AA000009 信令传输协议 --SIGTRAN 协议

ISSUEISSUE

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：


参考资料SoftX3000 产品手册－－技术手册－－信令与协议分册－－第

二章 SIGTRAN


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


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


SIGTRAN协议栈结构


第一节概述

SIGTRAN在 SoftX3000的应用术语协议结构


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


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


第一节概述



术语媒体网关 (MG)

媒体网关控制器 (MGC)

信令网关 (SG)


第一节概述



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


问题

SIGTRAN 的主要功能是什么？是由什么协议实现的？


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。


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


课程内容



第二节 SCTP协议概述SCTP 消息信令流程


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）。


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。


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

¶ Ëµ ã1

¶ Ëµ ã2

Ö ÷» ú


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。


概述—— SCTP术语

SCTP¶ Ëµ ãBSCTP¶ Ëµ ãA

¿ ÉÒ ÔÓ Ð¶ à öIP/SCTP-port

¶ Ô ¿ ÉÒ ÔÓ Ð¶ à öIP/SCTP-port

¶ Ô

SCTPÁ ¬½ Ó

SCTPÁ ÷

(µ ¥Ï ò)


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。




SCTP消息


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


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




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


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


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。


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


问题

画出 SCTP 两端点间的偶联流程


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


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。


课程内容



第三节 M2UA协议概念M2UA 消息信令流程


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。


概念

SEP MGC

ISUP

MTP3

MTP2

MTP1

ISUP

MTP3

M2UA

SCTP

IP

M2UA

SCTP

IP

MTP2

MTP1

SS7 SIGTRANSG

PSTN IP


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 ）


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


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


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


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。




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：


M2UA消息类别 M2UA 消息

ASP 维护消息

层管理消息


举例——M2UA消息

MGC SG

Establish Request

Establish Confirm


举例—— ASP维护消息

MGC SG

ASP Up

ASP Up Ack




信令流程——创建流程 ASP SG

ASP UP

ASP UP ACK

ASP ACTIVE ACK

ASP ACTIVE


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 。


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 。


信令流程——释放流程 ASP SG

ASP DOWN

ASP DOWN ACK

ASP INACTIVE ACK

ASP INACTIVE


问题

M2UA 协议的作用是什么？可提供什么业务？


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


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


课程内容



第四节 M3UA协议概述M3UA 提供的业务 M3UA 消息格式 M3UA 消息流程


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


概念——M3UA协议的体系结构


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


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




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




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


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




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：


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 øÂ çÍ âÃ 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


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：


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：


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：


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：


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：




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 ¡)


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 Ø¼ ü× ÖRC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä


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 Ø¼ ü× ÖRC£ ºÑ ¡Â ·É ÏÏ ÂÎ Ä

REG REQ(LRCn,RKn)

REG RSP(LRCn,RCn)

ASP¼ ¤» î(RCn)

ASP¼ ¤» î Ack(RCn)


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


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


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)


问题

M3UA 协议的作用是什么？


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


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


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。


Documents

AA000009 信令传输协议 --SIGTRAN 协议