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1、,WG000008 SIGTRAN 介绍ISSUE 1.0,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03 SCTPMSoftX3000技术手册信令与协议分册02传输协议04 M3UA,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
2、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（Switched Circuit Network，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
3、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（Stream Control Transmission Protocol，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，
4、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S
5、CTP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地址和SCTP端口号1024标识了一个传输地址，和1024则标识了另外一个传输地址，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”（End Point）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S
6、CTP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（Transmission Sequence Number），传输顺序号。在SCTP一个偶联的一端为本端发送
7、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（Stream Sequence Number）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TS
8、N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
9、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PM
10、TU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
11、，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（COMMON HEADER）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：
12、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，INIT ACK，COOKIE ECHO，COOKIE ACK。,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
13、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。,
14、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
15、，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
16、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_PEND
17、ING。,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
18、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,M3UA SPMC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
19、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
20、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M3
21、UA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=Application Server=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=Application Server Process=应用服务器进程：一个AS的进程实例，状态是激活/备
22、用。每个ASP包含一个SCTP端点，能够处理多个AS的业务SGP=Signalling Gateway Process=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=Interface ID=每一条MTP2链路的标识，用于MGC和SG间通信。Signaling Backhaul=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
23、-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,MTP2 M2UA M2UA MTP3 SGP SGP ASP ASP建立MTP2链路|-State Cfm(STATUS_EMER_SET)-|-Emer Cfm-|-Establish Cfm-|-In Serv Ind-数据传送
24、|-Receive MSU-拆除链路|-Release Cfm-|-Out of Serv Ind-,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。M2
25、UA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。,M2UA
26、M3UA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
27、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
28、点都需要做通过这个SG到达IP域中softswitch的数据。,M2UA M3UA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
29、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
30、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Link Status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LAP V
31、5，透传V5 L3（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号信令网中的应用,思考题,请描述SIGTRAN的几种应用,本章小结,本章描述了SIGTRAN在MSoftX300及UMG8900中的几种应用,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 SI
32、GTRAN 的应用第五章 相关数据配置介绍,第四章 SIGTRAN的应用,第一节 在SoftX3000中的应用第二节 在UMG8900中的应用,SoftX3000数据配置中的应用,ADD MGW【protocol type】协议类型：设定媒体网关控制协议的类型，选择“H248”协议。【transport protocol type】传输层协议类型：根据组网需求设定传输层协议。SoftX3000为H.248提供3种传输层协议（UDP、SCTP、MTP3B），在移动网应用种，可以根据实际的组网情况选择如下2种（UDP不用）：基于IP承载：SCTP基于ATM承载：MTP3B目前一般使用IP承载方式。
33、,SoftX3000数据配置中的应用,ADD SCTPMGW 用来增加SoftX3000到UMG8900的SCTP连接SoftX3000与RNC之间通过UMG8900转发信令时，通过如下命令建立M3UA链路ADD M3LE增加M3UA本地实体 ADD M3DE增加M3UA目的实体 ADD M3LKS增加M3UA链路集 ADD M3RT增加M3UA路由 ADD M3LNK 增加M3UA链路,UMG8900数据配置中的应用,SET VMGW【虚拟媒体网关标识】：UMG8900设备目前最大支持16个虚拟媒体网关设备，每个虚拟媒体网关设备采用IP地址+端口号的方式来标识。SET H248PARA【传输
34、协议类型】：用于指定H.248协议报文的承载协议类型，包括：UDP协议、TCP协议、SCTP协议，默认为SCTP协议。ADD MGC【媒体网关控制标示】：采用IP地址+端口号的方式来标识SET SCTPINIT【协议栈类型】：指SCTP下层协议，包括两种，SCTP_IP（运行在IP之上的SCTP）和SCTP_UDP（运行在UDP之上的SCTP），默认为SCTP_IP。,UMG8900数据配置中的应用,ADD H248LNK【目的ip地址】：【目的端口号】：【本端ip地址】：,思考题,无,本章小结,本章描述了SoftX3000及UMG8900数据配置中与SIGTRAN相关的内容，目的不是为了更深刻的了解数据配置,课程总结,本章描述了SIGTRAN的功能、相关流程、以及应用,
