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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ”Signaling System
7”-Signalisierungsverkehr
bzw. SS7-Signalisierungsverkehr über
ein IP-basiertes Netz. Speziell betrifft die vorliegenden Erfindung
die Verwendung von Signalisierungs-Gateways (SGs bzw. Signalisierungs-Netzübergänge oder Überleiteinrichtungen), die
in der Lage sind, das IP-Backbone-Netz
alternativ zu traditionellen SS7-Signalübertragungspunkten und
einem SS7-Backbone-Netz zu verwenden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Internet-Protokoll bzw. IP ist ein populärer Kommunikationsstandard
geworden, das Entwicklung und Verwendung in großem Maßstab genießt. Beispielsweise ist das
Internet nun ein weltweites Netz von Kommunikationsausrüstung und
Diensteanbietern, die IP als gemeinsames Signalisierungsprotokoll
für das
Kommunizieren verwenden. Im Internet werden Meldungen von einem
Benutzer zu einem anderen über
eine gewaltige Infrastruktur von Routern, Servern, Gateways und
Kommunikationseinrichtungen übertragen. Üblicherweise
betreiben Benutzer an jedem Ende des Netzes Computer, die mit geeigneter
Software und Ausstattung ausgerüstet
sind. Die zugrundeliegenden Transportschicht- Protokolle (Link-Level-Protocols) behandeln die
Mitteilungsübermittlungsfunktionen
an beiden Enden des Kommunikationskanals.
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Das Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll
(TCP/IP, Engl.: Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
ist ein verbindungsorientiertes Transportschichtprotokoll, das IP
als sein darunterliegendes Netzwerkprotokoll verwendet. TCP verwaltet den
Austausch von sequentiellen Daten, während IP abgehende Mitteilungen
routet bzw. lenkt und kommende Mitteilungen erkennt. TCP ist jüngst zusammengeführt worden
mit dem Stromsteuerübertragungsprotokoll
(SCTP, Engl.: Stream Control Transmission Protocol) als einem Transportprotokoll
für Telefonie-Anwendungen.
Die weitverbreitete Verwendung von IP als Netzprotokoll hat zu einem
intensiven Schub für
die Integration von IP-basierten Diensten mit anderen Netzen geführt, wie
z. B. Gemeinsamkanal-Signalisierungssystemen, Asynchron-Übertragungsmodusnetzen
bzw. ATM-Netzen und drahtlos. Eine Form der Gemeinsamkanalsignalisierung
ist das Kanalsignalisierungssystem Nr. 7 (C7 oder SS7, Engl.: signaling
system 7), welches ein globaler Standard für Telekommunikationen ist,
definiert durch die International Telecommunikation Union (ITU)
und speziell den Telekommunikations-Standisierungsabschnitt von
ITU (ITU-T). Während
IP-Netze unter Verwendung flexibler und leicht modifizierbarer Verbindungen
kommunizieren, verwendet SS7 ein dediziertes Netz zum Führen des
Signalisierungsverkehrs. Im wesentlichen definiert der SS7-Standard
die Prozeduren und Protokolle, durch welche Netzelemente in dem öffentlichen
Wählvermittlungsnetz
(PSTN) Information über
ein Digitalsignalisierungsnetz einschließlich drahtlos (z. B. zellular)
austauschen, und drahtgebundenen Rufaufbau, Routing und Steuerung.
Die ITU-Definition von SS7 ermöglicht
Varianten der Prozeduren und Protokolle wie jene von dem Amerikanischen
Nationalen Standard Institut (ANSI bzw. American National Standard
Institute) und Bell Communications Research (Bellcore) verbreiteten Standard,
die in Nordamerika verwendet werden sowie die in Europa verwendeten
Standards des European Telecommunikation Standards Institute (ETSI).
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Im
wesentlichen werden ein SS7-Netz und die definierten Protokolle
verwendet zum Implementieren von Rufsignalisierungsfunktionen einschließlich Basisrufeinrichtungs-Management
und Abbruch. Zusätzlich
spezifiziert SS7 verschiedene Drahtlosdienste wie z. B. persönliche Kommunikationsdienste (PCS),
Drahtlos-Roaming und mobile Authentifizierung. Jüngst ist das SS7-Protokoll
verwendet worden für
lokale Nummernübertragbarkeit
(LNP bzw. local number portability) sowie für gebührenfreie und Weitverkehrsfreileitungsdienste.
Andere Dienste, die das SS7-Protokoll
nutzen, schließen
fortgeschrittene Rufmerkmale ein wie Rufweiterleitung, Namens- und Nummernanzeige
des rufenden Teilnehmers und Drei-Wege-Rufe sowie ein weites Feld
von entstehenden Anwendungsstandards, die effiziente und sichere
weltweite Telekommunikation bereitstellen.
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Mit
einem SS7-Netz werden Meldungen zwischen Netzelementen über 56 oder
64 Kilobit pro Sekunde (kbps) unter Verwendung von bi-direktionalen Kanälen ausgetauscht,
die Signalisierungsverbindungen bzw. Signalisierungs-Links genannt
werden. Signalisierung ist Außerband-Signalisierung
auf dedizierten Kanälen
statt Inband-Signalisierung auf Sprachkanälen. Verglichen mit Inband-Signalisierung stellt
Außerband-Signalisierung
schnellere Rufeinrichtungszeiten bereit, effizientere Nutzung von Sprachschaltungen
und Unterstützung
für intelligente Netzdienste,
welche Signalisierung zu Netzelementen ohne Sprachhauptleitungen
erfordern. Zusätzlich stellt
Außerband-Signalisierung
verbesserte Kontrolle bezüglich
betrügerischer
Netznutzung bereit. Diese Vorteile haben das SS7-Protokoll zu einer
populären
Wahl für
Telephonie gemacht.
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Die
Hardware- und Software-Funktionen des SS7-Protokolls sind aufteilt
in funktionale Abstraktionen, die Schichten genannt werden. Diese
Schichten bilden lose das OSI-7-Schichten-Modell ab, das von der International
Standards Organization (ISO) definiert worden ist. Ein ISDN-Benutzerteil
(ISUP) definiert das für
das Einrichten, Verwalten und Auslösen von Fernleitungen verwendet
wird, die Sprachdaten zwischen abschließenden Leitungsvermittlungen führen, z.
B. zwischen einem rufenden Teilnehmer und einem gerufenen Teilnehmer.
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Derzeit
erfordert SS7 ein dediziertes Netz zum Behandeln des Transports
des Signalisierungsverkehrs. Einiger Aufwand ist betrieben worden,
um zu versuchen, andere Netzressourcen, wie z. B. IP-basierte Netze,
zur Übertragung
von SS7-Signalisierungsverkehr
zu verwenden in einem Versuch zum Anbieten von Lastteilung und Kostenersparnis, die
mit dem Entwickeln und Verwenden eines spezialisierten dedizierten
Netzes einhergehen. Das Internetworking bzw. Überleitung zwischen SS7-Signalisierungsverkehr
und IP wird von einem Gateway bereitgestellt, das den Umsetzmechanismus
zwischen den beiden Protokollen einschließt.
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Eine
solche Lösung
wird durch die Firma Tekelec angeboten, die ein Gateway herstellt
und verkauft, das in der Lage ist, SS7-Signalisierungsverkehr über ein
IP-Netz zu kommunizieren. Das Tekelec-Produkt verwendet ein proprietäres Signalisierungsprotokoll,
das bekannt ist als ”Transport
Adapter Level Interface” (TALI),
welches entwickelt worden ist zum Verwenden von Standard-TCP als
Transportschicht. Zusätzlich
erfordert die Tekelec-Lösung eine ”smarte” Signalübertragungsstelle
bzw. STP zum geeigneten Routing von SS7-Signalisierungsvekrher über das
IP-Netz. Diese erfordert, dass Verkehr zu einem Zwischenknoten in
dem IP-Netz geroutet wird, was in einem zusätzlichen Zwischenschritt für die Meldung
beim Erreichen ihres Ziels resultiert.
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Demnach
muss mit SS7/IP-Signalisierungsmechanismen nach dem Stand der Technik
eine Meldung zuerst von einem Orientierungs-Signalisierungs-Gateway
(SG) am Rande des IP-Netzes
zu einer ”smarten” Signalübertragungsstelle
(STP) gehen. Das Signalisierungs-Gateway transportiert die SS7-Meldung zu der STP
unter Verwendung von IP und die STP interpretiert die SS7-Meldung
und routet sie zu ihrem Bestimmungsort. Demnach routet die smarte
STP die Meldung zu einem Bestimmungsort-Signalisierungs-Gateway
am Rande des IP-Netzes,
welches den SS7-Signalisierungsverkehr aus dem IP-Meldungsstrom wiedergewinnt.
Demnach muss, da ein dedizierter Umsetzknoten benötigt wird, der
Signalisierungsverkehr einen extra Sprung im Übertragungspfad ausführen, was
zu unnötiger
Verzögerung
und Komplexität
eines dedizierten Netz-Pfades führt
und Umsetzknotens. Darüber
hinaus ist die Verwendung eines proprietären IP-Protokolls wie z. B.
TALI nachteilig, da es das Zusammenwirken zwischen das Protokoll
im Netz nicht unterstützenden
Einrichtungen einschränkt.
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Aus
Jungmaier, A. et al: ”SCTP-A-Multi_Link End-to-End
Protocol for IP-Based Networks” in
AEU International Journal of Electronics and Communications, Gustav
Fisher Verlag, Jena, DE, vol. 55. No. 1, Jan. 1, 2001, pp. 46–54, dort
der Paragraph 2.1. ist es bekannt, ISUP-basierte Gesprächssteuersignalisierung
aus dem PSTN über
einen Signalisierungs-Gateway und über ein IP-Netz an einen Media-Gateway-Controller
zu übertragen.
Der Signalisierungs-Gateway setzt dabei um zwischen MTP1-3 auf der
Seite des PSTN und M3UA, SCTP und IP für das Routen des Signalisierungsverkehrs über das IP-Netz.
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Ein ähnliches
Verfahren ist ebenfalls bekannt aus Mousseau, et al: ”SS7 MTP3-User
Adaptation Layer (M3UA)” in:
draftiatf-sigtran-m3ua-06, SS7 MTP3-User Adaption Layer (M3UA),
Network Working Group, Internet Draft, http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-sigtran-m3ua-06, Feb.
2001, dort die Seiten 22–26.
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Aus
Georg T. et al: ”SS7
MTP2-User Peer-to-Peer Adaption Layer”; draft-ietf-sigtran-m2pa-00,
Network Working Group, INTERNET-DRAFT; in: Online Bibliothek: Internet
Documents, Internet Drafts. B. Nov. 2000, http://www.potaroo.net/ietf/all-ids/draft-ietf-sigtran-m2pa-00.txt ist ein Verfahren
zum Routen von SS7-Signalisierungsverkehr über ein
IP-Netz bekannt, wobei der SS7-Verkehr über zwei ”Peer-to-Peer” zusammenarbeitende
Signalisierungs-Gateways geführt
wird. Dazu wird der SS7-Signalisierungsverkehr
von einem ersten Signalisierungspunkt empfangen und durch das erste
SG über
das IP-Netz zu einem zweiten SG geleitet, das ”Peer-to-Peer”-Signalisierung mit
dem ersten SG unterstützt.
Das zweite SG empfängt
den IP-Meldestrom
und gewinnt daraus den SS7-signalisierungsverkehr.
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WO 01/13591 A2 offenbart
ein Verfahren zur transparenten Übertragung
von Signalisierungsverkehr über
ein IP-Netz von einem ersten Gateway zu einem zweiten Gateway.
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Demgemäss würde eine
Art des Routings von SS7-Signalisierungsverkehr über IP,
die frei ist von proprietären
Protokollen und den Bedarf nach einem dedizierten Umsetzknoten eliminiert,
eine Anzahl von Vorteilen liefern.
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Die
vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 10 und 14 definiert.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren, ein System und eine
Einrichtung in Form eines Signalisierungs-Gateways bereit, die das
Routing von SS7-Signalisierungsverkehr über ein IP-Netz zulassen und
die Verwendung eines dedizierten Verkehrsumsetzungspfades und Knotens
eliminieren. Mit der vorliegenden Erfindung kann zur Übertragung von
SS7-Signalisierungsverkehr
von einem Ursprungs-Signalisierungs-Gateway zu einem Bestimmungs-Signalisierungs-Gateway
ein IP-Backbone verwendet
werden ohne einen SS7-kundigen Zwischensprung und ohne die Verwendung
proprietärer Umsetzungsprotokolle.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren des Routings von Signalisierungssystem-7-
bzw. SS7-Verkehr über
ein Internetprotokollnetz bzw. IP-Netz offenbart. Das Verfahren umfasst
die Schritte eines ersten Signalisierungs-Gateways (SG), das SS7-Signalisierungsverkehr
von einem ersten Signalisierungspunkt empfängt. Als nächstes überträgt das erste Signalisierung-Gateway
den Signalisierungsverkehr über
das IP-Netz durch Routing des Signalisierungsverkehrs in einem IP-Meldungsstrom
zu einem zweiten Signalisierungs-Gateway,
das Peer-to-Peer-Kommunikationen mit dem ersten Signalisierungs-Gateway über das
IP-Netz unterstützt.
Schließlich
empfängt
das zweite Signalisierungs-Gateway den IP-Meldungsstrom und gewinnt
den SS7-Signalisierungsverkehr aus dem IP-Meldungsstrom. Peer-to-Peer-Kommunikationen
zwischen den ersten und zweiten Signalisierungs-Gateways werden
unterstützt
durch Umsetzungsschichten innerhalb des Signalisierungs-Gateways
in Form eines SCTP- und M3UA-Protokolls,
die Peer-IP-Signalisierung zwischen den beiden Signalisierungs-Gateways
unterstützen.
Das erste Signalisierungs-Gateway kann den Signalisierungsverkehr durch
Routing des Signalisierungsverkehrs, eines Netzindikators (NI, Engl.:
Network Indicator) und eines Bestimmungspunktcodes (DPC, Engl.:
Destination Point Code) zum Bestimmen, wie der Signalisierungsverkehr
am besten zu routen ist, übertragen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist ein Signalisierungs-Gateway
zur Leitwegangabe bzw. zum Routing von Signalisierungssystem-7-Signalisierungsverkehr
bzw. SS7-Signalisierungsverkehr über ein
Internetprotokoll-Backbone bzw. IP-Backbone offenbart. Das Signalisierungs-Gateway
umfasst eine SS7-Schnittstelle zu einem SS7-Signalisierungs-Link bzw. einer SS7-Signalisierungsverbindung
und eine IP-Schnittstelle
zu einem IP-Signalisierungs-Link bzw. einer IP-Signalisierungsverbindung. Eine Umsetzvorrichtung
zwischen der SS7-Schnittstelle und der IP-Schnittstelle ermöglicht das
Umsetzen von SS7-Signalisierungsverkehr, der von dem SS7-Signalisierungs-Link
empfangen worden ist in IP-Verkehr, der geeignet ist zur Übertragung über den
IP-Signalisierungs-Link.
Die Umsetzvorrichtung umfasst SS7-zu-IP-Umsetzschichten in Form
von Stromsteuerübertragungsprotokoll- (SCTP-
bzw. ”Stream
Control Transmission Protocol”-)
und Meldungsübertragungs-Teil-3-Benutzeranpassungsschicht-(M3UA)- bzw. ”Massage
Transfer Part 3-User Adaptation Layer”)-Protokollschichten, welche das Routing
von SS7-Signalisierungsverkehr über die
IP-Signalisierungsverbindung basierend auf dem Netzindikator und
dem Bestimmungspunktcode (DCP) dieses Verkehrs zulässt. Die
SS7-zu-IP-Signalisierungsumsetzung
kann auch eine SCCP-Protokollschicht einschließen, welche globale Titelübersetzung
von SS7-Signalisierungsverkehr
zulässt,
um den DPC aufzudecken.
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Ferner
ist ein System zum Routing von SS7-Signalisierungsverkehr über ein
IP-Backbone offenbart. Das System umfasst ein erstes Signalisierungs-Gateway
(SG), das konfiguriert ist zum Umsetzen von SS7-Signalisierungsverkehr
in einen IP-Meldungsstrom, und ein zweites Signalisierungs-Gateway, das konfiguriert
ist zum Wiedergewinnen von SS7-Signalisierungsverkehr
aus einem IP-Meldungsstrom. Das System umfasst ferner einen Internet-Protokoll-Link
bzw. eine IP-Verbindung,
der/die einen Signalisierungskanal zwischen dem ersten Signalisierungs-Gateway
und dem zweiten Signalisierungs-Gateway bereitstellt. Die Signalisierungs- Gateways sind derart
konfiguriert, dass das erste Signalisierungs-Gateway und das zweite
Signalisierungs-Gateway
sich in einer Peer-to-Peer-Kommunikation über das IP-Netz befinden und derart, dass das erste
SG und das zweite SG in der Lage sind, SS7-Signalisierungsverkehr über eine
IP-Schnittstelle
durch Umsetzen von SS7-Signalisierungsverkehr in einen IP-Meldungsstrom
zu übertragen.
Die Signalisierungs-Gateways können konfiguriert
sein, um einen Netzindikator (NI) und einen Bestimmungspunktcode
(DPC) zum Bestimmen, wie der Signalisierungsverkehr zu routen ist,
zu verwenden und können
globale Titelübersetzung
zum Bestimmen des DPC verwenden. Punktcodeeinsparung kann zugelassen
werden, indem das erste und zweite Signalisierungs-Gateway denselben DPC
gemeinsam verwenden.
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Ein
technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie es
einem Telekommunikationsanbieter ermöglicht, Außerband-Signalisierungsverkehr über ein
existierendes IP-Netz
zu senden. Dies ermöglicht
dem Anbieter zusätzliche
Flexibilität
und Bandbreite, da es das Erfordernis für eine dedizierte Übergangsvermittlung
zum Behandeln des Signalisierungsverkehrs eliminiert.
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Ein
anderer technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass
sie direkte Verbindungen zwischen zwei Signalisierungs-Gateways
am Rand eines IP-Netzes ermöglicht
ohne durch einen Zwischenknoten mit SS7-Routing-Intelligenz gehen
zu müssen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer
verstanden aus den Betrachtungen der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen zeigt:
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1 ein
typisches SS7-Netz nach dem Stand der Technik;
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2 einen
SS7-Protokollstapel des Standes der Technik neben dem OSI-Referenzmodell;
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3 ein
ein IP-Netz gemäß dem Stand
der Technik verwendendes Signalisierungs-Gateway;
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4 die
Verwendung von Signalisierungs-Gateways zum Übertragen von Signalisierungsverkehr über einen
IP-Link gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 den
Protokollstapel zum Implementieren der Erfindung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform;
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6 ein
System zum Routen von SS7-Signalisierungsverkehr über ein
IP-Netz gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und Korrespondierende Bezugszeichen
und Symbole in den unterschiedlichen Figuren beziehen sich auf korrespondierende
Teile, sofern nicht anderweitig angegeben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug
nehmend au 1 wird ein Knotendiagramm eines
typischen SS7-Netzes 50, also eines Netzes gemäß Kanal-Signalisierungssystem
Nummer 7 gezeigt. Dienste-Vermittlungsstellen
(SSP) 56 umfassen SS7-Datenverkehrsvermittlungen
zwischen einem Endnetz und dem SS7-Netz. Beispielsweise kann SSP 56 eine
Schnittstelle zwischen einer Telekommunikationsvermittlung wie z.
B. einem Mobilvermittlungszentrum (MSC) 52 und anderen
Knoten des SS7- Netzes 50 bereitstellen.
Signalisierungs-Transferpunkte (STP) 58 werden verwendet zum
Routing bzw. zur Leitwegbestimmung von SS7-Signalisierungsverkehr
in dem Netz 5 sowie zum Routing von einem Knoten zu einem
anderen Knoten des SS7-Netzes 50 unter
Eliminieren des Bedarfs einer Direktverbindung zwischen jedem Paar von
Signalisierungspunkten im Netz. Da der Verkehr von verschiedenen
Endnetzen stammen kann, kann ein spezifischer STP 58 globale
Titelübersetzung durchführen, eine
Prozedur, durch die ein Bestimmungspunktcode aus einem ankommenden
Verkehrsstrom aufgedeckt wird zum Bestimmen des Bestimmungspunktes
des Verkehrs. Andere Funktionen können auch von dem STP 58 bereitgestellt
werden wie z. B. Stromsteuerung, Fehlerentdeckung und Neu-Routing,
wie sie im Stand der Technik wohlbekannt sind.
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Die
SSPs 56 sind Vermittlungen, die als Durchgangsrufe beginnen
und enden. Demnach sendet eine individuelle SSP Signalisierungsverkehr
zu anderen SSPs zum Einrichten, Verwalten und Auslösen von
zum Vervollständigen
eines Rufs erforderlichen Sprachverbindungsleitungen. Eine SSP kann auch
eine Anfragemeldung (query) an eine zentralisierte Datenbank wie
z. B. eine Dienste-Steuerungsstelle (SCP, Engl.: Service Control
Point) 70 senden zum Bestimmen, wie ein Ruf zu routen ist,
z. B. das Rufen einer gebührenfreien
Nummer in Nordamerika. Die SCP 70 sendet eine Antwort an
die veranlassende SSP 56, beispielsweise die Routingnummern bzw.
Leitwegnummern enthaltend, die einer gewählten Nummer zugeordnet sind.
Eine alternative Routingnummer kann von der SSP 56 verwendet
werden, wenn die primäre
Nummer belegt ist oder der Ruf nicht innerhalb einer vorbestimmten
Zeit entgegengenommen wird. Tatsächliche
Rufmerkmale variieren von Netz zu Netz und von Dienst zu Dienst.
Netzverkehr zwischen Signalisierungsstellen kann von der STP 58 geroutet
werden. Eine SSP 56 ist an die STP 58 durch einen
oder mehrere SS7- Links 57 verbunden.
Im Betrieb routet die STP 58 jede kommende Meldung an einen
abgehenden Signalisierungs-Link basierend auf in dem SS7-Signalisierungsverkehr enthaltener
Routinginformation.
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Weil
das SS7-Netz 50 weithin verwendet wird zur Rufvermittlung,
sind die STP 56 und die STP 58 üblicherweise
in abgestimmten gepaarten Konfigurationen eingesetzt. Üblicherweise
befinden sich Paare von Elementen an getrennten physikalischen Orten
zum Sicherstellen des netzweiten Dienstes im Falle eines isolierten
Fehlers. SS7-Links 57 zwischen Signalisierungsstellen 56, 58 können auch
paarweise vorgesehen sein. Verkehr wird über alle Links in dem Link-Satz verteilt und
wenn einer der Links ausfällt, wird
der Signalisierungsverkehr neu geroutet über einen anderen Link in dem
Link-Satz. Das SS7-Protokoll stellt sowohl Fehlerkorrektur als auch
Wiedersendungsfähigkeiten
bereit zum Ermöglichen
des fortgesetzten Dienstes im Falle von Signalisierungsstellen- oder
Link-Fehlern. Unter Bezugnahme auf 2 ist hier
der SS7-Protokollstapel 80 neben dem OSI-Referenzmodell gezeigt.
Die Meldungstransferteilschicht bzw. MTP-Schicht 82 ist
aufgeteilt in drei Ebenen. Die unterste Ebene, die MTP-Ebene eins 84 ist äquivalent
zur physikalischen Schicht nach OSI und definiert die physikalischen,
elektrischen und funktionellen Eigenschaften des Digitalsignalisierungs-Links.
Die nächste,
die MTP-Schicht
zwei 86 stellt exakte End-zu-End-Übertragung einer Meldung über einen
Signalisierungs-Link sicher. Im wesentlichen implementiert die MTP-Schicht
zwei 86 Ablaufsteuerung, Meldungsfolgenvalidierung und
Fehlerprüfung,
so dass wenn ein Fehler auf einem Signalisierungs-Link auftritt,
die Meldung (oder der Satz von Meldungen) neu übertragen wird. Wie in 2 angegeben,
ist die MTP-Ebene zwei 86 äquivalent zu der OSI- Datenübermittlungsabschnittsschicht
bzw. Sicherungsschicht (data link layer).
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Die
letzte Schicht von MTP 82, MTP Ebene drei 88 stellt
Meldungs-Routing zwischen Signalisierungspunkten 58 in
dem SS7-Netz 50 bereit. MTP Ebene drei 88 routet
Verkehr neu, weg von fehlerhaften Links, und steuert Verkehr, wenn Überlastung auftritt.
MTP Ebene drei 88 funktioniert als OSI-Vermittlungsschicht (network layer)
des OSI-Referenzmodells.
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Die
ISUP-Schicht 90 des SS7-Protokollstapels 80 definiert
das zum Einrichten, Verwalten und Auslösen von Fernleitungen verwendete
Protokoll, die Sprache und Daten zwischen Zielvermittlungen, beispielsweise
zwischen einem rufenden Teilnehmer und einem gerufenen Teilnehmer
führen.
Die ISUP-Schicht 90 wird
sowohl für
ISDN- als auch für Nicht-ISDN-rufe
verwendet. Jedoch verwenden Rufe, die an derselben Vermittlung beginnen
und enden, nicht die ISUP-Signalisierung.
Der Protokollstapel 80 schließt auch eine Telefonbenutzerteil-Schicht
bzw. TUP-Schicht 92 ein, welche Basisrufeinricht- und Abbruchfunktionen
in einigen Teilen der Welt unterstützt. Die TUP-Schicht 92 behandelt
nur Analogschaltungen und in einigen Ländern ist die ISUP-Schicht 90 zum
Ersetzen der TUP-Schicht 92 zur Rufverwaltung verwendet
worden.
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Ein
Signalisierungs-Linkverbindungssteuerteil bzw. SCCP 94 stellt
verbindungslose und verbindungsorientierte Netzdienste bereit und
globale Titelübersetzungsfähigkeiten
oberhalb der MTP-Ebene drei 88. Ein globaler Titel ist
eine Adresse, z. B. eine gewählte
800-Nummer, eine ”calling
card”-Nummer oder
eine Mobilteilnehmeridentifikationsnummer, welche übersetzt
wird durch die SCCP-Schicht 94 in einen Bestimmungspunktcode
(DPC, Engl.: destination point code) und Subsystemnummer. Eine Subsystemnummer
identifiziert eindeutig eine Anwendung am Basisbestimmungssignalisierungspunkt. Die
SCCP-Schicht 94 wird verwendet als Transportschicht für TCAP-basierte
Dienste.
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Der
Endteil des S87-Protokollstapels 80 schließt den Transaktionsfähigkeits-Anwendungsteil bzw.
TCAP (Engl.: transaction capabilities application Part) 96 ein,
welcher den Austausch von nicht schaltungsbezogenen Daten zwischen
Anwendungen über
das SS7-Netz 50 unterstützt
und den SCCP-verbindungslosen
Dienst. Anfragen und Antworten, die zwischen der SSP 56 und
der SSP 70 (1) gesendet werden, werden in
einer TCAP-Meldung aufgenommen. Beispielsweise sendet die SSP 56 eine
TCAP-Anfrage zum Bestimmen der der gerufenen Nummer zugeordneten
Routingnummer und zum Prüfen
der persönlichen
Identifikationsnummer eines ”calling
card”-Benutzers.
In Mobilnetzen (IS-41 und GSM) überträgt TCAP 96 Mobilanwendungsteilmeldungen,
die zwischen Mobilvermittlungen und Datenbanken gesendet werden
zum Unterstützen
der Benutzerauthentifizierungsausrüstungsidentifikation und Roaming.
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Nachdem
die wesentlichen Elemente eines SS7-Netzes 50 und des SS7-Signalisierungsprotokolls 80 beschrieben
worden sind, wird nun Bezug genommen auf 3, welche
die Verwendung eines IP-basierten Netzes zum Routing von SS7-Signalisierungsverkehr
darstellt. Wie erwähnt,
stellt die Verwendung des IP-Backbones zur Übertragung von SS7-Signalisierungsverkehr
Wirkungsgrade im Sinne von Netzbetriebskosten bereit, da sie den
Bedarf nach einem separaten Signalisierungsnetz nur für den SS7-Verkehr
eliminiert. In 3 ist ein Kommunikationssystem
unter Verwendung von IP zum Übertragen
von SS7-Signalisierungsverkehr
gezeigt und allgemein als 100 gekennzeichnet. Signalisierungsendpunkte
(SEP) 102a sendet SS7-Signalisierungsverkehr über einen
SS7-Link 57 an ein Signalisierungs-Gateway 104A.
Als nächstes
sendet das Signalisierungs-Gateway 104A den Verkehr an
die STP 105 innerhalb des IP-Netzes 106 durch
Einkapseln der SS7-Meldung in eine IP-basierte Meldung. Die STP 105 schließt Funktionalitäten ein
zum Bestimmen, wie der Verkehr in einem IP-Meldungsstrom zu routen
ist, die es dem Verkehr ermöglichen,
seinen Bestimmungsort zu erreichen. Demnach bestimmt die STP 105 einen
geeigneten Leitweg für
den Signalisierungsverkehr und sendet ihn an das Signalisierungs-Gateway 104B.
Das Signalisierungs-Gateway 104B sendet dann den Leitweg
auf seinem Weg zum Signalisierungsendpunkt 102C.
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Demnach
müssen
Kommunikationen zwischen den Signalisierungs-Gateways 104A und 104B über das
IP-Netz 106 durch die STP 105 gehen. Die Verwendung
der STP 105 fügt
einen zusätzlichen
Sprung mit SS7-Kenntnis im Übertragungspfad
ein und verhindert die direkte Übertragung
von SS7-Signalisierungsverkehr
im IP-Netz 106 von dem Ursprungs-Signalisierungs-Gateway 104A zu
dem Bestimmungs-Signalisierungs-Gateway 104B.
Da die STP 105 den abgehenden Leitweg bestimmt, wird IP
zudem verwendet als Transportmechanismus statt eines Routingmechanismus
in dem IP-Netz 106, was zu einer ineffizienten Verwendung
des IP-Netzes 106 führt. Darüber hinaus
ist die STP 105, um die Umsetzungs- und Leitwegbestimmungsfunktionen
bereitzustellen, mit einem proprietären Protokoll ausgerüstet, das
die Verwendung von protokollverträglichen Einrichtungen in der
STP 105 sowie anderen Knoten im Netz 100 erfordert,
die die STP 105 erkennen müssen. Daher ist aus diesen
und anderen Gründen
die Verwendung der STP 105 zur Wegelenkung bzw. zum Routing
von SS7-Signalisierungsverkehr nachteilig.
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Bezug
nehmend auf 4 ist ein System zum Routing
von ”Signalisierungs-System
7-Signalisierungsverkehr bzw. SS7-Signalisierungsverkehr über ein
Internetprotokoll (IP) gemäß der Erfindung gezeigt
und allgemein als 110 gekennzeichnet. Das System 110 schließt einen
Signalisierungsendpunkt SEP 112A ein, verbunden über einen
SS7-Link 157 mit dem SG 114A. Das SG 114A hat
eine SS7-Schnittstelle 116, die ihm das Empfangen von Information
von Knoten in einem SS7-Netz ermöglicht
wie z. B. SEP 112A und SEP 112B. Zudem schließt das SG 114A eine
IP-Schnittstelle 118 ein, die es ermöglicht, über einen IP-Link 109 zu
kommunizieren. Das SG 114B stellt ein Gateway zu dem SS7-Verkehrsbestimmungspunkt
bereit und schließt in ähnlicher
Weise eine IP-Schnittstelle 120 ein, die es ermöglicht, über den
IP-Link 109 in Peer-to-Peer-Kommunikation mit dem Signalisierungs-Gateway 114A zu
kommunizieren. Auf diese Weise wird eine direkte Kommunikation zwischen
einem Paar von Signalisierungs-Gateways
wie z. B. dem SG 114A und dem SG 114B bereitgestellt.
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Das
SG 114B ist in der Lage, einen IP-Meldungsstrom direkt
vom SG 114A zu empfangen, ohne durch einen Zwischenknoten
wie z. B. STP 105, laufen zu müssen. Der Bestimmungsort SG 114B gewinnt
dann den SS7-Signalisierungsverkehr aus dem IP Meldungsstrom und
sendet ihn über
den SS7-Link 159 zu dem SEP 112C. Demnach stehen
die Signalisierungs-Gateways 114A und 114B in
direkter Kommunikation miteinander über den IP-Link 109 und
keine Zwischenschritte oder Knoten sind erforderlich zum erfolgreichen Übertragen
des SS7-Signalisierungsverkehrs über
den IP-Link zwischen den Signalisierungs-Gateways 114A und 114B.
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Folglich
erzielt die vorliegende Erfindung technische Vorteile als ein Verfahren,
System und Signalisierungs-Gateway
zum Ermöglichen
von Peer-to-Peer-IP-Kommunikation zwischen zwei Signalisierungs-Gateways
am Rande eines IP-Netzes wie
z. B. des IP-Netzes 106. Vorzugsweise sind die Signalisierungs-Gateways 114A, 114B mit
Umsetzvorrichtungen ausgerüstet
in Form von Protokollumsetzschichten, die es ihnen ermöglichen,
SS7-Signalisierungsverkehr von einem Knoten in einem SS7-Netz zu
empfangen, den Verkehr in entsprechende IP-formatierte Meldungen
oder IP-Meldungsstrom umzusetzen und den IP-Meldungsstrom innerhalb
des IP-Netzes unter Verwendung von IP zum Erreichen des Routings
zu übertragen.
Dies führt
zu einer effizienten Nutzung des IP-Backbone und Protokolls und eliminiert
den Bedarf nach einem dedizierten Netz zum Tragen des SS7-Signalisierungsverkehrs.
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In 5 ist
die SS7-zu-IP-Umsetzvorrichtung innerhalb der Signalisierungs-Gateways 114A, 114B detaillierter
gezeigt. Im wesentlichen umfassen die Umsetzvorrichtungen einen
Satz von Umsetzschichten oder Protokollschichten innerhalb der SGs 114A, 114B,
die direkte Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen den SGs 114A, 114B zulassen.
Im wesentlichen stellen die Protokollschichten die SS7-Schnittstelle
und die IP-Schnittstelle
innerhalb der SGs bereit.
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Wie
dargestellt, wird der Signalisierungsverkehr durch eine erste STP
oder SEP 160A zu einem ersten SG 114A übertragen.
Innerhalb der STP/SEP 160A werden die TCAP-Schicht 96,
die SCCP-Schicht 94, die MTP2-Schicht 98, eine MTP2-Schicht 96 und
eine MTP1-Schicht 84 angewendet auf den Verkehr gemäß den wohlbekannten Protokollstandards.
Der Signalisierungsverkehr geht dann durch einen SS7-Link 159 und
in ein Signalisierungs-Gateway 114A. Das SG 114A empfängt den SS7-Signalisierungsverkehr
und wendet MTP1-Schicht 84, MTP2-Schicht 86, eine MTP3-Schicht 88 an,
optional verwendet es die SCCP-Schicht 94, eine Knoten-Interworking-Function-Schicht bzw. NIF-Schicht 114 (Engl.:
Nodal Interworking Function), eine MTP3-Benutzeranwendungsschicht
(M3UA) 112 und ein Stromsteuerungs-Übertragungsprotokoll bzw. SCTP
an, wenn angemessen. Alternativ kann die STP/SEP 160A ISUP
oder TUP verwenden. Die NIF-Schicht 114 innerhalb des Signalisierungs-Gateways 114A dient als
Schnittstelle zwischen der MTP3- Schicht 88 und der
M3UA-Schicht 112. Die NIF-Schicht 114 hat kein sichtbares
Peer-Protokoll innerhalb der STP 58, aber stellt Netzstatusinformation
für eine
oder beide Seiten des Netzes bereit.
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SCTP 110 ist
Fachleuten geläufig.
SCTP ist ein spezialisiertes Transportprotokoll, das entwickelt worden
ist für
Kommunikationsanwendungen. SCTP 110 ist entworfen worden,
um die Stelle von TCP zu übernehmen,
welches gewöhnlich
in Internet-Transaktionen über
ein Internet-Protokollnetz verwendet wird. M3UA 112 ist
ein Protokoll, das den Transport irgendwelcher SS7-MTP3-Benutzersignalisierung
(z. B. SCCP Meldungen) über
ein IP-Netz unter Verwendung der Dienste der SCTP-Schicht 110 unterstützt. Zusätzlich enthält die M3UA-Schicht 112 Protokollelemente
zum Ermöglichen
eines nicht spürbaren
Betriebs der MTP3-Benutzer-Peers in den SS7- und IP-Domänen. Die
M3UA-Schicht 112 ist entworfen worden, um zwischen einem
Signalisierungs-Gateway wie z. B. dem SG 114A und einem
Media-Gateway-Controller bzw. MGC oder einer IP-residenten Datenbank verwendet zu werden.
Die Erfindung nützt
dieses Merkmal von M3UA aus zum Zulassen IP-befähigter Endknoten, die das M3UA-SCTP-Protokoll
erfüllen,
zusammenzuarbeiten innerhalb des IP-Netzes und Kommunikationen über den
IP-Link 109 zu unterstützen.
Demnach stellt die Tatsache, dass sie Signalisierungs-Gateways 114A, 114B die M3UA-Schicht 112 und
die SCTP-Schicht 110 einschließen, einen Mechanismus für Peer-to-Peer-Kommunikation über den
IP-Link 109 bereit.
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6 zeigt
das Routing von SS7-Signalisierungsverkehr über ein IP-Netz 106 und
in einem Kommunikationssystem 130 unter Verwendung von Signalisierungs-Gateways 114A und 114B gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Am Ursprungsende 132 empfängt ein
erstes SG 114A SS7-Signalisierungsverkehr von einer ersten
Signalisierungsstelle, entweder SEP 112A oder SEP 112B.
Im einfachsten Fall wird das Signalisierungs-Gateway 114A den Verkehr, den
es von seiner SS7-Schnittstelle 116 empfängt, unter
Verwendung des Netzindikators bzw. NI und des Bestimmungspunktcodes
bzw. DPC des Verkehrs routen. In diesem Fall wird die SCCP-Schicht 94 nicht
verwendet mit nur den Zuordnungen der SCTP-Schicht 110 verwendet
zum Weiterleiten des Verkehrs zwischen dem Paar von Signalisierungs-Gateways 114A, 114B.
Die Zuordnungen der SCTP-Schicht 110 können auch verwendet werden
zum Weiterleiten von verwaltungsbezogenen Meldungen zwischen den
SGs 114A, 114B, wie z. B. Meldungen bezüglich der
Bestimmungsortverfügbarkeit.
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Wenn
erforderlich, kann die SCCP-Schicht 94 verwendet werden
zum Unterstützen
von Globaltitelübersetzung,
wie in Block 134 gezeigt. In diesem Fall wird das SG 114A die
SCCP-Schicht 94 verwenden und den kommenden SS7-Signalisierungsverkehr übersetzen,
um einen DPC aufzudecken. Daraufhin wird der SS7-Signalisierungsverkehr in Übereinstimmung
mit seinem Bestimmungspunkt geroutet. Demnach wendet das Signalisierungs-Gateway 114A globale
Titelübersetzung
an zum Bestimmen des Bestimmungspunktcodes, dann verwendet es den
Netzidentifizierer und den DPC zum Bestimmen, wie der SS7-Signalisierungsverkehr
zu routen ist. Dann sendet das SG 114A bei Block 136 den
SS7-Signalisierungsverkehr in einem IP Meldungsstrom über das
IP-Netz 106 zum SG 114B. Im Block 138 empfängt das
SG 114B den IP-Meldungsstrom und gewinnt den SS7-Signalisierungsverkehr
daraus. Beim Block 140 sendet das Signalisierungs-Gateway 114B den
SS7-Signalisierungsverkehr zum Signalisierungsendpunkt 112B über einen
SS7-Signalisierungs-Link 159.
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Vorteile
des Systems, Verfahrens und Signalisierungs-Gateways der vorliegenden
Erfindung sind vielfältig
und schließen
das Eliminieren einer Zwischenumsetzung oder einer ”smarten” STP ein,
die bestimmt, wie der SS7-Signalisierungsverkehr zu routen ist.
Da Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen zwei SGs bereitgestellt wird,
wird eine effiziente Verwendung des IP-Netzes erreicht. Zudem wird das Routing
des SS7-Signalisierungsverkehrs über ein
Internetprotokollnetz erreicht ohne die Verwendung proprietärer Signalisierungsprotokolle,
da SCTP und M3UA explizit in bekannten Spezifikationen beschrieben
sind. Dies erlaubt es M3UA- 112, SCTP- 110 und
IP-unterstützenden
Einrichtungen, im SS7-IP-Netz 106 ohne die Verwendung eines
dedizierten Signalisierungs-Gateways zu interagieren. Die Erfindung
nutzt diese Protokolle aus durch Ausstatten zweier SGs an dem Rand
des IP-Netzes mit diesen Protokollen, eine Internet-Vernetzung zwischen
den beiden Signalisierungs-Gateways ermöglichend.
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Zusätzliche
Vorteile der Erfindung sind die Fähigkeit des Unterstützens von
globaler Titelübersetzung
und des Aufsparens von Punktcodes, da jedem SG 114A, 114B (sowie
anderen) derselbe SS7-Punktcode zugeordnet werden kann.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf illustrative Ausführungsformen beschrieben worden
ist, ist diese Beschreibung nicht dazu gedacht, in einschränkender
Weise ausgelegt zu werden. Vielfältige
Modifikationen und Kombinationen der illustrativen Ausführungsformen
sowie andere Ausführungsformen
der Erfindung werden Fachleuten offenbar bei Bezugnahme auf die
Beschreibung.