Kapitel 4 - TU Ilmenau

Vorlesung „Kommunikationsdienste und –netze“
ISDN - Zeichengabe im Netzinnern
Basis: Common Channel Signalling (CCS)
S Einführung im Jahr 1976 im amerikanischen Telefonnetz
S Zwischen den rechnergestützen Vermittlungsstellen wurde ein
spezielles Netzwerk für das Zeichengabeverfahren (Common
Channel Signalling, CCS) eingerichtet.
S Die Zeichengabe wird unabhängig vom eigentlichen
Fernsprechkanal ermöglicht.
Kapitel 4: Signalisierung
in öffentlichen Netzen
→ Out-Of-Band-Zeichengabe
Common Channel Signaling
Signalling System No. 7
Intelligente Netze
Telecommunications Information Networking Architecture
Aktive Netze
S CCS bietet Möglichkeiten
Zur Allokation von Übertragungsressourcen
Zum Testen der Übertragungsressourcen
• Zur Freigabe von Übertragungsressourcen
•
•
KDN-SS01-4-2
Anbindung anderer Netze am Beispiel der
DTAG
Zeichengabe- und Nutzkanalnetz
Dienststeuerung des
Intelligenten Netzes
Betriebs-/
Wartungszentrum
0800
018x
0190
...
Zeichengabenetz
zentrale
Zeichengabekanäle
STP
SP
0171, 0170
SP
Mobilnetz D1
Internationales
Netz
00xx
0172, 0173
Netz der
Deutschen
Telekom
Nutzkanalnetz
Mobilnetz D2
VSt C
0177, 0178
Mobilnetz E1
0179
Mobilnetz E2
KDN-SS01-4-3
Nutzkanäle
à 64 kbit/s
VSt A
SP = Signalisierungs(end)punkt;
STP = Signalisierungstransferpunkt
VSt B
KDN-SS01-4-4
Common Channel Signalling: Vorteile
Signalling System No. 7 (SSN 7)
S Schneller Verbindungsaufbau
S Das Signalling System No. 7 (SSN 7) ist das standardisierte CCS-Netzwerk
S
S
S
S
S
S
(3 - 7 s mit CCS, 11 - 15 s ohne CCS)
Geringere Dauer bei Wahlwiederholung
Effizientere Wegewahl
Effizientere Ausnutzung der Bandbreite
Geringere Kosten durch Multiplexen über Zeichengabekanal
Abgeschlossene Benutzergruppen
• Überprüfung von Kreditkarten-Gültigkeit
• Identifikation des Anrufenden
Zusätzliche Dienste möglich (siehe „Intelligentes Netz“)
S
S
S
S
S
für ISDN.
Zusammenfassend liegt die Spezifikation in der Q.700-Reihe der ITU-TEmpfehlungen vor (Q.700 bis Q.775, das ITU-T-Zeichengabesystems Nr. 7).
Es wurde sowohl für Sprach- als auch für Non-Voice-Dienste entworfen.
SSN 7 ist auf paketorientierte Zeichengabe mit Leitungen einer Bandbreite
von bis zu 64 Kbit/s optimiert.
SSN 7 bietet fünf verschiedene Dienstklassen.
SSN 7 beinhaltet die folgenden Funktionsbereiche und Komponenten:
• Message Transfer Part (MTP) zum Übermitteln von
Zeichengabenachrichten;
• Signalling Connection Control Part (SCCP) zur Wegewahl und zur
Adressabbildung bei der Zeichengabe;
• Intermediate Service Part (ISP) einschließlich des User and Application
Parts mit anwendungsspezifischen Zeichengabeprotokollen.
KDN-SS01-4-5
Der SS-7-Protokollstapel im Überblick
KDN-SS01-4-6
Zeichengabekanäle und Nutzdatenkanäle
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Kommunikationssteuerungsschicht
T
U
P
TCAP
Transportschicht
SCCP
Vermittlungsschicht
MTP
Level 3
Sicherungsschicht
MTP
Level 2
Bitübertragungsschicht
MTP
Level 1
I
S
U
P
TUP
TCAP
ISUP
SCCP
Telephone
User Part
Transactions
B-Kanal
64 kbit/s
Capabilities
Applications
Part
D-Kanal
16 kbit/s
ISDN
User Part
Signalling
Connection
Control Part
KDN-SS01-4-7
DIVO
DIVF
B-Kanal
64 kbit/s
ZZK
64 kbit/s
Steuerung
DIVO
B-Kanal
64 kbit/s
D-Kanal
16 kbit/s
ZZK
64 kbit/s
Steuerung
B-Kanal
64 kbit/s
Steuerung
KDN-SS01-4-8
Zeichengabebeispiel: Automatischer Rückruf
bei „Besetzt“ (I)
Logische Struktur des Zeichengabenetzes
VSt A
Zeichengabenetz
Belegung,
erste Wahlziffern
weitere Wahlziffern
SP
SP
STP
SP
STP
Transit-VSt
VSt B
STP
STP
Zeichengabebeziehung bestätigt
Tln besetzt
SP
SP
Tln ausgelöst
SP
erfolglos
ausgelöst
Auslösequittung
erfolglos
ausgelöst
Auslösequittung
Nutzwegnetz
Tln wünscht
Rückruf
TVst
Rückruf eintragen
Quittung
TVst
Transit
TVst
Transit
Transit
KDN-SS01-4-9
Zeichengabebeispiel: Automatischer Rückruf
bei „Besetzt“ (II)
VSt A
Transit-VSt
VSt B
KDN-SS01-4-10
Erläuterung: Automatischer Rückruf bei
Besetzt
S Teilnehmer A wählt die gewünschten Teilnehmernummer, die
Tln ist frei
Rückruf einleiten
S
Zeichengabeverbindung ausgelöst
Auslösequittung
Wahlziffern
Tln wird gerufen
Tln meldet sich
S
Wahlziffern
S
Zeichengabebeziehung bestätigt
Rückruf angenommen
Tln wird gerufen
S
Wahlende
Wahlende
Beginnzeichen
Beginnzeichen
Tln nimmt den Ruf an
Gesprächsverbindung
KDN-SS01-4-11
S
dann wie gehabt übermittelt wird, wozu Zeichengabeverbindungen
aufgebaut werden.
Der gerufener Teilnehmeranschluss ist besetzt, daher wird die
Link-by-Link-Zeichengabeverbindung ausgelöst, die Ende-zuEnde-Zeichengabeverbindung bleibt allerdings bestehen!
Über diese Verbindung wird der Rückrufwunsch der
Zielvermittlungsstelle (VSt B) angezeigt.
Ist der gerufene Teilnehmer frei, wird dies über die bestehende
Ende-zu-Ende-Verbindung der Ausgangsvermittlungsstelle (VSt
A) signalisiert.
Danach wird die Ende-zu-Ende-Zeichengabeverbindung ausgelöst,
da die Abhandlung des Leistungsmerkmals beendet ist.
Nach der Annahme des Rückrufs durch den A-Teilnehmer werden
neue Zeichengabeverbindungen sowohl Link-by-Link als auch
Ende-zu-Ende aufgebaut.
KDN-SS01-4-12
Übergang zum Intelligenten Netz (IN)
(im Großformat)
Übergang zum Intelligenten Netz (IN)
Intelligenz in Netzen:
S Flexibilität bzgl.
• Übertragungsgeschwindigkeit
• Übertragungsqualität
• Diensteangebot
S personenorientierte Kommunikation
Erweiterung zum SSP
S Speicherdienste
Intelligenten Netz
S offener Netzzugang
Zeichengabenetz
Ausgangspunkt:
S Getrennte Nutzkanal- und
Zeichengabeverbindung
S Separate Steuerung des
Nutzkanalauf- und -abbaus durch
ein oder mehrere zentrale
Datenverarbeitungssysteme
SMS
SMS
SCP
SCP
SSP
Erweiterung zum
Intelligenten Netz
IP
SSP
IP
Zeichengabenetz
STP
SP
STP
STP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
IP
SP
STP
STP
-
SSP
STP
STP
STP
SP
SMS
SCP
SSP
IP
IP
SP
SMS
SCP
SSP
IP
Service Management System
Service Control Point
Service Switching Point
Intelligent Peripheral (z.B. für Ansagen)
-
SP
Service Management System
Service Control Point
Service Switching Point
Intelligent Peripheral (z.B. für Ansagen)
KDN-SS01-4-13
Motivation Intelligenter Netze
KDN-SS01-4-14
Funktionale IN-Architektur
S Trennung von
S
S
S
S
S
Dienstesteuerungslogik und
Dienstevermittlung
Definierte Schnittstelle für
Mehrwertdienste
Schnellere Entwicklung und
Einführung neuer Dienste
Einfachere Änderung
bestehender Dienste
Virtuelle Rufnummern
Integration von Funknetzen
Service
ServiceManagement
ManagementAccess
AccessFunction
Function
Work
WorkStation
StationFunction
Function
D
VK
Verwaltungszugang,
Benutzerführung
D
D
Service
Service
Management
Management
Function
Function
VK
VK
D
U
U
U
VK
VK
VK
D - Dienst
U - Dienstunterstützung
VK - Vermittlungsknoten
KDN-SS01-4-15
Call Control
Agent
Function
Service
Data
Function
Dienstverwaltung und
-überwachung
Service
Service
Control
Control
Function
Function
Specialised
Specialised
Resource
Resource
Function
Function
Diensterkennung und
-steuerung
Service
Service
Switching
Switching
Function
Function
Service
Service
Switching
Switching
Function
Function
Dienstvermittlung
anhand der gewählten Rufnummer
Call Control
Function
Call Control
Function
Call Control
Agent
Function
KDN-SS01-4-16
Beispielhafte IN-Dienste
IN-Dienst “Service 0800”
Service 0130/0800 (Freephone)
S “kostenloses” Telefonieren, z.B. Produkt- oder Firmenwerbung
Service 0137 (Televotum, Teledialog)
S Meinungsumfragen, Abstimmungen, z.B. bei Fernsehsendungen
Service 0180 (Bundeseinheitliche Rufnummer)
S eine Nummer für evtl. unterschiedliche regionale Filialen einer
Firma, z.B. Kundendienst
Service 0181 (Virtuelle Private Netze, VPN)
S privates Firmennetz, transparent über das öffentliche Netz
Service 0190 (Tele-Info-Service, Premium Rate Service PRS)
S Informationsanbieter der unterschiedlichsten Art; hohe Gebühren,
von denen die Firmen einen wesentlichen Anteil bekommen
Service 0700 (Persönliche Rufnummer)
S Beantragung bei der Nummernverwaltung der
Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP,
http://www.regtp.de)
Fernsprechnetz
Rufumleitung
SSP
SSP
Agentur Stuttgart
800 Uhr bis 1600 Uhr
SSP
SCP
SCP
Agentur Frankfurt
1600 Uhr bis 2000 Uhr
SMS
Agentur Düsseldorf
2000 Uhr bis 800 Uhr
Bedienterminal
SSP = Service Switching Point
SCP = Service Control Point
SMS = Service Management System
KDN-SS01-4-17
Ablauf bei Service 0800
KDN-SS01-4-18
Virtuelles Privatnetz
1. TN1 wählt (0800-01)
2. SSP erkennt virtuelle Nummer und leitet den Anrufwunsch an SCP
weiter (Filterfunktion)
3. SCP übersetzt virtuelle Nummer in physikalische Nummer (081-51)
und übergibt die physikalische Nummer an den SSP
4. SSP leitet den Ruf gemäß der physikalischen Nummer zu TN2 weiter
Fernsprechnetz
TKAnlage
SSP
SSP
TKAnlage
SSP
SCP
SCP
(0800-01) → (081-51)
virtuelles
Privatnetz
SCP
SCP
SMS
(081-51)
TN1
TN1
Netz
SSP
SSP
Netz
TN2
TN2
Bedienterminal
KDN-SS01-4-19
KDN-SS01-4-20
Persönliche Kommunikation im IN
SMS
SMS
Ermittlung der
Zielrufnummer
SSP
IP
Dienstverwaltung
SCP
SCP
SSP
Kreditkartendienst im IN
SCP
SCP
Identifizierung
Authentisierung
IP
SSP
IP
SSP
SSP
Kreditkartennummer, gerufene Nummer
Gültigkeitsprüfung
Gebührendaten
SSP
Ruf
IP
Tln A
PSTN/ISDN
PSTN:
public switched
telephone network
Tln B
S
S
S
S
Tln A wählt die gewünschte Nummer.
Tln A wird aufgefordert, die Kreditkarte lesen zu lassen (z.B. durch IP).
Tln A wird aufgefordert, die PIN einzugeben (z.B. durch IP).
Bei erfolgreicher Überprüfung der Kreditkarte wird Verbindung
aufgebaut.
S Anfallende Gebühren werden vom SCP gesammelt.
Teilnehmer mit persönlicher Rufnummer
(aktueller Aufenthaltsort)
KDN-SS01-4-21
KDN-SS01-4-22
Telecommunication Information Networking
Architecture TINA
TINA – Schichtung
S TINA entstand in 8 Jahren (1993 – 2000) als Normungswerk des
S Separierung des Informationsnetzwerks vom Transportnetzwerk,
TINA-Consortiums (TINA-C, www.tinac.org)
S TINA deckt alle möglichen Telekommunikations- und
Informationssysteme ab
S TINA ist als Architektur auf den folgenden vier Prinzipien
aufgebaut:
• Objektorientierte Analyse und Entwurf
• Verteilung
• Entkoppeln von Software-Komponenten
• „Separation of Concern“
- Computing Architecture
- Service Architecture
- Network Architecture
d.h. Trennung der Anwendung von der ablauftechnischen
Umgebung
S Abstrakte Sicht auf die Ressourcen zur Überwachung und
Steuerung
Anwendung
Services
Resources
Elements
Umgebung
DPE
KDN-SS01-4-23
KDN-SS01-4-24
TINA – Modelle und Referenzpunkte
TINA – Computing Architecture
S Referenzpunkte sichern die Interoperabilität zwischen TINA-
In der Computing Architecture werden festgelegt:
S Modellierungsgrundlagen
S Distributed Processing Environment (DPE), basierend auf CORBA
• Verteilungstransparenz
• Unabhängig von der verwendeten Netztechnologie (Native
Computing and Communications Environment NCCE)
Komponenten
S Modelle helfen, der inhärenten Komplexität Herr zu werden, indem
nur spezifische Sichtweisen (Views) angenommen werden
• Business Model
Beschreibung der an einer Diensterbringung beteiligten Rollen
und deren Beziehungen untereinander (Consumer, Retailer,
Broker, Third Party Service Provider, Content Provider,
Connectivity Provider)
• Information Model
Beschreibung informationshaltender Instanzen, deren
Beziehungen untereinander sowie Regeln und
Beschränkungen, die deren Verhalten definieren, mittels OMT
• Computational Model
Beschreibung verarbeitender Objekte und deren Beziehungen
in ODL (Object Definition Language)
TINA-Anwendungen
DPE
DPEImplementierung
NCCE
Phys.
Transportnetz
Hardware
KDN-SS01-4-25
KDN-SS01-4-26
TINA – Service Architecture
TINA – Network Architecture
Prinzipien für das Anbieten / Inanspruchnehmen von Diensten:
S Session (Sitzung)
Information, die allen an einer Diensterbringung beteiligten
Prozessen während einer bestimmten Zeit gemein ist
• Verbindungsinformation
• Abrechnungsdaten
• Benutzerprofile
S Access Session
Aufbau einer Sitzung inkl. Authentisierung, Dienstauswahl, ...
S Service Session
Bereitstellung und Inanspruchnahme eines Dienstes
• User Service Session
• Provider Service Session
S Communication Session
Abstrakte Sicht auf die benutzten Transportnetzverbindungen
Generisches, technologieunabhängiges Modell für
S Verbindungsherstellung
S Verwaltung von Kommunikationsnetzen
Drei Schichten:
S Communication Session Layer:
Dienstunabhängige Schnittstellen für die Dienstkomponenten zur
Verwaltung von Ende-zu-Ende-Kommunikationsbeziehungen
S Connectivity Session Layer:
Abstraktion von unterschiedlichen Netztechnologien, d.h.
technologieunabhängige Schnittstellen für die Communication
Session Layer zur Verknüpfung von Vermittlungsschichtinstanzen
oder zur Behandlung von Netzübergängen
S Layer Network:
Abstrakte Generalisierung jeder spezifischen Netztechnologie zum
Verbindungsmanagement
KDN-SS01-4-27
KDN-SS01-4-28
Aktive Netze
Ansätze von Aktiven Netzen
Bisher:
S Netzdienstleistungen werden vom Netzbetreiber festgelegt
S Netznutzer können die angebotenen Dienste nur nutzen, aber selbst
keinen Einfluss auf das angebotene Dienstspektrum ausüben
S Die Installation neuer Dienste (z.B. durch Drittanbieter) ist
mühsam und langwierig
Idee:
S Netznutzer können selbst Dienste im Netz installieren, die dann nur
die kommunizierten Daten eben dieser Nutzer betreffen
S Dazu notwendig: Ausführungslogik in den Netzknoten
Fragestellung:
S Wann kommen die Dienste auf die Vermittlungsknoten?
Zwei prinzipielle Ansätze
S Diskreter Ansatz:
• Zwei verschiedene Datenströme
- Der Nutzdatenstrom
- Der Strom zum Einfügen von Funktionen in die
Vermittlungsrechner (programmable switch)
S Integrierter Ansatz:
• Jedes Datenpaket (smart packet) ist prinzipiell ein Programm
- Es wird in einem Vermittlungsrechner interpretiert
- Nur relativ einfache Anweisungen möglich
KDN-SS01-4-29
Capsules
Möglichkeiten mit Capsules
Integrierter Ansatz:
S Capsules
S IP-Pakete mit Code-Fragment (z.B. in tcl)
KDN-SS01-4-30
type
length
if {[node]==[destination]}
{reply_ip …}
value
KDN-SS01-4-31
ANTS-Projekt (Active Node Transfer System)
Vier generelle Mechanismen
S Fusion: Der Vermittlungsknoten leitet weniger Daten weiter, als
er empfangen hat
→ Filter
S Fission: Der Vermittlungsknoten leitet mehr Daten weiter, als er
empfangen hat
→ Multicast-Übertragung
S Cache: Der Vermittlungsknoten speichert ankommende Daten,
um sie für eine weitere Anfrage parat zu haben
→ Web-Cache
S Delegation: Der Vermittlungsknoten erledigt Aufgaben, die er
von einem Endknoten mittels Capsules delegiert bekommen hat
→ Simple Mail Transfer Protocol-Proxy
KDN-SS01-4-32
Drei wichtige Prinzipien für Active Networks
Für die Umsetzung der Primitivanweisungen, aus denen
die übertragenen Programme aufgebaut sind, muss eine
portable Sprache zugrunde gelegt werden.
Die Ausführung von Skripten kann zusätzliche Last auf
den Vermittlungssystemen einführen, so dass auf eine
möglichst effiziente Realisierung zu achten ist.
Sicherheit: Die Interpretation von Skripten sollte nicht zu
Situationen führen, in denen das Skript die Interpretation
anderer Skripten beeinflusst oder die Ressourcen des
Vermittlungsrechners überbeansprucht.
Fingerprints zur Senderidentifikation
Sandbox-Prinzip zur Speicherrestriktion
KDN-SS01-4-33