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固网产品课程开发室
AA000009 信令传输协议 --SIGTRAN 协议
1.01.0
华为机密,未经许可不得扩散 文档密级:内部公开
学习目标
掌握 SIGTRAN 协议的作用和组成了解 SIGTRAN 协议簇各协议的命
令对命令中参数的含义和用途有所了
解掌握各协议的消息交互过程
学习完本课程,您应该能够:
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参考资料SoftX3000 产品手册--技术手册--信令与协议分册--第
二章 SIGTRAN
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课程内容
第一节 概述第二节 SCTP协议第三节 M2UA协议第四节 M3UA协议
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SIGTRAN协议的定义SIGTRAN 本身不是一个协议而是一个协议簇,包含有传输协议
( SCTP )和适配协议( M2UA 、 M3UA )。SIGTRAN ( Signaling Transport )协议栈支持通过 IP 网络传
输传统电路交换网 SCN ( Switched Circuit Network )信令。SIGTRAN 协议栈担负信令网关和媒体网关控制器间的通信,有
两个主要功能:适配和传输
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SIGTRAN协议栈结构
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第一节 概述
SIGTRAN在 SoftX3000的应用 术语 协议结构
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SIGTRAN在 SoftX3000的应用
PSTNIP 核心网
SoftX3000
TMG
SG
信令流媒体流
SS7 SIGTRAN
H.248
电路交换网 分组交换网
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SIGTRAN在 SoftX3000的应用SoftX3000 提供三种方式与 SCN 信令互通 :
SG 内置在 SoftX3000
SG 内置在 TMG
SG 与 TMG 各自独立
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第一节 概述
SIGTRAN在 SoftX3000的应用 术语 协议结构
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术语媒体网关 (MG)
媒体网关控制器 (MGC)
信令网关 (SG)
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第一节 概述
SIGTRAN在 SoftX3000的应用 术语 协议结构
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在 SoftX3000中的协议结构SoftX3000 使用 SIGTRAN 协议栈的 M2UA 与 SG 连接 时:
SEP SG SoftX3000IP
ISUP
MTP1-2
M2UASCTP
IP
M2UASCTP
IP
ISUP
MTP1-2
MTP3
MAC MAC
MTP3
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问题
SIGTRAN 的主要功能是什么?是由什么协议实现的?
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解答
SIGTRAN 协议栈的主要功能是传输和适配这两种功能,其中传输功能由 SCTP 协议实现,适配功能由 M2UA 或 M3UA 实现。
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小结SIGTRAN 是一个包含有 SCTP 、 M2UA 和 M3UA 三种协议的
协议栈SIGTRAN 协议栈担负信令网关和媒体网关控制器间的通信,有
两个主要功能:适配和传输在 NGN 软交换系统中, SIGTRAN 用于承载和适配 SCN 网的
SS7 信令同 IP 网软交换控制系统之间的互通,起到信令转换的桥梁作用
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课程内容
第一节 概述第二节 SCTP协议第三节 M2UA协议第四节 M3UA协议
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第二节 SCTP协议概述SCTP 消息信令流程
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概述—— SCTP概念SCTP ( STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL ,
流控制传输协议)是提供基于不可靠传输业务的协议(如 IP )之上的可靠的数据报传输协议。 SCTP 的设计用于通过 IP 网传输 PSTN 信令消息。
SCTP 对 TCP 的缺陷进行了一些完善, SCTP 的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。
SCTP 被视为一个传输层协议,它的上层为 SCTP 用户应用,下层为分组网络(如 IP 网)。
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概述—— SCTP术语 传输地址和 IP 地址:
SCTP 传输地址就是一个 IP 地址加一个 SCTP 端口号。 SCTP 端口号就是 SCTP 用来识别同一地址上的用户,和 TCP 端口号是一个概念。
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概述—— SCTP术语主机和端点:
SC
TP
IPµ ØÖ ·1
IPµ ØÖ ·2
¶ Ë¿ Ú1
¶ Ë¿ Ú2
Ó Ã» §1
Ó Ã» §2
¶ ˵ ã1
¶ ˵ ã2
Ö ÷» ú
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概述—— SCTP术语偶联就是两个 SCTP 端点通过 SCTP 协议规定的 4 步握手机制建立
起来的进行数据传递的逻辑联系或者说通道。 流是 SCTP 协议的一个特色术语。严格地说,“流”就是一条 SCT
P 偶联中,从一个端点到另一个端点的单向逻辑通道。希望顺序传递的数据必须在一个流里面传输。
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概述—— SCTP术语
SCTP¶ ˵ ãBSCTP¶ ˵ ãA
¿ ÉÒ ÔÓ Ð¶ à öIP/SCTP-port
¶ Ô ¿ ÉÒ ÔÓ Ð¶ à öIP/SCTP-port
¶ Ô
SCTPÁ ¬½ Ó
SCTPÁ ÷
(µ ¥Ï ò)
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概述—— SCTP术语TSN ( Transmission Sequence Number ),传输顺序号。在
SCTP 一个偶联的一端为本端发送的每个数据块顺序分配一个基于初始 TSN 的 32 位顺序号,以便对端收到时进行确认。 TSN
是基于偶联维护的。SSN ( Stream Sequence Number )流顺序号,在 SCTP 一个
偶联的每个流内,为本端在这个流中发送的每个数据块顺序分配一个 16 位顺序号,以便保证流内的顺序传递。 SSN 是基于流维护的。
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第二节 SCTP协议概述SCTP 消息信令流程
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SCTP消息
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SCTP消息名称 说明
DATA ( 净数据 ) 传输的用户数据块 INIT 用于发起两个端点之间的 SCTP 连接 INIT ACK 用来确认 SCTP 连接的发起消息( INIT ) SACK 该数据块送至对端,以确认收到 DATA 块,并且通
知对端 DATA 的接收顺序间隙 HEARTBEAT 端点发送该数据块至对端,以检测当前连接中定义
的某一目的地址的可达性 HEARTBEAT ACK 响应 HEARTBEAT 消息 ABORT 关闭连接
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SCTP消息名称 说明
SHUTDOWN 连接中的一个端点对其连接发起一个优雅的关闭 SHUTDOWN ACK 响应 SHUTDOWN 消息,关闭程序完成时发出ERROR 通知对端, SCTP 连接发生某种错误COOKIE ECHO 仅用于连接发起过程,它由连接的发起者发送至对
端以完成发起程序COOKIE ACK 相应 COOKIE ECHO 消息SHUTDOWN
COMPLETE
用于关闭程序完成时对 SHUTDOWN ACK 消息进行确认
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第二节 SCTP协议概述SCTP 消息信令流程
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SCTP信令流程SCTP 作为一个面向连接的可靠传输层协议,其协议过程包括:
偶联的建立,偶联的终止,数据传递和证实,最多再加上拥塞控制机制,路径管理机制
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SCTP信令流程——偶联的建立
INIT(Tag_A)T1-init
INIT ACK(Tag_Z,Á ¬½ ÓÐ ÅÏ ¢Z)
endpoint A endpoint Z
T1-cookieCOOKIE ECHO(Á ¬½ ÓÐ ÅÏ ¢Z)+DATA
COOKIE ACK+DATA+SACKestablished
establishedSACK
º ìÉ «× Ö£ º¿ ÉÑ ¡µ ÄÐ ÅÏ ¢¿ é
T3-rtx
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SCTP信令流程——偶联的终止 SCTP 偶联的终止分为两种,一种是 GRACEFUL 的终止,一种
是 UNGRACEFUL 的终止。顾名思义,前者是保证所有两端的未发送,发送未证实数据得到发送和证实后再终止偶联。而后者则直接终止偶联,丢弃这些数据。
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SCTP信令流程——数据传输、拥塞控制、路径管理 数据传输
拥塞控制
路径管理
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问题
画出 SCTP 两端点间的偶联流程
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解答INIT(Tag_A)
T1-initINIT ACK(Tag_Z,Á ¬½ ÓÐ ÅÏ ¢Z)
endpoint A endpoint Z
T1-cookieCOOKIE ECHO(Á ¬½ ÓÐ ÅÏ ¢Z)+DATA
COOKIE ACK+DATA+SACKestablished
establishedSACK
º ìÉ «× Ö£ º¿ ÉÑ ¡µ ÄÐ ÅÏ ¢¿ é
T3-rtx
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小结SCTP 同 TCP 和 UDP比其优点包括适当的拥塞控制、防止泛
滥和伪装攻击、更优的实时性能、更高的可靠性和多归属性支持
SCTP 被视为一个传输层,它的上层作为 SCTP 用户应用,下层作为分组网络(如 IP 网)
SCTP 传输地址就是一个 IP 地址加一个 SCTP 端口号;一个 S
CTP 端点可以包含多个 IP 地址偶联是端点间通过协议规定的 4 步握手机制建立起来的进行数
据传递的逻辑联系或者说通道;流是一条 SCTP 偶联中,从一个端点到另一个端点的单向逻辑通道。希望顺序传递的数据必须在一个流里面传输。
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第一节 概述第二节 SCTP协议第三节 M2UA协议第四节 M3UA协议
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第三节 M2UA协议概念M2UA 消息信令流程
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概念M2UA ( SS7 MTP2-User Adaption layer protocol ,即 MTP2
用户适配协议),它使用流量控制传输协议 (SCTP) 或其他合适的传输协议,通过 IP 传输 SS7 MTP2 层的用户信令消息(即M
TP3 ),该协议可用于信令网关 (SG) 和媒体网关控制器( MG
C )之间的信令传输。
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概念
SEP MGC
ISUP
MTP3
MTP2
MTP1
ISUP
MTP3
M2UA
SCTP
IP
M2UA
SCTP
IP
MTP2
MTP1
SS7 SIGTRANSG
PSTN IP
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概念名称 说明
Interface ID
(接口 ID ) 用于 M2UA 两端之间的通信,可以用文本或整数标识。每个接口 ID 对应一个实际的物理链路。接口是 SS7 信令链路用于 SG 和 ASP 之间的逻辑 ID
Application server
(应用服务器) 一个逻辑实体,代表一定的资源,对应一个特定的“路由上下文”。对于 M2UA 来说, AS 就是一组接口 ID 。每个 AS 包含一组应用服务器进程( AS
P ),其中一个或多个 ASP 能够处理业务 Application Server
Process
(应用服务器进程)
ASP 是 AS 进程的实例。每个 ASP 包含一个 SCT
P 端点,可以服务于多个 AS 。在 M2UA 应用中,ASP 以主 /备用方式工作,只有主用 ASP处理业务
Signaling Backhaul
(信令回程) 指非本地信令从连接数据流的接口(即在 MGU 的SG 功能)传输回呼叫处理点(即MGCU )
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概念——M2UA链路M2UA LINK : SG 和 ASP 之间创建的逻辑连接。一条链路包括
SG 和 ASP 之间的 SG 、 ASP 和 SCTP 连接。它的状态和 AS
P状态及 SCTP 连接状态对应
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概念——M2UA链路
MG/SG0
MTP2 link 0MTP2link 1MTP2 link 2
MTP2 link 3
ASP0
ASP1
ASP2
ASP3
SCTP assoc 0
SCTP assoc 1
SCTP assoc 2
SCTP assoc 3
AS0
AS1
AS0 includes MTP2 link0 and link 1
AS1 includes MTP2 link2 and link 3
MGC
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概念——M2UA链路
MG/SG0
MTP2 link 0MTP2 link 1MTP2 link 2
MTP2 link 3
M2UA LINK 0(servered for MTP2 link 0and link1)AS0
AS1M2UA LINK 1(servered for MTP2 link 2and link3)
MGC
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概念——M2UA功能支持 MTP2/MTP3 接口边界,为 PSTN 和 IP 网的 MTP2 用户提
供无缝操作。支持 SG 和 MGC 之间的管理层通信。管理 SG 和 MGC 之间的 SCTP 连接。
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第三节 M2UA协议概念M2UA 消息信令流程
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消息格式M2UA 消息封装在 SCTP 消息的用户数据字段,包含公用消息头、 M2UA 消息头。
Version(8) Spare(8) Message Class (8) Message Type (8)
Message Length (32)
Interface Identifier (integer)
Length = 8 (16)Tag= 0x1 (16)
公用消息头:
M2UA 消息头:
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M2UA消息类别 M2UA 消息
ASP 维护消息
层管理消息
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举例——M2UA消息
MGC SG
Establish Request
Establish Confirm
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举例—— ASP维护消息
MGC SG
ASP Up
ASP Up Ack
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第三节 M2UA协议概念M2UA 消息信令流程
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信令流程——创建流程 ASP SG
ASP UP
ASP UP ACK
ASP ACTIVE ACK
ASP ACTIVE
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信令流程——数据传输流程ASP 的 M2UA 层发送 MAUP 消息到 SG
确定正确的 SG; 获取M2UA链路号; 找到与所选 SG 的 SCTP 连接; 确定基于 SS7链路的 SCTP 连接的恰当的流; 填充 MAUP 消息、 M2UA 消息头、公用消息头,生成 M2UA 消
息单元; 通过 SCTP 连接发送 MAUP 消息给 SG 的 M2UA 。
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信令流程——数据传输流程(续)SG 上的 M2UA 发送 MAUP 消息到 ASP
获取接口标识; 确定支持 MTP链路的 M2UA链路号; 建立 SCTP 连接; 确定基于 SS7链路的 SCTP 连接的恰当的流。 填充 MAUP 消息、 M2UA 消息头、公用消息头,生成 M2UA 消
息单元; 通过 SCTP 连接发送 MAUP 消息给 ASP 的 M2UA 。
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信令流程——释放流程 ASP SG
ASP DOWN
ASP DOWN ACK
ASP INACTIVE ACK
ASP INACTIVE
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问题
M2UA 协议的作用是什么?可提供什么业务?
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解答
M2UA 可用于信令网关 (SG) 和媒体网关控制器( MGC )之间的信令传输。 M2UA 可提供如下业务:
支持 MTP2/MTP3 接口边界,为 PSTN 和 IP
网的 MTP2 用户提供无缝操作 支持 SG 和 MGC 之间的管理层通信 管理 SG 和 MGC 之间的 SCTP 连接
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小结M2UA 是 MTP2 用户适配协议,使用 SCTP 或其他合适的传输
协议,通过 IP 传输 SS7 MTP3 层的信令消息,该协议可用于SG 和 MGC 之间的信令传输
AS 是一个逻辑实体。对于 M2UA , AS 就是一组接口 ID 。每个 AS 包含一组应用服务器进程( ASP ),其中一个或多个 A
SP 能够处理业务。ASP 是 AS 进程的实例。每个 ASP 包含一个 SCTP 端点,可
以服务于多个 AS 。在 M2UA 应用中, ASP 以主 /备用方式工作,只有主用 ASP处理业务
信令流程包括建立流程、数据传送流程和释放流程
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第一节 概述第二节 SCTP协议第三节 M2UA协议第四节 M3UA协议
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第四节 M3UA协议概述M3UA 提供的业务 M3UA 消息格式 M3UA 消息流程
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概念M3UA 是 SS7 MTP3 用户适配层,为处于 IP 网中的 MTP3 用
户和处于网络边缘的 MTP3 (在 SG 上)提供原语通信服务,实现 TDM SS7 和 IP 互通
M3UA 支持如下功能: 七号信令点码表示 选路功能 No.7 信令与 M3UA 的互通 拥塞管理 SCTP 流映射 客户端 /服务器模型
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概念——M3UA协议的体系结构
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概念——M3UA的应用 M3UA 在 SGP-ASP 方式中的应用:
SS7 IPSEP MGCSG
NIF
M3UA
SCTP
IPIP
SCTP
M3UA
IPMTP1
MTP2
MTP3
NIFMTP User
MTP3
MTP2
MTP1
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概念——M3UA的应用M3UA 在 IPSP-IPSP 方式中的应用 :
IPMGC MGC
User
M3UA
SCTP
IP
User
M3UA
SCTP
IP
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第四节 M3UA协议概述M3UA 提供的业务 M3UA 消息格式 M3UA 消息流程
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M3UA提供的业务 支持传送 MTP3 -用户消息 本地管理功能 与 MTP3 网络管理功能的互通 支持 SGP 和 ASP 间 SCTP 偶联的管理 支持到多个 SGP 偶联的管理
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第四节 M3UA协议概述M3UA 提供的业务 M3UA 消息格式 M3UA 消息流程
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M3UA消息格式公共消息头 :
版本 备用 消息类别 消息类型消息长度
0 8 16 24 31
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M3UA消息格式M3UA 消息类别 :
消息类别名 消息类别编码(十六进制) 管理 (MGMT) 消息 00
传送消息 01
No.7 信令网管理 (SSNM) 消息 02
ASP状态维护 (ASPSM) 消息 03
ASP 业务维护 (ASPTM) 消息 04
为其它 SIGTRAN 适配层备用 05
为其它 SIGTRAN 适配层备用 06
为其它 SIGTRAN 适配层备用 07
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M3UA消息格式
消息类别名 消息类别编码(十六进制) 为其它 SIGTRAN 适配层备用 08
选路关键字管理 (RKM) 消息 09
IETF备用 0A-7F
为 IETF 定义的消息类别扩展备用 80-FF
M3UA 消息类别 :
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M3UA消息格式数据( DATA )消息 :数据消息中都包含公共消息头和 0 个或多个由消息类型定义的参数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 1 2 3
± êÇ ©£ 0x0200£ © ³ ¤¶ È=8
Í ø çÍ âà ²
± êÇ ©£ 0x0006£ © ³ ¤¶ È=8
Ñ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä
± êÇ ©£ 0x00210£ © ³ ¤¶ È=8
Ð Ò éÊ ý¾ Ý
± êÇ ©£ 0x0013£ © ³ ¤¶ È=8
Correlation Id
0 16 31
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M3UA消息格式
目的地不可用( DUNA ) 目的地可用( DAVA ) 目的地状态查询( DAUD ) NO.7 信令网拥塞( SCON ) 目的地用户部分不可用( DUPU )
No.7 号信令网管理( SSNM )消息 :
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M3UA消息格式
注册请求( REG REQ ) 注册响应( REG RSP ) 注销请求( DEREG REQ ) 注销响应( DEREG RSP )
M3UA选路关键字管理( RKM )消息 :
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M3UA消息格式
ASP 激活( ASPAC ) ASP 激活 Ack
ASP 去活( ASPIA )ASP去活 Ack
应用业务维护( ASPTM )消息 :
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M3UA消息格式
差错( ERR ) 通知( NTFY ) ASP Down ( ASPDN )消息 ASP Down Ack(ASPDN Ack) 消息 Heartbeat ( BEAT )消息 Heartbeat Ack ( BEAT Ack )消息
管理消息 :
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M3UA消息格式
ASP Up ( ASPUP )消息 ASP Up Ack ( ASPUP ACK )消息 ASP Down ( ASPDN )消息 ASP Down Ack(ASPDN Ack) 消息 Heartbeat ( BEAT )消息 Heartbeat Ack ( BEAT Ack )消息
应用服务器进程管理( ASPM )消息 :
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第四节 M3UA协议概述M3UA 提供的业务 M3UA 消息格式 M3UA 消息流程
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M3UA消息流程 建立 SGP 和 ASP 间的偶联和业务示例 —— AS 中有一个 ASP :
SGP/IPSP ASP1/IPSP1ASP Up
ASP Up Ack
ASP¼ ¤» î(Rcn)
ASP¼ ¤» îAck(Rcn)RC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä(È ÎÑ ¡)
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M3UA消息流程单个 ASP 在一个 AS ( 1+0备份),动态注册 :
SGP ASP1ASP Up
ASP Up Ack
REG REQ(LRCn,RKn)
REG RSP(LRCn,RKn)
ASP¼ ¤» î(RCn)
ASP¼ ¤» î Ack(RCn)
LRC£ º± ¾µ ØÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ ÄRK£ ºÑ ¡Â ·¹ ؼ ü× ÖRC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä
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M3UA消息流程单个 ASP 在多个 AS ( 1+0备份),动态注册 :
SGP ASP1ASP Up
ASP Up Ack
REG REQ(LRC1,RK1)
REG RSP(LRC1,RC1)
ASP¼ ¤» î(RC1)
ASP¼ ¤» î Ack(RC1)
LRC£ º± ¾µ ØÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ ÄRK£ ºÑ ¡Â ·¹ ؼ ü× ÖRC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä
REG REQ(LRCn,RKn)
REG RSP(LRCn,RCn)
ASP¼ ¤» î(RCn)
ASP¼ ¤» î Ack(RCn)
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M3UA消息流程ASP 业务故障示例——两个 ASP 主备用,一个 ASP故障 : SGP
ASP È ¥» î
ASPÈ ¥» î Ack
ASP ¼ ¤» î
ASP¼ ¤» îAck
Í Ö ª£ AS-Pending)
ASP2
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M3UA消息流程ASP 业务故障示例——两个 ASP 主备用 :
SG ASP1
Í Ö ª£ Ì æ» »µ Ä ASP¼ ¤» î£ ©
ASP ¼ ¤» î
ASP2
ASP¼ ¤» îAck
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M3UA消息流程从 AS 中正常退出 ASP 并清除偶联示例 :
SGP ASP1ASP È ¥» î(RCn)
DEREG REQ(RCn)
DEREG RSP(LRCn,RCn)
ASP Down
ASP Down Ack
RC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ ÄASPÈ ¥» î Ack(RCn)
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问题
M3UA 协议的作用是什么?
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解答
M3UA 是 SS7 MTP3 用户适配层,为处于 IP
网中的 MTP3 用户和处于网络边缘的 MTP3
(在 SG 上)提供原语通信服务,实现 TDM S
S7 和 IP 互通
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小结M3UA 是 SS7 MTP3 用户适配层,为处于 IP 网中的 MTP3 用户
和处于网络边缘的 MTP3 (在 SG 上)提供原语通信服务,实现 TDM SS7 和 IP 互通
M3UA 向其上层用户提供标准 MTP3 接口, M3UA 的低层协议是 SCTP ,由 SCTP 提供偶联为 M3UA服务
SGP 和 ASP 间的偶联和业务 有多种形式,需要理解
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本章总结SIGTRAN 是一个由 SCTP 、 M2UA 、 M3UA 组成的协
议栈, SIGTRAN 本身不是一个协议SCTP 协议同 TCP 和 UDP 相比在可靠性、安全性和实
时性上都具有优势,并且 SCTP 支持多归属; SCTP 协议是做为 M2UA 和 M3UA 的承载传输层使用的。
M2UA 和 M3UA 协议分别作为 MTP2 和 MTP3 的 IP 适配层用于 SCN 网同 IP 之间的互通。 M2UA 的上层用户层是 MTP3 ,再上层是 ISUP ,而 M3UA 的上层用户层直接就是 ISUP; MTP2无须信令点, MTP3 必须拥有自己的信令点。
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