Les couches SIGTRAN – les messages de la signalisation SS7 sur IP

By 21 February 2014

II.2 Convergence du réseau de signalisation SS7 vers la signalisation sur IP (SIGTRAN)

SIGTRAN est un groupe de Travail de l’IETF ayant comme objectif de définir une architecture pour le transport des données de signalisation temps réel à travers les réseaux IP. SIGTRAN est l’acronyme de SIGnaling TRANsport. C’est une partie des réseaux de la nouvelle génération basée sur le protocole IP. SIGTRAN a été conçu pour l’acheminement de trafic de signalisation tel que SS7, RNIS, et tous les réseaux NGNs utilisant les avantages du SS7, à travers les réseaux IP. La signalisation SS7 sur IP qu’on va l’appeler souvent SIGTRAN définit un protocole de transport fiable appelé SCTP (Stream Control Transmission Protocol) et une couche d’adaptation des usagers (User Adaptation; UA) permettant de transporter des protocoles de signalisation téléphonique sur IP (Figure 10). La pile de protocole SIGTRAN est définie dans la référence RFC 2719. SCTP est un protocole “TCP de la nouvelle génération” permettant de remédier aux problèmes liés à l’utilisation du protocole TCP puisque ce dernier est un protocole orienté octets et n’est pas capable de fournir la vitesse et la fiabilité requises par la signalisation. En effet, SCTP est un protocole orienté message permettant de définir des trames de données structurées alors que TCP n’impose aucune structure des octets transmises.

Le nom Stream Control Transmission Protocol découle de la fonction multi-streaming fournie par SCTP. Un stream (flot) est un canal logique unidirectionnel permettant l’échange de messages entre terminaisons SCTP. Lors de l’établissement d’une association SCTP, il est nécessaire de spécifier le nombre de streams que comportera cette association. La fonction multi-streaming permet de partitionner les données dans différents streams de telle sorte que la perte d’un message dans un des streams n’ait d’impact sur le transport des données que sur ce stream. Une des fonctionnalités principales du protocole SCTP est le multi-homing, c’est à dire la capacité pour un endpoint SCTP de supporter plusieurs adresses IP. Ceci est un avantage comparé à TCP. Une connexion TCP est définie par une paire d’adresses de transport (Adresse IP + numéro de port TCP). Chaque endpoint d’une association SCTP fournit à l’autre extrémité une liste d’adresses IP avec un unique numéro de port SCTP. L’endpoint est donc l’extrémité logique du protocole de transport SCTP.

composant de SIGTRAN
Figure 10 : composant de SIGTRAN

II.2.1 Les couches SIGTRAN et leurs fonctionnalités

Les couches d’adaptation définies par SIGTRAN ont toutes des objectifs communs :

– Le transport des protocoles de signalisation des couches supérieures, basé sur un transport IP fiable.
– La garantie d’une offre de services équivalente à celle proposée par les interfaces des réseaux RTC.
– La transparence du transport de la signalisation sur un réseau IP : l’utilisateur final ne se rend pas compte de la nature du réseau de transport.

Nous allons essayer d’illustrer et décrire les fonctions de six couches existant dans ce concept, voir également la figure 11.

La couche d’adaptation IUA (ISDN User Adaptation) est définie pour le transport de messages Q.931 (signalisation RNIS) entre un Signaling Gateway (SG) et un Media Gateway Controller (MGC). En fait, cette adaptation émule pour la couche cliente (Q.931) une interface Q.921 et s’appuie sur le service SCTP. Le scénario typique d’usage de cette adaptation est le Réseau NGN qui interface des PABX.

La couche d’adaptation M2UA (MTP 2 User Adaptation) assure le transport de paquets MTP3 entre un SG et un MGC. Elle fournit une interface MTP 2 à la couche cliente (MTP3) et s’appuie sur le service SCTP.

La couche d’adaptation M2PA (MTP 2 Peer to Peer Adaptation) assure le transport de paquets MTP3 entre deux SGs ou deux IP SPs (IP SIGnaling Point). Elle fournit une interface MTP 2 à la couche cliente (à savoir, MTP3) et s’appuie sur le service SCTP.

La couche d’adaptation M3UA (MTP 3 User Adaptation) assure l’acheminement de messages ISUP ou SCCP entre un SG et un MGC en fournissant une interface MTP3 à la couche supérieure (ISUP, SCCP). M3UA peut aussi fonctionner en mode IP SP – IP SP permettant ainsi à un MSC Server et un HLR disposant du SIGTRAN dans le monde mobile de partager une association SCTP directement entre eux.

La couche d’adaptation SUA (SCCP User Adaptation) offre une interface SCCP (TCAP) entre un SG et une base de données IP ou entre un SG et un MGC. Le mode IP SP – IP SP est aussi supporté, notamment intéressant pour le monde mobile ou de nombreuses applications SS7 utilisent les services SCCP (MAP, INAP, CAP, TCAP).

La couche d’adaptation V5UA (V5.2 User Adaptation) est définie pour le transport de messages V5.2 entre un SG et un MGC. En fait, cette adaptation émule pour la couche cliente V5.2 une interface LAPV5 et s’appuie sur le service SCTP.

Les couches d’adaptation SIGTRAN
Figure 11 : Les couches d’adaptation SIGTRAN

II.2.2 Les messages de la signalisation SS7 sur IP

L’unité de donnée PDU (Protocol Data Unit) du SCTP est appelée un paquet SCTP. Le paquet SCTP est encapsulé dans un paquet IP, qui est routé à la destination. Le paquet SCTP est composé d’un en-tête commun et de Chunks (bloc de données). Un Chunk contient soit des données de contrôle soit des données utilisateur. Plusieurs Chunks peuvent être multiplexés dans un même paquet SCTP sauf dans le cas des Chunks de contrôle, INIT, INIT ACK et SHUTDOWN COMPLETE. Ces derniers ne peuvent pas être regroupés avec d’autres chunks dans un même paquet SCTP. Si un message utilisateur (message ISUP) ne peut pas être contenu dans un seul paquet SCTP du fait de sa taille, il est possible de fragmenter le message en plusieurs chunks qui seront encapsulés dans différents paquets SCTP (figure 12).

fragmentations des messages en plusieurs chunks
Figure 12 : fragmentations des messages en plusieurs chunks

Audit et analyse de la qualité et de la performance du réseau de signalisation SS7/SIGTRAN de la Sonatel
Mémoire de fin de formation pour l’obtention du diplôme de : Ingénieur des travaux de télécommunications
École Supérieure Multinationale des Télécommunications – Dakar-Sénégal – Option : Technique – Spécialité : Commutation

Sommaire :
Problématique
Chapitre I: Présentation et activité de la Sonatel
Chapitre II: Rôle principal de la signalisation dans un réseau téléphonique
Chapitre III: Analyse de la performance du réseau de signalisation de la Sonatel
Chapitre IV : Proposition sur les résultats d’analyses et audits obtenus pour l’amélioration du réseau de signalisation de la Sonatel
Conclusion