SIGTRAN и SS7 по IP

SIGTRAN передает протоколы SS7 , поэтому его использование имеет смысл только после краткого обзора стека SS7 . В самом низу находится компонент передачи сообщений (уровни MTP 1–3), который обеспечивает физическую связь, надежную передачу на канальном уровне и маршрутизацию на сетевом уровне между узлами, идентифицируемыми по точечным кодам.

В дополнение к MTP, SCCP (Signalling Connection Control Part) добавляет глобальную адресацию, позволяющую маршрутизировать сообщение к логическому элементу — например, HLR — без знания его кода точки. TCAP (Transaction Capabilities Application Part) передает транзакционные диалоги, а MAP (Mobile Application Part) — это протокол мобильных приложений, описывающий такие операции, как SRI-SM и MT-ForwardSM.

Ключевым моментом SIGTRAN является разделение ответственности: прикладные протоколы ( SCCP , TCAP , MAP ) не зависят от того, какие данные передаются на более низком уровне. SIGTRAN заменяет только транспортный уровень, оставляя верхние уровни нетронутыми — именно поэтому оператор может перейти на IP без переписывания своих сигнальных приложений.

Классическая технология SS7 работала на выделенных каналах TDM — каналах 56/64 кбит/с, разработанных для низкоскоростной, строго контролируемой сигнальной сети. По мере того, как основные сети стали использовать IP от начала до конца, поддержание параллельной плоскости сигнализации TDM стало дорогостоящим, сложным в масштабировании и операционно неудобным.

SIGTRAN — разработанный рабочей группой IETF SIGTRAN — это семейство протоколов, передающих сигналы SS7 по IP . Он сохраняет сервисную модель SS7 (те же гарантии надежности, последовательности и адресации, которые ожидают приложения), заменяя узкие каналы TDM стандартной полосой пропускания IP и стандартными сетями центров обработки данных.

Выгода заключается в увеличении пропускной способности, снижении затрат и конвергенции: значительно более высокая пропускная способность передачи сигналов, резервирование с использованием технологий IP -сетей и единый конвергентный транспорт как для среды передачи, так и для сигнализации. Для платформы обмена сообщениями SIGTRAN является уровнем, на котором сегодня реализуется множество прямых межсоединений операторов, поэтому безопасность сигнализации становится не только IP , но и сетевой дисциплиной.

SIGTRAN не работает поверх TCP. Он использует SCTP (Stream Control Transmission Protocol, RFC 4960), транспортный протокол, разработанный именно для таких задач сигнализации, где TCP не справляется. SCTP обеспечивает надежную, последовательную доставку, как и TCP, но добавляет функции, от которых зависит сигнализация.

Две функции имеют первостепенное значение. Многопотоковая передача позволяет одному SCTP соединению передавать несколько независимых потоков сообщений, поэтому потеря сообщения в одном потоке не блокирует остальные — это критически важно, когда множество независимых сигнальных транзакций используют один канал связи. Многоадресная передача позволяет соединению привязывать несколько IP адресов к каждой конечной точке, поэтому, если один сетевой путь выходит из строя, трафик продолжается по другому без разрыва соединения.

SCTP также ориентирован на сообщения, а не на потоки байтов (он сохраняет границы сообщений), а его четырехстороннее рукопожатие с подписанным cookie-файлом противостоит атакам типа SYN-флуда, которые распространены в TCP. Вместе эти факторы обеспечивают SIGTRAN ту же отказоустойчивость, что и у физических каналов TDM, теперь достигаемую программным путем по IP .

Поверх SCTP располагаются слои адаптации пользователей, каждый из которых заменяет определенный слой SS7 так что слои выше не знают об изменениях. Какой из них использовать, зависит от того, на каком этапе стека вы осуществляете соединение.

M3UA (MTP3 User Adaptation, RFC 4666) — наиболее распространенный протокол: он предоставляет SCCP /ISUP сервис, эквивалентный MTP3, соединяя IP узел (сервер приложений) с сетью SS7 через шлюз сигнализации. M2PA (MTP2 Peer-to-Peer Adaptation) заменяет MTP2, создавая настоящую IP -сигнальную связь между двумя узлами MTP3, эффективно расширяя набор каналов SS7 по IP .

SUA ( SCCP User Adaptation) — это более высокий уровень, позволяющий передавать трафик пользователей SCCP ( TCAP / MAP ) напрямую по SCTP без промежуточного стека MTP3/ SCCP — это полезно для IP терминалов, которым требуются только услуги пользователей SCCP и маршрутизация с глобальным заголовком. Выбор между ними — это архитектурное решение: M3UA и SUA для серверов приложений, подключенных к шлюзу, M2PA при ретрансляции каналов между точками сигнализации.

В основе развертывания SIGTRAN лежит шлюз сигнализации (SG), который с одной стороны обеспечивает соединение SS7 на основе TDM, а с другой — SIGTRAN по IP , соединяя устаревшие соединения с IP сетью. IP конечные точки представляют собой серверы приложений (AS), каждый из которых выполняет логическую функцию с помощью одного или нескольких процессов серверов приложений (ASP), а аналогом на стороне устаревших систем является процесс шлюза сигнализации (SGP).

Устойчивость обеспечивается за счет работы ASP в активном/резервном режиме или режиме распределения нагрузки внутри AS в сочетании с многоканальным подключением SCTP по отдельным IP путям — таким образом, процесс, канал связи или весь путь могут выйти из строя без потери сигналов. Именно так SIGTRAN воспроизводит и улучшает избыточность, обеспечиваемую наборами каналов TDM.

Миграция обычно осуществляется поэтапно: внедряются сигнальные шлюзы, чтобы IP узлы могли взаимодействовать с существующими TDM-партнерами, трафик перенаправляется на соединения M3UA / M2PA , а затем TDM-каналы выводятся из эксплуатации после подтверждения работоспособности IP уровня. Поскольку приложения SCCP / TCAP / MAP остаются неизменными на протяжении всего процесса, миграция представляет собой замену транспортного уровня на стабильном прикладном уровне — повторяющаяся тема SS7 поверх IP .