M3UA

M3UA, MTP-3 User Adaptation Layer - Protocolul de adaptare MTP-3 user layer din stiva telefonică SS7 (SS7) utilizată în softswitch -uri și sisteme IMS din rețelele NGN . Protocolul M3UA este descris în recomandarea Internet Engineering Task Force (IETF) RFC 4666 și se bazează pe standardul deschis SIGTRAN descris în RFC 4166 . Pentru a stabili conexiuni conversaționale în PSTN pe baza tehnologiei TDM și a fluxurilor digitale E1 între nodurile de comunicație, se utilizează de obicei protocolul ISUP. Protocolul ISUP este conceput pentru a controla canalele de comunicație (liniile de conectare) într-un flux sau fluxuri digitale și este transmis pe unul dintre aceste canale (dedicat special pentru această sarcină și numit semnalizare). Rețelele moderne NGN și elementele sale, cum ar fi softswitch și IMS, implică integrarea tehnologiilor bazate pe IP - i.e. Stiva TCP/IP . Astfel, se pune problema transmiterii mesajelor ISUP într-o rețea IP de pachete . Gateway-urile de semnalizare și media sunt utilizate pentru a converti protocoalele și datele utilizate în rețeaua telefonică comutată în date transmise în rețeaua de pachete. Gateway-urile de semnal sunt folosite pentru a transmite doar mesaje de control (trafic de semnal) , gateway-urile media asigură conversia datelor transmise pe canalele de voce în blocuri de date transmise în pachete și invers. În acest caz, același dispozitiv poate îndeplini simultan atât rolurile de semnal, cât și de gateway media.

Protocolul M3UA permite controlerului media gateway (MGC) să primească mesajele de semnalizare necesare pentru a acționa ca logica comutatorului de rețea SS7 . Transferul datelor media țintă (de dragul cărora se stabilește o conexiune telefonică ) este efectuat de un gateway media controlat de acest controler.

M3UA oferă mesaje de semnalizare pentru protocoalele de telefonie ISUP și SCCP într-o rețea de pachete. Utilizează capacitățile protocolului de transport SCTP , care, la rândul său, transmite informații printr-o rețea IP. Protocolul M3UA poate fi utilizat fie între un Signaling Gateway (SG) și un Media Gateway Controller, fie între două aplicații MGC care rulează trafic de semnalizare printr-o rețea IP, fără participarea SG. Gateway-ul de semnalizare din M3UA este un punct de semnalizare (SP) care implementează MTP-3 . Protocolul M3UA implementează funcționalitatea necesară a MTP3, în timp ce, în același timp, nu acceptă unele dintre caracteristicile standard.

Datorită faptului că din punct de vedere al organizării rețelei de semnalizare SS7, la utilizarea M3UA, gateway-ul de semnalizare este un punct de semnalizare (SP), mesajele de protocol ale stivei SS7 care sosesc la SGW sunt procesate în MTP3 și redirecționat către M3UA. Controlerul media gateway din M3UA include elemente - procese server de aplicații (Application Server Process, ASP), care la rândul lor sunt asociate cu serverele de aplicații (Application Server, AS). Fiecare ASP este creat pentru a gestiona traficul unui anumit cod punct din rețeaua SS-7.

Pe baza parametrilor recepționați, cum ar fi codurile punctului punctului de semnalizare local, precum și destinațiile și gama de canale utilizate (CIC), sunt selectate elementele adecvate - serverul de aplicații (AS) și procesul serverului de aplicații ( ASP). M3UA pregătește mesajul de semnalizare primit pentru transmisia SCTP ca un fragment de DATE pe fluxul dat.

La Media Gateway Controller (MGC), fragmentul primit este procesat în SCTP și transmis către M3UA, care trimite mesajul către ASP.

Sunt posibile diferite opțiuni pentru organizarea unei rețele folosind M3UA.

Protocoale de adaptare SIGTRAN

Principiile generale pentru construirea protocoalelor de adaptare sunt stabilite în RFC 4166 . Se consideră că MGC are un set de entități logice numite Application Servers (AS). Ei se ocupă de semnalizare. Fiecare AS are un set de parametri. De exemplu, pentru un AS care gestionează semnalizarea ISUP, această listă include coduri OPC/DPC și o gamă specificată de identificatori de trunchi CIC (Cod de identificare a circuitului). Fiecare server de aplicații AS poate avea unul sau mai multe procese ASP (Application Server Process) [3]. Informațiile de semnalizare sunt schimbate între punctele de semnalizare SGW și ASP-uri sau între punctele de semnalizare și grupuri de ASP-uri. Fiecare ASP trebuie să aibă propriul cod de punct de semnalizare (PC). Cu toate acestea, atribuirea acestor coduri poate fi destul de flexibilă. De exemplu, mai multe ASP-uri asociate cu un anumit SGW au același cod de punct de semnalizare, același cu cel al gateway-ului de semnalizare. Prin urmare, din punctul de vedere al rețelei SS Nr. 7, acesta va fi un punct de semnalizare. Dacă ASP-urile au coduri diferite, altele decât codul SGW, atunci SS#7 va considera SGW ca punct de tranzit de semnalizare STP.

Schema generală a protocoalelor și adaptărilor în SIGTRAN

Protocoale OKS-7													TCAP
	V5.2			MTP3			MTP3			ESTE SUS			SCCP			DSS1			TCAP
SIGTRAN	V5UA			M2UA			M2PA			M3UA						IUA			SUA
retea de calculatoare	SCTP
	IP

Termenii M3UA

Unii dintre termeni au ceva în comun cu termeni similari din MEGACO/H.248 .

• AS, Application Server - server de aplicații, în protocoalele SIGTRAN. Semnalizarea procesului (de exemplu, ISUP), lucrând cu o anumită cheie unică de rutare (cheie de rutare). AS într-un sens este un comutator virtual care servește la procesarea tuturor apelurilor interconectate prin coduri punctual OPC/DPC specifice. Setul de parametri AS pentru ISUP definește codurile OPC/DPC și intervalul specificat de valori CIC. Fiecare server de aplicații AS poate avea unul sau mai multe procese ASP.

• ASP, Application Server Process este un instrument de procesare a traficului pentru un anumit punct de semnalizare (PC) într-un AS. Fiecare ASP trebuie să aibă propriul cod punct unic sau să fie partajat de mai multe ASP-uri. Când codul punctului se potrivește cu SGW, ASP și SGW arată ca un comutator SSP cu drepturi depline. Dacă ASP-urile au coduri de punct diferite decât codul punctului SG, atunci SS#7 va considera SGW ca punct de tranzit de semnalizare STP.

Fiecare ASP trebuie să fie asociat cu un cod de punct de semnalizare. Cu toate acestea, atribuirea codurilor de articol pentru procesele ASP este complet flexibilă. De exemplu, toate ASP-urile conectate la un anumit SG pot partaja același cod punct ca acel SG. Într-un astfel de caz, combinația de procese SG și ASP este vizibilă pentru rețeaua SS7 ca un singur punct final de semnalizare. Alternativ, toate ASP-urile conectate la aceeași SG pot avea același cod punct, care este diferit de codul punctului de semnalizare atribuit acelui SG. În acest caz, SG va fi vizibil pentru rețelele SS7 ca STP, iar ASP-urile combinate printr-un cod comun vor fi văzute ca un singur punct final de semnalizare situat în spatele acestui STP. O altă opțiune de atribuire a codurilor ar putea fi de a oferi fiecărui ASP propriul cod de punct sau grupuri de ASP-uri la diferite coduri generale, altele decât codul atribuit SG. În acest caz, SG este văzut ca un STP, iar fiecare ASP (sau grup de procese ASP) este văzut ca un singur punct final de semnalizare. Cert este că, dacă un anumit ASP sau un anumit grup de ASP-uri poate comunica cu rețeaua SS7 nu printr-un singur, ci prin două SG-uri, atunci acest ASP sau acest grup ASP trebuie să aibă un cod punct care diferă de codurile acestor două SG-uri. . Într-un astfel de scenariu, SG-urile funcționează ca hopuri de semnalizare STP.

• IPSP, IP Server Process - în logica protocolului M3UA - o instanță a procesului de semnalizare, o aplicație specializată în rețeaua IP. IPSP este în esență același cu ASP, cu excepția faptului că folosește M3UA în modul punct la punct și nu utilizează conceptual servicii de gateway de semnalizare. Modul IPSP vă permite să refuzați convertirea traficului de semnalizare pe gateway-ul de semnalizare într-o situație în care ambele părți acceptă M3UA și comunică printr-o rețea IP.

• MGC, Media Gateway Controller - un controler de semnalizare și media gateway-uri (analog cu Call Agent în MGCP), precum și un mod de operare NGN softswitch. când îndeplinește funcția de control al gateway-ului de semnalizare și transport (vezi și protocolul H.248/MEGACO)

• Aspectul rețelei - în logica protocolului M3UA, o legătură locală către SG și AS. Aspectul rețelei împreună cu codul punctului de semnalizare (SPC) caracterizează în mod unic un anumit nod SS-7, indicând cărei rețele SS-7 îi aparține. Acest parametru este utilizat pentru a distinge traficul de semnalizare asociat cu diferite rețele care comunică cu SG și ASP prin aceeași asociere SCTP comună. De exemplu, SG este un element al mai multor rețele naționale SS-7 în același timp, ceea ce înseamnă că aceeași valoare a codului punctual poate fi reutilizată în rețele diferite. Aspectul rețelei poate fi orice valoare numerică, atâta timp cât este unică (deși acest lucru are sens doar într-o singură asociere SCTP).

Aspectul rețelei este o reprezentare a rețelei care separă o parte din traficul de semnalizare necesar pentru comunicarea între SG și ACP de tot traficul folosind aceeași conexiune SCTP, cum ar fi un trafic de cod de punct de semnalizare național de un trafic de cod de punct de semnalizare internațional.

• Cheia de rutare - în logica protocolului M3UA, cheia de rutare. Valoarea cheii de rutare descrie un set de parametri SS-7 și valori ale parametrilor care definesc în mod unic intervalul de trafic de semnalizare care va fi procesat de un anumit server de aplicații (ASP). Parametrii cheii de rutare nu pot fi distribuiți la mai mult de un cluster de management al punctului de semnalizare (cod punct). Într-o situație în care un anumit AS poate fi atins de mai mult de un SGP, cheile de rutare corespunzătoare ale mai multor SGP-uri trebuie să fie aceleași.

Cheia de rutare este un set de parametri SS7, cum ar fi domeniul SLS, DPC, OPC sau CIC, care definesc semnalizarea pentru un AS. De exemplu, dacă un AS trebuie să proceseze semnalizarea ISUP pentru o anumită combinație de interval OPC/DPC/CIC, atunci acea combinație este cheia de rutare pentru acel AS. În cadrul unui SG, fiecare cheie de rutare indică de obicei către un AS specific. Cu alte cuvinte, există de obicei o corespondență unu-la-unu între cheile de rutare și AS-uri.

• Context de rutare - în logica protocolului M3UA, o valoare numerică care identifică în mod unic cheia de rutare (Cheia de rutare). Valoarea contextului de rutare este configurată fie prin interfața de gestionare a configurației, fie prin procedurile de gestionare a rutării cheilor definite în RFC 4666 aici.

Contextul de rutare definește adresa destinatarului acestui mesaj, se formează pe baza Cheii de rutare (Cheia de rutare) în procesul de înregistrare a unei noi rute (ASP)

• SP, Proces de semnalizare - O instanță de proces care utilizează M3UA pentru a comunica cu alte procese de semnalizare. Un ASP, un SGP și un IPSP sunt toate procese de semnalizare.

• SGW, SG, Poarta de semnalizare - un gateway de semnalizare care acceptă terminarea legăturilor de semnalizare din rețeaua telefonică și, folosind protocolul de tranzit de semnalizare (SIGTRAN), oferă transmisie fiabilă a mesajelor de semnalizare prin rețeaua de pachete către MGC. În logica M3UA, în cadrul SG, poate funcționa un set de mai multe procese SGP, dintre care unul sau mai multe procesează efectiv traficul.

• SGP, Signaling Gateway Process - în logica protocolului M3UA, procesul de procesare a semnalizării ca parte a gateway-ului de semnalizare. Procesele SGP pot funcționa în mod activ, standby, echilibrare sau difuzare în cadrul unui gateway de semnalizare.

Opțiuni schematice

De bază

Din punctul de vedere al rețelei de semnalizare SS-7, există un cod punct PC1 corespunzător ASP-ului în MGC. În acest caz, rețeaua de semnalizare SS-7 „se termină” la SGW. Al doilea PC2 este partajat și utilizat atât de gateway-ul de semnalizare, cât și de controlerul gateway-ului media. În acest caz, M3UA este utilizat pentru a trimite mesaje de semnalizare a protocolului utilizator MTP3 către ASP.

________ _________ __________ | | | | | MGC| | SP |<----------------->| SGW |<--------------|-->(AS) | |______| reţea OKS-7 |_______| Rețea IP |_________| MTP3 cod punct cod general punct PC1 PC2

Folosind SGW ca punct de tranzit

Există un cod punct PC1 care corespunde ASP în MGC. Există, de asemenea, un cod de punct diferit PC2 în SGW. În acest caz, PC2 din punct de vedere al semnalizării SS-7, SGW este punctul de tranzit al traficului de semnalizare (adică STP) prin care sunt accesibile codurile de punct PC3 și PC4.

_______ ______ ___________ | | | SGW | | MGC| | | | | /----------|-->(AS) | cod punct PC3 | SP |<-----------------|-->(STP)<--|- | | | | | | \----------|-->(AS) | cod punct PC4 |______| Rețeaua SS-7 |___________| Rețea IP |_________| MTP3 cod punct cod punct PC1 PC2

Mesaje de protocol

M3UA utilizează un sistem avansat de gestionare a stărilor elementelor de rețea ASP și SGP folosind mesaje de semnalizare. Să luăm în considerare unele dintre ele.

Pentru a face o asociere sau o relație între elemente pe deplin operațională și funcțională, este necesar un set de mesaje de protocol M3UA. Acestea includ schimbul secvenţial între elementele mesajului: ASP UP, ASP UP Acknowledge, ASP Active şi ASP Active Acknowledge pentru situaţia de pornire ASP. Și ASPDN similar - ASP este dezactivat (ASP Down) și ASPDN ACK - confirmarea opririi ASP (ASP Down Acknowledgement) pentru a opri.

Alte mesaje, cum ar fi Notificare, Audituri de destinație (DAUD), sunt recomandate.

Mesajele DUNA (Destinație UNAvailiable), DAVA (Destinație disponibilă) și DRST (Destinație restricționată) sunt utilizate de SGP pentru a notifica despre o modificare a stării de accesibilitate a unei părți aflate la distanță în rețeaua SS-7, de ex. codul punctului servit al unui anumit comutator .

Mesajul SCON (Signaling Congestion) este utilizat de SGP pentru a informa că pachetul de canale de semnalizare sau pachetele de canale de semnalizare ale direcției (sau direcțiilor) deservite în rețeaua SS-7 sunt supraîncărcate și nu pot transmite mesaje de semnalizare.

Schimb simplu între ASP și SGP

Un ASP pe server de aplicații (cu redundanță „1+0”), fără înregistrare SGP ASP1 | | |<-------------ASP Up------------| |-----------ASP Up Ack---------->| | | |-----NTFY(CA-INACTIV)(RCn)--->| | | |<------- ASP Active(RCn)-------| RC: Context de rutare |-----ASP Active Ack (RCn)----->| (optional) | | |-----NTFY(AS-ACTIVE)(RCn)----->| | | Un ASP în serverul de aplicații (redundanță „1+0”), înregistrare dinamică SGP ASP1 | | |<------------ASP Up-------------| |----------ASP Up Ack----------->| | | | | |<----REGISTER REQ(LRCn,RKn)----| LRC: rutare locală | | ID-ul cheii |----ÎNREGISTRARE RESP(LRCn,RCn)--->| RK: Cheie de rutare | | RC: Context de rutare |----NTFY(CA-INACTIV)(RCn)---->| | | | | |<------- ASP Active(RCn)-------| |-----ASP Active Ack (RCn)----->| | | |-----NTFY(AS-ACTIVE)(RCn)----->| | |

În cazul unei încercări eșuate de înregistrare (de exemplu, RK invalid), mesajul Răspuns de înregistrare va conține o indicație de eșec și ASP nu va trimite ulterior mesajul ASP Activ.

Revocarea ASP normală de la AS și ruperea asocierii SGP ASP1 | | |<-----ASP inactiv (RCn)------| RC: Context de rutare |----ASP Inactiv Ack (RCn)--->| | | |<-----DELEGISTER REQ(RCn)-----| Vezi Note | | |---ÎNREGISTRARE RESP(LRCn,RCn)->| | |  : : | | |<-----------ASP Down----------| |---------ASP Down Ack-------->| | |

Procedura de anulare a înregistrării este utilizată în mod obișnuit dacă ASP-ul a folosit anterior proceduri de înregistrare pentru a configura pe serverul de aplicații. Schimbul de mesaje ASP Inactiv și Deregister poate conține mai multe contexte de rutare.

Verificarea disponibilității unei direcții (conectare la un cod de punct la distanță) pe o poartă de semnalizare

Direcția este disponibilă și nu este supraîncărcată ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------ SCON(0) -------- | | <------- DAVA ---------- | Destinație disponibilă, dar aglomerată (nivel de încărcare 2) ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------ SCON(2) -------- | | <------- DAVA ---------- | Destinație indisponibilă ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------- DUNA ---------- |

Suplimente

• O implementare a protocolului M3UA este disponibilă pe site-ul web OpenSS7 ( http://www.openss7.org/m3ua.html ).
• Analizatorul de protocol Wireshark acceptă vizualizarea mesajelor M3UA. Exemple pot fi găsite pe pagina Wireshark Wiki, care prezintă exemple de pachete ISUP (inclusiv M3UA) [1] .

Literatură

• RFC 4166 - Transport de semnalizare telefonică prin protocolul de transmisie de control al fluxului (SCTP)

• RFC 4666 - Sistemul de semnalizare 7 (SS7) Transferul mesajelor Partea 3 (MTP3) - Stratul de adaptare utilizator (M3UA)

• V.Yu. Dragă. Rețele de comunicații multiservicii. Protocoale și sisteme de gestionare a sesiunilor (Softswitch/IMS). Note de curs 2010. MTUCI. Moscova. [2]
• N. N. Nikolsky. Transmisie SS7 prin IP. Jurnalul „ Rețele și sisteme de comunicații ”. Numărul 7. 2005 [3] [4]
• A. B. Goldstein, B. S. Goldstein. SOFTWITCH . Ediție științifică și tehnică. BHV - Sankt Petersburg. 2006 [5] [6]