Warstwowy Model SS7

System Sygnalizacji nr 7 (SS7) to silnik napędzający nowoczesne sieci telekomunikacyjne, obsługujący zestawianie połączeń, routing i zaawansowane usługi. Aby zarządzać tą złożonością, SS7 używa warstwowego stosu protokołów, koncepcyjnie podobnego do znanego modelu modelu OSI. Jednakże, SS7 kondensuje te funkcje w bardziej pragmatyczną, czteropoziomową strukturę, zoptymalizowaną pod kątem szybkiej sygnalizacji.

Stos ten jest podzielony na solidny fundament transportowy zwany Częścią Przesyłania Wiadomości (MTP) oraz różne "Części Użytkownika", które są aplikacjami wykorzystującymi ten transport do wykonywania określonych zadań, takich jak zestawienie rozmowy telefonicznej czy sprawdzanie lokalizacji abonenta mobilnego.

Fundament: Część Przesyłania Wiadomości (MTP)

MTP (Message Transfer Part) jest kręgosłupem sieci SS7, odpowiedzialnym za niezawodne dostarczanie wiadomości sygnalizacyjnych między węzłami sieci. Sama jest podzielona na trzy poziomy, które odpowiadają bezpośrednio trzem najniższym warstwom modelu OSI.

1. MTP Poziom 1 – Łącze Danych Sygnalizacyjnych (Warstwa Fizyczna):

   Jest to warstwa fizyczna. Definiuje elektryczne i fizyczne charakterystyki łącza sygnalizacyjnego, takie jak złącza, kable (często trakty E1/T1) i szybkości transmisji. Jej jedynym zadaniem jest przesyłanie bitów przez medium fizyczne.

2. MTP Poziom 2 – Przęsło Sygnalizacyjne (Warstwa Łącza Danych):

   Warstwa ta zapewnia niezawodną, bezbłędną komunikację między dwoma bezpośrednio połączonymi punktami sygnalizacyjnymi. Pobiera surowe bity z MTP-1 i organizuje je w pakiety zwane Jednostkami Sygnalizacyjnymi (SU). Jej funkcje obejmują wykrywanie błędów, ich korekcję (poprzez retransmisję) oraz kontrolę przepływu. Analogia: MTP-2 jest jak zabezpieczony, polecony worek pocztowy wysyłany między dwoma sąsiednimi urzędami pocztowymi, zapewniając, że nic nie zginie ani nie zostanie uszkodzone na tym konkretnym odcinku trasy.

3. MTP Poziom 3 – Sieć Sygnalizacyjna (Warstwa Sieciowa):

   Ta warstwa zapewnia ogólną funkcjonalność sieciową. Jest odpowiedzialna za routing wiadomości sygnalizacyjnych przez sieć SS7 od punktu początkowego do docelowego, który może być oddalony o wiele węzłów. Zarządza siecią sygnalizacyjną, zmieniając trasy w przypadku awarii łącza lub węzła. Analogia: MTP-3 to cała usługa pocztowa, która odczytuje adres na worku pocztowym i decyduje, jaką najlepszą trasą wysłać go przez kraj.

"Aplikacje": Części Użytkownika SS7

Na szczycie MTP znajdują się Części Użytkownika (User Parts), czyli protokoły, które wykonują faktyczną pracę w sieci. Wykorzystują one MTP jako niezawodną usługę transportową do wymiany swoich specyficznych wiadomości.

• ISUP (Część Użytkownika ISDN):

  Główna część użytkownika do sterowania połączeniami. ISUP definiuje komunikaty i procedury do zestawiania, zarządzania i rozłączania połączeń głosowych i danych w sieciach PSTN i ISDN. Komunikaty takie jak "Wstępny komunikat adresowy" (IAM) do rozpoczęcia połączenia, "Odpowiedź" (ANM) i "Zwolnienie" (REL) są częścią ISUP. Analogia: Komunikaty ISUP to faktyczna treść listu, zawierająca instrukcje takie jak "Proszę zadzwonić pod ten numer."

• SCCP (Część Sterująca Połączeniami Sygnalizacyjnymi):

  Chociaż sama w sobie nie jest częścią użytkownika, SCCP jest kluczowym protokołem rozszerzającym MTP-3. Zapewnia bardziej zaawansowane możliwości adresowania poprzez Translację Globalnego Tytułu (GTT)oraz umożliwia bezpołączeniowe i połączeniowe usługi sygnalizacyjne typu koniec-koniec. Jest podstawą dla usług opartych na bazach danych.

• TCAP (Część Aplikacyjna Zdolności Traknsakcyjnych):

  TCAP umożliwia komunikację opartą na transakcjach między węzłami sieci, zazwyczaj obejmującą zapytania do baz danych. Zapewnia standardowy sposób, w jaki aplikacja może wywoływać funkcje na innym węźle. Sam TCAP nie definiuje usług, ale stanowi dla nich ramy. Analogia: TCAP jest jak znormalizowany formularz "zapytania o informację", który wypełniają inne aplikacje.

Zaawansowane Usługi Wykorzystujące TCAP

Kilka kluczowych protokołów warstwy aplikacyjnej polega na TCAP w celu świadczenia zaawansowanych usług:

• INAP (Część Aplikacyjna Sieci Inteligentnych):

  Używana do implementacji usług sieci inteligentnych. Kiedy dzwonisz na numer bezpłatny (np. 800), INAP jest używany do zapytania bazy danych (SCP), aby określić, jak połączenie powinno być kierowane (np. do najbliższego centrum obsługi). Umożliwia także usługi takie jak przenoszenie numerów czy karty pre-paid.

• MAP (Część Aplikacyjna dla Sieci Ruchomych):

  Niezbędna w sieciach mobilnych (GSM, UMTS). MAP obsługuje zarządzanie mobilnością, pozwalając sieci śledzić lokalizację abonenta, gdy ten przemieszcza się między komórkami. Odpowiada również za uwierzytelnianie, dostarczanie SMS-ów oraz umożliwia płynny roamingmiędzy różnymi operatorami.

Modernizacja SS7: Sygnalizacja przez IP (SIGTRAN)

W miarę przechodzenia sieci na infrastrukturę opartą na protokole IP, zaistniała potrzeba przesyłania wiadomości sygnalizacyjnych SS7 przez sieci IP zamiast tradycyjnych, dedykowanych łączy. Zestaw protokołów zaprojektowany do tego celu nosi nazwę SIGTRAN.

• SCTP (Protokół Sterowania Strumieniem):

  SIGTRAN używa SCTP jako protokołu transportowego przez IP. SCTP zapewnia niezawodny, zorientowany na wiadomości transport, podobny do TCP, ale z funkcjami lepiej dostosowanymi do sygnalizacji, takimi jak wielostrumieniowość (aby zapobiec blokowaniu typu "head-of-line") i wieloadresowość (dla redundancji sieci).

• Warstwy Adaptacyjne (np. M2UA, M3UA):

  Aby umożliwić protokołom wyższych warstw SS7 (jak ISUP i SCCP) bezproblemową pracę nad SCTP/IP, stworzono serię warstw adaptacyjnych. Warstwy te (np. M3UA dla użytkowników MTP-3, takich jak ISUP, lub SUA dla użytkowników SCCP, jak TCAP) "oszukują" protokoły wyższych warstw, sprawiając, że myślą one, iż wciąż komunikują się z tradycyjnym MTP, podczas gdy w rzeczywistości ich wiadomości są kapsułkowane do transportu przez sieć IP.

Interaktywny Przepływ Komunikatów SS7