Другие функции

Другие мероприятия и функции, связанные с управлением конфигурацией, такие как разработка необходимого программно-аппаратного обеспечения и функции его инсталяции, равно как и обеспечение необходимой секретности, относятся к компетенции производителя оборудования.

Технология SIGTRAN

2.1 Описание технологии

Архитектура SIGTRAN описывает взаимоотношения между функциональными и физическими объектами, которые обмениваются сигнальной информацией, например, шлюзами сигнализации (Signaling Gateways, SG) и контроллерами транспортных шлюзов (Media Gateway Controllers, MGC) и определяет интерфейсы, на которых может использоваться транспортировка информации сигнализации, а также функциональные и качественные требования, которые предъявляются существующими сигнальными протоколами сети с коммутацией каналов (Switched Circuit Network, SCN).

Транспортировка сигнальной информации обеспечивает прозрачную передачу сообщений протоколов сигнализации через сети IP.

Функции транспортировки сигнальной информации должны использоваться для передачи информации сигнализации ТфОП между блоком шлюза сигнализации (Signaling Gateway Unit) и блоком контроллера транспортного шлюза (Media Gateway Controller Unit). Транспортировка сигнальной информации может также использоваться при передаче сообщений сигнализации между блоком транспортного шлюза (Media Gateway Unit) и блоком контроллера транспортного шлюза (Media Gateway Controller Unit), между рассредоточенными блоками контроллеров транспортных шлюзов и между двумя блоками шлюзов сигнализации (Signaling Gateway Unit), соединяющих оконечные точки сигнализации или STP в сети с коммутацией каналов.

Транспортировка сигнальной информации определяется таким образом, чтобы поддерживать инкапсуляцию и передачу разнообразных протоколов SCN, а также обеспечивать независимость от функций транслирования (преобразования) любых протоколов SCN, действующих на оконечных точках переноса сигнальной информации, поскольку его функция ограничена транспортировкой протокола SCN.

Общая функциональная модель, которая разделяет функции SG, MGC и MG, может быть реализована различными способами с функциями, реализованными в отдельных устройствах или объединенными в единые физические блоки (рис.4).

Рис. 5. Функциональная модель SIGTRAN

Интерфейсы транспортировки сигнальной информации: SG-MGC, SG SG и возможно MGC-MGC или MG-MGC в зависимости от требований к транспортировке соответствующего протокола.

Некоторые примеры реализации функций физических объектов, применяемых при взаимодействии сетей ОКС7 и IP показаны на рисунке 5.

Рис. 6. Примеры реализации

Для взаимодействия с сетями SCN, управляемыми средствами ОКС7, SG служит окончанием звена ОКС7 и передает информацию сигнализации в MGC, используя возможности транспортировки сигнализации. MG завершает межстанционную линию и управляет линией согласно сигналам, которые он получает от MGC. В случае а) SG, MGC и MG могут быть реализованы в отдельных физических блоках, в случае б) MGC и MG – в едином физическом блоке.

В варианте в) привязанное к предоставлению услуги звено ОКС7 оканчивается тем же устройством (MGU), которое завершает и межстанционную линию. В этом случае функция SG является совмещенной с функцией MG и транспортировка сигнальной информации используется для “обратного транзита” (“backhaul”) сигнализации управления в направлении MGCU.

В некоторых реализациях функции SG могут распределяться между несколькими физическими объектами по соображениям поддержки мсаштабируемости, управления сетью сигнализации и адресации, т.е. транспортировка сигнальной информации может использоваться как между сигнальными шлюзами, так и на соединениях от SG к MGC (рис.).

Рис. 7. Вариант с несколькими SG

В этой конфигурации может быть несколько MGU, обрабатывающих привязанную к предоставлению услуги сигнализацию (т.е. несколько MGU, содержащих свои собственные функции SG), и лишь один SGU. Так возможна транспортировка сообщений одного уровня ОКС7 между SG1 и SG2, а другого – между SG2 и MGC. Например, SG1 может передавать сообщения MTP3 в направлении SG2, а SG2 – передавать сообщения ISUP в направлении MGC.

2.2 Архитектура SIGTRAN

Технология SIGTRAN подразумевает под собой наличие следующих трех уровней, согласно RFC 2719 (рис. 3):

1. Internet protocol (IP-протокол).

2. Протокол передачи информации для управления потоками SCTP (Stream Control Transmission Protocol), который поддерживает перенос сигнальных сообщений между конечными пунктами сигнализации SP в IP-сети. Для организации сигнальной связи один конечный пункт предоставляет другому перечень своих транспортных адресов (IP- адреса в сочетании с портом SCTP). Протокол SCTP позволяет независимо упорядочивать сигнальные сообщения в разных потоках и обеспечивает перенос сигнальной информации с подтверждением приема, без ошибок и дублирования, доставку сообщений каждого потока с сохранением очередности их следования, возможность объединения нескольких сообщений в один пакет SCTP, фрагментацию данных по мере необходимости, устойчивость к перегрузкам и т.п.

3. Уровень адаптации, обеспечивающий интерфейс с протоколами и приложениями верхнего уровня, так что эти приложения не ощущают, что нижележащая транспортировка осуществляется в IP-среде, а не по традиционным протоколам переноса сообщений МТР стека ОКС7, например.

Протокол SCTP предоставляет возможность использовать его для надежной доставки сигнального трафика других типов, не входящего в стек ОКС7. В область интересов Sigtran включены также адаптационные уровни разных протоколов, что дает возможность пересылать по SCTP сигнальные сообщения не только ОКС7, а например, Q.931 ISDN или V5.2.

Рис. 8. Архитектура SIGTRAN

Использование в качестве транспортного протокола именно SCTP объясняется тем, что UDP и TCP не отвечают строгим требованиям ОКС7 к параметрам потерь сообщений и к соблюдению очередности следования сообщений. Эти требования не позволяют всерьез использовать UDP, поскольку он ненадежен в своей основе. Протокол TCP более близок к требованиям, но и он не подходит по своим временным характеристикам: хотя TCP может гарантировать строгую очередность доставки сообщений, доставка происходит недостаточно быстро. Это связано с тем, что блокировка несвоевременно пришедших данных, предлагаемая протоколом TCP, вносит ненужную задержку.

Протокол TCP отслеживает переданные байты и подтверждает принятые байты. Этот характер протокола TCP, ориентированный на передачу байтов, часто причиняет неудобства, когда приложение желает отслеживать переданные сообщения в целом.

Ограниченная область действия TCP-портов усложняет задачу переноса данных с множественной адресацией - весьма важное обстоятельство. Еще один аспект, говорящий в пользу SCTP, уязвимость TCP к атакам злоумышленников, приводящим к отказу в обслуживании.

Уровни адаптации обеспечивают сопряжение SCTP с протоколами верхнего уровня. Большинство из них ориентировано на ОКС7, в первую очередь, на протокол ISUP, но два относятся к сигнализации других типов. В число работающих поверх SCTP модулей адаптации входят следующие:

M2UA (MTP2-User Adaptation Layer) обеспечивает адаптацию SCTP к МТРЗ таким образом, чтобы стандартный протокол МТРЗ мог использоваться в сети IP, реализуя транспортировку сообщений через SCTP и IP вместо МТР2. Например, реализованное в Softswitch стандартное приложение МТРЗ может обмениваться управляющими сообщениями сетевой сигнализации с внешней сетью ОКС7. Таким же образом, как в сети ОКС7 МТР2 предоставляет свои услуги МТРЗ, M2UA предоставляет свои услуги МТРЗ в сети IP. M2UA имеет зарегистрированный номер порта 2904.

Рис. 9. Структура m2ua

М2РА (МТР2 Peer-to-Peer Adaptation Layer) также обеспечивает адаптацию SCTP к МТРЗ, но уже в другой области. Аналогично случаю с M2UA, уровень МТРЗ в узле сети IP обменивается информацией с М2РА, как если бы он был обычным МТР2. Различия между M2UA и М2РА определяются их ролями в сетевой архитектуре: если Softswitch соединяется с сетью ОКС7 просто на правах терминала сигнализации ОКС7, то достаточно применение M2UA. Шлюз SG, который использует М2РА, сам фактически является транзитным пунктом сигнализации STP на базе IP, у него есть собственный код пункта сигнализации, он может также выполнять функции сигнализации верхнего уровня, такие как функции SCCP.

Рис. 10. Структура m2pa

M3UA (МТРЗ-User Adaptation Layer) обеспечивает интерфейс между SCTP и теми протоколами ОКС7, которые используют услуги МТРЗ, например, ISUP и SCCP. Благодаря M3UA эти протоколы не ощущают, что вместо типичной транспортировки МТРЗ используется транспортировка SCTP поверх IP.

сигнальный сеть алгоритм телефонный

Рис. 11. Структура m3ua

SUA (SCCP-UserAdaptation Layer) - обеспечивает интерфейс между протоколом SCCP стека ОКС7 и SCTP, благодаря чему такие прикладные подсистемы-пользователи SCCP как ТСАР используют услуги SUA точно так, как они используют услуги SCCP в сети ОКС7, даже не подозревая, что все это происходит в IP-сети.

Рис. 12. Структура SUA

IUA (ISDN Q.921-User Adaptation Layer) тоже работает поверх SCTP и обеспечивает для сигнализации DSS1 по рекомендации Q.931 прозрачную транспортировку сообщений по сети IP точно так, как они передаются уровнем звена данных Q.921 в сети ISDN.

Рис. 13. Структура IUA

V5UA (V5-User Adaptation Layer) является уровнем адаптации для протокола V5.2, также работает поверх SCTP.

Рис. 14. Структура v5ua

2.2.1 Общее описание протокола SCTP

В связи с неспособностью UDP и TCP обеспечить необходимые требования ОКС7, за транспортную основу взят протокол передачи с управлением потоками SCTP (Stream Control Transmission Protocol), специфицированный в документе RFC 2960.

Протокол SCTP реализуют следующие принципы:

· подтверждаемая, достоверная, свободная от ошибок и не дублируемая пересылка пользовательских данных в потоках сообщений (message streams), при которой устраняется необходимость в обеспечении строгого порядка следования сообщений, и сообщения пересылаются на вышележащий уровень, как только они получены;

· сегментация данных для адаптации к размеру максимального
пересылаемого блока данных, что, впрочем, является обязательным условием в мире IP и предусматривает сборку блоков данных в сообщения на дальнем конце;

· отсутствие обязательного мультиплексирования сообщений в
SCTP-дейтаграммы;

· отказоустойчивость на сетевом уровне;

· исключение перегрузок и противодействие лавинам сообщений
и нелегальным проникновениям в систему, вызывающим перегрузки;

· функции эксплуатационного управления трактом передачи, позволяющие установить доступность адресата в режиме реального времени посредством периодических контрольных сообщений, и если обнаруживается, что текущий транспортный адрес получателя недоступен, выбирается другой адрес из списка возможных транспортных адресов этого получателя.

Оконечный пункт SCTP представляет собой логический передатчик или приемник пакетов SCTP и представляет собой комбинацию одного или нескольких адресов и номера порта, причем SCTP позволяет оконечному пункту иметь несколько IP-адресов и быть, таким образом, multihomed - распределенным по нескольким физическим платформам, - обеспечивая тем самым устойчивость к повреждениям. Даже имея несколько IP-адресов, оконечный пункт SCTP может использовать только один номер порта. Таким образом, если у оконечного пункта несколько IP-адресов, к каждому из них применяется один и тот же номер порта SCTP.

Когда активный транспортный адрес (комбинация IP-адреса и номера порта) недоступен, пробуются другие адреса удаленного порта из списка возможных транспортных адресов. Любой транспортный адрес может применяться только к одному оконечному пункту SCTP, хотя оконечный пункт может иметь несколько транспортных адресов,

SCTP работает путем установления связей между оконечными пунктами SCTP. Такую связь называется ассоциацией, причем она определяется участвующими в нем оконечными пунктами SCTP и текущим состоянием протокола. Т.о., SCTP-соединение (SCTP association) - это протокольная связь между двумя SCTP-портами, содержащая протокольную информацию о состоянии, включая тэги верификации и активный в данный момент набор порядковых номеров передачи TSN. Два SCTP-порта в любой момент времени не должны иметь между собой более одного SCTP-соединения. Прежде чем приложения двух оконечных пунктов смогут обмениваться информацией, необходимо установить соединение. Когда коммуникация закончена, соединение можно прекратить. Протоколы верхнего уровня ISUР, SCCP, ТСАР и др. не осведомлены о таких соединениях, более того, они не обнаруживают того факта, что сигнальные сообщения переносятся не стандартной МТР, а чем-то иным.

В каждом потоке SCTP производится упорядочение данных. Если фрагмент пакета, принадлежащего некоторому потоку, потерян, то фрагменты этого пакета, следующие за потерянным, будут сохраняться в буфере приемника потока, пока потерянный фрагмент не будет передан источником повторно.

Однако фрагменты пакетов из других потоков могут по-прежнему проходить в приложение верхнего уровня, иначе говоря каждый поток обрабатывается отдельно, так что доставка сообщений одного потока не задерживается из-за ожидания следующего по порядку сообщения другого потока.

Уровень адаптации M3UA

Задачей M3UA является обеспечение предоставления приложениям в сети IР услуг, аналогичных тем, которые МТРЗ предоставляет приложениям вроде ISUP в сети ОКС7. Более подробно это видно из рис. 11 (приведенном выше), где показан Softswitch, которому необходимо запустить приложение типа ISUP. Softswitch в общем случае может сделать это несколькими способами. Например, он может запустить ISUP поверх МТРЗ поверх M2UA (или М2РА) поверх SCTР или же Softswitch может реализовать ISUP поверх M3UA поверх SCTP. Разница между этими двумя способами определяется тем, где реально расположена функция МТРЗ. В сценарии, который показан на рис.11, обычный протокол МТРЗ присутствует в шлюзах SG, a M3UA просто обеспечивает приложению ISUP в Softswitch удаленный доступ к функции МТРЗ в SG без ощущения приложением ISUP того, что функция МТРЗ не является локальной.

Softswitch в данном случае может иметь код пункта сигнализации, отличный от кода, который имеет SG. В этом случае SG работает подобно STP и воспринимается внешней сетью ОКС7 как STP. Внешняя сеть ОКС7 рассматривает Softswitch как обычный оконечный пункт сигнализации ОКС7, доступ к которому достигается через один или несколько пунктов SG STP.

Для того чтобы лучше понять дальнейшую информацию, следует сразу привести несколько определений:

Под сервером приложений AS понимается логический объект, который обрабатывает сигнализацию (например, ISUP) в определенной области (например, для конкретного диапазона ОКС7 DCP/OPC/CIC).

Процесс сервера приложений ASP (Application Server Process] представляет собой экземпляр AS. Сервер AS содержит набор процессов сервера приложений. Фактически, AS можно рассматривать как список процессов ASР часть которых активна, а часть находится в резерве.

Ключ маршрутизации (Routing Key) представляет собой набор таких параметров ОКС7, как SLS, DPC, ОРС или диапазон СIC, которые определяют сигнализацию для некоторого AS. Например, если какой-то AS должен обрабатывать сигнализацию ISUP для определенной комбинации OPC/DPC/диапазон CIC, то эта комбинация и является ключом маршрутизации для такого AS. В пределах SG каждый ключ маршрутизации обычно указывает на один определенный AS. Иначе говоря, между ключами маршрутизации и AS, как правило, существует однозначное соответствие.

Отображение сети (Network Appearance) - это такое ее представление, которое позволяет отделить часть сигнального трафика, нужного для связи между SG и ASР от всего трафика, использующего одно и то же соединение SCTP, например поток с национальным кодом пункта сигнализации от потока с международным.

Каждый ASP необходимо ассоциировать с кодом пункта сигнализации. Однако назначение кодов пунктов для процессов ASP является абсолютно гибким. Например, все ASP, подсоединенные к определенному SG, могут совместно использовать тот же код пункта, что и этот SG. В таком случае комбинация SG и процессов ASP видна сети ОКС7 как единый оконечный пункт сигнализации. Или же все ASP, подсоединенные к одному SG, могут иметь один и тот же код пункта, который отличается от кода пункта сигнализации, присвоенного этому SG. В таком случае SG будет виден сети ОКС7 как STР, а объединенные общим кодом ASP - как единый оконечный пункт сигнализации, расположенный за этим STP.

Еще одним вариантом назначения кодов может быть присвоение каждому ASP своего кода пункта, или группам ASP - разных общих кодов, отличных от кода, присвоенного SG. В этом случае SG виден как STP, а каждый ASP (или группа процессов ASP) - как один оконечный пункт сигнализации. Дело в том, что если некий ASP или некая группа ASP может связываться с сетью ОКС7 не через один, а через два SG, то этот ASP или эта группа ASP должны иметь код пункта, который отличается от кодов этих двух SG. В таком сценарии шлюзы SG работают как транзитные пункты сигнализации STP.

Чтобы предоставлять услуги верхнему уровню прозрачно (так, чтобы приложение не ощущало факт использования функций МТРЗ, встроенных в SG, вместо функций локальной МТР), M3UA должен предоставлять верхнему уровню те же самые примитивы, которые предоставляет МТРЗ. Это следующие примитивы:

· MTP-Transfer request передается из верхнего уровня в M3UA, чтобы запросить перенос сообщения в определенный пункт назначения.

· MTP-Transfer indication используется M3UA, чтобы пропустить
входящее сообщение в верхний уровень.

· MTP-Pause indication передается M3UA в верхний уровень, чтобы указать, что передача сигналов в определенный пункт назначения должна быть приостановлена. Этот примитив используется, например, когда пункт назначения недостижим.

· MTP-Resume indication передается M3UA в верхний уровень,
чтобы указать, что передачу сигналов в пункт назначения можно возобновить.

· MTP-Status indication передается M3UA в верхний уровень, чтобы информировать этот уровень о некоторых изменениях, возникших в сети ОКС7, таких как перегрузка или недоступность подсистемы-пользователя в пункте назначения.