SIGTRAN 介绍.ppt

WG000008SIGTRAN介绍ISSUE1 0 课程目标 了解SIGTRAN的协议组成 功能及应用掌握M3UA M2UA以及SCTP协议的功能 相关概念 相关流程 学习完本课程 您将能够 参考资料 MSoftX3000技术手册 信令与协议分册 02传输协议 03SCTPMSoftX3000技术手册 信令与协议分册 02传输协议 04M3UA 课程内容 T 第一章概述第二章SCTP协议介绍第三章M3UA协议介绍第四章SIGTRAN的应用第五章相关数据配置介绍 第一章概述 第一节概述 SIGTRAN定义 SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇 它包含两层协议 传输协议和适配协议 前者就是SCTP IP 后者如M3UA 适配MTP3用户 IUA 适配Q 921用户 等 SIGTRAN功能介绍 主要功能就是适配和传输支持通过IP网络传输传统电路交换网SCN SwitchedCircuitNetwork 电路交换网 信令该协议栈支持SCN信令协议分层模型定义中的层间标准原语接口 从而保证已有的SCN信令应用可以未经修改地使用 同时利用标准的IP传输协议作为传输底层 通过增加自身的功能来满足SCN信令的特殊传输要求 思考题 请描述SIGTRAN的组成及功能 本章小结 SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇 它包含两层协议 传输协议和适配协议SIGTRAN的主要功能就是适配和传输 课程内容 第一章概述第二章SCTP协议介绍第三章M3UA协议介绍第四章SIGTRAN的应用第五章相关数据配置介绍 第二章SCTP协议介绍 第一节概述第二节SCTP术语介绍第三节SCTP功能介绍第四节SCTP消息结构第五节SCTP消息流程 SCTP协议概念 SCTP StreamControlTransmissionProtocol 流控制传输协议 是提供基于不可靠传输业务的协议 如IP 之上的可靠的数据报传输协议 SCTP的设计用于通过IP网传输SCN窄带信令消息 SCTP对TCP的缺陷进行了一些完善 使得信令传输具有更高的可靠性 SCTP的设计包括适当的拥塞控制 防止泛滥和伪装攻击 更优的实时性能和多归属性支持 SCTP被视为一个传输层协议 它的上层作为SCTP用户应用 下层为分组网络 SCTP协议特点 基于用户消息包的传输协议 支持流内用户数据报的顺序或无序传递 可以在一个偶联中建立多个流 流之间数据的传输互不干涉 通过在偶联的一端或两端支持多归属 提高偶联的可靠性 偶联建立需经过COOKIE的认证 保证了偶联的安全性 实时的路径故障测试功能 第二章SCTP协议介绍 第一节概述第二节SCTP术语介绍第三节SCTP功能介绍第四节SCTP消息结构第五节SCTP信令流程 SCTP传输地址 传输地址SCTP传输地址就是一个IP地址加一个SCTP端口号 SCTP端口号SCTP端口号就是SCTP用来识别同一地址上的用户 和TCP端口号是一个概念 举例说明 IP地址10 105 28 92和SCTP端口号1024标识了一个传输地址 10 105 28 93和1024则标识了另外一个传输地址 10 105 28 92和端口号1023也标识了一个不同的传输地址 主机和端点 主机 Host 主机的概念很实在 一个看得见 摸得着的计算机 配有一个或多个IP地址 就构成我们说的主机 是一个典型的物理实体 端点 EndPoint 端点是SCTP的基本逻辑概念 是数据报的逻辑发送者和接收者 是一个典型的逻辑实体 SCTP端点由一组具有相同SCTP端口号的传输地址标识SCTP协议规定两个端点之间能且仅能建立一条连接 所以 SCTP端点可能有多个传输地址 但是这些传输地址有唯一的端口号 偶联和流 偶联 偶联 Association 就是两个SCTP端点通过SCTP协议规定的4步握手机制建立起来的进行数据传递的逻辑联系或者说通道 流 流 Stream 是SCTP协议的一个特色术语 严格地说 流 就是一条SCTP偶联中 从一个端点到另一个端点的单向逻辑通道 一个偶联中可以包含多个流 希望顺序传递的数据必须在一个流里面传输 TSN和SSN TSNTSN TransmissionSequenceNumber 传输顺序号 在SCTP一个偶联的一端为本端发送的每个数据块顺序分配一个基于初始TSN的32位顺序号 以便对端收到时进行确认 TSN是基于偶联维护的 SSNSSN StreamSequenceNumber 流顺序号 在SCTP一个偶联的每个流内 为本端在这个流中发送的每个数据块顺序分配一个16位顺序号 以便保证流内的顺序传递 SSN是基于流维护的 TSN和SSN的分配是相互独立的 TSN和SSN续 TSN和SSN的分配是相互独立的 举个例子来说 一个连接的端点A使用两个输出流和端点B相连 有数据块A B C D要发送 发送顺序是这样的 A走流1 B走流2 C走流1 D走流2 而且D太长 被分成了两片 D1 D2 那么这5个数据块的TSN和SSN分别是 拥塞窗口和接收窗口 改 CWND 拥塞窗口 SCTP也是一个滑动窗口协议 拥塞窗口是针对每个目的地址维护的 它会根据网络状况调节 当目的地址的发送未证实消息长度超过其CWND时 端点将停止向这个地址发送数据 RWND 接收窗口 RWND用来描述一个偶联对端的接收缓冲区大小 偶联建立过程中 双方会交换彼此的初始RWND RWND会根据数据发送 证实的情况即时地变化 RWND的大小限制了SCTP可以发送的数据的大小 当RWND等于0时 SCTP还可以发送一个数据报 以便通过证实消息得知对方缓冲区的变化 直到达到CWND的限制 第二章SCTP协议介绍 第一节概述第二节SCTP术语介绍第三节SCTP功能介绍第四节SCTP消息结构第五节SCTP消息流程 SCTP功能介绍 SCTP的功能主要包括偶联的启动与关闭 流内顺序传递 用户数据分片 证实和消除拥塞 消息块捆绑 报文验证和路径管理等 偶联的启动与关闭SCTP是面向偶联的传输协议 通常情况下 数据只有在建立了偶联的两个端点间才能进行传递 SCTP允许偶联建立过程中的特定步骤传递数据 因此偶联建立和关闭是SCTP提供其他服务的前提 SCTP功能介绍 流内顺序传递SCTP提供数据报的顺序传递 顺序传递的数据报必需放在一个 流 中传递 流是顺序传递的基石 用户数据分片SCTP通过对传送路径上最大PMTU的检测 实现在SCTP层 将超大用户数据分片打包 避免在IP层的多次分片 重组 可以减少路由器上IP层负担 证实和避免拥塞证实和重传是协议保证传输可靠性的不二法门 SCTP也一样 证实机制是SCTP保证传输可靠性的基石 拥塞避免沿袭了TCP的窗口机制 进行合适的流控 SCTP功能介绍 块绑定如果很短的用户数据被带上很大一个SCTP消息头传递效率很低 可以将几个用户数据绑定在一个SCTP报文里面传输 以提高带宽的利用率 报文验证报文验证是SCTP提供无差错传输的基石 SCTP通过对用户数据使用ADLER 16或CRC32算法 计算出一个32位的校验和 带在数据报中 在接收端进行同样的运算 通过检查校验和是否相等来验证用户数据是否遭到破坏 路径管理通过心跳 累计重传次数 SCTP将目的地址 端点的可达性好好的管理了起来 第二章SCTP协议介绍 第一节概述第二节SCTP术语介绍第三节SCTP功能介绍第四节SCTP消息结构第五节SCTP消息流程 SCTP消息结构 改 通用头 COMMONHEADER 信息块 CHUNK SCTP消息类型 第二章SCTP协议介绍 第一节概述第二节SCTP术语介绍第三节SCTP功能介绍第四节SCTP消息结构第五节SCTP消息流程 SCTP协议规程 SCTP作为一个面向连接的可靠传输层协议 其协议规程包括 偶联的建立 偶联的终止 数据传递和证实 最多再加上拥塞控制机制 路径管理机制 偶联的建立 SCTP偶联建立的过程是4步握手 即有4个消息交互 INIT INITACK COOKIEECHO COOKIEACK 偶联的终止 SCTP偶联的终止分为两种 一种是GRACEFUL的终止 一种是UNGRACEFUL的终止 前者保证所有两端的未发送 发送未证实数据得到发送和证实后再终止偶联 而后者则直接终止偶联 丢弃这些数据 思考题 请描述SCTP协议的功能请描述偶联建立及终止流程 本章小结 本章主要描述了SCTP的功能 消息结构 信令流程等内容 课程内容 第一章概述第二章SCTP协议介绍第三章M3UA协议介绍第四章SIGTRAN的应用第五章相关数据配置介绍 第三章M3UA协议介绍 第一节概述第二节基本概念介绍第三节M3UA消息结构第四节M3UA消息流程 M3UA功能 M3UA是MTP3或者MPT 3b用户适配协议 它使用流控制传输协议 SCTP 通过IP传输MTP3或者MPT 3b层的用户信令消息 即ISUP消息和SCCP消息 支持协议元素实现MTP3或者MPT 3b对等用户在SS7 包括窄带SS7和宽带SS7 和IP域里的无缝操作 该协议可用于信令网关 SG 和媒体网关控制器 MGC 或IP数据库之间的信令传输 也可用于基于IP的应用之间的信令传输 M3UA协议栈介绍 M3UA协议栈介绍 续 M3UA协议栈介绍 续 M3UA层还可用于两个IPSP之间的点到点信令传输 向上层提供与MTP3相同的原语和服务 第三章M3UA协议介绍 第一节概述第二节基本概念介绍第三节M3UA消息结构第四节M3UA消息流程 基本概念介绍 应用服务器 AS 一个逻辑实体 对应一个特定的 路由键 例如 一个虚拟的交换单元 处理一定范围的PSTN中继电路的呼叫业务 标识它的路由键是 SIO DPC OPC CIC range 应用服务器进程 ASP 一个AS的实际处理实体 IP服务器进程 IPSP 基于IP应用的进程实例 本质上IPSP与ASP相同 只是IPSP使用点到点的M3UA 而不使用信令网关的业务 基本概念介绍 信令网关 SG SG是一个信令代理 能够在IP网络边缘接收 发送SCN内部信令 SG在SS7网络中是一个SS7信令点 信令网关进程 SGP 一个SG的进程实例 基本概念介绍 M3UA链路通过SCTP偶联建立的SGP ASP和IPSP IPSP之间的关联关系叫做M3UA链路 M3UA链路的归属端属性可以是SGP ASP或IPSP M3UA链路状态包括M3UA LINK UNESTABLISH M3UA LINK DOWN M3UA LINK INACTIVE和M3UA LINK ACTIVE 基本概念介绍 M3UA链路的状态迁移 基本概念介绍 M3UA链路集M3UA链路集由SG和MGC之间 SGP ASP方式 或MGC和MGC之间 IPSP IPSP方式 服务于同一个AS的所有M3UA链路集成 M3UA链路集的状态取决于组内链路的状态 M3UA链路集在ASP IPSP 客户端 侧的状态有三种 M3UA LINKSET DOWN M3UA LINKSET INACTIVE M3UA LINKSET ACTIVE 在SGP IPSP 服务器端 侧的状态有四种 M3UA LINKSET DOWN M3UA LINKSET INACTIVE M3UA LINKSET ACTIVE M3UA LINKSET PENDING 基本概念介绍 M3UA链路集迁移图 基本概念介绍 M3UA路由从源实体到目的实体的通道叫做M3UA路由 一条M3UA路由在归属端对应一个M3UA链路集 在ASP或IPSP 客户端 侧 通常只有一条路由从本地实体到特定目的实体 但是在SGP或IPSP 服务器端 侧 可以有多条路由从本地实体到特定目的实体 路由状态有两种 M3UA ROUTE AVAILABLE和M3UA ROUTE UNAVAILABLE 基本概念介绍 SGP IPSP 服务器 侧M3UA路由状态迁移图 基本概念介绍 ASP IPSP 客户端 侧M3UA路由状态迁移图 基本概念介绍 M3UA实体完成某些特定功能的逻辑处理单元 例如 AS SP 或只实现特定消息转接功能的逻辑单元 如SG可以划分作M3UA实体 每个M3UA实体由专门的信令信令点编码识别 M3UA实体进一步分为M3UA本地实体和M3UA目的实体两类 M3UA本地实体 在本端完成特定功能的逻辑实体 M3UA目的实体 在对端完成特定功能的逻辑实体 基本概念介绍 M3UA目的实体状态迁移图 基本概念介绍 M3UASPMC状态迁移图 M3UA路由 链路 实体之间的关系 第三章M3UA协议介绍 第一节概述第二节基本概念介绍第三节M3UA消息结构第四节M3UA消息流程 M3UA消息结构 M3UA消息由公共的消息头和随后的0个或几个可变长度参数构成 公共消息头包括版本 消息类别 消息类型 消息长度和消息内容 消息头对于所有信令协议适配层消息是公共的 所有包含在M3UA消息中的参数都采用 标签长度值 的格式 M3UA消息介绍 管理消息 转接消息 M3UA消息介绍 SS7信令网管理消息 M3UA消息介绍 ASP状态维护消息 M3UA消息介绍 ASP业务维护消息 第三章M3UA协议介绍 第一节概述第二节基本概念介绍第三节M3UA消息结构第四节M3UA消息流程 M3UA消息建立流程 数据传输流程 若一个ASP的M3UA层有一条M3UA用户消息需要发送到SG 它将进行如下操作 确定正确的目的实体 若目的实体可达 则获取到该目的实体的可用的路由 获取属于该路由的活动的链路集 确定给定链路集内的活动的链路 确定是否填充了DATA消息的任选域 将MTP TRANSFER请求原语映射到DATA消息的协议数据域里 通过选定的M3UA链路发送DATA消息到SGP的M3UA对等端 数据传输流程 数据传输流程 若SG上的M3UA层有一条M3UA用户消息需要发送到ASP 它将进行如下操作 确定正确的目的实体 若目的实体可达 则获取到该目的实体的可用的路由 获取属于该路由的活动的链路集 确定给定链路集内的活动的链路 将MTP TRANSFER请求原语映射到DATA消息的协议数据域里 通过选定的M3UA链路发送DATA消息到ASP的M3UA对等端 数据传输流程 释放流程 当M3UA链路需要退出时 ASP将启动释放流程 关闭SCTP偶联 思考题 请描述M3UA的功能请描述M3UA链路的建立 数据传输 释放等过程 本章小结 本章共描述了M3UA的功能及相关流程等内容 M2UA介绍 M2UA概念M2UA功能M2UA消息结构和主要消息M2UA处理流程M2UA在SX3000 M2UA介绍 概念 AS ApplicationServer 应用服务器 一个逻辑实体 代表一定的资源 在M2UA中AS是一组接口标识上业务的组合 ASP ApplicationServerProcess 应用服务器进程 一个AS的进程实例 状态是激活 备用 每个ASP包含一个SCTP端点 能够处理多个AS的业务SGP SignallingGatewayProcess 信令网关进程 一个SG的进程实例 状态是激活 备用 负荷分担IID InterfaceID 每一条MTP2链路的标识 用于MGC和SG间通信 SignalingBackhaul 信令回程 信令通过M2UA从MG一点传送到MGC 通过H 248返下来控制MG M2UA介绍 功能 示意图 M2UA介绍 功能 服务 支持MTP2 MTP3接口边界支持SG和MGC间管理层通信负责管理SG和MGC间的SCTP连接维护SGP ASP AS状态 M2UA介绍 功能 组网 M2UA介绍 消息结构和主要消息 M2UA消息包括公共头 M2UA消息头 消息参数三部分 公共头 M2UA消息头 只用于MTP2用户适配消息 消息参数是以TLV形式组成的参数 M2UA介绍 消息结构和主要消息 M2UA介绍 消息结构和主要消息 M2UA介绍 处理流程 建立业务环境 SCTP连接建立后M2UA才能开始建立业务环境的流程 M2UA介绍 处理流程 数据传送 MTP2M2UAM2UAMTP3SGPSGPASPASP建立MTP2链路 StateCfm STATUS EMER SET EmerCfm EstablishCfm InServInd 数据传送 ReceiveMSU 拆除链路 ReleaseCfm OutofServInd M2UA介绍 处理流程 拆除业务环境 M2UA在SX3000 IETF定义的M2UA引入了SG SGP AS ASP等抽象的概念 数据配置复杂 同时为了网络规划 需要一个SGP和ASP间关系的配置 这个M2UA协议中并没有考虑到这一点 为了适应大规模的网络设计 方便规划 同时也方便数据配置 我们引入了M2UA链路的概念 M2UA链路是SGP和ASP的关联和其间的SCTP连接 配置数据只需要配置M2UA链路就同时包含了SGP ASP以及他们关联信息 MTP2链路上的业务承载在M2UA链路上 M2UA链路的引入不仅容易理解 而且有利于大规模网络应用 方便网络规划 同时也方便熟悉原有七号配置的人员配置M2UA M2UA在SX3000 引入M2UA链路概念后的网络图示 M2UA链路的状态包括 Unestablished established Inactive 和Active状态 可以看出M2UA链路状态是SCTP链路状态和ASP状态的综合 M2UA在SX3000 M2UA运行在宽带信令板 可以把M2UA链路配置在这些单板上 配置原则是 通向一个DPC至少配置两条MTP链路 配置在至少2条M2UA链路分担通向同一DPC的MTP链路 M2UA链路至少分担在两个宽带信令模块 M2UAM3UA比较分析 从协议本身来看 两个协议主要差别就是处在不同的层次 M2UA可以认为处于链路层 M3UA处于网络层 单单从协议本身来看 M2UA比较简单 互通对接容易 加上在现有网上久经考验的MTP3 可以迅速的提供 M3UA比较复杂 重新实现了一遍MTP3 而且IETF对标准的定义没有ITU严谨 从组网角度来看 M2UA和M3UA都是用来接入原有的NO7网络 和原有的PSTN网络进行信令的互通 一个是链路层的互通 一个是网络层的互通 两个协议用在不同的地方 有不同的用途 M2UA的特点是分散接入 控制集中 分散接入体现在MTP2链路可以分散在各个地方 甚至全国各地 一般在Mg上提供 控制集中体现在一个Softswitch上的MTP3可以通过M2UA控制各地的MTP2链路 M3UA的特点是集中接入 多个Softswitch通过一对SG接入原有的NO7网络 由于接入分散 控制集中 在一个Softswitch控制分布在不同城市需要同不同城市的窄带关口局对接的情况下 使用M2UA可以节约信令点码和SG设备 由于集中接入 当网络庞大复杂时 使用M3UA或者MTP3 M2PA的SG就具有了STP类似的优点 在SG上可以进行一些数据处理 比如GT翻译 同时也带来了传统信令网中STP带来的好处 信令网络结构清晰 直连链路减少 集中接入的前提是这个SG可以访问原有网络中的所有点 原有网络中的所有点都需要做通过这个SG到达IP域中softswitch的数据 M2UAM3UA比较分析 从具体的应用业务来看 M2UA适合于电路相关型业务的宽窄带信令互通 特别是不同运营商间的互通 由于目前网络上都采用关口局的方式进行不同运营上间的互通 没有关口局间的信令网 关口局间的信令都是直连方式 集中接入在这里无法发挥作用 M3UA适合于非电路相关型业务的宽窄带信令互通 这种业务可以利用SG的GT翻译等功能 而且这种业务一般是多个Softswitch集中访问SCP和HLR等 集中接入的优势也发挥出来了 从设备提供角度来看 使用M3UA Softswitch就不需要MTP3 有利于没有NO7信令积累的新兴制造商 SG需要MTP3 这时SG是完成网络层转换 相对复杂 可以由具有NO7技术积累的厂商提供 如果使用M2UA Softswitch需要MTP3 需要NO7信令积累 而SG就相对简单 只完成链路层的转换 从设备的可扩展性看 无论是M3UA协议还是M2UA协议 都不会对设备的扩展性有太大的影响 设备的可扩展性 取决于设备的系统设计 同使用的协议没有关系 对于电路相关型业务 1条64kbit s的信令链路 如果以0 4erl算可以支持2493条中继电路 因此电路型业务需要的链路数比较少 支持M2UA对MG的处理要求很小 第二可扩展性并不会受协议的影响 链路层协议的可扩展性实现上比网络层在实现更容易 M2PA介绍 功能示意图 M2PA介绍 功能 支持在IP上的MTP3协议的无缝操作支持MTP2 3的接口原语支持管理SCTP连接和传输 而不是MTP2支持向管理层异步报告状态改变支持端到端通信MSU继续被支持 作为用户数据 使用LinkStatus消息实现状态交流映射维护 链路 与SCTP连接 IP目的地之间的映射关系SCTP流管理流的使用数量和流的使用方法支持基于M2PA的MTP3全部功能的实现 M2PA介绍 功能 组网图 IUA V5UA介绍 功能示意图 IUA V5UA的概念和组网和M2UA一样 功能上的差别仅仅是 IUA总结Q 921透传Q 931 V5UA总结LAPV5 透传V5L3 PSTN BCC IUA V5UA介绍 应用示意图 课程内容 第一章概述第二章SCTP协议介绍第三章M3UA协议介绍第四章SIGTRAN的应用第五章相关数据配置介绍 M3UA在3G中的应用 M2UA IUA V5UA介绍 应用示意图 在信令网关中的应用 在信令网关中的应用 在信令网关中的应用 在Nc接口中的应用 在Mc接口中的应用 在7号信令