УСТРОЙСТВО ПРИВЯЗКИ ЛОГИЧЕСКИХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ОБЩЕКАНАЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ № 7 К АБОНЕНТСКИМ КАНАЛАМ
DEVICE FOR BINDING LOGICAL CHANNELS OF COMMON CHANNEL SIGNALLING SYSTEM N 7 TO USER CHANNELS

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для определения соответствия номеров логических каналов системы общеканальной сигнализации №7 (ОКС-7) абонентским каналам с целью автоматического выделения телефонных сообщений при обработке сигналов с ОКС-7, передаваемых в цифровых многоканальных линиях связи.
Известно устройство привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам, являющееся основой системы распределенного мониторинга сетей ОКС-7 «Спайдер», разработанной компанией ФГУП «ЛОНИИС», РФ (Гольдштейн Б.С.«Сетевой мониторинг: проблемы и решения». Вестник связи» №4, 2002, с. 72-78), состоящей из удаленных модулей Spider NM/RU, каждый из которых состоит из 8 промышленных компьютеров и позволяет обрабатывать до 32 сигнальных звеньев ОКС-7.
Недостатком данной системы является громоздкость конструктивной реализации при ограниченном числе обрабатываемых сигнальных звеньев ОКС-7, что не позволяет обеспечить необходимую точность привязки логических каналов к абонентским каналам при большом числе каналов
6
Известен коррелятор цифровой последовательности (патент США №3598979, МПК G06G 7/19), позволяющий для цифровой последовательности длины n, записанной в один регистр, произвести сравнение с цифровой последовательностью той же длины, записанной в другой регистр, цифровые последовательности сравниваются поэлементно.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности отслеживать одновременно несколько команд управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов, что определяет достаточно длительный интервал времени вхождения в синхронизм, что в итоге не обеспечивает достаточную точность привязки логических каналов к абонентским каналам.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является, выбранная в качестве прототипа, система (устройство) привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам - System and Method for Mapping SS7 Bearer Channels (US 2012/0005133 A1 1012-01-05), которая позволяет определять привязку логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам при средней интенсивности соединений в цифровом потоке.
Недостатком данной системы (устройства) является неточность в определении привязки абонентских каналов при низкой и при высокой интенсивности соединений в цифровом потоке. При низкой интенсивности соединений в цифровом потоке накопление статистических данных занимает большой промежуток времени для удовлетворения принятого в указанной системе (устройстве) критерия соответствия каналов, а при высокой интенсивности соединений - приводит к определениям ложных соответствий для данного критерия.
Целью изобретения является повышение точности привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам за счет использования коэффициентов корреляции, учитывающих величину временного интервала между сигнальными событиями и событиями абонентских каналов, и выполнения поиска коррелирующих последовательностей в матрице отношений.
Цель достигается тем, что в известную систему (устройство), содержащую последовательно соединенные блок разуплотнения каналов, блок разделения каналов и детектор событий абонентских каналов, при этом второй выход блока разделения каналов подключен к входу детектора сигнальных событий, согласно изобретению введены формирователь пар событий, блок управления привязкой, а также последовательно соединенные формирователь матрицы отношений, вычислитель коэффициента корреляции, блок поиска коррелирующих последовательностей и формирователь таблицы привязки каналов, при этом выход формирователя пар событий соединен с первым входом формирователя матрицы отношений, а первый вход формирователя пар событий подключен к выходу детектора событий абонентских каналов, второй вход формирователя пар событий подключен к выходу детектора сигнальных событий, третий вход формирователя пар событий подключен третьему выходу блока управления привязкой, причем первый выход блока управления привязкой соединен со вторым входом блока разделения каналов, второй выход блока управления привязкой соединен со вторым входом детектора событий абонентских каналов, четвертый выход блока управления привязкой соединен со вторыми входами формирователя матрицы отношений и формирователя таблицы привязки каналов, при этом входом устройства в целом является вход блока разуплотнения каналов, а выходом устройства в целом является выход формирователя таблицы привязки каналов.
Сопоставительный анализ технического решения с устройством, выбранным в качестве прототипа, показывает, что новизна технического решения заключается в ведении в заявленное устройство новых схемных элементов: формирователя пар событий, блока управления привязкой, формирователя матрицы отношений, вычислителя коэффициента корреляции, блока поиска коррелирующих последовательностей, формирователя таблицы привязки каналов.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод о том, что введенные функциональные узлы известны. Однако введение их в устройство привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам с указанными связями придает этому устройству новые свойства. Введенные функциональные узлы взаимодействуют таким образом, что позволяют повысить точность привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам.
Таким образом, техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Изобретение может быть использовано для определения соответствия номеров логических каналов ОКС-7 абонентским каналам с целью автоматического выделения телефонных сообщений при обработке сигналов с ОКС-7, передаваемым в цифровых многоканальных линиях связи.
Таким образом, изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".
На фиг. 1 представлена структурная блок-схема устройства привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам,
на фиг. 2 - временная диаграмма событий абонентских каналов и сигнальных событий,
на фиг. 3 - блок-схема функционирования формирователя матрицы отношений,
на фиг. 4 - блок-схема функционирования вычислителя коэффициента корреляции,
на фиг. 5 - блок-схема функционирования блока поиска коррелирующих последовательностей,
на фиг. 6 - блок-схема функционирования формирователя таблицы привязки каналов.
Устройство привязки логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам (фиг. 1) содержит: блок разуплотнения каналов - 1, блок разделения каналов - 2, детектор событий абонентских каналов - 3, формирователь пар событий - 4, детектор сигнальных событий - 5, блок управления привязкой - 6, формирователь матрицы отношений - 7, вычислитель коэффициента корреляции - 8, блок поиска коррелирующих последовательностей - 9, формирователь таблицы привязки каналов - 10, причем выход блока 1 разуплотнения каналов через последовательно соединенные блок 2 разделения каналов, детектор 3 событий абонентских каналов, формирователь 4 пар событий, формирователь 7 матрицы отношений, вычислитель 8 коэффициента корреляции, блок 9 поиска коррелирующих последовательностей, подключен к первому входу формирователя 10 таблицы привязки каналов, причем второй выход блока 2 разделения каналов через детектор 5 сигнальных событий соединен со вторым входом формирователя 4 пар событий, к третьему входу которого подключен третий выход блока 6 управления привязкой, первый выход которого соединен со вторым входом блока 2 разделения каналов, а второй выход блока 6 управления привязкой, подключен ко второму входу детектора 3 событий абонентских каналов, при этом четвертый выход блока 6 управления привязкой соединен параллельно со вторыми входами формирователя 7 матрицы отношений 7 и формирователя 10 таблицы привязки каналов 10, при этом входом устройства в целом является вход блока 1 разуплотнения каналов, а выходом устройства в целом является выход формирователя 10 таблицы привязки каналов.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
ОКС-7 является централизованной системой сигнализации, в которой сигнальные сообщения передаются по звеньям сигнализации, отделенным от абонентских каналов. При этом она может работать в связанном и квазисвязанном режимах. В связанном режиме сигнализации пути передачи сигнальных сообщений и информации пользователя между двумя узлами связи совпадают. В квазисвязанном режиме сигнализации сигнальные сообщения и информация пользователя между двумя узлами передаются по разным путям.
Маршрут прохождения сигнальных сообщений в сети ОКС-7 определяется несколькими параметрами, которые передаются в этих сообщениях, основными из которых являются: индикатор сети (Network Indicator), код пункта сигнализации (SPC - Signaling Point Code) и код идентификации канала (CIC - Circuit Identification Code). Индикатор сети определяет принадлежность сигнальных сообщений какому-либо уровню иерархии сети ОКС-7. Например, национальная сеть ОКС-7 Российской Федерации включает два уровня иерархии: федеральную (междугороднюю) сеть и региональную (местную) сеть. Код SPC представляет собой идентификатор пункта сигнализации в сети и включает код пункта назначения (ΚΠΉ). Код ОС указывает на абонентский канал, обслуживаемый данным сигнальным сообщением, и формирует так называемый логический канал ОКС-7.
Значения данных параметров определяются планом маршрутизации, который составляется при разработке или внедрении сети ОКС-7. Значения индикаторов сети, КПН и таблицы соответствия логических каналов ОКС-7 абонентским каналам формируются поставщиками услуг связи и фиксируются в электронной памяти приемопередающего оборудования узлов связи. При получении сигнальных сообщений пункты сигнализации по сохраненным кодам и таблицам соответствия могут однозначно определить маршрут дальнейшего прохождения сигнального сообщения или выполнять обслуживание конкретного абонентского канала.
Последовательность вложения параметров маршрутизации сигнального сообщения следующая: индикатор сети - КПН - CIC. Следовательно, значения CIC должны быть уникальны для одного и того же КПН, но для разных значений КПН могут повторяться. Значения КПН уникальны для одного и того же индикатора сети, но для разных значений индикатора сети могут повторяться, например, в различных национальных сетях ОКС-7.
Комплексы мониторинга цифровых многоканальных линий связи (ЦМКЛС), отслеживающие телефонные соединения в цифровых потоках, не имеют доступа к таблице соответствия каналов, так как принимают сигналы из канала связи, минуя оборудование узлов связи. Но для выделения речевых сообщений по сигнальным событиям ОКС-7 должно быть известно соответствие логических каналов ОКС-7 абонентским каналам. Следовательно, возникает необходимость при мониторинге ЦМКЛС определять соответствие логических каналов ОКС-7 абонентским каналам.
Для решения указанных задач в предлагаемом устройстве на блок 1 разуплотнения каналов поступают цифровые потоки ЦП 1…ЦП K различных уровней цифровой иерархии сигналов, принимаемые из ЦМКЛС. Каждый принимаемый цифровой поток определяется уникальным числовым идентификатором. Блок 1 разуплотнения каналов выполняет разуплотнение принимаемых цифровых потоков до каналов уровня DS0, в результате которого выделяются абонентские каналы и каналы ОКС-7. Блок 2 разделения каналов отделяет абонентские каналы от каналов ОКС-7, выполняя поиск в каналах сообщений МТР2 (Message Transfer Part Level 2). Каналы, в которых обнаружены сообщения МТР2, считаются каналами ОКС-7, а остальные каналы - абонентскими. На данном этапе блок 6 управления привязкой анализирует известную таблицу привязки каналов и исключает из дальнейшей обработки абонентские каналы, которые уже входят в таблицу привязки. Это позволяет оптимизировать процесс привязки каналов, исключая из обработки и анализа абонентские каналы, которые уже привязаны. Каналам ОКС-7 ставятся в соответствие числовые идентификаторы. Блок 2 разделения каналов формирует теги каналов, которые включают следующие параметры: идентификатор цифрового потока, номер тайм-слота для абонентских каналов, идентификатор канала ОКС-7 для каналов ОКС-7. Абонентские каналы АК 1…AKN поступают затем вместе с тегами каналов на детектор 3 событий абонентских каналов, а каналы ОКС-7 1…ОКС-7 M вместе с тегами каналов поступают на детектор 5 сигнальных событий для дальнейшей обработки.
Детектор 3 событий абонентских каналов определяет состояние каждого абонентского канала. Возможные состояния абонентских каналов перечислены в табл. 1.
Состояния определяются путем анализа передаваемой кодовой комбинации, вычисления БПФ цифрового сигнала, передаваемого в каналах, и расчета частоты основного тона или определения передачи речи. При изменении состояния абонентского канала генерируется событие абонентского канала, например, когда завершился сигнал занятия Busy Tone и начал передаваться код холостого хода Idle Code. Возможные события абонентских каналов перечислены в табл. 2.
В момент возникновения события определяется время события, которое отсчитывается относительно других событий абонентских каналов и сигнальных событий, и отметка времени сохраняется вместе с событием. Детектор 3 событий абонентских каналов затем формирует тег абонентского канала, который включает следующие параметры: идентификатор цифрового потока, номер тайм-слота, идентификатор состояния абонентского канала, отметку времени. Тег абонентского канала передается на формирователь 4 пар событий.
Детектор 5 сигнальных событий обрабатывает каналы ОКС-7. При этом он определяет поле идентификатора протокола в заголовке МТР3 ОКС-7 и декодирует сигнальные сообщения ISUP и TUP, разделяя их на сообщения управления соединениями и служебные сообщения. Сообщения управления соединением используются для соединения и разъединения в абонентских каналах и определены в ITU Q.762 и ITU Q.723. Служебные сообщения используются для управления сетью ОКС-7 и в других служебных целях, например, для восстановления после аварийных ситуаций.
Служебные сообщения ОКС-7 определены в ITU Q.762 и ITU Q.723. На данном этапе блок 6 управления привязкой анализирует известную таблицу привязки каналов Τ и исключает из дальнейшей обработки логические каналы ОКС-7, которые уже входят в таблицу привязки. Указанные логические каналы принадлежат одному индикатору сети, коду КПН и идентификатору канала ОКС-7. Это позволяет оптимизировать процесс привязки каналов, исключая их обработки и анализа логические каналы ОКС-7, которые уже привязаны.
При декодировании сигнального сообщения генерируется сигнальное событие, например, при получении сигнального сообщения ΙΑΜ (Initial Address Message) генерируется событие инициации занятия абонентского канала. В этот момент определяется время события, которое отсчитывается относительно других сигнальных событий и событий абонентских каналов, и отметка времени сохраняется вместе с событием. Детектор 5 сигнальных событий затем формирует сигнальный тег, который включает следующие параметры: идентификатор цифрового потока, идентификатор канала ОКС-7, индикатор сети, КИП, КПН, код CIC, отметку времени.
p
Сигнальные теги поступают затем на формирователь 4 пар событий. Формирователь 4 пар событий принимает поступающие теги абонентских каналов от детектора 3 событий абонентских каналов и сигнальные теги от детектора 5 сигнальных событий, проводит анализ отметок времени полученных тегов и составляет пары подмножеств тегов {A, S}, где А - подмножество тегов абонентских каналов, S - подмножество сигнальных тегов, p - индекс пары по порядку. В каждую пару заносятся теги, отметки времени которых попадают в доверительный временной интервал τ, называемый окном привязки. Сигнальные теги, входящие в каждое из подмножеств S, должно принадлежать одному индикатору сети, коду КПН и идентификатору канала ОКС-7. Величина доверительного временного интервала определяется максимальным значением разницы в моментах времени передачи сигнального сообщения ОКС-7 и изменения состояния абонентского канала и устанавливается пользователем. На фиг. 2 представлена временная диаграмма соотношения событий абонентских каналов и сигнальных событий.
В парах {A, S} один из элементов подмножества сигнальных тегов «S» может соответствовать одному из элементов подмножества тегов абонентских каналов «А» или не соответствовать ни одному из последних. Соответствие одного из элементов подмножества сигнальных тегов «S» одному из элементов подмножества тегов абонентских каналов «А» обозначает соответствие между логическим каналом ОКС-7 с указанным в сигнальном теге кодом CIC и абонентским каналом с указанным в теге абонентского канала номером канала.
k
ij
i
j
ij
Принцип работы формирователя 7 матрицы отношений представлен на фиг. 3. Формирователь 7 матрицы отношений составляет матрицы отношений каналов M для каждого индикатора сети, кода КПН и идентификатора канала ОКС-7 на основе пар {A, S}. В матрице отношений строки соответствуют абонентским каналам, а столбцы - логическим каналам ОКС-7. Элементами матрицы отношений являются веса отношений W абонентского канала a и логического канала ОКС-7 s, где i - индекс строки матрицы, соответствующий номеру абонентского канала, j - индекс столбца матрицы, соответствующий логическому каналу ОКС-7, i=1…n, j=1…m. Вес отношений каналов W показывает, насколько часто в парах {A, S} встретились данный абонентский канал с данным логическим каналом ОКС-7 так, чтобы теги, в которых они указаны, входили в одну пару.
A
S
A
S
pq
pq
k
pq
pq
pq
pq
pq
pq
р
q
Принцип работы вычислителя 8 коэффициента корреляции представлен на фиг. 4. Вычислитель 8 коэффициента корреляции выполняет расчет коэффициентов корреляции абонентских каналов δ  и логических каналов ОКС-7 δ  для всех элементов матрицы отношений каналов M, где р - индекс строки матрицы, соответствующий номеру абонентского канала, q - индекс столбца матрицы, соответствующий логическому каналу ОКС-7, р=1…n, q=1…m. Коэффициент корреляции абонентского канала с индексом р рассчитывается как отношение веса элемента матрицы W к суммарному весу остальных элементов строки р матрицы. Коэффициент корреляции логического канала ОКС-7 с индексом q рассчитывается как отношение веса элемента матрицы W к суммарному весу остальных элементов столбца q матрицы. При достижении или превышении порогового значения коэффициентов корреляции абонентских каналов δ  и логических каналов ОКС-7 δ  для элемента матрицы W устанавливается флаг автоматической привязки F абонентского канала а к логическому каналу ОКС-7 s. Полученные значения флагов автоматической привязки передаются в блок 9 поиска коррелирующих последовательностей для дальнейшей обработки.
k
k
ij
Принцип работы блока 9 поиска коррелирующих последовательностей представлен на фиг. 5. Блок 9 поиска коррелирующих последовательностей выполняет поиск в матрице отношений M последовательностей элементов λ с весами отношений W≠0, для которых выполняются условия:
1) последовательность должна включать более двух элементов: ;
i
j
2) приращение индексов строк и столбцов соседних элементов последовательности - величина постоянная: Δ=const, Δ=const.
k
k
k
i
j
k
Последовательности, для которых выполняются перечисленные условия, называются коррелирующими. Две последовательности λ называются пересекающимися, если пересечение подмножеств их элементов не пустое. Вес последовательности равен сумме весов входящих в нее элементов. После определения всех возможных коррелирующих последовательностей λ для каждой последовательности вычисляется коэффициент связности последовательности, равный сумме приращений индексов строк и столбцов соседних элементов в данной последовательности, деленной на 2: v=(Δ+Δ)/2. Далее выполняется исключение пересекающихся последовательностей. Из двух пересекающихся последовательностей исключается та, у которой меньше вес, или меньше коэффициент связности, или меньше длина. Если вес, длина и коэффициенты связности последовательностей равны, то две последовательности объединяются в одну. Далее выполняется исключение последовательностей с длиной менее 3. Оставшиеся коррелирующие последовательности λ сортируются в порядке возрастания индексов строк и столбцов входящих в них элементов и передаются на формирователь 10 таблицы привязки каналов.
k
i
j
pq
р
q
Принцип работы формирователя 10 таблицы привязки каналов представлен на фиг. 6. Формирователь 10 таблицы привязки каналов выполняет продолжение полученных коррелирующих последовательностей λ таким образом, чтобы для каждой последовательности сохранялось условие Δ=const, Δ=const и чтобы последовательности не пересекались. Первым элементов первой последовательности становится элемент с наименьшим полученным номером абонентского канала или логического канала ОКС-7, а последним элементов последней последовательности - элемент с наибольшим полученным номером абонентского канала или логического канала ОКС-7. Далее формирователь 10 таблицы привязки каналов объединяет коррелирующие последовательности элементов, выполняя операцию объединения подмножеств элементов последовательностей. Для каждого элемента x общей последовательности Λ в таблицу привязки каналов Τ заносится пара соответствия абонентского канала а логическому каналу ОКС-7 s. Таблица привязки каналов представляет собой таблицу соответствия логических каналов ОКС-7 абонентским каналам, в которой указано, какой логический канал ОКС-7 соответствует какому абонентскому каналу. Таблица привязки каналов формируется отдельно для каждого индикатора сети, кода КПН и идентификатора канала ОКС-7. Полученная таблица Τ привязки каналов передается в блок 6 управления привязкой, чтобы исключить из процесса привязки уже привязанные абонентские каналы и логические каналы ОКС-7, и для дальнейшей обработки цифровых потоков.
Таким образом, достигнут положительный эффект, заключающийся в увеличении количества правильно привязанных логических каналов ОКС-7 к абонентским каналам. Испытания опытного образца предложенного устройства показали, что в одних и тех же условиях, количество правильно привязанных каналов при предложенном методе в 1,4 раза больше, чем при использовании описанного в прототипе метода.
Для реализации заявляемого устройства использованы известные элементы и схемы, выпускаемые зарубежной промышленностью. Формирователь 7 матрицы отношений и формирователь 10 таблицы привязки каналов реализованы на ППЛИС XILINX VERTEX5. Вычислитель 8 коэффициента корреляции и блок 9 поиска коррелирующих последовательностей реализованы в виде программы для сигнального микропроцессора TMS 320С64ХХ.