Signaling şi protocolul SS7

ISDN – Integrated Services Digital Network

Signaling

Signaling – schimbul de informatii specific pentru stabilirea si controlul conexiunilor, precum si pentru transferul datelor user –user, gestionarii retelelor de telecomunicatii

FuncŃii:Conexiuni

StabilireControl

Transferul informaŃiilor Între utilizatoriDe management

Signaling� Arii de funcŃionare

� Signaling de supervizare� InformaŃii despre starea liniilor şi a circuitelor� Abonatul on/off hook� Ocuparea circuitelor de legătură

� Signaling de adrese� Routarea apelului spre cel apelat� Între switchuri – interregister signaling

� Starea apelului – audible-visual� Sunarea aparatului chemat� Ringback, Busyback, AllTrunksBusy…

Signaling

� Tehnici de signaling� Transferul informaŃiei de signaling prin:

� Durata pulsurilor� CombinaŃia de pulsuri� FrecvenŃa semnalului� CombinaŃia de frecvenŃe� PrezenŃa ori absenŃa unui semnal� Cod binar� Tensiune şi direcŃie de curent continuu

Signaling

� Tipuri de Signaling de supervizare� In-band

� Semnalizarea este facută în intervalul de voce(300-3400 Hz) pe o frecvenŃă între 2000 şi 3000Hz(avem semnal vocal slab)� Tipuri

� SF – Single Frequency� 2VF – Two Frequency (line signaling si address signaling)

Problema: talk-down: activare/dezactivare incorecta a echipament supervizare prin secventa de tonuri de voce (pentru SF mai ales)

Signaling

� Out-of-band� Semnalizarea se face peste 3400Hz la sistemele

vechi: 3700 sau 3825Hz � La sistemele digitale se foloseşte un canal

separat de 56 ori 64 kbps doar pentru semnalizare

Reprezinta un sistem SF

Signaling

� Non-Compelled signaling� Durata fiecărei unităŃi de signaling este

importantă (call set-up, proceed to send, end-of-pulsing)

� Compelled signaling� Se foloseşte obligatoriu ACK ca raspuns;

simplitate si adaptabilitate� Link-by-link

� Toate informaŃiile de conectare sunt trimise pentru fiecare link, de catre fiecare nod tranzit

� End-to-end� Switchul celui care transmite comunică cu

fiecare hop în parte, trimite doar informaŃia minim necesară

Signaling

� Associate� Liniile de semnalizare merg împreună cu liniile de voce

� Quasi-asociate� Liniile sunt separate dar totuşi merg paralel

� Neasociate� Linii total separate pt. voce şi pt. switching

Signaling System #7 (SS7)

SS7� SS7 este standard pentru transfer de date

digital dedicat pentru inter-switch signaling� Forma de Common Channel Sgnaling (out of

band)� Standard independent de echipamente (switch)

sau tehnologii transmisie� Optimizat pentru

� sisteme digitale� Transferul informaŃiilor de tranzacŃii

interprocesor în ordine corectă, fără pierderi

SS7

� Oferă� Supervizarea circuitelor� Signaling de adrese� Signaling de starea/progresul apelului� Notificarea de alerte

� Folosit pentru� ISDN� dar şi pentru PSTN-urile digitale

SS7SS7 ca functionalitate:

� Setting up, gestionare, terminare apeluri;� Apeluri cu valoare adaugata: inaintare apel,

apel bazat pe trei faze handshaking , identificare apelant

� Local Number Portability (LNP);� Servicii Wireless: Personal Communications

Services (PCS), wireless roaming, autentificare abonat mobil

SS7

� Componente de reŃea SS7

� SSP – Signal Switching Point� Acestea sunt switchuri de telefon aflate la

capătul reŃelei de SS7, conectate direct la liniile de telefoane

� Oferă pornirea, switchingul şi terminarea apelurilor

SS7

� Componente de reŃea SS7

� STP – Signal Transfer Point� Acestea sunt switchurile de pachet ale

reŃelei SS7� Acestea primesc şi trimit mai departe

mesajele de signaling� Au şi capacitaŃi de rutare

SS7

� Componente de reŃea SS7

� SCP – Signaling Control Point� Acestea sunt baze de date care oferă

informaŃii suplimentare pentru servicii avansate de procesare ale apelurilor(taxare, informatii clienti ..)

SS7

� De multe ori STP-urile şi SCP-urile se instalează în perechi din motive de redundanŃă

Plane de operare

SS7� Arhitectura de bază

a unei reŃele SS7

� STP W şi X au funcŃii redundante, în astfel de conexiune se numesc mated

� SSP-urile au câte un link spre fiecare STP� STP-urile din reŃele diferite sunt interconectate în acest fel

(vezi poza), care se numeşte quad

SS7� Tipuri de linkuri

� A link (access link) – este interconectarea STP-urilor cu SSP-uri sau SCP-uri(signaling end-ponts). Folosit doar pt. transfer de signaling

� B link (bridge) –interconectare STP-uri

� C link (cross link) – pentru a interconecta STP-uri care indeplinesc functii identice; sunt pereche (mated)

� D link (diagonal) – pentru interconectarea STP-urilor in quad (intre perechi STP primare si secundare)

SS7

� E link (extended link) –pentru a conecta un SSP şi la alte STP-uri (cele legate prin A link)

� F link (fully associated) –pentru a crea o conexiune directă între doua SSP-urisau SCP-uri (signaling end points)

Arhitectura protocolului

Arhitectura protocoluluiPatru nivele arhitecturale:- Message Transfer Part (MTP) ocupa primele 3 nivele- Nivelul 4 are componentele:

-signaling connection control part (SCCP); impreuna cu MTP formeaza network service part (NSP)

-ISDN user part (ISUP)

Operations, maintenance and administration pat (OMAP)

Application Service elements (ASE)

-transaction capabilities application part (TCAP), divizat in:

SS7� Layer-ele protocolului

� Physical Layer� Defineşte caracteristicile fizice şi electronice ale legăturilor de

signaling� Se foloseşte un canal digital de 56 sau 64 kbps

� Message Transfer Part – Level 2� Acesta este de fapt Link Layer, asigură că două SP-uri

(Signaling Point) pot schimba mesaje unul cu celălalt.� FuncŃionalităŃi: error checking, flow control, sequence

checking,…� Message Transfer Part – Level 3

� Extinde funcŃionalităŃile oferite de MTP level 2 pentru a oferi servicii de reŃea. Asigură transferul mesajelor de signaling între oricare două SP-uri, indiferent dacă ele sunt conectate direct sau nu.

� CapabilităŃi: Node addressing, routing, alternate routing, congestion control, …

SS7� Layer-ele protocolului – cont.

� Signaling Connection Control Part (SCCP)� Oferă funcŃii de adresare si rutare care nu sunt prezente în

MTP

� ISDN User Part (ISUP)� Aceasta defineşte mesajele şi protocolul folosit pentru a realiza

şi a întrerupe apeluri de voce sau de date în cadrul PSTN-ului şi managementul reŃelei de trunk-uri prin care se realizează apelul respectiv

� Cu toate că numele conŃine ISDN, acest ISUP este folosit chiar şi pentru apelurile non-ISDN în momentul de faŃă

SS7� InformaŃiile de signaling sunt transmise în

pachete numite Signaling Unit (SU)

� Tipuri:� Message Signal Unit (MSU)

� Acesta conŃine toate mesajele de signaling pentru serviciile oferite de SS7

� Link Status Signal Unit (LSSU)� InformaŃii legate de starea celor două SP-uri de

la capătul unui link� Fill-in Signal Unit (FISU)

� Acestea sunt în continuu transmise în perioadele în care nici MSU-uri nici LSSU-uri nu sunt de transmis

SS7

� Adresarea SP-urilor� Adresarea este de trei nivele

� Network� Cluster

� Member

� Fiecare este un număr între 0 şi 255� Acestea împreună se numesc: the three

point address

Concluzii� SS7 este un protocol dezvoltat în

exclusivitate pentru signaling� El foloseşte out-of-band signaling şi

associated+quasi-associated mode� Este structurat similar cu OSI în mai multe

layere� Viitorul lui SS7

� Deja au apărut aplicaŃiile IMS (IP Multimedia Subsystem), pe care le putem întâlni şi sub denumirile de VoIP şi SIP.

� Acestea vor fi succesorii lui SS7, dar pentru acest lucru este nevoie încă de multă vreme până când operatorii îşi amortizează costurile şi echipamentele curente.

Integrated Services Digital Network

(ISDN)

ISDN?

Simultaneous transmission of digitized voice and data on the same digital transmission link and by the same digital exchanges

ISDN Benefits

� Carries a variety of user traffic, such as digital video, data, and telephone network services, using the normal phone circuit-switched network

� Offers much faster call setup than modems by using out-of-band signaling (D channel)� Often less than one second

� Provides a faster data transfer rate than modems by using the 64-kbps bearer channel (B channel)� Can combine multiple B channels to bandwidth of

128 kbps

� Can negotiate PPP links

ISDN Devices

� Terminal Adapter (TA) - Converter device that converts standard electrical signals into the form used by ISDN -allows non-ISDN devices to operate on an ISDN network.

� Terminal Equipment Type 1 (TE1) - Compatible with the ISDN network. Example: Telephones, personal computers, fax machine or videoconferencing machine.

� Terminal Equipment Type 2 (TE2) - Not compatible with the ISDN network. Example: Analog phone or modem, requires a TA (TE2 connects to TA).

� Network termination type 1 & 2 (NT1 and NT2) - A small connection box that physically connects the customer site to the telco local loop, provides a four-wire connection to the customer site and a two-wire connection to the network (PRI – CSU/DSU).

ISDN Components and Reference Points

ISDN Components and Reference Points

� NT-1 (Network Terminator-1)� An NT-1 is an interface box that converts ISDN

data into something a PC can understand (and vice versa). It works a little like a cable TV descrambler for ISDN signals, and is often built into ISDN adapters.

� TA (Terminal Adapter)� This chunk of hardware converts the data it

receives over ISDN to a form your computer can understand. Sometimes mistakenly called an ISDN modem or a digital modem, a terminal adapter handles data digitally and does not need to modulate or demodulate an analog signal. Terminal adapters can be an internal board or an external board that connects to the computer through the serial port.

ISDN Reference Points

� U - Two wire cable that connects the customer’s equipment to the telecommunications provider

� R - Point between non-ISDN equipment (TE2) and the TA

� S - Four-wire cable from TE1 or TA to the NT1 or NT2

� T - Point between NT1 and NT2

ISDN Reference Points

ISDN Protocols

� E-series protocols—Telephone network standards for ISDN.

� I-series protocols—Specify ISDN concepts and interfaces.

� Q-series protocols—Standards for ISDN switching and signaling.

� Operate at the physical, data link, and network layers of the OSI reference model

ISDN Protocols

� Physical layer ISDN protocols� BRI (ITU-T I.430) / PRI (ITU-T I.431)

� Defines two ISDN physical layer frame formats� Inbound (local exchange to ISDN customer)� Outbound (ISDN customer to local exchange )

� Data link layer ISDN protocols� LAPD signaling protocol (ITU-T Q.920 for BRI and Q.921 for

PRI) for transmitting control and signaling information over the D channel � LAPD frame format similar to ISO HDLC frame format

� Network layer ISDN protocols� ITU-T I.930 and ITU-T Q.931 defines switching and signaling

methods using the D channel.

ISDN Physical Layer

ISDN physical-layer frame formats are 48 bits long, of which 36 bits represent data

ISDN Data Link Layer

Frame format is very similar to that of HDLC

ISDN Network Layer

� Two Layer 3 specifications are used for ISDN signaling: � ITU-T I.450 (also known as ITU-T Q.930)� ITU-T I.451 (also known as ITU-T Q.931)� Together, these protocols support:

� User-to-user circuit-switched connections� User-to-user packet-switched connections� A variety of standards for:

� Call establishment� Call termination

ISDN Encapsulation

� The two most common encapsulations:� PPP� HDLC

� ISDN defaults to HDLC.� PPP is much more robust.

� Open standard specified by RFC 1661 � Supported by most vendors

ISDN Services –BRI

� Basic Rate Interface (BRI)

� Two 64 Kbps B channels, one 16 Kbps D channel, and 48 Kbps worth of framing and synchronization. � Available data bandwidth: 128 Kbps (2 x 64 Kbps)� User bandwidth: 144 Kbps (128 Kbps + a 16 Kbps D

channel)� Total line capacity: 192 Kbps (144 Kbps + 48 Kbps

framing)� Each B channel can be used for separate applications

� Such as Internet and Voice

� Allows individual B channels to be aggregated together into a Multilink channel

ISDN Services – PRI

� Primary Rate Interface (PRI)� A PRI connection can assign various 64 Kbps channels to both

ISDN and analog modem connections� North America and Japan – PRI service has 23 * 64 Kbps B

channels, one 64 Kbps D channel, and 8 Kbps of synchronization and framing for a total bit rate of up to 1.544 Mbps (same as T1)

� Europe, Australia, and other parts of the world – PRI service has 30 * 64 Kbps B channels, one 64 Kbps D channel, and 64 Kbps of framing and synchronization for a total bit rate of up to 2.048 Mbps (same as E1)

� Each B channel to be used for separate applications including voice, data and Internet

� Multiple B channels can be Multilinked together

ReferinŃe

� Roger L. Freeman: Fundamentals of Telecommunication� Capitolul 7 şi 14

� Wikipedia:Signaling System #7� http://en.wikipedia.org/wiki/SS7

� International Engineering ConsortiumWeb ProForums: Signaling System 7� http://www.iec.org/online/tutorials/ss7

� Guerrero Ibáñez – ISDN lecture notes