IV. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE

1. IV. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE Aldo Roveri, “COMMUTAZIONE” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

2. CONTENUTI IV.1 Generalità sulla segnalazione IV.2 Finalità della SCC IV.3 Struttura della rete SCC IV.4 Architettura SS7 IV.5 Messaggi di segnalazione IV.6 Protocolli MTP IV.7 Protocollo SCCP IV.8 Protocollo TCAP

3. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.1 Generalità sulla segnalazione

4. Funzioni della Segnalazione • Con riferimento a una rete di telecomuni-cazione di recente concezione, un sistema di segnalazione è al servizio di questa per con-sentire • lo scambio, tra utente e rete e tra i nodi della rete, dell’informazione necessaria allo svolgi-mento della funzione di trattamento di chiamata; • l’interrogazione di banche-dati contenenti quan-to necessario per l’espletamento di un servizio.

5. Segnalazione d’utente Segnalazione di rete Segnalazione d’utente LEX LEX T T Tipi di segnalazione • Segnalazione d'utente • è costituita dall'informazione scambiata tra l'apparato terminale e il nodo locale • Segnalazione di rete • è costituita dall'informazione scambiata tra nodi della sezione interna della rete

6. Tipi di sistemi (1/4) • I sistemi di segnalazione di rete • se al servizio di reti tradizionali, sono basati sullo scambio di opportuni segnali tra utenti e centrali e tra le centrali • Segnalazione associata al canale (SAC); • se di più recente concezione, sono sistemi di comunicazionedidati in grado di trasferire messaggi come supporto dell’informazione di segnalazione • Segnalazione a canale comune (SCC).

7. Tipi di sistemi (2/4) • Nella SAC l'informazione di segnalazione relativa ad una chiamata è scambiata su un canale fisico (canale controllante) che è in corrispondenza uno-a-uno con il canale dell’informazione di utente (canale controllato): • modalità a canale unico • il canale controllante coincide con il canale controllato; • modalità a canali separati • il canale controllante non coincide con il canale controllato. • In entrambi i casi si utilizza il modo di trasferimento a circuito.

8. Tipi di sistemi (3/4) • Nella SCC l'informazione di segnalazione è scambiata su un canale distinto che controlla una pluralità di canali di utente. • La corrispondenza tra canale controllante e canale controllato è uno- a- molti. • Le informazioni di segnalazione sono strutturate in messaggi. • Si utilizza il modo di trasferimento a pacchetto.

9. Fascio di canali di utente Centrale B Centrale A Processore di segnalazione Processore di segnalazione Canale di segnalazione Tipi di sistemi (4/4) • SCC: corrispondenza uno-a-molti tra canale controllante e canali controllati.

10. Finalità e requisiti (1/2) • Il sistema di SCC consente agli elementi di una rete (prevalentemente con trasferimento a circuito) di scambiarsi informazioni per • Il trattamento delle chiamate (instaurazione, supervisione, abbattimento); • lo svolgimento di applicazioni distribuite (dati da utente a utente, colloqui tra processi, ecc.); • la gestione della rete (tariffazione, controllo di guasti e di congestione, ecc.); • l’interrogazione di banche-dati e la richiesta di operazioni remote.

11. Finalità e requisiti (2/2) • Requisiti base • operatività in tempo reale: es. tempo di instau-razione di chiamata (call set-up) inferiore a 1-2 s; • elevata affidabilità: es. tempo di fuori servizio del sistema SCC inferiore a 10 min/anno.

12. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.2 Finalità della SCC

13. Obiettivo • Inizialmente (1980), l'obiettivo della SCC è stato quello di • operare in reti a circuito numeriche utilizzanti auto-commutatori SPC • soddisfare i requisiti di trasferimento informativo per • transazioni inter-processore; • controllo delle chiamate; • segnalazione di supervisione, di gestione e di manutenzione della rete. • fornire un supporto affidabile per il trasferimento di altri tipi di informazione tra sistemi di rete.

14. Ambienti di utilizzazione (1/2) • Attualmente, la SCC costituisce un sistema di comunicazione di dati specializzato per il trasferimento di informazioni di segnalazione o di controllo tra processori di una rete di telecomunicazioni. • Possibili ambienti di utilizzazione sono • Rete telefonica • ISDN • Rete radio mobile • Rete intelligente.

15. Ambienti di utilizzazione (2/2) • Oltre al trattamento di chiamata, possibili applicazioni sono • interazioni con banche di dati e centri di servizio • gestione della mobilità (nelle reti radiomobile) • esercizio, amministrazione e manutenzione della rete.

16. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.3 Struttura della rete SCC

17. La rete SCC (1/4) • Il trasferimento della segnalazione a canale comune nella sezione interna di una rete di telecomunicazioni utilizza come supporto una rete apposita, che è sovrapposta alla precedente e che e' chiamata rete di segnalazione a canale comune (rete SCC); • il trasferimento su questa rete avviene secondo le regole di protocolli, che, nel loro insieme, costituiscono il Sistema di Segnalazione no.7 (SS7), che e' normalizzato dall’ITU-T nelle Raccomanda-zioni della serie Q.700.

18. La rete SCC (2/4) • I nodi di una rete SCC sono chiamati punti di segnalazione (SP-Signaling Point), mentre i rami di questa rete sono i Collegamenti di Segnalazione (SL-Signaling Link). • Si distinguono tre tipi di SP: • i punti di trasferimento della segnalazione (STP-Signaling Transfer Point); • i punti di commutazione del servizio (SSP-Service Switching Point); • i punti di controllo del servizio (SCP-Service Control Point).

19. La rete SCC (3/4) • Un STP ha il compito di trasferire messaggi di segnalazione tra gli altri nodi della rete SCC, agendo similmente ai ruter di Interenet; • un SSP è un nodo di commutazione che incorpora funzioni SCC, che tratta il traffico in banda fonica (voce, fax, dati via modem, ecc.) e che rappresenta la sorgente e il collettore dell'informazione di segnalazione; • un SCP opera come interfaccia tra banche-dati per telecomunicazioni e la rete SCC.

20. La rete SCC (4/4) • Una rete SCC e' una rete di calcolatori tra i processori preposti al controllo degli elementi di una rete di telecomunicazione (prevalentemente a circuito). • L’informazione e' scambiata sotto forma di apposite UI. • La metodologia dell'architettura a strati ben si presta a descrivere i protocolli della rete SCC, anche se nell’architettura SS7 gli strati, per ragioni storiche, sono denominati “livelli”.

21. Nodi della rete SCC • Tra due SP che si scambiano messaggi di segnalazione è definita una Relazione di Segnalazione (Signaling Relation). • Il percorso (Via di Segnalazione), seguito da un messaggio di segnalazione tra due SP (SR-Signaling Route) e attraversante uno o più STP, dipende dalla modalità operativa della rete.

22. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.4 Architettura SS7

23. ARCHITETTURA SS7 STRATI OSI OMAP ASE Applicaz. TCAP ISDN User Part (ISUP) Telephone User Part (TUP) Presentaz. Vuoto Sessione Trasporto Signaling Connection Control Part Rete Message Transfer Part (MTP) Level 3 Message Transfer Part (MTP) Level 2 Link Message Transfer Part (MTP) Level 1 Fisico Architettura generale

24. Architettura protocollare (1/2) • L’architettura SS7 è organizzato in quattro livelli: i primi tre costituiscono la Message Transfert Part (MTP); il quarto livello include funzionalità di tipo vario che possono riassumersi nelle User Part (UP). • Consideriamo i protocolli di comunicazione tra due SP per il tramite di un STP intermedio; • i protocolli di livello 4 dell'SS7 sono gestiti da estremo a estremo attraverso la rete SCC, dato che gli STP trattano funzioni solo fino al livello 3; • invece i protocolli dei livelli 1, 2 e 3 sono gestiti sezione per sezione.

25. UP UP 4 4 3 3 3 3 MTP MTP 2 2 2 2 1 1 1 1 SP 1 STP SP 2 Architettura protocollare (2/2)

26. OMAP ASE TCAP ISDN User Part (ISUP) Telephone User Part (TUP) Signaling Connection Control Part Message Transfer Part (MTP) Level 3 Message Transfer Part (MTP) Level 2 Message Transfer Part (MTP) Level 1 MTP (1/5) • I livelli della MTP forniscono un servizio di trasferimento senza connessione dei messaggi di segnalazione. • I protocolli della MTP sono stati originariamente concepiti per l'applicazione telefonica e per quella ISDN, attualmente, sono utilizzati anche per trasferire informazioni di controllo in reti non a circuito.

27. MTP (2/5) • Scopo della MTP è trasferire messaggi di segnalazione in una corretta sequenza e senza perdite o duplicazioni. • La MTP è suddivisa in tre livelli funzionali: • Livello 1 • Funzioni di Collegamento di Dati di Segnala-zione (Signaling Data Link, SDL) • Livello 2 • Funzioni di Collegamento di Segnalazione (Signaling Link, SL) • Livello 3 • Funzioni di Rete di Segnalazione (Signaling Network, SN).

28. MTP (3/5) • Il livello 1 (MTP 1) definisce le caratteristiche fisiche, elettriche e funzionali del Collegamento di Dati di Segnalazione. • La MTP 1 è in corrispondenza con lo strato 1 (fisico) del modello OSI.

29. MTP (4/5) • Il livello 2 (MTP 2) definisce le funzioni e le procedure per il trasferimento dei messaggi di segnalazione su di un SDL. • La MTP 2 è in corrispondenza con lo strato 2 (collegamento dati) del modello OSI. • I livelli 1 e 2 definiscono un Collegamento di Segnalazione.

30. MTP (5/5) • Il livello 3 (MTP 3) definisce le funzioni e le procedure inerenti • il trattamento dei messaggi (Signaling Mes-sage Handling) (indirizzamento, instrada-mento , ecc.); • la gestione della rete (Signaling Network Management) (congestione, guasti, ecc.). • La MTP 3 in corrispondenza con lo strato 3 (rete) del modello OSI.

31. OMAP ASE TCAP ISDN User Part (ISUP) Telephone User Part (TUP) Signaling Connection Control Part Message Transfer Part (MTP) Level 3 Message Transfer Part (MTP) Level 2 Message Transfer Part (MTP) Level 1 SCCP (1/2) • Il livello della Parte di Controllo della Connessione di Segnalazione (Signaling Connection Control Part, SCCP) uniforma il servizio di trasferimento allo strato di rete del modello OSI. • Il livello SCCP fornisce il supporto a servizi di rete (applicazioni) con o senza l’uso di connessione di segnalazione.

32. SCCP (2/2) • L'unione di MTP e SCCP è detta Parte del Servizio di Rete (Network Service Part, NSP).

33. UP • Gli utenti di MTP e SCCP sono detti Parti di Utilizzazione (User Part, UP). • Nelle UP risiedono le funzioni di elaborazione dei messaggi di segnalazione. • Le UP includono • la TUP (Telephone User Part): ormai in disuso; • la ISUP (ISDN User Part); • la TCAP (Transaction Capability Application Part); • le ASE (Application Service Element).

34. ISUP • La Parte dell’Utente ISDN(ISDN User Part, ISUP) definisce le funzioni di segnalazione necessarie alla fornitura di servizi commutati per applicazioni vocali e non vocali in ambito ISDN. • La ISUP si interfaccia sia con l'MTP che con l'SCCP • l'interfaccia con l'MTP è utilizzata per il controllo delle connessioni, • l'SCCP è utilizzato per il supporto della segnalazione da utente a utente (da estremo a estremo) e per i servizi supplementari. • Ha in pratica sostituito la TUP, con potenzialità estese.

35. TCAP • La Parte Applicativa delle Potenzialità di Transazione (Transaction Capability Application Part, TCAP) fornisce le funzionalità per stabilire comunicazioni orientate alla transazione, non riguardanti il controllo di circuiti, tra due SP della rete di segnalazione.

36. ASE • Gli Elementi di Servizio Applicativo (Application Service Element, ASE) rappresentano le funzioni di un processo applicativo a cui l’SS7 fornisce il supporto di comunicazione. • Esempi di ASE includono applicazioni riguardanti • la Gestione della Mobilità (Mobile Application Part, MAP) • la Rete Intelligente (Intelligent Network Application Part, INAP) • l'Esercizio e Manutenzione (Operation & Maintenance Application Part, OMAP).

37. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.5 Messaggi di segnalazione

38. Struttura dei messaggi (1/2) • Si riferiscono al controllo di una chiamata, alla gestione di una transazione, ecc. • Ogni messaggio contiene l'identificativo della UP d'origine (ISUP, SCCP). • La Parte Informativa (SIF-Signaling Information Field) contiene: • le informazioni di segnalazione • un'etichetta che fornisce le informazioni per l'instradamento a livello 3 (Routing Label) e l'eventuale identificativo della chiamata, del circuito o della transazione a cui si riferisce il messaggio.

39. Codice del punto di origine (OPC) Codice del punto di destinazione (DPC) Selezione del collegamento di segnalazione (SLS) Struttura dei messaggi (2/2) • Formato dell’etichetta di instradamento 4 bit 14 bit 14 bit

40. Indirizzamento (1/3) • A livello MTP esistono due meccanismi di indirizzamento • Codici del punto di origine e di destinazione (Originating e Destination Point Code, OPC e DPC) (14 bit ciascuno) • identificano gli SP di origine e destinazione del messaggio • la coppia OPC e DPC identifica la particolare relazione di segnalazione a cui si riferisce il messaggio.

41. Indirizzamento (2/3) • Indicatore di Servizio (Service Indicator, SI) (4 bit) e Indicatore di Rete (Network Indicator, NI) (2 bit) • sono inclusi nel campo Ottetto di Informazione di Servizio (Service Information Octet, SIO) • determinano l'utente del messaggio (TUP, ISUP, SCCP, ecc.) e la rete a cui il messaggio si riferisce (nazionale o internazionale).

42. Indirizzamento (3/3) • A livello SCCP l'indirizzamento è basato su tre elementi: • Codice del Punto di Destinazione (Destination Point Code, DPC) • identifica a quale SP il messaggio è diretto • Numero di Sottosistema (Sub System Number, SSN) • identifica il sottosistema utente dell'SCCP in un SP (ISUP, ASE, ecc.) • Titolo Globale (Global Title, GT) • sono indirizzi che non sono riconosciuti dalla rete SS7 (es. numero verde, servizio 800) e che quindi richiedono una traduzione nella coppia DPC + SSN.

43. LA SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE IV.6 Protocolli MTP

44. Finalità della MTP • La MTP e i suoi protocolli hanno l'obiettivo di fornire i mezzi per: • trasferire in modo affidabile le informazioni di segnalazione generate dalle UP attraverso la rete SCC • reagire tempestivamente a situazioni di malfunzionamento della rete, legate a guasti e a traffico.

45. Protocollo MTP1 • Il livello SDL è costituito da un supporto di trasferimento bidirezionale comprendente un canale per dati per ogni verso di trasferimento • Il ritmo binario di ogni canale è di 64 kbit/s • nel caso di multiplex PCM primario, il canale normalmente utilizzato per il supporto di un SDL è il n° 16. • È anche standardizzato il ritmo binario del multiplex PCM primario, che in Europa, è uguale a 2,048 Mbit/s.

46. Protocollo MTP2 (1/4) • Descrive le funzioni necessarie al trasferimento affidabile dei messaggi di segnalazione su un SDL tra due SP • Comprende le funzioni appartenenti allo strato 2 delmodello OSI

47. Protocollo MTP2 (2/4) • Le unità di dati (MTP 2 PDU) trasferite sono dette Unità di Segnalazione (Signal Unit, SU) e sono di tre tipi: • Message Signal Units (MSU), trasportano le informazioni di segnalazione; • Link Status Signal Units (LSSU), comunicano lo stato dei SL; • Fill In Signal Units (FISU), utilizzate nei periodi di inattività dei SL.

48. Protocollo MTP2 (3/4) • Una SU è costituita da una parte informativa di lunghezza variabile originata da una UP e da un numero fisso di ottetti di informazione di protocollo (PCI) del MTP2. • Le funzionalità del protocollo sono analoghe a quelle del HDLC, ma sono tenuti in maggior conto gli aspetti di affidabilità del trasferimento informativo e di trattamen-to in tempo reale.

49. Protocollo MTP2 (4/4) • Le funzioni eseguite da un SL e coordinate dal protocollo MTP2 sono: • delimitazione e allineamento delle SU • rivelazione e recupero degli errori • allineamento iniziale • monitoraggio degli errori sul SL • controllo di flusso.

50. B F F BSN FSN LI SIO SIF CK F I I B B 8 7 1 7 1 6 2 8 8n (n >2) 16 8 MTP2: formato delle SU (1/3) • Message Signal Units (MSU) • trasportano le informazioni di segnalazione (LI > 2); • hanno una lunghezza massima di 280 ottetti di cui • 7 costituiscono la PCI di livello 2; • 1 costituisce il campo SIO, che è PCI di livello 3; • 272 costituiscono la lunghezza massima del campo SIF.