – PROGRESS В ПРОЦЕССЕ 05 0 0 1 0 1 – SETUP УСТАНОВИТЬ 0D 0 1 1 0 1 – SETUP ACK ПОДТВ. УСТАНОВЛ.

0 0 1 - - - - - Call information phase message:

Сообщения, передаваемые в

информационной фазе вызова:

26 0 0 1 1 0 – RESUME ВОЗОБНОВИТЬ 2E 0 1 1 1 0 – RESUME ACK ПОДТВ. ВОЗОБНОВЛ. 22 0 0 0 1 0 – RESUME REJECT ОТКЛОНИТЬ ВОЗОБН. 25 0 0 1 0 1 – SUSPEND ПРИОСТАНОВИТЬ 2D 0 1 1 0 1 – SUSPEND ACK ПОДТВ. ПРИОСТ. 21 0 0 0 0 1 – SUSPEND REJECT ОТКЛОНИТЬ ПРИОСТ. 20 0 0 0 0 0 – USER INFORMATION ИНФОРМАЦИЯ

ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 0 1 0 - - - - - Call clearing messages: Сообщения для

разрушения соединений:

45 0 0 1 0 1 – DISCONNECT РАЗЪЕДИНИТЬ 4D 0 1 1 0 1 – RELEASE ОСВОБОДИТЬ 5A 1 1 0 1 0 – RELEASE COMPLETE ОСВОБ. ЗАКОНЧЕНО 46 0 0 1 1 0 – RESTART РЕСТАРТ СОЕДИН. 4E 0 1 1 1 0 – RESTART ACK ПОДТВ. РЕСТАРТА

0 1 1 - - - - - Miscellaneous messages: ПРОЧИЕ СООБЩЕНИЯ:

60 0 0 0 0 0 – SEGMENT СЕГМЕНТИРОВАТЬ 79 1 1 0 0 1 – CONGESTION CONTROL УПРАВЛЕНИЕ

ПЕРЕГРУЗКОЙ 7B 1 1 0 1 1 – INFORMATION ИНФОРМАЦИЯ 6E 0 1 1 1 0 – NOTIFY УВЕДОМЛЕНИЕ 7D 1 1 1 0 1 – STATUS СОСТОЯНИЕ 75 1 0 1 0 1 – STATUS ENQUIRY ЗАПРОС СОСТОЯНИЯ

5

Таблица 4 – Кодирование информационных элементов (IE).

BIN’Cod

HEX’Cod

Название информационного элемента

(IE)

Максим. длина

(байты) 8 7 6 5 4 3 2 1

1 : : : - - - - Single octet information elements: 0 0 0 - - - - Reserved 0 0 1 - - - - Shift 11 0 1 0 0 0 0 0 More data 11 0 1 0 0 0 0 1 Sending complete 11 0 1 1 - - - - Congestion level 11 1 0 1 - - - - Repeat indicator 11

0 : : : : : : : Variable length information element: 0 0 0 0 0 0 0 00 Segmented message 14 0 0 0 0 1 0 0 04 Bearer capability - BC 12 0 0 0 1 0 0 0 08 Cause 32 0 0 1 0 0 0 0 10 Call identity 10 0 0 1 0 1 0 0 14 Call state 13 0 0 1 1 0 0 0 18 Channel identification - ChID 0 0 1 1 1 1 0 1E Progress indicator 0 1 0 0 0 0 0 20 Network-specific facilities 0 1 0 0 1 1 1 27 Notification indicator 13 0 1 0 1 0 0 0 28 Display 34/82 0 1 0 1 0 0 1 29 Date/time 18 0 1 0 1 1 0 0 2C Keypad facility 34 0 1 1 0 1 0 0 34 Signal 13 1 0 0 0 0 0 0 40 Information rate - IR 16 1 0 0 0 0 1 0 42 End-to-end transit delay 11 1 0 0 0 0 1 1 43 Transit delay selection and indication 15 1 0 0 0 1 0 0 44 Packet layer binary parameters 13 1 0 0 0 1 0 1 45 Packet layer window size 14 1 0 0 0 1 1 0 46 Packet size 14 1 0 0 0 1 1 1 47 Closed user group - CUG 17 1 0 0 1 0 1 0 4A Reverse charge indication 13 1 1 0 1 1 0 0 6C Calling party number - CgPN 1 1 0 1 1 0 1 6D Calling party subaddress 23 1 1 1 0 0 0 0 70 Called party number - CdPN 1 1 1 0 0 0 1 71 Called party subaddress 23 1 1 1 0 1 0 0 74 Redirecting number 1 1 1 1 0 0 0 78 Transit network selection 1 1 1 1 0 0 1 79 Restart indicator 13 1 1 1 1 1 0 0 7C Low layer compatibility – LLC 18 1 1 1 1 1 0 1 7D High layer compatibility - HLC 15 1 1 1 1 1 1 0 7E User-user 35/131 1 1 1 1 1 1 1 7F Escape for extension

6

Описание взаимодействия пользователя с сетью, при котором необходимо участие протокола сетевого уровня.

Запрос вызова пользователем

Пользователь запрашивает установление соединения, передавая сообщение SETUP (УСТАНОВИТЬ). Это сообщение имеет определенный формат (табл. 5) и содержит адрес и запрос функциональных возможностей интерфейса и станции ЦСИО. Таблица 5 – Формат сообщения SETUP

Information element Ссылка на п.Q.931

Направление n – net u- user

Тип IE M-обязат.

O – необязат.

Длина (байт)

Protocol discriminator 4.2 Both M 1

Call reference (CRV) 4.3 Both M 2…

Message type (MT) 4.4 Both M 1

Sending complete 4.5 Both O 1

Repeat indicator 4.5 Both O 1

Bearer capability (BC) 4.5 Both M 4-12

Channel identification (ChID) 4.5 Both O 2…

Progress indicator 4.5 Both O 2-4

Network specific facilities 4.5 Both O 2…

Display 4.5 n → u O

Keypad facility 4.5 u → n O 2-34

Signal 4.5 n → u O 2-3

Calling party number (CgPN) 4.5 Both O 2…

Calling party subaddress 4.5 Both O 2-23

Called party number (CdPN) 4.5 Both O 2-*

Called party subaddress 4.5 Both O 2-23

Transit network selection 4.5 u → n O 2…

Repeat indicator 4.5 Both O 1

Low layer compatibility (LLC) 4.5 Both O 2-18

High layer compatibility (HLC) 4.5 Both O 2-5

7

Выбор канала типа В. В сообщении “SETUP” пользователь должен указать один из трех вариантов выбора канала В: 1) номер канала указан, других альтернатив нет; 2) номер канала указан, но приемлема любая другая альтернатива; 3) приемлем любой канал в интерфейсе “пользователь−сеть”. Если указанный пользователем номер канала доступен, то сеть выбирает его для данного вызова. Если имеется приемлемый для пользователя канал, сеть посылает ответное сообщение “Прохождение вызова” с указанием номера предоставляемого канала. После этого сеть активизирует соединение по выбранному каналу. Пользователь подключается к каналу только после приема в NT сообщения “Подтверждение установления” – SETUP ACK. Совмещенная передача. Пользователь может не посылать или послать в составе сообщения “ SETUP” часть или все знаки номера вызываемого абонента. В случае совмещенной передачи и отсутствия данных о знаках номера вызываемого абонента сеть запускает тайм-аут длительностью 10 − 15 секунд и выдает сообщение “Подтверждение установления”. Пользователю предоставляется канал типа В в интерфейсе “пользователь−сеть”, по которому станция ЦСИО передает информационный сигнал “Ответ станции”. Протоколы более высоких уровней интерпретируются в каждом случае пользователями сети, а при услугах, связанных с запоминанием информации − также и сетью: сеть передает соответствующую информацию “непросмотренной”, то есть прозрачно.

8

УСТАНОВЛЕНИЕ РАЗГОВОРНОГО СОЕДИНЕНИЯ На рисунке 2 показан простой пример установления соединения с коммутацией

каналов для телефонной сети. На данном рисунке приводится процедура взаимодействия абонентской

сигнализации с межстанционной сигнализацией ОКС-7 при установлении разговорного соединения.

SPC700

LTG3

SN

LTG6

MUXSILTD0

CCNP

SILTD1

DLU6

АТСB

CPMB

SPC 600

SSM

АТСА

2 30

31...

310

Аб.пункт А

ЦТА

PC

NT

ЦТА

PC

NT

Аб. пунктB

ЦАЛ(DSL)

ETCTSS

CCSPCD-D

ST

ST

GSS

RP

RP

RP

CP

2 30

31...

310 2 30

31...

310

С 12*(B1+B2+D) M

18 + 216 + 6 = 240 бит за 1,5 мс= 160 кбит/с (80 кбод)

С 12*(B1+B2+D) M

ЦАЛ (DSL)

DSS1(Q.931)CCS7(Q.763)

DSS1(Q.931)КонвертацияQ.931/Q.763

КонвертацияQ.931/Q.763

18 + 216 + 6 = 240 бит за 1,5 мс= 160 кбит/с (80 кбод) 30*B+E+C

=2048 Кбит/с

SETUPCall Proceeding

Alerting

Connect

Disconnect

ReleaseRelease Complete

SETUP

Alerting

Connect

Disconnect

Release

Release Complete

SETUP / IAM IAM IAM / SETUP

ПВ

"Ответ"

Alerting / ACMACMACM / AlertingConnect / ANMANMANM / Connect

КПВ

Connect ACK

Снятие трубки,Набор номера

Р А З Г О В О Р Н О Е С О С Т О Я Н И Е (ПЕРЕДАЧА РЕЧИ ПО КАНАЛУ В)Отбой

Исходноесостояние

Disconnect / REL REL REL / Disconnect "Занято""Отбой"

Исходноесостояние

Release / RLCRLCRLC / Release

На этапе установления соединения используются следующие команды (сообщения):

• SETUP (УСТАНОВИТЬ) – инициация установления соединения • CONNECT (ПОДКЛЮЧИТЬ) – ответ вызываемого оконечного терминала • RELEASE (ОТКЛЮЧИТЬ) – освобождение канала • USER INFORMATION (ИНФОРМАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ) • CANCEL (ОТМЕНА) • STATUS (СОСТОЯНИЕ) • DISCONNECT (РАЗ'ЕДИНИТЬ) • CALL PROCEEDING – окончание приема информации для установления

соединения • CONNECT ACK – начало обмена информацией.

9

Рисунок 2 – Построение и разрушение разговорного соединения.

10

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ Основной задачей сигнализации «пользователь-сеть» является управление

соединениями. Различают три вида соединений: 1. соединение с коммутацией каналов на базе основных каналов. 2. соединение с коммутацией пакетов на базе основных каналов. 3. соединение с коммутацией пакетов на базе D-канала.

Сигнализация «пользователь-сеть» для соединений с коммутацией каналов осуществляется в ЦСИО только через выделенный канал. Соединение с коммутацией каналов проключается и обрабатывается в сети только на уровне передачи бит.

Организация соединений с коммутацией пакетов осуществляется по В-каналу в два этапа:

• сначала строится соединение с коммутацией каналов между устройствами пользователя и устройством коммутации пакетов (внеканальная сигнализация);

• через это соединение на уровнях защиты и коммутации реализуется протокол обычной коммутации пакетов, и, таким образом установление и разрушение виртуального соединения осуществляется так же, как при передаче пакетов.

В случае соединений с коммутацией пакетов по D-каналу управление соединением производится по тому же D-каналу, что и передача информации.

11

Пример трассировки сообщений протокола DSS1 FROM USER SIDE - Frame #0011 Time: 14:42:27.59 Length: 23 octets SETUP, Calling # 23974 Hex Image: 00 CB 00 00 08 01 01 05 04 04 88 90 21 8F 6C 07 00 80 32 33 39 37 34 Layer 2 - Data Link Layer Address field 00 .......0 EA0 ......0. C/R = COMMAND 000000.. SAPI = 0 Call control procedures CB .......1 EA1 1100101. TEI = 101 Automatic assignment Control field 00 .......0 I Information 0000000. N(S) = 0 00 .......0 P 0000000. N(R) = 0 Layer 3 - Network Layer 08 Protocol discriminator = Q.931 01 ....0001 Call Reference Length = 1 01 0....... Flag = ORIGINATOR .0000001 Call Reference Value = 1 0....... E 05 .0000101 Message type = SETUP 04 Info Element = BEARER CAPABILITY (BC) 04 Length = 4 octets 88 1....... EXT .00..... Coding standard = CCITT ...01000 Info transfer capability = Unrestricted digital info 90 1....... EXT .00..... Transfer mode = Circuit mode ...10000 Info transfer rate = 64 kbit/s 21 0....... EXT .01..... Layer 1 ID ...00001 User info layer 1 protocol = CCITT V.110 & X.30 8F 1....... EXT .0...... Synchronous/Asynchronous = Synchronous data ..0..... Negotiation = In-band negotiation not possible ...01111 User rate = 56 kbit/s V.6 6C Info Element = CALLING PARTY NUMBER (CgPN) 07 Length = 7 octets 00 0....... EXT .000.... Type of number = Unknown ....0000 Numbering plan = Unknown 80 1....... EXT .00..... Presentation indicator = Presentation allowed ...000.. Spare bit(s) ......00 Screening indicator = User provided, not screened 32 33 39 37 34 Number digits = 23974 FROM NT SIDE - Frame #0012 Time: 14:42:27.70 Length: 4 octets Ready to receive frame with N(R) = 1 Hex Image: 00 cb 01 02 Layer 2 - Data Link Layer Address field 00 .......0 EA0 ......0. C/R = RESPONSE 000000.. SAPI = 0 Call control procedures CB .......1 EA1 1100101. TEI = 101 Automatic assignment

12Control field 01 00000001 RR Receive ready 02 0000001. N(R) = 1 .......0 P/F FROM NT SIDE - Frame #0013 Time: 14:42:27.70 Length: 11 octets SETUP ACKNOWLEDGE Hex Image: 02 cb 00 02 08 01 81 0d 18 01 8a Layer 2 - Data Link Layer Address field 02 .......0 EA0 ......1. C/R = COMMAND 000000.. SAPI = 0 Call control procedures CB .......1 EA1 1100101. TEI = 101 Automatic assignment Control field 00 .......0 I Information 0000000. N(S) = 0 02 .......0 P 0000001. N(R) = 1 Layer 3 - Network Layer 08 Protocol discriminator = Q.931 01 ....0001 Call Reference Length = 1 81 1....... Flag = DESTINATION .0000001 Call Reference Value = 1 0D 0....... E .0001101 Message type = SETUP ACKNOWLEDGE 18 Info Element = CHANNEL IDENTIFICATION (ChID) 01 Length = 1 octet 8A 1....... EXT .0...... Interface identifier present = Interface implicitly identified ..0..... Interface type = Basic ...0.... Spare bit(s) ....1... Indicated channel = Exclusive .....0.. D-channel = False ......10 Info channel = B2 channel FROM USER SIDE - Frame #0014 Time: 14:42:27.80 Length: 4 octets Ready to receive frame with N(R) = 1 Hex Image: 02 cb 01 02 Layer 2 - Data Link Layer Address field 02 .......0 EA0 ......1. C/R = RESPONSE 000000.. SAPI = 0 Call control procedures CB .......1 EA1 1100101. TEI = 101 Automatic assignment Control field 01 00000001 RR Receive ready 02 0000001. N(R) = 1 .......0 P/F FROM USER SIDE - Frame #0015 Time: 14:42:29.28 Length: 12 octets INFORMATION, Called # 1 Hex Image: 00 cb 02 02 08 01 01 7b 70 02 81 31 Layer 2 - Data Link Layer Address field 00 .......0 EA0 ......0. C/R = COMMAND 000000.. SAPI = 0 Call control procedures

13 CB .......1 EA1 1100101. TEI = 101 Automatic assignment Control field 02 .......0 I Information 0000001. N(S) = 1 02 .......0 P 0000001. N(R) = 1 Layer 3 - Network Layer 08 Protocol discriminator = Q.931 01 ....0001 Call Reference Length = 1 01 0....... Flag = ORIGINATOR .0000001 Call Reference Value = 1 0....... E 7B .1111011 Message type = INFORMATION 70 Info Element = CALLED PARTY NUMBER (CdPN) 02 Length = 2 octets 81 1....... EXT .000.... Type of number = Unknown ....0001 Numbering plan = ISDN/telephony numbering plan 31 Number digits = 1

Контрольные вопросы 1. Функции сетевого уровня D−канала. 2. Формат сообщений протокола Q.931. 3. Формат сообщения сетевого уровня “ SETUP”. 4. Содержит ли сообщение “SETUP” адрес вызываемого пользователя?