SS7 e SCTP

Introdução:

A convergência de redes de voz e dados para o oferecimento de serviços de voz e multimídia está crescendo rapidamente. De forma que serviços de voz baseados em pacote tenham aceitação no mercado é essencial que a qualidade do serviço oferecido ao usuário final seja pelo menos tão boa quanto a oferecida pelas atuais redes de comutação de circuitos.

A ITU (União Internacional das Telecomunicações) estabelece uma série de requisitos de confiabilidade, qualidade e performance para as redes telefônicas públicas e para as redes de serviços integrados. Um dos pontos chaves destes requisitos é a rede de sinalização.

Redes SS7:

As redes PSTN e ISDN separam as redes usadas para a transmissão de voz das redes de controle de mensagens das chamadas (rede de sinalização). Esta última normalmente usam os protocolos definidos pelo Sistema de Sinalização 7 (SS7).

Os nós de uma rede de sinalização são chamados de pontos de sinalização (SP), sendo identificados por um número inteiro de 14 bits. A banda de um conexão de sinalização é normalmente de 64 kbits/segundo. Um SEP (Ponto Terminal de Sinalização) é a fonte ou destino das mensagens enviadas. Um STP (Ponto de Transferência de Sinalização) apenas envia para os demais pontos de sinalização as mensagens por ele recebidas.

Na terminologia SS7, a camada física é chamada de Parte de Transferência de Mensagens Nível 1 (MTP1). A camada de enlace é chamada de Parte de Transferência de Mensagens Nível 2 (MTP2) e por sua vez a camada de rede seria a Parte de Transferência de Mensagens Nível 3 (MTP3). A camada acima do MTP3 poderia ser, por exemplo, a sinalização da ISDN (ISUP).

Requisitos de Performance:

Para a ISUP e a sinalização em geral, uma lista de requisitos de performance e confiabilidade devem ser atingidos e que direta ou indiretamente se traduzem nas seguintes requisições para os MTPs:

1. Não mais do que uma em cada 10¹⁰ mensagens (sinais) pode conter erros não detectados pela MTP.

2. Não mais do que uma em cada 10⁷ mensagens pode ser perdida em razão de falhas na MTP.

3. A indisponibilidade máxima de uma conexão entre dois SEPs é de 10 minutos/ano.

4. Não mais do que uma em 10¹⁰ mensagens será entregue fora de seqüência.

5. Outros requisitos relativos ao tempo de transferência de mensagens entre STPs (Em condições normais deve ser menor que 100ms).

Arquitetura:

Uma arquitetura para um SEP baseado em IP é mostrado abaixo:

SCTP:

Todas as características do protocolo SCTP já citadas (múltiplos endereços IPs, HEARTBEATS para supervisionamento das conexões ,... ) podem preencher os requisitos de performance citados acima.

Uma rede SS7 projetada corretamente sempre provê pelo menos dois caminhos fisicamente separados para transmitir dados. Para prover o mesmo nível de redundância a característica de múltiplos endereços IP do protocolo SCTP pode ser usada, evitando assim pontos de falha. A capacidade das camadas de adaptação de lidar com falhas no hospedeiro possibilitam uma comunicação com redundância completa.

Para atender os requisitos de tempo citados acima, os pacotes perdidos precisam ser retransmitidos de uma maneira adequada. No SCTP, como citado anteriormente, pode se dar de duas formas:

(1) Através do uso de temporizadores e supervisionamento de mensagens de reconhecimento (ACKs). Valores sugeridos para os temporizadores estão entre o mínimo de 1 segundo e o máximo de 60 segundos.

(2) Retransmissão rápida,quando o remetente percebe por 4 vezes perda de fatias de dados, estas são retransmitidas imediatamente.

Usando estes parâmetros, pode se levar até 1 minuto para se detectar falhas na conexão. Mensagens individuais neste caso atrasariam por meio minuto. Estes tempos violam os requisitos de tempo já citados.

Alterações podem ser feitas no protocolo para que estes requisitos sejam atendidos. Entretanto elas impactariam no mecanismo de controle de fluxo, sendo este tema objeto atual de pesquisas.

M3UA:

De forma simple e direta, é uma camada de adaptação, responsável pelo transporte de primitivas.