SS7 (M2UA)
a. Giới thiệu về M2UA
M2UA được sử dụng để truyền tải các bản tin báo hiệu người sử dụng MTP mức 2 của SS7 (có nghĩa là MTP3) qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP. M2UA sử dụng SCTP như là một giao thức truyền tải báo hiệu chung một cách tin cậy. Giao thức này có thể được sử dụng giữa một SG và MGC.
Cơ chế dùng để truyền tải báo hiệu chuyển mạch kênh từ một SG tới một MGC phải đáp ứng được những yêu cầu sau:
- Hỗ trợ giao diện MTP mức 2/MTP mức 3.
Trong SG, báo hiệu SS7 được nhận thông qua một kết cuối mạng SS7 chuẩn, sử dụng SS7 MTP để cung cấp sự truyền tải các bản tin báo hiệu SS7 tới và từ một điểm báo hiệu số 7. Sau đó SG cung cấp sự phối hợp chức năng truyền tải với IP SIGTRAN để truyền tải các bản tin báo hiệu MTP3 tới MGC – nơi mà có lớp giao thức MTP3 ngang hàng.
Hình 3.11. Kiến trúc M2UA trong SG
M2UA được khuyến nghị để sử dụng các dịch vụ của SCTP như là một giao thức truyền tải báo hiệu chung tin cậy. Sử dụng SCTP cung cấp các đặc tính sau:
- Phân phát hướng gói một cách rõ ràng (không phải là theo kiểu luồng). - Phân phát theo thứ tự bản tin người sử dụng trong nhiều luồng với lựa chọn để phân phát theo thứ tự đến của từng bản tin.
- Lựa chọn ghép nhiều bản tin người vào gói tin SCTP.
- Khả năng chịu lỗi lớp mạng thông qua việc hỗ trợ multi-homing tại cả hai phía của liên kết.
c. Các chức năng cung cấp bởi lớp M2UA
+ Sắp xếp
Lớp M2UA phải duy trì một ánh xạ của ID giao diện tới một giao diện vật lý trong SG. Giao diện vật lý có thể là V.35, khe thời gian T1, E1... Lớp M2UA cũng duy trì một ánh xạ của các Nhận dạng giao diện tới liên kết SCTP và tới các luồng liên quan trong liên kết.
Tiến trình cổng báo hiệu (SGP) ánh xạ một Nhận dạng giao diện tới một luồng/liên kết SCTP chỉ khi một tiến trình server ứng dụng (ASP) gửi một bản tin kích hoạt ASP cho một Nhận dạng giao diện nào đó. Tuy nhiên, quá trình ánh xạ này là động và có thể thay đổi bất cứ khi nào phụ thuộc vào sự thay đổi của trạng thái ASP. Quá trình ánh xạ này thậm chí có thể tạm thời ngừng, ví dụ như trong khi có sự định tuyến lại để khắc phục lỗi của một ASP tới một ASP khác (fail-over). Do đó, SGP phải duy trì trạng thái của AS/ASP và tham chiếu chúng trong quá trình địn tuyến bất cứ bản tin nào tới một AS/ASP [6].
+ Hỗ trợ sự quản lý của liên kết SCTP giữa các SGP và ASP
Lớp M2UA tại SG duy trì trạng thái khả dụng của tất cả các ASP đã được thiết lập cấu hình để quản lý liên kết SCTP và lưu lượng giữa SG và các ASP. Cũng như vậy, trạng thái tích cực/không tích cực của các ASP xa cũng được duy trì. Những ASP tích cực là những ASP đang nhận lưu lượng từ SG.
Lớp M2UA có thể được chỉ dẫn bởi sự quản lý nội bộ để thiết lập một liên kết SCTP tới một node M2UA ngang hàng. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng hàm nguyên thuỷ để yêu cầu, chỉ thị và xác nhận sự thiết lập của một liên kết SCTP với một node M2UA ngang hàng. Lớp M2UA cũng có thể cần thông báo sự quản lý nội bộ tình trạng của liên kết SCTP bên dưới bằng cách sử dụng các hàm nguyên thủy yêu cầu và chỉ thị.
+ Trạng thái của các ASP
Lớp M2UA trong SG phải duy trì trạng thái của các ASP mà nó hỗ trợ. Trạng thái của một ASP thay đổi bởi nhận được một bản tin ngang hàng hay chỉ thị từ một liên kết SCTP nội bộ.
Tại một tiến trình cổng báo hiệu SGP, một danh sách các server ứng dụng có thể chứa các ASP tích cực và không tích cực để hỗ trợ các thủ tục fail-over của ASP. Ví dụ, khi cả ASP cơ bản và ASP dự phòng đều khả dụng,
hoạt. Danh sách thứ tự của các ASP trong một server ứng dụng logic được cập nhật trong SGP để cho thấy ASP hoạt động.
+ Quản lý luồng SCTP
SCTP cho phép một số xác định các luồng được mở trong quá trình khởi tạo một liên kết. M2UA phải chịu trách nhiệm đảm bảo việc quản lý một cách hợp lý những luồng này. Bởi bản chất đơn hướng của luồng, lớp M2UA không nhận thức được thông tin luồng từ lớp M2UA ngang hàng với nó. Vì vậy mà phải có phần Nhận dạng giao diện trong tiêu đề bản tin M2UA.
+ Phối hợp hoạt động quản lý mạng SS7 không theo kiểu luồng
Nếu ASP tích cực hiện tại chuyển trạng thái, lớp M2UA trong SGP phải chuyển một chỉ thị về sự không khả dụng của người sử dụng M2UA (MTP3) tới phần quản lý lớp nội bộ. Hành động thực hiện bởi M2UA ở SGP liên quan đến MTP mức 2 phải phù hợp với các đặc tính MTP thích hợp.
d. So sánh M2PA và M2UA
Bảng 3.1. Tổng hợp một số so sánh giữa M2PA và M2UA
M2PA M2UA
Các bản tin dữ liệu MTP3
Truyền tải bản tin dữ liệu MTP3
Truyền tải bản tin dữ liệu MTP3
Giao diện với MTP3
Giới thiệu một giao diện cao hơn MTP2 tới MTP3
Giới thiệu một giao diện cao hơn MTP2 tới MTP3
Xử lý các hàm nguyên thuỷ
Điểm báo hiệu IP xử lý hàm nguyên thuỷ giữa MTP2 và MTP3
Điểm báo hiệu IP truyền tải các hàm nguyên thuỷ MTP3/MTP2 tới MTP2 của SG thông qua chức năng phối hợp hoạt động node để xử lý.
Các kiểu tuyến Kết nối SG tới điểm báo
hiệu IP là một tuyến SS7
Kết nối từ SG tới điểm báo hiệu IP không phải là một
tuyến SS7. Nó là sự mở rộng của MTP2 tới node xa.
Mã điểm SG là một node SS7 với
một mã điểm
SG không phải là một node SS7 và không có mã điểm Các lớp SS7 cao
hơn
SG có thể có các lớp SS7 cao hơn, ví dụ như SCCP
SG không có các lớp SS7 cao hơn vì nó không có MTP3
Quản lý Dựa trên MTP3 Sử dụng các thủ tục quản lý
M2UA
3.3.3. Giao thức lớp thích ứng người sử dụng phần truyền bản tin mức 3 của SS7 (M3UA) SS7 (M3UA)
a. Giới thiệu về M3UA
M3UA là giao thức hỗ trợ truyền tải bất cứ báo hiệu người sử dụng SS7 MTP3 nào qua mạng IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. Các thành phần của giao thức này cũng cho phép hoạt động không theo kiểu luồng của các thực thể ngang hàng người sử dụng MTP3 trong mạng SS7 và mạng IP. Giao thức này được sử dụng giữa một SG và một MGC hay cơ sở dữ liệu IP, hay giữa các ứng dụng trên nền IP.
Nhìn chung, cơ chế phân phát báo hiệu từ một SG tới một MGC hay cơ sở dữ liệu IP phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Hỗ trợ truyền tải tất cả các bản tin người sử dụng MTP3 SS7 (ví dụ như ISUP, SCCP, TUP…)
- Hỗ trợ hoạt động không theo kiểu luồng của các thực thể giao thức người sử dụng MTP3.
- Hỗ trợ quản lý các liên kết truyền tải SCTP và lưu lượng giữa một SG và một hay nhiều MGC hay các cơ sở dữ liệu IP.
- Hỗ trợ chia tải và và khả năng định tuyến lại (fail-over) ở các MGC hay cơ sở dữ liệu IP.
b. Kiến trúc giao thức M3UA
Kiến trúc khung được xác định để truyền báo hiệu chuyển mạch kênh qua mạng IP sử dụng nhiều thành phần, bao gồm một giao thức truyền tải báo hiệu chung và một module thích ứng để hỗ trợ các dịch vụ yêu cầu bởi một giao thức báo hiệu chuyển mạch kênh nào đó từ lớp giao thức bên dưới của nó [6].
Trong kiến trúc khung đó, M3UA được xác định nằm trong module thích ứng người sử dụng MTP3 phù hợp cho việc hỗ trợ truyền tải các bản tin của bất cứ lớp giao thức nào được xác nhận đối với MTP mức 3. Các lớp giao thức này bao gồm ISUP, SCCP, TUP…
M3UA sử dụng các dịch vụ của SCTP như là một giao thức truyền tải báo hiệu chung tin cậy bên dưới. Điều này tận dụng được nhiều ưu điểm của SCTP như đã nêu ở phần M2UA.
c. Các dịch vụ cung cấp bởi lớp M3UA
+ Hỗ trợ truyền tải bản tin người sử dụng MTP3
Lớp MTP3 cho phép truyền tải các hàm nguyên thuỷ qua một liên kết SCTP đã được thiết lập giữa một SGP và một ASP hay giữa các IPSP.
Tại một ASP, trong trường hợp có thể đến được điểm đích qua nhiều SGP, lớp M3UA cũng phải chọn lựa qua SGP nào bản tin được định tuyến hay hỗ trợ cân bằng tải qua các SGP, giảm thiểu sự truyền sai thứ tự.
+ Các chức năng quản lý chủ động
Lớp M3UA cung cấp khả năng chỉ thị lỗi ở các bản tin M3UA nhận được và thông báo khi cần thiết sự quản lý nội bộ của M3UA ngang hàng.
+ Phối hợp hoạt động với các chức năng quản lý mạng MTP3
Tại SGP, lớp M3UA cho phép phối hợp hoạt động với các chức năng quản lý MTP3 để hỗ trợ các hoạt động không theo kiểu luồng của các ứng dụng báo hiệu chuyển mạch kênh trong mạng SS7 và mạng IP. Điều này bao gồm:
- Cung cấp chỉ thị tới người sử dụng MTP3 tại một ASP rằng không thể đến được điểm đích trong mạng SS7.
- Cung cấp chỉ thị tới người sử dụng MTP3 tại một ASP rằng bây giờ có thể đến được điểm đích.
- Cung cấp chỉ thị tới người sử dụng MTP3 tại một ASP rằng bản tin tới điểm đích trong mạng SS7 đang ở trong tình trạng nghẽn của SS7.
+ Hỗ trợ quản lý các liên kết SCTP giữa SGP và ASP
Lớp M3UA tại SGP duy trì trạng thái khả dụng của tất cả các ASP xa đã được thiết lập cấu hình để quản lý các liên kết SCTP và lưu lượng giữa các thực thể ngang hàng M3UA. M3UA cũng duy trì trạng thái nghẽn và tình trạng kích hoạt hay không của các ASP xa.
d. Chức năng của M3UA
+ Biểu diễn mã điểm báo hiệu
Trong mạng báo hiệu SS7, để có thể định tuyến được, một SG có thể phải chịu trách nhiệm trình bày một tập các node trong mạng IP thành mạng SS7. Bản thân SG là một điểm báo hiệu trong mạng SS7 cũng có thể được đánh địa chỉ với một mã điểm SS7 do mục đích quản lý MTP3. Mã điểm SG cũng có thể được sử dụng cho đánh địa chỉ bất cứ người sử dụng MTP3 nào tại SG chẳng hạn như lớp SCCP nội bộ.
Một SG có thể được phân chia về mặt logic để hoạt động trong nhiều mạng SS7. Trong trường hợp như vậy, SG có thể được đánh địa chỉ với một mã điểm trong mỗi mạng, và biểu diễn một tập các node trong mạng IP sang từng mạng SS7.
Hình vẽ sau cho thấy một SG có thể được phân chia về mặt logic trong hai mạng:
Hình 3.12. Ví dụ về SG được phân chia về mặt logic trong hai mạng
+ Routing Context và Routing Key
Việc phân chia bản tin SS7 giữa SGP và server ứng dụng được xác định bằng các Routing Key và Routing Context gắn liền với nó.
Một Routing Key là một tập cần thiết các thông số SS7 được sử dụng để lọc các bản tin SS7, trong khi thông số Routing Context là một giá trị nguyên 4 byte được kết hợp với Routing Key theo quan hệ 1:1. Do đó Routing Context có thể được xem như là một chỉ mục tới bảng phân phối bản tin node gửi chứa các Routing Key.
- Giới hạn của Routing Key
Routing Key phải là duy nhất sao cho mỗi bản tin báo hiệu SS7 nhận được phải hoàn toàn phù hợp hay một phần với kết quả định tuyến. Giá trị dải thông số trong một Routing Key không cần thiết phải liên tiếp nhau.
- Quản lý Routing Key và Routing Context
Có hai cách để giám sát một Routing Key tại một SGP. Một Routing Key có thể được cấu hình tĩnh bằng cách sử dụng giao diện quản lý thực hiện độc lập hay một cách động bằng các thủ tục đăng ký Routing Key M3UA.
Khi sử dụng giao diện quản lý để cấu hình Routing Key, chức năng phân phối bản tin trong SGP không bị giới hạn trong tập các thông số mà các thuật toán phân phối bản tin khác có thể được sử dụng [6].
+ Phối hợp hoạt động SS7 và M3UA
Trong trường hợp phối hợp hoạt động SS7 và M3UA, lớp thích ứng M3UA được thiết kế để cho phép mở rộng các hàm nguyên thuỷ xác định bởi MTP3.
- Lớp SS7 cổng báo hiệu
SG chịu trách nhiệm kết cuối MTP mức 3 của giao thức SS7 và cung cấp sự mở rộng trên cơ sở IP tới người sử dụng của nó.
Từ phía mạng SS7, SG phải truyền và nhận các bản tin SS7 MSU tới và từ mạng PSTN qua giao diện mạng SS7 chuẩn, sử dụng phần truyền bản tin SS7 MTP để cung cấp sự truyền dẫn tin cậy những bản tin này.
- Phối hợp hoạt động SS7 và M3UA tại SG
SGP cung cấp phối hợp hoạt động về mặt chức năng của chức năng truyền tải giữa mạng SS7 và mạng IP bằng cách cũng hỗ trợ lớp thích ứng M3UA. Nó cho phép truyền tải các bản tin báo hiệu người sử dụng MTP3 tới và từ một ASP trên nền IP, nơi mà có lớp giao thức người sử dụng MTP ngang hàng.
- Server ứng dụng (AS)
Các nhóm AS chịu trách nhiệm cung cấp sự hỗ trợ chung cho một hay nhiều lớp cao hơn SS7. Nhìn từ phía mạng SS7, Các nhóm quản lý điểm báo hiệu SPMC cung cấp sự hỗ trợ đầy đủ cho các dịch vụ lớp cao hơn cho một mã điểm xác định.
Trong trường hợp một ASP được kết nối tới nhiều SGP, lớp M3UA phải duy trì trạng thái của điểm đích SS7 đã được thiết lập cấu hình và gửi các bản tin phụ thuộc vào trạng thái hạn chế/tắc nghẽn/khả dụng của các tuyến đường tới điểm đích SS7.
+ Mô hình dự phòng bảo vệ AS
Tất cả các bản tin người sử dụng MTP3 (ví dụ ISUP, SCCP) phù hợp với Routing Key giám sát tại một SGP thì được sắp xếp vào một AS.
AS là một tập tất cả các ASP gắn với một Routing Key xác định. Mỗi ASP trong tập này có thể được kích hoạt, không kích hoạt hay không khả dụng. ASP được kích hoạt sẽ xử lý lưu lượng, còn các ASP không kích hoạt được dùng để dự phòng.
Mô hình định tuyến lại chống lỗi hỗ trợ dự phòng "n+k", trong đó n là số ASP tối thiểu xử lý lưu lượng và k là số ASP khả dụng để thay thế khi cần.
+ Điều khiển dòng
Sự quản lý nội hạt tại một ASP có thể phải dừng lưu lượng qua một liên kết SCCP để tạm thời để liên kết không phục vụ hoặc để tiến hành kiểm tra hay bảo dưỡng. Chức năng này có thể được lựa chọn để được sử dụng để điều khiển việc bắt đầu truyền lưu lượng tại một liên kết SCTP khả dụng mới.