Sistema de Señalización #7

SS7
Sistema de Señalización #7
Ing. Juan Vanerio ([email protected])
Ing. Claudio Avallone ([email protected])
Agenda
●
Clasificación de Señalización
●
Introducción a SS7
●
Arquitectura de red
●
●
●
Stack de Protocolos
Ejemplos
SIGTRAN
Clasificación de Señalización
Algunos Criterios de
Clasificación de Señalización
Criterio
Clase 2
1
De Suscriptor
Entre la central y el suscriptor
De Troncal
Entre Centrales
2
En banda
Fuera de banda
3
De Linea
Información del estado de la línea:
on/off-hook, sonando, etc.
De Registro
Información referente a
direccionamiento y localización
4
●
Clase 1
La información de control se transmite
dentro de los mismos canales que los
datos (ej.: Banda Vocal)
La información de control se transmite
por canales separados y dedicados
Asociada al Canal (CAS)
Por Canal Común (CSS)
Un canal de señalización controla y Un canal de señalización en
gestiona a un solo canal de
común controla y gestiona a
datos/voz. Habitualmente
varios canal de datos/voz
comparten el mismo medio físico.
Algunas clases de un mismo criterio pueden no ser mutuamente excluyentes
Clasificación de Señalización
Uno criterio popular: clasificar la señalización en
base a la cantidad de canales de tráfico que pueden
controlarse desde un solo canal de control
•CAS: Channel Associated Signaling
Señalización por canal asociado
•CCS: Common Channel Signaling
Señalización por canal común
Señalización por canal asociado
●
●
El canal para señalización emplea el mismo
medio físico que el empleado por el canal de
tráfico.
Típicamente también es señalización en
banda:
●
La señalización es transmitida en la misma “banda”
de frecuencia (o timeslot, etc) que el utilizado por el
tráfico.
Señalización por canal común
●
●
Siempre es fuera de banda: se emplea un canal
dedicado exclusivamente para la señalización, no
compartido con el tráfico.
Ej: Troncales de voz entre centrales, CAS vs
CSS
CCS vs. CAS
●
Ventajas de CCS:
●
●
●
●
●
Establecimiento/terminación de llamada más rápido.
● Menores tiempos de espera y mayor % en el uso de
troncales
No hay interferencia entre la señalización y el tráfico útil.
Posibilidad de piggybacking para proveer servicios
“nuevos” como identificación de llamada,
redireccionamientos, SMS, etc
Agnóstico de la tecnología de transporte y conmutación
de datos.
Ventajas de CAS:
●
Más “barato” : no preciso reservar un canal 100%
dedicado a signalling
Introducción a SS7
Sistema de Señalización #7 (SS7)
●
●
●
SS7 es sistema con su propia arquitectura de red y
conjunto de protocolos que describen una forma de
comunicación de señalización entre los conmutadores
telefónicos en una red de telefonía pública
SS7 es regulado por ITU-T. Existe una adaptación de
IETF llamada SIGTRAN para utilizar SS7 sobre redes IP
Antes de SS7: En su amplia mayoría CAS, presentando
vulnerabilidades, poca flexibilidad, limitaciones (incluso de
IOT).
Sistema de Señalización #7 (SS7)
●
●
Por las razones anteriores SS7 asumió rápidamente un
rol preponderante en las redes PSTN: incluso hoy es el
protocolo dominante.
Más aún, SS7 se adoptó como el protocolo de
interconexión de redes PSTN y PLMNs.
● Hoy el roaming es posible gracias a SS7
Permite múltiples aplicaciones:
●
●
●
Llamadas Prepagas
Roaming
International Callback
●
●
●
Numeros 0800 y 0900
Short Message Service (SMS)
Identificación de llamadas
Sistema de Señalización #7 (SS7)
●
●
●
●
Es un protocolo de señalización:
- De Canal Común
- Fuera de banda
- Troncal (entre Centrales)
Velocidad de la señalización de 56Kbps (EEUU),
64Kbps y 2Mbps.
El trafico de la señalización es por ráfagas de corta
duración, por lo tanto puede operar similar a
conmutación de paquetes.
Longitud variable de las unidades de
Señalización, limitado a un tamaño máximo.
Arquitectura de Red
Elementos de Red SS7
• En redes SS7 se denomina Signaling Points (SP) a
los nodos, y hay de distintos tipos según su función.
• En redes SS7 se definen varios tipos de enlaces
denominados Signaling Data Links (SDL)
diferentes según los tipos nodos que conectan
•
A través de los enlaces se envían mensajes
denominados Signaling Units (SU)
• Los protocolos de red empleados son específicos de
SS7 y siguen una estructura de capas
Nodos SS7 (SP): Clasificación
Los Signaling Points pueden dividirse en los siguientes tipos
Nodos SS7 (SP): Identificación
●
●
●
En una red SS7 todos los SP son identificados
mediante una dirección única, denominada
Point Code (PC).
Los PC tienen validez y unicidad local a la red
SS7 particular.
Todos los mensajes SS7 tienen un punto de
origen (OPC) y uno de destino (DPC).
Redes SS7
STP
STP
STP
STP
STP
Service switching point (SSP)
–
Tipo de SP que sirven para conectar los terminales de
los usuarios a la red SS7 (Punto de ingreso/egreso)
–
Telefonía fija: Por lo general son conmutadores clase 5
(Centrales Locales), con software SS7 y enlaces
terminales, o en su defecto equipos directamente
conectados a dichos conmutadores.
–
Un SSPs crea paquetes (Signal Units) y envía esos
mensajes a otros SP. Son por lo tanto terminales
–
Ofrece servicios de valor agregado a los usuarios ya
que sirve para armar conexiones hacia bases de datos
de las redes inteligentes
Service Switching Point (SSP)
–
Centrales Clase 5 - SP
–
La imagen muestra un caso de conexión directa entre
SSP implementados por Centrales Clase 5
Signaling Transfer Point (STP)
– Son enrutadores de mensajes dentro de la red SS7
– Posibilitan interconectar SSP que no tienen conexión
directa entre sí
–Manejan exclusivamente información de señalización
–El DPC es un input básico para matchear la entrada
correspondiente en sus tablas de ruteo
–No ofrecen terminación de servicios
– Se disponen en el núcleo de la red
Signaling Transfer Point (STP)
– Son enrutadores de mensajes dentro de la red SS7
– En general son puestos de a pares para implementar
redundancia
Service Control Point (SCP)
●
●
●
SP que funciona como la interfaz para
acceder a las aplicaciones de las bases de
datos.
● Ej. Un HLR, un VLR
El procotolo sobre el cual corren estas
aplicaciones es el TCAP
Las BD proveen información necesaria para el
procesamiento avanzado de las llamadas
Service Control Point (SCP)
●
●
Un SCP acepta consultas solicitando
información de subsistemas en otro nodos.
El Subsistema es utilizado por los STP para
realizar funciones de traducción de GTT
(Global Title Translation)
● De hecho rutear mensajes SS7 por GTT es
una opción válida.
Enlaces SS7: Signaling Data Links
●
●
Son canales dedicados a la transmisión de
información de señalización entre SP
● En otras palabras, es el enlace SS7
Los SDL (o simplemente links) en general
tienen una tasa de transmisión de 64 Kbps
Enlaces SS7
Signaling Data Links
STP
STP
STP
STP
STP
STP
STP
STP
Enlaces SS7
Signaling Data Links
Los links pueden agruparse en conjuntos
denominados linkset de hasta 16 links que
poseen los mismos SP origen y SP destino.
● La carga de mensajes se reparte entre los
links de un linkset
● Si un link falla, el resto de los links del linkset
continúan funcionando, dotando de mayor
confiabilidad al sistema de señalización.
●
Tipos de Signaling Data Links
Link
Denominación
Descripción
Link A
Access
Link B
Bridge
Conecta a una pareja de STP con otra pareja
de STP del mismo nivel jerárquico
Link C
Cross
Conecta dos STPs que realizan funciones
idénticas creando una pareja
Link D
Diagonal
Similar al B, pero conecta dos parejas de
STP con distinta jerarquía
Link E
Extended
Conecta un SSP a una pareja de STP
alternativa (conexión secundaria para mayor
confiabilidad)
Link F
Fully Associated
Conecta un SCP o SSP a una pareja de STP
Conecta dos SSPs entre sí
Modalidades de despliegue de SDL
●
●
El despliegue de enlaces de señalización en
una red SS7 puede clasificarse según el
grado de paralelismo de estos con respecto
a los enlaces de tráfico (voz/datos)
Existen tres principios para desplegar la red:
● Fully Associated Signaling
● Non Associated Signaling
● Quasi Associated Signaling
Modalidades de despliegue de SDL
Fully Associated Signaling
●
La señalización sigue el mismo camino que
los troncales de voz
Modalidades de despliegue de SDL
Non Associated Signaling
●
La señalización viaja entre dos SP mediante
al menos dos STP intermedios
Modalidades de despliegue de SDL
Quasi Associated Signaling
●
La señalización se da de manera tal que una
pareja de SP se conecta a la misma pareja de STP
Stack de Protocolos
Stack de protocolos SS7
El stack SS7 se basa en el stack OSI, especialmente MTP
MODELO OSI
7
MODELO SS7
Aplicación
T
U
P
I
N
A
P
I
S
4
1
M
A
P
6
Presentación
5
Sesión
4
Transporte
SCCP
3
Red
MTP Nivel 3
2
Enlace
MTP Nivel 2
1
Física
MTP Nivel 1
TCAP
I
S
U
P
Usuarios de MTP
Bloques funcionales para
control de llamada,
búsqueda de información
relacionada a los
subscriptores, aplicaciones
etc.
Message Transfer Part
Mecanismo Común de
transporte de señalización
Stack de protocolos SS7
MTP Nivel 1 - Física
• Provee de una interfase el canal físico por el cual se
lleva a cabo al comunicación entre nodos (SPs).
• Convierte los mensajes en señales eléctricas, se
encarga del mantenimiento del enlace físico.
• ITU-T establece 64Kbps y la ANSI 56Kbps en la
transmisión de la señalización.
Stack de protocolos SS7
MTP Nivel 2 – Enlace de Datos
• Asegura la transmisión confiable del mensaje sobre el
enlace de señalización
• Realiza el ensamblado de los mensajes salientes en
paquetes denominados Signaling Units.
• Implementa control de flujo, validación de la secuencia
del mensaje, control de error y retransmisión de
mensajes.
• Monitorea permanentemente los enlaces y reporta su estado
• Protocolo punto a punto
Stack de protocolos SS7
Signaling Units
Información de señalización se pasa sobre los
enlaces en forma de mensajes que se llaman
unidades de señalización (Signaling Units)
Tres formatos:
●
●
●
MSU (Message Signal Units) transportan los mensajes
SS7 desde las capas superiores; información para
establecimiento y terminación de llamada, los querys y
respuestas de las BD.
LSSU (Link Status Signal Units) transmiten información
del estado del enlace.
FISU (Fill In Signal Unit). Se transmiten cuando los
buffers están vacios y su función es la de keepalive.
Stack de protocolos SS7
Bytes:
Message signal unit (MSU)
1
1
1
1
8-272
1
Fields: FLAG
Bytes:
BSN/
BIB
Fields:
Length
Service Signaling
Indicator>2 Info. Octet Info. Field
FSN/
FIB
Length
Indicator =
1o2
FLAG
FSN/
FIB
1
Status Check
FLAG
Field Sum
Fill-In Signal Units (FISU)
1
1
1
1
1
BSN/
BIB
1
Check
FLAG
sum
Link status signaling units (LSSU)
1 or 2
1
1
1
1
1
BSN/
Fields: FLAG
BIB
Bytes:
FSN/
FIB
1
Length
Indicator=0
1
Check
FLAG
Sum
Stack de protocolos SS7
Campos de las SU
Campo
Largo
(Bits)
Capa
Descripción
Flag
8
MTP1
Un patrón de 01111110 indica inicio y final de SU
BSN
7
MTP2
Backward Sequence Number. Indica el ultimo SU recibido
correctamente.
BIB
1
MTP2
Backward Indicator Bit. Se invierte respecto a FIB para indicar
un erro en la SU recibida.
FSN
7
MTP2
Forward Sequence Number. Identifica a la SU en su orden de
emisión.
FIB
1
MTP2
Forward Indicator Bit. Se invierte para indicar retransmisión
LI
6
MTP2
Length Indicator. Bytes hasta campo CK. Distingue tipo SU
SF
8 a 16
MTP2
Status Field (LSSU). Provee información de estado de enlace
CK
16
MTP2
Check bits. Usa CRC-16 para detectar errores.
SIO
8
MTP3
Service Information Octet. Identifica el usuario MTP3 que
coloca el mensaje en el SIF
SIF
16 a
2176
MTP3
Signaling Information Field. Información de señalización de
MTP3 o usuarios MTP3
Stack de protocolos SS7
Corrección de Errores Básica
Toda SU transmitida contiene un Forward Sequence Number,
FSN entre 0 y 127, el cual lo identifica en su orden de emisión y
permite rectificar los errores detectados.
Caso de recepción correcta:
● El extremo receptor (“B”) envía SU con BSN (Backward
Sequence Number) igual al FSN del último SU recibido
correctamente desde el extremo transmisor (“A”) y el campo
BIB igual al FIB de dicho último SU.
● Todos los FSN anteriores se dan por recibidos correctamente.
● Al retomar la transmisión, “A” sigue la misma regla de
BSN/BIB respecto a los paquetes recibidos desde “B”
Stack de protocolos SS7
Corrección de Errores Básica
Caso de recepción incorrecta:
● El extremo receptor (“B”) envía SU con BSN (Backward
Sequence Number) igual al FSN del SU recibido con errores
e indica el error colocando el valor del campo BIB opuesto al
FIB del SU erróneo
● “A” retransmite el paquete solicitado pero ahora el valor de
FIB será diferente a la vez anterior (igual la del paquete que
solicita la retransmisión)
Conjuntamente al mecanismo mencionado existe un sistema de
timers, y otro según la cantidad de errores máxima en un
intervalo de tiempo por enlace. Ambos mecanismos pueden
conducir a que el link no se use más.
Existen mecanismos de corrección de errores más avanzados
para casos de enlace de latencias mayores a 30ms (ej.:PCR).
Stack de protocolos SS7
MTP Nivel 3 – Red
• Ruteo de mensajes entre los diferentes puntos de la
red SS7
• Administración de los enlaces, ruteo, así como el
control de la congestión.
• Redirige y controla el trafico cuando hay un enlace
que falla o esta muy congestionado
Stack de protocolos SS7
MTP Nivel 3 – Red
• Los protocolos por encima de MTP3 se consideran
“usuarios” de MTP
• La MSU tiene campos de encabezado para proporcionar
transporte a dichas capas:
●
●
SIO (Service Information Octet) para identificar a que
usuario MTP corresponde
SIF (Signaling Information Field) contiene información
adicional que permite el ruteo de mensajes. MTP-3
completa dicho mensaje agregando el OPC del SP
que genera el mensaje y el DPC en el cual termina
Stack de protocolos SS7
Capas Superiores
• Se pueden clasificar en dos categorías:
• Los protocolos relacionados con el control de
llamadas de circuitos (ISUP,TUP). Se
encuentran relacionados con el establecimiento y
terminación de las llamadas telefónicas
• Los protocolos que brindan servicios no
orientados a circuitos (SCCP)
Stack de protocolos SS7
Telephone User Part (TUP)
• Establecimiento de llamada básico así como la
desconexión
• Primer Usuario MTP designado por ITU
• ISUP ha reemplazado a TUP para la administración
de las llamadas (TUP no soporta ISDN)
ISDN User Part (ISUP)
• Establecimiento de llamada básico así como la
desconexión de llamadas de voz y sesiones de datos.
• Envía mensajes de los switches hacia los
switches que requieran conectarse
• Los circuitos se identifica con el campo CIC (código
de identificación de circuitos)
Stack de protocolos SS7
Establecimiento de llamada mediante ISUP
• Establecimiento de llamada básico así como la
desconexión
Stack de protocolos SS7
Mensajes ISUP
●
●
●
●
●
Initial address message (IAM): contiene la información necesaria para
que un switch establezca la conexión. Identifica el switch que inicio la
llamada, el switch destino, la troncal seleccionada, el numero que
llama y al que llama y otra informacion.
Address complete message (ACM): es el reconocimiento de un IAM;
el circuito requerido es reservado “el teléfono esta llamando” (es el
tono(ring) de regreso ) . Identifica el switch A el B y la troncal.
Answer message (ANM): pasa cuando el otro usuario levanta el
teléfono para contestar.
Release (REL): lo envía el switch por que censó que el teléfono fue
colgado.
Release complete (RLC): Cada punto de intercambio que recibe un
REL envía un mensaje RLC de regreso, identifica la troncal utilizada
(como reconocimiento de que se recibió un REL)
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
• Provee de servicios de red (de señalización)
orientados y no orientados a conexión.
• Provee de traducción de direcciones
• Provee información mas detallada que MTP.
● MTP sólo utiliza los PC para rutear los mensajes,
SCCP utiliza métodos de direccionamiento más
avanzados para asegurarse que la información
llegue a destino adecuadamente.
• El protocolo TCAP (Transaction Capabilities
Applications Part) la utiliza como una capa de
transporte.
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
Clases de Servicio SCCP:
• Clase 0: No orientado a conexión: los datos se
transmiten sin establecimiento de conexión.
• Clase 1: No orientado a conexión: los datos se
transmiten sin establecimiento de conexión pero
se asegura el orden.
• Clase 2: Orientado a conexión: los datos se
transmiten estableciendo una conexión.
• Clase 3: Orientado a conexión: los datos se
transmiten estableciendo una conexión y en orden
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
• Muchos SP, especialmente los SCP, proveen
acceso a varios subsistemas (ej: bases de
datos) en el mismo SP.
• Para identificar cada subsistema se complementa
la dirección PC de MTP con el campo SSN (SubSystem Number, 8 bits) de SCCP.
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
Un Global title (GT) es una dirección que no contiene
información explicita que permita su enrutamiento
directo en la red SS7 y además:
● En teoría es único globalmente
● Identifica un recurso en la red de telecomunicaciones
● Valor habitualmente numérico de largo variable,
pertinente al servicio requerido
● Suele tener una estructura jerárquica
● Ejemplos: Numero 0800 o 0900 discado, numero de
tarjeta de cobro, identificador de suscriptor movil,
digitos discados en general, etc.
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
Global Title Translation (GTT) función mediante la cual se
determina una dirección SCCP (DPC+SSN) a partir del GT
para que el mensaje pueda ser enviado por la red SS7 y
procesado por la aplicación correcta.
Características:
● GTT puede ser utilizado en forma incremental (cascada).
● Este método libera a los nodos origen y algunos intermedios
de tener que conocer a donde enrutar el mensaje (escala)
● Solamente los STP necesitan mantener bases de datos de
destinos SCCP asociados con servicios específicos, y dichas
bases pueden ser parciales y consultadas por otros SP.
Stack de protocolos SS7
Signaling Connection Control Part (SCCP)
GTT- Características (II):
● En general esta información de ruteo y traducción se
concentra en algunos pocos STPs, y también puede
concentrarse en un SCP, o por un Gateway STP hacia otras
redes.
● Decrementa costos de administración de operar redes
extensas, e interconexiones entre operadores
Caso de uso típico: En redes celulares se utiliza para
intercambiar mensajes cuando la HLR y VLR pertenecen a
redes diferentes (ejemplo: Roaming internacional)
Stack de protocolos SS7
Transaction Capabilities Applications Part (TCAP)
●
●
●
Diseñado para consultar y obtener información de bases de
datos de aplicaciones SS7
– Maneja datos no directamente relacionados con el circuito
– Utiliza el servicio SCCP
Responsable de los Queries y respuestas entre Signaling
Switching Point (SSPs) y Signaling Control Point (SCPs).
● Cada pareja consulta/respuesta lleva un identificador.
Envía y recibe información de las bases de datos
– Validación de las tarjetas de crédito
– Información de ruteo
Stack de protocolos SS7
Transaction Capabilities Applications Part (TCAP)
●
●
●
●
Un dialogo es conjunto de operaciones que se establece
entre TCAP y alguno de sus protocolos superiores.
Cada operación da como resultado un componente, y estos
se van acumulando.
En algún momento el protocolo superior notifica que los
componentes acumulados pueden ensamblarse y enviarse
como un mensaje TCAP a otro SP.
Cuando TCAP recibe un mensaje, lo desagrega en sus
componentes y los envía individualmente hacia la capa
superior en cuestión
Stack de protocolos SS7
Clientes de TCAP
●
●
●
INAP: Intelligent Network Appliation Protocol. Capa de
aplicación de señalización para redes inteligentes (IN).
Provee varias capacidades, una de las más usuales es el
mapeo de números 0800 y 0900.
MAP: Provee capa de aplicación de señalización para redes
moviles GSM y UMTS y proveer servicios a usuarios móviles
como acceso a HLR, VLR, Equipment Identity Register,
Authentication Center, SMS, SGSN, etc.
IS41: Estándar americano esencialmente para roaming en
redes cdma2000 y similares (acceso a HLR, VLR, etc.)
Referencias
Basada en Presentación de SS7 por M.I. María Luisa González Ramírez
- Universidad Autónoma de Baja California
Basada en Presentación de Sistema de Señalización Número 7 SS7 por
Ing. Javier Pereira e Ing. Natalia Pignataro - UdelaR – Facultad de
Ingeniería
Muchas Gracias