MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA SEÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

1º TEN EMMANUEL ARAÚJO MACHADO 1º TEN LUIZ CARLOS DOS SANTOS BARBOSA

SINALIZAÇÃO CCITT No 7

Rio de Janeiro 2007

SUMÁRIO Introdução Desenvolvimento 1 Divisão Funcional

2 Níveis Funcionais

2.1 Introdução 2.2 Arquitetura do Sistema de Sinalização No 7 2.3 Modelo OSI e SS7 2.4 MTP: Message Transfer Part 2.4.1 MTP-1 2.4.2 MTP-2 2.4.3 MTP-3

3 Relação entre MTP, UP e os Níveis Funcionais 3.1 Subsistema de usuário (UP) 3.2 Subsistema de transferência de mensagens (MTP) 3.3 Níveis funcionais

4 Mensagem de Sinalização

5 Mecanismo de Troca de Mensagem

6 Parte Variável de uma Mensagem de Sinalização

CONCLUSÃO

INTRODUÇÃO A sinalização entre centrais de telecomunicações conheceu ao longo do

tempo uma evolução que redundou numa grande variedade de maneiras de se interligar equipamentos.

Entre estas, podemos citar: Sinalização por Corrente Contínua, Sinalização E. M. Contínua, E. M. Pulsada e R2 Digital. A implantação dessas diversas tecnologias representou uma sucessão de avanços, tanto na velocidade de estabelecimentos das chamadas como na eficiência de utilização dos meios físicos. Com o surgimento do conceito de comutação por pacotes, instaurou-se a necessidade de criação de um novo padrão de sinalização.

A introdução da sinalização por Canal Comum número 7 ( especificado pelo CCITT/ITUT a partir de 1980) representa um importante marco na sinalização entre centrais, pelas características de confiabilidade, velocidade e baixo custo que apresenta. DESENVOLVIMENTO 1 Divisão Funcional

Um conceito que reúne as funções do processador, do usuário e da transferência de mensagem, permitindo a mudança da função de qualquer um, sem provocar impactos significativos nos outros. Isso causa, por exemplo, acomodações flexíveis na função de transferência de mensagens para ativar o controle de erro, sem utilizar o processador. Essa situação implica a associação do controle de erro com os terminais de sinalização; o processador nunca seria envolvido no processo. 2 Níveis Funcionais 2.1 Introdução

Para os enlaces de sinalização se estabelecerem como instrumentos confiáveis de troca de informação, foi estruturado um sistema de gerenciamento que permite a supervisão e reconfiguração de enlaces que estejam em falha.

Assim, além das mensagens de aplicação (como atendimento, desligamento e tarifação telefônica) existem mensagens relativas ao sistema de Gerenciamento de Rede de Sinalização (como enlace inibido, teste de enlace, etc) que são transmitidas pelos enlaces. Esta distinção de funções se expressa através de sua estrutura em níveis, compondo diferentes camadas. Em cada camada, um conjunto de atividade é realizado, envolvendo o envio e recebimento de sinais e visando garantir um certo patamar de funcionamento. 2.2 Arquitetura do Sistema de Sinalização No 7

O Sistema de Sinalização é estruturado em camadas, onde cada nível é responsável pela realização de determinadas funções. O tratamento das mensagens de aplicação ocorre de tal forma que apenas são encaminhados aos

seus destinatários (níveis superiores) dados cuja confiabilidade esteja assegurada pelos níveis inferiores.

Desta forma, os níveis presentes são: 1- Nível Físico: representado pelo conjunto físico de comunicação entre

centrais; 2- Nível de Enlace: responsável pela garantia de funcionamento do enlace

de comunicação, atuando sobre alinhamento, detecção e correção de erros (bits ou bytes);

3- Nível de Rede: responsável pela reconfiguração da rede de sinalização, enviando por enlaces alternativos (ou rotas alternativas) mensagens que não possam ser escoadas pelas rotas e enlaces principais de sinalização;

4- Nível de aplicação: nível em que se situam as aplicações do sistema: telefonia (TUP).

Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), Transações (TCAP), etc. 2.3 Modelo OSI e SS7

A denominação utilizada na SCC#7 agrupa os níveis 1,2 e 3 na MTP (“Message Transfer Part”) – Subsistema de Transferência de Mensagem.

A MTP, composta pela TMS – Tratamento de Mensagens de Sinalização e pelo gerenciamento de Rede de Sinalização (subdividido em GES – Gerenciamento de Enlace de sinalização, GTS – Gerenciamento de Tráfego de Sinalização e GRS – Gerência de Rota de Sinalização) é responsável pelo correto encaminhamento das mensagens de aplicação ao nível 4, não importa a configuração da rede de sinalização ou os caminhos que estas tenham seguido de uma central a outra.

A sinalização telefônica via canal comum utilizada no Brasil é a especificada

na TUP (“Telephone User Part”) – Subsistema de Usuário Telefônico. A TUP trata (e a

ela são encaminhados) todos os sinais referentes ao estabelecimento da conexão.

Além desta, encontra-se também disponível a sinalização ISUP (“Integrated Services User Part”) – Subsistema de Usuário de Serviços Integrados, responsável pela comunicação de usuários RDSI.

Para troca de informações que não sejam relativas ao uso de canais de voz (por exemplo, entre PAS e PCS de Rede Inteligente ou entre duas CCCs de telefonia celular) a sinalização por canal comum oferece no nível N4 o Subsistema de Controle de Conexão por Sinalização (SCCP – “Signalling Connection Control Part”). As aplicações citadas e outras, como de operação e manutenção, utilizamse em geral do SCCP através da camada N4-7 conhecida como TCAP (“Transactions capabilities”). 2.4 MTP: Message Transfer Part

O Subsistema de Transferência de Mensagens (MTP), organizado em três níveis, apresenta como função primordial de cada nível: 2.4.1 MTP-1

O nível da MTP realiza estabelece a constituição física do enlace de dados de sinalização. Desta forma, oferece um meio que permite a transmissão de informações realizada através do enlace. Tipicamente, ele é constituído por um canal de um feixe PCM, conectado, sincronizado e em condições de uso pelo N2. 2.4.2 MTP-2

O nível 2 da MTP utiliza o canal referente ao enlace que lhe é fornecido pelo N1 compondo as seqüências de bytes recebidos em mensagens, verificando a correta recepção das mesmas e providenciando a correção dos erros eventualmente ocorridos. Desta forma, pode oferecer mensagens não corrompidas ao N3. 2.4.3 MTP-3

O nível 3, ao receber mensagens do N2 realiza o processo de discriminação, verificando a qual ponto da rede de sinalização ela se destina (verifica o endereço – DPC – da mensagem).

Caso seja destinado à própria central, realiza a sua distribuição ao destinatário dentro da central. Este destinatário pode ser uma aplicação de N4 ou uma função de gerenciamento de rede de sinalização (GRS), de tráfego de Sinalização (GTS) ou de enlace de sinalização (GES) do próprio N3. Caso não seja destinado à central em questão, realizará o encaminhamento da mesma à central de destino (função PTS). 3 Relação entre MTP, UP e os Níveis Funcionais

3.1 Subsistema de usuário (UP)

Esta é uma parte do conceito funcional. Os subsistemas do usuário (partes separadas do processador) são as peças funcionais que controlam as exigências da mensagem para serviços particulares, tipicamente, processamento de chamada telefônica, processamento de chamada de dados, a gerência de rede, o manutenção da rede, contabilidade centralizada das chamadas, etc. Tais subsistemas podem ser considerados como sendo partes dependentes do serviço do sistema sinalização. Definem a sinalização das mensagens, os procedimentos de controle de chamada, e a função e codificação da informação sinalização para diferentes serviços. Cada módulo do subsistema do usuário trata de um serviço particular e o conceito permite que o sistema evolua em serviços adicionais já que podem ser adicionados novos módulos apropriados ao subsistema. 3.2 Subsistema de transferência de mensagens (MTP)

A função de transferência da mensagem permite aos módulos do subsistema de usuário ligado em diferentes processadores se comunicar um com o outro por meio das mensagens endereçadas. Este endereçamento de processadores de subsistema (tipo de serviço) dirige a mensagem ao módulo apropriado do subsistema e o identificador de endereçamento do subsistema identifica o serviço para onde a mensagem é pretendida. Subsistemas de usuário correspondentes deverão se comunicar uns com os outros para o intercâmbio de informação não relacionado à manipulação de chamada, tais mensagens serão feitas pela função de transferência da mensagem. 3.3 Níveis funcionais

O conceito de níveis funcionais relaciona a função do processador, usuário funcional e função de transferência da mensagem, de uma maneira que permite a mudança de qualquer função sem impacto significativo em outra. Envolve, por exemplo, arranjos flexíveis na função de transferência da mensagem para permitir uma opção do controle de erros sem envolver o processador. Isto implica que o controle de erros deve ser associado com os terminais de sinalização sem nunca envolver o processador. 4 Mensagem de Sinalização

A mensagem abrange quatro níveis inferiores (ver figura abaixo). A informação fundamental para o estabelecimento da comutação acha-se dentro da TUP no nível 4. A MTP (Message Transfer Part) com as informações distribui-se por três níveis: o nível 1 compreende o enlace físico para transportar os dados de sinalização; o nível 2 compreende as funções do enlace desempenhadas pelo terminal de sinalização, inclusive a mensagem com camps para detecção de erro e sua correção; o nível 3 compreende as funções para tratamento da mensagem e da rede de sinalização.

A MSU (Message Signal Unit) tem a estrutura apresentada na figura a seguir, com os seguintes campos:

- FLAG: informa o início da mensagem (e também o seu final), pois o flag inicial de uma mensagem sinaliza também o fim da imediatamente anterior.

- CHECK BITS: são bits de verificação e asseguram a recepção da MSU na seqüência correta e solicita a repetição em caso de erro.

- SERVICE INFORMATION: tem função dupla; assegura que a parte usuária (User Part) receba a mensagem e indica se o tráfego é nacional ou internacional.

- LENGHT INDICATION: informa o comprimento e o tipo de mansagem. - SIGNAL INFORMATION: compreende a mensagem propriamente dita,

antecedida do “label” que contém informações relativas à chamada correpondente à mensagem de sinalização, a saber:

1) DPC (Destination Point Code) – informa o número so ponto de destino (por exemplo, qual o endereço da central à qual a mensagem se destina). 2) OPC (Origination Point Code) – informa o endereço de onde se origina a mensagem. 3) CIC (Circuit Identification Number) – define o enlace de sinalização e a referência da conexão de voz a ser estabelecida por caminhos separados.

5 Mecanismo de Troca de Mensagem

O Mecanismo de Troca de Mensagem é garantido pelo protocolo MTP (Message Transfer Part), que é responsável pela transferência das mensagens de maneira confiável na rede de sinalização.

O MTP provê às demais camadas do SS7 os seguintes serviços: • transmissão de dados nó a nó; • esquema de detecção e correção de erros básicos; • seqüenciamento de mensagens; • roteamento de mensagens; • discriminação de mensagens; • funções de distribuição de mensagens.

O MTP é subdividido em três camadas: níveis 1, 2 e 3, que correspondem respectivamente aos níveis físico, enlace e rede do modelo OSI.

O nível físico do MTP (MTP1) é o responsável pela conversão de dados digitais em uma seqüência de bits para transmissão através da rede. O padrão SS7 não especifica qualquer interface ou taxa de transmissão de dados para esse fim. Desta forma, estes parâmetros ficam determinados principalmente pelo requerimento de custo/desempenho da rede sobre a qual o sistema será implantado.

O nível 2 (MTP2) provê detecção e correção de erros e seqüenciamento de todos os pacotes de mensagens do SS7. Assim como no modelo OSI, este nível é responsável apenas pela transmissão e recepção de dados entre dois nodos adjacentes na rede. Este nível não tem conhecimento do destino final da mensagem.

O último e mais complexo nível é o MTP3. Nesta camada - nível de rede - encontram-se as funções necessárias para a transferência de mensagens entre pontos de sinalização (PS). As funções da rede de sinalização podem ser divididas em duas categorias básicas:

• tratamento de mensagens de sinalização; • gerência da rede de sinalização.

A figura abaixo ilustra a estrutura funcional do MTP nível 3, mostrando o fluxo

das mensagens provenientes dos níveis 2 e 4 e a relação entre as funções de tratamento de mensagens e de gerência da rede de sinalização.

Figura 4: MTP Nível 3 - Funções e fluxo de mensagens

O tratamento de mensagens de sinalização consiste em rotear, discriminar e distribuir as mensagens. Quando uma mensagem é recebida, ela é passada pelo MTP2 ao MTP3 para que seja discriminada. A discriminação de mensagens determina a quem a mensagem é endereçada. Caso o destino da mensagem seja o endereço local (do nodo receptor), a mensagem é passada para a distribuição; caso contrário, esta é passada para o roteamento. A distribuição consiste em identificar o destinatário da mensagem - seja um componente da gerência ou um usuário no nível 4 - e repassá-la para este destinatário, ou realizar o tratamento necessário caso o usuário não esteja disponível. Já o roteamento determina o enlace de sinalização de saída baseado no destino da mensagem, procurando manter uma boa partição de carga.

O objetivo da parte de gerência de rede do MTP3 é possibilitar reconfiguração da rede de sinalização no caso de falhas nos enlaces ou pontos de sinalização e controlar o tráfego no caso de congestionamentos ou bloqueios. A gerência da rede de sinalização consiste de 3 funções: gerenciamento de tráfego, gerenciamento de rota e gerenciamento de enlaces. Sempre que ocorre a mudança do status de um ponto de sinalização, rota ou enlace, essas funções são ativadas. 6 Parte Variável de uma Mensagem de Sinalização

O tamanho da mensagem, formato e códigos não foram concluídos pela CCITT 7. Entretanto, como está otimizado para uma taxa de 64 kbps, logo

facilmente compatível com o serviço de telefonia, permite comprimentos razoavelmente extensos, inclusive mais longos que o suportado no sistema 6, sem apresentar problemas. Tal propriedade permite a escolha entre mensagens de tamanhos fixos ou variáveis, operando-se com qualquer uma das duas. Mas, pra manter a compatibilidade com os ambientes digitais, aconselha-se a adoção de tamanhos múltiplos de 8, optando-se por uma estruturação em bytes, como forma de simplificação dos procedimentos de processamento.

CONCLUSÃO

Este trabalho teve o objetivo de apresentar a estrutura e o funcionamento do Sistema de Sinalização Número 7 e ressaltar a importância deste padrão de sinalização devido à migração do sistema de telefonia analógico para o sistema de telefonia digital. Decorrente da digitalização e crescimento das redes de telecomunicações surgiu a necessidade de sistemas cada vez mais confiáveis e robustos. Assim, a atuação dos órgãos padronizadores como o ITU-T e o IEEE, de forma a manter compatibilidade entre os sistemas de comunicações em todo o mundo é imprescindível.