Kap20_Signalisierung

20.
Verbindungsaufbau / Signalisierung
20.1 Zielsetzung
 Signalisierung bedeutet Aufbau, Abbau und Steuerung von Verbindungen
vorzugsweise in leitungsvermittelten Rechnernetzen.
 Physikalische Signalisierung: Impuls- & MFV-Verfahren, Funk, ...
 Stimulus-Protokolle: Datex-L, alte ISDN- & PBX-Syst., Hayes-Befehle.
 Funktionsorientierte Signalisierung: ISDN, ATM, GSM, Datex-P, SIP ...
 Funktionsaufrufe:
- Connection request, call request, setup, ...
- Disconnect, Release, Status,
- Notify, Facility, Information ...
User
1
Network
Rechnernetze 2, Kapitel 25, Signalisierung, © P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm
20.1.1 Physikalische Signalisierung im analogen Telephonnetz
 Telefon-Endgerät:
-
Weiche konvertiert zwischen Zweidraht- und Vierdraht-Technik,
Schleifenstrom zum Amt wird gemessen,
Wählscheibe betätigt Gabel,
Hörer evtl. "off-hook",
Lautsprecher,
Mikrophon.
 Alternativ:
=
=
Wähltasten,
Wähltöne,
DTMF,
MFV,
 Nicht ISDN.
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20.1.2 Signalisierungsbeispiel
 Ablauf für Telephon:
-
Abheben,
Summton abwarten,
Nummern wählen,
Summton weggeschaltet,
Frei- oder Besetztzeichen,
Sprechen & Absprechen,
Aufhängen.
 Wählziffern & HS:
-
User zu Netzwerksignalisierung,
DTMF: dual tone multiple frequency,
MFV: Mehrfrequenzwahlverfahren,
Impulswahl mit Wahlschalter =>
 Audiosignale:
on-hook
off-hook
aufgelegt
2
4
- Netzwerk zu User Signalisierung
- Wählton, Frei, Besetzt, Gassenbesetzt,
- Operator-Ansage.
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20.2 Programmierung der Verbindungssteuerung
 www.phoner.de:
-
Diplomarbeit von H. Sommerfeldt, Uni Ulm,
Telephon auf Basis einer ISDN Karte,
Graphische Telephonoberfläche,
Leistungsmerkmale geplant.
 Programmierschnittstellen:
- CAPI (Stollmann...),
- TAPI (Microsoft),
- SIP denkbar.
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20.3
SIP Telephon
 Aufba
 u einer Wählverbindung über das Internet:
- Session Initiation Protokoll (SIP), RFC3261 anstatt Q.931,
- PCM-Sprache in IP-Pakete verpackt,
- Separater Nummernblock (032 ...).
 Verbindungsmöglichkeiten:
-
Anrufe zwischen IP-Rechnern,
Geeignet für Flatrate Anschlüsse,
Anrufe ins Festnetz deutschlandweit,
Provider stellt den Namensdienst bereit,
Provider stellt die Verbindung zum Festnetz bereit.
DSL-Modem
 Endgeräte:
100 BaseT
- Entweder am Computer mit Headset,
- Oder über separaten SIP Telephon-Hub,
- PBX-Anschluss möglich.
IP- & POTS-Telephon
5
PBX
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20.4 Protokollarchitektur im ISDN
 Zweigeteilter Protokollstapel:
- "User Plane" zum Transport der Nutzdaten im engeren Sinne (nur Schicht 1 & 2),
- "Control Plane" für Steuerung und Management-Funktionen.
Control Plane
User Plane
Endgerät
6
Endgerät
pcm, ppp
pcm, ppp
So, B-Ch.
So, B-Ch.
tapi/capi
Netz
tapi/capi
Call Ctrl..
Call Ctrl..
LAPD
LAPD
So, D-Ch.
So, D-Ch.
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20.4.1 Einbettung des D-Kanal Protokolles im So-Rahmen
 Q.931/I.451 Call Control und ergänzende Leistungsmerkmale:
 Schicht 2 - Q.921/I.441:
- LAPD: HDLC-Protokoll auf Ebene 2 zwischen SAPI/TEI Endpunkten,
- zur Kapselung der eigentlichen Signalisierungsnachrichten,
- entsprechend Q.921 ehemals I.431.
 Schicht 1 - I.430/I.431:
- Bits einer Signalisierungsnachricht sind an festen Stellen im So-Rahmen untergebracht.
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20.4.2 Ebene 2 - D-Kanal Protokoll  LAPD - nach Empfehlung I.440/I.441/Q.920/Q.921.
 HDLC-Rahmen mit 16 bit-Adresse:
- 6 Bit SAPI (Dienstzugang),
- 7 Bit TEI (Endgeräte Nummer).
 Verschiedene SAPI-Werte:
- Signalisierung (0),
- TEI-Management (63),
- Paketdaten im D-Kanal (16).
 Kennung für Terminalendpunkt (TEI):
- Statische / dynamische Vergabe der Endgeräteadresse
Flag
SAPI
TEI
Command
(Command-Ext)
Informationsfeld
für Ebene 3
 Commands:
- I - Information-Frame,
- UI, UA, DM, SABME, DISC, XID,
- RR, RNR, REJ, FRMR,
Prüfsumme (CRC)
Flag
 Fenstergrösse bis 127.
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20.4.3 Ebene 3 - D-Kanal Paketformat (Q.931)
 Protocol Discriminator
- Welche Signalisierungsfunktionen vorhanden ?
- Heute üblich Q.931 (DSS1, 5E, NT): 8;
- 1TR6: 64, 65; …
Protocol Discriminator
Länge
C
R
 Connection Reference/Call Reference:
Call Ref.
Message
- Auf welche Verbindung bezieht sich diese Nachricht ?
Information
 Nachrichtentyp/Message:
Element
- Gewünschte Protokollfunktion,
- Setup, Setup-Ack, Call Sent, Call Proceeding,
- Alert, Release, Connect, Disconnect, Disconn-Ack
 Informations-Elemente
9
1 ≤ Länge < 256,
Länge 1: Codesatzumschaltung
Called Number, Calling Number, …
Cause, Bearer Capability, Service Indicator …
Oberstes Bit markiert Ende des Elementes.
1
Informationstyp
0
Informationstyp
0
Länge
0
Inhalt
1
Inhalt
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 Beispielpaket auf Ebene 3, hier Verbindungsaufbau (Setup):
- Verbindungsaufbau, Telefonnummer (Anrufer und Angerufener),
- normalerweise weitere Charakterisierungung: bearer capabilities etc.
Inhalt
Paket
leitungsvermittelt
00001000
Protokoll-Diskriminator
1
00000001
Länge
19
00010011
Nummer
00000101
Nachrichten-Typ
CALL SETUP
Zieleadresse
0
12
nationale ISDN-Nummer
10
Feld
1110000
010
0
00110000
8
00111000
1
00110001
Referenz-Nummer
Element-Typ (Adresstyp)
00001100
1
}
Länge des Adressfeldes (Rufnummer)
0001
Typ der Rufnummer, Nummernplan
}
Rufnummer,
IA5-Zeichen (ASCII)
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20.5 Basic Call Control Prozeduren (ETS 300 102-1, Dez 1990):
 Nicht besonders komplex:
-
Verbindungsaufbau, -abbau, Status, Information, Progress
implizite Festlegung der Anwendungs-Schicht.
Command / Response für Ebene 3,
Pakete: Setup, Disc, Alert, …
 Verbindungsbezogene Leistungsmerkmale (supplementary services)
- Facility Paket, huckepack in anderen Paketen,
- entsprechende Connection reference.
 Verbindungslose LM (anschlussbezogen)
- Facility Register, -Status, -Indication,
- besondere Connection Reference.
 Informationselemente für LM
- Funktionale Signalisierung: Facility Information Element,
- Stimulus Signalisierung: Feature Activator/Indicator.
 Erweiterung von Basic Call Control durch viele Leistungsmerkmale.
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20.5.1 Einfaches Beispiel für Basic Call Control:
 Verbindungsabbau durch Netz.
 Connection Reference freigeben.
Vermittlung
 Bestätigung zur sicheren Freigabe.
Endgerät
DISC(CR, Cause)
REL(CR)
REL ACK(CR)
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20.5.2 Mittleres Beispiel: Verbindungsaufbau durch Endgerät
 Endgerät wählt eine Connection Reference (CR).
 Netz bezieht später sich auf diese CR.
 B-Kanalzuweisung durch Netz.
Vermittlung
Endgerät
 Leistungsmerkmal:
- Calling ID,
- Caller-ID.
Setup(CR,Called Number,…)
Call Sent(CR,B-Kanal,…)
Alerting(CR)
Connected(CR,Conn Number)
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20.5.3 Komplexes Beispiel: Verbindungsaufbau vom Netz
 Anbieten der 'kommenden Belegung' an alle vorhandenen Endgeräte.
 Prüfen des Dienstes in den Endgeräten (Dienstekennung „Telephon...“).
 Ruf annehmen mit "Connect".
 Angebote zurücknehmen mit "Release".
Setup, FF
Alerting, 66
Setup, FF
Setup, FF
NT1
Alerting, 66
Alerting, 67
Connect, 66
Alerting, 67
Connect
Ack, 66
Setup, FF
Connect, 66
NT1
Connect Ack, 66
Release, 67
Release, 67
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20.5.3.1
Leistungsmerkmal: Rückruf bei besetzt
TE-A
 "Facility": CallBack.
Dial
 Wartet auf das Ende
des besetzenden Anrufes.
 Rückruf wird vom Netz her
aufgebaut.
VSt-A
Setup
Busy
F:CallBack
VSt-B
Connected
Setup
Busy
F:CallBack
 Zuerst zum Anrufer.
Disconnect
Setup
Accept
Connected
Connected
15
TE-B
Hangup
F:Free
Setup
Connected
Setup
Connected
Accept
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20.5.4
Leistungsmerkmal: Rückruf bei frei:
 Nächstes Hang-up Ereignis abwarten, dieses zeigt an, dass der Teilnehmer
am Arbeitsplatz ist.
TE-A
 Sonst wie oben.
VSt -A
VSt -B
TE-B
Rückruf eingeleit et wie oben
Set up
Dial
Connect ed
Disconnect
Hangup
F:Free
Set up
Accept
Connect ed
Set up
Set up
Accept
Connect ed
Connect ed
Connect ed
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20.5.5 Verbindungsbezogene & verbindungslose Leistungsmerkmale
 Verbindungsaufbauphase:
- Anruferindentifizierung (ICLID),
- Ring Again/Rückruf.
 Asynchronous Multipoint ("Dreierverbindung")
-
"Flexible Call Offering!"
Anklopfen (call waiting),
bevorrechtigte Anrufe (Chefruf),
Halten und Wiederaufnehmen,
Umstecken am So-Bus,
Rückfrage, Makeln,
Call Transfer.
 Synchronous Multipoint
- Telephonkonferenz,
- PBX-LAN.
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 Verbindungslose LM
-
Rufumleitung (immer, fallweise, …)
Information (Gebührenanzeige, Zeit)
Make Set Busy, Ruhe,
Nachrichten.
 Abfrageplatz- und Komfortfunktionen:
-
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Call Park
Bridging (Aufschalten)
Rufübergabe (Transfer)
Call Pickup (Rufübernahme)
Sammelanschluß (hunt group)
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20.5.6 Stimulus Signalisierung
 Terminalbetrieb
- Digital Centrex, AT&T, NT
 Prozedurelemente für LM:
- INFO-Pakete oder huckepack.
-> Knopf gedrückt (Info FA=Button 12)
<- Lampe einschalten (Info FI=LED 12)
 Terminal Management
- "Call Appearance"
- BNx := CAy aktivieren
- LEDx := CAy aktiv
 Feature-Activator & -Indicator
FAz := Transfer
FIz := Transfer aktiv
 Bsp: Telefon mit 9 Knöpfen
5 Verbindungen (CAs)
4 Features
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 z.B. Verbindungsaufbau über Stimulus-Protokoll:
- jeder Tastendruck wird einzeln übertragen,
- keine Interpretation im Endgerät.
 Die Vermittlung weiss, wann die
Nummer vollständig ist.
Vermittlung
Endgerät
Setup(CR=3,OCA=1,SWH=offhook)
Setup Ack(CR=3)
Info(CR=3,Keypad=4,…)
Info(CR=3,Keypad=1,…)
Info(CR=3,Keypad=5,…)
Info(CR=3,Keypad=6,…)
Info(CR=3,Keypad=5,…)
Call Proc(CR=3)
Alerting(CR=3)
Connected(CR=3,Display)
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20.6 Signalisierungssystem 7 (SS#7)
 Common Signalling Channel
- getrennt vom Medienstrom-Netz
- 56 oder 64 kbit/s Links
SCP
SCP
STP
 Verbindungskontrolle im Netzwerk
- Vermittlungen und Netzwerke
- GSM-ISDN, GSM-GSM, …
 Service Switching Point (SSP)
- Vermittlung
- Netz-Übergabepunkte
- verstecken Endgeräte
STP
STP
SSP
SSP
PBX
 Service Control Point (SCP)
- Rufbewertung &Wegfindung
- Management des Verbindungsaufbaus
- Prozeduren und Datenbank (VLR, HLR)
 Signalling Transfer Point
- Router zwischen SCPs und SSPs
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20.6.1 Message Xfer Part
 Entfernt HDLC ähnlich
- MTP2/Q.703
- MTP3/Q.704, Routing
 SCCP
- Signalling Conn. Control Point
- => OSI Schicht 3
 User Parts
- Verbindungssteuerung
- Pfade finden
- Leitungen zuordnen
 ISDN User Part
 MAP - Mobile Applic. Part
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IS-41 and GSM
MSC-VLR fragt HLR
Authentisierung & Roaming
Geräte-Identifikation
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20.6.2 Signalling System #7 - ISDN User Part
 Call Routing aus Datenbankabfrage.
 local exchanges und transit exchanges sind SSPs.
 IAM: Nummer bewerten, nächste SSP suchen, reservieren.
 ACM: Kanal durchschalten.
 ANswer Message.
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 Initial Address Message
- called und calling party number
- forward call indicator
- nature of connection, user service
 Address Complete Message
-
charge indicator
called party status and category indicators (besetzt …)
echo control indicator
interworking, holding, …
 ANswer Message
-
backward call indicator
access und network transport
call reference
notification indicator
 Siehe: http://www.pt.com/tutorials/ss7/
 Heute auch über IP: IP-STP
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20.7
SIP - Session Initiation Protocol
 Format des Application-Datenstromes unbestimmt (=> SDPng ...).
 Proxy-Server:
- Namensdienst mit Mobilitätsunterstützung,
- Verbindungsaufbau.
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