RES 303 Signalisation dans les réseaux Majeure Réseaux dép. RSM TELECOM Bretagne
RES 303 Signalisation dans les réseaux
Majeure Réseaux
dép. RSM TELECOM Bretagne
Signalisation dans les réseaux Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM Cours 7 et 8. Réseaux intelligents
RES 303 Signalisation dans les réseaux Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore
Xavier Lagrange dép. RSM 02/08 TELECOM Bretagne
Sommaire
1. Rappels sur le réseau téléphonique ............................................. 1
2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie......................... 8
3. Principes généraux de la signalisation sémaphore ...................... 9
4. Architecture en couches du SS7 ................................................ 18
5. Les sous-systèmes utilisateurs................................................... 35
6. Signalisation non associée circuit............................................... 47
7. Synthèse..................................................................................... 70
8. Références ................................................................................. 73
1. Rappels sur le réseau téléphonique traditionnel • Le réseau téléphonique est un réseau à commutation de circuits
• Dans le réseau de France Télécom, on parle de − CAA, Commutateur à Autonomie d’Acheminement, = commutateur auxquels
les abonnés sont reliés − CTP et CTS, Commutateur de Transit Principal et Secondaire , = commutateur
sans abonné − CL, Commutateur local, = concentrateur dans les zones peu denses avec des
abonnés
CAA
CL
CTS
CTP
CAA
CL
CTS
CTP
1 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.1. Architecture d’un commutateur • Un commutateur est grossièrement constitué
− d’un réseau de connexion − d’une unité de raccordement d’abonnés (alimentation, sonnerie, détection de
décroché/raccroché, numérisation) − d’une unité de commande
autres centraux
TRADUC- TEUR
RESEAU DE
CONNEXION
TAXEURENRE- GISTREUR
MAINT. EXPL.
JONCTEURSUnité de Raccor-dement d'Abonnés
Unité de Commande
2 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.2. La transmission
• Le codage de la voix se fait à 64 kbit/s soit 1 octet toutes les 125 µs
• Les circuits sont généralement multiplexés temporellement
voie 1voie 2
voie 30
multi-plexeur
IT0…
IT1 IT2 IT31
T Trame TDMA, durée=T
marque le début de la trame
temps
• Le contenu de l’IT0 est fixé et permet de marquer le début de la trame
• Le contenu de l’IT16 est particulier (à l’origine pour la signalisation)
3 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
La transmission PDH
• Possibilité de re-multiplexer des circuits déjà multiplexés (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy)
Nom Structure Capacité débit utile débit réel Rec
E1 niveau 1 (MIC) 30 voies 1,92 Mbit/s 2,048 Mbit/s G.732 E2 niveau 2 = 4*niveau 1 120 voies 7,68 Mbit/s 8,448 Mbit/s G.742 E3 niveau 3 = 4*niveau 2 480 voies 30,72 Mbit/s 34,368 Mbit/s G.751 E4 niveau 4 = 4*niveau 3 1920 voies 122,88 Mbit/s 139,264 Mbit/s G.751 E5 niveau 5 = 4*niveau 4 7680 voies 491,52 Mbit/s 564,992 Mbit/s G.954
• Un circuit est un intervalle de temps dans une liaison MIC
4 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
La transmission SDH
• Utilisation généralisée de la SDH (SDH, Synchronous Digital Hierarchy)
• Transmission dans une trame Indication de la voie i par un système de pointeur
pointeurs
Unité administrative (information utile)
Unité administrative précédente
261 octets9 octets
9 ra
ngée
s
tempssurdébit
• Définition d’une hiérarchie de multiplexage : STM-N (Synchronous Transport Module) STM-1 = 155,52 Mbit/s STM-4 = 622,08 Mbit/s STM-16 = 2,488 Gbit/s STM-64 = 9,953 Gbit/s
• Remarque :le STM-1 peut contenir du 140 Mbit/s PDH En STM-1, une trame de 9*270=2430 octets transmise toutes les 125 µs soit 155,52
Mbit/s 5 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
• L’ensemble des circuits entre 2 commutateurs multiplexés sur le même support s’appelle un faisceau.
Circuits
Circuits
Faisceau
• Remarque : vision simplifiée de la transmission (possibilité de boucle SDH avec multiplexeurs à insertion et extraction ou ADM, Add Drop Multiplexer).
ADM ADM
ADM ADMboucle SDH
6 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.3. Numérotation téléphonique Adressage E.164
• défini dans la recommandation E.164 de l’Union International des Télécommunications
• chaque abonné est repéré par son adresse E.164 (numéro d’annuaire)
• numéro de pays
• numéro de téléphone dans le pays
• Historiquement, les numéros de téléphone sont attachés à un central particulier 01 45 80 00 00 à 01 45 99 99 99 : central Bobillot à Paris 13ème => le numéro E.164 permet en général de déterminer la localisation du demandé
7 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie
Unité de commande
RESEAU DE
CONNEXIONURA
Unité de commande
RESEAU DE
CONNEXIONURA
45817457
• Signalisation voie par voie (in-band signalling) : la signalisation d’appel se fait sur la même voie que la communication
• La signalisation concerne nécessairement le circuit sur lequel elle est échangé (e.g. raccroché)
• Vérification du circuit inhérente à l'échange de signalisation
• Nécessité d'établissement du circuit
• Anciens types de signalisation : inversion de polarité sur la ligne, échanges de tonalités (MF Socotel,… )
8 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3. Principes généraux de la signalisation sémaphore
3.1. Définition
Unité de commande
URA
Unité de commande
URA
45817457 sur 3
PS PScanal sémaphore
3
• Signalisation sémaphore (common channel signalling) : voie dédiée qui achemine la signalisation se rapportant à un ensemble de circuits
• La voie qui achemine la signalisation s’appelle un canal sémaphore
• Le canal sémaphore peut être multiplexé avec les circuits sur le même support physique
- PS : Point sémaphore (SP, Signalling Point) = source et puits de signalisation
9 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Avantages et inconvénients de la signalisation sémaphore
• Mise à profit des techniques numériques (rapidité, fiabilité...)
• Complexité - nécessité d'identifier les circuits - CIC, code d’identification de circuit (circuit identification code)
• Grande sensibilité aux pannes => mécanismes de défenses
• Le réseau téléphonique français utilise à 100% la signalisation sémaphore
En signalisation sémaphore, 2 types de signalisation
• signalisation associée circuit prolongement naturel de la signalisation voie par voie (e.g. établissement de
communications téléphoniques)
• signalisation non associée circuit échange de signalisation pur (e.g. dialogue entre bases de données)
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3.2. La signalisation SS7
SS7 : signalisation sémaphore n°7 = signalling system n°7 Beaucoup de variantes dans la dénomination
CCS7 : Common channel signalling number 7 CCITT n°7, ITU n° 7 Code 7, N7,…
Définie dans les recommandations ITU-T Q700 à Q795
Objectifs
fournir un système universel international de signalisation par canal sémaphore
- optimisé pour des liaisons numériques à 64 kbit/s
- évolutifs face aux besoins dus aux nouveaux services
- assurant des moyens fiables de transfert de l'information (pas de perte, ni duplication, ni déséquencement)
11 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3.3. Réseau SS7 Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation
PS : Point sémaphore = point terminal du réseau SP : Signalling Point
PTS : Point de Transfert Sémaphore = commutateur de messages de signalisation STP : Signalling Transfer Point
Un PS peut également avoir une fonction PTS
Chaque opérateur (fixe, mobile,… ) constitue son propre réseau sémaphore
Réseau fonctionnellement séparé du plan de transmission MAIS − ré-utilisation des mêmes capacités de transmission − implantation des commutateurs sur mêmes sites
12 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de réseau sémaphore national (France Télécom)
PTS
PTS PTS
PS
PTS
PS
PS
PS
PS
PS
PS
• Accessibilité totale : tout PS peut atteindre n’importe quel autre PS par l’intermédiaire de 2 PTS au plus (en l’absence de panne)
13 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3.4. Modes de fonctionnement • concerne seulement la signalisation associée circuit,
• spécifie l’association entre le canal sémaphore et les circuits qu’il commande
• chaque circuit est repéré par un Code d’Identification de Circuit (CIC, Circuit Identification Code)
Mode Associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant sur un canal sémaphore reliant ces commutateurs (i.e. les PS)
PS PS
Circuits de parole
Canal sémaphore
14 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Mode non associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS quelconques
PS PS
Circuits de parole
Canal sémaphore Canal sémaphorePTS PTS
message 1
message 2
15 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Mode quasi associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS pré-déterminés (et invariants)
PS PS
Circuits de parole
PTS PTS
message 1
message 2
16 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemples d’utilisation des modes quasi et non associés
• Utilisation en secours en cas de rupture d’un canal sémaphore (en mode associé)
PS PS
PTS
• Utilisation systématique lorsque la charge de signalisation ne nécessite pas vraiment un canal sémaphore
PTS
PS PS
17 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4. Architecture en couches du SS7
4.1. Présentation MTP : Message Transfer Part = équivalent des 3 couches basses de l’OSI
User Part = Sous-système utilisateur (signalisation associée circuit)
Niveau 1Niveau 2
Niveau 3
N 2
Niveau 3
Niveau 1Niveau 2
Niveau 3
PS PTS PSL1L2L3
L7
OSI
M T P
User Part
User Part
N 2N 1 N 1
18 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Plan utilisateur et plan Contrôle
• La signalisation sémaphore a été définie préalablement au concept de plans
• Dans le réseau téléphonique, les plans usager et contrôle sont séparés • Plan usager : réseau de transmission avec les voies MIC qui transportent les
communications téléphoniques • Plan contrôle : réseau de signalisation SS7
19 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4.2. MTP niveau 1
Terminal sémaphore
Bloc de
commutation numérique
Autres voies
Liaison de transmission multiplexée
Réutilisation possible des liaisons de transmissions écoulant les communications
• Débit classique : 64 kbit/s
• Implantation classique sur MIC
• En France, on utilise assez souvent l’IT 1 d’une voie MIC comme canal sémaphore
• Recommandation : ITU Q.702
20 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4.3. MTP niveau 2 Service rendu
• Transfert fiable des messages de signalisation entre équipements reliés par un canal sémaphore (mise en œuvre d’un protocole de liaison de données)
• Surveillance du taux d’erreur sur la liaison
Caractéristique du protocole de liaison de données
• Avec détection et reprise sur erreur (ARQ, Automatic repeat ReQuest)
• A fenêtre d’anticipation (de type Go-back-N)
• Avec contrôle de flux
• Principes généraux semblables à HDLC avec en plus la retransmission cyclique préventive
• Défini dans recommandation Q.703
21 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Format général de la trame
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondance de contrôle
Information (≤272 octets) SIO spare LI contrôle Fanion
01111110 8 bits 2 b 6 bits 16 bits 01111110
• Délimitation par un fanion (flag) de début et de fin
• Même mécanisme de transparence que dans HDLC (ajout d’un bit 0 après 5 bits 1)
• Indication explicite de longueur (Information+SIO) par le champ LI (Length Indicator)
• Limitation des trames à 272 octets d’information
• Indication du type de protocole utilisateur par le champ SIO (Service Information Octet) : équivalent d’un SAP (Service Access Point) mais devrait être au niveau supérieur
• Trois types de trames discriminés par le champ longueur LI
22 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Format détaillé de la trame
Dernier transmis
Premiertransmis
Fanion Redondance de contrôle
Information (≤272 octets)
SIO spare
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2 b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• FSN : Forward Sequence Number numéro de la trame émise (équivalent du N(S) d’HDLC)
• BSN : Backward Sequence Number numéro de la trame acquittée (équivalent de N(R)−1 d’HDLC)
• FIB : Forward Indicator Bit bit qui change d’état à chaque ré-émission de la même trame (pas vraiment d’équivalent dans HDLC)
• BIB : Backward Indicator Bit bit qui change d’état en cas de détection d’erreur (vague équivalent de la trame REJ
d’HDLC) 23 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de dialogue
PS PS
FSN=1, BSN=50
FSN=2, BSN=50 FSN=51, BSN=1
FSN=3, BSN=51 FSN=52, BSN=2
24 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Trame de remplissage
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondance de contrôle
spare
LI=0 FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 2 b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame de remplissage se distingue par le champ LI à 0
• Echange de trames de remplissage en l’absence d’information à échanger
• Attention : les trames de remplissage contiennent un numéro et une redondance de contrôle !!!
- surveillance permanente du taux d’erreur de la liaison - traitement des trames reçues à faire en permanence
25 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Trame d’état du canal
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondance de contrôle
Champ d’état
spare
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2 b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame d’état du canal se distingue par le champ LI à 1 ou à 2
• Utilisé pour l’établissement de la liaison (initialisation appelée alignement initial du canal)
- échange initiale de trames d’état jusqu’à un total de 216 octets - si moins de 4 erreurs, alors l’alignement est déclaré « prêt » - échange de donnée ensuite possible
• Exercice : estimer le taux d’erreur bit maximal (ordre de grandeur) pour lequel l’alignement est possible
26 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Trame de message
Dernier transmis
Premiertransmis
Fanion Redondance de contrôle
Information (≤272 octets)
SIO spare
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2 b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame de message se distingue par le champ LI supérieur à 3
• Lorsque la longueur de l’information est comprise entre 62 et 272 octets, le champ LI est mis à la valeur 63
• Echange des messages sur la liaison
27 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Mécanisme de surveillance du taux d’erreur
• surveillance par chaque noeud du taux d’erreur pour toutes les liaisons qui y aboutissent
• gestion d’un compteur C par liaison réception trame erronée (utilisation de la redondance de contrôle) : C ← C+1 réception 256 trames correctes : C ← max(C–1 ; 0)
• liaison déclarée hors service lorsque C atteint 64 (pour liaisons à 64 kbit/s)
• gestion de l’alarme par les niveaux supérieurs
• Exercice : estimer le taux d’erreur trame maximal pour lequel une alarme est générée
28 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4.4. MTP 3 Service rendu
• Orientation des messages de signalisation
Discrimination
Distribution
Acheminement
User Part 1 User Part 2
MTP 3
MTP 2
(fonction PS+PTS)
• Gestion du réseau sémaphore
29 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Caractéristiques
• chaque PS a une adresse sur 14 bits appelée code de point sémaphore
• le code de point sémaphore est attribué librement par chaque opérateur dans son réseau sémaphore
• chaque message MTP 3 contient le code de point sémaphore destinataire et le code de point sémaphore origine
• tables de routage en « dur »,
• garantie de séquencement hors cas de panne
30 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple d’affectation de codes de point sémaphore
PTS
PTS PTS
PS
PTS
476
PS
PS
PS
PS
PS
PS
240
47
1
2233
4224
31 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Format des messages de niveau 3
Information SLS OPC DPC SIO
4 bits 14 bits 14 bits Mis dans MTP2
• DPC (Destination Point Code) = code de point sémaphore destination
• OPC (Originating Point Code) = code de point sémaphore origine
• SLS (Signalling Link Selection) = identification du chemin (partage de charge)
• Le routage se fait à partir du triplet (OPC, DPC, SLS) et pas seulement de OPC et DPC
• Il peut y avoir plusieurs entités utilisatrice du service MTP3, le SAP est indiqué par le champ SIO (Service Information Octet), abusivement mis dans MTP2
32 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de partage de charge
Objectif du partage de charge : répartir de façon statistique la charge entre les différents chemins possibles ; en cas de panne, rapatrier le trafic sur les chemins en fonctionnement
Cas normal : trafic de A vers B, SLS = xxx0 => chemin ADEB
= xxx1 => chemin ADFB trafic de A vers C, SLS = xxx0 => chemin ADEC
= xxx1 => chemin ADFC Rupture liaison E-C
trafic de A vers C, SLS = xxxx chemin ADFC
33 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Gestion du réseau sémaphore
• Gestion du trafic : détourner le trafic d'une route vers une autre.
• Gestion des canaux : inhiber/rétablir les canaux sémaphore en cas de défaillance.
• Gestion des routes : avertir les équipements voisins de pannes éventuelles d'équipement afin qu'ils modifient leur acheminement.
D E
FC
A B
• Utilisation de la surveillance réalisée par le niveau 2
• Echange de messages de gestion (indiqués par le SIO)
34 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
5. Les sous-systèmes utilisateurs
5.1. Présentation • Signalisation de commande des appels téléphoniques nationaux et internationaux
avec les services supplémentaires (renvoi d’appel, double appel,… )
• Plusieurs sous-systèmes utilisateurs voisins (guerre de normalisation)
• TUP, Telephone User Part, ou SSUT, Sous-Système Utilisateur Téléphonique dérivé de la signalisation analogique moins riche en services
• SSUTR2 ,Sous-Système Utilisateur Téléphonique R2 Version française (France Télécom) de TUP enrichie en services
• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS) Protocole le plus utilisé
35 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Fonctionnement d’ISUP
• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS)
• Le protocole ISUP peut être utilisé même si les terminaux ne sont pas RNIS
• Protocole ISUP utilisé dans GSM entre les MSC/VLR
• Format des messages respectant le principe de séparation des couches Le champ SLS est interne à MTP3
• Raccroché symétrique
• Tous les messages contiennent un CIC (Code d'Identification de Circuit) faisant référence au circuit utilisé dans le faisceau (principe de la signalisation associée circuit)
Ensemble des paramètres Type de
messageSp. CIC Etiquette de
routage
niveau MTP3
Source : d’après [Q.723]
36 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Etablissement d’appel national
• Utilisation d’une première table donnant le faisceau à utiliser à partir du numéro de téléphone du demandé
• Utilisation d’une deuxième table donnant le code de point sémaphore du PS correspondant au commutateur relié au faisceau utilisé
Set Up (Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding Set Up
terminal
interface RNISPS PS
IAM (n° demandé,CIC)
interface RNISSS 7
Analyse numéroDétermination du faisceauRéservation circuit dans faisceau -> CICDétermination DPC
37 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
RLE
Set Up (Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding Set Up Call Proceeding
terminal
conversation
AlertingAlerting
ConnectConnect Connect Acknowledge
Connect Acknowledge
interface RNISPS PS
IAM (n° demandé,CIC)
ACM (CIC)
ANM (CIC)
interface RNISSS 7
38 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Etablissement d’appel infructueux
• Nombreuses possibilités de traitement des cas d’échec (cf. services supplémentaires)
Set Up (Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding
terminal
ReleaseRelease Complete
interface RNISPS PS
IAM (n° demandé,CIC)
REL (CIC)
interface RNISSS 7
RLC (CIC)
39 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Raccroché
terminal CAA CAA terminal
interface RNISPS PS
interface RNIS
Disconnect
Disconnect
ReleaseRelease Complete
ReleaseRelease Complete
REL (CIC)
RLC (CIC)
SS 7
• Divergences ISUP/SSUTR2 pour le raccroché par le demandé
• A partir du numéro de faisceau circuit, le commutateur déduit le code de point sémaphore destinataire.
40 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Remarques sur l’établissement de circuit
• Le circuit est réservé juste avant l’envoi d’IAM (i.e. même si l’appel échoue)
• Lorsque deux commutateurs ne sont pas reliés directement par des circuits, on procède par bonds successifs (non utilisation de l’accessibilité totale)
41 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Test préalable
• Définition d’un message (non associé circuit) de test du demandé avant réservation du circuit
• Processus non implanté en général
PS PSPS
PTS PTS
1 20
42 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
5.2. Equivalence SSUTR/ISUP
ISUP SSUTR2Sigle signification sigle signification explicationIAM Initial Address
Message MIF Message Initial
d'adresse avec Facilités
message d'appel contenant n°demandé
ACM Address CompleteMessage
ACF adresse complète Acquittement signifiant que le poste demandé
sonne ANM ANswer Message RIU réponse décroché du demandé
RAU raccroché raccroché du demandé REL RELease FIU fin d'information de
l'usager fin de communication du
demandeur RLC ReLease Complete LIG libération de garde acquittement de la fin de
communication
43 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
5.3. Interconnexion des réseaux SS7 Le Problème de l'adressage
PTS
PS
PSPS
PTS
PS
PTS PTS
PSPS
PS
réseau SS7 international
réseau SS7 pays A réseau SS7 pays B
1
476
240
47
2-016-0
3-004
2-124-1
PTS
passerelle SS7
internationale
47
240 476
22
PSPS
Ecriture des codes PS internationaux en décimal : 2–016–0 -> 42243b 8b 3b
44 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Appel international
Utilisation de Centres de Transit Internationaux
Déroulement de l'appel par "bonds successifs" Utilisation du numéro de téléphone international
Exemple d'un appel France -> Allemagne
1- Etablissement d'un circuit vers un CTI Code 00 => faisceau vers CTI => code de point sémaphore du CTI français
2- Etablissement d'un circuit du CTI français vers un CTI allemand Code 49 => faisceau vers CTI allemand => code de point sémaphore international
du CTI
3- Etablissement d'un circuit du CTI allemand vers le central demandé Code 241 => faisceau vers central Aachen => code de point sémaphore du central
demandé
45 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
… Appel international
RLE
A B
IAM (+49 241…,CIC1)
ACM(CIC1)
Réseau SS7
réservation circuit
C
Rés int.SS7
D
Réseau SS7
ACM(CIC2)ACM(CIC3)
réservationcircuit
DPC=1
IAM (+49 241…,CIC2)
DPC=2-124-1réservation
circuit
IAM (+49 241…,CIC3)
DPC=476
46 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6. Signalisation non associée circuit
6.1. Introduction à SCCP • Signalisation non associée circuit utile pour la consultation de base de données
(localisation d’un mobile, conversion de numéro,… )
• Protocole MTP 3 − Echange de signalisation au sein d’un réseau SS7 donné − Absence de mode connecté
• Comment échanger de la signalisation non associée circuit entre réseaux SS7 différents ?
• Comment disposer d’un mode connecté ?
Réponse : couche supplémentaire SCCP
47 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.2. Services offerts par SCCP SCCP = Signalling Connection Control Part
Sous-système de Commande des connexions Sémaphores (SSCS)
Classes de service
• Classe 0 : service en mode non connecté (sans garantie de séquencement)
• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement
• Classe 2 : service en mode connecté simple
• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux
• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement
Dans GSM on utilise les classes 0 ou 1 dans le NSS et la classe 2 entre le BSC et le MSC
48 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Contrôle du routage
Contrôle du modeorienté connexion
Contrôle du modesans connexion
GestionSupervision
MTP
SCCP
Couches supérieures
49 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.3. SCCP et appellation globale Utilisation de l’appellation globale
• Service rendu par SCCP : transport de signalisation non associée circuit (sans numéro de téléphone et sans code circuit) en international
• Principe : ajout d’un numéro de téléphone artificiel appelé Appellation Globale ou Global Title dans chaque message
• Fonction de traduction : appellation globale -> code de point sémaphore
GT (Global Title)
Données
SLS DPCOPCMTP 3
SCCP
4b 14b 14b
Typemes.
Addrdest.
• L’appellation globale peut être omise si c’est inutile
50 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple d’utilisation de l’appellation globale
Données Données DonnéesDPC DPC DPCOPC OPC OPC+49 241... +49 241... +49 241... F int D F int D
PS PS PS PSRéseau SS7français
Réseau SS7international
Réseau SS7allemand
• Exercice : compléter les codes de points sémaphore en supposant que le PS 476 français envoie un message au PS 22 d’Allemagne (en reprenant l’exemple en 5.4)
51 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de traduction
Un abonné français allume son mobile dans un pays étranger => le terminal se signale en indiquant son IMSI (International Mobile Subscriber
Identity) au MSC/VLR visité => il faut envoyer une mise à jour de localisation au HLR nominal de l’abonné
Structure de l’IMSI : 208 10 2101481234 Mobile Country Code : 208 Mobile Network Code : 10 Mobile Subscriber Identification Number : 2101481234
Traduction de l’IMSI en Appellation Globale
208 =>
33
10 => 609
2101481234 = 2101481234
52 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.4. SCCP en mode non connecté • Classe 0 : service en mode non connecté
− code SLS peut être tiré aléatoirement
• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement − même code SLS pour les échanges entre deux mêmes PS − possibilité de segmenter des messages longs en plusieurs messages SCCP
PSA Réseau SS7
Unitdata (ad. dest., données)
PSB
donnéecourtes
Extended Unitdata (ad. dest., segment 1)
donnée longues
Extended Unitdata (ad. dest., segment 2)
53 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.5. SCCP en mode connecté Le mode connecté
• Classe 2 : service en mode connecté
• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux − segmentation et réassemblage des messages de plus de 255 octets − possibilité d’envoyer des données express − négociation de la taille de la fenêtre d’anticipation à l’établissement de la
connexion
• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement − numérotation des messages de données par P(S) et des acquittements par P(R)
54 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Etablissement et identification des connexions
• Connexion identifiée localement par chaque équipement (2 * 3 octets) - référence locale destination (sur 3 octets) - référence locale source (sur 3 octets)
PSA Réseau SS7
Connection Request (refA)
choix référencerefA
Connection Confirm (refA, refB)
choix référencerefB
mémorisationrefA<->refB
mémorisationrefA<->refB
PSB
55 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Transmission de données sur une connexion établie
• Les messages ne contiennent que la référence de la connexion de l’équipement distant (référence locale de destination)
PSA Réseau SS7
Data (refB,données )
donnée à transmettresur connexion ref A
chercher refBà partir refA
PSB
Data (refA,données )
donnée à transmettresur connexion ref B
chercher refAà partir refB
56 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Libération d’une connexion
• Par sécurité, les messages de libération contiennent les deux références
PSA Réseau SS7
Released (refB, refA)
Release Complete (refA, refB)
libérationidentificateurde connexion
PSB
décision libérationconnexion ref A
chercher refBà partir refA
libérationidentificateurde connexion
temporisationtemporisation
57 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Format général des trames SCCP
8 7 6 5 4 3 2 1
Code de type de message
Paramètre obligatoire A
Ordre d'émissiondes octets
Partie obligatoirede longueur fixe
Partie obligatoirede longueur variable
Partie facultative
Paramètre obligatoire FPointeur du paramètre M
Pointeur du paramètre P
Pointeur de début de partie facultativeIndicateur de longueur du paramètre M
Paramètre M
Indicateur de longueur du paramètre P
Paramètre P
Nom du paramètre = XIndicateur de longueur du paramètre X
Paramètre X
Nom du paramètre = ZIndicateur de longueur du paramètre Z
Paramètre Z
Fin des paramètres facultatifs
Ordre d'émission des bits
Etiquette de routage (niveau MTP3)
extrait de la Q.713
58 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.6. Structuration des dialogues par TCAP TCAP = Transaction Capabilities Application Part
Sous-système de Gestion de Transactions (SSGT)
Tout dialogue se décompose en une suite de questions-réponses
• sous-couche component : exécution de commandes à distance
• sous-couche transaction : service pour ouvrir et fermer des dialogues dialogue = transaction
• Une transaction structurée est composée d’une suite de questions réponses
• TCAP fournit un cadre standard pour référencer les transactions et les opérations ; il permet une gestion de multiples dialogues simultanées
• Utilisation de l'ASN 1 : Abstract Syntax Notation 1
• TCAP fait partie de la couche 7 (application) du modèle OSI
59 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.7. Présentation de l’ASN.1 Objectifs de ASN.1
• définir une grammaire standard pour les champs des message identique à la définition de champ en langage évolué avec des types
- types simples standards (boolean, integer, real, IA5 string…) - types construits (≈ structure en C)
- spécification dans les recommandations X.680 à X.683 (anciennement X.208)
“All known defects in X.208 have been corrected in ITU-T Recommendations X.680-683 (1993)” (source : serveur de l’ITU : http://www.itu.int/rec)
• définir un codage des données universel (rec X.690) - BER : Basic Encoding Rules (rec X.690 contenant aussi Canonical Encoding
Rules (CER) and Distinguished Encoding Rules (DER)) - PER : Packet Encoding Rules (rec X.691) - ECN : Encoding Control Notation (rec X.692) - XML : (rec X.693)
[Dub 99]
60 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de spécification en ASN.1
(extrait de GSM 09.02) DEFINITIONS ::= BEGIN updateLocation OPERATION ARGUMENT updateLocationArg SEQUENCE { imsi OCTET STRING (SIZE (3..8)), locationInfo CHOICE { roamingNumber [0] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9)), msc-Number [1] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9))}, vlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)), lmsi [10] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (4)) OPTIONAL, ... } RESULT updateLocationRes CHOICE { hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)), extensibleUpdateLocationRes SEQUENCE { hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)), ... }} ERRORS { -- systemFailure -- localValue 34, -- dataMissing -- localValue 35, -- unexpectedDataValue -- localValue 36, -- unknownSubscriber -- localValue 1, -- roamingNotAllowed -- localValue 8} ::= localValue 2
61 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Codage de base (BER)
Objectifs :
– s'affranchir du codage utilisé par les machines choix : d’abord poids fort et ensuite poids faible
– s'affranchir des limitations dans la définition d'un champ exemple : si le champ "type de message" est défini sur 1 octet que faire le jour où on a plus de 256 messages ?
• Codage de tous les champs sous la forme TLV
T Tag Etiquette identifie la nature du champ L Length Longueur longueur du champ en nombre d’octets V Value Contenu les données
• Possibilité de récursivité (type construit)
T L V T L VT L
62 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Champ étiquette Type d’étiquette primitif/
construitNombre
00 : Universel 01 : Application 10 : Spécifique au contexte 11 : Privé
0 : primitif 1 : construit
• Types universels : entier, suite d’octets, chaîne de caractères,… Etiquette Contenu
1 Boolean2 Integer3 Bit String4 Octet String… 22 IA5 String (chaîne Ascii)
• Autres types (application, privé, spécifique au contexte) 63 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Champ longueur
• Codage du champ longueur sur un ou plusieurs octets
• Pour une longueur inférieure ou égale à 127, champ longueur sur 1 octet (bit 8 vaut 0)
• Pour une longueur supérieure à un octet, champ longueur commence par la taille en octets de ce champ (avec bit 8 forcé à 1) puis la longueur sur plusieurs octets (poids fort d’abord)
• Une longueur de 51 (égal à 0x33) sera codée 0x33
• Une longueur de 192 (égal à 0xC0) sera codée 0x81 0xC0
• Une longueur de 341 (égal à 0x155) sera codée 0x82 0x01 0x55
• Il existe aussi une autre méthode de codage du champ longueur qui n’a aucune limitation
64 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Intérêt de l’ASN.1
– facilité d’évolution des protocoles
– génération automatique des encodeurs et décodeurs
Limite de l’ASN.1
– puissance de calcul importante monopolisée pour réaliser le codage
– codage compliqué avec un taux d'extension important exemple : la suite de 3 bits 110 est codé 03 -> Etiquette = Bit String 02 -> Longueur du champ à suivre 05 -> Nombre de bits inutilisés dans le dernier octet C0 -> 1100 0000 => chaine de 3 bits = 110 Total : 32 bits !
65 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.8. Gestion des « composants » et des transactions • Un message TCAP contient une partie transaction et une ou plusieurs parties
composants
partietransaction
partie composant
composant2
composant1
• sous-couche component : exécution de commandes à distance component ou composant = élément d'information représentant une demande
d'action ou une réponse à cette demande - invoke demande d’exécution d’une commande - return result commande bien réalisée - return error commande non exécutée - reject demande incorrecte
- Remarque : on peut envoyer un invoke qui ne demande pas de réponse
66 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Gestion des transactions
- TC_begin Ouverture d’une transaction
- TC_continue Poursuite de la transaction
- TC_end fin de transaction
• Référence de la transaction à chaque extrémité (éviter les collisions sur les références)
• Les deux références sont indiquées dans le TC_continue
• Plusieurs composants peuvent utiliser la même transaction
67 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de transaction simple
PSA Réseau SS7
TC_Begin(refA) Invoke (Id1)
PSB
TC_End(refA) Return_Result (Id1)
68 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de transaction structurée
PSA Réseau SS7
TC_Begin(refA) Invoke (Id1)
TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id1)
PSB
TC_Continue(refA,refB) Invoke (Id2) Invoke(Id3)
TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id2)
TC_End(refA) Return_Result (Id3)
69 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Dialogue non structuré
• Possibilité d’envoyer des messages en dehors d’une transaction
• Pas de référence de transaction
PSA Réseau SS7
TC_Uni() Invoke (Id1)
PSB
TC_Uni() Invoke(Id1)
...
70 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
71 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de message transaction =TC_begin
component type tag
component type length
invoke identity type tag
invoke identity type length
composant = invoke
référence de l'opérationinvoke identity
OID type tag
OID type length
OID code type d'opération :MAP_UPDATE_LOCATIONdu protocole MAP version 2
parameter type tag
parameter type length
parameter value
DTID type tag
DTID type length
Destination Transaction Identity
OTID type tag
OTID type length
Originating Transaction Identity
message type tag
message type length
référence de transactiongérée par l'origine
référence de transactiongérée par le destinataire
...
7. Synthèse
MTP
TCAP
User Part (TUP
SSUTR2 ISUP)
MTP
PS PTS
SCCP
xAP
MTP
User Part
PS
SCCP
MTP
TCAP User Part
PS
SCCP
xAP
MTP
PTS
Signalisation associée circuit
User Part : applicatifs de traitement de l'appel téléphonique (y compris en international)
Signalisation non associée circuit
SCCP : échanges de signalisation en international en mode connecté ou non
TCAP : structuration des dialogues
xAP : Application Part (MAP, Mobile Application Part, INAP, Intelligent Network Application Part,… )
72 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
8. Références [Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique et
Scientifique des Télécommunications, Editions Springer, 1999. [MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE Communications
Magazine, Juillet 1990. [RUS 00] Travis Russell, Signalling system #7, 3rd edition, Mac Graw Hill, 2000 [MAN] R. Manterfield, Common Channel Signalling, , IEE Telecommunications series 26, 1991 [Rig] Claude Rigault, Principes de commutation numérique, Editions Hermès, 1998.
73 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
RES 303 Signalisation dans les réseaux Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM
Xavier Lagrange dép. RSM 03/04 ENST Bretagne
Sommaire
1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM........................................ 1
2. Déroulement des fonctions de mobilité ...................................... 12
3. Déroulement des fonctions de communication........................... 29
4. Messages courts......................................................................... 38
5. Références ................................................................................. 45
6. Annexe : organisation des données ........................................... 46
1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM 1.1. Rappel sur l'architecture générale de GSM
• Un réseau GSM s’appelle un PLMN, Public Land Mobile Network
• Deux sous-réseaux principaux - le réseau d’accès (BSS, Base station Sub System) - le réseau cœur (NSS, Network Sub System)
• Utilisation de la signalisation sémaphore SS7 - au sein du NSS sur toutes les interfaces - à l’interface entre le BSS et le NSS (i.e. entre le BSC et le MSC)
1 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
BTS
BTS
BTS
BSC
BTS
BTS
BSC
BSS NSS
DAbis
HLR
circuits de parole canal sémaphore SS7
PSTNE
C
G
interface A
MAPISUP
MSC VLR
MSC VLR
MAP
MAPMAP
BTS : Base Transceiver Station
BSC : Base Station Controller
MSC : Mobile-services Switching Centre
HLR : Home Location Register
VLR : Visitor Location Register
2 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Utilisation du SS7 pour GSM
• La séparation entre MSC et VLR par une interface utilisant le SS7 n’est plus considérée : MSC/VLR = 1 équipement
• Utilisation du SS7 sur l’interface A entre le BSC et le MSC/VLR
• Utilisation du SS7 au sein du NSS - Chaque opérateur mobile déploie son propre réseau sémaphore - Les MSC/VLR et le HLR sont des PS du réseau sémaphore de l’opérateur - Un MSC/VLR d’un pays doit pouvoir dialoguer avec un HLR d’un autre pays
=> utilité de SCCP pour l’itinérance internationale (appellation globale)
• Protocole MAP (Mobile Application Part) spécifique au GSM dans le NSS pour la gestion de la mobilité et les messages courts (SMS)
• Réutilisation du protocole ISUP pour l’établissement des appels et les services supplémentaires
3 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Rappel des interfaces
nom localisation utilisationUm MS--- BTS interface radio
Abis BTS--- BSC divers
A BSC --- MSC divers (interface BSS-NSS) C GMSC --- HLR interrogation HLR pour appel entrant C SM-GMSC --- HLR interrogation HLR pour message court entrant
S D VLR --- HLR gestion des infos d'abonnés et de localisation S D VLR --- HLR service supplémentaires7 E MSC --- SM-GMSC transport des messages courts E MSC --- MSC exécution des handovers G VLR --- VLR gestion des informations d'abonnés F MSC --- EIR vérification de l'identité du terminal
MSC --- VLR divers (rarement conforme à la norme) H HLR --- AuC authentification
B
4 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.2. Interconnexion PLMN-RTC
PS PS
PS PS PS
PS
HLR
PTS
MSC/VLR
CAA CAA
CAA
PLMN RTC
circuit de parolecanal sémaphore SS7
PTS
MSC/VLR
PLMN : Public Land Mobile Network RTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN, Public Switched Telephone Network)
• Les différents PLMN d’un même pays sont également interconnectés
5 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
PTS
PSPS
PS
PTS
PTS PTS
PSPS
PS
réseau SS7 international
RTC pays A
PTS
PSPS
PLMN pays A
PS
PSPTS
PS
PS
PSPTS
PS
RTC pays B
PS
PS
PLMN pays B
Interconnexion de PLMN en international
Chaque PLMN est connecté – au réseau sémaphore SS7 international – au réseau téléphonique international par des circuits de parole
6 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.3. Architecture en couches pour l'accès • Principe de base : un terminal GSM est un terminal RNIS sans fil
• L'interface A (entre BSC et MSC) utilise les couches basses de SS7 MTP + SCCP en mode connecté
• La couche 3 est composée de plusieurs sous-couches - gestion de la ressource radio (RR, Radio Resource management) entre MS et
BSC - gestion de l’itinérance et de la sécurité (MM, Mobility Management) entre MS
et MSC - gestion des connexions (CM, Connection Management)
• La couche CM est composée de - contrôle d’appel (CC, Call Control) décalqué du RNIS [Q.931] - services supplémentaires (SS, Supplementary Services) décalquées du RNIS - service de messages courts (SMS, Short Message Service) défini pour GSM
• La BTS relaye tous les PDU de niveau réseau (sauf exception)
• La BSC relaye tous les PDU de niveau au dessus de RR
7 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
CM CM
MM MM
RR RR BSSAP BSSAP
SCCP SCCP
MTP3 MTP3
LAPDm
LAPDm
LAPD LAPD MTP2 MTP2
Ph Layer Ph Layer Ph Layer Ph Layer MTP 1 MTP1
MS radio/Um BTS Abis BSC A MSC
CM : Connection Management MM : Mobility Management RR : Radio Resource
8 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Identification des messages dans le cas d’un terminal filaire
Set up
numéro de port(référence ligne physique)
• Chaque ligne d’abonné correspond à un port sur le commutateur (répartiteur)
• L’identification se fait de façon physique
9 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Identification des messages dans le cas d’un terminal mobile
Set up
sur canal physique(par ex: slot 3, freq 41)
sur connexion SCCP(par ex: n° 27)
• Le mobile transmet les messages sur un canal physique radio
• Le MSC les reçoit sans avoir aucune référence aux aspects radio
• Table dans le BSC BTS + Canal physique Connexion SCCP
15 et (slot 3, freq 41) connexion 27
… …
• Principe conservé dans l’UMTS
10 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
1.4. Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe
MAP MAP
ISUP ISUP TCAP TCAP
SCCP SCCP
MTP3 MTP3 MTP3 MTP3
MTP2 MTP2 MTP2 MTP2
MTP1 MTP1 MTP1 MTP1
CAA MSC/VLR HLR
Principes généraux
• Utilisation du SS7
• Etablissement des appels en réutilisant au maximum les protocoles classiques (ISUP)
• Protocole spécifique MAP utilisé pour l'itinérance, la sécurité
11 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
2. Déroulement des fonctions de mobilité - dialogues gérés par le protocole MAP dans le NSS
- dans le mobile, couche MM : Mobility Management CM : Connection Management
- dialogues transparents au sein du BSS.
12 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
2.1. Fonctions de sécurité pour l'opérateur
Authentification de l'abonné Vérification d'une clé secrète stockée dans la carte SIM => Algorithme A3 et clé Ki secrète + nombre aléatoire RAND
pour l'usager
Confidentialité des informations utilisateurs Chiffrement voix, données et signalisation => Algorithme A5 et clé de chiffrement Kc (calculée à partir de Ki et RAND)
pour l'usager et l'opérateur
Confidentialité de l'identité de l'utilisateur allocation dynamique d'une identité temporaire transmise en mode chiffré (TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity)
13 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Principe général de l'authentification
Ki
A3
RANDRAND
SRESSRES
SRES=SRES?
A3
SRES
Ki
AUCGSMKi Ki
AUC = Authentication Centre (généralement intégré dans le HLR)
14 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
… Principe général de l'authentification
• Authentification du terminal par le réseau
• Algorithme A3 « à sens unique » RAND : 128 bits Ki : 64 bits SRES : 32 bits (RAND, Ki) --- calcul simple ---> SRES Il faut plusieurs centaines de milliers de couple (RAND, SRES) pour découvrir Ki
• Avec un couple (RAND,SRES) pour un mobile donné fourni par le centre d’authentification, tout équipement peut authentifier le mobile en question
• Dans l’UMTS, authentification mutuelle : - du terminal par le réseau - du réseau par le terminal
15 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Principe général du chiffrement
Ki
A8
RAND
Kc
Algorithme de création de la clé
A5 Algorithme de chiffrement
Numéro FN (Frame Number) de trame incrémenté toutes les 4,615 ms
données à transmettre sur burst courant
données chiffrées pour burst courant
séquence de chiffrement
début de communication
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… Principe général du chiffrement
• Constitution d’une clé de chiffrement (secrète) à partir de RAND
• Clé identique pendant toute la communication
• Clé renouvelé à chaque nouvelle communication (=> authentification à chaque communication)
• Toutes les données de sécurité sont contenues dans (RAND, SRES, Kc) = Triplet de sécurité
• Séquence de chiffrement varie à chaque nouvelle trame TDMA - Compteur FN (Frame Number) : 0 à 2 715 647 - Incrémenté à chaque nouvelle trame - Période : 2 715 647 * 4,1615 ms soit 3h 30 mn
• Algorithme A5 dans le terminal et dans la BTS - même famille d’algorithmes dans tous les terminaux et les réseaux - Algorithme A5/1 : traditionnel - Algorithme A5/2 : moins protégé - Algorithme A5/3 : plus résistant (normalisé, non utilisé, brevets Mitsubishi)
17 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Gestion des triplets
Ki
A3 A8
RAND
RAND SRES Kc
AUCVLR
Triplet
HLR
RAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES K c
• Transmission de 5 triplets en un seul message MAP
18 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Déroulement de la procédure
RAND SRES Kc
RAND
A8 A3
Ki
SRESKc = ?
Cipher_mode_command
A5
Kc
terminal MSC/VLRAutenticate (RAND)
Autenticate response (SRES)
Cipher_mode_complete
A5
BTS
Kc
SIM
Kc
Cipher_mod…
RAND
19 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Conclusions
MS
IMSIKiA3A8
Kc RANDSRES
TMSIIMSI
A3
TMSIIMSI
KcKi
A8
A5
HLR/AUCVLRBTS
SIM
Kc
A5
Kc
(Sur fond gris, les données variant dans le temps)
– Coté réseau, les données de sécurité sont dans l’AuC
– Coté mobile, les données de sécurité sont toutes dans la carte SIM
– Il est possible que chaque opérateur développe ses propres algorithmes A3 et A8
20 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
2.2. Mise à jour de localisation Mise à jour de localisation = Location updating procedure (Inscription)
– La mise à jour de localisation se fait lorsque le mobile change de zone de localisation
– Possibilité de mise à jour périodique
Différents cas de mise à jour de localisation
– Nouvelle zone dépend du même VLR => procédure rapide sans action sur le réseau fixe => authentification éventuelle
– Passage dans un nouveau VLR => échange de messages SS7 sur le réseau fixe (procédure plus longue) => authentification et chiffrement quasi obligatoire => allocation d'un nouveau TMSI
21 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Première mise sous tension
• Le mobile ne dispose pas de TMSI, il utilise l’IMSI
• Le réseau doit authentifier le mobile : le VLR demande des triples de sécurité au HLR
• La mise à jour de localisation consiste à faire deux opérations imbriquées : - informer le HLR que le mobile se trouve dans un VLR donné - transférer le profil de l’abonné du HLR vers le VLR
• Les deux opérations constituent une même transaction
• Allocation d’un TMSI en fin de procédure
22 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
23 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
MS
Invoke TC_Begin
Invoke TC_Continue
Return Result TC_Continue
Return Result TC_End
MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO ack
MM LOCATION UPDATING REQUEST (IMSI)
COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.]
MAP_UPDATE_LOCATION
MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA
MM TMSI-REALLOCATION COMMAND
MM LOCATION UPDATING ACCEPT
MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE
MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO
MM AUTHENTICATION REQUEST
MM AUTHENTICATION RESPONSE
RR CIPHERING MODE COMMAND
RR CIPHERING MODE COMPLETE
BSSMAP CIPHER MODE COMMAND
MAP_UPDATE_LOCATION ack
MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA ack
BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE
MSC/VLR HLRBSS
Première mise à jour de localisation
avec identité complète IMSI
Changement de VLR
• Le mobile se trouvait dans une cellule dépendant du old VLR et passe dans une cellule dépendant d’un nouveau VLR.
• Le TMSI était alloué par l’ancien VLR. Seul le old VLR peut identifier le mobile (i.e. retrouver l’IMSI)
• Pour que le nouveau VLR connaisse l’ancien VLR, le mobile indique l’ancienne zone de localisation où il se trouvait (old LAIOld pour Location Area Identity)
• Au niveau de chaque VLR, est stocké une table de correspondance - zone de localisation <-> identité du VLR
• Le profil de l’abonné est systématiquement transféré depuis le HLR (pour éviter la propagation d’erreurs dans le profil)
• Pour une bonne gestion de la mémoire des VLR, il faut effacer le profil dans l’ancien VLR.
• Allocation quasi systématique d’un TMSI en fin de procédure
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COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.]
MM LOCATION UPDATING REQUEST (TMSI,LAIold)
MAP_SEND_IDENTIFICATION (TMSI)
MAP_CANCEL_LOCATION
MAP_SEND_IDENTIFICATION ack (IMSI, RAND, SRES, KC)
MM LOCATION UPDATING ACCEPT
MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE
MM AUTHENTICATION REQUEST
MM AUTHENTICATION RESPONSE
RR CIPHERING MODE COMMAND
RR CIPHERING MODE COMPLETE
BSSMAP CIPHER MODE COMMAND
BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE
MM TMSI-REALLOCATION COMMAND
MAP_UPDATE_LOCATION
MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA
MAP_UPDATE_LOCATION ack
MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA ack
MAP_CANCEL LOCATION ack
MSC/VLR HLRMS old VLRBSS
Mise à jour de localisation dans le cas d'un changement
de VLR
Exercice : compléter le schéma suivant
Mise à jour de localisation sans changement de VLR
• L'authentification n'est pas obligatoire
• Il peut y avoir réallocation d'un TMSI
26 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Itinérance internationale
• Le mobile va dans un pays étranger Réseau visité : VPLMN pour Visited PLMN Réseau nominal : HPLMN pour Home PLMN
• Le mobile fait une mise à jour de localisation de façon habituelle
• En général, - le réseau ne peut pas déterminer l’ancien VLR à partir de l’identité de
l’ancienne zone de localisation - le mobile indique explicitement son IMSI
• Construction de l’appellation globale à partir de l’IMSI du mobile
• Question : le HLR du réseau visité est-il concerné par la mise à jour de localisation ?
27 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
BSS
Liaison sémaphore
MS
VMSC
HLR
PLMN 1
PTS
PLMN 2
réseau SS7 international
PS
PS
a
b
c+e
c+e
c+e
c+e
d+f
d+f
d+f
d+f
g
h
28 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3. Déroulement des fonctions de communication 3.1. Appel Sortant
BSS MSC/VLR PHONE
COMPLETE L3 INFO[CM_REQUEST]
(TMSI)
MS
CC ALERTING
IAM (CIC,n°tel)
CAA ou MSC
authentification
CC SET_UP
(called ISDN Number)CC CALL_PROCEEDING
RING
ACM (CIC)
CC CONNECTANM (CIC)
CC CONNECT_ACKNOWLEDGE
décroché
chiffrement
…
modificationressource radio
29 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Appel sortant international
Liaison sémaphore
Liaison usagerBSS MS
VMSC/VLR
HLR
a
CAA
c
Pays P3 CTI
CTI
PTS
PLMN 1 (HPLMN)
PLMN 2 (VPLMN)
CTI
réseau SS7 international
réseau téléphonique internationalPS
PS
b
c
c
c
30 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3.2. Appel Entrant
MS BSS MSC/VLR
HLR
GMSC CAA
2
1
34
7MSISDN
IMSI
MSR
N
MSISDN
MSRN
5
6MSRNTMSI
Principe simplifié de l'appel arrivé (ou entrant)
• Pour établir un appel téléphonique (protocole ISUP), il faut un numéro de téléphone dont les premiers chiffres donnent la localisation du demandé
• A chaque MSC/VLR est affecté une plage de numéros de roaming ou MSRN, Mobile Station Roaming Number, utilisé pendant les quelques secondes de l’appel vers un mobile
31 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
BSS MSC/VLR GMSCMS
CC ALERTING
IAM (CIC,MSRN)
HLR LE
CC SET_UP
(calling Number)
RING
ACM (CIC)
CC CONNECT
CC CONNECT_ACKNOWLEDGE
décroché
SEND_ROUTING_INFO(MSISDN)PROVIDE_ROAMING_NUMBER
(IMSI) PROVIDE_ROAMING_NUMBER Ack
(MSRN) SEND_ROUTING_INFO Ack(MSRN)
RR Paging
RR Paging result(TMSI)
CC CALL_CONFIRMED
ANM (CIC)
IAM :Set_up
ACM
authentificationchiffrement
modificationressource radio
32 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Appel entrant international
Liaison sémaphore
Liaison usagerBSS MS
VMSC/VLR
HLR
CAA
Pays P3 CTI
CTI
PTS
PLMN 1 (HPLMN)
PLMN 2 (VPLMN)
CTI
réseau SS7 international
réseau téléphonique internationalPS
PS
GMSC
• Grâce au MSRN, les CTI (commutateurs de transit internationaux) routent l’appel vers un mobile sans aucune modification de leur pile protocolaire
• Apparition de l’effet trombone 33 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3.3. Appel mobile-mobile L'effet trombone existe aussi en appel mobile-mobile
MSC/VLR
GMSC
VMSC/VLR
VPLMN de B
HPLMN de B (et de A) (=IPLMN)
HLR
ab
c
d
e
f
A
B
a
circuit
signalisation
Pays 2 Pays 1
34 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Routage optimal
GMSC/VLR
VMSC/VLR
HPLMN de B (et de A)
circuitsignalisation
HLR
b
c
d
e
f
IPLMN
aA
B
VPLMN de B
Pays 2 Pays 1
35 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
3.4. Fin de communication
BSS MSC/VLR PHONEMS
REL (CIC)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (CIC)
RELEASE COMPLETE
CAA ou MSC …
Raccroché par l'abonné mobile
36 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
BSS MSC/VLR PHONEMS
REL (Release)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (Release comp)RELEASE COMPLETE
CAA ou MSC …
Raccroché par le poste fixe
37 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4. Messages courts 4.1. Le service de message courts Transmission d'un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile [GSM 03.40]
SC : Service Center (SM-SC, Short Message Service Center)
– possibilité de stockage des messages en cas d'indisponibilité du mobile demandé
– réseau capable d'avertir le SC de la disponibilité d'un mobile
– horodatage des messages par le SC
Remarques
– le transfert de messages courts peut se faire en cours de communication sans allocation supplémentaire de ressource radio
38 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Classes de message
0 message destiné au mobile, affichage immédiat et acquittement immédiat (pas nécessairement stockage ni dans carte SIM, ni dans terminal)
1 message à stocker destiné au mobile acquittement si stockage possible dans terminal ou carte SIM
2 message destiné à la carte SIM et acquittement positif si stockage dans la carte
3 message destiné à un terminal externe mais acquittement dès que le message peut être stocké dans le mobile
Applications possibles
– messagerie bi-directionnelle
– services supplémentaires non structurés transmission de consommation de taxes téléphoniques en temps réel
– programmation/lecture à distance de carte SIM (pour carte SIM avec communications pré-payées)
39 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Transmission des messages courts dans le réseau
• Messages courts transportés dans des messages MAP
• Utilisation de la signalisation sémaphore non associée circuit (économie)
• Il n’y a pas besoin de numéro de roaming
40 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4.2. Transfert sortant d'un message court Le mobile est authentifié s'il est n'est pas en communication
authentification et chiffrement
SMS-IWMSC
SMS CP-ACK
SCMS BSS VMSC/VLR HLR
SMS CP-DATA[RP-DATA]
accès et allocation canal
libération
MAP_FORWARD _SHORT _MESSAGE
MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE ack
stockage du messageSMS CP-ACK
SMS CP-DATA[RP-ACK ]
Transfert d'un message court par un mobile
41 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
4.3. Transfert entrant d'un message court
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compte-rendu d'expédition
SMS-GMSC
MAP_SEND _ROUTING _INFO _FOR_SM
SCMS BSS VMSC/VLR HLRTransfert du message
MAP_SEND_ROUTING _INFO_FOR _SM ack
MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE
MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE nack
RR PAGING REQUEST PAGING
RR PAGING REQUEST PAGING
MAP_REPORT _SM_DELIVERY _STATUS
MAP_REPORT _SM_DELIVERY _STATUS ack
Transfert d'un message court sans succès vers un mobile
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SMS-IWMSC
SCMS BSS VMSC/VLR HLR
alerte
suite de l'inscription
accès et allocation canal
COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.]
MM LOCATION UPDATING REQUEST
MAP_READY _FOR_SM
MAP_READY _FOR _SM ackMAP_ALERT _SERVICE _CENTRE
MAP_ALERT_SERVICE _CENTRE ack
transfert message court suivant procédure Réveil d'un mobile après échec d'un message court
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5. Références [Ebe 99] J. Eberspächer & J.H. Vögel, GSM Switching, services and protocols, Editions John Wiley, 1999. [MoP 92] M. Mouly, M.B. Pautet, The GSM system for Mobile communications, Publié par les auteurs, 1992
(http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm).
GSM 09.02 : TS 100 974, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Application Part (MAP)
specification, version 6.1.1 Release 1997, 1998-08
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6. Annexe : organisation des données 6.1. Identités et numéros
Identité de l'abonné
IMSI : International Mobile Station Identity (au plus 15 chiffres) MCC : Mobile Country Code 3 chiffres (France = 208) MNC : Mobile Network Code 1 ou 2 chiffres (FT = 01, SFR = 10, Bouygues = 20) MSIN : Mobile Subscriber Identification Number jusqu'à 11 chiffres. (comprend le numéro de HLR)
Numéro de l'abonné
MSISDN : Mobile Station ISDN Number CC : Country Code jusqu'à 3 digits (France = 33) NDC : National Destination code (FT = 607 et 608, 68x,
SFR=603, 609 et 61x, Bouygues = 66x) SN : Subscriber Number (France = 6 chiffres) (comprend le numéro de HLR)
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6.2. Données liées à la mobilité TMSI : Temporary Mobile Station Identity (au plus 4 octets)
LAI : Location Area Identity MCC : Mobile Country Code cf. IMSI MNC : Mobile Network code cf. IMSI LAC : Location area code jusqu'à 2 octets
Identité temporaire : TMSI (+ LAI)
MSRN : Mobile Station Roaming Number numéro de roaming permettant de réutiliser les protocoles téléphoniques
classiques pour un appel vers un mobile (ISUP, SSUTR2, TUP)
à noter aussi
Handover Number : numéro de handover permettant au "MSC ancre" d'appeler le nouvel MSC par
appel téléphonique normal pour établir un circuit de parole
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6.3. Tableau récapitulatif
Sigle Signification Mémo-risation
connu de l'uti-lisateur
Utilisé par le réseau
IMSI International MobileStation Identity
SIM,HLR,VLR
N Pendant l'inscription, les appels sauf sur l'interface radio
TMSI Temporary Mobile Station Identity
SIM, VLR N Sur l'interface radio, pour l'inscription et les appels
IMEI International MobileEquipement Identity
terminal, EIR
N Pour l'inscription et les appels suivant le paramétrage du réseau
MSISDN Mobile Station ISDN Number
HLR,VLR O Converti en IMSI par le HLR
MSRN Mobile Station Roaming Number
VLR N Alloué par le VLR au GMSC (via le HLR) pour router l'appel arrivée
PIN Personnal IdentificationNumber
SIM O Clé totalement locale à la station mobile
Ki Authentication key SIM,AUc (HLR)
N Jamais transmis dans le réseau
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