PDA

View Full Version : Giao thức Sigtran



lamvantu
18-10-2011, 03:01 PM
1. Tổng quan giao thức Sigtran
SIGTRAN là một bộ giao thức do IETF đề xuất nhằm mục đích truyền các dữ liệu báo hiệu thời gian thực qua mạng IP. SIGTRAN cho phép các nút phía mạng IP giao tiếp với các nút phía mạng SS7 như thể chúng là một phần của mạng báo hiệu SS7. Nó cũng cho phép các nút SS7 có thể giao tiếp với nhau qua các link IP, làm giảm lưu lượng trên link báo hiệu, tránh tắc nghẽn.

1.1 Cấu trúc tổng quan giao thức Sigtran

Một cấu trúc giao thức Sigtran bao gồm 3 thành phần:
- Chuẩn IP
- Giao thức truyền tải báo hiệu chung, giao thức truyền dẫn điều khiển luồng (SCTP): giao thức SCTP cung cấp kết nối có định hướng khả dụng chuyển giao các bản tin của khách hàng trên một SCTP (các giao thức lớp thích ứng). Lưu ý rằng lớp SCTP thay thế cho lớp TCP.
- Lớp thích ứng: Các giao thức được định nghĩa cho lớp này là M2PA, M2UA, M3UA, IUA và SUA.
Dưới đây là mô hình giao thức Sigtran:


http://img849.imageshack.us/img849/4857/image001vf.jpg (http://img849.imageshack.us/i/image001vf.jpg/)





Hình 1: Mô hình giao thức Sigtran



1.2 Các thành phần trong giao thức Sigtran
SIGTRAN định nghĩa sáu lớp con thích nghi sau đây:
ü M2UA cung cấp dịch vụ của lớp MTP2 dưới mô hình client-server, ví dụ như kết nối giữa SG và MGC. Lớp MTP3 là người dùng của M2UA.
ü M2PA cung cấp dịch vụ của lớp MTP2 dưới mô hình ngang hàng peer-to-peer, ví dụ như kết nối giữa các SG. Lớp MTP3 là người dùng của M2PA.
ü M3UA cung cấp dịch vụ lớp MTP3 ở cả mô hình client-server (SG-to-MGC) và peer-to-peer. Lớp sử dụng nó là SCCP hoặc ISUP. `
ü SUA cung cấp dịch vụ lớp SCCP ở mô hình ngang hàng như giữa SG với SCP nằm bên phía mạng IP (IP SCP). Lớp sử dụng SUA là TCAP
ü IUA cung cấp dịch vụ lớp ISDN.
ü V5UA cung cấp dịch vụ giao thức V.5.2
Lớp M2UA

M2UA là giao thức định nghĩa bởi IETF cho phép truyền các bản tin báo hiệu lớp người sử dụng MTP2 ( ví dụ như MTP3) qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP. M2UA cung cấp các dịch vụ cho lớp người sử dụng của nó tương tự như các dịch vụ do MTP2 cung cấp cho MTP3. M2UA có các mục đích sau:
ü Cung cấp một cơ chế cho phép truyền bản tin báo hiệu lớp người sử dụng của MTP2 qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP.
ü Tập trung lưu lượng SS7 từ các link SS7 cách xa nhau về một điểm tập trung trên mạng.

ü Bằng việc sử dụng M2UA, một vài điểm báo hiệu có thể hợp nhất thành một điểm báo hiệu tập trung. Đổi lại, các điểm báo hiệu này khi đó có thể được đặt gần các thành phần mạng khác hơn. Khi đó, việc truyền báo hiệu giữa các thành phần này sẽ là truyền qua các kênh dành riêng, do vậy sẽ giảm chi phí cho việc xây dựng các điểm trung truyền báo hiệu.
Mô hình kiến trúc sử dụng M2UA như hình vẽ:


http://img24.imageshack.us/img24/8796/image002jn.jpg (http://img24.imageshack.us/i/image002jn.jpg/)





Hình 2: Mô hình kiến trúc M2UA

Ta biết là mỗi lớp MTP3 phải kèm theo một địa chỉ point code nhất định. Trong trường hợp này, nếu mỗi SG sử dụng lớp MTP3 thì mỗi SG sẽ phải có một SS7 point code riêng. Điều này sẽ dẫn đến sự lãng phí địa chỉ SS7. Bằng việc sử dụng lớp M2UA, các SG sẽ không cần phải có địa chỉ SS7 point code, các bản tin lớp MTP2 mà SG nhận được sẽ được chuyển đến lớp MTP3 ở MGC để xử lý và định tuyến tới phía đích.
Lớp M2PA

M2PA là giao thức truyền các bản tin báo hiệu lớp MTP3 qua mạng IP sử dụng giao thức truyền dẫn SCTP. M2PA tương đương với M2UA. Tuy nhiên, nó không chỉ là cung cấp kết nối giữa 2 lớp MTP2 và MTP3 cách xa nhau mà nó có thể thay thế hoàn toàn lớp MTP2 bên dưới lớp MTP3. Người dùng của M2PA là lớp MTP3 ở cả 2 đầu kết nối (với M2UA, người dùng một đầu là MTP3, đầu còn lại là SG NIF).
M2PA cho phép các lớp MTP3 ngang hàng của các SG có thể liên lạc trực tiếp với nhau. Thực chất, nó mở rộng mạng SS7 sang mạng IP.
Mô hình kiến trúc sử dụng lớp M2PA như hình vẽ:


http://img21.imageshack.us/img21/8434/image003qd.jpg (http://img21.imageshack.us/i/image003qd.jpg/)




Hình 3: Mô hình kiến trúc sử dụng lớp M2PA


Mô hình này được áp dụng chủ yếu cho các kết nối giữa SG với SG, sử dụng như cầu nối giữa 2 mạng SS7. Trong trường hợp này, mỗi một SG có thể kết nối tới nhiều SG khác mà không phải quan tâm xem các lớp phía trên của các SG là gì. Lớp MTP3 tại mỗi SG sẽ cung cấp chức năng định tuyến và quản lý các link MTP2/M2PA. Vì có lớp MTP3 cho nên mỗi SG phải có một địa chỉ pointcode tương ứng. M2PA cũng có thể thay thế link MTP2 trong trường hợp kết nối giữa SG với IP SCP bên phía mạng IP.
M2PA có các chức năng sau:
ü Duy trì hoạt động liên tục giữa các thực thể ngang hàng MTP3 giao tiếp với nhau qua mạng IP.
ü Mặt cắt giao diện MTP2/MTP3, cho phép quản lý các phiên truyền dẫn SCTP và lưu lượng thay cho MTP2 link.
ü Thông báo về những thay đổi trạng thái phục vụ cho mục đích quản lý điều hành
Lớp M3UA

M3UA là giao thức hỗ trợ cho việc truyền dẫn các bản tin báo hiệu MTP3 (ví dụ như ISUP, SCCP) qua mạng IP sử dụng giao thức truyền dẫn SCTP. Về chức năng hoạt động, M3UA tương tự như M2UA. Giao thức này được sử dụng ở giao tiếp giữa SG và MGC hay các IP SCP bên phía mạng IP. M3UA cho phép dịch vụ lớp MTP3 có thể được cung cấp bởi một MGC nằm trong mạng IP, do vậy nó mở rộng mạng báo hiệu SS7 sang phía mạng IP.


http://img851.imageshack.us/img851/9310/image004eh.jpg (http://img851.imageshack.us/i/image004eh.jpg/)





Hình 4: Mô hình kiến trúc M3UA


Trong trường hợp này, MTP3 tại SG sẽ không nhận biết được là lớp người dùng ISUP của MGC đặt ở xa. Tương tự, lớp ISUP bên phía MGC cũng không biết được là nó đang được phục vụ bởi lớp MTP3 của SG cục bộ. Do vậy các bản tin báo hiệu số 7 sẽ được truyền một cách trong suốt từ SG tới MGC qua mạng IP

Lớp SUA

SUA là giao thức hỗ trợ truyền dẫn các bản tin lớp SCCP qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP. Nó cho phép truy nhập tới các lớp ứng dụng (ví dụ như TCAP) tại IP SCP thông qua SG. Kiến trúc mạng sử dụng SUA cho phép một SG có thể kết nối đến nhiều IP SCP. Các IP SCP không cần phải có lớp MTP3 cục bộ, do vậy không đòi hỏi phải có địa chỉ SS7 point code riêng.


http://img853.imageshack.us/img853/2634/image005c.jpg (http://img853.imageshack.us/i/image005c.jpg/)


Hình 5: Mô hình kiến trúc lớp SUA


SUA hỗ trợ các chức năng sau:
ü Truyền dẫn các bản tin SCCP (TCAP, MAP, INAP...)
ü Hỗ trợ dịch vụ không kết nối SCCP
ü Hỗ trợ dịch vụ hướng kết nối SCCP
ü Quản lý các phiên truyền dẫn của SCTP giữa SG và một hay nhiều nút báo hiệu phía mạng IP
ü Phân tán các nút báo hiệu phía mạng IP
ü Thông báo về các thay đổi trạng thái phục vụ cho mục đích quản lý.

Lớp IUA và V5UA

IUA cung cấp dịch vụ của lớp ISDN Data Link. Còn V5UA cung cấp dịch vụ của giao thức V.5.2.

Lớp giao thức SCTP

SIGTRAN Working Group đã xây dựng giao thức SCTP nhằm mục đích khắc phục các khiếm khuyết của TCP.


http://img41.imageshack.us/img41/1484/image006vtk.jpg (http://img41.imageshack.us/i/image006vtk.jpg/)





Hình 6: Cấu trúc tổng quan SCTP


SCTP có các đặc điểm sau:


SCTP là giao thức đơn điểm- thực hiện trao đổi dữ liệu được thực hiện giữa 2 đầu cuối
SCTP định nghĩa định thời timer ngắn hơn nhiều so với của TCP.
SCTP cung cấp cơ chế truyền dữ liệu người dùng một cách tin cậy, có cơ chế phát hiện mất hay không tuần tự dữ liệu và thực hiện việc sửa chữa nếu cần thiết.
SCTP có khả năng tự điều chỉnh tốc đô (rate-adaptive) tuỳ theo tình trạng của mạng hiện tại.
SCTP hỗ trợ cơ chế đa địa chỉ multi-homing. Mỗi một đầu cuối SCTP có thể có nhiều địa chỉ IP. Định tuyến tới một địa chỉ là độc lập với các tuyến khác, do vậy trong trường hợp một tuyến có sự cố thì tuyến khác sẽ được sử dụng.
SCTP sử dụng thủ tục khởi tạo, dựa trên cơ chế Cookie để ngăn chặn kiểu tấn công từ chối dịch vụ
SCTP cung cấp chức năng bundling, cho phép một gói tin SCTP có thể bao gồm nhiều đoạn dữ liệu, mỗi đoạn có thể bao gồm một bản tin báo hiệu hoàn chỉnh.
SCTP cũng hỗ trợ chức năng phân tách dữ liệu, cho phép chia nhỏ bản tin báo hiệu thành nhiều bản tin SCTP cho phù hợp với các PDU bên dưới.
SCTP là giao thức hướng bản tin. SCTP định nghĩa cấu trúc khung của dữ liệu. Còn TCP ngược lại là không định nghĩa cấu trúc của dữ liệu mà chỉ xem dữ liệu dưới dạng một chuỗi byte.
SCTP cung cấp chức năng multi-streaming (đa luồng). Dữ liệu được chia thành nhiều luồng khác nhau, mỗi luồng có một cơ chế phân phối tuần tự độc lập nhau. TCP không hỗ trợ chức năng này.

2. Phương pháp đo kiểm các thành phần thuộc giao thức Sigtran

Đo kiểm là một vấn đề quan trọng trong quá trình triển khai, khai thác hệ thống. Việc đo kiểm xác định tính tuân thủ của hệ thống theo chuẩn và khả năng tương tác, phối hợp với các hệ thống khác. Giao thức Sigtran bao gồm trong đó là 6 lớp giao thức con M2UA, M2PA, M3UA, SCTP, SUA và IUA, do đó đo kiểm giao thức SIGTRAN là đo kiểm các lớp con nằm trong đó. Cho đến thời điểm hiện tại các khuyến nghị của RFC và ETSI mới chỉ tập trung cho việc đo kiểm ba lớp con nằm trong giao thức SIGTRAN đó là: lớp SCTP, lớp M2UA và lớp M3UA.
Trong quá trình khai thác bảo dưỡng, chúng ta cũng cần định kỳ đo kiểm hoạt động của giao thức Sigtran của các thiết bị nhằm xác định các thay đổi trong quá trình hoạt động cũng như xác định nguyên nhân gây ra lỗi và đưa ra giải pháp khắc phục (trong trường hợp xuất hiện lỗi trong quá trình khai thác và bảo dưỡng thiết bị).
Việc đo kiểm các lớp con trong giao thức Sigtran có thể dùng phương pháp giám sát hoặc mô phỏng tùy thuộc vào khả năng của thiết bị cần đo và các yêu cầu đo kiểm. Tất cả các lớp con M2UA, M3UA và SCTP đều có thể đo kiểm dùng phương pháp giát sát hoặc mô phỏng, cấu hình đo giám sát các lớp con đó có cấu hình dưới đây:



http://img829.imageshack.us/img829/3549/image007ob.jpg (http://img829.imageshack.us/i/image007ob.jpg/)






Hình 7: Cấu hình đo giám sát




Trong cấu hình đo giám sát báo hiệu Sigtran, máy đo được đấu xen vào giữa để giám sát việc trao đổi bản tin giao thức Sigtran giữa SGP và AS. Cấu hình đo giám sát được sử dụng để đo kiểm các hoạt động bình thường của các thiết bị cần đo là SGP và AS.
Ngoài ra, trong một số trường hợp có thể dùng phương pháp mô phỏng để kiểm tra các tính năng kỹ thuật của các lớp con thuộc giao thức Sigtran, cấu hình đo mô phỏng có dạng dưới đây:


http://img38.imageshack.us/img38/1764/image008mn.jpg (http://img38.imageshack.us/i/image008mn.jpg/)






Hình 8: Cấu hình đo mô phỏng




Trong cấu hình đo mô phỏng giao thức Sigtran, máy đo được cấu hình để mô phỏng một thiết bị SGP kết nối với AS cần kiểm tra thông qua giao thức Sigtran. Cấu hình đo này được sử dụng để kiểm các hoạt động bất thường của thiết bị có sử dụng giao thức Sigtran.
Việc thay đổi cấu hình đo mô phỏng hoặc giám sát phụ thuộc vào yêu cầu đo kiểm các tính năng kỹ thuật của từng lớp con trong giao thức Sigtran và phụ thuộc vào khả năng hỗ trợ của thiết bị cần đo.

Kết luận
Giao thức Sigtran là một giao thức mới ứng dụng cho mạng NGN, nó cho phép các nút phía mạng IP giao tiếp với các nút phía mạng SS7 nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng mạng và phối hợp hoạt động giữa mạng PSTN hiện có với mạng NGN trong tương lai. Vì vậy, việc nghiên cứu giao thức Sigtran cùng các tính năng kỹ thuật và phương pháp đo kiểm các tính năng kỹ thuật trong đó cho phép triển khai mạng NGN được dễ dàng hơn trong tương lai và đặc biệt hỗ trợ phối hợp tương tác hoạt động giữa mạng hiện đang tồn tại với mạng NGN.