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La signalisation dans les réseaux téléphoniques: - …exocorriges.com/doc/484.doc  · Web view · 2015-03-21Le schéma ci-dessous représente le mode de signalisation SS7 quasi-associé

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La signalisation dans les rseaux tlphoniques:

Projet Bibliographique

La signalisation dans les rseaux tlphoniques:

techniques et volution

Elabor par:

MURSIEVA Maya

MICHALAK Julien

La signalisation dans les rseaux tlphoniques:

techniques et volution

Plan:

Introduction

1. Quest-ce que cest que la signalisation?

1.1 Brve histoire du tlphone

1.2 Le concept de la signalisation

1.3 Dfinition de la signalisation

2. La signalisation

2.1. Signalisation bande de base

2.2. Signalisation hors-bande

3. La signalisation SS7

3.1 Les rseaux SS7

3.2 Types de Liens de Signalisation SS7

3.3 La pile de protocoles de communication SS7

3.3.1 Les fonctions du rseau: MTP

3.3.2 Les fonctions des couches applicatives

3.4 Modes de signalisation SS7

3.5 Applications SS7

3.6 Un exemple de scnario de commande dappel.

4. Le Rseau Numrique Intgration des Services (RNIS)

4.1 Les avantages de la numrisation

4.2 La signalisation RNIS et lintgration des services

4.3 La signalisation du RNIS et le SS7

5. Conclusions

Introduction

Le sujet de notre projet porte sur la signalisation dans les rseaux tlphoniques: les techniques et lvolution. Le transport de linformation de commande est un point capital dans linfrastructure des rseaux. Cest cette information qui permet de dclencher le processus de mise en place de linfrastructure. Vu que la signalisation a beaucoup volu dans les dix dernires annes on estime quelle va continuer de sadapter au rseau de large bande pour la prise en compte de nombreuses applications multimdias.

Parmi la multitude des thmes proposes on la choisi car les tlcommunications et multimdia sont troitement lis aux rseaux informatiques. Linformation acquise au cours de ce projet est complmentaire notre formation actuelle. Pour tous ceux qui sintressent aux rseaux tlphoniques, le thme trait permet dapprofondir leurs connaissances dans ce domaine.

Dans le cadre de se projet on se propose dtudier profondment le concept et les types de la signalisation, les rseaux o elle est utilise, les techniques, lvolution et les applications de la signalisation.

On partira du dbut de linvention du tlphone pour expliquer le concept et la dfinition de la signalisation.

Ensuite, on va dfinir les types de la signalisation et les diffrents avantages quelle offre aux usagers.

Le systme de signalisation numro 7 (SS7) est un composant critique des systmes modernes de tlcommunications et est un protocole de transmission qui fournit la signalisation et la commande pour diffrents services et possibilits de rseau. On va tudier toute linformation lie aux rseaux SS7, aux types de liens et aux modes de signalisation, la pile de protocoles de communication SS7 et aux nombreuses applications de SS7.

Pour consolider toute linformation prsente, on a dcid de prsenter Un exemple de scnario de commande dappel qui dcrit le droulement dune communication.

Les rseaux tlphoniques sont spcifiques chaque pays mme si les ressemblances sont nombreuses. Donc on va parler du Rseau Numrique Intgration des Services (RNIS) franais mis en place par France Tlecom, et prsenter les avantages de la numrisation, lintgration des services et le rapport entre la signalisation RNIS et SS7.

1. Quest-ce que cest que la signalisation?

1.1 Brve histoire du tlphone.

Pour pouvoir comprendre la signalisation, il faut partir du dbut de linvention du tlphone. Lhistoire officielle du tlphone retiendra le nom de Bell qui sera le premier commercialiser des liaisons tlphoniques dun point un autre un an aprs le dpt de son brevet.

Durant les annes 1870, essayant de comprendre le son et les communications sonores, linventeur dorigine cossaise Alexander Graham Bell eut lide dun quipement qui transmettrait le son sur de longues distances, en convertissant le son en un signal lectrique. Cet quipement fut ensuite appel tlphone partir des mots grecs tele ( distance) et phone (son). Bell ntait pas la seule personne dvelopper un tel quipement cette poque, mais ce fut le premier dposer un brevet en 1876.

A lorigine, le tlphone navait pas de mcanisme pour composer un numro. Pour appeler, une poigne devait tre manipule afin de produire un courant lectrique. Ce courant signalait un oprateur local la prsence dun appel. Pour connecter lappelant lappel, loprateur ralisait manuellement la fonction de commutation, en connectant des fiches entre la prise de lappelant et de lappel.

Il fallut attendre 1889 pour quAlmon B. Strowger dveloppe lembryon du commutateur tlphonique automatique. Quoique compltement hors du monde de la tlphonie, Strowger dveloppa ce commutateur pour battre commercialement son rival dans la ville de Kansas City, aux USA. La femme du principal concurrent de Strowger tait lopratrice du service de tlphone local, et chaque appel pour un service de pompes funbres, elle passait lappel pour son mari Pour viter ce problme, Strowger dveloppa le premier commutateur automatique, ainsi que le tlphone avec la fonction de numrotation, ce qui limina la fonction doprateur tlphonique.

Les rseaux tlphoniques ont subi de trs nombreux changements depuis cette poque. Cependant, la plupart des techniques restent les mmes. Le tlphone deux fils utilis par la plupart des foyers daujourdhui fonctionne grossirement de la mme manire quil y a cent ans.

Aujourdhui un poste tlphonique peut tre class dans deux catgories:

1. analogique

2. numrique.

Les postes dvelopps lorigine par A. Bell taient analogiques. En fait, la plupart des postes utiliss en environnement analogique sont toujours analogiques.

La forme la plus simple du tlphone aujourdhui est le tlphone deux fils (loop disconnect, ou loop start ou POTS: Plain Old Telephone Service). Il se connecte au commutateur local par deux fils qui transportent le signal dans les deux directions. Ces fils transportent galement la numrotation vers le commutateur et le signal dappel vers le tlphone. Le commutateur envoie un signal de 48 V travers cette paire pour alimenter le tlphone, dtecter le dcrochage et lactivit de numrotation.

1.2 Le concept de la signalisation

Pour initier un appel, lutilisateur dcroche le tlphone. Cette action ferme un interrupteur dans le poste, et un courant circule en boucle (do le terme loop start). Le commutateur dtecte ce courant comme un appel entrant et fournit le signal de tonalit sur la ligne (440 Hz). Ce signal indique lutilisateur quil peut commencer numroter. Si le combin tlphonique utilise une numrotation par impulsions, le poste ouvre et ferme la boucle une vitesse de 10 ou 20 impulsions par seconde: cest le systme de numrotation par impulsions. Le nombre dimpulsions est caractristique de chacun des chiffres numrots.

Lautre mthode aujourdhui utilise est la numrotation par frquences vocales (DTMF: Dual Tone Multi Frequency ). Dans cette forme de signalisation, chaque chiffre est reprsent par un couple de frquences qui sont transmises de manire simultane sur la ligne pendant une priode de temps courte. Ces frquences sont dfinies par la recommandation de lITU-T Q.23. Cette mthode permet un transfert plus rapide de la numrotation, et surtout la vitesse de transmission est indpendante du chiffre numrot. Ce systme permet galement de se servir dautres touches pour lutilisation de botes vocales ou dautres applications, comme la consultation de son compte en banque, etc

Lorsquun appel tlphonique parvient au poste tlphonique, le commutateur local applique un courant alternatif la paire tlphonique. Pour rpondre, lutilisateur dcroche le combin tlphonique. Cette action initie une boucle dans la ligne qui est dtecte par le commutateur, qui enlve alors ce signal, et applique le signal vocal.

1.3 La dfinition de la signalisation.

Pour dfinir la notion de la signalisation, nous avons consult plusieurs dictionnaires, en rsumant toutes les dfinitions, on a pris celle qui nous a parue la plus exhaustive:

La signalisationcest: Ensemble de messages de service changs entre les commutateurs de rseau ou entre ceux-ci et les quipements des utilisateurs, qui sont ncessaires ltablissement et la gestion des communications; ces messages portent sur ltat des liaisons du rseau et sur la nature des quipements des utilisateurs.

La signalisation concerne tous les changes dinformations ncessaires pour la fourniture et la maintenance dun service de tlcommunications.

La signalisation comprend les signaux requis pour la gestion des connexions:

Etablissement et rupture

Contrle et facturation

Supervision et maintenance

Gestion GSM et IN (Intelligent Network)

La fonction de signalisation assure lchange des informations internes au rseau ncessaires lacheminement des communications. A titre de comparaison, sur un rseau routier, les panneaux de signalisation permettent la circulation des vhicules; sur un rseau de tlcommunications, les informations de signalisation permettent la circulation des communications sur le rseau. Il peut sagir, par exemple, des informations ncessaires la reconnaissance de lappelant pour tablir la facturation des appels ou la prsentation du numro. Cette fonction peut tre assure directement par le rseau qui transporte les communications des abonns. Elle est alors gnralement intgre aux commutateurs. Elle peut galement tre assure par un rseau distinct, appel rseau smaphore.

Sur les accs dabonns la signalisation reste aujourdhui encore analogique: tonalits, numrotation multi-frquences, etc.. La signalisation analogique emprunte aujourdhui le mme canal que les voies de parole.

Lvolution va vers une signalisation purement numrique, sous forme de paquets digitaliss, aussi bien sur la ligne dabonn (canal D du RNIS) que dans le cur du rseau (SS7), ainsi on obtient:

Accs plus rapide linformation, temps de connexion rduits

Disponibilit et scurit de linformation

Qualit de Service accrue

En ce qui concerne les canaux, la signalisation numrique volue vers des canaux spars: par exemple dans le RNIS canaux B pour les voies de parole, canal D pour la signalisation, parce que a permet un accs permanent aux informations de signalisation (signalisation en cours dappel) et on a une performance accrue sur un canal ddi (rduction des dlais, rduction des intrusions par la fraude).

2. La signalisation

La signalisation fait rfrence lchange dinformations entre les quipements dappel ncessaires pour fournir et maintenir le service. En tant quutilisateurs du Rseau Tlphonique Commut Public (RTCP), nous changeons en permanence de la signalisation avec les lments de rseau. Voici quelques exemples de signalisation entre un usager et le rseau tlphonique:

composition du numro;

tonalit dacheminement;

accs une bote vocale;

envoi dune tonalit dattente;

composition dun code de rappel automatique;

La signalisation peut tre transmise de deux manires: en bande de base et hors bande.

2.1 Signalisation bande de base

Nous entendons la composition du numro, la tonalit dacheminement et le tlphone sonner dans le mme canal, travers la mme paire de cble. Quand la communication est tablie, nous parlons dans le mme conduit que celui utilis pour la signalisation :

CAA Commutateur Autonomie dAcheminement

T Tlphone

La tlphonie traditionnelle fonctionnait galement de cette faon. Les signaux permettant dtablir un appel entre deux commutateurs seffectuaient toujours dans le mme canal que le transport de la voix. La signalisation prenait la forme dune srie dimpulsions multi-frquence (MF), un peu comme la tonalit de composition du numro entre les commutateurs.

2.2 Signalisation hors-bande

La signalisation hors-bande est une signalisation qui ne seffectue pas sur le mme canal de communication que la conversation (voix). En effet, cette signalisation ncessite ltablissement dun canal numrique pour lchange des informations de signalisation. Ce canal est appel lien de signalisation. Les liens de signalisation sont destins vhiculer tous les messages de signalisation ncessaires entre les nuds de rseau. Ainsi, lorsquun appel est lanc, le numro compos, le conduit slectionn, et autres informations pertinentes sont envoys entre les commutateurs en utilisant leurs propres liens de signalisation, plutt que les liens qui vont, la suite, vhiculer la communication. Aujourdhui, les liens de signalisation vhiculent les informations avec des dbits de 56 ou 64 kilobits par second (kb/s). Il est intressant de noter alors que SS7 est uniquement utilis pour la signalisation entre les lments de rseau.

Le canal D RNIS tend le concept de signalisation hors-bande linterface entre lusager et le commutateur. La signalisation dans le RNIS est vhicule sous forme de messages par un rseau smaphore sur un rseau de transmission de donnes de type datagramme (car les donnes transmettre sont extrmement courtes, de lordre de quelques octets), distinct des autres rseaux de transport de linformation de lutilisateur.

Les avantages dun canal spar pour la signalisation sont multiples aussi bien pour lusager que pour lexploitant. Pour lusager cest la possibilit de dialoguer hors bande avec le rseau ou le correspondant sans interrompre ou sans tablir de canal tlphonique. Pour lexploitant, cela signifie par exemple que lon nouvrira un circuit tlphonique que si par change de messages on sait que le correspondant distant ou le chemin vers le correspondant est accessible.

Avec le service RNIS, la signalisation qui doit tre change entre le poste de lusager et le commutateur local est vhicule sur un canal numrique spar, appel canal D. La voix ou les informations qui constituent lappel sont vhicules par un ou plusieurs canaux B.

La signalisation hors-bande a plusieurs avantages qui la rendent prfrable la signalisation en bande de base:

elle permet le transport dune quantit de donnes plus importantes et des dbits plus levs (56 kb/s peuvent vhiculer les donnes plus rapidement que les impulsions MF) ;

elle permet une signalisation tout moment pendant toute la dure de lappel, et pas seulement lors des phases dtablissement et de libration de lappel ;

elle permet la signalisation entre des lments de rseau entre lesquels il ny a pas de canal direct de connexion.

Il existe deux types de signalisation hors-bande:

1) la signalisation associe ;

2) la signalisation sur rseau ddi.

1. Signalisation associe

Si la signalisation doit tre vhicule sur un conduit diffrent des conduits de trafic voix ou donnes, quoi ce conduit ressemblerait-il ?

Larchitecture la plus simple rsidera dans lallocation de lun des conduits reliant chaque paire de commutateurs interconnects, tout comme le lien de signalisation. Tout le trafic de signalisation entre une paire de commutateurs devra traverser ce lien, la seule contrainte tant la capacit de ce dernier. Ce type de signalisation est connu sous le nom de signalisation associe:

CAA Commutateur Autonomie dAcheminement

T Tlphone

La signalisation associe est efficace aussi longtemps quun commutateur a besoin dchanger de la signalisation avec un autre commutateur auquel il est directement connect. Si SS7 ne devait assurer que ltablissement et la gestion des appels, la signalisation associe conviendrait parfaitement. En fait, la plupart des systmes de signalisation associe dploys en Europe ce jour utilisent le mode associ.

La principale limite rside dans le fait quelle ne permet pas lchange de signalisation entre deux commutateurs non relis.

2. Signalisation sur rseau ddi

Les initiateurs de la signalisation SS7 ont voulu implmenter un rseau de signalisation autorisant nimporte quel nud de rseau changer de la signalisation avec tout autre nud supportant SS7.

Larchitecture SS7 est ne de ce besoin. Cette architecture dfinit un rseau de signalisation compltement spar, superpos au rseau de voix (ou de donnes).

Rseau smaphore

SHAPE \* MERGEFORMAT

3 La signalisation SS7

Le systme de signalisation numro 7 (SS7 ou C7, CCITT no7 ou CCS7) est un composant critique des systmes modernes de tlcommunications. SS7 est un protocole de transmission qui fournit la signalisation et la commande pour diffrents services et possibilits de rseau. Tandis que lInternet, les donnes sans fil, et la technologie relative ont attir lattention des millions, beaucoup ngligent ou ne se rendent pas compte de limportance de SS7. Chaque appel dans chaque rseau dpend de SS7.

SS7 est une norme globale pour des tlcommunications dfinies par le secteur international dtalonnage de tlcommunication des syndicats de tlcommunication (ITU). La norme dfinit les procdures et le protocole par lesquels des lments de rseau dans linformation commute publique dchange du rseau tlphonique (PSTN) au-dessus dun rseau de signalisation numrique pour effectuer linstallation de radio (cellulaire) et dappel de cble, le cheminement et la commande.

SS7 a t conu pour amliorer lopration de rseau et pour fournir les services augments. La norme a t sortie pour des variations pays-spcifiques multiples, telles que les normes du American National Standards Institute (norme ANSI) et des technologies de Telcordia (autrefois Bell Communications Research, Bellcore) dans lAmrique du Nord, et lInstitut Europen pour les Normes de Tlcommunications (ETSI) en Europe.

Le rseau SS7 et ces protocoles sont utiliss pour:

ltablissement, ladministration et larrt des appels;

les services lis aux mobiles (roaming, authentification);

les services lis aux numros spciaux (numro vert);

des fonctions avances comme le transfert dappel, laffichage de lappelant, la confrence trois, etc;

lamlioration et la scurisation des communications internationales.

Les Liens de Signalisation

Les messages SS7 sont changs entre les lments de rseau dans des canaux bidirectionnels 56Kbps ou 64kbits/s (ITS MIC), aussi appels COCs (Canaux Smaphores = Signaling Links). La signalisation se produit hors bande sur des canaux de signalisation ddis cette fonction plutt quin-band sur des canaux de voix.

3.1 Les rseaux SS7

SS7 est compos dune srie dlments relis lensemble de rseau tels que des commutateurs, des bases de donnes, et des nuds dacheminement. Chacun de ces lments est reli lensemble avec les liens, dont chacun a un but spcifique. Lensemble des canaux smaphores dun rseau tlphonique forme un rseau smaphore qui utilise le principe de la commutation par paquets en mode datagramme.

Points de Signalisation

Les utilisateurs du rseau smaphore sont les centraux tlphoniques qui gnrent et interprtent les messages de signalisation. Dans ce contexte il sont appels Points Smaphore (PS) ou Signallig Point (SP).

Les nuds de cheminement sont le cur du rseau SS7 et sappellent les Points de Transfert Smaphore (PTS). Chaque PTS dans le rseau SS7 est identifi de faon non-ambigu par le numeric point code. Ces codes sont achemins dans des messages de signalisation entre les diffrents points, afin didentifier de manire formelle la source (CPO) et la destination (CPD) de chaque message. Une table de routage est utilise dans ces nuds pour slectionner le meilleur chemin pour joindre la destination.

Le rseau SS7 est dfini partir de 3 types de points de signalisation.

SSP (Service Switching Point) ou CAS (Commutateur dAccs Service)

STP (Signal Transfer Point) ou PTS (Point de Transfert Smaphore)

SCP (Service Control Point) ou PCS-R (Point de Contrle Service Rseau)

Ce type darchitecture permet un maximum de redondance, une haute disponibilit et des garanties de scurit.

Points De Signalisation SS7

Dans le cas des SSP se sont les commutateurs qui initient, terminent un appel. Un SSP envoie des messages de signalisation dautres SSPs pour initialiser, administrer ou librer des circuits de voix ncessaire la gestion des appels. Un SSP peut galement envoyer une requte vers une base de donnes centralise (SCP) afin de dterminer comment router un appel particulier (par exemple, un numro vert: un appel 1-800/888 en service libre appel en Amrique du Nord). Un SCP envoie une rponse au SSP de commencement contenant les nombres de cheminement lis au numro compos. Un nombre de voie de droutement peut tre employ par le SSP si le nombre primaire est occup ou lappel est sans rponse dans un temps indiqu. Les clauses de rachat relles changent du rseau au rseau et du service au service.

Le trafic entre les points de signalisation peut tre rout par un commutateur de paquet appel STP. Un STP route chaque message dentre vers un lien de sortie en fonction des informations de routage contenues dans le message SS7. A cause du fait quil agit en tant que moyeu de rseau, un STP fournit lutilisation amliore du rseau SS7 en liminant le besoin de liens directs entre les points de signalisation. Un STP peut effectuer la traduction de titre global, un procd par lequel le point de signalisation de destination est dtermin partir des chiffres actuels dans le message de signalisation (par exemple, le numro 800 compos, le nombre de tlcarte, ou numro didentification mobile dabonn). Un STP peut galement agir en tant que mur lpreuve du feu pour examiner les messages SS7 changs avec dautres rseaux.

Le rseau SS7 tant stratgique pour ltablissement des appels, les SCPs et STPs sont gnralement doubls, et positionns dans des emplacements physiques distants. Les liens entre ces points sont galement doubls. Le trafic est partag travers ces liens. Si lun des liens choue, le trafic de signalisation est rachemin au-dessus dun autre lien dans le linkset. Le protocole SS7 permet la fois la correction derreurs et la retransmission pour assurer un service continu, quelque soit le problme (coupure de lien ou mauvais fonctionnement dun point de signalisation).

Rseaux intelligents

Le concept de rseau intelligent ou dIN pour Intelligent Network consiste sparer, dune part, les fonctions propres chacune des applications ou services et, dautre part, les traitements communs toutes les applications (dcroch, attente de numrotation). Les centraux tlphoniques ne grent alors que cette dernire partie et deviennent des SSP. Les traitements spcifiques aux services sont intgrs dans des SCP qui sont des ordinateurs capables dchanger des messages de signalisation avec les SSP. Une telle approche permet de regrouper le dveloppement de nouveaux services sur quelques machines. Le concept de rseau intelligent permet de dfinir et dvelopper des services, indpendamment des particularits des diffrents commutateurs du rseau. La conception de nouveaux services est plus rapide et moins coteuse, et peut tre confie des socits de service spcialises indpendantes des constructeurs et des oprateurs.

Lorsque lusager demande un service de type IN, le SSP et le SCP changent, en temps rel, des messages de signalisation non lis un circuit. Les rseaux intelligents sappuient donc naturellement sur SS7.

Larchitecture SS7

3.2 Types de Liens de Signalisation SS7

Les liens de signalisation sont logiquement organiss par le type de lien (de A F) selon leur utilisation dans le rseau de signalisation SS7.

Types de Liens de Signalisation SS7

Les STP sont relis aux points de commutation de service (SSP) qui sont des commutateurs quips de la logique de la commande SS7. Des commutateurs SSP sont relis aux STP par lintermdiaire des liens daccs (liens A). Un lien de A (Accs) relie un point final de signalisation un STP. Seulement des messages provenant ou destins derrire le point final de signalisation sont transmis sur un lien de A. Les STP se relient galement aux bases de donnes appeles les points de commande de Service (SCP) par lintermdiaire des liens de A. Le SCP est llment de rseau qui contient le service de contrle logique tel que des instructions pour convertir un nombre 8XX (en service libre appel) en nombre routable.

STPs sont toujours dploys dans les paires, pour pouvoir laisser des pices dchange si lun des STP a un problme. Chaque STP dune paire jointe est reli lautre par lintermdiaire des liens en travers (liens C). Un lien de C (Cross) est employ seulement quand un STP na aucun autre itinraire disponible un point de signalisation de destination d la dfaillance de lien.

Les paires de STP se relient dautres paires de STP par lintermdiaire de pont ou de liens diagonaux (des liens B ou D). Les liens de B (Bridge pont)) relient les paires de STP qui sont au mme niveau de la hirarchie tandis que les liens de D (Diagonal - diagonales) relient les paires de STP qui sont des niveaux hirarchiques diffrents. La distinction entre un lien de B et un lien de D est plutt arbitraire. Pour cette raison, de tels liens peuvent tre dsigns sous le nom de liens de B/D. Un exemple serait un STP dans un rseau local se reliant STP dun rseau de fond. Faisant partie des diffrentes hirarchies, les liens de distance local-to-long seraient considrs des liens de D.

Des liens prolongs (liens E - Extended) sont employs pour relier un SSP un STP alternatif. Au cas o la paire primaire de STP serait inoprable, la paire alternative tablit des oprations avec le SSP au-dessus des liens E.

Des liens utiliss pour la communication SS7 directement entre SSP (aucun STP impliqu) sappellent les liens entirement associs (liens F Full associated). Un exemple de ces liens sont ceux qui sont employs en combinaison avec des troncs de voix entre le rseau SSP de deux mobiles. Le lien F est employ pour signaler un message hand-off dun SSP lautre, permettant lutilisateur dun tlphone mobile de voyager dun secteur (servi par un commutateur) un autre secteur (servi par un autre commutateur).

Architecture de base

Le schma suivant reprsente une architecture simple de rseau SS7. Cet exemple illustre comment les lments de base du rseau SS7 peuvent tre dploys afin de constituer deux rseaux interconnects:

1. Les STP X et W assurent des fonctions identiques. Ils sont redondants. Ils constituent une paire de STP jumeaux, tout comme la paire Y/Z.

2. Chaque SSP dispose de deux liens (ou ensemble de liens), avec un lien vers chaque STP jumeau.

3. Les STP dune paire sont relis par un lien (ou un ensemble de liens).

4. Deux paires de STP sont relies par quatre liens. On les nomme quarteron.

5. Les SCP sont gnralement (si ce nest toujours) dploys par paire. Tout comme les STP, les SCP dune mme paire sont redondants. Cependant, les deux SCP dune paire ne sont pas relis directement par une paire de liens.

Les architectures de signalisation comme celle-ci, qui fournissent des conduits de signalisation indirects entre les lments du rseau fournissent de la signalisation quasi-associe.

3.3 La pile de protocoles de communication SS7

Le rseau smaphore tant un rseau commutation par paquets, il est naturel de reprendre une architecture en couches. Dans le contexte de SS7 on parle plutt de niveau, mais le concept est le mme.

Les fonctions matrielles et logicielles du protocole SS7 sont divises en abstractions fonctionnelles appeles niveaux. Le protocole SS7 standard a 4 niveaux (couches). Les niveaux de 1 3 constituent la pice de transfert de message (MTP) et le niveau 4 est la pice dutilisateur.

Les services SS7 sont dcrits par les couches applicatives du modle ISO (de 4 7):

ISUP ISDN User Part

TUP Telephone User Part

SCCP Signaling Connection Control Part

TCAP Transaction Capabilities Application Part

Les mcanismes de transmission SS7 sont dcrits par les couches rseau du modle ISO (de 1 3): MTP Message Transfer Part

Le modle de rfrence OSI et la pile de protocoles de communication SS7

3.3.1Les fonctions du rseau: MTP

La pice de transfert de message (MTP) est divise en trois niveaux. Le niveau le plus bas, le niveau 1 de MTP, est quivalent la couche physique du modle OSI. Le niveau 1 de MTP dfinit les caractristiques physiques, lectriques, et fonctionnelles du lien de signalisation numrique. Les interfaces physiques dfinies incluent E-1 (2048 kb/s; 32 64 canaux de kb/s), DS1 (1544 kb/s; 24 canaux 64kb/s), V.35 (64 kb/s), Ds-0 (64 kb/s), et Ds-0a (56 kb/s).

Le niveau 2 de MTP assure la transmission bout bout prcise dun message travers un lien de signalisation. Les instruments du niveau 2 assurent la commande, la validation dordre de message, et la vrification des erreurs. Quand une erreur se produit sur un lien de signalisation, le message (ou lensemble de messages) est retransmis. Le niveau 2 de MTP est quivalent la couche liaison de donnes du modle OSI.

Un message SS7 sappelle une unit de signal (SU). Il y a trois types dunits de signal: Units de signal dappoint (FISU), units de signal de statut de lien (LSSU), et units de signal de message (MSU).

Units De Signal SS7

Des units de signal dappoint (FISU) sont transmises sans interruption sur un lien de signalisation dans les deux directions moins que dautres units de signal (MSU ou LSSU) soient prsentes. Les FISU diffusent linformation de base seulement de niveau 2. Puisquune somme de CRC est calcule pour chaque FISU, signalant la qualit de lien est vrifi sans interruption par les deux points de signalisation lune ou lautre extrmit du lien.

Les units de signal de statut de lien (LSSU) diffusent un ou deux octets dinformation de statut de lien entre les points de signalisation lune ou lautre extrmit dun lien. Le statut de lien est employ pour commander lalignement de lien et pour indiquer le statut dun point de signalisation au point de signalisation distance.

Les units de signal de message (MSU) portent toutes les commandes dappel, question et rponse de base de donnes, gestion de rseau, et donnes dentretien de rseau dans le domaine de linformation de signalisation (SIF). Les MSU ont une tiquette de cheminement qui permet un point de signalisation de commencement denvoyer linformation un point de signalisation de destination travers le rseau.

Flag indique le commencement dune nouvelle unit de signal et implique lextrmit de lunit de signal prcdente. La valeur binaire du drapeau est 0111 1110. Avant de transmettre une unit de signal, le niveau 2 de MTP enlve les drapeaux faux en ajoutant un bit zro aprs toute squence de cinq bits de 1. Lors de rception dune unit de signal et de dpouillement du drapeau, le niveau 2 de MTP enlve nimporte quel bit zro, aprs toute squence de cinq bits de 1, pour reconstituer le contenu original du message. Des drapeaux doubles sont enlevs entre les units de signal.

BSN (Backward Sequence Number) est employ pour accuser rception des units de signal par le point de signalisation distance.

BAVOIR (Backward Indicator Bit) indique un Negative Acknowledgment par le point de signalisation distance une fois bascul.

FSN (Forward Sequence Number contient le nombre dordre de lunit de signal.

FIB (Forward Indicator Bit) est employ dans le rtablissement derreur comme le BAVOIR. Quand une unit de signal est prte pour la transmission, le point de signalisation incrmente le FSN par 1 (FSN = 0,,127). La valeur de somme de CRC est calcule et ajoute au message de lavant. Lors de rception du message, le point de signalisation distance vrifie le CRC et copie la valeur du FSN dans le BSN du prochain message disponible programm pour la transmission de nouveau au point de signalisation de lancement. Si le CRC est correct, le message en arrire est transmis. Si le CRC est incorrect, le point de signalisation distance indique le Negative Acknowledgment en basculant le BAVOIR avant lenvoi du message en arrire. Quand le point de signalisation de commencement reoit un Negative Acknowledgment, il retransmet tous les messages en avant, commenant par le message corrompu, avec le FIB bascul.

La valeur du gisement de LI (indicateur de longueur) dtermine le type dunit de signal:

Teneur en LI

Type DUnit De Signal

0

Unit De Signal Dappoint (FISU)

1..2

Unit De Signal De Statut De Lien (LSSU)

3..63

Unit De Signal De Message (MSU)

SIO (Service Information Octet) contient le champ de 4-bits sous-service suivi de lindicateur du service de 4-bits. Le FISU et le LSSU ne contiennent pas un SIO.

Le champ sous-service contient lindicateur de rseau et la priorit de message (0, 3 avec 3 tant la priorit la plus leve). La priorit de message est considre comme seulement dans des conditions de congestion, ne pas commander lordre dans lequel des messages sont transmis. Des messages faible priorit peuvent tre jets pendant des priodes de congestion. En signalant le lien examinez les messages reoivent une priorit plus leve que des messages dinstallation dappel.

Lindicateur de service indique lutilisateur de MTP, permettant ainsi le dcodage dinformation contenue dans le SIF.

SIF (Signaling Information Field) contient ltiquette de cheminement et linformation de signalisation. LSSU et FISU ne contiennent ni une tiquette de cheminement, ni un SIO pendant quils sont envoys entre deux points de signalisation directement relis.

Crc (Cyclic Redundancy Check) la valeur de CRC est employe pour dtecter et corriger des erreurs de transmission de donnes.

Le niveau 3 de MTP fournit le cheminement de message entre les points de signalisation dans le rseau SS7. Le niveau 3 de MTP est quivalent la couche rseau du modle OSI. Le niveau 3 de MTP conduit des messages bass sur ltiquette de cheminement dans le domaine de linformation de signalisation (SIF) des units de signal de message. Ltiquette de cheminement est compose du code de point du code du point de destination (DPC), de commencement (OPC), et signalisation du champ du choix de lien (SLS). Les codes de points sont des adresses numriques qui identifient uniquement chaque point de signalisation dans le rseau SS7. Quand le code de point de destination dans un message indique le point de signalisation de rception, le message est distribu lutilisateur appropri que la partie (par exemple, ISUP ou SCCP) indique par lindicateur de service dans SIO. Les messages destins dautres points de signalisation sont transfrs condition que le point de signalisation de rception ait les capacits de transfert de message (comme un STP). Le choix du lien sortant est bas sur linformation dans le DPC et le SLS.

3.3.2Les fonctions des couches applicatives

ISDN User Part (ISUP) dfinit le protocole et les procdures employes pour tablir, grer et rompre des circuits de commutation qui acheminent la parole et les donnes entre commutateurs. ISUP est utilis pour le RNIS et la tlphonie, ainsi que dautres types de communications. Les appels qui commencent et se terminent sur le mme commutateur nemploient pas la signalisation ISUP. Les principaux messages sont les suivants:

le message IAM, Initial Address Message, est le message dappel tlphonique; il contient les numros de lappel et de lappelant, et des informations complmentaires;

le message ACM, Address Complete Message, signifie que le poste de demand sonne;

le message ANM, ANswer Message, signifie que le demand a dcroch;

le message REL, RELease Message, signifie que le demand ou le dmandeur a raccroch;

le message RLC, ReLease Complete, signifie que les librations des circuits ncessaires aprs le raccroch ont t effectues;

TUP (Telephone User Part) le protocole TUP gre les fonctions de base pour la tlphonie uniquement. Dans quelques rgions du monde (par exemple, Chine), le TUP soutient le traitement dappel de base. TUP manipule les circuits analogiques seulement; cause du ce fait de plus en plus, ISUP remplace TUP.

SCCP (Signaling Connection Control Part) ou SSCS (Sous-Systme de Connexions Smaphores) assure des fonctions supplmentaires MTP3 pour transfrer des informations de signalisation en mode avec ou sans connexion. Tandis que le niveau 3 de MTP fournit des codes de point pour permettre des messages dtre adresss aux points de signalisation spcifiques, SCCP fournit des nombres de sous-ensemble pour permettre des messages dtre adresss aux applications spcifiques (appeles les sous-ensembles ) ces points de signalisation. SCCP est employ en tant que la couche transport pour TCAP - services bass tels que le free-phone (800/888), la tlcarte, la portabilit locale de nombre, et les services personnels de communications (PCS). SCCP fournit galement les moyens par lesquels un STP peut effectuer la traduction de titre global (GTT), un procd par lequel le point de signalisation de destination et le nombre de sous-ensemble (SSN) est dtermin partir des chiffres prsents dans le message de signalisation.

TCAP (Transactions Capabilities Applications Part) ou SSGT (Sous-Systme de Gestion de Transactions) fournit un support de communication aux applications interactives dans un environnement distribu. TCAP permet le dploiement des services de rseau intelligents avancs en soutenant lchange de linformation relie par circuit entre les points de signalisation en utilisant le service sans connexion de SCCP. Un SSP emploie TCAP pour questionner un SCP pour dterminer les nombres de cheminement lis un numro 800, 888, ou 900 compos. Les fonctions TCAP de SCP sont de renvoyer une rponse contenant les nombres de cheminement (ou une erreur, ou rejeter le composant) de nouveau aux appels de tlcarte despce sont galement valides en utilisant des messages de question et de rponse de TCAP. Dans le cas de rseaux mobiles (IS-41 and GSM), TCAP transporte les messages MAP (Mobile Application Part) changs entre MSCs pour assurer les fonctions didentification, authentication et localisation de mobiles; ainsi que le roaming.

3.4 Modes de signalisation SS7

La signalisation SS7 peut tre effectue en trois modes: associ, quasi-associ, non-associ.

Signalisation en mode associ les canaux de signalisation correspondent point pour point aux liaisons entre commutateurs circuit vhiculant les voies de parole. La mise en uvre est simple mais il arrive une multiplication des nuds de signalisation. Ce type de signalisation exigerait des liens ddis entre tous les commutateurs.

Signalisation en mode quasi-associ ce systme permet de minimaliser le nombre de nuds se signalisation, cause de a le cot est optimalis et on obtient une meilleure performance en termes de dlais de transmission.

Le mode quasi-associ est celui qui est prfr pour la signalisation SS7.

Signalisation en mode non-associ dans cette configuration les canaux sont compltement dcorrls. Il y a plusieurs dsavantages: les algorithmes de routage sont compliqus, les dlais sont accrus, etc. Ce mode nest pas mis en uvre pour la signalisation SS7.

Le schma ci-dessous reprsente le mode de signalisation SS7 quasi-associ:

3.5 Applications SS7

Dans les rseaux de tlcommunications modernes daujourdhui, SS7 est employ pour pratiquement chaque appel pour tablir un raccordement de voix entre appeler et les endroits appels de partie. SS7 est galement le milieu pour des possibilits et des applications avances comprenant la gestion de rseau et les services mobiles aussi bien que des applications de cble telles que lidentification dappeler gratuitement et de carte dappel automatique.

Les applications courantes de SS7 sont:

Gestion des appels de base (tablissement, maintenance, rupture)

Gestion de la mobilit dans les rseaux GSM: roaming, identification, authentification et localisation des usagers mobiles.

Acheminement de messages courts (SMS)

Applications RI (Rseau Intelligent)

Gestion de numros spciaux (toll-free (800/888) & toll (900)

Services complmentaires: transfert dappels, confrence 3, ,

Gestion de rseaux privs virtuels (VPN)

Portabilit de numros (local number portability - LNP)

Gestion de cartes pr-payes

3.6 Un exemple de scnario de commande dappel.

Dans cet exemple, labonn connect au commutateur A met un appel vers un abonn connect au commutateur B.

1. Le commutateur A analyse le numro reu et dtermine quil doit envoyer lappel vers le commutateur B.

2. Le commutateur A choisit un conduit disponible entre lui-mme et le commutateur B, et y met un message dadresse initiale (IAM, Initial Address Message), message ncessaire linitialisation de lappel. Ce message est adress au commutateur B. Il identifie le commutateur initiateur de lappel (A), le commutateur de destination (B), le circuit slectionn, le numro de lappelant et de lappel et autres informations ventuelles.

3. Le commutateur A choisit lun de ses liens A, prenons AW, et transmet le message IAM sur le lien vers le commutateur B.

4. Le STP W reoit ce message, consulte son entte de routage et constate quil doit le router vers le commutateur B. Il transmet donc ce message sur le lien BW.

5. Le commutateur B reoit ce message. En lanalysant, il dfinit quil dessert le numro appel et vrifie que ce numro est libre.

6. Le commutateur B met un message dadresse complte (ACM, Address Complet Message), qui indique que le message IAM est bien arriv destination. Ce message identifie le commutateur rcepteur (A), le commutateur metteur (B) et le circuit choisi.

7. Le commutateur B choisit lun de ses liens A, prenons BX, et transmet le message ACM sur le lien vers le commutateur A. Au mme moment, il met en uvre le circuit dappel dans le sens B vers A, envoie une tonalit vers le commutateur A travers le circuit, et fait sonner la ligne de labonn appel.

8. Le STP X reoit le message, inspecte son entte dadressage, et constate quil doit est destin au commutateur A. Il le retransmet sur le lien AX.

9. En recevant le message ACM, le commutateur A connecte la ligne labonn appelant sur le circuit dfini dans le sens rception, ainsi lappelant pourra entendre la sonnerie envoy par le commutateur B.

10. Si lappel dcroche son tlphone, le commutateur B met un message de rponse (ANM, Answer Message), identifiant le commutateur destinataire (A), le commutateur source (A) et le circuit slectionn.

11. Le commutateur utilise le mme lien de signalisation que prcdemment, BX, et envoie le message ANM. A ce moment l, le circuit doit tre connect la ligne de lappelant dans les deux sens, afin de permette la conversation.

12. Le STP X constate que le message ANM est destin au commutateur A et le transmet sur le lien AX.

13. Le commutateur A sassure que lappelant est connect sur le circuit dappel, en mission et en rception. La conversation peut alors avoir lieu.

14. Si lappelant raccroche le premier, le commutateur A gnre un message de libration (REL, Release) adress au commutateur B, en indiquant le circuit concern par lappel. Ce message est envoy sur le lien AW.

15. Le STP W reoit le message REL, constate quil est destin au commutateur B et le retransmet sur le lien WB.

16. Le commutateur B reoit le message REL, dconnecte le circuit de la ligne de labonn appel, repositionne le circuit ltat disponible, gnre un message de libration acheve (RLC, Release Complete) adress en retour au commutateur A et identifiant le circuit concern. Le message RLC est transmis ce message sur le lien BX.

17. Le STP X reoit le message RLC, constate quil est adress au commutateur A et le lui transmet sur le lien AX.

18. Lors de la rception le message RLC, le commutateur A libre le circuit indiqu.

4. Le Rseau Numrique Intgration des Services (RNIS)

Les rseaux tlphoniques sont spcifiques chaque pays mme si les ressemblances sont nombreuses. En France, France Tlcom a propos un rseau de distribution entirement numrique, dsign sous le terme commercial Numeris.

Dans les annes 70, la numrisation permet de vhiculer, en mme temps, plusieurs communications sur une mme ligne et assure galement lintgration des services, en transmettant sur une mme ligne des informations de nature diffrente: voix, image, crit, donne. La France, jouant un rle de pionnier, propose ds la fin des annes 80, la connexit numrique sur tout son territoire et commercialise, sous le nom de Numris le premier Rseau Numrique Intgration de Services. RNIS (en anglais ISDN, pour Integrated Services Digital Network) signifie rseau numrique intgration de services. On peut voir larchitecture RNIS comme une volution entirement numrique des rseaux tlphoniques existants, conue pour associer la voix, les donnes, la vido et tout autre application ou service. RNIS soppose donc au rseau tlphonique commut (RTC) traditionnel.

Le RNIS, volution du rseau tlphonique actuel, propose la continuit numrique de bout en bout. Il ne sagit pas dun rseau supplmentaire entrant en concurrence avec les rseaux existants comme le tlphone traditionnel, les rseaux X.25 ou les liaisons spcialises. Le RNIS est plutt un accs universel ces rseaux, ou plus exactement ces services supports. Cela implique donc une signalisation intelligente: la signalisation par canal smaphore.

4.1 Les avantages de la numrisation

Alors quavec la transmission analogique les altrations de transmission sadditionnent progressivement jusqu rendre inexploitable le signal reu, la rgnration du signal transmis en numrique est parfaite.

De plus, la numrisation de la parole permet de faire appel aux techniques des circuits intgrs numriques dont la supriorit sur les circuits analogiques est connue depuis longtemps. La possibilit de multiplexer des communications en mettant sur un mme cble les codes relatifs plusieurs conversations vite le recours au multiplexage en frquence, reposant sur les techniques analogiques coteuses et difficiles mettre en uvre.

Enfin, lusage des circuits intgrs est particulirement spectaculaire dans les techniques de commutation. La commutation de signaux numriques est infiniment plus simple que la commutation de signaux analogiques.

4.2 La signalisation RNIS et lintgration des services

Une des fonctions majeures de la tlphonie consiste acheminer, entre les dispositifs de commutation publics ou privs, des indications concernant la destination, le succs ou non dun appel, la facturation, le routage... Diffrents modes dacheminements ont ainsi vu le jour: circulation de tonalit dans la bande, usage dun canal spcialis pour ces messages, usage dun code multifrquence.

La signalisation RNIS constitue un lment significatif du RNIS. Jusqu prsent, on ne pouvait changer quun ensemble limit dinformations entre lusager et le rseau. La signalisation RNIS permet prsent dchanger des messages trs riches. Ceux-ci permettent de mettre en oeuvre de nouvelles fonctions.

La signalisation est dsormais vhicule grce un rseau de transmission de donnes, sapparentant un rseau de datagramme et indpendant du rseau tlphonique.

Dans le cadre du RNIS, deux types de signalisation ont t normaliss. Ils sont tous les deux bass sur les concepts de transmission de donnes informatiques et emploient des mcanismes de type HDLC.

La signalisation interne au rseau relve dune norme CCITT dite numro 7;

La signalisation externe au rseau, cest--dire la signalisation laquelle lusager a accs, est dite protocole D ou encore RNIS. Ainsi, la signalisation est vhicule par un rseau de transmission de donnes (rseau smaphore) qui sapparente un rseau de datagrammes et qui est distinct du rseau de circuits tlphoniques, comme le montre le schma ci-dessous.

Ainsi pour lusager, il est possible de dialoguer hors bande avec le rseau ou le correspondant sans interrompre ou sans tablir de canal tlphonique. Pour lexploitant, la signalisation hors bande signifie quun circuit tlphonique nest ouvert que si par changes de messages on sait que le correspondant distant ou le chemin vers le correspondant est accessible.

Pour permettre lintgration des services, les autocommutateurs en place doivent assurer des fonctions qui leur sont inconnues. Les PCS (Point de Contrle des Services) exercent distance un contrle sur la commutation dans les CAA (Centres Autonomie dAcheminement), comme cela est reprsent dans le schma prcdent. On peut alors parler de rseau intelligent offrant lusager une simplification des procdures diverses de mise en relation, et loprateur du rseau une meilleure gestion de son rseau.

4.3 La signalisation du RNIS et le SS7

Dans les relations usager-rseau, le RNIS utilise un mode de signalisation hors-bande dont les signaux sont vhiculs par le canal D. Les bits D (quatre par trame) constituent dans la trame, un canal numrique indpendant disposant de son propre format.

Les canaux B sont rservs la transmission de donnes, sans aucune restriction sur la nature de linformation transporte. Les canaux B sont entirement transparents.

Les canaux B et D ont un fonctionnement diffrent. Le canal D est utilis pour les communications de services avec le rseau RNIS. Lors dun appel, un paquet de donnes est mis par le terminal de lusager sa TNR. Ce paquet contient un certain nombre dinformations comme le numro du correspondant demand.

Conclusion

La signalisation cest un ensemble de messages de service changs entre les commutateurs de rseau qui sont ncessaires ltablissement et la gestion des communications. Le systme de signalisation SS7, est un composant critique des systmes modernes de tlcommunications. SS7 est aussi important que lInternet, les donnes sans fil, et la technologie relative.

Lobjectif de ce prsent ouvrage tait de prsenter dune manire la plus complte et la plus claire possible le concept de la signalisation dans les rseaux tlphoniques, les bases thoriques et pratiques ncessaires la comprhension de la signalisation, de ses services, de son architecture, de son fonctionnement et de son utilisation. On a essay de regrouper toute linformation de telle faon que chaque personne qui voudrait se renseigner sur la signalisation, ses techniques, les rseaux o elle est utilise et ses applications, puisse assimiler facilement linformation propose.

Pour rendre ce document plus complet, on a estim ncessaire de consulter beaucoup de livres et de sites Internet spcialiss dans le domaine des rseaux et des tlcommunications.

Le prsent travail a t trs utile pour nous, on a amlior nos connaissances dans le domaine des tlcommunications, fait qui pourrait savrer fort utile dans notre prochaine activit professionnelle.

Rfrences:

1. Introduction aux rseaux, X. Lagrange, D.Seret, Edition Hermes, Paris 1998

2. Les rseaux, 2001A. Tannenbaum, Edition Pearson Education, 2003

3. Les rseaux, G. Pujolle, Edition Eyrolles,

4. Tlinformatique, C. Macchi, J-F Guilbert, Edition Dunod Informatique, Paris 1987

Les sites Internet:

http://www.art-telecom.fr site officiel de lART

http://www.itu.int site officiel de lUnion Internationale des Tlcommunications

http://fr.wikipedia.org/ encyclopdie libre;

http://www.wellx.com/fr/

http://www.itel.ch/

http://www.pt.com/tutorials/ss7/stack.html

contrle

rupture

tablissement

communication

PTS

PTS

PTS

PTS

TSw

TSw

TSw

Sw

Sw

Sw

Sw

CAS

CAS

CAS

CAS

Commutateurs et liaisons circuits

Rseau de signalisation

STP

STP

STP

STP

TSw

TSw

TSw

Sw

Sw

Sw

Sw

SSP

SSP

SSP

SSP

Commutateurs et liaisons circuits

Rseau de signalisation

TSw: Transit Switch

Sw: Local Switch

STP = Signaling Transfer Point

SSP = Switching Point

Mode Quasi-Associ

relation

linkset

link

User Network

Interface (UNI)

- signalisation RNIS (D)

Network Network

Interface (NNI)

- signalisation SS7

SSP3

SSP2

SSP1

STP4

STP3

STP2

STP1

Liens SS7

Voies de parole

La signalisation dans les rseaux tlphoniques

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