M3UA

M3UA, MTP-3 User Adaptation Layer - protokol pro přizpůsobení uživatelské vrstvy MTP-3 z telefonního zásobníku SS7 (SS7) používaný v softswitchích a systémech IMS v sítích NGN . Protokol M3UA je popsán v doporučení Internet Engineering Task Force (IETF) RFC 4666 a je založen na otevřeném standardu SIGTRAN popsaném v RFC 4166 . Pro navázání konverzačních spojení v PSTN na bázi technologie TDM a digitálních toků E1 mezi komunikačními uzly se obvykle používá protokol ISUP. Protokol ISUP je určen pro řízení komunikačních kanálů (propojovacích linek) v digitálním toku nebo tocích a je přenášen v jednom z těchto kanálů (vyhrazených speciálně pro tento úkol a nazývaných signalizace). Moderní sítě NGN a jejich prvky jako softswitch a IMS implikují integraci technologií na bázi IP – tzn. zásobník TCP/ IP . Vzniká tak problém přenosu zpráv ISUP v paketové IP síti . Signalizační a mediální brány se používají k převodu protokolů a dat používaných v komutované telefonní síti na data přenášená v paketové síti. Signálové brány slouží pouze k přenosu řídících zpráv (signální provoz) , media brány zajišťují konverzi dat přenášených v hlasových kanálech na datové bloky přenášené v paketech a naopak. V tomto případě může stejné zařízení současně vykonávat roli signálu i mediální brány.

Protokol M3UA umožňuje řadiči brány médií (MGC) přijímat potřebné signalizační zprávy, aby fungoval jako logika síťového přepínače SS7 . Přenos cílových mediálních dat (za účelem navázání telefonního spojení ) je prováděn mediální bránou řízenou tímto kontrolérem.

M3UA poskytuje signalizační zprávy pro telefonní protokoly ISUP a SCCP v paketové síti. Využívá schopnosti transportního protokolu SCTP , který zase přenáší informace přes IP síť. Protokol M3UA lze použít buď mezi Signaling Gateway (SG) a Media Gateway Controller, nebo mezi dvěma aplikacemi MGC provozujícími signalizační provoz přes IP síť, bez účasti SG. Signalizační brána v M3UA je signalizační bod (SP), který implementuje MTP-3 . Protokol M3UA implementuje potřebnou funkcionalitu MTP3, přičemž zároveň nepodporuje některé standardní funkce.

Vzhledem k tomu, že z hlediska organizace signalizační sítě SS7 je signalizační bránou při použití M3UA signalizační bod (SP), jsou protokolové zprávy zásobníku SS7 přicházející na SGW zpracovány v MTP3 resp. přesměrován na M3UA. Řadič brány médií v M3UA zahrnuje prvky - procesy aplikačního serveru (Application Server Process, ASP), které jsou zase spojeny s aplikačními servery (Application Server, AS). Každé ASP je vytvořeno pro zpracování provozu specifického kódu bodu ze sítě SS-7.

Na základě přijatých parametrů, jako jsou kódy bodů místního signalizačního bodu, stejně jako destinace a rozsah použitých kanálů (CIC), jsou vybrány příslušné prvky - aplikační server (AS) a proces aplikačního serveru ( ASP). M3UA připraví přijatou signalizační zprávu pro SCTP přenos jako DATA fragment na daném toku.

V řadiči Media Gateway Controller (MGC) je přijatý fragment zpracován v SCTP a předán M3UA, který odešle zprávu do ASP.

Jsou možné různé možnosti organizace sítě pomocí M3UA.

Adaptační protokoly SIGTRAN

Obecné zásady pro konstrukci adaptačních protokolů jsou uvedeny v RFC 4166 . Má se za to, že MGC má sadu logických entit nazývaných aplikační servery (AS). Zabývají se signalizací. Každý AS má sadu parametrů. Například pro AS obsluhující signalizaci ISUP tento seznam zahrnuje kódy OPC/DPC a specifikovaný rozsah identifikátorů vedení CIC (Circuit Identification Code). Každý aplikační server AS může mít jeden nebo více procesů ASP (Application Server Process) [3]. Signální informace se vyměňují mezi signalizačními body SGW a ASP nebo mezi signalizačními body a skupinami ASP. Každé ASP musí mít svůj vlastní kód signalizačního bodu (PC). Přiřazení těchto kódů však může být značně flexibilní. Například více ASP spojených s konkrétním SGW má stejný kód signalizačního bodu, stejný jako kód signalizační brány. Z pohledu sítě RZ č. 7 se tedy bude jednat o jeden signalizační bod. Pokud mají ASP jiné kódy než SGW kód, pak SS#7 bude považovat SGW za STP signalizační tranzitní bod.

Obecné schéma protokolů a adaptací v SIGTRAN

protokoly OKS-7													TCAP
	V5.2			MTP3			MTP3			JE NAHOŘE			SCCP			DSS1			TCAP
SIGTRAN	V5UA			M2UA			M2PA			M3UA						IUA			SUA
počítačová síť	SCTP
	IP

Podmínky M3UA

Některé termíny mají něco společného s podobnými termíny v MEGACO/H.248 .

• AS, Aplikační server - aplikační server, v protokolech SIGTRAN. Signalizace procesu (například ISUP), práce se specifickým jedinečným směrovacím klíčem (Routing key). AS je v jistém smyslu virtuální přepínač, který slouží ke zpracování všech hovorů propojených specifickými kódy bodů OPC/DPC . Sada parametrů AS pro ISUP definuje kódy OPC/DPC a specifikovaný rozsah hodnot CIC. Každý aplikační server AS může mít jeden nebo více procesů ASP.

• ASP, Application Server Process je nástroj pro zpracování provozu pro konkrétní signalizační bod (PC) v AS. Každé ASP musí mít svůj vlastní jedinečný bodový kód nebo jej musí sdílet několik ASP. Když se kód bodu shoduje s SGW, ASP a SGW vypadají jako plnohodnotný přepínač SSP. Pokud mají ASP odlišné kódy bodů než kód SG bodu, pak SS#7 bude považovat SGW za STP signalizační tranzitní bod.

Každé ASP musí být spojeno s kódem signalizačního bodu. Přidělování kódů položek pro procesy ASP je však zcela flexibilní. Například všechna ASP připojená k určitému SG mohou sdílet stejný bodový kód jako tento SG. V takovém případě je kombinace procesů SG a ASP viditelná pro síť SS7 jako jeden signalizační koncový bod. Alternativně mohou mít všechna ASP připojená ke stejnému SG stejný kód bodu, který se liší od kódu signalizačního bodu přiřazeného tomuto SG. V tomto případě bude SG viditelný pro sítě SS7 jako STP a ASP kombinované společným kódem budou považovány za jeden signalizační koncový bod umístěný za tímto STP. Další možností pro přidělování kódů by mohlo být dát každému ASP jeho vlastní bodový kód nebo skupiny ASP různým obecným kódům jiným, než je kód přiřazený SG. V tomto případě je SG považováno za STP a každé ASP (nebo skupina procesů ASP) je považováno za jediný signalizační koncový bod. Faktem je, že pokud určité ASP nebo určitá skupina ASP může komunikovat se sítí SS7 nikoli prostřednictvím jednoho, ale prostřednictvím dvou SG, pak toto ASP nebo tato skupina ASP musí mít kód bodu, který se liší od kódů těchto dvou SG. . V takovém scénáři SG fungují jako STP signalizační skoky.

• IPSP, IP Server Process - v logice protokolu M3UA - instance signalizačního procesu, specializovaná aplikace v IP síti. IPSP je v podstatě stejný jako ASP, kromě toho, že používá M3UA v režimu point-to-point a koncepčně nepoužívá služby signalizační brány. Režim IPSP umožňuje odmítnout konverzi signalizačního provozu na signalizační bráně v situaci, kdy obě strany podporují M3UA a komunikují přes IP síť.

• MGC, Media Gateway Controller - ovladač signalizačních a mediálních bran (obdoba Call Agent v MGCP), stejně jako provozní režim softswitch NGN. když vykonává funkci ovládání signalizace a transportní brány (viz také protokol H.248/MEGACO)

• Network Appearance - v logice protokolu M3UA lokální vazba na SG a AS. Vzhled sítě spolu s kódem signalizačního bodu (SPC) jednoznačně charakterizují konkrétní uzel SS-7 a udávají, ke které síti SS-7 patří. Tento parametr se používá k rozlišení signalizačního provozu spojeného s různými sítěmi, které komunikují s SG a ASP prostřednictvím stejné společné SCTP asociace. Například SG je prvkem několika národních sítí SS-7 současně, což znamená, že stejnou hodnotu kódu bodu lze znovu použít v různých sítích. Vzhled sítě může být libovolná číselná hodnota, pokud je jedinečná (ačkoli to má smysl pouze v rámci jedné asociace SCTP).

Vzhled sítě je reprezentace sítě, která odděluje část signalizačního provozu potřebného pro komunikaci mezi SG a ACP od veškerého provozu používajícího stejné spojení SCTP, jako je provoz národního kódu signalizačního bodu od provozu mezinárodního kódu signalizačního bodu.

• Směrovací klíč - v logice protokolu M3UA směrovací klíč. Hodnota směrovacího klíče popisuje sadu parametrů SS-7 a hodnot parametrů, které jednoznačně definují rozsah signalizačního provozu, který bude zpracován konkrétním aplikačním serverem (ASP). Parametry směrovacího klíče nelze distribuovat do více než jednoho clusteru správy signalizačního bodu (pointcode). V situaci, kdy konkrétní AS může být dosaženo více než jedním SGP, musí být odpovídající směrovací klíče více SGP stejné.

Směrovací klíč je sada parametrů SS7, jako je rozsah SLS, DPC, OPC nebo CIC, které definují signalizaci pro AS. Pokud například AS potřebuje zpracovat signalizaci ISUP pro konkrétní kombinaci rozsahu OPC/DPC/CIC, pak je tato kombinace směrovacím klíčem pro tento AS. V rámci SG každý směrovací klíč obvykle ukazuje na jeden konkrétní AS. Jinými slovy, obvykle existuje vzájemná shoda mezi směrovacími klíči a AS.

• Směrovací kontext - v logice protokolu M3UA číselná hodnota, která jednoznačně identifikuje směrovací klíč (Routing key). Hodnota kontextu směrování se konfiguruje buď prostřednictvím rozhraní správy konfigurace, nebo pomocí procedur správy směrování klíčů definovaných v RFC 4666 v tomto dokumentu.

Směrovací kontext definuje adresu příjemce této zprávy, je tvořen na základě směrovacího klíče (Routing Key) v procesu registrace nové cesty (ASP)

• SP, Signalizační proces – Instance procesu, která používá M3UA ke komunikaci s jinými signalizačními procesy. ASP, SGP a IPSP jsou všechny signalizační procesy.

• SGW, SG, Signaling gateway - signalizační brána, která podporuje ukončení signalizačních spojů z telefonní sítě a pomocí signalizačního tranzitního protokolu (SIGTRAN) zajišťuje spolehlivý přenos signalizačních zpráv po paketové síti do MGC. V logice M3UA v rámci SG může fungovat sada několika procesů SGP, z nichž jeden nebo více ve skutečnosti zpracovává provoz.

• SGP, Signaling Gateway Process - v logice protokolu M3UA proces zpracování signalizace jako součást signalizační brány. Procesy SGP mohou v rámci signalizační brány fungovat v aktivním, pohotovostním, balancujícím nebo vysílacím režimu.

Možnosti schématu

Základní

Z hlediska signalizační sítě SS-7 existuje v MGC bodový kód PC1 odpovídající ASP. V tomto případě signalizační síť SS-7 „končí“ na SGW. Druhý PC2 je sdílen a používán jak signalizační bránou, tak řadičem brány médií. V tomto případě se M3UA používá k odesílání signalizačních zpráv uživatelského protokolu MTP3 do ASP.

________ _________ __________ | | | | | MGC| | SP |<------------------>| SGW |<--------------|-->(AS) | |______| síť OKS-7 |_______| IP síť |__________| MTP3 kód bodu obecný kód bodu PC1 PC2

Použití SGW jako tranzitního bodu

V MGC je kód bodu PC1 odpovídající ASP. V SGW je také jiný bodový kód PC2. V tomto případě PC2 z hlediska signalizace SS-7 je SGW tranzitním bodem signalizačního provozu (tj. STP), přes který jsou dosažitelné kódy bodů PC3 a PC4.

_______ ______ ___________ | | | SGW | | MGC| | | | | /----------|-->(AS) | kód bodu PC3 | SP |<----------------|-->(STP)<--|- | | | | | | \----------|-->(AS) | kód bodu PC4 |______| Síť SS-7 |____________| IP síť |__________| MTP3 kód bodu kód bodu PC1 PC2

Protokolové zprávy

M3UA využívá pokročilý systém pro správu stavů síťových prvků ASP a SGP pomocí signalizačních zpráv. Podívejme se na některé z nich.

Aby bylo spojení nebo vztah mezi prvky plně funkční a funkční, je vyžadována sada zpráv protokolu M3UA. Ty zahrnují sekvenční výměnu mezi prvky zprávy: ASP UP, ASP UP Acknowledge, ASP Active a ASP Active Acknowledge pro situaci spuštění ASP. A podobně ASPDN - ASP je zakázáno (ASP Down) a ASPDN ACK - potvrzení vypnutí ASP (ASP Down Acknowledgement) pro zastavení.

Doporučují se další zprávy, jako například Notify, Destination Audits (DAUD).

Zprávy DUNA (Destination UNAvailiable), DAVA (Destination Available) a DRST (Destination Restricted) používá SGP k upozornění na změnu stavu přístupnosti vzdálené strany v síti SS-7, tzn. obsluhovaný bodový kód konkrétního přepínače .

Zprávu SCON (Signaling Congestion) používá SGP k informování, že svazek signálních kanálů nebo svazky signálních kanálů obsluhovaného směru (nebo směrů) v síti SS-7 jsou přetížené a nemohou přenášet signální zprávy.

Jednoduchá výměna mezi ASP a SGP

Jedno ASP na aplikační server (s redundancí "1+0"), bez registrace SGP ASP1 | | |<-------------ASP nahoru-----------| |-----------ASP Up Ack--------->| | | |-----NTFY(AS-NEAKTIVNÍ)(RCn)--->| | | |<------- ASP Active(RCn)-------| RC: Souvislosti směrování |-----ASP Active Ack (RCn)----->| (volitelný) | | |-----NTFY(AS-ACTIVE)(RCn)----->| | | Jedno ASP v aplikačním serveru (redundance "1+0"), dynamická registrace SGP ASP1 | | |<------------ASP nahoru------------| |----------ASP Up Ack---------->| | | | | |<----POŽADAVKY NA REGISTRACI(LRCn,RKn)----| LRC: Místní směrování | | ID klíče |----ZAREGISTRUJTE SE RESP(LRCn,RCn)--->| RK: Směrovací klíč | | RC: Souvislosti směrování |----NTFY(AS-INACTIVE)(RCn)---->| | | | | |<------- ASP Active(RCn)-------| |-----ASP Active Ack (RCn)----->| | | |-----NTFY(AS-ACTIVE)(RCn)----->| | |

V případě neúspěšného pokusu o registraci (např. neplatný RK) bude zpráva Register Response obsahovat indikaci selhání a ASP následně neodešle zprávu ASP Active.

Normální odvolání ASP z AS a porušení asociace SGP ASP1 | | |<-----ASP neaktivní (RCn)------| RC: Souvislosti směrování |----ASP Inactive Ack (RCn)--->| | | |<-----ZRUŠIT REGISTRACI (RCn)-----| Viz Poznámky | | |---ZRUŠIT REGISTRACI RESP(LRCn,RCn)->| | |  :: | | |<-----------ASP Down----------| |---------ASP Down Ack--------->| | |

Procedura zrušení registrace se obvykle používá, pokud ASP dříve používalo registrační procedury ke konfiguraci na aplikačním serveru. Výměna zpráv ASP Inactive a Deregister může obsahovat více kontextů směrování.

Kontrola dostupnosti směru (napojení na kód vzdáleného bodu) na signalizační bráně

Směr je dostupný a není přetížený ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------ SCON(0) -------- | | <------- DAVA ---------- | Cíl je dostupný, ale přetížený (úroveň zatížení 2) ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------ SCON(2) -------- | | <------- DAVA ---------- | Cíl nedostupný ASP SGP --- --- | -------- DAUD ---------> | | <------- DUNA ---------- |

Extra

• Implementace protokolu M3UA je k dispozici na webu OpenSS7 ( http://www.openss7.org/m3ua.html ).
• Analyzátor protokolu Wireshark podporuje prohlížení zpráv M3UA. Příklady lze nalézt na stránce Wireshark Wiki, která ukazuje ukázkové balíčky ISUP (včetně M3UA) [1] .

Literatura

• RFC 4166 – Telephony Signaling Transport over Stream Control Transmission Protocol (SCTP)

• RFC 4666 – Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 3 (MTP3) – User Adaptation Layer (M3UA)

• V.Yu. Miláčku. Multiservisní komunikační sítě. Protokoly a systémy správy relací (Softswitch/IMS). Poznámky z přednášek 2010. MTUCI. Moskva. [2]
• N. N. Nikolského. Přenos SS7 přes IP. Časopis " Sítě a komunikační systémy ". Číslo 7. 2005 [3] [4]
• A. B. Goldstein, B. S. Goldstein. SOFTWITCH . Vědecké a technické vydání. BHV - Petrohrad. 2006 [5] [6]