SS7
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SISTEMA DE SEALIZACION # 7 (SS7) INTRODUCCION. Antes de empezar
a explicar que es el sistema de sealizacin # 7 puede ser de gran
ayuda entender porque se creo. Hace 75 aos no exista la red SS7
pero ya exista la red telefnica. Esta en un principio simplemente
consista de lneas telefnicas conectadas a un concentrador o tambin
llamado conmutador (Central). Cada Central solo proporcionaba
servicio a los usuarios que estaban conectados a este. En realidad
cada Central estaba aislada de las dems existentes en otras zonas,
ciudades o regiones. Fue entonces que se empez a observar que la
forma mas eficiente de extender la distancia que poda cubrir una
llamada telefnica era simplemente conectando las Centrales
existentes. Esto tambin incremento enormemente las posibilidades de
enrutamiento de una llamada; fue entonces que realmente naci la
primera red telefnica. Hoy en da esa red es conocida como la Red
Telefnica Publica Conmutada (RTPC) o en ingles PSTN. Tan pronto
como se empez a pensar como y en donde deban establecerse las
conexiones entre las Centrales el diseo de redes apareci en escena.
Como parte de ese diseo ciertas Centrales fueron conectadas entre
si para aumentar la cobertura de una red local. Cuando las ciudades
fueron creciendo y demandando mas conexiones telefnicas, se fueron
creando mas centrales que a su vez se fueron agrupando en reas
conectadas a una Central Tandem que recoga el trafico de todas las
centrales de una rea y lo enrulaba hasta las dems reas o hacia una
central de transito de larga distancia . Luego vino el desarrollo
de Centrales regionales las cuales conectaban centrales tandem. Hoy
en da casi todas las redes emplean un tipo similar de jerarqua.
Para el usuario de un telfono le debe parecer simple conectar dos
telfonos para establecer una conversacin. Esto sera as si solo
hubiese dos telfonos, pero en realidad existen cientos de millones
de telfonos. Por lo tanto una central debe manejar la informacin
suministrada por el abonado llamante, tambin conocido como abonado
A, por el abonado llamado o abonado B, y por la central telefnica
que conecta la llamada. Si observamos el proceso de una llamada
telefnica normal vemos que cuando una persona intenta hacer una
llamada (abonado A) levanta el auricular del telfono con lo cual
cierra el circuito de dos hilos. En la central local a la cual esta
conectado este abonado se detecta este cierre de circuito mediante
la interfaz de lnea de abonado o ILA. Para la central esta es la
indicacin de que se quiere realizar una llamada; esta seal se
conoce como descuelgue (off hook). La central responde a esta seal
enviando un sonido conocido como tono de invitacin a marcar (TIM).
Para el abonado A esto indica que la lnea esta en perfectas
condiciones y que la central esta lista para recibir las
instrucciones que el abonado enve de acuerdo a la marcacin. Cuando
el circuito se conecta hasta la central telefnica donde esta
ubicado el abonado llamado (abonado B), esa central una vez mas
tiene que verificar el estado de la lnea del abonado B mediante el
ILA correspondiente. Si ese abonado no esta utilizando el telfono,
el auricular estar colgado (on hook) y el circuito que permite la
transmisin de voz no estar completo. En este caso la central
telefnica a la cual pertenece el abonado B le enva un voltaje a
travs de la lnea con el propsito de hacer timbrar el telfono. Al
hacer esto, esta misma central genera y retorna un tono
interrumpido que
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se devuelve a travs del circuito establecido hasta el telfono
del abonado que esta efectuando la llamada (abonado A) para que
este escuche esta seal y sepa que el telfono al cual l esta
llamando esta timbrando. Por supuesto que si el telfono del abonado
B esta siendo utilizado (o simplemente que el auricular no este en
su lugar correcto) la central telefnica que sirve a ese abonado no
intentara conectar la llamada. En vez de esto devolver un tono
conocido como seal de ocupado. El abonado A sabr entonces que la
llamada no puede ser establecida y colgara. A su vez la central
local detecta la interrupcin del circuito como una seal de colgado
(on hook). Pero esta central todava no puede desmantelar la conexin
al tandem. Esto se debe a que el tandem necesita recibir la
sealizacin que indique que el abonado A colg. El tandem a su vez
necesita sealizar a la central regional de esa condicin. Solo
cuando la sealizacin de liberacin se complete hasta la ultima
central involucrada se puede liberar la conexin. Las compaas
telefnicas se dieron cuenta de los problemas creados por este tipo
de sealizacin, ya que esta es enviada a travs de los mismos
circuitos que transportan la voz durante la conversacin.
Consideremos lo que sucede cuando el resultado de una llamada es
una seal de ocupado. El abonado A cuelga rpidamente (si contamos
con suerte), o talvez se quede escuchando la seal de ocupado por
algunos segundos o mas. Durante todo ese tiempo ninguna conversacin
se lleva a cabo en ese circuito en particular. Sin embargo el
circuito debe mantenerse con el solo propsito de retornar la seal
de ocupado. Y si este se esta haciendo en una llamada de la Guajira
hasta Nario cientos o miles de hilos telefnicos estn manteniendo
ese circuito. Despus de utilizar un circuito por algunos segundos
el abonado A quizs quiera colgar e intentar de nuevo la llamada. Si
el resultado es el mismo mas circuitos estarn siendo ocupados por
mas tiempo. Y no sabemos cuentos intentos de llamada har hasta que
pueda hablar con alguien. Si se multiplica esto por los millones de
llamadas realizadas cada hora se puede tener una idea del tamao del
problema de utilizar las vas de habla como medios de sealizacin.
Hacia mediados del siglo XX la nica manera en que una compaa
telefnica poda compensar tal perdida en su capacidad de conversacin
era incrementando el tamao de la infraestructura telefnica. Eso
significo ms lneas, mas cableado, mas conmutadores y mas de todo lo
que se necesita para suministrar conexiones telefnicas. Los
circuitos definitivamente no estaban siendo utilizados
eficientemente, pero era la nica manera de hacerlo. Fue entonces
que se vio la necesidad de aislar de alguna manera las vas de
sealizacin de las de voz o datos para no emplear recursos de forma
innecesaria. Con el advenimiento de las primeras redes digitales se
vio la posibilidad de que una maquina pudiera hablar con otra a
travs de las lneas de transmisin dedicadas, como era el caso de los
teletipos. Como es usual los avances en este sentido fueron de
naturaleza propietaria, es decir esfuerzos individuales de diversas
compaas por interconectar sus propios equipos. Este hecho creo tal
diversidad de equipos y de protocolos que fue clara la necesidad de
establecer ciertas reglas para manejar las comunicaciones de forma
consistente, es decir se empezaron a estudiar estndares para
otorgarle un orden a la forma en la cual los equipos se iban a
comunicar entre si. Esta tarea le fue encomendada al CCITT o Comit
Consultivo Internacional para la Telefona y Telegrafa, el cual era
una rama de Naciones Unidas. El resultado de sus deliberaciones fue
El Sistema # 6 de Sealizacin Intercentrales por Canal Comn
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(SS6), introducido en los aos 60s. Por supuesto hubo 5 versiones
anteriores pero solamente SS6 sobrevivi y fue acogido en el
mercado. Recientemente el nombre del grupo CCITT se cambio al de
Sector de Estandarizacin de las telecomunicaciones (TS) y se
aadieron los grupos responsables de las radiocomunicaciones (RS) y
de desarrollo de las telecomunicaciones (D). Ya que el grupo TS es
el responsable por el desarrollo de los estndares SS7, el uso del
termino CCITT se ha reemplazado rpidamente por el de ITU-TS. En la
actualidad existen varios estndares para SS7, por ejemplo ITU,
ANSI, el sistema japons, etc., los cuales en realidad no son
estndares diferentes. Es simplemente que varias naciones decidieron
modificar la versin ITU-TS en algunos detalles para acomodarse a
sus propias necesidades. Actualmente existen ms de 30 variantes
nacionales del estndar ITU-TS. Para finalizar esta introduccin
debemos resaltar el hecho de que las tecnologas modernas se han
vuelto disponibles universalmente de forma tan rpida solamente
debido a la existencia de la PSTN. Sin esta, no habra Internet. Sin
la PSTN no habra telefona mvil y tampoco existira el Sistema de
Sealizacin # 7 que es el tema en que nos embarcaremos de aqu en
adelante.
CAPITULO 1. CONCEPTOS DE SEALIZACIN 1.1. SEALIZACIN: El propsito
bsico de la sealizacin es el de crear un lenguaje tcnico para
intercambiar informacin de control que finalmente conecte dos lneas
telefnicas ubicadas en cualquier parte de la red telefnica. El
trafico de sealizacin que nos interesa a nosotros es el externo a
las centrales, es decir el que se realiza entre diferentes tipos de
nodos de red. Actualmente el principal propsito de la sealizacin
externa es el de transferir informacin de control entre nodos que
se encargan de: Control de trfico Comunicacin con bases de datos.
Redes Inteligentes. Gestin de red
Cada una de estas actividades intercambia diferentes tipos de
informacin de sealizacin. Control de trfico:
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Abonado B
Direccin Completa B responde
Desconexin
Comunicacin con bases de datos:
MS=X esta en mi rea
BD 1
OK, ya me actualic
BD 2MS=X
MS = Mvil
Gestin de red:
Central Local
Problema en la troncal Troncal bloqueada
Grupo de troncales y bloqueadasCentral de Transito
Redireccionar trafico, etc.
Centro de Soporte operacional
Hoy en da las redes de telecomunicaciones son de 2 tipos:
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Por conmutacin de circuitos Por conmutacin de paquetes o tambin
llamada conmutacin estadstica.
Los principales usuarios de la conmutacin de circuitos son:
PSTN (Public Swiitched Telefonee Network) o Red telefnica
publica conmutada. CSPDN (Circuit Switched Public Data Network) o
Red de datos publica conmutada ISDN (RDSI) o Red digital de
servicios integrados. PLMN (Public Land Mobile Network) o Red
Publica Mvil .
Las redes de conmutacin de paquetes se dividen en dos tipos:
Redes de paquetes de datos de longitud variable. Redes de paquetes
de datos de longitud fija (Tambin llamadas clulas o celdas)
Para las redes de paquetes de datos de longitud variable los
usuarios principales son:
PSPDN (Packet Switched Public Data Network) o red de datos
publica por conmutacin de paquetes (Solo lleva datos). FR Nw (Frame
Relay Network), es una versin mas rpida y actualizada de la PSPDN y
se usa especialmente para conexiones entre LANs.
Para las redes de paquetes de datos de longitud fija los
usuarios principales son los servicios que transmiten datos en los
siguientes modos de transferencia:
ATM Nw (Asinchronous Transfer Mode Network) o red en modo de
transferencia asncrona. DQDB Nw (Distributed Queue Dual Bus
Network) o red con bus dual con cola distribuida.
1.2. SEALIZACION DE ACCESO Y DE TRONCAL Es importante hacer
distincin entre sealizacin de acceso y sealizacin de troncal. Los
tipos de sealizacin de acceso son: Sealizacin de lnea de abonado
analgico.(PSTN) Sealizacin de abonado digital (DSS 1). La
sealizacin de troncal se subdivide en dos categoras: CAS (Channel
Associated Signalling) o sealizacin por canal asociado. CCS (Common
Channel Signalling) o sealizacin por canal comn.
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Sealizacin
Sealizacin de acceso
Sealizacin de troncal
DSS 1 ISDN PLMN
Sealizacin de lnea de abonado - Decadica - DTMF
CAS Canal asociado
CCS Canal comn
PSTN Sistema #5 Sistema R1 Sistema R2 PSTN Sistema #6 PSTN
Sistema #7
PSTN ISDN PLMNetc.
Fig
Funcionalidad de la sealizacin
1.2.1. Sealizacin de lnea de abonado PSTN: es la sealizacin que
se lleva a cabo entre el abonado y la central local y se realiza
teniendo en cuenta: Seales de cuelgue / descuelgue Dgitos marcados
Tonos de informacin (marcacin, ocupado, etc.) Anuncios grabados
Seales de timbre
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Central Local Descuelgue tono de marcacin
Numero B Tono de control llamada
Seal de timbre Descuelga / responde
Voz / Fax / datosCuelga Cuelga
Figura. Sealizacin de abonado en PSTN. 1.2.2. Sistema de
sealizacin de abonado digital DSS. Es el sistema de sealizacin
estndar usado en RDSI (ISDN) y tambin es conocido como Sistema de
sealizacin por canal D La sealizacin por canal D solo esta definida
para lneas digitales. Los protocolos de sealizacin estn basados en
las 3 primeras capas del modelo OSI, por lo tanto los mensajes de
sealizacin son transferidos como paquetes de datos entre el
terminal de usuario y la central local. A causa del complejo
entorno del servicio en el sitio donde esta ubicado el terminal
RDSI, la cantidad de informacin de sealizacin es diferente de la
sealizacin de un abonado telefnico analgico. Este hecho se refleja
en el nmero de parmetros incluidos en los mensajes de canal D.
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Terminal A (RDSI)
Terminal B (RDSI)
Sealizacin Canal DSetup Llamada procesada. Alert Conectar
Central Local
Red TroncalSealizacin SS7
Central Local
Sealizacin Canal DSetup Alert Conectar ACK de conectar
ACK de conectar
COMUNICACIN DE LA LLAMADADesconectar Soltar release. Desconexin
completa Desconectar Soltar Desconexin completa
Figura. Sealizacin Canal D para el establecimiento y desconexin
de una llamada en RDSI
1.3. SEALIZACION DE TRONCAL 1.3.1. Sealizacin por canal asociado
(CAS): Este trmino indica que la transferencia de seales esta
asociada de forma muy cercana con el canal de comunicacin de voz.
En otras palabras, la sealizacin y el trfico de voz viajan a travs
de la misma ruta a travs de la red. Una caracterstica tpica de
estos sistemas es que la sealizacin de troncal se enva sobre un
enlace PCM con 32 intervalos de tiempo, en el cual en el intervalo
16 va la informacin de sealizacin. La informacin enviada en el IT
16 (intervalo de tiempo 16) es llamada seal de lnea y las seales
enviadas en los canales de trfico de voz se llaman seales de
registro, cuya informacin es numrica es decir se refiere a las
cifras del # B, del #A, categora de los abonados, etc. Informacin
que se encuentra almacenada en los registros de los equipos de
control, de all su nombre. Ejemplos de sealizacin de registro son
el sistema No 5, el sistema R1 y el sistema R2. Seales de lnea: Es
el conjunto seales relacionada a la lnea o canal de voz y a las que
son procesadas en los terminales de los enlaces. La informacin
transportada en estas seales es principalmente la misma para todas
las llamadas. Por ejemplo: Lnea disponible Toma de la lnea
Reconocimiento de toma de lnea B responde Cuelga A (liberacin
normal).
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Cuelga B. Guarda de desconexin Desconexin forzada Bloqueo de
lnea Pulsos de Tarificacion etc.
Estas seales pueden ser enviadas o recibidas durante toda la
duracin de la llamada. Aun cuando una lnea este desocupada, una
seal lnea disponible se enva continuamente a travs de ese canal.
Seales de registro: Son seales de informacin nicas para cada
llamada, las cuales dirigen y controlan el establecimiento de la
llamada a travs de todas las centrales conectadas. Los siguientes
son informaciones tpicas de las seales registro: Numero B Categora
de abonado A Estado de B Numero A (en algunos casos) etc.
En sistemas como el No 5, R1 y R2, las seales se forman de tonos
o combinacin de tonos cuyas frecuencias estn dentro de banda.
Normalmente las centrales tienen equipos de sealizacin dedicados
para el manejo de las seales de registro. En el sistema R2 se
requieren dos tipos de equipo: transmisores y receptores de cdigo.
Puesto que la informacin en CAS se transmita mediante tonos,
implica un gran nmero de limitaciones para el desarrollo de nuevos
servicios debido a restricciones tales como restriccin de la
capacidades el numero de seales, procedimientos de sealizacin
lentos y ningn tipo de flexibilidad para adoptar nuevos
requerimientos de sealizacin. 1.3.2. Sealizacin por canal comn
(CCS): Este trmino indica la utilizacin de un canal de datos comn
(enlace de sealizacin) el cual exclusivamente sirve como portador
de toda la sealizacin requerida por un gran nmero de canales de
voz.
Mensaje de sealizacin
Paquete de datos
Central A
Central B
Terminal de sealizacin
Terminal de sealizacin Enlace de sealizacin
Computador
Computador
Figura. SS7, un concepto de sealizacin basado en paquetes de
datos
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Este sistema fue normalizado por el CCITT en 1980 y le fue dado
el nombre de sistema de sealizacin # 7 y estaba enfocado para redes
de telecomunicaciones digitales nacionales e internacionales. La
primera versin fue diseada para datos y telefona. Hoy en da SS7 es
usada en muchos tipos de redes, sobre todo en PSTN, RDSI, PLMN e IN
(redes inteligentes) en todo el mundo. 1.3.3. son: SISTEMA DE
SEALIZACIN No 7: Las principales caractersticas de SS7
Alta flexibilidad: puede ser empleado en diferentes servicios de
telecomunicaciones Alta capacidad: Un solo enlace de sealizacin
soporta cientos de troncales Alta velocidad: establecer una llamada
a travs de varias centrales toma menos de 1 segundo. Alta
confiabilidad: contienen poderosas funciones para eliminar
problemas de la red de sealizacin. Un ejemplo es la posibilidad de
escoger enlaces alternos para la sealizacin. Economa: puede ser
usado por un amplio rango de servicios de telecomunicaciones.
Requiere menos hardware que los sistemas anteriores.
La siguiente figura ilustra una jerarqua de red tpica con nodos
de red, funciones y portadoras que necesitan soporte de sealizacin,
especialmente de SS7.
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IE
IE
GMSC HLR MSC VLR PLMN BSC SCP (IN) Transito TE de tandem SSP LE
PSTN RDSI IN LELneas Troncales Transito nacional TE
STP
STP
RBS
MS
PSTNMSC: Centro de conmutacin de servicios mviles GMSC: Gateway
MSC BSC: Controlador de la estacin base (GSM) MS: estacin mvil
(terminal) RBS: Estacin base de radio HLR: Registro de usuarios
locales VLR: registro de usuarios visitantes
PBX PSTN ISDN
IE: Central Internacional LE: Central local TE: Central de
transito PBX: Central privada SCP: Punto de control de servicios
SSP: Punto de conmutacin de servicios STP: Punto de transferencia
de servicios
Figura. Nodos de red, funciones y portadoras en una red
fsica.
CAPITULO 2. ARQUITECTURA DE LA RED SS7
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Primero demos un vistazo general a los conceptos ms importantes
utilizados al hablar de una red de sealizacin No 7. Existen dos
componentes bsicos que son el Punto de sealizacin SP (Signalling
Point) y el Enlace de Sealizacin SL (Signalling Link). Una central
digital que use SS7 se conoce como SP y dentro del sistema SS7 se
le asigna un nmero de identificacin nico conocido como Cdigo del
Punto de Sealizacin SPC (Signalling Point Code). Esta numeracin se
basa en el estndar ITU o en el ANSI (en USA). El camino digital
para transferir seales SS7 entre SPs se llama Enlace de Sealizacin
o SL. En la red fsica esto corresponde a un intervalo de tiempo de
la trama PCM (IT16) dedicado, uno en cada direccin de un enlace
PCM. La configuracin del enlace SS7 lo completa un Terminal de
Sealizacin ST (Signalling Terminal) en cada extremo del enlace. Los
mensajes de sealizacin estn empaquetados en un formato llamado
Unidad de Sealizacin de Mensajes o MSU (Message Signal Unit). Por
razones de confiabilidad y capacidad es necesario tener mas de un
enlace de sealizacin o SL entre dos puntos de sealizacin (SPs)
adyacentes. Cuando hay varios SLs en paralelo se denominan Set de
Enlaces o LS (Link Set).
SP = 2-15SL (Enlace de sealizacin)
Central de transito
Set de enlaces (LS)Hasta 16 enlaces en paralelo
MSU
SL
LS
Central local SP = 2-130Cdigo del punto de sealizacin (SPC)
MSU (Unidad de sealizacin de mensaje ST (Terminal
desealizacin)
Central local
SP = 2-140
Punto de sealizacin (SP)
Figura. Componentes bsicos en una red SS7. A nivel mundial la
red de sealizacin esta estructurada en 2 niveles funcionales
independientes: el nivel nacional y el nivel internacional. Esto
facilita una clara distribucin de la responsabilidad respecto a la
sealizacin en los aspectos de la gestin de red. Tambin permite que
los planes de numeracin para los SPs en la red internacional y en
las diferentes redes nacionales sean independientes entre si.
.Jaime Bados A
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Solo circuitos de trfico
Central local SP = 2-130
Central de transito SP = 2-15
Enlaces de sealizacin (64 Kb/s) y circuitos de trafico
- Intervalo de tiempo dedicado para sealizacin SS7 - Intervalo
de tiempo para circuitos de trfico (Ej.: voz)
Figura. Camino digital para un enlace de sealizacin SS7. Antes
de pasar a tratar en ms profundidad los diferentes elementos de la
estructura de la red SS7, veamos alguna de la terminologa adicional
usada al hablar del sistema No 7. Puntos de sealizacin adyacentes:
Son dos puntos de sealizacin que estn directamente interconectados
mediante un enlace de sealizacin. Relacin de sealizacin: Son dos
puntos de sealizacin que intercambian mensajes de sealizacin.
Diferentes tipos de puntos de sealizacin:: Punto origen: Donde se
origina el mensaje. Punto destino: Donde finaliza el mensaje. STP
(Punto de Transferencia de Sealizacin): Punto de sealizacin en
donde ni se origina ni termina el mensaje. Recibe un mensaje y lo
dirige en forma transparente a otro enlace.
Rutas de sealizacin: Es el itinerario de SPs, STPs y enlaces de
sealizacin interconectados, que toma el mensaje para llegar desde
el punto de origen al punto de destino. Modos de sealizacin: Se
refiere a la asociacin que hay entre la ruta tomada por el mensaje
de sealizacin y la ruta que toman los canales de voz sealizados (o
datos, etc.). Hay tres modos: Asociado: Mensaje y voz (datos)
llevan la misma ruta. Cuasi asociado: Los mensajes de sealizacin
siguen la misma ruta de la voz (datos) en algunos tramos,
separndose en otros.
.Jaime Bados A
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Disociado: Los mensajes de sealizacin y el trafico de voz llevan
caminos diferentes en todos los tramos.
2.1. Punto de Transferencia de Sealizacin (STP): Podramos decir
que el elemento clave en una red PSTN son las centrales ubicacin.
Estas constituyen los enlaces que mantiene unida a la red PSTN. y
su
La red de sealizacin SS7 se mantiene unida por los Punto de
Transferencia de Sealizacin STP (Signalling Transfer Point). Aunque
los requerimientos de una central de voz y un STP son distintos, de
alguna forma uno recuerda al otro. PSTN requiere conexiones de los
circuitos para los canales de voz. Esta necesidad de conexin no
existe en SS7. Lo que conocemos como circuitos en la PSTN, no
pueden transportar mensajes hasta que se haya establecido la
conexin fsica. En vez de circuitos, SS7 utiliza lneas de transmisin
llamadas enlaces. En teora estos enlaces siempre deben estar
disponibles para llevar mensajes. En lugar de conectar, el STP solo
necesita dirigir los mensajes a los enlaces apropiados para
entregarlos. Por ejemplo si el STP tiene enlaces dirigidos hacia
los 4 puntos cardinales, puede resultar ms apropiado dirigir un
mensaje destinado a la Guajira a travs del enlace norte que a travs
del enlace sur. El STP no necesita conectarse a las rutas de
sealizacin puesto que hace parte de estas. Simplemente el STP
transfiere los mensajes a la ruta seleccionada o al destino de
estos. Las Centrales de transito conectan enlaces, en cambio los
STP dirigen los mensajes.
Figura. Representacin grfica de los STPs Los STPs siempre deben
aparecer por pares. El propsito de esto es otorgar redundancia y
robustez a la red de sealizacion. Si uno de los STPs del par falla,
el otro debe estar en capacidad de asumir la carga de su STP
compaero. Por esto cada STP debe estar diseado para operar a un 40%
de la capacidad del par de STPs. Si un STP falla, el otro STP se
encarga de manejar todo el trafico y debe operar a un 80% de su
capacidad (2 veces el 40%). La formula para determinar la capacidad
de trafico requerido por un STP es la siguiente:
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Capacidad requerida por STP = 0.50 x Trafico total dirigido al
par 0.40 Por ejemplo, si el trfico total es de 1000 mensajes por
segundo, cada STP debe poseer recursos para manejar 1250 mensajes
por segundo. La razn de este exceso de capacidad es para asegurar
que los mensajes puedan ser manejados aun durante los picos de
trafico que excedan los 1000 mensajes/ seg. Este mismo porcentaje
del 40% se recomienda al establecer los recursos requeridos por un
enlace que este operando en la red haciendo par con otro. Existen
dos tipos de STPs: STP integrado STP como nodo aparte (Stand Alone)
STP Integrado: Es un STP que se encuentra geogrficamente en el
mismo sitio que una central de transito.
STPSP=2-10
(Integrados) SP=2-20
STP
Central de transito
Central de transito
Centrales de transito con la tarea adicional de servir como
STPs
Set de enlaces (LS)
Enlace de sealizacin (SL)
Central local
Central local
Central local
SP=2-100
SP=2-110
SP=2-130
Figura. Estructura de la red de sealizacin con un par de STPs
integrados. STP como nodo aparte (Stand Alone): Stand Alone
significa que la funcin de transferencia de sealizacin se ubica en
un nodo especfico cuya nica tarea es ser operado como un STP. La
red trata a este nodo como un SP con su respectivo SPC (Cdigo del
punto de sealizacin).
.Jaime Bados A
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SP=2-10 Central de transito LS
SP=2-20 Central de transito
STP Stand Alone SL SP=2-15
STP Stand Alone SP=2-25
Central local
Central local
Central local
SP=2-100
SP=2-110
SP=2-130
Figura. Estructura de la red de sealizacin con un par de STPs
integrados. Por razones de redundancia y capacidad de los STPs,
Stand Alone, se recomienda usarse en una configuracin de pares Se
debe tener en cuenta que dentro de la estructura de la red SS7 los
STPs pueden tener las siguientes jerarquas, cada uno de los cuales
con diferentes requerimientos de confiabilidad y redundancia en
caso de exceso de carga de trfico: STPs STPs STPs STPs
internacionales nacionales regionales locales
2.2. Enlaces de la Red de Sealizacin SS7. Los enlaces en una red
SS7 no hacen referencia al tipo de lneas de transmisin empleadas.
En realidad se usa una amplia variedad de lineas de transmisin.
Cuando se habla de enlaces nos referiremos a los tipos de conexin
que existe entre dos o mas STPs Enlaces de acceso A (A = Access):
Son los enlaces que establece un SP de STPs. con el par
Enlaces C (C = Cross): Son los enlaces que conectan un par de
STPs compaeros.
.Jaime Bados A
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Punto de sealizacin STPs = puntos de transferencia de
sealizacin
Figura. Esquema de los enlaces A y C. Enlaces B (B = Bridge):
Establecen enlaces entre dos redes locales diferentes
especficamente entre cada par de STPs (locales o regionales).STPs
locales
SP = Punto de sealizacin
Figura. Esquema de los enlaces B. Enlaces D (D = Diagonal):
Establecen enlaces entre STPs de diferente jerarqua, por ejemplo
entre STPs locales y regionales o regionales y nacionales
STPs locales STP STPA D B B B
SP=Punto de sealizacin
STPD C D
C
STPs regionales
SPA
C
STP
STP
STP
Figura. Esquema de los enlaces D.
.Jaime Bados A
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Enlaces E (E = Extended): Conectan un SP a un par remoto de STPs
para tratar de mejorar su flexibilidad mediante la extensin de su
conexin con dos STPs distantes. Este tipo de enlace se podra
confundirse con el tipo A, pero realmente se hacen para extender su
capacidad de enrutamiento de mensajes. Enlaces F (F = Fully
Associated Links): Conectan dos (2) SPs casi desconectados de la
red de sealizacin que necesitan intercambiar datos de forma aislada
de la red. Por ejemplo pueden ser dos nodos pertenecientes a una
misma compaa como el caso de la central con la plataforma de Red
Inteligente.
STPs remotos STP STPE C E A
STP
D B B B
STPD C
C
SPA
C
STP STP STPD
STP
Figura. Esquema de los enlaces E.
Nodos intercambiando datos de forma aislada STP STPA C A E A F
E
STP
D B B B
STPD C
C
SP
SPA
C
STP STP STPD
STP
Figura. Esquema de los enlaces E.
.Jaime Bados A
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CAPITULO 3. MODELO DE REFERENCIA SS7 Y PLANEAMIENTO DE LA RED DE
SEALIZACION SS7 es un protocolos de sealizacin que se asemeja a
otras formas de protocolos de comunicacin de datos en las cuales
toda la informacin se transfiere en mensajes etiquetados. Ya que
toda la informacin de sealizacin se transporta en un canal de
sealizacin separado (un slot de tiempo en transmisin digital), el
cual es independiente de los canales de comunicacin de trfico de
voz/datos, se puede utilizar un enrutamiento flexible de los
mensajes a travs de enlaces alternos. Como resultado de esto se
obtiene una mayor confiabilidad ya que si un enlace de sealizacin
falla, la informacin puede reenrutarse por un enlace alterno. SS7
fue diseado para proveer a cada grupo de usuarios con su propio set
de mensajes. Con esto se logra implementar de forma fcil los nuevos
mensajes que necesite un grupo especfico de usuarios sin afectar a
los dems grupos. Ejemplos de estos grupos de usuarios son la PSTN,
RDSI, PLMN y las redes inteligentes (IN), as como los servicios de
comunicacin de datos tanto para redes fijas como celulares. Existen
dos partes funcionales en SS7: una es la transferencia de
sealizacin entre centrales y la otra el manejo del contenido de los
mensajes dentro de las centrales.
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SS7
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Central AAA A AAFunciones de manejo del mensaje Protocolos de la
parte de usuario (Ej. TUP, ISUP) Funciones de transferencia del
mensaje
Central
Protocolos de la parte de usuario (Ej. TUP, ISUP)
Parte de control de conexin de la sealizacin (SCCP)
Parte de control de conexin de la sealizacin (SCCP)
NSPParte de transferencia de mensajes (MTP) Transmisin del
mensaje Parte de transferencia de mensajes (MTP)
NSP: Parte de Servicio de Red ISUP: Parte de usuario RDSI TUP:
Parte de usuario telefnico
Figura. Estructura de mensajes. Funciones de transferencia
principal de las funciones principales de SS7. La parte de
transferencia de mensajes consta de dos partes funcionales: la
Parte de Transferencia de Mensajes (MTP) y la Parte de Control de
la Conexin de Sealizacin (SCCP). El MTP se usa siempre, mientras
que el SCCP se usa cuando se necesita. La combinacin de MTP y SCCP
forman la Parte de Servicio de Red (NSP) y permite la sealizacin
con o sin conexin de canal de habla. Funciones de manejo de
mensajes: Para el manejo de los mensajes SS7 existen protocolos
separados para cada usuario de aplicacin. Estos protocolos se
conocen como Protocolos de la Parte de Usuario. Por ejemplo hay un
protocolo de Parte de Usuario Telefnico (TUP) el cual se emplea
para el manejo de mensajes de sealizacin telefnica. Tambin hay un
protocolo de Parte de Usuario ISDN (ISUP) para el manejo de
mensajes relacionados con funciones ISDN (RDSI). 3.1. FUNCIONES DE
TRANSFERENCIA DE MENSAJES DE SEALIZACION Ubicando los mensajes: Una
central que emplee sealizacin # 7 es conocida dentro de la red SS7
como punto de sealizacin (SP) y al cual se le asigna un cdigo del
punto de sealizacin (SPC). Estos SPCs son usados para enrutar los
mensajes al SP apropiado dentro de la red SS7. Para la sealizacin
relativa al circuito se usa el MTP. Para la sealizacin no relativa
a circuito se usa el NSP, es decir el MTP junto al SCCP.
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SS7
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Nota: La sealizacin relativa a circuito hace referencia a
aquella sealizacin necesaria para establecer una llamada telefnica,
es decir la que lleva la informacin del numero del abonado B,
ocupacin del canal de habla, seales de cuelgue / descuelgue, tonos
de informacin (marcacin, ocupado, etc.). La sealizacin no relativa
a circuito es aquella que se usa para ofrecer otra clase de
servicios telefnicos, como el numero 01 800 o cualquier otro
servicio que requiera la utilizacin de informacin contenida en
bases de datos.
Formatos del mensaje: El mensaje es enviado desde la parte de
usuario (ISUP, etc.) hacia el MTP, el cual le agrega alguna
informacin de cabecera necesaria para que el MTP receptor controle
el proceso de transferencia hasta el ISUP de destino. El siguiente
esquema ilustra la manera en la cual los mensajes son enviados y
recibidos por las aplicaciones usando secuencialmente las capas de
los protocolos. Cada capa realiza varias funciones antes de pasar
el mensaje a la siguiente capa. Todas las aplicaciones hacen uso de
la Parte de Transferencia de Mensajes (MTP). Las aplicaciones
mostradas en el esquema hacen uso de las partes de control de
conexin de sealizacin (SCCP) y la parte de aplicacin de capacidades
de transaccin (TCAP). Estas dos partes se emplean cuando la
aplicacin tienen que hacer peticiones y recibir respuestas de una
base de datos. En el esquema las lineas de flujo de los mensajes no
pasan a travs de la parte de usuario RDSI (ISUP). Esa parte provee
funciones para el manejo de llamadas telefnicas las cuales pasan de
conmutador en conmutador. Por lo tanto la comunicacin mostrada no
envuelve conmutacin en una red de voz.
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SS7
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Aplicacin
Aplicacin
TCAP SCCP
ISUP
TUP
TCAP SCCP
ISUP
TUP
MTP Nivel 3 MTP Nivel 2 MTP Nivel 1
MTP Nivel 3 MTP Nivel 2 MTP Nivel 1
Red SS7Figura. Flujo de los mensajes a travs de las capas de
protocolos SS7. Parte de Transferencia de Mensajes MTP (Message
Transfer Part): Provee las funciones necesarias para que la
informacin de la parte de usuario se transfiera desde un punto de
sealizacin (SP) de origen a un SP de destino. Adems debe asegurar
tambin que haya una transferencia de informacin sin errores, en el
orden correcto y sin perdidas o duplicacin. Se debe recordar que
MTP solo sirve para la sealizacin relativa a conexin. MTP posee 3
niveles cuyas funciones principales son: MTP nivel 1(Funciones de
enlace de datos): Define las interfaces mecnicas y elctricas para
la conexin del terminal de sealizacin a la central, o del enlace a
la red, etc. MTP nivel 2 (Funciones de enlace): Define las
funciones necesarias para manejar cada enlace de sealizacin y hacer
confiable su funcionamiento (SL). MTP nivel 3: Tiene dos funciones
principales. Manejar las Unidades de Mensaje de sealizacin (MSUs)
entrantes y salientes, y gestionar la red de sealizacin. Como MTP
no puede manejar la sealizacin no relacionada a conexin, se
necesitan funciones adicionales, las cuales son proporcionadas por
el SCCP.
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3.2. Parte de Control de Conexin de la Sealizacin (SCCP): Provee
funciones para los servicios de red orientados a conexin y no
orientados a conexin, atiende direcciones extendidas, enrutamiento
y extiende la gestin de la red. El SCCP se usa para interactuar con
bases de datos. Por ejemplo para intercambiar informacin entre el
HLR y el VLR de las redes celulares. Tambin para la interaccin
entre un punto de conmutacin del servicio (SSP) y un punto de
control del servicio (SCP). Parte de servicio de Red (NSP): Es la
combinacin de MTP y SCCP y se utiliza para suministrar los mensajes
de sealizacin, relativos a conexin del circuito o no conexin del
circuito, utilizando servicios de red orientados o no a conexin. En
resumen:
NSP = MTP + SCCP
3.3. Unidades de Sealizacin (SUs) En SS7 los paquetes de datos
son llamados Unidades de Sealizacin (SU). Las SU pueden ser
generadas en el nivel 4 por la parte de usuario, pero tambin en el
nivel 3 por la funcin de gestin de la red de sealizacin (mensaje de
gestin del MTP). La estructura principal de una SU hace que se
divida el contenido de la informacin en: Informacin relativa al
mensaje de sealizacin Informacin relativa al encabezado del
mensaje
Hay 3 tipos de SUs:
Unidad de Sealizacin de Mensaje (MSU) Unidad de Supervisin del
Estado del enlace (LSSU) Unidad de Sealizacin de relleno (FISU)
Unidad de Sealizacin de mensaje (MSU): En la estructura de la
MSU el mensaje de sealizacin esta definido en los parmetros de un
campo llamado Campo de Informacin de Sealizacin (SIF). La
estructura del MSU en general es la siguiente:
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SS7
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1 octeto
1 octeto
1 octeto
F1
CK2
SIFn272
SIO1
Spare
LI
FIB FSN
BIB
BSN
F
octetosInformacin de mensaje: Ej. Numero B, req. de transmisin,
etc. Etiqueta de info. SP de origen SP de destino # de troncal
Info. adicional: Receptor; TUP etc. Indicador de red
Se usan para: -Numeracin de los MSUs -ACK positivo o negativo
-Retransmisin
SIF: Campo de Informacin de Sealizacin SIO: Octeto de informacin
del servicio LI: Indicador de longitud del mensaje FIB:Bit
indicador directo FSN: nmero de secuencia directa BIB: Bit
indicador inverso BSN: nmero de secuencia inversa F: Bandera
(Flag)
Figura. Estructura de la unidad de Sealizacin de Mensaje (MSU).
Protocolos de la Parte de usuario: Son los protocolos responsables
por el manejo de los mensajes de sealizacin y en general se
encargan de: Empaquetar los mensajes salientes y desempaquetar los
entrantes. Comunicacin interna con las funciones encargadas del
manejo del trafico, servicios y gestin de lineas dentro de una
central. Comunicacin interna con el MTP o el NSP.
Un mensaje de sealizacin completo contiene dos partes bsicas:
una parte del mensaje y una parte de la direccin la cual indica el
SP de origen y de destino. Con los conceptos vistos hasta aqu
podemos pasar a abordar el tema del planeamiento y Dimensionamiento
de una red SS7. 3.4. PLANEACION DE LA RED SS7 La tendencia actual
es hacia los cambios rpidos en prcticamente todos los aspectos de
las telecomunicaciones. La fuerte competencia hace que los
operadores exijan una rpida introduccin de nuevos y sofisticados
servicios, y una mayor capacidad de conmutacin y transmisin con una
calidad cada vez mejor. Las futuras estructuras de la red sern ms
simples y contendrn solo unos pocos niveles jerrquicos. A esto se
sumar que los conmutadores sern cada vez menos pero mucho ms
grandes y poderosos lo cual otorgara beneficios tales como una
baja
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en los costos de operacin y mantenimiento, a la vez que se har
mucho ms fcil el introducir nuevos servicios. En suma lo que se
requiere para esto es: Centrales con procesadores mucho ms
poderosos Alta calidad y capacidad de la red de transporte Bajo
costo en la implementacin de los dispositivos de conmutacin y
transmisin Una estructura de la red simplificada para reducir los
costos
3.4.1. El modelo para la Red de Telecomunicaciones del futuro El
modelo de una futura red para un rea metropolitana tendr mas o
menos de 5 a 10 centrales locales, cada una capaz de servir a mas
de 100.000 abonados. Las centrales locales estarn conectadas a
centrales de transito (tandem) redundantes (o sea que aparecen por
pares), las cuales manejaran el trafico de rea local. Se requerirn
algunas rutas directas por razones de capacidad. Las centrales
tandem tambin podrn operar como puntos de conmutacin del servicio
(SSPs) actuando como nodos para filtrar las llamadas con servicios
de redes inteligentes (IN). Para el trafico de larga distancia las
centrales locales estarn directamente conectadas a travs de rutas a
centrales de transito nacional redundantes (por pares). La
capacidad SS7 de la red ser suministrada por STPs integrados o STPs
stand alone, los cuales atendern a las centrales cercanas dentro
del rea metropolitana. Cuando la estructura anteriormente
mencionada este implementada, las cargas de trafico podrn ser
grandes , con menos centrales y con unas pocas rutas de alto
trafico. En consecuencia se obtendr una mayor estabilidad de la red
al culminar esta etapa. 3.4.2. Aspectos generales de la planeacin
Debido a la alta capacidad de transferencia de unidades de
sealizacin, MSUs por parte de los enlaces de sealizacin, las
centrales no necesitan estar todas interconectadas entre si. Si se
dejan algunas centrales operando como STPs integrados o STPs stand
alone se podrn conseguir los principales objetivos del planeamiento
de redes SS7 que son:
Estructura simple de la red: Se consigue empleando STPs y
teniendo pocos niveles jerrquicos en la red. Confiabilidad: Es un
factor muy importante a tener en cuenta. Debido a la alta capacidad
de los enlaces, la sealizacin de trafico esta muy concentrada por
lo que las consecuencias de una falla del enlace pueden ser serias
y drsticas.
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SS7
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Esto se combate mediante la redundancia de la red con rutas de
sealizacin alternas.
Tiempos de espera cortos: Es una de las principales ventajas de
la red SS7. Esto se logra gracias a una estructura de red simple y
a enlaces de sealizacin correctamente dimensionados. En general los
tiempos de espera siempre sern de menos de un segundo. Costos
razonables: es el resultado de utilizar menos equipo debido a la
alta capacidad y estructura simple de la red.
Central de transito
Central de transito
STP 1stand aloneCentral local
STP 2stand alone
El STP 2 esta conectado igual que el STP 1
Central local
Central local
SLCentral de transito TANDEM Central de transito TANDEM
Central local
etc.Central local
etc.
Central local
Figura. Posible estructura de la red de sealizacin en uno modelo
de red metropolitana.
3.4.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED SS7 Las dos tareas principales
que se realizan al llevar a cabo el Dimensionamiento de una red SS7
son: Establecer el numero adecuado de enlaces de sealizacin (SLs)
desde un SP hasta los SPs adyacentes dentro de la red de
sealizacin. Calcular el numero y el tamao de STPs necesarios
(integrados o stand alone) y su ubicacin dentro de la red.
.Jaime Bados A
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Para realizar tales clculos nos basamos principalmente en 3
parmetros: 1. Nmero promedio de MSUs procesados por segundo 2.
Longitud promedio de los MSUs 3. Carga mxima del enlace de
sealizacin Los dos primeros parmetros dependen de la mezcla entre
la cantidad de trfico esperada y el servicio ofrecido. Esto se debe
analizar y calcular separadamente de acuerdo a la teora de trafico
telefnico de Erlang. Usaremos el modelo de red de la figura
anterior como ejemplo. Con esto tenemos algo como lo mostrado a
continuacin.
SP = 2-15 stand aloneSL
STP 1
STP 1stand alone
SP = 2-25
SL
Central local
SP = 2-100
Lo primero que se debe hacer es responder a estas dos
preguntas:
1. Cuantos enlaces de sealizacin (SLs) son necesarios en cada
set de enlaces(LS) desde y hacia el SP = 2-100 ? 2. Cuanto se puede
cargar (en MSUs procesados) el STP stand alone para transferir MSUs
desde y hacia el SP = 2-100 ? 3.4.4. Datos del trfico Datos de
trfico iniciales Se necesitan los siguientes datos iniciales: 1.
Numero mximo de abonados que puede atender la central local 2.
Trafico por abonado (total, llamadas entrantes y salientes) durante
la hora pico, por ejemplo: POTS (Lneas de abonado telefnico
analgico) : 0.05 Erl/abonado y 80% del trafico total ISDN (Lneas
digitales) : 0.10 Erl/abonado y 20% del trafico total
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SS7
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3. La duracin promedio de cada llamada (MHT Mean Holding Time),
por ejemplo 100 segundos. Con estos datos iniciales podemos
calcular: Trafico total en la central local Numero promedio de
llamadas por segundo El trfico total de inters en la central local
ser: POTS: A (tot) = 0.05 x 100.000 x 0.8 = 4000 Erl ISDN: A (tot)
= 0.1 x 100.000 x 0.2 = 2000 Erl Esto nos da un trfico de inters
total de: A = 4000 + 2000 = 6000 Erl Intensidad de las llamadas: El
siguiente paso es calcular el nmero promedio de llamadas por
segundo. Esto se puede calcular con la formula de la formula de
Erlang A = y *s, donde A es el trafico de inters; y es el numero
promedio de llamadas por unidad de tiempo s es la duracin de la
llamada (MHT). Y = A s y = 4000 = 40 llamadas / seg. para POTS 100
y = 2000 = 20 llamadas / seg. para ISDN (RDSI) 100 Esto da una
frecuencia de llamadas total de 60 llamadas / segundo 3.4.5.
Capacidad del enlace de sealizacin Para dimensionar la capacidad
del enlace de sealizacin se deben tener en cuenta los siguientes
parmetros iniciales. En nuestro ejemplo suponemos que esto ya fue
hecho y tenemos los siguientes valores:
La mxima carga del enlace de sealizacin. De acuerdo al criterio
del Grado de Servicio (GoS) la carga debe ser de 30%. Tanto para
POTS como para IDSN asumimos un nmero promedio de 6 Unidades de
sealizacin (MSU), 3 en cada direccin, por cada llamada. Se asume
una longitud promedio del MSU para llamadas POTS de 15 octetos y
para ISDN de 30 octetos/mensaje.
Un enlace es un canal bidireccional de 64 Kbps (velocidad del
IT16), por lo tanto una carga del 30% equivale a 19.2 Kbps de carga
mxima en nuestro ejemplo. El GoS debe ser considerado para una
carga doble del enlace ya que en la situacin en la que un enlace
este temporalmente fuera de servicio la sealizacin ser reenrutada
hacia
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SS7
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el enlace alterno y este quedara cargado al 60% de acuerdo al
GoS. Por lo tanto una situacin normal significa una carga del 30%
que es el valor que debe ser usado para el dimensionamiento de la
red de sealizacin. Carga generada en el enlace de sealizacin: Se
debe calcular en cada direccin basado en el trfico de inters
durante la hora pico, desde y hacia la central local. Asumamos que
el trfico es simtrico en ambas direcciones. Eso significa que en
promedio 3 seales son enviadas en cada direccin por cada llamada y
que estas ocupan la misma capacidad del enlace. Por lo tanto
podemos enfocarnos en realizar los clculos en una sola direccin as:
El trafico (POTS e ISDN) en la central local genera 60 llamadas /
seg en promedio, lo cual corresponde a 60 * 3 = 180 seales (MSUs)
en cada direccin. La longitud promedio del MSU para esta mezcla de
trafico ser: POTS ISDN
(40 x 15 + 20 x 30) = 20 octetos / MSU 60Esto corresponde a un
tren de bits de: 180 x 20 x 8 = 28.800 bits / seg. en cada direccin
Este flujo total de MSUs lo llevaremos en dos sets de enlaces
separados (2 LSs) lo cual significa que: Cada enlace transportar
28.800 / 2 = 14.000 bits / seg. en promedio asumiendo una carga
compartida 50/50 entre los dos enlaces del set (LSs)
Como dijimos que la carga del enlace fue fijada en 30% lo que
corresponde a una capacidad mxima disponible de 19.200 bits / seg
entonces en nuestro ejemplo un solo enlace (SL) en cada set de
enlaces (LS) seria suficiente para manejar nuestro trafico.
Cada enlace queda utilizado 14.400 / 64.000 = 0.225 23% <
30%!
3.4.6. CAPACIDAD DEL STP Cuando un SP acta como un STP, este
transfiere MSUs entrantes de un set de enlaces (LS) a otro LS que
lo conecta a los SPs que lo rodean. La capacidad disponible del STP
depende de si este es un STP integrado o un STP stand alone. Si es
un STP integrado, debe compartir la carga del procesador con otras
muchas actividades, limitando la transferencia de MSUs.
.Jaime Bados A
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SS7
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Si es un STP stand alone tendr toda la capacidad de
procesamiento disponible para transferir MSUs. Por ejemplo en una
central AXE de Ericsson en modo stand alone la capacidad de
procesamiento es de 30.000 MSU / seg. En nuestro ejemplo el numero
promedio de MSUs en el SP = 2-100 dio 180 MSU / seg en cada
direccin, o sea 360 MSU / seg en total. El SP = 2-100 ocupa
entonces 360 / 30.000 = 0.012 = 1.2 % del total de la capacidad del
STP de Ericsson. Cuantos SPs en las mismas condiciones puede
manejar el STP de nuestro ejemplo? 1 / 0.012 = 83 SPs es decir 8.3
millones de abonados! 3.4.7. Aspectos adicionales A causa del rpido
desarrollo e implementacin de muchos nuevos servicios,
especialmente servicios de red inteligente, los requerimientos de
capacidad de la red SS7 aumentaran rpidamente en el futuro. Otra
rea de continua expansin son las redes celulares. Estos aspectos
deben tenerse en cuenta cuando se planifique y dimensione la
capacidad de la red SS7. Si no; la congestin podr afectar
seriamente la operacin de la red de telecomunicaciones. Por ultimo
dejamos un esquema que ilustra los datos bsicos que se necesitan en
el momento de ir a dimensionar la capacidad de una red SS7.
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SS7
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SP = 2-15 stand aloneSL
STP 1
STP 1stand aloneSL
SP = 2-25
Capacidad mxima del STP: Por SP: 15.000 MSU / segCentral
local
SP = 2-100 Numero de abonados: 100.000 Trafico de inters: A% / A
por abonado / A tot: POTS: 80% / 0.05 Erl / 4000 Erl ISDN: 20% /
0.10 Erl / 2000 Erl MHT: 100 seg Da un promedio de 60 llamadas /
seg
Enlace de sealizacin (SL): Carga: 30% Carga compartida: 50/50%
Longitud de MSU: POTS: 15 octetos ISDN: 30 octetos Numero de
mensajes de sealizacin: Por llamada (POTS & ISDN) 3 mensajes en
cada direccin / llamada
CAPITULO 4. PARTE DE TRANSFERENCIA DE MENSAJES
MTP
.Jaime Bados A
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SS7
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Para empezar veamos en un esquema cada una de las partes que
componen las capas de protocolos de SS7 y los usuarios a los que
estos atienden:
Usuarios SS7 PSTN RDSI IN INAP TCAP PLMN MAP TCAP O&M OMAP
TCAP PLMN PLMN PLMN
7HUP MUP MTUPTACS AMPS
4
TUP
ISUPISP
6 5 4 3
NMT450/900
GSM SCCP
3 2 1INAP: protocolo de aplicaciones de IN HUP: parte de usuario
handover MUP: parte de usuario mvil MAP: parte de aplicaciones
mviles MTP: parte de transferencia de mensajes TCAP: parte de
aplicacin de capacidades de transaccin SCCP: parte de control de la
conexin de la sealizacion
MTP
2 1TUP: parte de usuario telefnico MTUP: parte de usuario
telefnico mvil ISUP: parte de usuario RDSI OMAP: parte de operacin,
administracin y mantenimiento
Sistemas Standard
ISP: parte de servicios intermedios = niveles transparentes
AMPS: sistema avanzado de telefona mvil GSM: sistema global para
comunicacin mvil NMT: telefona mvil nrdica TACS: sistema de
comunicaciones de acceso total
Figura. Visin general de los protocolos SS7 y sus usuarios
respectivos. En el esquema anterior podemos visualizar la
importancia de la Parte de Transferencia de mensajes (MTP), para el
sistema SS7. MTP debe proveer una capacidad de transporte confiable
para la transferencia de sealizacin entre los puntos de sealizacin
(SPs), al mismo tiempo MTP debe chequear los eventos que ocurren en
la red de sealizacin. Esto significa que MTP debe ser capaz de
manejar tanto las
.Jaime Bados A
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SS7
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situaciones normales como las anormales que ocurren en su propio
nodo y en la porcin de la red sealizacin que lo rodea. En otras
palabras, las funciones que debe realizar el MTP son las
siguientes: Asegurar que los mensajes entrantes sean clasificados y
distribuidos a las capas superiores o enrutados y enviados al
siguiente punto de sealizacin (SP / STP). Asegurar que los mensajes
salientes estn dirigidos al enlace de sealizacin apropiado.
Controlar y gestionar todas las funciones que sean necesarias en
cada enlace de sealizacin para asegurar una transferencia confiable
de la informacin. Actualizar la informacin relacionada con el
estado de los enlaces conectados al SP local. Tambin guardar los
cambios de estado de la red y realizar las acciones necesarias que
estn dispuestas para esos casos. Realizar acciones que contribuyan
a minimizar las alteraciones causadas por fallas en la red, o en el
STP.
4.1. NIVELES FUNCIONALES DE MTP Como se menciono anteriormente,
el sistema SS7 esta descrito de acuerdo al modelo de referencia
SS7. En este modelo de 4 niveles, cada nivel corresponde a una
funcin y el MTP corresponde a los tres primeros niveles y las
funciones de cada uno de ellos son: NIVEL 1: Nivel fsico. Funciones
fsicas del enlace de sealizacin. Define las funciones de la
interfaz fsica entre el enlace de sealizacin con la parte de
aplicacin y con la red. NIVEL 2: Funciones de enlace. Incluye todas
las funciones requeridas para asegurar una transferencia confiable
de los mensajes de sealizacin en cada enlace individual.
NIVEL 3: Funciones de red. Controla el flujo de los mensajes y
realiza funciones de gestin requeridas para el control de la red de
sealizacin. Este nivel se divide en dos funciones: manejo de
mensajes y gestin de red.
.Jaime Bados A
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SS7
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Nivel 3
Funciones de Red de SealizacinGestin de mensajes- Gestin del
enlace - Control de la red
Manejo de mensajes- Enrutamiento de mensajes - Discriminacin de
mensajes - Distribucin de mensajes
Nivel 2- Limitacin de la US inicial - Alineamiento de la US
-Deteccin de errores congestin - Acuse de recibo
Funciones del enlace de sealizacin- Nmeros de secuencia -
Correccin de errores - Funciones de buffer - Terminal de sealizacin
-Alineamiento - Mensajes LSSU - Ind. de hacia el nivel 3 -
Monitoreo de enlaces
Nivel 1
Enlace de Datos de Sealizacin
Interfaz desde / hacia los equipos de conmutacin y
transmisin
US: Unidad de Sealizacin Figura. Visin general de las funciones
del MTP. MTP Nivel 1 Enlace de datos de sealizacin El nivel 1 es
llamado la capa fsica. Es el encargado de negociar con el hardware
la configuracin elctrica del enlace de datos de sealizacin Se debe
tener en mente que un protocolo es solo un conjunto de reglas de
convivencia. Estas reglas se extienden a lo que ocurre en los
equipos que controlan los enlaces. Por ejemplo, una regla del nivel
uno (1), dice que un enlace consiste de dos canales de datos
operando en direcciones opuestas y a la misma rata de bits. En
otras palabras, lo que la regla dice es que los enlaces deben ser
bidireccionales. El estndar tambin se refiere a la necesidad de
deshabilitar ciertos agregados en el enlace, los cuales podran
interferir con la operacin full dplex y por lo tanto con la
integridad de los bits. Es decir que el MTP nivel uno es una parte
de usuario que maneja lo concerniente a los aspectos fsicos sobre
los enlaces, tarjetas de interfaz, multiplexores, etc. En lo
concerniente al enlace se puede decir de forma mas especifica que
un enlace de datos de sealizacin SS7 es una va de transmisin
bidireccional, es decir que posee un intervalo de tiempo en cada
direccin, la cual se usa exclusivamente para transferir Unidades de
Sealizacin de Mensaje (MSUs), Unidades de Sealizacin del estado
.Jaime Bados A
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SS7
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del Enlace (LSSUs) y Unidades de Sealizacin de Relleno (FISUs).
Este camino bidireccional es el llamado canal de sealizacin. Un
enlace de datos de sealizacin es capaz de operar tanto sobre rutas
terrestres como satelitales. Pero los equipos tales como los
canceladores de eco no son permitidos en estos enlaces ya que
podran causar errores en los mensajes de sealizacin. 4.2. Enlace
digital de datos de sealizacin. La mayor parte de la red SS7
empleada actualmente en todo el mundo es digital, pero desde un
punto de vista tcnico los mensajes SS7 tambin se pueden transferir
a travs de redes de transmisin anlogas. La rata de bits estndar en
un canal de sealizacin digital es de 64 Kbps. Si se ingresa a una
central digital a travs de una estructura mltiplex PCM (tpicamente
2 Mbit/s o 1.5 Mbits), el canal de sealizacin debe ser conmutado
como una conexin semi-permanente en la central. La ITU recomienda
(Rec. Q.702. &5) el uso del canal (intervalo de tiempo) 16 en
sistemas PCM de 2 Mbit/s. Pero tambin se acepta el uso de cualquier
otro canal si es que el # 16 no esta disponible. Por ejemplo en
Suecia se emplea el canal # 1 para la sealizacin SS7. Las funciones
del nivel 1 estn especificadas en las recomendaciones G.703
(caractersticas elctricas) de la ITU y en las recomendaciones G.704
(caractersticas funcionales y estructura de la trama). El desempeo
de la red de sealizacin se especifica en la recomendacin
Q.702&5. Estructura hardware de un enlace de sealizacin de
datos La siguiente descripcin se aplica para la conexin con una
Central Digital. Se debe tener un Terminal de Sealizacin para SS7
(ST) el cual esta usualmente conectado de forma semipermanente a un
selector de grupo digital (GS). En el GS el canal de sealizacin es
dirigido hacia un equipo terminal (ET) el cual conecta el canal de
sealizacin al enlace PCM seleccionado, este a su vez lo transporta
a la central correspondiente a travs de una troncal de lnea. El GS
y el ET de ambas centrales se combinan para formar lo que hemos
llamado el enlace de sealizacin de datos (nivel 1). Si agregamos el
terminal de sealizacin (ST) a lo anterior tendremos como resultado
lo que se conoce como Enlace de sealizacin (SL), el cual
corresponde funcionalmente a los niveles 1 y 2.
.Jaime Bados A
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Enlace de sealizacin (Nivel 1 + 2) Enlace de datos de sealizacin
(Nivel 1)Camino digital bidireccional entre 2 centrales adyacentes
E1.
GSETEnlace PCM
GSET
ST ST ST
0 1
31
ST ST ST
Canal de sealizacin (= un intervalo de tiempo dedicado)
64 Kbps(Conexiones semipermanentes)
2 Mb/s
2 Mb/s
64 Kbps
ET: Terminal de central GS: Conmutador de grupo ST: Terminal de
sealizacin para SS7
Figura. Enlace de sealizacin y enlace de datos de sealizacin en
una central digital.
4.3.
Enlace de datos de sealizacin anlogo
Se puede emplear un enlace de datos de sealizacin anlogo en
casos excepcionales, por ejemplo cuando no haya disponible un
sistema PCM en la red. Para las aplicaciones de control de llamadas
telefnicas la ITU recomienda que la rata de bits sobre un enlace de
sealizacin anlogo debe ser igual o mayor de 4.8 Kbits/s. Mas
informacin sobre los enlaces de datos de sealizacin anlogos se
encuentra en la recomendacin Q.702&6 de la ITU. 4.4. MTP Nivel
2 Funciones del enlace de sealizacin De esta parte del MTP podramos
decir que en realidad se mantiene muy ocupada. Es la ultima que
maneja los mensajes que van a ser transmitidos y la primera en
manejar los mensajes recibidos. Tambin monitorea los enlaces y hace
reportes de sus respectivos estados. Adems descarta los mensajes
con errores y pide la retransmisin de copias de los mensajes
descartados. Por otro lado transmite acuses de recibo (ACKs) cuando
recibe mensajes en buen estado para que el extremo que esta
transmitiendo pueda borrar las copias de mensajes que ya no son
necesarias. Es la encargada de poner los enlaces en servicio y
vuelve a poner en funcionamiento los enlaces que han sido sacados
de servicio. Realiza pruebas de los enlaces antes de permitir que
sean usados. Provee la numeracin en secuencia para los mensajes
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SS7
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salientes. Y finalmente reporta gran cantidad de la informacin
que recolecta del nivel 3. Antes de pasar a hablar de las funciones
del nivel 2 veamos brevemente los tipos de unidades de sealizacin
empleados en SS7, ya que son conceptos que iremos utilizando en las
pginas siguientes. Unidades de sealizacin (SUs) Hay 3 tipos de
unidades de sealizacin las cuales son:
Unidad de mensajes de sealizacin (MSU): Es la unidad mas
frecuentemente utilizada y es la que lleva el mensaje de sealizacin
propiamente dicho. Unidad de mensaje del estado del enlace (LSSU):
Se usa para intercambiar mensajes acerca del estado del enlace, por
ejemplo se usan cuando un enlace va a ser reiniciado despus de
haber sido puesto fuera de servicio por una falla. Unidad de
mensajes de Relleno (FISU): Se enva en el canal de sealizacin
cuando no hay otras SUs (MSUs o LSSUs) para enviar. Tambin se puede
utilizar como acuse de recibo (ACK) de los MSUs recibidos.
Hay que hacer notar que los SUs siempre son mltiplos de 8. Por
ejemplo el campo spare solo sirve para completar el numero de bits
que le faltan a LI para completar un octeto. A continuacin veremos
un esquema general de los campos que contiene cada unidad de
sealizacin, para que nos hagamos una idea de la longitud y el
formato de cada SU.
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1 octeto
1 octeto
1 octeto
MSUF
F1
CK2
SIFn272
SIO1
Spare
LI
FIB FSN
BIB BSN
L > 2 octetos
Direccin de transmisin
LSSUF
F1
CK2
SF1o2
Spare
LI
FIB FSN
BIB
BSN
L = 1 o 2 octetos # de octetos
FISUSpare
F1
CK2
LI
FIB FSN
BIB
BSN
F
L = 0 octetosMSU: Unidad de sealizacin de mensajes LSSU: Unidad
de sealizacin de estado del enlace FISU: Unidad de sealizacin de
relleno SIF: Campo de informacin de sealizacin SF: Campo de estado
del enlace LI: Indicador de longitud
Figura. Unidades de sealizacin (SUs) empleadas en SS7. Funciones
del MTP nivel 2: Delimitacin y alineacin de la unidad de sealizacin
(SU). Deteccin de errores de la SU. Correccin de errores de la SU.
Control de flujo Procedimiento de aceptacin de la SU Indicar
congestin hacia el nivel 3. Alineamiento del enlace de
sealizacin
4.6. Delimitacin y alineacin de la unidad de sealizacin (SU):
Esta funcin es realizada cuando se esta enviando un mensaje a travs
de un enlace. Esta parte de usuario ubica un cdigo de 8 bits al
inicio del SU. Este cdigo se conoce como bandera (flag) y siempre
consiste de un octeto con ceros en cada extremo y seis 1s en el
medio (01111110). En el extremo receptor, MTP 2 utiliza la bandera
para empezar a leer el mensaje desde la ubicacin adecuada del SU. A
menudo la informacin transportada dentro del SU puede imitar al
cdigo de la bandera. Para prevenir esto el MTP en el extremo
transmisor analiza los mensajes para encontrar secuencias de unos
(1s). Cuando localiza una secuencia de 5 unos (1s) coloca un cero
(0) inmediatamente despus.
.Jaime Bados A
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SS7
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Nuevamente en el extremo receptor, la bandera alerta al MTP
sobre el inicio de un mensaje. Luego se remueve el cero (0) despus
de cada secuencia de 5 unos (1s) con lo cual el mensaje queda
restaurado en su forma original. El patrn de bits en una unidad de
sealizacin (SU) debe seguir unas reglas establecidas. El chequeo
continuo del cumplimiento de estas reglas se conoce como
alineamiento de la unidad de seal. Cuando la alineacin se pierde se
genera una indicacin de error. Las causas para que esto suceda son:
Se recibe un patrn de bits con 7 o mas unos (1s) consecutivos. La
SU recibida no es mltiplo de 8. La longitud total del MSU excede el
mximo posible; por ejemplo 272 + 7 = 279 octetos, o el MSU es menor
al mnimo de 7 octetos (FISU).
El MTP nivel 2 tambin se usa para verificar el tipo de unidad de
sealizacin. Para esto hace uso del nmero de octetos entre el
indicador de longitud (LI) y el campo CK, de la siguiente manera:
LI = 0 LI = 1 o 2 LI > 2 FISU LSSU MSU
Si el campo de informacin de sealizacin de un MSU sobrepasa 62
octetos o mas, el indicador de longitud (LI) se establece en 63.
4.7. Deteccin de errores: Cuando se enva un mensaje, el MTP va
contando el nmero de bits cuyo valor sea uno, que estn siendo
transmitidos en la MSU. Ese nmero se codifica usando una funcin de
orden 16 y se enva en el campo de 16 bits del campo llamado cheksum
(CK). En el extremo receptor se cuenta el nmero de bits que
llegaron en seguida de la bandera de inicio y adems se decodifica
el valor que se envi en el campo CK, el cual dice cual fue el nmero
de unos transmitido. Si estos dos valores no son iguales el mensaje
se descarta y se pide la retransmisin de la copia de este que
permanece en el extremo transmisor.
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