Sistema de Señalización de Canal Común SS7
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SS7. INDICE CAPITULO I 1.1 Resumen 1.2 Antecedentes 1.3 Importancia 1.4 Justificación 1.5 Objetivos CAPITULO II Marco Teórico CAPITULO III Desarrollo 3.1 Base Teórica 3.2 Prototipo CAPITULO IV Conclusiones y Recomendaciones CAPITULO V 5.1 Bibliografía 5.2 Anexos
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SS7. INDICE CAPITULO I
1.1 Resumen 1.2 Antecedentes
1.3 Importancia
1.4 Justificación 1.5 Objetivos
CAPITULO II Marco Teórico CAPITULO III Desarrollo
3.1 Base Teórica 3.2 Prototipo
CAPITULO IV
Conclusiones y Recomendaciones
CAPITULO V 5.1 Bibliografía 5.2 Anexos
CAPITULO I
1.1 Resumen
Hace 75 años no existía la red SS7 pero ya existía la red telefónica. Esta en
un principio simplemente consistía de líneas telefónicas conectadas a un
concentrador o también llamado conmutador (Central). Cada Central solo
proporcionaba servicio a los usuarios que estaban conectados a esta. En
realidad cada Central estaba aislada de las demás existentes en otras
zonas, ciudades o regiones. Fue entonces que se empezó a observar que la
forma mas eficiente de extender la distancia que podía cubrir una llamada
telefónica era simplemente conectando las Centrales existentes. Esto
también incremento enormemente las posibilidades de enrutamiento de una
llamada; fue entonces que realmente nació la primera red telefónica. Hoy en
día esa red es conocida como la Red Telefónica Publica Conmutada (RTPC)
o en ingles PSTN.
Tan pronto como se empezó a pensar cómo y en dónde debían establecerse
las conexiones entre las Centrales el diseño de redes apareció en escena.
Como parte de ese diseño ciertas Centrales fueron conectadas entre si para
aumentar la cobertura de una red local. Cuando las ciudades fueron
creciendo y demandando mas conexiones telefónicas, se fueron creando
mas centrales que a su vez se fueron agrupando en áreas conectadas a una
Central “Tandem” que recogía el tráfico de todas las centrales de una área y
lo enrutaba hasta las demás áreas o hacia una central de tránsito de larga
distancia. Luego vino el desarrollo de Centrales regionales las cuales
conectaban centrales tandem. Hoy en día casi todas las redes emplean un
tipo similar de jerarquía.
Para el usuario de un teléfono le debe parecer simple conectar dos teléfonos
para establecer una conversación. Esto sería así si solo hubiese dos
teléfonos, pero en realidad existen cientos de millones de teléfonos. Por lo
tanto una central debe manejar la información suministrada por el abonado
llamante, también conocido como abonado A, por el abonado llamado o
abonado B, y por la central telefónica que conecta la llamada.
Si observamos el proceso de una llamada telefónica normal vemos que
cuando una persona intenta hacer una llamada (abonado A) levanta el
auricular del teléfono con lo cual cierra el circuito de dos hilos. En la central
local a la cual esta conectado este abonado se detecta este cierre de circuito
mediante la interfaz de línea de abonado o ILA. Para la central, ésta es la
indicación de que se quiere realizar una llamada; esta señal se conoce como
descuelgue (off hook). La central responde a esta señal enviando un sonido
conocido como tono de invitación a marcar (TIM). Para el abonado A esto
indica que la línea esta en perfectas condiciones y que la central esta lista
para recibir las instrucciones que el abonado envíe de acuerdo a la
marcación.
Cuando el circuito se conecta hasta la central telefónica donde esta ubicado
el abonado llamado (abonado B), esa central una vez más tiene que verificar
el estado de la línea del abonado B mediante el ILA correspondiente. Si ese
abonado no esta utilizando el teléfono, el auricular estará colgado (on hook) y
el circuito que permite la transmisión de voz no estará completo. En este
caso la central telefónica a la cual pertenece el abonado B le envía un voltaje
a través de la línea con el propósito de hacer timbrar el teléfono. Al hacer
esto, esta misma central genera y retorna un tono interrumpido que se
devuelve a través del circuito establecido hasta el teléfono del abonado que
esta efectuando la llamada (abonado A) para que este escuche esta señal y
sepa que el teléfono al cual él esta llamando esta timbrando.
Por supuesto que si el teléfono del abonado B esta siendo utilizado (o
simplemente que el auricular no este en su lugar correcto) la central
telefónica que sirve a ese abonado no intentara conectar la llamada. En vez
de esto devolverá un tono conocido como señal de ocupado. El abonado A
sabrá entonces que la llamada no puede ser establecida y colgara. A su vez
la central local detecta la interrupción del circuito como una señal de colgado
(on hook). Pero esta central todavía no puede desmantelar la conexión al
tandem. Esto se debe a que el tandem necesita recibir la señalización que
indique que el abonado A colgó. El tandem a su vez necesita señalizar a la
central regional de esa condición. Solo cuando la señalización de liberación
se complete hasta la última central involucrada se puede liberar la
conexión.
Las compañías telefónicas se dieron cuenta de los problemas creados por
este tipo de señalización, ya que esta es enviada a través de los mismos
circuitos que transportan la voz durante la conversación. Consideremos lo
que sucede cuando el resultado de una llamada es una señal de ocupado. El
abonado A cuelga rápidamente (si contamos con suerte), o talvez se quede
escuchando la señal de ocupado por algunos segundos… o más. Durante
todo ese tiempo ninguna conversación se lleva a cabo en ese circuito en
particular. Sin embargo el circuito debe mantenerse con el solo propósito de
retornar la señal de ocupado. Y si este se esta haciendo una llamada desde
Managua hasta Masaya… cientos o miles de hilos telefónicos están
manteniendo ese circuito.
Después de utilizar un circuito por algunos segundos el abonado A quizás
quiera colgar e intentar de nuevo la llamada. Si el resultado es el mismo mas
circuitos estarán siendo ocupados por más tiempo. Y no sabemos cuentos
intentos de llamada hará hasta que pueda hablar con alguien. Si se multiplica
esto por los millones de llamadas realizadas cada hora se puede tener una
idea del tamaño del problema de utilizar las vías de habla como medios de
señalización.
Hacia mediados del siglo XX la única manera en que una compañía
telefónica podía compensar tal perdida en su capacidad de conversación era
incrementando el tamaño de la infraestructura telefónica. Eso significo más
líneas, más cableado, más conmutadores y más de todo lo que se necesita
para suministrar conexiones telefónicas. Los circuitos definitivamente no
estaban siendo utilizados eficientemente, pero era la única manera de
hacerlo.
Fue entonces que se vio la necesidad de aislar de alguna manera las vías de
señalización de las de voz o datos para no emplear recursos de forma
innecesaria. Con el advenimiento de las primeras redes digitales se vio la
posibilidad de que una maquina pudiera hablar con otra a través de las líneas
de transmisión dedicadas, como era el caso de los teletipos. Como es usual
los avances en este sentido fueron de naturaleza propietaria, es decir
esfuerzos individuales de diversas compañías por interconectar sus propios
equipos. Este hecho creo tal diversidad de equipos y de protocolos que fue
clara la necesidad de establecer ciertas reglas para manejar las
comunicaciones de forma consistente, es decir se empezaron a estudiar
estándares para otorgarle un orden a la forma en la cual los equipos se iban
a comunicar entre si.
Esta tarea le fue encomendada al CCITT o Comité Consultivo Internacional
para la Telefonía y Telegrafía, el cual era una rama de Naciones Unidas. El
resultado de sus deliberaciones fue El Sistema # 6 de Señalización
Intercentrales por Canal Común (SS6), introducido en los años 60s. Por
supuesto hubo 5 versiones anteriores pero solamente SS6 sobrevivió y fue
acogido en el mercado.
Recientemente el nombre del grupo CCITT se cambio al de Sector de
Estandarización de las telecomunicaciones (TS) y se añadieron los grupos
responsables de las radiocomunicaciones (RS) y de desarrollo de las
telecomunicaciones (D). Ya que el grupo TS es el responsable por el
desarrollo de los estándares SS7, el uso del termino CCITT se ha
reemplazado rápidamente por el de ITU-TS.
En la actualidad existen varios estándares para SS7, por ejemplo ITU, ANSI,
el sistema japonés, etc., los cuales en realidad no son estándares diferentes.
Es simplemente que varias naciones decidieron modificar la versión ITU-TS
en algunos detalles para acomodarse a sus propias necesidades.
Actualmente existen más de 30 variantes nacionales del estándar ITU-TS.
Para finalizar esta introducción debemos resaltar el hecho de que las
tecnologías modernas se han vuelto disponibles universalmente de forma tan
rápida solamente debido a la existencia de la PSTN. Sin esta, no habría
Internet. Sin la PSTN no habría telefonía móvil y tampoco existiría el Sistema
de Señalización # 7 que es el tema en que nos embarcaremos de aquí en
adelante.
1.2 Antecedentes
Hemos tenido conocimiento a manera de comentarios, que en nuestro recinto
universitario específicamente en la carrera de Ingeniería Electrónica se han
efectuado con anterioridad, trabajos relacionados con el Sistema de
Señalización 7.
Consideramos necesario sin embargo, presentar un pequeño resumen
evolutivo de los diferentes Sistemas de Señalización que han existido hasta
nuestra época actual.
SSNº1. El CCITT (ahora ITU-T) comenzó dicha labor con el Sistema de
Señalización Nº1 en 1934. Este SSNº1 es del tipo de bajo nivel,
monofrecuente con un valor de 500 o 1000 Hz interrumpida con una
cadencia de 20 Hz para la selección de llamada. Se le utilizó para algunos
servicios manuales bidireccionales.
SSNº2. Hacia 1938 el CCITT especificó el SSNº2 para ser usado en servicios
semiautomáticos. Consiste de 2 frecuencias ubicadas en 600 y 750 Hz con
selección decádica de impulsos.
SSNº3. En 1954 se recomendó el SSNº3. La única frecuencia de
señalización para el servicio direccional semiautomático en 2280 Hz tanto
para señales de línea como de registro.
SSNº4. El mismo año se recomendó el SSNº4 que resultó ser el sistema más
empleado para tráfico internacional en Europa en redes analógicas. Es
aplicado en el servicio direccional automático o semiautomático con
frecuencias de 2040 y 2400 Hz para señales de línea o registros.
SSNº5. Hacia 1964 el CCITT determina el SSNº5 para conexiones
internacionales por cable y por satélite. Hacia 1996 este sistema es sustituido
totalmente por el SS7. Para la señalización de línea se recurre a las
frecuencias de 2400 y 2600 Hz y para señalización de registro se recurre a
700, 900, 1100, 1300, 1500 y 1700 Hz con transmisión en "código 2 entre 6".
Se lo usa en servicios semiautomáticos y automáticos en líneas
bidireccionales.
SSR1/SSR2. Cuando se inició la señalización en multifrecuencia se
distinguió entre los procedimientos de código de impulsos como el SSNº5 y
los de señales obligadas como el SSR2. En el primer caso la señal tiene un
período de duración fijo y determinado, mientras que en el segundo a cada
paso de mensaje se espera la respuesta de confirmación por el canal de
retorno para cortar la señal de ida. Esto implica que la señalización por
secuencia obligada requiere de mayor tiempo y una duración no
determinada.
Se fijó primero el SSR1 para códigos de impulsos y luego el SSR2 para
secuencias obligadas. El SSR1 es apropiado para tráfico semiautomático y
automático.
Para los servicios de "onda portadora", como se conoce a los multiplexores
analógicos (FDM), no es apropiada la señalización dentro de la banda del
canal telefónico. Por lo tanto, se concibió la señalización fuera de banda con
la frecuencia de 3825 Hz para Europa y 3700 Hz para USA. El SSR2
pertenece a este tipo de señalización. En el SSR2 la señal vocal y la
señalización viajan por la misma vía pero en distinta banda, por ello no se
interfieren y se puede efectuar el proceso de cómputo o tarifa del tiempo de
comunicación mediante señales "hacia atrás".
1.3 Importancia
El Sistema de Señalización 7 por canal común es el más utilizado en
telecomunicaciones públicas, porque soporta la señalización de abonados
telefónicos analógicos (corrientes) y digitales (Red Digital de Servicios
Integrados – RDSI).
Funciona como una red de señalización conformada por puntos de
señalización y enlaces de señalización, sobre la cual se conmutan los
mensajes de señalización.
El SS7 puede aplicarse a todas las redes de telecomunicaciones nacionales
e internacionales, así como en redes de servicios especializados (RSE) y en
las redes de servicios digitales.
En un futuro próximo, se va a estar ante un nuevo entorno de
comunicaciones, caracterizado, entre otros aspectos, por el estratégico papel
que va a jugar la señalización y por el incremento importante en el
intercambio del tráfico de señalización que se va a producir entre los distintos
elementos de red que intervienen en la prestación de servicios.
Los factores que más van a contribuir a que este incremento se produzca
pueden clasificarse en dos grandes grupos: en uno están los derivados de la
demanda por parte de los usuarios de los nuevos servicios, que van a dar
origen a nuevos tipos de tráfico de señalización y, en el otro, los derivados de
la implantación de determinados mecanismos con objeto de optimizar el uso
y facilitar la gestión de los recursos disponibles de red.
Este incremento en el volumen de señalización y sus efectos específicos que
tienen su influencia en la red de comunicaciones, conducen a plantearse en
este nuevo entorno dos aspectos fundamentales la organización más
adecuada de los recursos de señalización y la relación con la red de
transporte de información a la cual va a dar servicio.
1.4 Justificación
Todo país en proceso de desarrollo debe hacer uso de las tecnologías de
avanzada, principalmente en el área de las telecomunicaciones que es un
pilar importante para acelerar su desarrollo.
En todo Sistema de Comunicaciones es necesario mejorar su infraestructura
para brindar soporte a los nuevos servicios de acuerdo a la demanda de los
usuarios.
En el caso de las redes telefónicas surgió la necesidad de mejorar y ampliar
sus servicios, y optimizar la utilización de sus recursos, todo esto y más, vino
a ser resuelto con el surgimiento y la implementación del Sistema de
Señalización 7 por canal común, que permitió una mejora sustancial en todo
el ramo de la redes telefónicas, ya que es un sistema digital que tiene varias
aplicaciones que permiten una mejor comunicación tanto a nivel nacional,
internacional, enlaces a centrales de telefonía móvil y comunicaciones por
satélites.
Tomando en cuenta nuestra formación profesional y la importancia de las
comunicaciones para nuestro país, consideramos necesario profundizar en el
estudio de esta área, por lo qué, el presente trabajo viene a fortalecernos
como profesionales y a ampliar los conocimientos sobre los Sistemas de
Comunicaciones, permitiéndonos dejar un legado que sirva de base para
futuras investigaciones.
1.5 Objetivos
OBJETIVO GENERAL
Definir y desarrollar a manera de prototipo un sistema de señalización
7 por canal común.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Explicar en que consiste la señalización 7 por canal común.
Identificar las particularidades de la señalización 7 por canal común.
Presentar ejemplos de aplicaciones actuales del sistema de
señalización 7 por canal común.
CAPITULO II
Marco Teórico
Ruido Eléctrico
En general el ruido eléctrico se define como cualquier energía eléctrica no
deseada presente en la pasa banda útil de un circuito de comunicaciones.
Esencialmente, el ruido eléctrico puede dividirse en dos categorías
generales, correlacionado y no correlacionado. El correlacionado implica una
relación entre la señal y el ruido y el no correlacionado está presente en la
ausencia de cualquier señal.
Tipos de Ruidos Eléctricos.
Ruido térmico (thermal noise)
Todos los objetos cuya temperatura esta por encima del cero absoluto (0
grados Kelvin) generan ruido eléctrico en forma aleatoria debido a la
vibración de las moléculas dentro del objeto. Este ruido es llamado ruido
térmico. La potencia de ruido generada depende solo de la temperatura del
objeto, y no de su composición. Ya que esta es una propiedad fundamental,
el ruido frecuentemente definido por su temperatura equivalente de ruido. La
temperatura de ruido puede darse tanto en grados Kelvin como en decibeles
Ruido de choque (shot noise)
Los diodos limitados por la temperatura, los cuales virtualmente incluye a
todos los semiconductores, generan ruido de choque cuando la corriente es
pasada a través del diodo. El ruido resultante es debido por la corriente que
es pasada en forma de partículas discretas (electrones) y un impulso es
generado por el paso de cada partícula. El ruido es proporcional a la
corriente. La corriente cero es igual al ruido térmico.
Ruido atmosférico (atmospheric noise)
Existe un ruido que es interceptado por la antena llamado ruido atmosférico.
El ruido atmosférico es muy alto para bajas frecuencias, y decrece cuando se
incrementa la frecuencia. Esta presente en toda la banda de radiodifusión
AM y este no puede ser eliminado con el amplificador y el diseño de la
antena. El ruido atmosférico decrece bastante en frecuencias de TV y FM.
Ruido de modo normal
El ruido de modo normal es provocado básicamente por encendidos y
apagados de cargas en la red eléctrica con el que se crean fuertes picos y
transitorios de voltaje.
Ruido de modo común
Este tipo de ruido es más frecuente, debido a que es provocado por otras
cargas conectadas directamente a la misma instalación eléctrica, que no
cuenta con tierra física adecuada o existen desbalanceos de cargas. Estos
pueden ocasionar que cuando se enciendan o apaguen cargas dentro de la
misma línea, los picos y transientes de voltaje sean conducidos por el propio
neutro o tierra física hasta los equipos electrónicos, ocasionando con esto
daños considerables. Por lo tanto, cuando se efectué una instalación
eléctrica es necesario tomar en cuenta la colocación de la tierra física con las
adecuadas especificaciones y que no se una con el neutro.
¿Qué es la modulación?
En un transmisor de radio se genera una señal de radiofrecuencia que es
emitida a través de la antena y captada por un receptor. Ahora bien, esa
señal es será solo un ruido sin sentido. Para emitir información a través de la
radio, el mensaje (por ejemplo una señal de audio: voz o música) tiene que
ser "mezclado" con la señal de radio (ahora llamada "portadora" pues
transporta la señal con la información hasta el receptor); es decir que la señal
es modulada por el transmisor.
Existen varios sistemas de modulación, que podemos dividir en 2 grupos: los
sistemas de transmisión de audio (voz): AM, FM, BLU, y los sistemas "sin
voz": CW (Morse), RTTY (Radio teletipo) que sirven para transmisión de
textos, imágenes, etc.
Modulación de Amplitud (AM)
Modulación de Amplitud, es el proceso de cambiar la amplitud de una
portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la
señal modulante (información). Con la modulación de amplitud, la
información se imprime sobre la portadora en la forma de cambios de
amplitud.
Es el modo más común de transmisión de voz entre las emisoras de radio en
Onda Larga, Media y Corta. Como su nombre lo indica este método de
modulación utiliza la amplitud de onda para transportar la señal de audio.
Como muestra la figura, la variación en la amplitud de la señal es resultado
de la señal de audio.
Modulación Angular
La modulación en frecuencia (FM) y la modulación en fase (PM), son ambas
formas de modulación angular. La diferencia está en cual propiedad de la
portadora (la frecuencia o la fase) está variando directamente por la señal
modulante (información) y cual propiedad está variando indirectamente.
Siempre que la frecuencia de la portadora está variando, la fase también se
encuentra variando, y viceversa. Por lo tanto, FM y PM, deben ocurrir cuando
se realiza cualquiera de las formas de la modulación angular. Si la frecuencia
de la portadora varía directamente de acuerdo con la señal modulante,
resulta en una señal de FM. Si la fase de la portadora varía directamente de
acuerdo con la señal modulante, resulta en una señal PM. Por lo tanto, la FM
directa es la PM indirecta y la PM directa es la FM indirecta. La modulación
en frecuencia y en fase puede definirse de la siguiente manera:
Modulación en frecuencia directa (FM)
Es el proceso de variar la frecuencia de la portadora de amplitud constante
directamente proporcional a la amplitud de la señal modulante con una
relación igual a la frecuencia de la señal modulante.
Es el modo utilizado por las emisoras en VHF, Canales de TV y muchos
"transceptores" portátiles (walkie-talkie, handy). Modular en FM es variar la
frecuencia de la portadora al "ritmo" de la información (audio), lo cual
significa que en una señal de FM, la amplitud y la fase de la señal
permanecen constante y la frecuencia cambia en función de los cambios de
amplitud y frecuencia de la señal que se desea transmitir (audio).
Modulación en fase directa (PM)
La modulación de fase es el proceso de variar la fase de una portadora con
amplitud constante directamente proporcional, a la amplitud de la señal
modulante, con una relación igual a la frecuencia de la señal modulante.
Receptores de AM.
Hay dos tipos de básicos de receptores de radio: coherentes y no
coherentes. Con un receptor coherente o síncrono, para las frecuencias
generadas en el receptor y utilizadas para la demodulación se sincronizan
para oscilar a frecuencias generadas en el transmisor (el receptor debe de
tener algún medio para recuperar la portadora recibida y de sincronizarse
con ella).
Con receptores no coherentes o asíncronos, o no se generan frecuencias en
el receptor o las frecuencias utilizadas para la demodulación son
completamente independientes de la frecuencia de la portadora del
transmisor. La detección no coherente frecuentemente se llama detección de
envolvente, por que la información se recupera a partir de la forma de onda
recibida detectando la forma de la envolvente modulada
Receptores de FM
Las etapas de RF mezclador y de IF son casi idénticas a las que se usan en
los receptores de AM, aunque los receptores de FM generalmente tienen
mas amplificación de IF.
Debido a las características de supresión de ruido inherente en los
receptores de FM, los amplificadores de RF frecuentemente no se requieren.
Sin embargo, la etapa del detector de audio en un receptor de FM es
bastante diferente a los utilizados en los receptores de AM.
BLU- Banda Lateral Única (SSB-Single Side Band)
En una señal de AM existen 3 elementos: la señal portadora y 2 "bandas
laterales" que contienen la información (audio) por eso también es conocida
como "BLD-Banda Lateral Doble".
La modulación en BLU consiste en la supresión de la portadora y una de las
bandas laterales con lo cual se transmite solo una banda lateral conteniendo
toda la información. Una vez captada la señal BLU en el receptor, éste
reinserta la portadora para poder demodular la señal y transformarla en audio
de nuevo.
La ventaja de este sistema sobre la AM es su menor ancho de banda
requerido; ya que una señal de AM transporta 2 bandas laterales y el BLU
solo una, por ejemplo una señal que en AM requiere 10kHz de ancho en BLU
necesitara de más o menos 5kHz. Además al no requerir portadora.
Toda la potencia de transmisión se puede aplicar a una sola banda lateral, lo
cual a hecho de este sistema el más popular entre los radioaficionados (los
cuales tienen licencias que limitan la potencia de transmisión de sus equipos)
y servicios utilitarios de onda corta
Hay que aclarar que existen variantes de este modo de transmisión según
las bandas que se supriman:
USB-Banda Lateral Superior: cuando es suprimida la portadora y la
banda lateral inferior.
LSB-Banda Lateral Inferior: cuando es suprimida la portadora y la
banda lateral superior.
Banda Lateral con portadora suprimida: cuando solo se suprime la
portadora.
CW - Onda Continua
La "onda continua" es el sistema de transmisión que se usa para la emisión
en Código Morse, esta consiste en la emisión de la señal de radio sin
modular (portadora) la cual es emitida e interrumpida continuamente por el
operador formando así la cadena de "puntos y rayas" del código Morse.
El código Morse aún es utilizado intensivamente por radioaficionados,
estaciones costeras, aeronáuticas, diplomáticas y militares.
Osciladores.
Es un dispositivo o circuito que produce oscilaciones eléctricas. Una
oscilación eléctrica es un cambio repetitivo de una forma de onda de voltaje o
de corriente.
Un oscilador es un aparato que produce oscilaciones (o sea, genera una
forma de onda repetitiva). Los osciladores tienen muchas aplicaciones dentro
de las comunicaciones electrónicas, como portadoras de alta frecuencia,
alimentadores de pilotos relojes y circuitos de sincronización.
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
El propósito del amplificador de potencia es proporcionar una tensión de
salida con máxima excursión simétrica sin distorsión a una baja resistencia
de carga. En la práctica, un sistema puede consistir en varias etapas de
amplificación, la ultima de las cuales suele ser un amplificador de potencia.
La carga alimentada por este amplificador de potencia puede ser un altavoz,
un excitador, un solenoide o algún otro dispositivo analógico. La entrada al
sistema es una señal que se amplifica a través de etapas de ganancia de
tensión. La salida de las etapas de ganancia de tensión tiene la suficiente
amplitud para alimentar el amplificador de potencia de la salida.
Definición de Señalización.
Señalización es la comunicación que se da entre los equipos de
telecomunicaciones, entre centros de procesamiento, entre la central y el
abonado o entre bloques de software, para el establecimiento y liberación de
las llamadas, o para intercambiar información de gestión, tarificación,
mantenimiento, etc.
Sistema de Señalización.
Un Sistema de señalización son conjuntos normalizados y coordinados de
señales, las cuales intercambian los órganos que intervienen en una
conexión, con el fin de establecerla, supervisarla, sostenerla y desconectarla
cuando los abonados que intervienen en dicha conexión lo deseen.
Sistema de Señalización Número 7.
Es el sistema de señalización por canal común normalizado por la UIT-T en
1980, al cual se le asignaron las recomendaciones de la serie Q.700.
CAPITULO III DESARROLLO
3.1 Base Teórica
Señalización
El propósito básico de la señalización es el de crear un lenguaje técnico para
intercambiar información de control que finalmente conecte dos líneas
telefónicas ubicadas en cualquier parte de la red telefónica.
El trafico de señalización que nos interesa es el “externo” a las centrales, es
decir el que se realiza entre diferentes tipos de nodos de red. Actualmente el
principal propósito de la señalización externa es el de transferir información
de control entre nodos que se encargan de:
Control de tráfico
Comunicación con bases de datos. Redes Inteligentes.
Gestión de red
Cada una de estas actividades intercambia diferentes tipos de información de
señalización.
Hoy en día las redes de telecomunicaciones son de 2 tipos:
Por conmutación de circuitos
Por conmutación de paquetes o también llamada conmutación
estadística.
Los principales usuarios de la conmutación de circuitos son:
PSTN (Public Swiitched Telephone Network) o Red telefónica pública
conmutada.
CSPDN (Circuit Switched Public Data Network) o Red de datos pública
conmutada
ISDN (RDSI) o Red digital de servicios integrados.
PLMN (Public Land Mobile Network) o Red Pública Móvil.
Las redes de conmutación de paquetes se dividen en dos tipos:
Redes de paquetes de datos de longitud variable.
Redes de paquetes de datos de longitud fija (También llamadas
células o celdas)
Para las redes de paquetes de datos de longitud variable los usuarios
principales son:
PSPDN (Packet Switched Public Data Network) o red de datos pública
por conmutación de paquetes (Solo lleva datos).
FR nw (Frame Relay Network), es una versión mas rápida y
actualizada de la PSPDN y se usa especialmente para conexiones
entre LAN’s.
Para las redes de paquetes de datos de longitud fija los usuarios principales
son los servicios que transmiten datos en los siguientes modos de
transferencia:
ATM nw (Asinchronous Transfer Mode Network) o red en modo de
transferencia asíncrona.
DQDB nw (Distributed Queue Dual Bus Network) o red con bus dual
con cola distribuida.
SEÑALIZACION DE ACCESO Y DE TRONCAL
Es importante hacer distinción entre señalización de acceso y señalización
de troncal.
Los tipos de señalización de acceso son:
Señalización de línea de abonado analógico.(PSTN)
Señalización de abonado digital (DSS 1).
La señalización de troncal se subdivide en dos categorías:
CAS (Channel Associated Signalling) o señalización por canal
asociado.
CCS (Common Channel Signalling) o señalización por canal común.
NOTA: Ver figura 1 en Anexos.
SEÑALIZACION DE ACCESO- SEÑALIZACION DE LINEA DE ABONADO.
Señalización de línea de abonado – PSTN: es la señalización que se lleva
a cabo entre el abonado y la central local y se realiza teniendo en cuenta:
Señales de cuelgue / descuelgue
Dígitos marcados
Tonos de información (marcación, ocupado, etc.)
Anuncios grabados
Señales de timbre
Figura. Señalización de abonado en PSTN.
Sistema de señalización de abonado digital: Es el sistema de señalización
estándar usado en RDSI (ISDN) y también es conocido como “Sistema de
señalización por canal D”
La señalización por canal D solo esta definida para líneas digitales. Los
protocolos de señalización están basados en las 3 primeras capas del
modelo OSI, por lo tanto los mensajes de señalización son transferidos como
paquetes de datos entre el terminal de usuario y la central local.
A causa del complejo entorno del servicio en el sitio donde esta ubicado el
terminal RDSI, la cantidad de información de señalización es diferente de la
señalización de un abonado telefónico analógico. Este hecho se refleja en el
número de parámetros incluidos en los mensajes de canal D.
SEÑALIZACION DE TRONCAL
Descuelgue
Tono de marcación
Numero B Señal de timbre
Descuelga / responde Tono de control llamada
Voz / Fax / datos
Cuelga
Central Local
Cuelga
Señalización por canal asociado (CAS): Este término indica que la
transferencia de señales esta asociada de forma muy cercana con el canal
de comunicación de voz. En otras palabras, la señalización y el tráfico de voz
viajan a través de la misma ruta a través de la red. Una característica típica
de estos sistemas es que la señalización de troncal se envía sobre un enlace
PCM con 32 intervalos de tiempo, en el cual en el intervalo 16 va la
información de señalización. La información enviada en el IT 16 (intervalo de
tiempo 16) es llamada “señal de línea” y las señales enviadas en los canales
de tráfico de voz se llaman “señales de registro”, cuya información es
numérica es decir se refiere a las cifras del # B, del #A, categoría de los
abonados, etc. Información que se encuentra almacenada en los registros de
los equipos de control, de allí su nombre.
Ejemplos de señalización de registro son el sistema No 5, el sistema R1 y el
sistema R2.
Señales de línea: Es el conjunto señales relacionada a la línea o canal de
voz y a las que son procesadas en los terminales de los enlaces. La
información transportada en estas señales es principalmente la misma para
todas las llamadas. Por ejemplo:
Línea disponible
Toma de la línea
Reconocimiento de toma de línea
B responde
Cuelga A (liberación normal).
Cuelga B.
Guarda de desconexión
Desconexión forzada
Bloqueo de línea
Pulsos de tarificación
etc.
Estas señales pueden ser enviadas o recibidas durante toda la duración de la
llamada. Aun cuando una línea este desocupada, una señal “línea
disponible” se envía continuamente a través de ese canal.
Señales de registro: Son señales de información únicas para cada llamada,
las cuales dirigen y controlan el establecimiento de la llamada a través de
todas las centrales conectadas.
Los siguientes son informaciones típicas de las señales registro:
Numero B
Categoría de abonado A
Estado de B
Numero A (en algunos casos)
etc.
En sistemas como el No 5, R1 y R2, las señales se forman de tonos o
combinación de tonos cuyas frecuencias están dentro de banda.
Normalmente las centrales tienen equipos de señalización dedicados para el
manejo de las señales de registro. En el sistema R2 se requieren dos tipos
de equipo: transmisores y receptores de código.
Puesto que la información en CAS se transmita mediante tonos, implica un
gran número de limitaciones para el desarrollo de nuevos servicios debido a
restricciones tales como restricción de la capacidades el numero de señales,
procedimientos de señalización lentos y ningún tipo de flexibilidad para
adoptar nuevos requerimientos de señalización.
Señalización por canal común (CCS): Este término indica la utilización de
un canal de datos común (enlace de señalización) el cual exclusivamente
sirve como portador de toda la señalización requerida por un gran número de
canales de voz.
Figura. SS7, un concepto de señalización basado en paquetes de datos
Este sistema fue normalizado por el CCITT en 1980 y le fue dado el nombre
de sistema de señalización # 7 y estaba enfocado para redes de
telecomunicaciones digitales nacionales e internacionales. La primera
versión fue diseñada para datos y telefonía. Hoy en día SS7 es usada en
muchos tipos de redes, sobre todo en PSTN, RDSI, PLMN e IN (redes
inteligentes) en todo el mundo.
SISTEMA DE SENALIZACION No 7: Las principales características de SS7
son:
Alta flexibilidad: puede ser empleado en diferentes servicios de
telecomunicaciones
Terminal de señalización
Computador
Terminal de señalización
Computador
Central A Central B
Paquete de datos
Enlace de señalización
Mensaje de señalización
Alta capacidad: Un solo enlace de señalización soporta cientos de
troncales
Alta velocidad: establecer una llamada a través de varias centrales
toma menos de 1 segundo.
Alta confiabilidad: contienen poderosas funciones para eliminar
problemas de la red de señalización. Un ejemplo es la posibilidad de
escoger enlaces alternos para la señalización.
Economía: puede ser usado por un amplio rango de servicios de
telecomunicaciones. Requiere menos hardware que los sistemas
anteriores.
NOTA: Ver figura 2 en anexos.
ARQUITECTURA DE LA RED SS7
En una red de señalización No 7 existen dos componentes básicos que son:
el Punto de señalización SP (Signalling Point) y el Enlace de Señalización SL
(Signalling Link).
Una central digital que use SS7 se conoce como SP y dentro del sistema
SS7 se le asigna un número de identificación único conocido como Código
del Punto de Señalización SPC (Signalling Point Code). Esta numeración se
basa en el estándar ITU o en el ANSI (en USA).
El camino digital para transferir señales SS7 entre SP’s se llama Enlace de
Señalización o SL. En la red física esto corresponde a un intervalo de tiempo
de la trama PCM (IT16) dedicado, uno en cada dirección de un enlace PCM.
La configuración del enlace SS7 lo completa un Terminal de Señalización ST
(Signalling Terminal) en cada extremo del enlace.
Los mensajes de señalización están empaquetados en un formato llamado
Unidad de Señalización de Mensajes o MSU (Message Signal Unit).
Por razones de confiabilidad y capacidad es necesario tener mas de un
enlace de señalización o SL entre dos puntos de señalización (SP’s)
adyacentes. Cuando hay varios SL’s en paralelo se denominan Set de
Enlaces o LS (Link Set).
Figura. Componentes básicos en una red SS7.
A nivel mundial la red de señalización esta estructurada en 2 niveles
funcionales independientes: el nivel nacional y el nivel internacional.
Esto facilita una clara distribución de la responsabilidad respecto a la
señalización en los aspectos de la gestión de red. También permite que los
planes de numeración para los SP’s en la red internacional y en las
diferentes redes nacionales sean independientes entre si.
Central de transito
Central local Central local
MSU
MSU (Unidad de señalización de mensaje
SL
SL (Enlace de señalización)
LS
Set de enlaces (LS) Hasta 16 enlaces en paralelo
SP = 2-15
SP = 2-130 SP = 2-140
Punto de señalización (SP)
Código del punto de señalización (SPC)
ST (Terminal de señalización)
Terminología usada al hablar del Sistema de Señalización No 7.
Puntos de señalización adyacentes: Son dos puntos de señalización que
están directamente interconectados mediante un enlace de señalización.
Relación de señalización: Son dos puntos de señalización que intercambian
mensajes de señalización.
Diferentes tipos de puntos de señalización::
Punto origen: Donde se origina el mensaje.
Punto destino: Donde finaliza el mensaje.
STP (Punto de Transferencia de Señalización): Punto de señalización
en donde ni se origina ni termina el mensaje. Recibe un mensaje y lo
dirige en forma transparente a otro enlace.
Rutas de señalización: Es el itinerario de SP’s, STP’s y enlaces de
señalización interconectados, que toma el mensaje para llegar desde el
punto de origen al punto de destino.
Modos de señalización: Es la asociación que hay entre la ruta tomada por el
mensaje de señalización y la ruta que toman los canales de voz señalizados
(o datos, etc.). Hay tres modos:
Asociado: Mensaje y voz (datos) llevan la misma ruta.
Cuasi asociado: Los mensajes de señalización siguen la misma ruta
de la voz (datos) en algunos tramos, separándose en otros.
Disociado: Los mensajes de señalización y el tráfico de voz llevan
caminos diferentes en todos los tramos.
Punto de Transferencia de Señalización (STP):
El elemento clave en una red PSTN son las centrales y su ubicación. Estas
constituyen los enlaces que mantiene unida a la red PSTN.
La red de señalización SS7 se mantiene unida por los Punto de
Transferencia de Señalización STP (Signalling Transfer Point). Aunque los
requerimientos de una central de voz y un STP son distintos, de alguna
forma uno recuerda al otro. PSTN requiere conexiones de los circuitos para
los canales de voz. Esta necesidad de conexión no existe en SS7. Lo que se
conoce como “circuitos” en la PSTN, no puede transportar mensajes hasta
que se haya establecido la conexión física. En vez de circuitos, SS7 utiliza
líneas de transmisión llamadas “enlaces”. En teoría estos enlaces siempre
deben estar disponibles para llevar mensajes. En lugar de “conectar”, el STP
solo necesita dirigir los mensajes a los enlaces apropiados para entregarlos.
Por ejemplo si el STP tiene enlaces dirigidos hacia los 4 puntos cardinales,
puede resultar más apropiado dirigir un mensaje destinado a Granada a
través del enlace norte que a través del enlace sur.
El STP no necesita conectarse a las rutas de señalización puesto que hace
parte de estas. Simplemente el STP transfiere los mensajes a la ruta
seleccionada o al destino de estos. Las Centrales de tránsito conectan
enlaces, en cambio los STP dirigen los mensajes.
Los STP’s siempre deben aparecer por pares. El propósito de esto es otorgar
redundancia y robustez a la red de señalización. Si uno de los STP’s del par
falla, el otro debe estar en capacidad de asumir la carga de su STP
“compañero”. Por esto cada STP debe estar diseñado para operar a un 40%
de la capacidad del par de STP’s. Si un STP falla, el otro STP se encarga de
manejar todo el trafico y debe operar a un 80% de su capacidad (2 veces el
40%). La fórmula para determinar la capacidad de tráfico requerido por un
STP es la siguiente:
Capacidad requerida por STP = 0.50 x Trafico total dirigido al par
0.40
Por ejemplo, si el tráfico total es de 1000 mensajes por segundo, cada STP
debe poseer recursos para manejar 1250 mensajes por segundo. La razón
de este exceso de capacidad es para asegurar que los mensajes puedan ser
manejados aun durante los picos de tráfico que excedan los 1000 mensajes/
seg. Este mismo porcentaje del 40% se recomienda al establecer los
recursos requeridos por un enlace que este operando en la red haciendo par
con otro.
Existen dos tipos de STP’s:
STP integrado
STP como nodo aparte (Stand Alone)
STP Integrado: Es un STP que se encuentra geográficamente en el mismo
sitio que una central de transito.
Figura. Estructura de la red de señalización con un par de STP’s integrados.
Central de transito
SP=2-10
STP
Central de transito
SP=2-20
STP
Central local Central local Central local
SP=2-100 SP=2-110 SP=2-130
(Integrados)
Set de enlaces (LS) Enlace de señalización (SL)
Centrales de transito con la tarea adicional de servir como STP’s
STP como nodo aparte (Stand Alone): Stand Alone significa que la función
de transferencia de señalización se ubica en un nodo específico cuya única
tarea es ser operado como un STP. La red trata a este nodo como un SP con
su respectivo SPC (Código del punto de señalización).
Por razones de redundancia y capacidad de los STP’s, Stand Alone, se
recomienda usarse en una configuración de pares, se debe tener en cuenta
que dentro de la estructura de la red SS7 los STP’s pueden tener las
siguientes jerarquías, cada uno de los cuales con diferentes requerimientos
de confiabilidad y redundancia en caso de exceso de carga de tráfico:
STP’s internacionales
STP’s nacionales
STP’s regionales
STP’s locales
Enlaces de la Red de Señalización SS7.
Los enlaces en una red SS7 no hacen referencia al tipo de líneas de
transmisión empleadas. Aquí se usa una amplia variedad de líneas de
transmisión. Cuando se habla de enlaces nos referiremos a los tipos de
conexión que existe entre dos o más STPs
Enlaces de acceso A (A = Access): Son los enlaces que establece un SP
con el par de STP’s.
Enlaces C (C = Cross): Son los enlaces que conectan un par de STP’s
“compañeros”.
Enlaces B (B = Bridge): Establecen enlaces entre dos redes locales
diferentes específicamente entre cada par de STP’s (locales o regionales).
Enlaces D (D = Diagonal): Establecen enlaces entre STP’s de diferente
jerarquía, por ejemplo entre STP’s locales y regionales o regionales y
nacionales
Enlaces E (E = Extended): Conectan un SP a un par remoto de STP’s para
tratar de mejorar su flexibilidad mediante la extensión de su conexión con
dos STPs distantes. Este tipo de enlace se podría confundirse con el tipo A,
pero realmente se hacen para extender su capacidad de enrutamiento de
mensajes.
Enlaces F (F = Fully Associated Links): Conectan dos (2) SP’s casi
desconectados de la red de señalización que necesitan intercambiar datos
de forma aislada de la red. Por ejemplo pueden ser dos nodos
pertenecientes a una misma compañía como el caso de la central con la
plataforma de Red Inteligente.
Figura. Esquema de los enlaces A - F
STP
STP
STP
STP
STP
SP
A
A
C C
D
D
B
B
B
C
D
STP
STP
STP
E
E
C
SP F
A
A
Nodos intercambiando datos de forma aislada
NODOS DE LA RED DE SEÑALIZACION SS7
Se ha empleado el término genérico “SP” para describir los Puntos de
Señalización. La red SS7 se creó originalmente con la idea de mejorar la
eficiencia de la PSTN, empezando con el nodo con el cual la PSTN se
conecta con la red SS7.
Punto de Conmutación del Servicio “SSP” (Service Switching Point).
Actualmente hay dos tipos de nodos asociados a la conmutación. El CCSSO
(Central de conmutación con señalización por canal común) el cual puede
estar en una central de tránsito o final y tiene la capacidad de usar SS7 en lo
que se conoce como modo de señalización de troncal para el establecimiento
de la llamada.
El otro tipo de nodo y el mas comúnmente escuchado es el SSP, el cual
además de tener la misma capacidad para realizar el establecimiento de una
llamada, tiene la habilidad de detener el procesamiento de una llamada,
hacer peticiones a bases de datos externas y realizar las acciones
apropiadas de acuerdo a una respuesta determinada.
Punto de Control del Servicio “SCP” (Service Control Point)
En las redes de hoy se encuentran bases de datos dondequiera que haya
que efectuar una traducción de número telefónico (Ej. Numero 800), realizar
verificaciones o simplemente donde se requiera información. La puerta de
acceso a esas bases de datos es el SCP. Este es el nodo que provee los
mecanismos para que los datos puedan ser obtenidos desde una base de
datos de una manera que se adapte a los propósitos del nodo que inició la
petición.
Ya que los tipos de servicios que pueden ser ofrecidos solo están limitados
por la imaginación y los datos disponibles, lo más probable es que el SCP
continúe jugando un papel significativo dentro del crecimiento y la evolución
de la red SS7.
Punto de Enrutamiento de Usuario “CRP” (Customer Routing Point)
Es un nodo que maneja una base de datos actualizada por la propia
compañía o empresa que posee el CRP. La ventaja con este nodo es que las
actualizaciones de la base de datos son hechas por la propia empresa y por
lo tanto son más rápidas y eficientes.
Periférico Inteligente “IP“ (Intelligent Peripheral)
Es un nodo que presta servicios especializados tales como detección de
comandos de voz, tonos o entradas al sistema desde un teclado de un PC.
Estos servicios pueden ser usados solo por la empresa poseedora del nodo,
o también esta puede vender los servicios a otras compañías.
Esto se hace por razones económicas ya que es muy difícil adquirir equipos
especializados para la atención de este tipo de servicios y la solución mas
viable es ubicar estos equipos en un número limitado de lugares dentro de la
red. Las mejoras en los servicios que requieran solo de alguna
reprogramación se pueden hacer rápidamente. Una vez hecha la
reprogramación, el nuevo servicio estará disponible para toda la red SS7.
Nota: Ver Figura 3 en Anexos.
LA RED INALAMBRICA (TELEFONIA MOVIL) Y LA RED SS7
Ya que la red “inalámbrica” lo es solo en una pequeña porción de su
arquitectura, este tipo de redes también deben ser atendidas por la red SS7
para poder ofrecer todos los servicios que vemos actualmente en el mercado.
Algunas partes de las que se compone una red inalámbrica son:
Centro de Conmutación Móvil “MSC” (Mobile Switching Center): es una
central de conmutación pero para equipos móviles. Además de las funciones
de una central normal también debe saber en que lugar esta ubicado el
abonado para poder establecer una llamada.
Registro de Usuarios Locales “HLR” (Home Location Register): es una
base de datos que contiene el registro de los abonados propios de la central
proveedora de la comunicación móvil, así como también posee la
información necesaria para validar a sus usuarios y efectuar el cobro de
servicio respectivo.
Registro de Usuarios Visitantes “VLR” (Visitor Location Register): es un
nodo que contiene la base de datos con la información sobre los usuarios
“roamers”, o que no pertenecen al área servida por la central..
Figura. Red de telefonía Móvil.
RED INTELIGENTE AVANZADA “AIN” (Advanced Intelligent Network)
El propósito de la red Inteligente Avanzada es simplemente ver cual es la
mejor forma de desarrollar y ubicar nuevos servicios dentro de la red de
señalización SS7. Para esto se vale en gran parte del Sistema de Gestión del
Servicio “SMS” (Service Management System). Actualmente han salido dos
versiones del estándar AIN (AIN 0.1 y AIN 0.2).
El Sistema de Gestión del Servicio (SMS) provee una interfaz hombre-
máquina para la construcción de servicios. El objetivo es lograr que el propio
usuario pueda implementar los servicios que el necesite de acuerdo a sus
propias necesidades por medio de una Interfaz Grafica de Usuario (GUI) con
iconos para arrastrar y pegar que faciliten la creación de servicios
implementados a la medida.
MSC
Enlaces (Hacia SS7)
Troncales (Hacia la PSTN)
Figura. Arquitectura de la Red Inteligente Avanzada
Es importante familiarizarse con los términos empleados, tales como SCP,
SSP, SP, STP, SMS, etc. para poder comprender otros tópicos tales como la
parte de usuario y el formato de los mensajes de señalización de SS7. Nota:
Ver Figura 3 en Anexos.
MODELO DE REFERENCIA SS7 Y PLANEAMIENTO DE LA RED DE
SEÑALIZACION
SS7 es uno de los protocolos de señalización que se asemejan a otras
formas de protocolos de comunicación de datos en las cuales toda la
información se transfiere en mensajes etiquetados.
Ya que toda la información de señalización se transporta en un canal de
señalización separado (un slot de tiempo en transmisión digital), el cual es
independiente de los canales de comunicación de tráfico de voz/datos, se
puede utilizar un enrutamiento flexible de los mensajes a través de enlaces
alternos. Como resultado de esto se obtiene una mayor confiabilidad ya que
STP
STP
C
SMS
SMS
SCP
SCP
SSP
SSP
SSP
SSP
Programador de servicios
si un enlace de señalización falla, la información puede reenrutarse a un
enlace alterno.
SS7 fue diseñado para proveer a cada “grupo de usuarios” con sus propios
sets de mensajes. Con esto se logra implementar de forma fácil los nuevos
mensajes que necesite un grupo específico de usuarios sin afectar a los
demás grupos. Ejemplos de estos grupos de usuarios son la PSTN, RDSI,
PLMN y las redes inteligentes (IN), así como los servicios de comunicación
de datos tanto para redes fijas como celulares.
Existen dos partes funcionales en SS7: una es la transferencia de
señalización entre centrales y la otra el manejo del contenido de los
mensajes dentro de las centrales.
Figura. Estructura principal de las funciones principales de SS7.
Funciones de transferencia de mensajes:
Protocolos de la parte de usuario (Ej. TUP, ISUP)
Parte de control de conexión de señalización (SCCP)
Parte de transferencia de mensajes (MTP)
Protocolos de la parte de usuario (Ej. TUP, ISUP)
Parte de control de conexión de señalización (SCCP)
Parte de transferencia de mensajes (MTP)
Central A AA
Central
Funciones de manejo del mensaje
Funciones de transferencia del mensaje
Transmisión del mensaje
NSP: Parte de Servicio de Red ISUP: Parte de usuario RDSI
TUP: Parte de usuario telefónico
NSP
La parte de transferencia de mensajes consta de dos partes funcionales: la
Parte de Transferencia de Mensajes (MTP) y la Parte de Control de la
Conexión de Señalización (SCCP). El MTP se usa siempre, mientras que el
SCCP se usa cuando se necesita.
La combinación de MTP y SCCP forman la Parte de Servicio de Red (NSP) y
permite la señalización con o sin conexión de canal de habla.
Funciones de manejo de mensajes:
Para el manejo de los mensajes SS7 existen protocolos separados para cada
área de aplicación. Estos protocolos se conocen como “Protocolos de la
Parte de Usuario”. Por ejemplo hay un protocolo de Parte de Usuario
Telefónico (TUP) el cual se emplea para el manejo de mensajes de
señalización telefónica. También hay un protocolo de Parte de Usuario ISDN
(ISUP) para el manejo de mensajes relacionados con funciones ISDN
(RDSI).
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA DE MENSAJES DE SENALIZACION
Ubicando los mensajes: Una central que emplee señalización # 7 es
conocida dentro de la red SS7 como punto de señalización (SP) y al cual se
le asigna un código del punto de señalización (SPC). Estos SPC’s son
usados para enrutar los mensajes al SP apropiado dentro de la red SS7.
Para la señalización relativa a circuito se usa el MTP.
Para la señalización no relativa a circuito se usa el NSP, es decir el MTP
junto al SCCP.
Nota: La señalización “relativa a circuito” hace referencia a aquella
señalización necesaria para establecer una llamada telefónica, es decir la
que lleva la información del numero del abonado B, ocupación de la línea,
señales de cuelgue / descuelgue, tonos de información (marcación, ocupado,
etc.).
La señalización “no relativa a circuito” es aquella que se usa para ofrecer otra
clase de servicios telefónicos, como el numero 800 o cualquier otro servicio
que requiera de la utilización de información contenida en bases de datos.
Formatos del mensaje: el mensaje es enviado desde la parte de usuario
(TUP, ISUP, etc.) hacia el MTP, el cual le agrega alguna información de
cabecera necesaria para que el MTP receptor controle el proceso de
transferencia hasta el TUP de destino.
El siguiente esquema ilustra la manera en la cual los mensajes son enviados
y recibidos por las aplicaciones usando secuencialmente las capas de los
protocolos. Cada capa realiza varias funciones antes de pasar el mensaje a
la siguiente capa. Todas las aplicaciones hacen uso de la Parte de
Transferencia de Mensajes (MTP).
Las aplicaciones mostradas en el esquema hacen uso de las partes de
control de conexión de señalización (SCCP) y la parte de aplicación de
capacidades de transacción (TCAP). Estas dos partes se emplean cuando la
aplicación tiene que hacer peticiones y recibir respuestas de una base de
datos.
En el esquema las líneas de flujo de los mensajes no pasan a través de la
parte de usuario RDSI (ISUP). Esa parte provee funciones para el manejo de
llamadas telefónicas las cuales pasan de conmutador en conmutador. Por lo
tanto la comunicación mostrada no envuelve conmutación en una red de voz.
Figura. Flujo de los mensajes a través de las capas de protocolos SS7.
Parte de Transferencia de Mensajes – MTP (Message Transfer Part):
Provee las funciones necesarias para que la información de la parte de
usuario se transfiera desde un punto de señalización (SP) de origen a un SP
de destino. Además debe asegurar también que haya una transferencia de
información sin errores, en el orden correcto y sin perdidas o duplicación.
MTP posee 3 niveles cuyas funciones principales son:
MTP – Nivel 1
MTP – Nivel 2
MTP – Nivel 3
SCCP
TCAP ISUP TUP
MTP – Nivel 1
MTP – Nivel 2
MTP – Nivel 3
SCCP
TCAP ISUP TUP
Aplicación Aplicación
Red SS7
MTP nivel 1(Funciones de enlace de datos): Define las interfaces mecánicas
y eléctricas para la conexión del terminal de señalización a la central, o del
enlace a la red, etc.
MTP nivel 2 (Funciones de enlace): Define las funciones necesarias para
manejar cada enlace de señalización y hacer confiable su funcionamiento
(SL).
MTP nivel 3: Tiene dos funciones principales. Manejar las Unidades de
Mensaje de señalización (MSU’s) entrantes y salientes, y gestionar la red de
señalización.
Como MTP no puede manejar la señalización no relacionada a conexión, se
necesitan funciones adicionales, las cuales son proporcionadas por el SCCP.
Parte de Control de Conexión de Señalización (SCCP): provee funciones
para los servicios de red orientados a conexión y no orientados a conexión,
atiende direcciones extendidas, enrutamiento y extiende la gestión de la red.
El SCCP se usa para interactuar con bases de datos. Por ejemplo para
intercambiar información entre el HLR y el VLR de las redes celulares.
También para la interacción entre un punto de conmutación del servicio
(SSP) y un punto de control del servicio (SCP).
Parte de servicio de Red (NSP): es la combinación de MTP y SCCP y se
utiliza para suministrar los mensajes de señalización, relativos a conexión del
circuito o no circuito, utilizando servicios de red orientados o no a conexión.
Unidades de Señalización (SU’s): en SS7 los paquetes de datos son
llamados Unidades de Señalización (SU). Las SU pueden ser generadas en
el nivel 4 por la parte de usuario, pero también en el nivel 3 (mensaje de
gestión del MTP).
La estructura principal de una SU hace que se divida el contenido de la
información en:
Información relativa al mensaje de señalización
Información relativa al encabezado del mensaje
Hay 3 tipos de SU’s:
Unidad de Señalización de Mensaje (MSU)
Unidad de Supervisión del Estado del enlace (LSSU)
Unidad de Señalización de relleno (FISU)
Unidad de Señalización de mensaje (MSU): En la estructura de la MSU el
“mensaje de señalización” esta definido en los parámetros de un campo
llamado Campo de Información de Señalización (SIF). La estructura del MSU
en general es la siguiente:
LI F 1
F CK 2
Spare FIB
FSN BIB BSN SIF n≤272
SIO 1
1 octeto 1
octeto 1
octeto
Octetos
Información de mensaje: Ej. Numero B, req. de transmisión, etc.
Etiqueta de info. SP de origen SP de destino # de troncal
Info. adicional: Receptor; TUP etc. Indicador de red
Se usan para: -Numeración de los MSU’s -ACK positivo o negativo -Retransmisión
SIF: Campo de Información de Señalización SIO: Octeto de información del servicio LI: Indicador de longitud del mensaje FIB:Bit indicador directo FSN: número de secuencia directa BIB: Bit indicador inverso BSN: número de secuencia inversa F: Bandera (Flag)
Figura. Estructura de la unidad de Señalización de Mensaje (MSU).
Protocolos de la Parte de usuario: son los protocolos responsables por el
manejo de los mensajes de señalización y en general se encargan de:
Empaquetar los mensajes salientes y desempaquetar los entrantes.
Comunicación interna con las funciones encargadas del manejo del
tráfico, servicios y gestión de líneas dentro de una central.
Comunicación interna con el MTP o el NSP.
Un mensaje de señalización completo contiene dos partes básicas: una parte
del mensaje y una parte de la dirección la cual indica el SP de origen y de
destino.
PARTE DE TRANSFERENCIA DE MENSAJES (MTP)
Nota: La figura 4 en Anexos, muestra el esquema de cada una de las partes
que componen las capas de protocolos de SS7 y los “usuarios” a los que
estos atienden.
MTP debe proveer una capacidad de transporte confiable para la
transferencia de señalización entre los puntos de señalización (SP’s), al
mismo tiempo MTP debe chequear los eventos que ocurren en la red de
señalización. Esto significa que MTP debe ser capaz de manejar tanto las
situaciones normales como las anormales que ocurren en su propio nodo y
en la porción de la red señalización que lo rodea.
En otras palabras, las funciones que debe realizar el MTP son las siguientes:
Asegurar que los mensajes entrantes sean clasificados y distribuidos a
las capas superiores o enrutados y enviados al siguiente punto de
señalización (SP / STP).
Asegurar que los mensajes salientes estén dirigidos al enlace de
señalización apropiado.
Controlar y gestionar todas las funciones que sean necesarias en
cada enlace de señalización para asegurar una transferencia confiable
de la información.
Actualizar la información propia con el estado de los enlaces
conectados al SP local. También guardar los cambios de estado de la
red cercana y realizar las acciones necesarias que estén dispuestas
para esos casos.
Realizar acciones que contribuyan a minimizar las alteraciones
causadas por fallas en la red en el STP local o en la red cercana.
NIVELES FUNCIONALES DE MTP
El sistema SS7 esta descrito en 4 niveles, cada nivel corresponde a una
función y el MTP corresponde a los tres primeros niveles y las funciones de
cada uno de ellos son:
NIVEL 1: Funciones de enlace de datos;
Define las funciones de la interfaz física entre el enlace de
señalización con la central y con la red.
NIVEL 2: Funciones de enlace;
Incluye todas las funciones requeridas para asegurar una
transferencia confiable de los mensajes de señalización en cada
enlace individual.
NIVEL 3: Funciones de red;
Controla el flujo de los mensajes y realiza funciones de gestión
requeridas para el control de la red de señalización. Este nivel se
divide en dos funciones: “manejo” de mensajes y “gestión” de red.
Figura. Visión general de las funciones del MTP.
MTP Nivel 1 – Enlace de datos de señalización
El nivel 1 es llamado la capa física. Es el encargado de negociar con el
hardware y la configuración eléctrica.
Un protocolo es sólo un juego de reglas. Estas reglas se extienden a lo que
ocurre en los equipos que controlan los enlaces. Por ejemplo, una regla del
nivel 1 dice que un enlace consiste en dos canales de datos operando en
direcciones opuestas y a la misma rata de bits. En otras palabras, lo que la
regla dice es que los enlaces deben ser bidireccionales.
Nivel 3 Funciones de Red de Señalización Manejo de mensajes Gestión de mensajes Enrutamiento de mensajes Gestión del enlace Discriminación de mensajes Control de la red Distribución de mensajes
Nivel 2 Funciones del enlace de señalización Relimitación de la US Números de secuencia Alineamiento inicial Alineamiento de la US Corrección de errores Mensajes LSSU Detección de errores Funciones de buffer Ind. de congestión Acuses de recibo Terminal de señalización hacia el nivel 3
Monitoreo de enlaces
Nivel 1 Enlace de Datos de Señalización Interfaz desde / hacia los equipos de conmutación y transmisión
US: Unidad de Señalización
El estándar también se refiere a la necesidad de deshabilitar ciertos
agregados en el enlace, los cuales podrían interferir con la operación full
duplex y por lo tanto con la integridad de los bits.
El MTP nivel 1 es una parte de usuario que maneja lo concerniente a los
aspectos físicos sobre los enlaces, tarjetas de interfaz, multiplexores, etc.
Un enlace de datos de señalización SS7 es una vía de transmisión
bidireccional, posee un intervalo de tiempo en cada dirección, la cual se usa
exclusivamente para transferir Unidades de Señalización de Mensaje
(MSU’s), Unidades de Señalización del estado del Enlace (LSSU’s) y
Unidades de Señalización de Relleno (FISU’s). Este camino bidireccional es
el llamado “canal de señalización”.
Un enlace de datos de señalización es capaz de operar tanto sobre rutas
terrestres como satelitales. Pero los equipos tales como los canceladores de
eco no son permitidos en estos enlaces ya que podrían causar errores en los
mensajes de señalización.
Enlace de datos de señalización digital
La mayor parte de la red SS7 empleada actualmente en todo el mundo es
digital, pero desde un punto de vista técnico los mensajes SS7 también se
pueden transferir a través de redes de transmisión análogas.
La velocidad de bits estándar en un canal de señalización digital es de 64
Kbps. Si se ingresa a una central digital a través de una estructura multiplex
PCM (típicamente 2 Mbit/s o 1.5 Mbits), el canal de señalización debe ser
conmutado como una conexión semi-permanente en la central.
La ITU recomienda (Rec. Q.702. &5) el uso del canal (intervalo de tiempo) 16
en sistemas PCM de 2 Mbit/s. Pero también se acepta el uso de cualquier
otro canal si es que el # 16 no esta disponible. Por ejemplo en Suecia se
emplea el canal # 1 para la señalización SS7.
Las funciones del nivel 1 están especificadas en las recomendaciones G.703
(características eléctricas) de la ITU y en las recomendaciones G.704
(características funcionales y estructura de la trama). El desempeño de la red
de señalización se especifica en la recomendación Q.702&5.
Estructura hardware de un enlace de señalización de datos
La siguiente descripción se aplica para la conexión con una central digital.
Se debe tener un Terminal de Señalización para SS7 (ST) el cual esta
usualmente conectado de forma semi permanente a un conmutador de grupo
(GS).
En el GS el canal de señalización es dirigido hacia una Central terminal (ET)
la cual conecta el canal de señalización al enlace PCM seleccionado, el cual
a su vez lo conecta a la central correspondiente a través de una troncal de
línea. El GS y el ET de ambas centrales se combinan para formar lo que
hemos llamado el “enlace de señalización de datos” (nivel 1).
Si agregamos el terminal de señalización (ST) a lo anterior tendremos como
resultado lo que se conoce como “Enlace de señalización” (SL), el cual
corresponde funcionalmente a los niveles 1 y 2.
Figura. “Enlace de señalización” y “enlace de datos de señalización” en una
central digital.
Enlace de datos de señalización análogo
Se puede emplear un enlace de datos de señalización análogo en casos
excepcionales, por ejemplo cuando no haya disponible un sistema PCM en la
red.
Para las aplicaciones de control de llamadas telefónicas la ITU recomienda
que la velocidad de bits sobre un enlace de señalización análogo debe ser
igual o mayor de 4.8 Kbits/s.
MTP Nivel 2 – Funciones de enlace de señalización
ST
ST
ST
ST
ST
ST
ET ET
Enlace PCM
0 1 31
64 Kbps (Conexiones semipermanentes)
64 Kbps
Canal de señalización (= un intervalo de tiempo dedicado)
2 Mb/s 2 Mb/s
Camino digital bidireccional entre 2 centrales ayacentes
Enlace de datos de señalización (Nivel 1)
Enlace de señalización (Nivel 1 + 2)
ET: Terminal de central GS: Conmutador de grupo ST: Terminal de señalización para SS7
GS GS
Esta parte del MTP se mantiene muy “ocupada”. Es la última que maneja los
mensajes que van a ser transmitidos y la primera en manejar los mensajes
recibidos. También monitorea los enlaces y hace reportes de sus respectivos
estados. Además descarta los mensajes con errores y pide la retransmisión
de copias de los mensajes descartados. Por otro lado transmite acuses de
recibo (ACK’s) cuando recibe mensajes en buen estado para que el extremo
que esta transmitiendo pueda borrar las copias de mensajes que ya no son
necesarias. Es la encargada de poner los enlaces en servicio y vuelve a
poner en funcionamiento los enlaces que han sido sacados de servicio.
Realiza pruebas de los enlaces antes de permitir que sean usados. Provee la
numeración en secuencia para los mensajes salientes. Y finalmente reporta
gran cantidad de la información que recolecta al nivel 3.
Unidades de señalización (SU’s)
Hay 3 tipos de unidades de señalización las cuales son:
Unidad de Señalización de mensajes (MSU): es la unidad mas
frecuentemente utilizada.
Unidad de Señalización del estado del enlace (LSSU): se usa para
intercambiar mensajes acerca del estado del enlace, por ejemplo se
usan cuando un enlace va a ser reiniciado después de haber sido
puesto fuera de servicio por una falla.
Unidad de señalización de Relleno (FISU): se envía en el canal de
señalización cuando no hay otras SU’s (MSU’s o LSSU’s) para enviar.
También se puede utilizar como acuse de recibo (ACK) de los MSU’s
recibidos.
Los SU’s siempre son múltiplos de 8. Por ejemplo el campo “spare” solo sirve
para completar el número de bits que le faltan a LI para completar un octeto.
NOTA: Ver figura 5 en Anexos.
Funciones de MTP nivel 2:
Delimitación y alineación de la unidad de señalización (SU).
Detección de errores de la SU.
Corrección de errores de la SU.
Control de flujo
Procedimiento de aceptación de la SU
Indicar congestión hacia el nivel 3.
Alineamiento del enlace de señalización
Delimitación y alineación de la unidad de señalización (SU):
Esta función es realizada cuando se esta enviando un mensaje a través de
un enlace. Esta parte de usuario ubica un código de 8 bits al inicio del SU.
Este código se conoce como “bandera” (flag) y siempre consiste de un octeto
con ceros en cada extremo y seis “1’s” en el medio (01111110).
En el extremo receptor, MTP 2 utiliza la bandera para empezar a leer el
mensaje desde la ubicación adecuada del SU. A menudo la información
transportada dentro del SU puede imitar al código de la bandera. Para
prevenir esto el MTP en el extremo transmisor analiza los mensajes para
encontrar secuencias de unos (1’s). Cuando localiza una secuencia de 5
unos (1’s) coloca un cero (0) inmediatamente después; este proceso se
conoce como “bit stuffing”.
Nuevamente en el extremo receptor, la bandera alerta al MTP sobre el inicio
de un mensaje. Luego se remueve el cero (0) después de cada secuencia de
5 unos (1’s) con lo cual el mensaje queda restaurado en su forma original.
El patrón de bits en una unidad de señalización (SU) debe seguir unas reglas
establecidas. El chequeo continuo del cumplimiento de estas reglas se
conoce como “alineamiento de la unidad de señal”.
Cuando la alineación se pierde se genera una indicación de error. Las
causas para que esto suceda son:
Se recibe un patrón de bits con 7 o mas unos (1’s) consecutivos.
El SU recibido no es múltiplo de 8.
La longitud total del MSU excede el máximo posible; por ejemplo 272 +
7 = 279 octetos, o el MSU es menor al mínimo de 7 octetos (FISU).
El MTP nivel 2 también se usa para verificar el tipo de unidad de
señalización. Para esto hace uso del número de octetos entre el indicador de
longitud (LI) y el campo CK, de la siguiente manera:
LI = 0 FISU
LI = 1 o 2 LSSU
LI > 2 MSU
Si el campo de información de señalización de un MSU puede desplegar 62
octetos o mas, el indicador de longitud (LI) se establece en 63.
3.2 Prototipo
Planeamiento de la red SS7
La tendencia actual es hacia cambios rápidos en prácticamente todos los
aspectos de las telecomunicaciones. La fuerte competencia hace que los
operadores exijan una rápida introducción de nuevos y sofisticados servicios,
y una mayor capacidad de conmutación y transmisión con una calidad cada
vez mejor.
Las futuras estructuras de la red serán más simples y contendrán solo unos
pocos niveles jerárquicos. A esto se sumará que los conmutadores serán
cada vez menos pero mucho más grandes y poderosos lo cual otorgará
beneficios tales como una baja en los costos de operación y mantenimiento,
a la vez que se hará mucho más fácil el introducir nuevos servicios.
En suma lo que se requiere para esto es:
Centrales con procesadores mucho más poderosos
Alta calidad y capacidad de la red de transporte
Bajo costo en la implementación de los dispositivos de conmutación y
transmisión
Una estructura de la red simplificada para reducir los costos
El modelo para la Red de Telecomunicaciones del futuro
El modelo de una futura red para un área metropolitana tendrá mas o menos
de 5 a 10 centrales locales, cada una capaz de servir a mas de 100.000
abonados.
Las centrales locales estarán conectadas a centrales de tránsito (tandem)
redundantes (o sea que aparecen por pares), las cuales manejarán el trafico
de área local. Se requerirán algunas rutas directas por razones de
capacidad.
Las centrales tandem también podrán operar como puntos de conmutación
del servicio (SSP’s) actuando como nodos para filtrar las llamadas con
servicios de redes inteligentes (IN).
Para el tráfico de larga distancia las centrales locales estarán directamente
conectadas a través de rutas a centrales de tránsito nacional redundantes
(por pares).
La capacidad SS7 de la red será suministrada por STP’s integrados o STP’s
“stand alone”, los cuales atenderán a las centrales cercanas dentro del área
metropolitana.
Cuando la estructura anteriormente mencionada este implementada, las
cargas de tráfico podrán ser pesadas, con menos centrales y con unas pocas
rutas grandes. En consecuencia se obtendrá una mayor estabilidad de la red
al culminar esta etapa.
Aspectos generales de la planeación
Debido a la alta capacidad de transferencia de MSU’s por parte de los
enlaces de señalización, las centrales no necesitan estar todas
interconectadas entre si. Si se dejan algunas centrales operando como STP’s
integrados o STP’s “stand alone” se podrán conseguir los principales
objetivos del planeamiento de redes SS7 los cuales son:
Estructura simple de la red: se consigue empleando STP’s y
teniendo pocos niveles jerárquicos en la red.
Confiabilidad: es un factor muy importante a tener en cuenta. Debido
a la alta capacidad de los enlaces la señalización de tráfico esta muy
concentrada por lo que las consecuencias de una falla del enlace
pueden ser serias y drásticas. Esto se combate mediante la
redundancia de la red en la forma de rutas de señalización alternas.
Tiempos de espera cortos: es una de las principales ventajas de la
red SS7. Esto se logra gracias a una estructura de red simple y a
enlaces de señalización correctamente dimensionados. En general los
tiempos de espera siempre son de menos de un segundo.
Costos razonables: es el resultado de utilizar menos equipo debido a
la alta capacidad y estructura simple de la red.
Figura. Posible estructura de la red de señalización en un modelo de red
metropolitana.
STP 1 stand alone
STP 2 stand alone
Central de transito
Central de transito
Central local Central local
Central local Central local
Central local
Central de transito TANDEM
Central local
Central de transito TANDEM
SL
etc etc
El STP 2 esta conectado igual que el STP 1
DIMENSIONAMIENTO DE LA RED SS7
Las dos tareas principales que se realizan al llevar a cabo el
dimensionamiento de una red SS7 son:
Establecer el número adecuado de enlaces de señalización (SL’s)
desde un SP hasta los SP’s adyacentes dentro de la red de
señalización.
Calcular el número y el tamaño de STP’s necesarios (integrados o
“stand alone”) y su ubicación dentro de la red.
Para realizar tales cálculos nos basamos principalmente en 3 parámetros:
1. Número promedio de MSU’s procesados por segundo
2. Longitud promedio de los MSU’s
3. Carga máxima del enlace de señalización
Los dos primeros parámetros dependen de la mezcla entre la cantidad de
tráfico esperada y el servicio ofrecido. Esto se debe analizar y calcular
separadamente de acuerdo a la teoría de Erlang.
Se utilizará el modelo de red de la figura anterior como ejemplo. Con esto
tenemos algo más o menos así:
Lo primero que se debe hacer es responder a estas dos preguntas:
Cuantos enlaces de señalización (SL’s) son necesarios en cada set
de enlaces (LS) desde y hacia el SP = 2-100 ?
Cuanto se puede cargar (en MSU’s procesados) el STP “stand
alone” para transferir MSU’s desde / hacia el SP = 2-100 ?
Datos de tráfico iniciales
Se necesitan los siguientes datos iniciales:
Número máximo de abonados que puede atender la central local
Tráfico por abonado (total, llamadas entrantes y salientes) durante
la “hora pico”, por ejemplo: POTS (Líneas de abonado telefónico):
0.05 Erl/abonado y 80% del trafico total ISDN: 0.10 Erl/abonado y
20% del trafico total
La duración promedio de cada llamada (MHT – Mean Holding
Time), por ejemplo 100 segundos.
STP 1 stand alone
STP 1 stand alone
Central local
SP = 2-15 SP = 2-25
SP = 2-100
SL SL
Con estos datos iniciales podemos calcular:
Trafico total de interés en la central local
Numero promedio de llamadas por segundo
El tráfico total de interés en la central local será:
POTS: A(tot) = 0.05 x 100.000 x 0.8 = 4000 Erl
ISDN: A(tot) = 0.1 x 100.000 x 0.2 = 2000 Erl
Esto nos da un tráfico de interés total de:
A = 4000 + 2000 = 6000 Erl
Intensidad de las llamadas: El siguiente paso es calcular el número
promedio de llamadas por segundo. Esto se puede calcular con la fórmula de
Erlang A = y *s, donde “A” es el tráfico de interés; “y” es el número promedio
de llamadas por unidad de tiempo y “s” es la duración de la llamada (MHT).
Y A
s
y = 4000 = 40 llamadas / seg para POTS
100
y = 2000 = 20 llamadas / seg para ISDN
100
Esto da una frecuencia de llamadas total de 60 llamadas / segundo
Capacidad del enlace de señalización
Capacidad del enlace de señalización disponible: para dimensionar la
capacidad del enlace los siguientes parámetros iniciales deben ser
calculados. En nuestro modelo esto ya fue hecho y tenemos los siguientes
valores:
La máxima carga del enlace de señalización. De acuerdo al criterio del
Grado de Servicio (GoS) la carga debe ser de 30%.
Tanto para POTS como para IDSN asumimos un número promedio de
6 señales (3 en cada dirección) por cada llamada.
Se asume una longitud promedio del MSU para llamadas POTS de 15
octetos y para ISDN de 30 octetos/mensaje.
Un enlace es un canal bidireccional de 64 Kbps, por lo tanto una carga del
30% equivale a 19.2 Kbps de carga máxima. El GoS debe ser considerado
para una carga doble del enlace ya que en la situación en la que un enlace
este temporalmente fuera de servicio la señalización será reenrutada hacia el
enlace alterno y este quedara cargado al 60% de acuerdo al GoS. Por lo
tanto una situación normal significa una carga del 30% que es el valor que
debe ser usado para el dimensionamiento de la red de señalización.
Carga generada en el enlace de señalización: se debe calcular en cada
dirección basada en el tráfico de interés durante la hora pico, desde y hacia
la central local.
Asumamos que el tráfico es simétrico en ambas direcciones. Eso significa
que en promedio 3 señales son enviadas en cada dirección por cada llamada
y que estas ocupan la misma capacidad del enlace. Por lo tanto podemos
enfocarnos en realizar los cálculos en una sola dirección así:
El tráfico (POTS e ISDN) en la central local genera 60 llamadas / seg
en promedio, lo cual corresponde a 60 * 3 = 180 señales (MSU’s) en
cada dirección.
La longitud promedio del MSU para esta mezcla de tráfico será:
Esto corresponde a un tren de bits de:
180 x 20 x 8 = 28.800 bits / seg en cada dirección
Este flujo total de MSU’s lo llevamos en dos juegos de enlaces separados (2
LS’s) lo cual significa que:
Cada enlace transportará 28.800 / 2 = 14.000 bits / seg en promedio
asumiendo una carga compartida 50/50 entre los dos juegos de
enlaces (LS’s)
Como la carga del enlace fue fijada en 30% lo que corresponde a una
capacidad máxima disponible de 19.200 bits / seg entonces un solo enlace
(SL) en cada juego de enlaces (LS) es suficiente para manejar nuestro
trafico.
Cada enlace queda utilizado 14.400 / 64.000 = 0.225 ≈ 23% < 30%!
CAPACIDAD DEL STP
(40 x 15 + 20 x 30) = 20 octetos / MSU 60
POTS ISDN
Cuando un SP actúa como un STP, este transfiere MSU’s entrantes de un
juego de enlaces (LS) a otro LS que lo conecta a los SP’s que lo rodean.
La capacidad disponible del STP depende de si este es un STP integrado o
un STP “stand alone”.
Si es un STP integrado, debe compartir la carga del procesador con otras
muchas actividades, limitando la transferencia de MSU’s.
Si es un STP “stand alone” tendrá toda la capacidad de procesamiento
disponible pata transferir MSU’s.
Por ejemplo en una central AXE de Ericsson en modo stand alone la
capacidad de procesamiento es de 30.000 MSU / seg.
En nuestro modelo el número promedio de MSU’s en el SP = 2-100 dio 180
MSU / seg en cada dirección, o sea 360 MSU / seg en total.
El SP = 2-100 ocupa entonces 360 / 30.000 = 0.012 = 1.2 % del total de la
capacidad del STP.
Cuantos SP’s en las mismas condiciones puede manejar el STP de nuestro
ejemplo?
1 / 0.012 = 83 SP’s es decir 8.3 millones de abonados!
Aspectos adicionales
A causa del rápido desarrollo e implementación de muchos nuevos servicios,
especialmente servicios de red inteligente, los requerimientos de capacidad
de la red SS7 aumentaran rápidamente en el futuro. También otras áreas de
continua expansión son las redes celulares.
Estos aspectos deben tenerse en cuenta cuando se planifique y dimensione
la capacidad de la red SS7. Si no; la congestión podrá afectar seriamente la
operación de la red de telecomunicaciones.
Por último dejamos un esquema que ilustra los datos básicos que se
necesitan en el momento de ir a dimensionar la capacidad de una red SS7.
STP 1 stand alone
STP 1 stand alone
Central local
SP = 2-15 SP = 2-25
SL SL
SP = 2-100
Numero de abonados: 100.000 Trafico de interés: A% / A por abonado / A tot: POTS: 80% / 0.05 Erl / 4000 Erl ISDN: 20% / 0.10 Erl / 2000 Erl MHT: 100 seg
Da un promedio de 60 llamadas / seg
Capacidad máxima del STP: Por SP: 15.000 MSU / seg Enlace de señalización (SL): Carga: 30% Carga compartida: 50/50% Longitud de MSU: POTS: 15 octetos ISDN: 30 octetos Numero de mensajes de señalización: Por llamada (POTS & ISDN) 3 mensajes en cada dirección / llamada
CAPITULO IV
Conclusiones y Recomendaciones
Durante el desarrollo del presente trabajo se presentaron los principales
aspectos relacionados con los Sistemas de Señalización en general y
particularmente con el Sistema de Señalización 7 por canal común, el cuál se
abordó amplia y detalladamente por ser el más utilizado a nivel mundial.
Se identificaron las principales particularidades del Sistema de Señalización
7 por canal común, así como su interacción con las distintas aplicaciones y
servicios disponibles a nivel nacional, internacional y mundial, como son los
sistemas de Telefonía Celular Global, Red digital de Servicios Integrados,
Redes Inteligentes, etc.
También se abordó de manera general un prototipo de red de señalización
SS7 que perfectamente puede aplicarse y contribuir a mejorar la red SS7
existente, en cualquier ciudad de Nicaragua. Se abordaron aspectos
fundamentales del diseño de redes SS7 como son el planeamiento y el
cálculo del tráfico de mensajes de señalización, así como la capacidad de
abonados por puntos de señalización entre otros.
En nuestro país, ya se ha implementado una pequeña red SS7,
principalmente en el casco urbano de Managua, que abarca redes Frame
Raley y ATM, y también se han hecho esfuerzos entre los principales
proveedores de servicio de telefonía móvil para permitir la integración de
servicios entre ellos, como el intercambio de mensajería y llamadas
telefónicas, contribuyendo de esa forma a la modernización del país.
En un futuro próximo, es conveniente que las Universidades de Nicaragua
que imparten carreras de Ingeniería Electrónica y/o Telecomunicaciones
actualicen sus programas académicos en base a los avances tecnológicos
de las Telecomunicaciones, y se establezcan relaciones con las empresas
que cuentan con estas tecnologías para que los profesionales en este ramo,
egresen mejor capacitado y puedan ser profesionales calificados que
asuman los retos que estas técnicas requieren y así contribuir al desarrollo
de nuestro país.
CAPITULO V
5.1 Bibliografía
1. Tomasi Wayne, “Sistemas de Comunicaciones Electrónicas”, Segunda
Edición 1996.
2. Herrera Pérez Enríquez, “Fundamentos de Ingeniería Telefónica”, Primera
Edición 1986.
5.2 Anexos
Figura 1: Funcionalidad de la Señalización
Señalización de acceso
Señalización de troncal
DSS 1
ISDN
PLMN
Señalización de línea de abonado - Decadica - DTMF
PSTN
CAS Canal asociado
CCS
Canal común
Sistema #5
Sistema R1
Sistema R2
Sistema #6
PSTN
PSTN
PSTN
ISDN
PLMN
etc.
Señalización
Sistema #7
Figura 2: Jerarquía de red típica con nodos de red funciones y
portadoras.
SCP BSC
STP
STP
PBX
IE IE
TE
GMSC
HLR
MSC
VLR
TE RBS
MS
PLMN
(IN)
LE LE
SSP
PSTN
ISDN PSTN
Transito nacional
Transito de tandem
PSTN RDSI
IN
Líneas Troncales
MSC: Centro de conmutación de servicios móviles GMSC: Gateway MSC BSC: Controlador de la estación base (GSM) MS: estación móvil (terminal) RBS: Estación base de radio HLR: Registro de usuarios locales VLR: registro de usuarios visitantes
IE: Central Internacional LE: Central local TE: Central de transito PBX: Central privada SCP: Punto de control de servicios SSP: Punto de conmutación de servicios STP: Punto de transferencia de servicios
Figura 3: Red SS7 y su interfaz con PSTN y la red inalámbrica
STP
STP
STP
STP
STP
SSP
A
A
C C
D
D
B
B
B
C
D
STP
SSP
SSP
STP
STP
C
STP
STP
C
A
A
A
A
Troncales
Troncales
Troncales
SS7
SS7
SCP
A
A
A
A CRP
Sistema de Señalización # 7 (SS7)
SCP IP Troncales
A
A
Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN)
HLR VLR
MSC
MSC
A A
A
A A
A
Troncales
Red Inalámbrica (Telefonía Móvil)
Figura 4: Visión general de los protocolos SS7 y sus usuarios
respectivos.
SCCP
MTP
TUP
TCAP TCAP TCAP
INAP MAP
ISUP
OMAP
HUP MUP MTUP
PSTN RDSI IN PLMN O&M PLMN PLMN PLMN
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
Usuarios
SS7
ISP
GSM AMPS
TACS NMT450/900
INAP: protocolo de aplicaciones de IN HUP: parte de usuario handover MUP: parte de usuario móvil MAP: parte de aplicaciones móviles MTP: parte de transferencia de mensajes TCAP: parte de aplicación de capacidades de transacción SCCP: parte de control de conexión de senalizacion
TUP: parte de usuario telefónico MTUP: parte de usuario telefónico móvil ISUP: parte de usuario RDSI OMAP: parte de operación, administración y mantenimiento
AMPS: sistema avanzado de telefonía móvil GSM: sistema global para comunicación móvil NMT: telefonía móvil nórdica TACS: sistema de comunicaciones de acceso total
Sistemas Standard
ISP: parte de servicios intermedios = niveles transparentes
Figura 5: Unidades de señalización (SU’s) empleadas en SS7.
F 1
CK 2
Spare FIB
FSN BIB BSN SIF n≤272
SIO 1
LI F 1
CK 2
Spare FIB
FSN BIB BSN SF
1 o 2
LI F 1
CK 2
Spare FIB
FSN BIB BSN
L > 2 octetos
L = 1 o 2 octetos
L = 0 octetos
F
F
F LI
MSU: Unidad de señalización de mensajes LSSU: Unidad de señalización de estado del enlace FISU: Unidad de señalización de relleno SIF: Campo de información de señalización SF: Campo de estado
LI: Indicador de longitud
Dirección de transmisión
1 octeto 1
octeto 1
octeto
# de octetos
MSU
LSSU
FISU
