Czym jest System Sygnalizacji nr 7?

System Sygnalizacji nr 7 (SS7) to międzynarodowy standard telekomunikacyjny, który definiuje, w jaki sposób publiczne sieci telefoniczne (PSTN, ISDN, GSM) wymieniają między sobą informacje sterujące. Jest to system sygnalizacji we wspólnym kanale (CCS), co oznacza, że tworzy on logicznie niezależną, pakietową sieć dedykowaną wyłącznie dla wiadomości sygnalizacyjnych.

Oddzielenie płaszczyzny sygnalizacyjnej od płaszczyzny ruchu użytkownika było rewolucją w telefonii. Zamiast powolnego wysyłania tonów tą samą linią, którą odbywała się rozmowa, SS7 wysyła szybkie cyfrowe wiadomości przez własną sieć. Umożliwiło to szybkie zestawianie połączeń, wysoką wydajność oraz stworzenie niezliczonych nowoczesnych usług, takich jak numery 800, identyfikacja dzwoniącego, SMS-y i roaming w sieciach komórkowych.

Architektura Sieci SS7

Sieć SS7 składa się z odrębnych typów węzłów sygnalizacyjnych połączonych łączami sygnalizacyjnymi.

Kluczowe Elementy Sieci

• SP (Punkt Sygnalizacyjny): Dowolny węzeł w sieci, który może generować lub odbierać wiadomości sygnalizacyjne. Obejmuje to centrale telefoniczne i bazy danych. Każdy SP jest identyfikowany przez unikalny adres zwany Kodem Punktu Sygnalizacyjnego (SPC).
• STP (Punkt Transferu Sygnału): Przełącznik pakietów, który routuje wiadomości SS7 pomiędzy punktami SP. STP to routery sieci sygnalizacyjnej, zapewniające, że wiadomości docierają do celu. Same nie generują wiadomości, jedynie je tranzytują.
• SCP (Punkt Kontroli Usług): Scentralizowana baza danych dostarczająca informacji dla zaawansowanych usług „Sieci Inteligentnej”. Kiedy połączenie wymaga specjalnej obsługi (jak połączenie na numer 800), lokalna centrala (SSP) wysyła zapytanie do SCP, aby uzyskać instrukcje, jak je przekierować. Zawiera logikę i dane dla usług, takich jak translacja numerów czy informacje o abonentach w roamingu (HLR).
• SSP (Punkt Komutacji Usług): Centrala telefoniczna wyposażona w obsługę sygnalizacji SS7. SSP może inicjować, kończyć lub tranzytować połączenia, wysyłając wiadomości SS7 do innych SSP lub odpytując SCP o instrukcje.

Tryby Pracy Sygnalizacji

Relacja między ścieżką sygnalizacyjną a ścieżką rozmowną, którą steruje, definiuje tryb pracy.

• Tryb Skojarzony: Wiadomości sygnalizacyjne są przesyłane bezpośrednim łączem sygnalizacyjnym między dwoma punktami sygnalizacyjnymi, które są również połączone kontrolowanymi kanałami rozmównymi. Jest to najprostszy tryb, ale wymaga bezpośredniego łącza sygnalizacyjnego dla każdej trasy, co może być nieefektywne przy małym ruchu.
  
• Tryb Quasi-skojarzony: Wiadomości sygnalizacyjne nie są wysyłane bezpośrednim łączem, ale podążają oddzielną, z góry określoną ścieżką przez jeden lub więcej punktów STP. Jest to najczęstszy tryb w dużych sieciach, ponieważ pozwala na bardziej elastyczną i hierarchiczną strukturę sieci, unikając potrzeby w pełni siatkowej sieci sygnalizacyjnej.
  

Stos Protokółów SS7

SS7 jest warstwowym zbiorem protokołów, koncepcyjnie podobnym do modelu OSI, lecz definiuje własną czteropoziomową architekturę. Każdy poziom pełni ściśle określoną rolę w dostarczaniu niezawodnej, skalowalnej i bezpiecznej sygnalizacji dla połączeń głosowych, usług inteligentnych oraz transmisji danych w sieciach stacjonarnych i komórkowych.

• MTP Poziom 1 (Łącze danych sygnalizacyjnych): Warstwa fizyczna odpowiedzialna za medium i interfejs elektryczny/optyczny. W praktyce wykorzystuje kanały 64 kbit/s w strumieniu E1/T1, ale może również pracować na włóknach optycznych, radioliniowych interfejsach PDH/SDH, a także w środowiskach ATM (AAL1). Definiuje parametry kodowania, poziomy napięć oraz ramki nośne.
• MTP Poziom 2 (Przęsło sygnalizacyjne): Warstwa łącza danych zapewniająca bezbłędny przekaz ramek MSU (Message Signal Unit). Realizuje: wykrywanie i korekcję błędów (CRC-16), potwierdzanie i retransmisję, zabezpieczenie kolejności (numeracja sekwencyjna), kontrolę przepływu oraz monitorowanie stanu łącza za pomocą ramek LSSU i FISU.
• MTP Poziom 3 (Sieć sygnalizacyjna): Warstwa sieciowa odpowiedzialna za end-to-end dostarczanie wiadomości. Zapewnia: routing na podstawie Kodu Punktu Sygnalizacyjnego (PC), przełączanie ruchu (link selection), równoważenie obciążenia, przełączanie awaryjne (Changeover/Changeback), zarządzanie przeciążeniami (Congestion Control) oraz funkcje administracyjne (Signalling Network Management).
• Części użytkownika (Poziom 4): Zbiór protokołów aplikacyjnych korzystających z usług MTP/SCCP. Najważniejsze z nich obejmują:
  • ISUP (ISDN User Part): Sterowanie połączeniem w sieciach PSTN/ISDN – zestawianie, modyfikacja i rozłączanie połączeń głosowych oraz danych z komutacją łączy.
  • B-ISUP (Broadband ISUP): Rozszerzenie ISUP dla sieci szerokopasmowych (ATM/SDH), obsługujące usługi z przepustowością powyżej 2 Mbit/s.
  • TUP (Telephone User Part): Starsza część użytkownika stosowana w sieciach analogowych, obecnie wypierana przez ISUP, lecz nadal spotykana w niektórych krajach.
  • SCCP (Signalling Connection Control Part): Nadbudowa nad MTP-3, umożliwia adresowanie na poziomie aplikacji (subsystem number) oraz tryby połączeniowy i bezpołączeniowy.
  • TCAP (Transaction Capabilities Application Part): Realizuje zapytania/odpowiedzi bez ustanawiania stałego połączenia. Wykorzystywany przez usługi IN (Intelligent Network) i bazę HLR/VLR w sieciach mobilnych.
  • MAP (Mobile Application Part): Specyficzny dla GSM/UMTS. Zapewnia funkcje roamingu, uwierzytelniania, zarządzania SMS oraz aktualizacji lokalizacji abonenta.
  • BSSAP (Base Station Subsystem Application Part): Przenosi sygnalizację między siecią radiową (BSC) a kontrolerem sieci szkieletowej (MSC) w GSM.
  • INAP (Intelligent Network Application Part) / CAP (Camel Application Part): Umożliwia usługi o wartości dodanej, takie jak pre-paid, przekierowania i numerację inteligentną.
  • OMAP (Operations and Maintenance Application Part): Protokoły utrzymania i zarządzania siecią SS7.