1. 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. 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 2
Length CRV (в байтах)
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. 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 1
Protocol discriminator
Таблица 2 – Значение дискриминатора протокола для различных протоколов.
БИТЫ Назначение протокола
8 7 6 5 4 3 2 1
00000000⎫ ⎪ Назначаются в соответствии с пунктом 4.5.30 рек. Q.931;
through ⎬ не доступны для использования в качестве
00000111⎭ ⎪ дискриминатора протокола
0 0 0 0 1 0 0 0 Процедуры управления вызовами по протоколу Q.931
00010000⎫ ⎪ Резерв для других протоколов сетевого уровня, включая
through ⎬ протокол X.25
00111111⎭ ⎪
01000000⎫ ⎪ Для национального использования
through ⎬
01001111⎪ ⎭
01010000⎫ ⎪ Резерв для других протоколов сетевого уровня, включая
through ⎬ протокол X.25
11111110⎭ ⎪
All other values are reserved.
4. 4
Таблица 3 – Кодирование конкретных типов сообщений (МТ).
HEX’Cod BIN’Cod MT Тип сообщения
8 7 6 5 4 3 2 1
00 00000000 Escape to nationally specific
message type
000 - - - - - Call establishment message: Сообщения для
установления
соединения:
01 00001 – ALERTING ГОТОВНОСТЬ
02 00010 – CALL PROCEEDING ОБРАБОТКА ВЫЗОВА
07 00111 – CONNECT СОЕДИНИТЬ
0F 01111 – CONNECT ACK ПОДТВ. СОЕДИНЕНИЕ
03 00011 – PROGRESS В ПРОЦЕССЕ
05 00101 – SETUP УСТАНОВИТЬ
0D 01101 – SETUP ACK ПОДТВ. УСТАНОВЛ.
001 - - - - - Call information phase Сообщения,
message: 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
010 - - - - - Call clearing messages: Сообщения для
разрушения
соединений:
45 00101 – DISCONNECT РАЗЪЕДИНИТЬ
4D 01101 – RELEASE ОСВОБОДИТЬ
5A 11010 – RELEASE COMPLETE ОСВОБ. ЗАКОНЧЕНО
46 00110 – RESTART РЕСТАРТ СОЕДИН.
4E 01110 – RESTART ACK ПОДТВ. РЕСТАРТА
011 - - - - - Miscellaneous messages: ПРОЧИЕ
СООБЩЕНИЯ:
60 00000 – SEGMENT СЕГМЕНТИРОВАТЬ
79 11001 – 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
6. 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 Направление Тип IE Длина
п.Q.931 n – net M-обязат. (байт)
u- user O – необязат.
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. 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. 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.
3 3 3 3 3 3
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
... 0 1 ... 0 1 ... 0 1
TSS
ETC LTG 18 + 216 + 6 = 240 бит за 1,5 мс
18 + 216 + 6 = 240 бит за 1,5 мс 3 = 160 кбит/с (80 кбод)
= 160 кбит/с (80 кбод) 30*B+E+C
=2048 Кбит/с LTG DLU
С 12*(B1+B2+D) M С 12*(B1+B2+D) M
SSM 6 6
ЦАЛ (DSL) ЦАЛ(DSL)
ST CCS MUX
NT SN NT
ST PCD-D
S S
RP CP I I
L L SPC
RP GSS T T 700
ЦТА RP D D ЦТА
1 0
Аб.
CCNP
пункт А SPC 600 Аб. пункт
B
PC АТС АТС MB CP PC
А B
DSS1(Q.931) DSS1(Q.931)
Конвертация Конвертация
Снятие трубки, Q.931/Q.763
CCS7(Q.763) Q.931/Q.763
Набор номера SETUP
SETUP / IAM IAM
Call Proceeding IAM / SETUP SETUP
Alerting / ACM Alerting ПВ
ACM / Alerting ACM
КПВ Alerting
Connect / ANM Connect "Ответ"
ANM / Connect ANM
Connect
Connect ACK
РАЗГОВОРНОЕ С О С Т О Я Н И Е (ПЕРЕДАЧА РЕЧИ ПО КАНАЛУ В)
Отбой Disconnect Disconnect / REL
REL
REL / Disconnect Disconnect "Занято"
RLC / Release RLC Release "Отбой"
Release
Release Complete Release / RLC Release Complete
Исходное
Исходное
состояние
состояние
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. 9
Рисунок 2 – Построение и разрушение разговорного соединения.
10. 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. 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
05 0....... E
.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
12. 12
Control 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. 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
7B 0....... E
.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?
