华为技术有限公司软交换分组协议基础.doc
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1、资料编码产品名称NGN使用对象工程师产品版本编写部门固网技术支持部资料版本V1.01软交换分组协议基础SIGTRAN拟 制:段志刚日 期:2002-10-18审 核:日 期:审 核:日 期:批 准:日 期:深 圳 市 华 为 技 术 有 限 公 司版权所有 侵权必究 修订记录日期修订版本描述作者2002/6/18V1.00初稿完成段志刚2002/10/18V1.01修改完成段志刚2002/12/24V2.0转化为word格式关键词:SIGTRAN M2UA NIF SCTP MTP2 摘 要:本文对SIGTRAN协议进行简介,重点对NGN组网中使用的M2UA协议部分进行介绍,对于NGN的概念和
2、协议的简介参见软交换分组协议基础NGN和软交换分组协议综述V2.0文档。缩略语清单: 名词英文解释中文解释SIGTRAN Signalling Transport信令传输M2UAMTP2 User Adaption LayerMTP2用户适配层SCTP Stream Control Transport Protocol流控制传输协议SG Sigaling Gateway信令网关MG Media Gateway媒体网关MGC Media Gateway Controller媒体网关控制器AS Application Server应用服务器,代表了一定的资源。对于SG,表示SG上的接口标识的组合。
3、ASP Application Server Process应用服务器进程,是为一个或多个AS服务的进程实例,是和SG的进程实例进行通信的实体NIF Node Interworking Function节点互通功能,是窄带信令协议模块和UA之间的转换适配层。1 参考资料清单: 参考资料清单名称作者编号发布日期查阅地点或渠道出版单位draft-ietf-sigtran-m2ua-09SIGTRAN配置库(信令)IETFTOC Heading第1章 SIGTRAN简要介绍61.1 SIGTRAN入门简介61.2 SIGTRAN协议栈结构介绍71.2.1 SIGTRAN协议栈结构71.2.2 SIG
4、TRAN应用模型8第2章 M2UA基本概念和业务功能102.1 M2UA组网应用102.2 SIGTRAN的特点“无缝连接”102.3 M2UA的基本概念和业务功能112.3.1 M2UA的基本概念112.3.2 M2UA的业务功能13 支持传送MTP2/MTP3接口原语功能13 支持分别位于SG和MGC上的层管理模块之间的通信13 支持对SG和ASP间SCTP偶联的管理142.4 M2UA的内部功能14 映射142.4.2 ASP状态142.4.3 SCTP 流映射14 无缝的网管互通152.4.5 IP拥塞管理15 链路查询15第3章 协议消息入门163.1 通用消息头结构16 版本(8b
5、its)161.保留字段(8bits)16 消息类别(8bits)17 消息类型(8bits)17 消息长度183.1.5 M2UA消息可变长参数的结构183.2 M2UA消息头193.3 实例说明193.3.1 ASPUP消息的处理203.3.2 ASPACTIVE消息的处理203.3.3 ASPINACTIVE消息的处理203.3.4 ASPDOWN消息的处理21第4章 M2UA协议流程及组网应用224.1 M2UA协议流程举例224.1.1 M2UA业务环境建立流程(建链):224.1.2 M2UA业务中断流程(断链):224.2 NGN组网中的SIGTRAN协议22第1章 SIGTRA
6、N简要介绍& 知识点:1、理解SIGTRAN协议的应用背景、实现功能;2、理解SIGTRAN协议的基本概念、组成结构;SIGTRAN的初学者,通过阅读本章可以了解它的基本概念和应用场合。通过对SIGTRAN基本概念的理解,可以更快的进入角色。如果您对于SCN信令协议(如SS7)熟悉的话,对于理解SIGTRAN协议将会很有帮助。下面将SIGTRAN协议的基本概念进行描述。SIGTRAN协议栈是支持通过IP网络传输SCN信令协议的协议栈。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,同时也利用标准的IP传输协议作为传输底层,通过增加自身
7、的功能来满足SCN信令的特殊传输要求。1.1 SIGTRAN入门简介我们在讲到SIGTRAN的时候不能不涉及到它的应用背景。图1很好的说明了这一点。图1-1 SIGTRAN应用模型随着IP分组网络的迅速发展,IP网络和电路交换网(SCN)的互通成为必须要面对的问题。在此需求的推动下,具有互通功能的网关出现在IP网和SCN网交界处,即媒体网关MG、信令网关SG,分别完成不同媒体流和不同信令之间的承载传送和转换。其中,信令网关SG和媒体网关控制器MGC之间通过SIGTRAN传送信令。这要求SG和MGC都能够支持SIGTRAN协议。以下两点说明了图1中SIGTRAN的功能:(1) 在SG和MGC之间
8、使用SIGTRAN来传送SCN信令。在MG和MGC之间、在分离的MGC之间和在SG之间也可能使用SIGTRAN来传送基于消息的信令。(2) SIGTRAN支持多种SCN协议的封装和承载,并不包含任何SCN协议的翻译/转换功能,而是将翻译/转换功能置于信令传送的端点处进行,仅仅将自己定位于进行信令传送。1.2 SIGTRAN协议栈结构介绍1.2.1 SIGTRAN协议栈结构SIGTRAN由两层组成:传输层和UA层。传输层协议使用流控制传输协议SCTP,在IP网上提供可靠的消息包传输;UA层,对SCN信令的协议分层模型中各层协议的适配,负责分别位于SCN和IP中的两层协议的层间原语的传输。如M2U
9、A是MTP2的用户适配层,其作用支持MTP2和MTP3之间的原语接口,是位于IP网中MGC上的MTP3和SG上的MTP2间的纽带。图1-2 SIGTRAN协议栈结构图2在许多文档中都出现过,这是整个SIGTRAN的结构层次图。其实这张图同时也包含了几层含义:A、为什么中间SCTP这一层画的这么宽大?是因为UA层包括M2UA、M3UA、IUA、V5UA等众多成员,它们都需要建立在SCTP的基础上,所以才将SCTP一层画得更宽大一些,可见SCTP的重要性。在这里简单将SCTP的协议情况进行介绍:SCTP的发展历史和前景: SCTP实际上脱胎于TCP协议,很多协议过程,如拥塞控制,都和TCP如出一辙
10、。但是一开始SCTP定位在信令传输,因此对实时性和安全行作了一些考虑,克服了TCP的一些固有缺陷。其诞生之初叫简单控制传输协议,基于UDP。历经13个版本的草案发展,形成RFC的时候,已经绝对不是一个简单协议了,各大通信公司都进行了多次BAKE OFF测试,SCTP协议的合理性和实用性已经得到充分的检验。而且SCTP由于其超越TCP的优势,其应用已经远远超出了SIGTRAN的范畴,一方面在VOIP领域很多地方承担传输协议的角色,如BICC,MGCP都有选用SCTP的趋势,另一方面在通用传输协议上更有替代TCP协议的趋势,IETF已经讨论了包括HTTP协议在内的多种基于SCTP的应用可行性,并推
11、出了SCTP的socket接口的相关草案。B、图2中在V5UA的后面,有省略号,这表明SIGTRAN协议栈的UA成员还在不断增加。不仅包含M2UA、M3UA、V5UA等,其它协议都有可能通过SIGTRAN协议在IP网上传送,条件就是它的UA协议的底层传输要支持SCTP协议,利用SCTP提供的socket接口创建连接。1.2.2 SIGTRAN应用模型图3中所示,SIGTRAN可以将一体化的SS7演进成为层间分离的SS7。SIGTRAN由于支持层间原语,如MTP2/MTP3间的层间原语,所以可以将SS7进行层间分离,保证与电路相关的应用部分信息在IP网上的完整传送,其实这就是SIGTRAN的应用
12、。SIGTRAN的一个重要的特点无缝连接,就是体现在信令传送的过程中。第二章将对无缝连接的具体内容进行详细讲解。图1-3 SIGTRAN应用模型& 总结:通过第1章对SIGTRAN的介绍,大家应该对于SIGTRAN应用背景、协议结构有一个清晰的了解。并且对于SIGTRAN、SCTP等的概念应该有了一个初步的理解。第2章 M2UA基本概念和业务功能& 知识点:1、理解M2UA的应用和“无缝连接”特点;2、掌握M2UA的基本概念和功能;我们在第1章中讲到SIGTRAN协议栈组成结构,其中UA层是对SS7的协议分层模型中各层协议的适配,负责将分别位于SCN和IP网络中的两层协议的层间原语进行传输。本
13、章就对软交换系统中典型应用的M2UA协议进行重点讲解。2.1 M2UA组网应用图4所示为M2UA应用组网: 通常,M2UA应用场合是当SG功能实体位于MGU内时,需要使用M2UA将SS7 MTP2用户信令消息送给MGC,即所说的信令回程,如图所示。绿色部分为M2UA,蓝色部分为MTP各功能级。 图2-1 M2UA应用组网2.2 SIGTRAN的特点“无缝连接”SIGTRAN协议栈是支持通过IP网络传输SCN信令协议的协议栈。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,同时也利用标准的IP传输协议作为传输底层,通过增加自身的功能来满
14、足SCN信令的特殊传输要求。由图4,我们可以清楚的看到,SIGTRAN就是在MTP1、MTP2、MTP3之间插了队。在传统电路交换网,MTP1、MTP2、MTP3按顺序在E1上传送,而现在SIGTRAN插入到了MTP2和MTP3之间,使MTP信令消息在IP网中传输成 为可能!而所谓的无缝连接就是指,MTP2、MTP3是不会知道SIGTRAN的存在的。图4中最左边浅蓝色部分就是原来的MTP传输层。而中间及右边的浅蓝色部分也是MTP成员,它和最左边的MTP成员有什么不同呢?我们可以发现MTP1和MTP2仍然紧紧的联在一起,而MTP2和MTP3之间却被运行在IP上的SIGTRAN给隔开了。MTP2本
15、来是通过层间原语把信令传递给MTP3,其实是传递给了SIGTRAN,这是因为SIGTRAN能够支持MTP2和MTP3的层间原语功能。SIGTRAN经过IP网再将MTP2传给MTP3,MTP3通过层间原语接收到MTP2消息,又传给了上层用户TUP、ISUP等。这样其实MTP2和MTP3并不知道它们之间隔了一层SIGTRAN,上层TUP、ISUP等应用层模块就更不用说了。所以SIGTRAN和MTP上层用户之间根本就没有任何联系和关联。同样,MGC侧的上层用户传下来的信令消息,经MTP3又传递给SIGTRAN,经IP网传给了MTP2,MTP3以为直接送给了MTP2,MTP2以为是MTP3送来的。图中
16、MTP2和MTP3之间被SIGTRAN所隔离,而MTP2和MTP3并不知道它们之间存在这样一条缝隙!这就是SIGTRAN的所谓的“无缝连接”。&“无缝连接”特点是理解SIGTRAN(M2UA)的重要内容。图3是典型的M2UA应用组网图,对于理解M2UA很有帮助。2.3 M2UA的基本概念和业务功能前面大家已经理解了M2UA协议的“无缝连接”特点。上文已经提到M2UA无缝连接的实现,是依靠它能够支持MTP2和MTP3层间原语功能。所以本节将对M2UA的几个概念和所能提供的业务功能进行说明。2.3.1 M2UA的基本概念M2UA:(SS7 MTP2-User Adaptation Layer)SS
17、7 MTP2用户适配层,M2UA终结MTP2于分组网边缘SG,透传MTP2的用户消息(MTP3消息)转发给位于分组网中的MTP3(MGC)。M2UA主要应用于信令和媒体在同一E1/T1中传到MG的直连方式情况下使用,基本为嵌入式信令网关。(1)Interface(接口)在M2UA中接口指的SS7的信令链路。(2)MTP2User(MTP2用户) 指使用MTP2的业务的协议,即MTP3。(3)Interface Identifier (接口标识)接口标识指在SG侧的信令消息发送和接收的物理接口标识,该值仅仅是逻辑标识,可以是数字,也可以是字符串,对于M2UA来说,可以认为一个接口标识对应一条7号
18、信令链路,它只具有局部意义,在SG和ASP之间使用。(4)Application Server (应用服务器,简称AS)为特定应用实体服务的一个逻辑实体,例如:处理呼叫处理的MGC就可以看作一个AS,在应用中可以在SG侧将AS看作处理相关业务的一个或多个业务的组合。(5) Application Server Process (应用服务器进程,简称ASP)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。在M2UA这一层,AS就代表了一组MTP信令链路,而一个ASP处理的就是一组信令链路的消息。比如ASP1与SG之间建立一条SCTP连接1,ASP2与
19、SG之间建立了一条SCTP连接2,SG上有5条MTP信令链路,1、2信令链路由ASP1处理;3、4、5信令链路由ASP2处理。可以把MGC上M2UA进程看作是一个ASP,那么1,2信令链路的消息由M2UA进程1(即ASP1)交给MTP3;3、4、5链路的消息由M2UA进程2(即ASP2)交给MTP3处理。(6)Fail-over(故障恢复)当前ASP不可达或出现故障时,业务可以重选ASP,从另外同样可以处理该链路业务的ASP(或备用的ASP)传输。这种能力就叫故障恢复。 故障恢复手段可以用来切换到先前不可达的进程。(7)Layer Management(层管理)它是在M2UA协议栈与本地管理实
20、体间处理输入输出的功能。如本地管理可以通过层管理配置协议栈,将协议栈上报的故障告知本地管理等等。(9)链路关键字(Link Key)链路关键字就是本地用来确定一条信号链路和及其对端的唯一标识。(10)信令链路终端(Signalling Link Terminal)信令链路终端指忽略具体的执行细节,而能够实现MTP2规定的各种功能的实体。2.3.2 M2UA的业务功能M2UA的任务是使处于SG侧的MTP2与处ASP侧的MTP3之间通过M2UA实现无缝连接,也就是说,对于MTP2来说,M2UA表现为MTP3的接口,对于MTP3来说,M2UA表现为MTP2的接口。& 做到“无缝连接”,M2UA必须支
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