Réseaux de Signalisation Présentation SS7 Version 8f, 08/2001

SOMMAIRE Définitions Caractéristiques (Signalisations Usager & Réseau) SS7: Principes de base SS7: Modes de signalisation SS7: Architecture SS7: Protocoles & exemples de transactions SS7: Utilisation SS7 & Réseaux Intelligents (IN) SS7: Exploitation, Administration & Maintenance Convergence SS7 / IP SS7 & GSM + Convergence IN Applications basées SS7: introduction aux solutions NMG

Définitions communication La signalisation concerne tous les échanges d’informations nécessaires pour la fourniture et la maintenance d’un service de télécommunications. La signalisation comprend les signaux requis pour la gestion des connexions: Etablissement et rupture, Contrôle et facturation, Supervision et maintenance … Gestion GSM et IN communication établissement rupture contrôle

Types de signalisation Network Network Interface (NNI) - signalisation SS7 User Network Interface (UNI) - signalisation abonné (DSS1,V5) - signalisation RNIS (D) - signalisation PABX (QSIG)

Caractéristiques de signalisation (1) … De la signalisation analogique vers la signalisation numérique … Sur les accès d’abonnés la signalisation reste aujourd’hui encore analogique: tonalités, numérotation multi-fréquences, etc.. L’évolution va vers une signalisation purement numérique, sous forme de paquets digitalisés, aussi bien sur la ligne d’abonné (canal D du RNIS) que dans le cœur du réseau (SS7) More information Accès plus rapide à l’information, temps de connexion réduits Disponibilité et sécurité de l’information Qualité de Service accrue  Cette révolution est depuis le début des années 80 en œuvre dans les cœurs des réseaux  SS7

Caractéristiques de signalisation (2) … Utilisation de canaux de communication séparés … On parle de Out-of-Band signaling ou Common Channel signaling (CCS) ou Réseau Sémaphore Sur les accès d’abonnés la signalisation analogique emprunte aujourd’hui le même canal que les voies de parole. L’évolution va vers des canaux séparés: par exemple dans le RNIS canaux B pour les voies de parole, canal D pour la signalisation. Permet un accès permanent aux informations de signalisation (signalisation en cours d’appel) Performance accrue sur un canal dédié (réduction des délais, réduction des intrusions par la fraude)  Cette révolution est depuis le début des années 80 en œuvre dans les cœurs des réseaux  SS7

Architecture réseau sémaphore Liens de signalisation: Réseau SS7 Canal D Canaux de signalisation COC Liens de communication: Voies de parole/data Canaux B

Choix SS7 Les messages SS7 sont échangés entre les éléments de réseau dans des canaux bidirectionnels à 64kbits/s (ITS MIC), aussi appelés COCs (Canaux Sémaphores = Signaling Links). La signalisation Sémaphore emprunte des canaux séparés sur des MICs (transmission PDH: E1 à 2048kbits/s ou T1). La signalisation Sémaphore apporte les avantages suivants: Temps de connexion plus rapides Meilleure disponibilité des voies de parole Possibilité de fournir des services supplémentaires indépendants des circuits de commutation: réseaux Intelligents (IN) Contrôle amélioré par rapport à des actions de fraude

Architecture réseau

Architecture SS7 (1) Chaque Point de Transfert Sémaphore (PTS) dans le réseau SS7 est identifié de façon non-ambiguë par le « numeric point code ». Ces codes sont acheminés dans des messages de signalisation entre les différents points, afin d’identifier la source (CPO) et la destination (CPD) de chaque message. Le réseau SS7 est défini à partir de 3 types de points de signalisation. SSP (Service Switching Point) ou CAS (Commutateur d’Accès Service) STP (Signal Transfer Point) ou PTS (Point de Transfert Sémaphore) SCP (Service Control Point) ou PCS-R (Point de Contrôle Service Réseau)  Ce type d’architecture permet un maximum de redondance, une haute disponibilité et des garanties de sécurité.

Architecture SS7 (2) Réseau de signalisation Commutateurs et liaisons circuits CAS Sw TSw PTS STP = PTS: Signaling Transfer Point SSP = CAS : Switching Point TSw : Transit Switch Sw : Local Switch

Modes de signalisation SS7 (1) Signalisation en mode associé Les canaux de signalisation correspondent point pour point aux liaisons entre commutateurs circuit véhiculant les voies de parole.  mise en œuvre simple mais multiplication des nœuds de signalisation Ceci exigerait des liens dédiés entre tous les commutateurs…. Signalisation en mode quasi-associé Ce système permet de minimaliser le nombre de nœuds se signalisation  coût optimalisé et meilleure performance en termes de délais de transmission. Le mode quasi-associé est celui qui est préféré pour le SS7. (Signalisation en mode non-associé) Dans cette configuration les canaux sont complètement décorrélés: algorithmes de routage compliqués, délais accrus, etc… Ce mode n’est pas mis en œuvre pour le SS7

Modes de signalisation SS7 (2) CAS1 CAS3 Mode Quasi-Associé relation PTS1 PTS3 linkset link PTS2 PTS4 CAS2 Voies de parole Liens SS7 Mode Associé

Protocoles SS7 (1) Les services SS7 sont décrits par les couches applicatives du modèle ISO (4 à 7) ISUP = ISDN User Part TUP = Telephone User Part SCCP = Signaling Connection Control Part TCAP = Transaction Capabilities Application Part Les mécanismes de transmission SS7 sont décrits par les couches réseau du modèle ISO (1 à 3): MTP = Message Transfer Part

Protocoles SS7 (2) M T P SCCP/TCAP ISUP TUP MAP INAP SIO SSN -- 3 -- 5 -- 4 -- 0 MTP Message Transfer Part (Q.701 – Q.704) ISUP ISDN User Part (Q.761 – Q.766) TUP Telephone User Part (Q.721 – Q.725) SCCP Signaling Connection Control Part (Q.711 – Q.714) MAP Mobile Application Part INAP Intelligent Network Application Part SSN Sub System Number (SCCP) SIO Service Information Octet (SIO=NI+SI, Network Indicator and Service Indicator)

Fonctions réseau: MTP Niveau 3 : réseau de signalisation Couches applicatives (ISUP, …) Niveau 3 : réseau de signalisation Routage (gestion d’orientation, tables de routage) Gestion des canaux ( linkset management) L3 : Routage Niveau 2 : liens de signalisation Détection & correction d’erreurs par retransmission détection d’erreurs par CRC, acknowledgement Numérotation des séquences (NSA, NSR) & gestion Gestion des liens(echange de messages LSSU) Alignement des canaux et délimitation des trames Surveillance de la qualité (taux d’erreurs) L2 : Adressage, gestion de flux et correction d’erreurs Niveau 1 : transmission (hiérarchie PDH) Liens Full duplex basés sur des ITs à 64 kbits/s transportés par des trâmes MIC à 2048kbit/s (E1) L1: transmission 32 ITs à 64kbit/s : IT0 pour la synchro IT1 à IT31 pour les canaux SS7

Messages de signalisation de niveau 2 (1) Un message SS7 est appelé « Signal Unit » (SU) ou « trame sémaphore ». Il y a trois types de SU: Fill-In Signal Units (FISUs), ou trames de remplissage Link Status Signal Units (LSSUs), ou trames d’état and Message Signal Units (MSUs), ou trames de messages FISU (Fill-In Signal Unit) F: Flag BSN: Backward sequence number FSN: Forward sequence number BIB: Backward indicator bit FIB: Forward indicator bit LI: Length indicator (LI = 1) CK: Check bits CK LI FSN BSN F I B 16 2 6 1 7 8

Messages de signalisation de niveau 2 (2) LSSU (Link Status Signal Unit) MSU (Message Signal Unit) CK LI FSN BSN F I B 16 2 6 1 7 8 SF 8 oder 16 LI = 1 or 2 SF: Status field CK LI FSN BSN F I B 16 2 6 1 7 8 8n 272>n>1 SIF SIO LI > 2 SIO : Service information octet, contains : - NI, Network indicator (national, international, …) - SI, Service indicator (ISUP, TUP, SCCP) SIF : Signaling information octet : maximum 272 bytes

Messages de signalisation de niveau 3 (3) Message de niveau 3 CK LI FSN BSN F I B 16 2 6 1 7 8 8n 272>n>1 SIF SIO MSU Niveau 2 Layer 2 SIO DPC OPC SLS CIC Info 32 8 14 4 16 Niveau 3 DPC : Destination point code OPC : Originating point code SLS : Signaling link selection CIC : Circuit identification code Niveaux supérieurs

SS7: Fonctions ISUP & TUP Couches applicatives: ISDN User Part (ISUP) ISUP définit le protocole utilisé pour établir, gérer et rompre des circuits de commutation qui acheminent la parole et les données entre commutateurs. ISUP est utilisé pour le RNIS et la téléphonie, ainsi que d’autres types de communications. TUP (Telephone User Part) Le protocole TUP gère les fonctions de base pour la téléphonie uniquement. De plus en plus, ISUP remplace TUP.

SS7: Fonctions SCPP & TCAP Couches applicatives: SCCP (Signaling Connection Control Part) ou SSCS (Sous-Système de Connexions Sémaphores); il assure des fonctions supplémentaires à MTP3 pour transférer des informations de signalisation en mode avec ou sans connexion. Il permet les échanges de signalisation entre réseaux SS7 différents (MTP n’est pas capable d’assumer cette fonction) TCAP (Transactions Capabilities Applications Part) ou SSGT (Sous-Système de Gestion de Transactions); Fournit un support de communication aux applications interactives dans un environnement distribué. Dans le cas de réseaux mobiles (IS-41 and GSM), TCAP transporte les messages MAP(Mobile Application Part) échangés entre MSCs pour assurer les fonctions d’identification, authentication et localisation de mobiles; ainsi que le roaming.

SS7: Fonctions MAP & INAP MAP (Mobile Application Part): Fonctions MAP et SMS pour les réseaux IS-41 et GSM Interagit sur les équipements: VLR, HLR, MSC et SGSN/GGSN pour le GSM Permet l’implémentation du GSM Phase 1, Phase 2, et Phase 2+. Il supporte également les extensions MAP-GSM pour le GPRS et CAMEL INAP (Intelligent Network Application Part): Capability Set 1 (CS1), défini par l’ITU, ETSI, et les standards du Generic Requirement (GR) of the Bellcore Advanced Intelligent Network (AIN) CS2 et CS3 en cours d’implantation Permet d’établir, maintenir et rompre des connexions large-bande à travers un réseau SS7/ATM.

Protocoles de signalisation à l’interface usager (UNI) ESTABLISH / SET-UP (Adress,VPI,VCI,Bitrate, QoS) ACCEPT / CONNECT Terminal appelant COMMUNICATION EFFICACE Terminal appelé (REJECT / RELEASE) DISCONNECT / RELEASE  Les réseaux du futur (ATM) auront la possibilité de négocier leurs caractéristiques de connexion (débit, QoS, etc..) pendant la séquence d’initialisation de l’appel.

Protocoles de signalisation réseau (NNI)

Simulation d’appel (1) PTS PS IAM3 IAM2 IAM1

Simulation d’appel (2) PTS PS ACM1 ACM2 ACM3

Simulation d’appel (3) PTS PS ANM1 ANM2 ANM3

Simulation d’appel (4) PTS PS REL2 REL2 REL1

Simulation d’appel (5) PTS PS REL2 REL2 REL1

Simulation d’appel (6) PTS PS RLC1

Simulation d’appel (7) PTS PS RLC2

Simulation d’appel (8) PTS PS RLC3

Simulation d’appel (9) PTS PS

ISUP: Exemple de transaction (1) Séquence de décrochage demandeur réussie Switch A (calling) Switch B (called) IAM Initial Address SAM Subsequent Address SAM Subsequent Address Setup time ACM Address Complete Ring time ANM Answer Conversation time REL Release Release time RLC Release Complete

ISUP: Exemple de transaction (2) Pas de réponse: - Cause = NA Switch A (calling) Switch B (called) IAM Initial Address SAM Subsequent Address SAM Subsequent Address Setup time ACM Address Complete Ring time REL Release Release time RLC Release Complete

ISUP: Exemple de transaction (3) Racreochage pendant l’établissement – Cause = HE Switch A (calling) Switch B (called) IAM Initial Address SAM Subsequent Address SAM Subsequent Address Setup time REL Release (by calling) Release time RLC Release Complete

Exploitation, Administration & Maintenance La fonction « Operations, Maintenance and Administration Part » (OMAP) fournit les procédures de gestion et de supervision de réseau à partir d’un point central dans le réseau SS7. Il définit les protocoles d’application et les procédures de monitoring, test et contrôle des ressources SS7. Les procédures OMAP assurent entre-autres les fonctions suivantes: Vérification des routes MTP, détection de boucles, délais excessifs, et indisponibilité des PTS Vérification des routes SCCP et gestion du routage Analyse de trafic Gestion des liens.

Applications SS7 Gestion des appels de base (établissement, maintenance, rupture) Gestion de la mobilité dans les réseaux GSM et +: roaming, identification, authentification et localisation des usagers mobiles. Acheminement de messages courts (SMS) Applications RI (Réseau Intelligent) Gestion de numéros spéciaux (toll-free (800/888) & toll (900) Services complémentaires: transfert d’appels, conférence à 3, …, Gestion de réseaux privés virtuels (VPN) Portabilité de numéros (local number portability - LNP) Gestion de cartes pré-payées

Réseaux Intelligents: définition Un Réseau Intelligent( (IN) ou intelligent network (IN) permet, grâce aux fonctions du SS7, de fournir des services supplémentaires non disponibles à partir des commutateurs fixes ou mobiles. Fournit à l’opérateur des outils lui permettant de développer et gérer ses services plus efficacement. Lui permet d’implémenter très rapidement de nouvelles. Lui permet de personnaliser (customization) les services selon les besoins spécifiques de chaque client.

Architecture SS7 pour IN SSP (Service Switching Point) ou CAS (commutateur d’accès) STP (Signal Transfer Point) ou PTS (Point sémaphore) SCP (Service Control Point)

Architecture IN maillée

Apports des IN Le principal intérêt pour l’opérateur est la facilité d’évolution des services existants et le développement de nouveaux services, sources de revenus supplémentaires. Les conditions pour atteindre ces objectifs sont: Rapidité d’introduction des nouveaux services Personnalisation des services Indépendance des services par rapport aux fournisseurs Interfaces ouverts

SS7 et GSM – Protocoles MAP RTC Boite Vocale Interface MAP B tà G Interface A (DTAP / BSSAP) ISUP A: BSC-MSC B: MSC-VLR C: GMSC-HLR D: VLR-HLR E: MSC-MSC F: MSC-EIR G: VLR-VLR H: HLR-AUC

Accès aux services intelligents via CAMEL (Convergence Mobile/IN) CAMEL = Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic Permet de connecter les réseaux mobiles aux plate-formes IN Permet aux usagers mobiles d’accéder à des services spécifiques IN Tels que: Communications pré-payées Portabilité des muméros Applications localisées Accessible à travers le protocole CAP = Camel Application Part.

ConvergenceSS7 / IP New Generation Networks (NGN) Voies de parole Signaling Gateway Canaux de signalisation SIP ISUP/IP SIP Server ISUP/MTP STP SIP Media Gateway Controller IP network SIP SS7 MGCP DSS 1 E1/T1 RTP SIP Client Media Gateway

Supervision basée sur le SS7: Applications PrOceSS7 PrOceSS7 utilise la richesse des informations sur le SS7 pour fournir des applications liées à l’efficacité du trafic des usagers: CDRs temps-réel pour toutes tentatives d’appels Gestion rapide des plaintes clients Analyse de trafic Expertise QoS (roaming QoS) Gestion des interconnexions Planification des réseaux Ingéniérie de trafic Analyse de protocoles Les protocoles SS7 concernés sont: MTP3, ISUP, INAP, MAP, etc… Data processing Workstations Alarm Workstations Maintenance Web Browser Alarm Server Lan - Wan Real Time Data Base SS7 Probe Off Line Data Base Open Applications SNMP/Q3 SS7 Network SS7 Network

Simulation basée sur le SS7: Applications EVA Le simulateur de trafic de signalisation EVA a été développé pour: Tests de trafic; performance et QoS Mesures de QoS de bout-en-bout Tests fonctionnels d’équipements de réseaux Les protocoles de signalisation émulés par EVA sont: RNIS LapD, SS7 H323, SIP (Voix sur IP) IP ? Z Z T2 Z S0

Services basés sur le SS7: Applications VAS & SMS Certains Services à Valeur Ajoutée ou Value Added Services (VAS) pour des applications mobiles utilisent des informations issues de messages SS7: Authentification d’usagers mobiles Localisation d’usagers mobiles (Cell-ID, VLR tracking,…) Detection de présence d’un mobile (WIM) Facturation de communications mobiles Gestion de SMS/EMS Applications typiques: SMS-Welcome, SMS-Bon Voyage, SMS-Advertizing,… Protocoles SS7 concernés: MAP, BSSAP … Statistics Welcome SMS SMS C VAS Platform .... VLR MSC BSC Process System SCCP Gateway Detect roamers Data Collection System HLR

Annexe: Quelques standards Niveau SS7 Standard ITU Standard ANSI Standard JTC (Japon) MTP Level 2 ITU Q.701 - Q.703, 1992 ANSI T1.111.2-.3, 1992 JT-Q.701 - JT-Q.703, 1992 MTP Level 3 ITU Q.704 - Q.707, 1992 ANSI T1.111.4-.7, 1992 JT-Q.704 - JT-Q.707, 1992 SCCP ITU Q.711 - Q.714, 1992 ANSI T1.112, 1992 JT-Q.711 - JT-Q.714, 1992 TUP CCITT Q.721 - Q.724, 1988 N/A ISUP ITU Q.761 - Q.764, 1992 ANSI T1.113, 1992 JT-Q.761 - JT-Q.764, 1992 TCAP ITU Q.771 - Q.775, 1992 ANSI T1.114, 1992 JT-Q.771 - JT-Q.775, 1992

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