Sigtran - Instytut Telekomunikacji

Instytut Telekomunikacji PW
NGN – SIGTRAN
(Signalling Transport)
Materiały wykładowe
do użytku wewnętrznego
Sigtran
1
Kontekst szczególny: 3GPP
G
VLR
Rel. 7
Sigtran
2
SIGTRAN (Signalling Transport)
• Pierwotna potrzeba - transfer sygnalizacji ISUP w sieci IP
Cel:
ISUP
ISUP
IAM
...
ACM
• "przenieść" ISUP w relacji Centrala-MGC
Wymaganie podstawowe:
• zapewnić pełną funkcjonalność SS7 na
styku Centrala-MGC
Cel w obecnej wersji:
• przenieść „protokoły sieci CS”
ISUP (logicznie)
Centr.
/STP
MGC
MTP1/2/3
SG
IP
PSTN
DSS1/SS7 (ITU)
IP/?/?/?
MG
SIP(T/I)
SIP/H323 (IETF/ITU)
SG - Signalling Gateway
MGC - Media Gateway Controller
ST - Signalling Transfer Point (SS7)
3
cd. – szczegół: pełna funkcjonalność …
ISUP
ISUP IAM
SG - Signalling Gateway
MGC - Media Gateway Controller
ST - Signalling Transfer Point (SS7)
...
ACM
Centr ISUP (centrala-centrala)
MGC
/STP
MTP(...) SG IP(ddd(...))
DSS1/SS7 (ITU)
MG
ISUP
MTP3
MTP_Transfer_req
SIP(T/I)
IP
PSTN
MTP( IAM)
MTP( ACM)
SIP/H323 (IETF/ITU)
SG
ISUP
MTP3
IP[ ddd (IAM) ]
IP[ ddd (ACM) ]
MTP_Transfer_ind
TransferProhibited
SignRouteSetTest
TCP:
•duże opóźnienia (ACK, sekwencyjność)
•niezgranie timerów TCP z sygnalizacyjnymi
•brak obsługi multi-homing (wiele interfejsów)
•podatny na DoS
ddd = ?
MTP_Transfer_ind • niezawodny, bezpieczny i szybki
transport (TCP nie wystarcza)
• pełna funkcjonalność styku:
ISUP/MTP3 wymaga od SG „czegoś
więcej” niż zwykłego "przepakowania"
wiadomości ISUP
IP[ ddd (SNM) ]
TransferAllowed
wymagana jest „jakaś” adaptacja
MTP_Pause
MTP_Resume
4
SIGTRAN - funkcje
• A zatem - główna idea transportu sygnalizacji SS7/IP
– cel ogólny: funkcjonalne przeniesienie „protokołu” warstwy N
– ale są „drobne niuanse” odnośnie tego co przenosić fizycznie…
Warstwa
sygnalizacyjna N
PDU
prymitywy komunikacyjne
adaptacja
Podstawowa kwestia: co fizycznie przenosi "adaptacja" : PDU czy prymitywy ?
• PDU - brak zarządzania międzywarstwowego w protokole adaptacji
• prymitywy – oznacza przenoszenie prymitywów komunikacyjnych oraz zarządzania
międzywarstwowego w protokole adaptacji
Generyczny transport
dla strumieni
sygnalizacyjnych
IP
SCTP - Stream Control Transmission Protocol (RFC 2960)
• zarządzanie asocjacjami i strumieniami (połączeniami <=> #7 data link)
• sekwencyjność w obrębie poszczególnych strumieni
• segmentacja i składanie danych warstwy adaptacyjnej
• potwierdzanie, sterowanie przepływem, detekcja/eliminacja błędów
np. http://www.isoc.org/briefings/017/index.shtml
Sigtran
5
SIGTRAN – zasada działania (RFC 2719)
Dwa kanoniczne tryby pracy
1. transfer prymitywów międzywarstwowych (N)-(N+1)
współpraca – w zaawansowanej
wersji może emulować warstwę N
tzw. (N) User Adaptation
SG
…
N+1
N
MGC
…
współpraca
N-1
NUA
NUA
SCTP
SCTP
IP
IP
N
N-1
N+1
IP
PSTN
N- ind
Centr
N- ind
•
Req
Ind
SG/MGC
SG/MGC
N+1 + …
…
współpraca’
N+1
NUA
NUA
SCTP
SCTP
IP
wystarczy „przenieść”
prymitywy m-warstwowe
IP
IP
szczególne zastosowanie NUA:
warstwa (N+1) w SG
2. zastąpienie „oryginalnej” warstwy (N) z punktu widzenia warstwy (N+1)
tzw. (N) Peer-to-peer Adaptation
MGC
Centr
…
SG
…
N+1
N+1
N+1
N
N
N-1
NPA
NPA
SCTP
SCTP
IP
IP
N-1
PSTN
IP
należy emulować pełną warstwę N znacznie bogatsza funkcjonalność niż
UA (np. timery, monitorowanie statusu
łącza)
6
Warstwa MTP2 – dwie możliwości
1. transfer prymitywów międzywarstwowych (MTP2)-(MTP3)
M2UA - MTP2 User Adaptation RFC 3331)
ISUP
MTP-3
MTP-2
MGC
ISUP
współpraca
MTP-3
MTP-2
MTP-1
M2UA
M2UA
SCTP
SCTP
IP
IP
MTP-1
PSTN
MTP2-ind
SG
MTP2-ind
Centr
SIGTRAN :=
zdalna realizacja prymitywów
- transferu danych
- zarządzania
IP
Funkcje M2UA (ogólnie: pośredniczy między MTP2 w SG a MTP3 w MGC)
1. Pełna współpraca składników MTP3 po sieci IP
- obsługa styku MTP2/MTP3 w zakresie przesyłu danych
- raportowanie zmian statusu łącza blokowi zarządzania (SNM)
2. Zarządzanie skojarzeniami (association) i ruchem SCTP
3. W SG nie ma funkcji punktu sygnalizacyjnego SS7 (Signalling Point); brak wyższych warstw SS7
4. Punkt sygnalizacyjny jest w MGC Sigtran
7
MTP2 dwie możliwości cd.
M2UA - konfiguracja równoważna logicznie
Centr
MGC
ISUP/SCCP
MTP-3
MTP-2
ISUP/SCCP
ind
req
MTP-3
MTP-2
MTP-1
MTP-1
Preferowane zastosowania:
- własna sieć
- mała koncentracja łączy SS7/ duże rozproszenie (wielu) SG
- SG zintegrowane z MG
Sigtran
8
MTP2 dwie możliwości – cd.
2. wprowadzenie funkcjonalności warstwy MTP3 w węźle SG
MTP2 User Peer-to-Peer Adaptation Layer – M2PA (RFC 4165)
SG=STP
(węzeł poziomu MTP-3)
Centr
MGC
ISUP
ISUP
MTP-3
MTP-3
MTP-3
MTP-2
MTP-2
MTP-1
M2PA
M2PA
SCTP
SCTP
IP
IP
MTP-1
IP
PSTN
SG jest kompletnym
węzłem STP
Preferowane zastosowania:
- styki międzyoperatorskie
albo konfiguracja SG-SG
- duża koncentracja łączy SS7
- zaawansowane funkcje w SG
(STP/ISUP/SCCP…)
Funkcje M2PA (zastępuje część MTP2 między sąsiednimi blokami MTP3)
1. Pełna współpraca składników MTP3 po sieci IP
- obsługa styku MTP2/MTP3 w zakresie przesyłu danych
- wszystkie funkcje raportowanie zmian statusu łącza blokowi zarządzania (SNM)
2. Zarządzanie skojarzeniami (association) i ruchem strumieni SCTP
3 W SG jest punkt sygnalizacyjny SS7; mogą też rezydować wyższe warstwy SS7 (np. SCCP)
M3UA – MTP3 User Agent
• Warstwa MTP3 – M3UA (MTP3 User Agent) (RFC 4666)
MGC
Centr
IAM/ACM/ANM…
ISUP
ISUP
Współpraca
MTP-3
MTP-3
M3UA
M3UA
MTP-2
MTP-2
SCTP
SCTP
MTP-1
MTP-1
IP
IP
PSTN
SG jest „pełnowartościowym”
węzłem STP
IP
Preferowane zastosowania:
- duża koncentracja łączy SS7
- styki międzyoperatorskie
. zaawansowane filtry
. obecność ISUP/SCCP w SG
Funkcje M3UA (ogólnie: pośredniczy między MTP3 w SG a użytkownikami_MTP3 w MGC)
1. Pełna współpraca składników użytkowych względem MTP3 po sieci IP
- obsługa styku MTP3/warstwa_użytkowa w zakresie przesyłu danych
- raportowanie zmian statusu dróg sygnalizacyjnych warstwom_użytkowym
2. Zarządzanie skojarzeniami (association) i ruchem SCTP
3. W SG jest punkt sygnalizacyjny SS7(mogą też rezydować wyższe warstwy SS7)
- możliwość współpracy peer-to-peer (Użytk1-M3UA1-M3UA2-Użytk2)
Sigtran
10
MTP3UA cd.
Przykład dla warstwy MTP3 – M3UA (MTP3 User Agent)
SG
ISUP
MTP3
MTP_Transfer_req
MTP_transfer_ind
ISUP
M3UA
MTP3 M3UA
MTP( IAM)
DATA[ MTP_Transfer() ]
MTP_transfer_ind
DATA[ MTP_Transfer() ]
MTP( ACM)
TransferProhibited(APC)
MTP_transfer_req
DUNA (APC)
MTP_Pause
SignRouteSetTest(APC)
TransferAllowed(APC)
DAUD (APC)
DAVA (APC)
MTP_Resume
prymitywy zarządzania MTP3
MTP_Pause
MTP_Resume
APC – Affected Point Code
Niektóre wiadomości poziomu M3UA/SIGTRAN
SNM
• DATA – przenosi prymityw części MTP3
• DUNA – Destination Unavailable
• DAUD – Destination Audit
• DAVA – Destination Available
(SUA ma podobne i własne wiadomości, za to M2UA zasadniczo już inne)
Sigtran
11
SUA – SCCP User Agent
• Warstwa SUA (SCCP User Agent) (RFC 3868)
MGC
MGC
TCAP
TCAP
SUA
SUA
SUA
SCTP
SCTP
SCTP
IP
IP
IP
Centr
IAM/ACM/ANM…
TCAP
Współpraca
SCCP
SCCP
MTP-3
MTP-3
MTP-2
MTP-2
MTP-1
MTP-1
PSTN
SG jest „pełnowartościowym”
węzłem SCCP
IP
DODATKOWO: pełna funkcjonalność SCCP w
środowisku pakietowym z węzłem SCCP
Funkcje SUA
1. Pełna współpraca składników użytkowych względem SCCP po sieci IP
- obsługa styku SCCP/warstwa_użytkowa w zakresie przesyłu danych
- raportowanie zmian statusu aplikacji warstwom_użytkowym
- translowanie adresów SCCP (GT – nagłówki globalne) na adresy IP
2. Zarządzanie skojarzeniami (association) i ruchem SCTP
3. W MGC nie ma punktu sygnalizacyjnego SS7 (oszczędność przestrzeni adresowej MTP3)
4. W SG mogą rezydować wyższe warstwy – tak jak dla M3UA, i tutaj istnieje możliwość
12
współpracy peer-to-peer (Użytk1-SUA1-SUA2-Użytk2)
SIGTRAN – pozostałe zastosowania
• Zasadniczo wszystkie protokoły rdzeniowe i dostępowe PSTN
ISUP, INAP, MAP, DSS1, sygnal_analogowa (logicznie)
MGC/
SSP
SCP
Centr
/SSP
MTP(ISUP /
SCCP(TCAP(INAP/MAP))
)
PSTN
sygnalizacja
DSS1, V5.2
(logicznie)
IP( SgT( ISUP /
SCCP(TCAP(INAP/MAP)...)
)
)
SG
IP
H.248
PRA/E1
MG
+ SG
IP(SgT(DSS1/V5.2)
PABX
AN-V5
IUA (Q.921)
(RFC 4233)
Sigtran
V5UA(LAPV5)
(RFC 3807)
13