چكيده مقدمه SS7 گرديد. (UP) گفته ميشود. MTP وظيفه انتقال پيامهاي SS7 را User Part. Part هاي SS7 هستند. LI I FSN I BSN F

Transcript

1 ه ب ٨٤١ شماره ۷ نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷, از صفحه ۸۴۱ تا ۸۵۰ بهينهسازي تقسيم بار در شبكه سيگنالينگ چكيده ۱ رضا خليلي, ۲* ۱ مهدي شيرازي و احمد صلاحي ۱ شركت مخابرات استان تهران ۲ مركزتحقيقات مخابرات ايران (تاريخ دريافت, ۸۴/۳/۲۱ تاريخ دريافت روايت اصلاح شده, ۸۷/۴/۸ تاريخ تصويب ۸۷/۹/۱۷) سيگنالينگ پايه و اساس شبكهها و سيستمهاي مخابراتي است و در اين بين سيستم سيگنالينگ شماره هفت (SS) نقطه اوج سيستمهاي مخابراتي مدرن مي باشد كه سيگنالينگ و كنترل را در شبكههاي مخابراتي فراهم مي نمايد. در اين سيستم علاي م مخابراتي 2 در قالب بستههايي 3 نام واحد سيگنال (SU) انتقال مييابند. بنابراين نحوه توزيع و تقسيم اين بستهها روي مسيرها و لينكهاي سيگنالينگ از اهميت بالايي در شبكه سيگنالينگ برخوردار است. گرديد. 5 4 از طرفي توزيع و يا تقسيم بار متعارف ITU-T در SS محدوديت- هايي در زمينه انتخاب تعداد لينكها را به وجود ميآورد. در اين مقاله با استفاده از محاسبه ظرفيت لينكست به بررسي و تجزيه و تحليل نحوه تقسيم بار در SS و معرفي محدوديتها و موضوعات آن پرداخته ميشود. سپس با استفاده از نتايج حاصله انتخاب حالتهاي مناسب تقسيم بار بيان مي گردد. بعد از معرفي نحوه تقسيم بار در شبكه و عوامل تا ثيرگذار در اين زمينه يك روش خاص نيز جهت بهينه كردن و رفع بعضي از محدوديتهاي تقسيم بار اراي ه ميشود. نتايج حاصله نيز براساس اندازهگيريهاي ترافيكي به عمل آمده اراي ه خواهد واژههاي كليدي: تقسيم بار - سيگنالينگ - DPC - MSU - I SN CK F FI FSN LI n SF SIF SIO F CK SIF SIO 8 6 8n, n 2 F CK SF LI 8 6 ackward Indicator it ackward Sequence Nuber Check bits Flag Forward Indicator it Forward Sequence Nuber Length Indicator Nuber of octets in the SIF Status Field Signalling Inforation Field Service Inforation Octet a) asic forat of a Message Signal Unit (MSU) or 6 8 b) Forat of a Link Status Signal Unit (LSSU) LI F I FSN I SN F FSN I SN F F F CK LI I FSN I SN F c) Forat of a Fill-In Signal Unit (FISU) F I مقدمه سيستم سيگنالينگ شماره هفت نقطه اوج سيستمهاي مخابراتي است كه سيگنالينگ و كنترل را در شبكههاي مخابراتي اراي ه مي نمايد. اين سيستم از سري سيستمهاي سيگنالينگ كانال مشترك است كه در سال ١٩٨٠ ميلادي در شبكههاي ۶ PSTN مورد استفاده قرار گرفت و سپس به دليل قابليت اعتماد و تواناييهاي وسيع ۷ ا ن استفاده از ا ن به شبكههاي ISDN ISDN باندپهن ۸ شبكه هوشمند (IN) و شبكههاي موبايل گسترش يافت. در مورد شبكه SS و سرويسهاي متعدد ا ن در [١ ٤ ٢ و ٨] مطالب كاملي اراي ه شده است. سيستم سيگنالينگ شماره هفت از ساختار لايهبندي ۹ شده پيروي نموده و بر اساس مدل مرجع OSI و در چهار سطح پايهريزي شده است که به سه سطح اول ا ن واحد ۱۱ ۱۰ انتقال پيام (MTP) و به سطح چهارم ا ن واحد كاربران (UP) گفته ميشود. MTP وظيفه انتقال پيامهاي SS را بر عهده دارد. User Part ها نيز وظيفه توليد وپردازش پيامهاي سيگنالينگ قبل و بعد از شبكه سيگنالينگ ۱۴ ۱۳ ۱۲ را برعهده دارند. ISUP TUP و SCCP از User Part هاي SS هستند. شکل ١ : انواع واحدهاي سيگنال درSS. مبادله اطلاعات در SS در قالب بستههايي به نام واحد سيگنال( SU ) انجام ميگيرد. سه نوع واحد سيگنال ۱۵ در SS وجود دارد كه به ترتيب واحد سيگنال پركننده ۱۶ (FISU) واحد سيگنال وضعيت لينك (LSSU) و واحد ۱۷ سيگنال پيام (MSU) خوانده ميشوند(شكل ١). FISU و LSSU در سطح دوم SS مورد استفاده قرار ميگيرند و Eail: ahadsalahi@yahoo.co, ۸۸۰۰۵۰۱۵, فاکس : ۸۸۰۰۵۵۱۷ * نويسنده مسي ول : تلفن :

2 ه ب نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷ شبكه SS ٨٤٢ حاوي اطلاعات سيگنالينگ كاربران نيستند. هم چنين اين دو واحد سيگنال قابل انتشار در شبكه نبوده و همواره بين دو نقطه مجاور انتقال مييابند ولي MSU شامل اطلاعات سيگنالينگ كاربران بوده و براساس ا درسي كه در بر دارد ميتواند در شبكه انتقال يابد. به هرحال منظور از پيامهاي سيگنالينگ در ادامه بحث همان MSU ها است كه توسط User Part هاي SS توليد ميشوند. هر MSU داراي يك فيلد به نام فيلد ۱۸ اطلاعات سيگنالينگ (SIF) است كه در ا ن اطلاعات سيگنالينگ و ا درس واقع ميشود. ساختار SIF بسته به نوع User Part توليد كننده ا ن به چهار نوع C A و D تقسيم شده است (شكل ٢ ). MTP Manageent Messages: Label Type A Manageent SLC OPC Inforation TUP Messages: Label Type Circuit ID Signalling Code Inforation ISUP Messages: Label Type C Circuit Signalling ID Inforation Code SCCP Messages: Label Type D Signalling Inforation OPC OPC OPC شكل ٢: فيلد SIF وانواع Label در.SS DPC DPC DPC DPC نوع A براي MTP و در سطح سه مورد استفاده قرار ميگيرد. انواع D,C, نيز SCCP كاربرد دارند ترتيب براي ISUP TUP و هر پيام (MSU) توليد شده از طرف User Part ها در ۱۹ Routing Label خود داراي كد نقطه مبدا (OPC) كد ۲۱ نقطه مقصد (DPC) () مي باشد. ۲۰ و انتخاب لينك سيگنالينگ از به منظور توزيع MSU ها بر روي لينكهاي سيگنالينگ استفاده ميشود. OPC MSU و بوده DPC نشان دهنده مقصد نشان دهنده مبدا مورد MSU نظر مي باشد. واحد انتقال پيام (MTP) براي مسيريابي MSU ها از DPC استفاده ميكند. شبكههاي SS شامل تعدادي نودهاي سوي يچينگ و پردازش گر هستند كه از طريق رابطهاي انتقال به يك ديگر متصل ميشوند. به هر كدام از اين نودها و يا نقاط ۲۲ يك نقطه سيگنالينگ (SP) گفته ميشود. هر كدام از اين نقاط با يك كد منحصر به فرد كه كد نقطه ۲۳ سيگنالينگ (SPC) ناميده ميشود مشخص مي گردنند. اين كد به طول و بيت است. ١٤ در سيستمهاي جديد امروزي يك نقطه سيگنالينگ ميتواند داراي چندين SPC نيز باشد كه به اين قابليت نقطه سيگنالينگ با كد ۲۴ چندگانه (MPC) گفته ميشود. در هر صورت كدهاي موجود در يك شبكه بايد منحصر به فرد باشند و تكرار ا نها در يك شبكه مجاز نمي باشد. به رابط هاي انتقال بين نقاط سيگنالينگ لينكهاي سيگنالينگ گفته ميشود. پهناي باند اين لينكها در استاندارد اروپا برابر ۶۴ Kbit/s و در استاندارد امريكا برابر ۲۵ ۵۶ Kbit/s بوده و براي لينكهاي سيگنالينگ پرسرعت پهناي باند بترتيب برابر ۲/۰۴۸ Mbit/s در استاندارد اروپا ۱/۵۶ Mbit/s در استاندارد امريكا است. اين لينكها ترافيك توليد شده توسط نقاط سيگنالينگ را بين نقاط موجود در شبكه انتقال ميدهند. با توجه به اين كه معمو لا حجم ترافيك سيگنالينگ بين دو نقطه سيگنالينگ بيشتر از پهناي باند يك لينك ۲۶ سيگنالينگ است بين نقاط سيگنالينگ از لينكست استفاده ميشود. به لينكست مجموعهاي از لينكهاي سيگنالينگ است كه بين دو نقطه سيگنالينگ و به صورت موازي قرار ميگيرند (شكل ٣ ). اين لينكها داراي خواص يكساني بوده و ترافيك يكساني را نيز حمل ميكنند. با توجه به مسايل امنيتي شبكه هر لينكست حداقل بايد شامل دو لينك سيگنالينگ باشد [٤ و ٨]. ۲۷ نقاط انتقال سيگنالينگ STP) ها) از عناصر اصلي شبكه سيگنالينگ هستند كه به منظور ايجاد كارا يي و بازدهي بالا و اراي ه يك سري سرويسهاي خاص به شبكه سيگنالينگ مورد استفاده قرار ميگيرند [٢]. STP در ۲۸ شبكه سيگنالينگ به عنوان يك مسيرياب عمل نموده و با توجه به ا درس موجود در پيامهاي سيگنالينگ ا نها را بين نقاط مختلف شبكه مسيريابي مي نمايد. خاطر مساي ل امنيتي و ايجاد قابليت اطمينان در شبكه يك SP ميتواند از طريق دو لينكست به يك زوج Routing Label

3 ٨٤٣ بهينه سازي تقسيم بار... STP متصل گردد. به اين دو لينكست يك لينكست ۲۹ مركب نيز گفته ميشود (شكل ٣). ترافيك خروجي يك SP بين دو لينكست موجود در داخل لينكست مركب تقسيم ميگردد. بنابراين لينكستهاي موجود در يك لينكست مركب در صورت امكان بايد از نظر منطقي فيزيكي و تكنولوژيكي از يك ديگر مستقل باشند. اين مسي له به ايجاد يك شبكه سيگنالينگ قوي و قدرتمند منجر ميشود.[٦ و ٤] در واقع جدا بودن مسيرهاي سيگنالينگ قابليت اعتماد شبكه سيگنالينگ را بالا ميبرد. شكل ٣: لينكست و لينكست مركب. تقسيم بار در شبكه SS همان طوري كه گفتيم بر حسب ترافيك يك نقطه سيگنالينگ لينكستها و لينكهاي مختلفي به ا ن متصل ميشوند. اين لينكها ترافيك سيگنالينگ يك SP در رابطه با نقاط ديگر شبكه را انتقال ميدهند و با توجه به اين كه ترافيك سيگنالينگ در قالب پيامهاي سيگنالينگ است ها) MSU) بايستي اين ترافيك را بر روي لينكهاي موجود به طور مناسب توزيع نمود. در واقع تقسيم بار در شبكه سيگنالينگ به منظور يك نواخت كردن ترافيك و نهايت ا به منظور توزيع مناسب و متقارن بار بر روي لينكهاي سيگنالينگ انجام ميگيرد. بايد در نظر داشت كه هر لينك سيگنالينگ داراي قدرت محدودي از نظر پردازش پيامهاي سيگنالينگ بوده و بهتر است تعداد پيامها به صورت مناسب بر روي لينكها توزيع گردند. پردازش پيامها در لينكهاي سيگنالينگ به صورت MSU/s بيان ميشود. تقسيم بار بر روي لينكهاي سيگنالينگ بر مبناي اطلاعات موجود در فيلد انجام ميگيرد. تمام MSU هاي توليد شده در User Part ها شامل اين فيلد هستند و مقدار ا ن نيز براساس روش خاصي در هر ISUP و TUP ساخته ميشود (شكل ٢). در پيامهاي Part ۳۰ اين كد از CIC (كد مشخصه مدار ( استخراج ميگردد. در واقع چهار بيت كم ارزش CIC در اين دو User Part به عنوان در نظر گرفته ميشود. CIC نشاندهنده شماره مدار صحبت يا مكالمه است. اين فيلد در پيامهاي SCCP نيز با روشهاي خاصي تعيين ميگردد. ١ ٢ در SS دو نوع تقسيم بار به صورت زير وجود دارد: تقسيم بار بين دو لينكست موجود در يك لينكست مركب تقسيم بار داخل يك لينكست براي هر دو حالت مذكور از چهار بيت موجود در فيلد استفاده ميشود. براي درك بهتر موضوع شكل (٤) را درنظر بگيريد. پيامهاي توليد شده در SP A در رابطه با مقصدهاي مختلف ميتوانند بين دو لينكست LS و LS2 تقسيم گردنند. اين كار ميتواند براساس هر كدام از بيتهاي انجام گيرد. اگر به صورت ACD در نظر گرفته شود جدول (١) نحوه توزيع اين كدها را براي چهار حالت مختلف ا ن نشان ميدهد. شكل ٤: تقسيم بار بين دو لينكست براساس بيت اول. در هر چهار حالت ذكر شده در جدول (١) يك بيت از به تقسيم بار بين دو لينكست اختصاص يافته است و در تمامي حالات تقسيم بار بين دو لينكست به صورت مساوي (هشت كد در هر كدام) انجام ميگيرد. تقسيم بار داخل لينكست نيز بر اساس كدهاي صورت مي پذيرد. منظور استفاده شود اگر از تمام كدهاي براي اين (هر چهار بيت در داخل لينكست موجود باشند) ميتوان شانزده كد را بر روي لينك- هاي داخل لينكست توزيع نمود SP A XXX0 XXX STP To all destinations STP C كه به ا ن تقسيم بار User SP A Link Set Link Set 2 STP Cobined Link Set STP C

4 نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷ ٨٤٤ چهار بيتي گفته ميشود ولي اگر يك بيت به منظور تقسيم بار بين دو لينكست استفاده شده باشد در اين حالت در داخل هر لينكست فقط سه بيت وجود خواهد داشت. به اين حالت نيز تقسيم بار سه بيتي گفته ميشود كه ك لا هشت امكان را داخل لينكست به وجود ميا ورد. جدول ١: نحوه تقسيم بار بين دو لينكست بر اساس بيتهاي. C 0 =0000 C =000 C 2 =000 C 3 =00 C 4 =000 C 5 =00 C 6 =00 C =0 C 8 =000 C 9 =00 C 0 =00 C =0 C 2 =00 C 3 =0 C 4 =0 C 5 = كدهاي در LS2 كدهاي در LS بيت اختصاص داده شده براي تقسيم بار A C D C 0, C, C 2, C 3 C 4, C 5, C 6, C C 0, C, C 2, C 3 C 8, C 9, C 0, C C 0, C, C 4, C 5 C 8, C 9, C 2, C 3 C 0, C 2, C 4, C 6 C 8, C 0, C 2, C 4 C 8, C 9, C 0, C C 2, C 3, C 4, C 5 C 4, C 5, C 6, C C 2, C 3, C 4, C 5 C 2, C 3, C 6, C C 0, C, C 4, C 5 C, C 3, C 5, C C 9, C, C 3, C 5 نحوه انتخاب كدهاي در داخل لينكست از مواردي است كه بايد با دقت كافي انجام گيرد. براي ۳۱ بررسي و بيان اين موضوع عامل LSK را به عنوان شاخص تقسيم بار داخل لينكست معرفي ميكنيم. اين عامل مكانيسم تقسيم بار داخل لينكست را مشخص کرده و مقدار ا ن يكي از اعداد صفر الي پانزده مي باشد. اگر تعداد لينكهاي داخل يك لينكست برابر اين صورت مقدار LSK (در سطح دودويي) n باشد در بايد طوري انتخاب شود كه حداقل بيت از ا ن برابر ۱ باشد, مقدار از رابطه زير محاسبه ميشود : = log 2 ( n) ( ١) در واقع به ازاي هر مقدار LSK كدهاي به چند C x گروه تقسيم شده و اين گروهها به ترتيب از بالا به پايين و به صورت ترتيبي در روي لينكهاي لينكست قرار ميگيرند. نتيجه گيرند. با توجه به مقدار موجود در LSK مقاديري از كدهاي داخل كه C x LSK&C x ا نها يكسان باشند در يك گروه قرار مي- تعداد گروهها نيز به ازاي بيت فعال برابر ۲ خواهد بود.به عنوان مثال براي (00)3= LSK چهار گروه به صورت زير تشكيل ميگردد : كدهاي هر گروه & C x C 0, C 4, C 8, C C, C 5, C 9, C 3 C 2, C 6, C 0, C 4 C 3, C, C, C 5 :گروه اول :گروه دوم :گروه سوم :گروه چهارم و اگر تعداد لينكهاي داخل لينكست برابر ٢ باشد در اين صورت كدهاي موجود در هر كدام از ا نها به صورت زير خواهد بود : : C 0, C 4, C 8, C 2, C 2, C 6, C 0, C 4 لينك اول : C, C 5, C 9, C 3, C 3, C, C, C 5 لينك دوم هم چنين در انتخاب مقدار LSK بايد به بيت انتخاب شده براي تقسيم بار بين دو لينكست نيز توجه شود, به طوري كه از بيتهاي استفاده شده براي تقسيم بار بين دو لينكست مجدد ا در داخل لينكست استفاده نگردد. چون در اين صورت ممكن است بعضي از لينكها داراي بار بيش تر و بعضي از ا نها داراي بار كم تري باشند ] ٤ و ٧]. با توجه به توضيحات اراي ه شده مشاهده ميشود كه در تقسيم بار سيگنالينگ بايد تعدادي كد (كدهاي ( بر روي تعدادي لينك توزيع گردند. اين بدين معني است كه بعضي از مقادير تعداد لينكها در داخل لينكست حالت مناسبي را ايجاد نخواهند كرد. لذا بدين منظور ظرفيت يك لينكست را بر حسب ظرفيت نرمال يك لينك سيگنالينگ به صورت زير تعريف ميكنيم : C LS = α C (٢) كه در آن C نشان دهنده ظرفيت نرمال يك لينك سيگنالينگ است كه به صورت زير محاسبه ميشود : C = ρ S l, S l = 64kbit / s, 0 ρ ( ٣) كه در آن ρ ميزان استفاده از لينك و S l حداكثر سرعت انتقال اطلاعات در لينك سيگنالينگ مي باشد. تعيين مقدار ρ در شبكهها به عوامل مختلفي از جمله طول پيامها و ميزان خطا بستگي دارد. براي شبكههايي كه داراي پيامهايي با طول كوتاه هستند مقدار آن كوچك تر و در شبكههايي كه داراي پيامهاي با طول بلند هستند مقدار آن بزرگ تر انتخاب ميشود. اين مسي له از آنجا ناشي ميشود كه وقتي طول پيامها بلند است تعداد

5 ش ا ٨٤٥ بهينه سازي تقسيم بار... پيامهاي مبادله شده در لينكها (در هر ثانيه) كاهش مي- يابد. بنابراين در اين حالت ميتوان مقدار ρ را بزرگتر انتخاب نمود. α نيز به صورت نسبت تعداد كدهاي موجود در داخل لينكست (2 ) بر بيش ترين تعداد كدهاي موجود در يك لينك آن لينكست تعيين ميگردد : α = ( 2 / [2 / n]), n 2 (4) كه در آن تعداد بيتهاي در دسترس براي انجام عمل تقسيم بار داخل لينكست 2 حداكثر تعداد كدهاي موجود در داخل لينكست n و تعداد لينكهاي داخل آن است. علامت ] [ نيز گرد كردن به عدد صحيح بالاتر است. با توجه به روابط 2 و 4 ظرفيت يك لينكست به صورت زير خواهد بود: CLS = (2 /[2 / n]) C, n 2 (٥) همان گونه كه از رابطه بالا نيز پيداست ظرفيت يك لينكست همواره به صورت خطي با تعداد لينكهاي داخلي تغيير نميكند. طبق رابطه فوق در حالتي كه 2 / n يك عدد صحيح باشد ظرفيت لينكست حداكثر مقدار خود را نسبت به ظرفيت لينك اراي ه مينمايد. به عبارت ديگر در اين حالت ظرفيت لينكست متناسب با تعداد لينكهاي داخل ا ن خواهد بود و به ا ن حالت مطلوب اطلاق مي گردد بنابراين در اين حالت داريم : C LS = n C, n = 2 (٦) حالتهاي ديگري نيز وجود دارد که بعضي از ا نها نيمهمطلوب (حالتي است كه ظرفيت لينكست از حالت قبلي بيشتر است ولي متناسب با تعداد لينكهاي داخلي اش نيست) لينكست و بعضيها غيرمطلوب(حالتي كه ظرفيت برابر با حالت قبلي (٢) جدول هستند. است) حداكثر ظرفيت لينكست را بر حسب ظرفيت نرمال يك لينك سيگنالينگ براي دو حالت تقسيم بار سه بيتي و چهار بيتي نشان ميدهد. همان گونه كه مشاهده ميشود ٤ تعداد ٢ ٨ و ١ لينك در تقسيم بار سه بيتي حالتهاي مطلوب هستند و تعداد ٣ لينك نيمهمطلوب و ٥ و ٦ و ٧ و بالاتر از ٨ لينك حالتهاي غيرمطلوب به شماره ميا يند. چنين براي هم تقسيم بار چهار بيتي حالتهاي ٨ ٤ ٢ ١ و ١٦ مطلوب جدول : ٢ ظرفيت لينكست بر حسب ظرفيت نرمال لينك براي ظرفيت لينكست, با تقسيم بار سه بيتي (3=) دو حالت تقسيم بار سه بيتي و چهار بيتي. ظرفيت لينكست, با تقسيم بار چهاربيتي (4=) تعداد لينكهاي سيگنالينگ داخل لينكست( n ) C C 2 2C 2C 3 8/3C 8/3C 4 4C 4C 5 4C 4C 6 6/3C 4C 6/3C 4C 8 8C 8C 9 8C - 0 8C - 8C - 2 8C - 3 8C - 4 8C - 5 8C - 6 6C - با توجه به جدول ميتوان گفت كه (۲) تقسيم بار چهار بيتي داراي بازدهي بالايي نسبت به تقسيم بار سه بيتي است و مزاياي ا نرا نسبت به حالت سه بيتي ميتوان به صورت زير عنوان كرد : ١ ٢ ٣ ٤ ٥ در حالت سه بيتي بيشتر از هشت لينك در داخل يك لينكست نميتوان قرار داد در حالي كه در حالت چهار بيتي ميتوان شانزده لينك را نيز در داخل لينكست استفاده كرد. تعداد ٣ لينك در داخل لينكست با تقسيم بار چهار بيتي داراي توزيع بهتري نسبت به تقسيم بار سه بيتي مي باشد. تعداد ٦ لينك در حالت سه بيتي غير مطلوب بوده و قابل استفاده باشد نمي در حالي كه در تقسيم بار چهار بيتي ٦ لينك نيز قابل استفاده است. با توجه به اين كه در تقسيم بار سه بيتي يك بيت براي تقسيم بار بين دو لينكست استفاده شده براي تقسيم بار داخل لينكست بايد دقت كافي در رابطه با نحوه انتخاب كدها به عمل ا يد در حالي كه در تقسيم بار چهار بيتي با توجه به در دسترس بودن كليه كدها در داخل لينكست مشكلي در اين رابطه نخواهيم داشت [٤]. اگر كليه بيتهاي در نودهاي واسط در اختيار باشد ميتوان از يك روش يكنواخت براي تقسيم بار بين لينكستها در كل شبكه استفاده نمود در حالي ٣ و ٦ نيمهمطلوب و بقيه حالات غيرمطلوب هستند.

6 نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷ ٨٤٦ كه با از دست دادن يكي از بيتها در هر سطح در سطوح مختلف شبكه بايد از بيتهاي مختلف براي تقسيم بار بين دو لينكست استفاده شود [٤ و ٨ ]. همان طوري كه مشاهده ميشود تقسيم بار چهار بيتي انعطاف و بازدهي بالايي را نسبت به تقسيم بار سه بيتي اراي ه ميكند. ولي به هرحال با توجه به اينكه براي بالا بردن قابليت اعتماد شبكه لازم است كه از دو لينكست در هر نود استفاده شود و هم چنين بهتر است كه بار خروجي هر نقطه سيگنالينگ حداقل بين دو لينكست تقسيم گردد بنابراين يكي ازبيتهاي بايد براي تقسيم بار بين دو لينكست استفاده گردد. در نتيجه به وجود ا مدن تقسيم بار سه بيتي در شبكهها اجتناب ناپذير بوده و اين ميتواند محدوديتهاي ذكر شده در اين مقاله را به وجود بياورد. در بعضي از كشورها براي كمك به نحوه تقسيم بار و كاهش محدوديتهاي ا ن از بيتهاي ديگر موجود درLabel Routing استفاده شده است و اين كار به صورت يك بسته نرمافزاري اجرا شده و نيازمند تغييرات نرم افزاري در سيستمها و سوي يچهاي باشد. مي مخابراتي موجود در شبكههاي نمونهاي از اين روش در اراي ه [٥] گرديده است كه در كشور ا لمان نيز به مرحله اجرا گذاشته شده است. در بخش بعدي روشي اراي ه خواهد شد كه به كمك ا ن ميتوان همواره در لينكست از تقسيم بار چهار بيتي بدون ا ن كه نياز به تغييرات نرمافزاري و يا سختافزاري خاصي در سيستمهاي موجود باشد, استفاده نمود. استفادهاز DPC براي تقسيم بار سيگنالينگ شبكه سيگنالينگ شامل مجموعهاي از نقاط سيگنالينگ است كه از طريق لينكهاي سيگنالينگ به يك ديگر متصل ميشوند. در اين شبكه هر نقطه سيگنالينگ با يك يا چند كد نقطه سيگنالينگ مشخص ميگردد. از (SPC) در واحد انتقال پيام (MTP) براي مسيريابي MSU ها گردد. مي استفاده DPC به عبارت ديگر هر نقطه سيگنالينگ در شبكه SS داراي يك جدول مسيريابي ۳۲ سيگنالينگ (SRT) است كه بر اساس DPC نقاط سيگنالينگ مقابل تكميل ميگردد و براي هر DPC يك يا چند مسير سيگنالينگ تعريف ميشود [٤ و ٧]. براي درك بهتر موضوع مي توان شكل (٥) را ملاحظه نمود. بگيريد. شكل ٥: مثالي از يك شبكه.SS جدول مسيريابي سيگنالينگ در نقطه فرض كنيد كه نقاط با A تا DPC را در نظر نقاط DPC N مقابل نقطه A هستند و يا به عبارت ديگر نقطه A با ا نها داراي ارتباط سيگنالينگ مي باشد. پيامهاي توليد شده در نقطه A در رابطه با مقصدهاي DPC تا DPC N بين دو لينكست و LS LS2 تقسيم ميگردنند. اين كار بر اساس يكي از بيتهاي انجام ميگيرد (جدول ١ ). در اين جا فرض ميشود كه تقسيم بار بين دو لينكست LS و LS2 بر اساس بيت اول انجام ميگيرد. اگر نحوه مسيريابي به سمت كليه DPC هاي موجود به يك شكل انجام گيرد در اين صورت در SP A داريم : =XXX0 LS ( ٧) =XXX LS2 بنابراين يك بيت عم لا قابل استفاده نبوده و در داخل هر كدام از دو لينكست فوق سه بيت در دسترس مي باشد كه منجر به تقسيم بار سه بيتي در داخل ا نها مي- شود. بنابراين در اين حالت با محدوديتهايي كه در بخش قبلي به ا نها اشاره كرديم روبرو خواهيم شد. با توجه به اين كه مسيريابي در SS بر اساس تك تك DPC ها قابل انجام است ميتوان از DPC براي جبران بيت استفاده شده براي تقسيم بار بين دو لينكست بهره گرفت که SP A LS LS 2 STP STP در واقع روش پيشنهادي در اين مقاله نيز بر همين اساس استوار است. روش كار به اين صورت مي باشد كه در هر نقطه سيگنالينگ ترافيك سيگنالينگ خروجي ا ن به دو دسته تقسيم ميگردد. به عنوان مثال Traffic( =T o = ترافيك دسته اول DPC i ) M = i DPC DPC 2. DPC N در SP A داريم : (٨)

7 ٨٤٧ و يا و بهينه سازي تقسيم بار... Traffic( =T o = ترافيك دسته دوم DPC i ) T o = = [( Nio N ( N N ( R) L ii i M MSU i N N 2 = M + MSU MSU ( S) L ( R) 8)] bit / s i MSU ( S) 8) + T2o = = [( Nio NMSU ( S) LMSU ( S) 8) + M + (۹) ( Nii NMSU ( R) LMSU ( R) 8)] bit / s كه در ا ن و به ترتيب تعداد درخواستهاي N ii N io خروجي و ورودي از سمت نود با DPC i در هر ثانيه L MSU (S) و L MSU (R) متوسط طول MSU ها در جهت رفت و برگشت براي ا ن درخواست برحسب Octet بر ثانيه و (S) N MSU (R) N MSU تعداد MSU ها در جهت رفت و برگشت براي ا ن درخواست مي باشد. عدد ٨ هم براي تبديل Octet به بيت استفاده شده است. عدد M در رابطه بالا طوري انتخاب ميشود كه مقادير T o و T 2o در اوج ترافيك با هم برابر باشند. يعني : = (١٠) T o T 2o به عبارت ديگر نقاط موجود در شبكه به دو دسته طوري تقسيم ميشوند كه ترافيك خروجي SP مورد نظر به سمت دو دسته فوق با هم برابر باشد. اين كار ميتواند به راحتي توسط طراح شبكه و از طريق يك برنامه كامپيوتري انجام شود. در صورتي كه نوع درخواستها و هم چنين ترافيك ورودي و خروجي هر نقطه سيگنالينگ در يك شبكه يكسان باشند در اين صورت مقادير (S) L MSU با (R) L MSU و (S) N MSU با (R) N MSU برابر خواهد بود. لذا در اين حالت رابطه ٩ نوشت : N ) (١١) و ١٠ را ميتوان به صورت زير M T o = T2o = ( Nio + Nii ) = ( Nio + N ii M + بعد از انتخاب دو دسته مورد نظر در هر نقطه سيگنالينگ مسير ترافيك دسته اول و دسته دوم بايد مخالف هم تعريف شوند. بنابراين در SP A براي DPC هاي دسته اول داريم : با توجه به كليه كدهاي (١٣) و (١٢) روابط هم در LS مشاهده ميشود كه و هم در وجود LS2 خواهند داشت. بنابراين با اينكه يك بيت براي تقسيم بار بين دو لينكست استفاده شده است مجدد ا بيت فوق در داخل لينكستها بازيابي ميشود و بدين صورت ميتوان از مزاياي تقسيم بار چهار بيتي در داخل لينكست بهره- مند گرديد. مسي لهاي كه در اين جا وجود دارد نحوه تنظيم مسيريابيها به صورت روابط ١٢ و ١٣ در سيستم- هاي موجود در يك شبكه مخابراتي است. با بررسيهاي به عمل ا مده اين كار را ميتوان با جا به جا كردن ترتيب دو لينكست براي هر DPC انجام داد. به عنوان مثال در SP A جدول مسيريابي به سمت مقصدهاي مربوطه بايد به صورت جدول كدهاي موجود در هر لينكست (۳) طراحي و اجرا گردد : جدول ٣ : جدول مسيريابي در. SP.A Priority مسير سيگنالينگ DPC DPC الي DPC M M+ DPC الي DPC N LS LS2 LS2 LS XXX0 XXX XXX0 XXX همان گونه كه مشاهده ميشود با جا به جايي ترتيب لينكستها در مسير سيگنالينگ به راحتي ميتوان كدهاي اختصاص داده شده به دو گروه از DPC ها را تغيير داد. توجه شود كه در طراحي مسيرهاي سيگنالينگ بايد ۳۳ مسي له دوجهته بودن مسيريابي رعايت شود. دوجهته بودن بدين معني است كه براي يك درخواست و يا يك مكالمه كليه پيامهاي سيگنالينگ در جهت رفت و برگشت بايد داراي يك مسير باشند. به عبارت ديگر دو نقطه سيگنالينگ در رابطه با يك درخواست يك ديگر را به طور يكسان مسيريابي نمايند. رعايت اين مسي له براي جلوگيري از به هم خوردن ترتيب پيامها الزامي مي باشد [٣]. نتايج يك تست عملي در اين بخش نتايج حاصل از اجراي اين روش در يكي از مراكز ترانزيت تهران اراي ه ميشود. مركز مورد نظر از طريق دو لينكست (هر كدام حاوي لينك ١٦ سيگنالينگ) به دو STP اتصال دارد و هم چنين داراي ٣٧ =XXX0 LS ( ١٢) =XXX LS2 و براي DPCهاي دسته دوم داريم : =XXX LS ( ١٣) =XXX0 LS2

8 نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷ ρ = L S l (١٦) ٨٤٨ ارتباط سيگنالينگ بوده و تقسيم بار بين دو لينكست نيز بر اساس بيت چهارم انجام ميگيرد. بر اساس ارتباطات سيگنالينگ موجود مقدار M برابر ١٧ محاسبه گرديده است. بدون استفاده از روش اراي ه شده در اين مقاله در لينكست هشت لينك بعدي خواهند بود. وجود ميا يد. اول هشت لينك ابتدايي داراي بار اضافي و (لينك نهم تا شانزدهم) بدون بار در لينكست دوم نيز عكس اين حالت به اندازهگيريهاي ترافيكي به عمل ا مده در طول ٢ ساعت براي لينكهاي ٢ (از ١ هشت لينك ابتدايي) ٩ و ١٠ (از هشت لينك انتهايي) در شكلهاي (٦) و (٧) به ترتيب براي لينكست اول و دوم اراي ه شده است. همان گونه كه مشاهده ميشود در حالت عملكرد عادي (شكل ٦ الف) در لينكست اول لينكهاي ١ و ٢ با بار اضافي مواجه هستند و لينكهاي ٩ و ١٠ فاقد بار ميباشند و در لينكست دوم نيز عكس اين حالت وجود دارد. در حالي كه با اعمال روش پيشنهادي در اين مقاله و ٧ ب (شكل ٦ ( شاهد تقسيم بار متعادلي بر روي ب چهار لينك مذكور هستيم. لازم به توضيح است انتخاب چهار لينك در شكلهاي فوق فقط به خاطر وضوح بيشتر منحنيهاي مربوطه است و لينكهاي ديگر نيز نتايج مشابهي با چهار لينك فوق مي باشند. داراي هم چنين مقدار بار دريافتي و ارسالي در هر لينك سيگنالينگ با توجه به تعداد و طول MSU هاي مبادله شده در روي ا ن به صورت زير محاسبه ميشود [٤ و [ ٧ : (١٤) در جهت رفت : و در جهت برگشت : L ( Send) = ( N( S) L( S) 8) it / s L (Re cive) = ( N( R) L( R) 8) it / s (١٥) كه در ا ن N(S) و N(R) دريافتي تعداد پيامهاي ارسالي بر روي هر لينك در هر ثانيه L(S) L(R) و و نيز متوسط طول پيامها در جهت رفت و برگشت(بر حسب (yte مي باشد. با توجه به حداكثر سرعت انتقال اطلاعات در لينك سيگنالينگ( 64kbit/s = ( S l ضريب استفاده از لينك ) ρ ( كه نشاندهنده حجم بار روي لينك است به صورت زير خواهد بود: شكل ٦ الف: مقدار بار لينكهاي ٩ ٢ ١ و ١٠ در لينكست اول ٦ ب شكل لينكست اول ) قبل از اعمال روش پيشنهادي). : مقدار بار لينكهاي ٩ ٢ ١ و ١٠ در ) بعد از اعمال روش پيشنهادي). شكل ۷ الف : مقدار بار لينكهاي ٩ ٢ ١ و ١٠ در لينك- ست دوم ) قبل از اعمال روش پيشنهادي).

9 ب بهينه سازي تقسيم بار... شكل ۷ ست د وم : مقدار بار لينكهاي ٩ ٢ ١ و ١٠ در لينك- ) بعد از اعمال روش پيشنهادي). در شكلهاي بالا محور عمودي ضريب استفاده از لينك ) ρ ( و محور افقي زمان ميباشد. نتيجهگيري تقسيم بار در شبكههاي SS طبق توصيههاي ITU-T بر اساس چهار بيت انجام ميگيرد و در اين نوع تقسيم بار محدوديتهايي در انتخاب تعداد لينكها وجود دارد. در اين مقاله با استفاده از محاسبه ظرفيت لينكست و فرموله كردن ا ن مساي ل و محدوديتهاي مربوط به اين ٨٤٩ نوع تقسيم بار مطرح و بررسي گرديد. هم چنين روشي در رابطه با استفاده از DPC جهت تقسيم بار سيگنالينگ در شبكههاي SS معرفي شد. در واقع با استفاده از اين روش امكان افزايش تعداد لينكهاي داخل لينكست تا شانزده عدد حتي در صورت استفاده از يك بيت جهت تقسيم بار بين دو لينكست به وجود ميا يد. به علاوه با استفاده از اين روش بازدهي استفاده از لينكهاي سيگنالينگ نيز براي بعضي حالتها افزايش مييابد. در واقع با روش پيشنهاد شده در اين مقاله محدوديتهاي موجود تا حدودي كاهش مييابد و مسلم ا هر چه از تعداد بيتهاي بيشتري براي اين منظور استفاده شود ميتوان محدوديت انتخاب تعداد لينكها را متناسب با تعداد بيتهاي اضافي استفاده شده كاهش داد. مزيت اصلي روش پيشنهادي افزايش كارا يي و بازدهي لينكهاي سيگنالينگ بدون اعمال هر گونه تغييرات نرمافزاري و سختافزاري در سيستمها و سوي يچهاي مخابراتي بوده و فقط به كمك طراحي مسيريابي سيگنالينگ قابل پيادهسازي مي باشد. مراجع - Modarressi, A. R. and Skoog, R. A. (992). "An overview of signaling syste No.." Proceeding of the IEEE, Vol. 80, No. 4, PP Kuhn, P. J., Pack, C. D. and Skoog, R. A. (994). "Coon channel signaling networks: past, present, future." IEEE J-SAC, Vol.2, No.3, PP ennet, J. C. R. and Partridge, C. (999). "Packet reordering is not pathological network behavior." IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol., PP Khalili, R. (2005). No Signaling Syste, Iran University of Science and Technology. 5 - Gradischnig, K. D., Kraer, S. and Tuxen, M. (998). "Load sharing a key to the reliability for SS networks." The SS Challenge, DRCN (Design of Reliable Counication Networks (International Workshop)). 6 - Luengo, J. C. et al. (998). Several Approaches to Robust Signaling Network Planning, DRCN. - Rafik, H. M. and Hadidi, M. T. (99). "Structured approach for planning signaling syste No. networks." Proceeding of the IEEE, Vol. 80, No. 4, PP Russel, T. (2000). Signaling Syste No., McGraw-Hill, New York.

10 نشريه دانشکده فني, دوره ۴۲, شماره ۷, بهمن ماه ۱۳۸۷ ٨٥٠ - Signaling Syste Nuber 2 - Packets 3 - Signal Unit 4 - Load Sharing 5 - International Telecounication Union-Telecounication 6 - Public Switched Traditional Network - Integrated Switching Digital Network 8 - Intelligent Network 9 - Open Syste Interconnection 0 - Message Transfer Part - User Parts 2 - Telephone User Part 3 - ISDN User Part 4 - Signaling Connection Control Part 5 - Fill-In Signal Unit 6 - Link Status Signal Unit - Message Signal Unit 8 - Signaling Inforation Field 9 - Origination Point Code 20 - Destination Point Code 2 - Signaling Link Selection 22 - Signaling Point 23 - Signaling Point Code 23 - Multiple Point Code 24 - High Speed 25 - Link Set 26 - Signaling Transfer Point 2 - Router 28 - Cobined Link Set 29 - Circuit Identification Code 30 - Load Share Key 3 - Signaling Route Table 32 - idirectionality واژه هاي انگليسي به ترتيب استفاده در متن