CCPS Curs 7

2. Principii i metode de semnalizare

Pentru semnalizri se folosesc 2 principii: A. Semnalizarea cu canal individual mesajele de semnalizare se transmit pe acelai

canal fizic pe care circul i informaiile utilizatorilor. B. Semnalizarea cu canal comun mesajele de semnalizare se transmit n mod grupat

pe canale speciale (legturi de date specializate) diferite de cele alocate utilizatorilor. A. Aceast semnalizare este folosit de reelele tradiionale. Canalul individual alocat

utilizatorului servete i pentru a transporta semnalizrile. Ele au ca origine terminalul chemtor i urmeaz aceeai cale prin reea ca apelul nsui. Sunt 2 metode de semnalizare individual:

a) n band (vocal telefonic); b) n afara benzii;

a) Folosete aceeai rut fizic cu semnalele de comunicaie i aceeai band de frecven. Semnalele de semnalizri pot circula fr restricii prin toate circuitele prin care circul i semnalul propriu-zis de comunicaie, deci ele nu sunt afectate de eventualele transformri A/D, D/A, conversii, legi de compresie/expansiune existente n diverse puncte ale reelei. Semnalizarea realizat ntre 2 puncte constituie i o verificare implicit a canalului pe poriunea respectiv.

Ex: -ntre terminal i centrul de comutaie: tonuri audibile, mesaje vocale prenregistrate; semnale de codificare a adresei la aparatele cu DTMF; -ntre centrele de comutaie- semnalizri multifrecven (MF) folosind 2 grupe de frecvene vocale cu ajutorul crora se codific mesajele de semnalizare. b) Se folosete faptul c semnalele vocale nu utilizeaz complet banda de 4 kHz alocat

lor. Se aloc aadar o band ngust, n interiorul celei de 4 kHz, pentru semnalizri. n aceast categorie intr i semnalizrile n C.C. (ntreruperi, impulsuri de C.C., inversri de polaritate, variaii de impedan), impulsuri modulate cu frecvene joase. Avantajul este c semnalizrile se pot transmite n paralel cu semnalul vocal, permind supravegherea comunicaiei n timpul desfurrii acesteia. n schimb, sunt necesare circuite separate de tratare a semnalizrilor, de fapt, un canal paralel pentru semnalizri, asociat canalului de comunicaie propriu-zis. Semnalele n afara benzii nu pot parcurge toate circuitele prin care trece semnalul vocal. Sunt necesare adaptoare speciale care asigur canalul paralel de semnalizare.

Interfa de jonciune (ij) + funcii de semnalizare

(SGN)

ij+SGN

ij+SGN

ij+SGN UC

UC

A B

CCPS Curs 7

Dezavantaje semnalizare pe canal individual -capacitate de transfer foarte limitat a canalului de semnalizare. La metoda n band, semnalizrile se pot transmite numai n absena semnalului de utilizator. La metoda n afara benzii, banda canalului de semnalizare este foarte ngust; - necesitatea ca fiecare interfa de jonciune s fie echipat cu circuitele pentru

inseria/extragerea semnalizrilor; - incompatibilitatea celor mai multe dintre sistemele clasice de semnalizare cu

serviciile noi ale reelei digitale integrate; - ntrzierea mare (din cauza debitului binar redus) n stabilirea circuitului. Pentru o

comunicaie de date folosind comutaia clasic de circuite, timpul de stabilire/deconectare a unui circuit prin reea poate fi mai mare dect cel necesar transmisiei mesajelor propriu-zise de utilizator;

- modul de asociere individual (dedicat) a canalelor de semnalizare la cele de comunicaie-utilizator i debitul redus, fac extrem de dificil schimbul complex de mesaje de volum mare, necesar n reelele digitale.

modificarea principiilor i metodelor de semnalizare (ex. semnalizare pe canal comun (semafor)).

B. Semnalizrile asociate canalelor de comunicaie i cele de comand/stare pentru ntreinerea i gestiunea reelei se transmit pe un canal de vitez mare, dedicat semnalizrilor, independent de cele vocale.

La semnalizarea individual, fiecare interfa de jonciune (i j) trebuie completat cu circuitele i funciile de semnalizare (SGN). Unitatea de comand (UC) a sistemului trebuie s comunice ntr-o manier direct cu aceste interfee. n cazul semnalizrii pe canal comun (CCS) i j se simplific i toate semnalizrile se transmit pe canalul comun, printr-o legtur de date ce leag direct cele dou UC.

CCS (Semnalizare pe canal

comun)

ij

ij

ij

UC

UC

A B

ij

CCS

CCPS Curs 7 Canalul de semnalizare poate fi configurat nct s aib banda suficient pentru a transporta mesaje pentru o mare varietate de funcii. Arhitectura de reea i protocoalele de semnalizare sunt mai complexe pentru canalul comun. Se pot aplica toate tehnicile deja utilizate n reelele de date. De fapt, partea din reeaua de telecomunicaii ce realizeaz semnalizarea pe canal comun constituie o reea de date ntre procesoarele de comand din centrele de comutaie. Ex. Tipic = sistemul SS7 (Signalling System no. 7) standardizare ITU, cu cerinele impuse: Transferul semnalelor de gestiune de reea; Combinarea diverselor tipuri de trafic pe trunchiul de grup, dar meninerea identitii

lor la captul distant; Returnarea de ctre centrul de plecare i nu de sosire a semnalului de ,,ocupat a..

trunchiurile intermediare s poat fi folosite pentru alte apeluri. Transparena mai mare a reelei; Urmrirea apelurilor; Eliminarea necesitii de rezolvare a ocuprii simultane a ambelor capete pentru un

trunchi bidirecional.

Modurile de operare CCS sunt:

Modul asociat canalul comun urmrete traseul fizic al trunchiurilor servite dintre comutatoare (aceleai trasee ca cele ale canalelor de comunicaie servite).

Semnalele de semnalizare folosesc totui canale diferite fa de cele de voce. n interiorul comutatorului aceste semnale sunt dirijate direct ctre UC. Modul neasociat este mai flexibil i mai complex. Se constituie, de fapt, o reea de

semnalizare pe canal comun, numit i reea semafor. Aceasta conine puncte de transfer i nu este obligatoriu s aib conectate i subsisteme utilizatoare. Prin utilizatorii reelei semafor nelegem subsisteme care folosesc facilitile de transport ale reelei semafor (SSUT = subsistem utilizator pentru telefonie comanda apelurilor; SSUD subsistem utilizator pentru comunicaii de date cu comutaie de circuite; SSISDN = pentru ISDN .

2

4 1

3

5

6

7

8

CCPS Curs 7

Centrele 1,2 i 3 conin puncte de transfer (PT) ale reelei de semnalizare. Ex: 2 subsisteme utilizatoare aflate n centrele 4 i 7 pot comunica ntre ele (la nivelul semnalelor de comand semnalizare) pe orice rut disponibil a reelei de semnalizare (ex: 4-1-2-3-7 sau 4-1-3-7) chiar dac circuitul pentru utilizatori solicitat este, de exemplu, pe ruta 4-1-2-3-7. Modul neasociat permite ntr-o manier flexibil alocarea canalelor reelei semafor pentru diverse task-uri. Funciile de gestiune de reea din diverse centre pot deveni subsisteme utilizatoare ale reelei semafor. n ISDN, B-ISDN se utilizeaz modul de transfer neasociat.

Avantaje (canal comun): Un singur set de faciliti necesare pentru semnalizrile aferente unui grup de

trunchiuri; Informaia de semnalizare este transferat direct ntre procesoarele de comand; Nu apare interferen ntre semnalul-utilizator i cele de semnalizare; Canalele de semnalizare sunt inaccesibile direct pentru utilizatori (securitate sporit); Timp de stabilire a circuitelor mult mai mic; Este posibil o comand i gestiune centralizat a canalului de semnalizare; Permite alocarea dinamic a resurselor n funcie de trafic; Permite gestiunea reelei.

Dezavantaje: Canalele de semnalizare i punctele de transfer semafor trebuie s aib o fiabilitate

foarte mare; Nu permite n mod transparent transfer de informaie cap-la-cap pentru un circuit

deja stabilit, aa cum se face la semnalizarea cu canal individual; Nu se face un test implicit al canalului de comunicaie.

2

4 1

3

5

6

7

8

2 PT

1 PT

3 PT

CCPS Curs 7 Comutaia de mesaje-pachete

Tinde s devin tehnica de baz n reelele de mare vitez. Se caracterizeaz n mod esenial prin memorarea i retransmiterea mesajelor/pachetelor n fiecare nod al reelei, ctre destinaie, pe aceeai rut fizic (circuite virtuale) sau pe rute independente pentru fiecare datagram/pachet n parte. A. Comutaia de mesaje presupune includerea ntr-un mesaj, la terminalul de emisie, a

informaiei de utilizator (info-U) i a informaiilor de dirijare la destinaie; acesta este transmis ca un tot, memorat n memoria fiecrui centru n care ajunge. Comutaia const n dirijarea mesajului pe baza adresei de destinaie, prin reea. n comutatorul final, info-adresa este extras i se livreaz la destinatar numai info-U.

Dezavantajul principal este dat de ntrzierea posibil mare n cazul unor mesaje lungi. De asemenea, volumul memoriei tampon ntr-un nod este relativ mare. Are 3 faze asincrone: Achiziia (nregistrarea n memorie); Rutarea (plasarea mesajului recepionat pe linia i ntr-o coad de ateptare pe linia

de ieire j); Retransmisia mesajului pe linia de ieire. Mesajele coninnd info-U i datele de dirijare trebuie s aib o structur determinat-format, care definete: Antetul mesajului (adrese, prioriti, referine asupra mesajului, tipul mesajului); Textul propriu-zis al mesajului, de lungime teoretic nelimitat; Partea final- conine indicaii asupra mesajului (inclusiv a antetului) (ex:

duplicarea lui eventual, controlul autentificrii). Comutaia corespunde tratrii antetului. Anumite formate sunt standardizate internaional. Ex: F31 pentru schimbul internaional de telegrame; IATA pentru companii aeriene; SWIFT pentru reeaua interbancar mondial. Aplicaiile pentru comutaii de mesaje: difuzarea mesajelor, serviciu pentru abonat absent, conversii de vitez i cod pentru diverse terminale, returnarea de confirmri de primire. Comutaia de mesaje este astzi baza sistemelor de mesagerie electronic i cutii potale.

B. Comutaia de pachete

Divizeaz un mesaj n unul sau mai multe blocuri (pachete), le completeaz cu info-adres i comenzi i le transmite succesiv, cu memorare i retransmitere n fiecare nod, pn la destinaie. Timpul de transfer este mai mic dect la comutaia de mesaje i memoriile necesare n noduri, sensibil mai mici. Comutaia de pachete s-a impus ca alternativ de comutaie pentru comunicaii de date datorit dezavantajelor comutaiei de circuite, ineficiena utilizrii circuitului n condiii de trafic variabil; circuitul transparent impune vitez constant i egal cu cea a terminalelor sau multiplexuri care trebuie s fie simultan active.

CCPS Curs 7

Pachetele sunt de lungime fix, de ordinul 103 bii/pachet. Din cauza lungimii relativ mic a pachetelor, n noduri se memoreaz n memoria RAM, dup care sunt transmise pe liniile de ieire, rezultnd n final o vitez de transfer sensibil mai mare dect la comutaia de mesaje.

pachet transmis pe circuit virtual (CV) datagrame MT memorie tampon

Presupunem c staia A dorete s transmit pachete la D. Pachetele mesajului sunt n ordinea transmisiei A1D, A2D (s-a presupus c multiplexat n timp mai exist i

alt comunicaie A-B). Pachetele conin informaie de dirijare. A trimite un pachet la nodul 1. Acesta l memoreaz n MT, determin ruta urmtoare (ex: spre nodul 3) i pune pachetul ntr-o

a1b a1b

mesaj

pachete

A MT

1 a2b a1b

A2 A1 A1

MT 2

MT 3

MT 4

a2b

A1

B a1b a2b

A1

C E

D A2 A1

A2 A1

A2

A1

CV

CCPS Curs 7 coad de ateptare pe linia de ieire 1-3. Procesul se repet pn la destinaie pentru fiecare pachet. Pachetele pot avea i prioriti diferite.

B1. Metode de comutaie a pachetelor

a) Datagramele sunt pachete tratate independent, fr nici o referire la pachetele anterioare ce aparin aceluiai mesaj. A emite pachetele a1b i a2b destinate lui B. Nodul 1 recepioneaz pachetele n ordinea a1b, a2b. El poate alege mai multe rute ctre B: 1-2-3 sau 1-3-2, etc. Dac n momentul primirii lui a1b coada de ateptare la linia 1-3 este mult mai scurt dect linia 1-2, atunci nodul 1 dirijeaz pachetul a1b pe direcia 1-3 (nodul 1 tie c direcia 1-3 permite atingerea intei B). n continuare, nodul 1 primete a2b. De data aceasta, pachetul e trimis pe direcia 1-2-B. S-a presupus c pachetele ajung la B n ordine a2b, a1b Metoda datagramelor nu garanteaz secvenialitatea mesajelor, sarcina

reordonrii lor este ndeplinit de staia final; Pierderea unui pachet (din cauza defectrii unui nod n reea) nu poate fi detectat

n nodurile reelei. Sarcina deteciei acestei situaii i rezolvarea ei revine tot staiei finale B.

b) Circuitele virtuale pstreaz aceeai rut ntre staii. Termenul de circuit vizeaz aceast proprietate. Atributul ,,virtual se refer la tehnica de memorare- retransmitere (nu exist un circuit fizic transparent). Circuitele virtuale se stabilesc, menin i elibereaz analog cu circuitele fizice.

A stabilete un circuit virtual A-D astfel: A trimite un pachet special call request spre nodul 1, cerndu-i o conexiune

logic spre D; Nodul 1 decide s ruteze toate pachetele spre D ale acestei conexiuni pe direcia 3;

astfel nodul 1 trimite pachetul call request spre 3; Nodul 3 procedeaz similar pe direcia 3-4; Nodul 4 trimite call request spre D; Dac D este disponibil, atunci ntoarce spre nodul 4 un pachet de rspuns Call

Accept; Pachetul de acceptare este returnat pe calea invers ctre A.

Ruta astfel determinat este pstrat pe toat durata conexiunii ntr-un mod similar cu cea de la comutaia de circuite i este referit prin termenul de circuit virtual (CV). n continuare, are loc transferul pachetelor pe circuit. Fiecare pachet (A1D, A2D, etc) poart un identificator de CV, astfel nct orice nod de pe ruta stabilit dirijeaz n mod corespunztor pachetul. Nu se mai efectueaz nici o decizie de rutare. Eliberarea circuitului virtual se poate face cu ajutorul unui pachet Clear Request. La un moment dat, ntre 2 staii pot exista mai multe CV active. De asemenea, o staie poate avea mai multe CV cu diverse alte staii (ex. A-B, A-D). CV asigur faciliti suplimentare fa de datagrame: secvenarea pachetelor se pstreaz cci toate urmeaz aceeai rut, n ordinea n care au fost emise. Controlul erorilor asigur corectitudinea pachetelor. El se face pe fiecare legtur de date ntre 2 noduri.

CCPS Curs 7 Circuitele virtuale pot fi stabilite la cerere sau pot fi semipermanente (atunci cnd volumele de date sunt mari i comunicaiile frecvente)

B2. Dimensiunea pachetelor

Timpul de transfer prin reea depinde n mod direct de dimensiunea pachetelor.

ts= timp de stabilire conexiune tp=timp de propagare A-B m=durata mesajului tTotal=ts+tp+m

Timpul de stabilire a conexiunii este identic (ts); Timpul de ntrziere al pachetelor/mesajelor datorit prelucrrilor n noduri este

neglijabil; Viteza de transmisie este aceeai pentru cele 3 cazuri; La modul pachet cu CV nu este multiplexare cu alte CV.

Pentru modul pachet, mesajul de lungime m se mparte n n pachete, fiecruia adugndu-i-se un antet de durat th (header). n plus, retransmisia unui pachet ntr-un nod ncepe, cel mai devreme, dup terminarea recepionrii complete a acestuia

A 1 2 3 B

A 1 2 3 B

A 1 2 3 B

A 1 2 3 B

ts

ts

ts

tp m

p1 p2 p3 th

p1 p2 p3

th

th+m

Mod circuit

Mod pachet cu CV n=3 pachete

Mod mesaj

CCPS Curs 7

1)(,

+++++= ntnmtn

mNttt hhpsT

N = nr. de noduri traversate, durata antetului este constant ts, tp, th, N sunt date tT=f(n) n = nr. de pachete O dat cu creterea numrului de pachete n, raportul n/m (ce indic overhead-ul transmisiei) crete, scznd eficiena transmisiei prin adugarea n*th. n realitate N este diferit de la o rut la alta, m este i el variabil i atunci relaia de mai sus nu este suficient pentru dimensionarea lungimii pachetelor. n practic se consider i rata erorilor + corectarea lor prin retransmisie. Se observ c timpul de transfer este sensibil mai mare dect cel de la comutaia de circuite. n plus, cu ct numrul pachetelor este mai mare, cu att crete ntrzierea n cozile de ateptare din noduri. Pentru comutaia de mesaje se aplic relaia de mai sus, cu n=1 cea mai mare valoare a timpului de transfer dintre cele 3 metode.