Intro a SS7 - Web Informática y Telecomunicaciones

10/12/2007
WEBTELECOM
BREVE INTRODUCCION A RED SS7
INDICE
Sistema de Señalización SS7 ..................................................................................................................... 3
Características principales: ................................................................................................................... 3
La Red SS7 es utilizada para: ................................................................................................................ 3
Arquitectura de la Red SS7 ................................................................................................................... 3
SP..................................................................................................................................................... 3
Enlace de señalización (Signaling Links SL) y Linkset.......................................................................... 3
Rutas (Routes) y Routesets .................................................................................................................. 5
Tipos de Nodos SS7 .............................................................................................................................. 6
STP ................................................................................................................................................... 6
SSP ................................................................................................................................................... 7
SCP................................................................................................................................................... 7
Tipos de Señalización ........................................................................................................................... 7
Existen seis diferentes Enlaces o Link ............................................................................................... 7
Modos de Señalización....................................................................................................................... 12
Protocolo SS7......................................................................................................................................... 13
Breve Descripción de la pila de SS7 .................................................................................................... 14
MTP ............................................................................................................................................... 14
Protocol classes ................................................................................................................................. 16
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Sistema de Señalización SS7
SS7 puede emplear tipos diferentes de estructuras de red de señalización. La opción entre estas
estructuras diferentes puede ser influenciada por factores como los aspectos administrativos y la
estructura de la red de telecomunicación.
La red mundial de señalización tiene dos niveles funcionalmente independientes:
Nacional e Internacional
Esto facilita una clara distribución de la responsabilidad respecto a la señalización en los aspectos de la
gestión de red. También permite que los planes de numeración para los SP’s en la red internacional y en
las diferentes redes nacionales sean independientes entre sí.
Características principales:
•
•
•
•
•
Alta flexibilidad: puede ser empleado en diferentes servicios de telecomunicaciones
Alta capacidad: Un solo enlace de señalización soporta cientos de troncales
Alta velocidad: establecer una llamada a través de varias centrales toma menos de 1 segundo.
Alta confiabilidad: contienen poderosas funciones para eliminar problemas de la red de
señalización. Un ejemplo es la posibilidad de escoger enlaces alternos para la señalización.
Economía: puede ser usado por un amplio rango de servicios de telecomunicaciones. requiere
menos hardware que los sistemas anteriores.
La Red SS7 es utilizada para:
•
•
•
•
•
Disposición de llamada básica.
Servicio Inalámbrico, roaming y autenticación de suscriptor móvil.
LNP Local number portability.
Toll free 800/8888 y toll 900 servicios de líneas fijas.
Llamadas tripartita, despliegue de números de suscriptor y reenvio de llamadas, etc.
Arquitectura de la Red SS7
SP
Los nodos SS7 son llamados Signaling Points (SP). Cada nodo SP es direccionado por un número entero
llamado Point Code (PC). La red internacional utiliza en los PC 14-bits como número entero. Las redes
nacionales también utilizan PC de 14-bit, excepto norte América y china, los cuales utilizan PC
incompatibles de 24-bit, y Japón utiliza PC de 16-bit. El PC nacional es único sobre una red de operador
nacional. Los PC internacionales son únicos solo sobre redes internacionales.
En SS7 un Point Code es similar a una dirección IP en una red IP
Enlace de señalización (Signaling Links SL) y Linkset.
Los SP´s son conectados el uno al otro por Signaling Links sobre los cuales la señalización ocurre, de
otra manera, el camino digital para transferir señales SS7 entre SP’s se llama Enlace de Señalización o
SL.
El ancho de banda de un enlace de señalización (SL) normalmente es de 64 kilobits por segundo (Kbps).
Algunos links en norte América podrían tener un índice de 56kps. En los últimos años se han introducido
links de alta velocidad para un portador de T1 de 1.544mbps para la señalización.
Los links están dirigidos para llevar únicamente de 25 a 40 % de su capacidad, de modo que en caso de
falla, un link puede llevar la carga de los dos.
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Para proporcionar más ancho de banda y/o redundancia, pueden ser utilizados arriba de 16 links entre (2)
SP.
Los links entre dos (2) SP´s se agrupan por razones de confiabilidad, capacidad y para compartir la
carga y por ello es necesario tener más de un enlace de señalización (SL) entre dos SP´s adyacentes.
Un grupo lógico de links entre dos (2) SP´s se llama Linkset. (Varios SL´s en paralelo se llaman LS o
LinkSet)
La figura siguiente muestra cuatro (4) links en un Linkset entre SP´s
Un número de linksets que se puedan utilizar para alcanzar un destino particular puede ser lógicamente
agrupado para formar un linkset combinado.
Un grupo de links dentro de un linkset que tengan las mismas características (tarifa de datos,
terrestre/satélite, y así sucesivamente) se llama un Grupo de link. Los links en un linkset tienen
normalmente las mismas características, así que el termino Grupo de link puede ser sinónimo con de
linkset.
Los mensajes de señalización están empaquetados en un formato llamado Unidad de Señalización de
Mensajes o MSU (Message Signal Unit).
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Componentes básicos en SS7 (SP, PC. Signaling Link, LinkSet y MSU)
SP = 3-333
SL (Signaling
Link
MSU
SL
LinkSet (LS)
Central de
transito
Hasta 16 enlaces en
paralelo
LS
MSU (Unidad de
señalización de
ST (Terminal de
mensaje
Centralita 1
Centralita 3
señalización)
SP = 1-111
Point Code del SP
(PC)
SP = 2-222
Punto de señalización (SP)
Rutas (Routes) y Routesets
Las rutas SS7 son provisionadas estáticamente en cada SP. No hay mecanismos para el descubrimiento
de rutas. Una ruta se define como trayectoria pre-provisionada desde el punto de origen (un SP) hacia el
punto destino (otro SP) para entablar una relación particular.
El cuadro siguiente muestra la ruta de SP-A hacia el SP-C.
Todas las rutas pre-provisionadas hacia un SP destino, son llamadas RouteSet.
El cuadro siguiente muestra un RouteSet desde SP-A hacia SP-C que consiste en dos rutas.
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Tipos de Nodos SS7
Hay tres tipos de SP o nodos SS7:
1. STP
2. SSP
3. SCP
Signal Transfer Point
Service Switching Point
Service Control Point
(punto de transferencia de señal)
(punto de conmutacion de servicio)
(punto de control de servicio)
Los SP´s se diferencian en las funciones que realizan, los SP adyacentes, son SP que están
directamente interconectados mediante un SL.
STP
El STP (Signal Transfer Point) es responsable de la transferencia de mensajes SS7 entre otros nodos
SS7, actuando como un router en una red IP
El STP no es ni la fuente ni el destino para la mayoría de mensajes de señalización. Generalmente, los
mensajes son recibidos sobre un link de señalización (SL) y son transferidos hacia afuera a otro enlace.
Un STP puede existir en una de dos (2) formas:
1. STP independiente (STP standalone)
2. STP integrado (SP con STP)
1STP´s Standalone normalmente se despliegan en links pares para propósitos de redundancia; en
condiciones de operación normal, el par acoplado (SL) comparte la carga. Si uno de los STP´s falla o se
aísla debido a falta de SL (signaling Link), el otro STP toma la carga completa hasta que el problema con
el otro STP se haya rectificado y solucionado.
Los STP’s suelen tener jerarquías, con diferentes requerimientos de redundancia, balanceo de carga de
tráfico, etc.:
• STP’s internacionales
• STP’s nacionales
• STP’s regionales
• STP’s locales
2Los STP´s integrados combinan las funcionalidades de un SSP y un STP. Ambos SSP-STP, son el
origen y destino para los usuarios de trafico MTP. Éstos, también pueden transferir mensajes entrantes
hacia otros nodos.
Los STP´s integrados, usualmente están en un mismo sitio.
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STP´s
STP
Integrados
SP=PC 5-55
SP=PC 4-44
Central de
transito
Central
LinkSet
Central local
SP=PC 1-111
STP
Signaling Link
Central local
SP=PC 2-222
Central local
SP=PC 3-333
SSP
El SSP (Service Switching Point) es un interruptor de voz que incorpora la funcionalidad SS7. Procesa
trafico de banda-voz (voz, fax, modem y así sucesivamente) y lleva a cabo la señalización SS7.
Un SSP puede originar y terminar mensajes, pero no puede transferirlos. Si un mensaje es recibido con
un PC (point code) que no se empareja con el PC del SSP que lo recibe, el mensaje se descarta o
desecha.
SCP
Un SCP (Service Control Point) actúa como una interface entre las bases de datos de
telecomunicaciones y la red SS7. Las compañías telefónicas y otros proveedores de servicios de las
telecomunicaciones emplean un número de bases de datos que puede ser consultado para la disposición
de uno o varios servicios. Típicamente la consulta o petición se origina en un SSP. Un ejemplo popular
son las llamadas telefónicas a números toll-free en USA. El SSP proporciona el numero de ruteo (traduce
el numero de toll-free a un numero de tabla de ruteo) hacia el SSP permitiendo que la llamada se
complete.
Tipos de Señalización
Link Types
Los enlaces de señalización pueden ser referenciados diferentemente dependiendo de donde están en la
red. Estos tipos de enlace, se refieren a la conexión que existen entre dos o más nodos STP´s.
Las referencias a los tipos de enlace de señalización A - E son aplicables solamente a STP´s Standalone.
Existen seis diferentes Enlaces o Link
Access links (A links)
Bridge links (B links)
Crossover links (C links)
Diagonal links (D links)
Extended links (E links)
Fully associated links (F links)
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Tipo de Enlace
A Link Acceso
B Link Puente
C Link Cruzado
D Link Diagonal
E Link Extendido
F Link Completo
Descripción
Un Link A conecta un punto final de señalización (SCP o un SSP) a un STP
Un Link B conecta un STP con otro STP. Los B link establecen enlaces
primarios STPS entre dos redes locales diferentes específicamente entre
cada par de STP’s (locales o regionales).
Un link C conecta 2 STP´s que realizan funciones idénticas en un enlace de
pares. Se utiliza un link cruzado cuando un STP no tiene ninguna otra ruta
disponible para un SP debido a fallas y éste toma la carga de su similar STP.
Un link o enlace D (diagonal) establece conexiones con STP´s locales o
regionales. Este tipo de enlaces se pueden referir como enlaces o links B/D
Un link E extendido conecta un SSP con un STP alterno. Los link E
proporcionan un recorrido alterno si un SSP (home) STP no puede alcanzar
un link A.. Los link E no están generalmente aprovisionados, al menos que
exista una ventaja que justifique el costo.
Un link F conecta 2 puntos terminales de señalización (SSP´s y SCP´s). Los
enlaces F no son usualmente utilizados en redes con STP´s. En redes sin
STP´s los link F conectan directamente SP´s
A Links
B Links
Los enlaces de puente (enlaces B) se utilizan para conectar pares acoplados de STPs el uno al otro a
través de diversas regiones dentro de una red en el mismo nivel jerárquico. Estos acoplamientos ayudan
a formar la espina dorsal de la red SS7. Los enlaces B se despliegan normalmente en la configuración de
enlaces pares redundancia.
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C Links
Los enlaces C (cruzados) se utilizan para llevar trafico de usuario MTP únicamente cuando no hay otra
ruta disponible para alcanzar un destino previsto. Bajo condiciones normales, se utilizan para llevar
solamente mensajes de dirección de red.
D Links
Los Link D y los Link B conectan pares STP apareados.
La
diferencia (D links) es que conectan los Links STP pares que pertenecen a diversos niveles jerárquicos o
a diversas redes en conjunto. Por ejemplo, pueden conectar un par inter exchange STP par a un portador
de intercambio (LEC) STP o a un par STP regional o a un par celular de STP.
Los enlaces B y D se diferencian, en que los link D se refieren específicamente a links que son usados
entre diferentes redes y niveles jerárquicos, como se muestra a continuación:
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En la figura siguiente esta la existencia de un backbone STP y una jerarquía STP
E Links
Los enlaces extendidos (Link E), que se muestran en la figura siguiente, conectan SSPs y SCPs a un par
de STP, como en un A link, salvo que con el par que se conecta no es el par casero normal. En su lugar,
los enlaces E conectan pares no caseros STP. Éstos también son llamados Links alternos o Links A
(AA).
Los enlaces E se utilizan para proporcionar confiabilidad adicional o, en algunos casos, para sacar datos
de tráfico de la señalización de los pares del home STP. Por ejemplo, un SSP que sirve a las agencias de
estatales o nacionales o a los servicios de emergencia pueden utilizar enlaces E para proporcionar
encaminamientos alternas adicionales debido a la criticidad de los servicios a prestar.
E Links
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F Links
Los enlaces F completamente asociados, se utilizan para conectar la red SSP´s y/o SCP´s directamente
la una a la otra sin usar STP´s. El uso más común de este tipo de enlace está dado en zonas
metropolitanas. Los enlaces F pueden establecer conectividad directa entre todos los switches en el área
para la señalización y el servicio CLASS o a su SCP´s correspondiente.
Segmento de RED SS7
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Modos de Señalización
La relación de señalización que existe entre 2 nodos de comunicación SS7 es llamada Modo de
Señalización o Signaling Mode.
Los dos modos de señalización son:
a) Señalización Asociada (associated signaling) y la
b) Señalización Quasi Asociada (Quasi associated signaling).
Cuando el destino de un mensaje SS7 está directamente conectado por un LinkSet, el modo de
señalización asociado (Associated Signaling) es el que se utiliza. En otras palabras los nodos origen y
destino están conectados directamente por un solo linkset. Cuando el mensaje debe de pasar sobre 2 o
mas linksets y a través de nodos intermediarios, el modo de Señalización Quasi Asociado (Quasi
Associated Mode) es utilizado.
Es fácil entender el Modo de Señalización si usted examina la relación de un PC (Point Code) entre los
nodos origen y destino. Al utilizar el modo Asociado de Señalización (a), el DPC (Destination Point Code)
de un mensaje enviado debe de entenderse o aparejarse con el PC del otro nodo al final del linkset,
usualmente llamados como PC Adyacentes.
Cuando la Señalización Quasi Asociada (b) es utilizada, se debe a que el DPC no se empareja con el
PC del nodo al final del linkset. La Señalización Quasi-Asociada requiere el uso de un nodo STP como
intermediario porque un SSP no puede transferir mensajes
Relación de Señalización entre nodos:
SSP-A hacia SSP-B
SSP-B hacia SSP-C
STP-1 y STP-2
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utiliza señalización quasi-associated
utiliza señalización associated
utiliza señalización associated entre ellos SSP-A y SSP-B
En la figura anterior, la Señalización Asociada es utilizada entre nodos que están directamente
conectados por un solo linkset, y se utiliza Señalización Quasi Asociada cuando es utilizado un nodo
intermediario.
Note que SSP-C está conectado únicamente a SSP-B utilizando un F Link. No está conectado a ningún
otro nodo SS7 en la figura.
Protocolo SS7
El número de posibles combinaciones de la pila del protocolo está creciendo, y depende de si SS7 es
utilizado para servicios celulares específicos o para servicios de redes inteligentes, si es para transporte
sobre IP o para controles de banda anda en redes ATM en lugar de TDM y así sucesivamente.
El siguiente dibujo muestra la pila SS7 de manera introductoria:
MTP
SCCP
TCAP
TUP
ISUP
Message Transfer Parts (MTP 1, 2 y 3)
Signaling Connection Control Part
Transaction Capabilities Application Part
Telephony User Part
ISDN User Part
Funciones de transferencia de mensajes:
La parte de transferencia de mensajes consta de dos partes funcionales: la Parte de Transferencia de
Mensajes (MTP) y la Parte de Control de la Conexión de Señalización (SCCP). El MTP se usa siempre,
mientras que el SCCP se usa cuando se necesita.
La combinación de MTP y SCCP forman la Parte de Servicio de Red (NSP) y permite la señalización con
o sin conexión de canal de habla.
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Breve Descripción de la pila de SS7
MTP
MTP1 Capa física,
MTP2 Capa de Datos
MTP3 Capa de Red
MTP de los niveles 1 al 3 es llamada colectivamente como MTP, cumple con las funciones de transporte
de información desde una SP hacia otro SP.
MTP transfiere el mensaje de señalización en la secuencia correcta sin pérdida o duplicación entre SP´s
que conforman la red SS7. MTP proporciona transferencia y entrega confiables de los mensajes de
señalización.
MTP 2
Los link de señalización son proporcionados por la combinación de MTP1 y MTP2.
MTP2 asegura la transferencia confiable de los mensajes de señalización; encapsula los mensajes de
señalización en paquetes SS7 de longitud variable.
Los paquetes SS7 son unidades de señal llamados Signal Units (SU).
MTP2 proporciona trazos o desalineaciones de SU´s, alineación de SU´s, monitoreo de errores de link
de señalización, corrección de errores por retransmisiones y controles de flujo. El protocolo MTP2 es
específico para links de banda estrecha (56 o 64 Kbps).
MTP3
Realiza 2 funciones:
1SMH Signaling Message Handling
Entrega mensajes entrantes a su User Part y rutea o encamina mensajes salientes hacia su destino.
MTP3 utiliza el PC (point code) para identificar el nodo correcto para la entrega de mensajes. Cada
mensaje tiene consigo ambos OPC (origin point code) y DPC (destination point code). El OPC es
insertado en los mensajes a nivel MTP3 para identificar al SP que origina el mensaje, el DPC es
insertado para identificar la dirección del SP destino. Las tablas de routeo en un nodo SS7 son utilizadas
para el ruteo de mensajes.
2SNM Signaling Network Management
A nivel MTP3 se monitorea los linkset y los routsets, para proveer un status de los nodos de la red, de
manera que el tráfico pueda ser re – enrutado cuando sea necesario. SNM también provee
procedimientos para tomar acciones correctivas cuando ocurren fallas, proveyendo mecanismos
autoregenerables para la red SS7
Un solo MTP3 controla muchos MTP2´s, cada unos de los cuales esta conectados a un solo MTP1
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TUP e ISUP.
Estos protocolos están arriba de la capa MTP y proveen señalización de circuito-relación para fijar y
mantener llamadas. TUP ha sido reemplazado en la mayoría de países porque suporta únicamente
llamadas de POTS (Plain Old Telephone Service) o RTB (Red Telefónica Básica), su sucesor es ISUP,
ISUP soporta llamadas de ambas redes POTS e ISDN. TUP e ISUP son utilizados para realizar la
señalización llamadas interswitch. ISUP tiene apoyo inherente para servicios suplementarios como
callback automático, identificación de llamada en línea, y así sucesivamente.
SCCP
La adición de SCCP proporciona medios más flexibles de enrutamiento y proporciona los mecanismos
para transferir datos sobre la red SS7. Tal adición de características es utilizada para soportar circuitos
no relacionados de señalización, los cuales son más utilizados para interactuar con las bases de datos
(SCP´s). También es utilizada para conectar componentes de radio en redes celulares.
En redes celulares SCCP transfiere consultas y respuestas entre la VLR y la HLR para poner al día el
HLR del suscriptor con la VLR actual y poder así entregar las respectivas llamadas entrantes.
El ruteo mejorado es llamado GT (Global Title); preserva a los SP´s de tener largas tablas de ruteo las
cuales serian difíciles de aprovisionar y mantener. GT es un número que sirve como un alias para una
dirección de una red física. Una dirección física consiste de un PC y una referencia de aplicación llamada
SubSystem Number (SSN). STP´s centralizadas son utilizadas para convertir la dirección del GT dentro
de direcciones físicas; este proceso es llamado Global Title Translation (GTT).
Aunque MTP proporciona capacidades de ruteo o encaminamiento basado en los PC (Point Code),
SCCP permite ruteo usando un PC y el SSN o un GT.
Un Point Code es utilizado para direccionar un nodo en particular en la red, considerando que el SSN
(Subsystem number) direcciona una aplicación especifica y disponible en ese nodo. SCCP emplea un
proceso llamado Global Title Translation (GTT) para determinar Point Codes desde los Global Titles para
dar instrucciones a nivel MTP y conocer hacia donde debe de enrutar los mensajes.
Los mensajes SCCP contienen parámetros los cuales describen el tipo de direccionamiento utilizado, y
como los mensajes deberían de ser enrutados
•
•
•
•
Address Indicator
o Subsystem indicator: The address includes a Subsystem Number
o Point Code indicator: The address includes a Point Code
Global title indicator
o No Global Title
o Global Title includes Translation Type (TT), Numbering Plan Indiciator (NPI)
and Type of Number (TON)
o Global Title includes Translation Type only
Routing indicator
o Route using Global Title only
o Route using Point Code/Subsystem number
Address Indicator Coding
o Address Indicator coded as national (the Address Indicator is treated as
international if not specified)
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Protocol classes
SCCP proporciona 5 clases de protocolos a sus aplicaciones:
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•
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Class 0: Basic connectionless
Class 1: Sequenced connectionless
Class 2: Basic connection-oriented
Class 3: Flow control connection oriented
Class 4: error recovey and flow control connection oriented
(http://en.wikipedia.org/wiki/Signalling_Connection_Control_Part)
TCAP
TCP permite a las aplicaciones (llamadas Subsistemas) comunicarse una con otra (sobre la red SS7)
utilizando datos acordes. Estos elementos de datos son llamados Componentes. Los Componentes
pueden ser vistos como instrucciones enviadas entre aplicaciones. Por ejemplo, cuando un suscriptor
cambia de localización en la VLR en un sistema global para comunicaciones móviles o GSM, su HLR es
actualizada con la nueva localización en la nueva VLR por un componente llamado Update Location.
TCAP también proporciona administración de transacciones, permitiendo que múltiples mensajes sean
asociados con un intercambio de comunicación en particular, conocido como transacción.
Algunos números de SUBSYSTEMS:
• Toll free (E800)
• Advanced Intelligent Network (AIN)
• Intelligent Network Application Protocol (INAP)
• Customizable Applications for Mobile Enhanced Logic (CAMEL)
• Mobile Application Part (MAP)
Some Protocols That Might Exist on Top of the SCCP, Depending on the Application
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