4.2 Протокол передачи с управлением потоками
4.2.1 Протокол SCTP можно рассматривать как функциональный уровень между приложениями, использующими его услуги, и пакетной IP-сетью, которая не поддерживает соединения (рисунок 4.5).
Протокол SCTP (протокол передачи с управлением потоками) обеспечивает надежную передачу сигнальных сообщений между пунктами сигнализации в IP-сети и функционально заменяет уровни МТР1, МТР2 в традиционной архитектуре ОКС№7.
Рисунок 4.5– Место протокола SCTP в стеке протоколов TCP/IP
Использование протокола SCTP предоставляет следующие возможности:
безошибочную передачу с подтверждением приема;
фрагментацию данных с учетом максимальной длины передаваемого блока в IP-пакете;
соблюдение верной последовательности сообщений для каждого приложения внутри потока, объединяющего информацию от многих источников;
оптимальную упаковку информации для нескольких приложений в одном IP-пакете;
устойчивость передаваемых данных к сетевым ошибкам.
Протокол SCTP можно рассматривать как дальнейшее логическое развитие протокола ТСР. SCTP, как и протокол ТСР, предлагает приложениям транспортную службу с надежной доставкой, ориентированную на соединение типа «точка-точка». Аналогом ТСР-соединения для SCTP является понятие ассоциации, которая устанавливается между двумя оконечными устройствами. Отличие от традиционного понятия соединение, под которым неявно подразумевается связь между одним адресом отправителя и одним адресом получателя, в SCTP заменяется термином ассоциация для определения состояния протокола между двумя SCTP-хостами, обменивающимися сообщениями. Ассоциация SCTP может использовать несколько IP-адресов на каждом из SCTP-хостов (множественная адресация, многодомность). Список IP-адресов передается при установлении соединения (ассоциации). Все IP-адреса одного оконечного пункта привязаны к одному номеру порта SCTP. Комбинация IP-адресов и номера порта называется транспортным адресом получателя. Любой транспортный адрес может применяться только к одному оконечному пункту SCTP, хотя каждый пункт может иметь несколько транспортных адресов. Когда активный транспортный адрес недоступен, пробуются другие адреса из списка возможных адресов удаленного пункта.
4.3 Уровни адаптации
4.3.1 Уровни адаптации (UA) инкапсулируют различные сигнальные протоколы сети с коммутацией каналов для передачи через IP-сеть и использует услуги протокола SCTP. С точки зрения инкапсуляции каждый уровень является уникальным из-за непосредственного различия протоколов сигнализации, но можно выделить общие возможности всех уровней адаптации:
поддержка одинаковых операций уровня UA через IP-сеть без установления соединения;
поддержка примитивов на границе интерфейса нижележащего уровня сети с коммутацией каналов, который заменяет слой UA;
поддержка управления для взаимодействия с протоколом SCTP;
поддержка состояния асинхронного сообщения заменяется на управление уровнем.
4.3.2 К протоколам уровня адаптации МТР2 ОКС№7 в группе SIGTRAN относятся протоколы M2UA и M2PA. Если контроллер медиашлюзов MGC (Softswitch) соединяется с сетью ОКС№7 на правах терминала сигнализации ОКС№7, то достаточно применения M2UA. При использовании M2PA шлюз сигнализации SG фактически является транзитным пунктом сигнализации STP на базе IP. У него есть собственный код пункта сигнализации, он может также выполнять функции сигнализации более высокого уровня (SCCP).
IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)
MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза
MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7
M2UA (MTP2 User Adaptation) – протокол адаптации пользователя второго уровня подсистемы МТР
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками
NIF (Network Interface Function) – функция сетевого интерфейса
SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации
UP (User Part) – проблемно-ориентированная система пользователя ОКС№7
Рисунок 4.6 –Функции M2UA в Softswitch
M2UA – протокол передачи сигнальных сообщений пользователя услуг уровня МТР2 ОКС№7. Единственным пользователем является уровень МТР3. Протокольный уровень M2UA обеспечивает предоставление услуг уровню МТР3 эквивалентно тому, что предоставляет уровень МТР2 в стеке ОКС№7. M2UA имеет зарегистрированный номер порта 2904 и реализуется в контроллере медиашлюзов MGC и шлюзе сигнализации SG, т.е. протокол M2UA используется между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюза (рисунок 4.6).
M2PA обеспечивает прозрачный (с точки зрения протокола МТР3) транзит сигнальных единиц через IP-сеть, т.е. для сети сигнализации ОКС№7 звено M2PA не отличается от традиционного (рисунок 4.7). Протокол M2PA используется для поддержания всех функций обработки сообщений уровня МТР3 и сообщений управления сетью (сообщений SCCP) между двумя любыми пунктами сигнализации, связанными через IP-сеть. Шлюзы сигнализации SG выполняют функции обыкновенных транзитных пунктов сигнализации, способных работать как с традиционными МТР2-звеньями, так и с M2PA-звеньями на основе инфраструктуры IP. При этом благодаря использованию протокола SCTP поверх IP-сети M2PA-звенья обеспечивают ту же степень надежности, что и TDM-звенья ОКС№7, требуя существенно меньше сетевых ресурсов. М2РА имеет регистрационный номер порта 3565.
IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)
MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза
MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7
M2PA (MTP2 Peer-to-peer Adaptation) – уровень равноправной адаптации второго уровня подсистемы МТР ОКС№7
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками
SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации
Рисунок 4.7 –Функции протокола М2РА в Softswitch
Протокол M2PA обеспечивает интеграцию сетей ОКС№7 и IP-сетей за счет того, что дает возможность узлам сетей с коммутацией каналов получить доступ к базам данных и другим узлам, расположенным в IP-сети, используя сигнализацию ОКС№7. И, наоборот, обеспечивает IP-приложениям доступ к базам данных сетей с коммутацией каналов (например, к базам данных абонентов сотовых сетей). Таким образом, протокол M2PA имеет больше функциональных возможностей, чем протокол M2UA.
Сравнение протоколов M2UA и M2PA приведено в таблице 4.1.
Таблица 4.1 –Сравнение протоколов M2UA и M2PA
Протокол M2UA |
Протокол M2PA |
Шлюз сигнализации не является узлом сети ОКС№7 и не имеет кода пункта сигнализации |
Шлюз сигнализации – это узел сети ОКС№7, имеющий код пункта сигнализации |
Соединение между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов не является звеном сигнализации ОКС№7 |
Соединение между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов является звеном сигнализации ОКС№7 |
Шлюз сигнализации не имеет уровня МТР3 и более высоких уровней стека ОКС№7 |
Шлюз сигнализации имеет уровень МТР3 и SCCP |
Использует свои процедуры управления |
В процедурах управления опирается на уровень МТР3 |
Контроллер медиашлюзов передает примитивы уровней МТР3 и МТР2 для обработки к уровню МТР2 сигнального шлюза |
Сигнальные пункты IP-сети обрабатывают примитивы уровней МТР3 и МТР2 |
4.3.3 M3UA обеспечивает интерфейс между SCTP и протоколами ОКС№7, которые используют услуги МТР3 (протоколами пользовательских подсистем UP ОКС№7). Протокол M3UA используется между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов или базой данных IP-сети (рисунок 4.8).
IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет) MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7 |
M3UA (MTP3 User Adaptation) – уровень адаптации протокола SCTP к протоколам ОКС№7, которые являются пользователями МТР3 SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации |
Рисунок 4.8 – Использование протокола M3UA между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюза
M3UA является протоколом типа «клиент-сервер», где в роли клиента выступает шлюз сигнализации. Шлюз сигнализации, используя в качестве транспортной среды стандартное звено сигнализации ОКС№7, принимает потоки сигнальной информации. Он терминирует (завершает) на себе работу уровней МТР2 и МТР3 и доставляет сообщения пользовательских подсистем ОКС№7 к контроллеру медиашлюза по IP-сети, используя ассоциации SCTP. В контроллере медиашлюза протокол M3UA поддерживает функции верхнего уровня МТР, поэтому пользовательские подсистемы (UP) «не знают», что действие протокола МТР заканчивается в шлюзе SG.
4.3.4 Протокол SUA используется для передачи сообщений пользователей подсистемы SCCP через IP-сеть. SUA дублирует услуги SCCP, обеспечивая надежную пересылку сообщений пользователей SCCP, включая поддержку услуг как без соединения, так и ориентированных на соединение. SUA имеет зарегистрированный номер порта 14001. Протокол SUA функционирует между шлюзом сигнализации и оконечным пунктом сигнализации IP-сети, а также между оконечными пунктами сигнализации IP-сети (рисунок 4.9).
Протокол SUA поддерживает взаимодействие с ОКС№7 на более высоком уровне, чем M3UA. Шлюз сигнализации взаимодействует с ОКС№7 по протоколу SCCP, а процессу в MGC (Softswitch) передает сообщение прикладного уровня, инкапсулированное в SCTP, через IP-сеть. Шлюз сигнализации маршрутизирует сигнальные сообщения, предназначенные для пунктов сигнализации в ОКС№7, используя код пункта назначения (DPC – Destination Point Code) в поле адреса МТР3. Сообщения, предназначенные для оконечного пункта IP-сети, MGC (Softswitch) маршрутизирует, используя IP-адрес в заголовке SCTP.
IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет) MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7 |
SUA (SCCP User Adaptation) – адаптация SCTP к SCCP SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации
|
Рисунок 4.9 – Использование протокола SUA между шлюзом сигнализации и оконечными пунктами сигнализации IP-сети
Сравнение протоколов M3UA и SUA представлено в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Сравнение протоколов M3UA и SUA
Протокол M3UA |
Протокол SUA |
Узел сигнализации поддерживает различные уровни SCCP, т.к. это необходимо для работы с национальными системами |
Поддерживаются как услуги подсистемы SCCP, неориентированные на соединение, с/без последовательной доставкой сообщений, так и двунаправленные услуги, ориентированные на соединение |
Сообщения обрабатываются от узла к узлу |
SUA позволяет посылать по IP-сети сообщения, используя информацию глобального заголовка |
Каждый пункт IP-сети имеет оба IP-адреса для передачи сообщения |
Сообщение имеет адрес, расположенный в заголовке SCTP, по которому оно доставляется к пунктам IP-сети |
Поддерживает услуги подсистемы ISUP |
Может не поддерживать услуги ISUP |
4.3.5 Протокол IUA – протокол уровня адаптации пользователя абонентской сигнализации. IUA обеспечивает прозрачную транспортировку через IP-сеть сообщений сигнализаций DSS1 и QSIG (рекомендации для канального и сетевого уровней Q921/Q931). Протокол предусматривает поддержку базового и первичного доступа ISDN как для режима «точка-точка», так и для разветвленного режима «точка-несколько точек». Протокол IUA исключает использование части протоколов МТР и позволяет приложениям верхнего уровня непосредственно взаимодействовать с протоколом SCTP. Протокол IUA имеет регистрационный номер порта 9000 и функционирует между шлюзом доступа AG и контроллером MGC (рисунок 4.10). В качестве узла доступа может использоваться мультисервисный абонентский концентратор. В шлюзе доступа протокол IUA инкапсулирует информацию абонентской сигнализации (уровень Q921, кадр протокола LAPD) в SCTP. Шлюз доступа обеспечивает взаимодействие транспортных функций для передачи сообщений DSS1 и QSIG в MGC, где имеется аналогичный уровень Q931.
4.3.6 V5UA обеспечивает транспортировку сигнальной информации местных АТС, поддерживающих интерфейс сети доступа V5.2, через IP-сеть. Протокол V5UA можно рассматривать как расширение протокола IUA. Протокол V5UA дает возможность приложениям V5.2 в контроллере MGC использовать в шлюзе сигнализации на стороне сети доступа собственные функции V5.2 . Протокол имеет регистрационный номер порта 5675.
IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)
IUA (ISDN User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к протоколу DSS1
MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза
Q921 (протокол LAPD), Q931 – рекомендации по коммутации и сигнализации (канальный и сетевой уровень) сектора стандартизации международного союза электросвязи (ITU-T)
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками
SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации
Рисунок 4.10 – Использование протокола IUA