20. Verbindungsaufbau / Signalisierung 20.1 Zielsetzung file20.1.1 Physikalische Signalisierung im analogen Telephonnetz • Telefon-Endgerät: - Weiche konvertiert zwischen Zweidraht-

20. Verbindungsaufbau / Signalisierung

20.1 Zielsetzung

• Signalisierung bedeutet Aufbau, Abbau und Steuerung von Verbindungen vorzugsweise in leitungsvermittelten Rechnernetzen.

• Physikalische Signalisierung: Impuls- & MFV-Verfahren, Funk, ...

• Stimulus-Protokolle: Datex-L, alte ISDN- & PBX-Syst., Hayes-Befehle.

• Funktionsorientierte Signalisierung: ISDN, ATM, GSM, Datex-P, SIP ...

• Funktionsaufrufe: - Connection request, call request, setup, ... - Disconnect, Release, Status, - Notify, Facility, Information

...

User Network1 Rechnernetze II, © Uni Ulm, VS Informatik P. Schulthess ,2000-06

20.1.1 Physikalische Signalisierung im analogen Telephonnetz

• Telefon-Endgerät: - Weiche konvertiert zwischen Zweidraht- und Vierdraht-Technik, - Schleifenstrom zum Amt wird gemessen, - Wählscheibe betätigt Gabel (IWV), - Hörer evtl. "off-hook", - Lautsprecher,

4:2

1

2

3 4 5

6

7

8

9 0

Telefon

Vermittlung

Gabelschalter

Weiche Strom-messung

- Mikrophon.

• Alternativ: - Wähltasten, - Wähltöne, = DTMF, = MFV,

• Nicht ISDN.

2 Rechnernetze II, © Uni Ulm, VS Informatik P. Schulthess ,2000-06

20.1.2 Signalisierungsbeispiel

• Ablauf für Telephon: - Abheben, - Summton abwarten, - Nummern wählen, - Summton weggeschaltet, - Frei- oder Besetztzeichen, - Sprechen & Absprechen, - Aufhängen.

• Wählziffern & HS: - User zu Netzwerksignalisierung,

off-hook

Endgerät Vermittlung

SetupSetup-Ack

Widerstand gering

WähltonDrehscheibe

Widerstand schwanktWählziffern

Freizeichen

kein Ton

Alerting

kein Ton ConnectWarten

Sprechen

- DTMF: dual tone multiple frequency, on-hook

off-hook2 4aufgelegt

- MFV: Mehrfrequenzwahlverfahren, - Impulswahl mit Wahlschalter =>

• Audiosignale: - Netzwerk zu User Signalisierung - Wählton, Frei, Besetzt, Gassenbesetzt, - Operator-Ansage.


20.2 Programmierung der Verbindungssteuerung

• Programmierschnitt-stellen:

- CAPI (Stollmann...), - TAPI (Microsoft), - SIP.


• www.phoner.de: - Diplomarbeit von H. Sommerfeldt, Uni Ulm, - Telephon auf Basis einer ISDN Karte, - Graphische Telephonoberfläche, - Leistungsmerkmale geplant.

20.3 SIP Telephon

• Aufbau einer Wählverbindung über das Internet: - Session Initiation Protokoll (SIP), RFC3261 anstatt Q.931, - PCM-Sprache in IP-Pakete verpackt, - Separater Nummernblock (032 ...).

• Verbindungsmöglichkeiten: - Anrufe zwischen IP-Rechnern, - Geeignet für Flatrate Anschlüsse, - Anrufe ins Festnetz deutschlandweit, - Provider stellt den Namensdienst bereit, - Provider stellt die Verbindung zum Festnetz bereit.

DSL-Modem• Endgeräte: - Entweder am Computer mit Headset, - Oder über separaten SIP Telephon-Hub, - PBX-Anschluss möglich.

100 BaseT

PBX IP- & POTS-Telephon


20.4 SIP - Session Initiation Protocol

• Format des Application-Datenstromes unbestimmt (=> SDPng ...).

• Proxy-Server: - Namensdienst mit Mobilitätsunterstützung, - Verbindungsaufbau.


20.5 Protokollarchitektur im ISDN 20.5 Protokollarchitektur im ISDN

Use

r P

lane

C

ontr

ol P

lane

So, B-Ch.

pcm, ppp

So, B-Ch.

pcm, ppp

So, D-Ch.

LAPD

Call Ctrl..

So, D-Ch.

LAPD

Call Ctrl..

tapi/capi tapi/capi Netz

Endgerät

Endgerät


• Zweigeteilter Protokollstapel: - "User Plane" zum Transport der Nutzdaten im engeren Sinne (nur Schicht 1 & 2), - "Control Plane" für Steuerung und Management-Funktionen.

Use

r P

lane

C

ontr

ol P

lane

So, B-Ch.

pcm, ppp

So, B-Ch.

pcm, ppp

So, D-Ch.

LAPD

Call Ctrl..

So, D-Ch.

LAPD

Call Ctrl..

tapi/capi tapi/capi Netz

Endgerät

Endgerät


20.5.1 Einbettung des D-Kanal Protokolles im So-Rahmen

• Schicht 3 - Q.931/I.451 Call Control und ergänzende Leistungsmerkmale.

• Schicht 2 - Q.921/I.441: - LAPD: HDLC-Protokoll auf Ebene 2 zwischen SAPI/TEI Endpunkten, - zur Kapselung der eigentlichen Signalisierungsnachrichten, - entsprechend Q.921 ehemals I.441.

• Schicht 1 - I.430/I.431: - Bits einer Signalisierungsnachricht sind an festen Stellen im So-Rahmen untergebracht.

So Rahmen

LAPD-Rahmen

Q.931-Rahmen, Ebene 3


20.5.2 Ebene 2 - D-Kanal Protokoll -

• LAPD - nach Empfehlung I.440/I.441/Q.920/Q.921.

• HDLC-Rahmen mit 16 bit-Adresse:

FlagSAPITEI

Command (Command-Ext)

Informationsfeld

für Ebene 3

Prüfsumme (CRC)

Flag

- 6 Bit SAPI (Dienstzugang), - 7 Bit TEI (Endgeräte Nummer <>Tel.No).

• Verschiedene SAPI-Werte: - Signalisierung (0), - TEI-Management (63), - Paketdaten im D-Kanal (16).

• Kennung für Terminalendpunkt (TEI): - Statische / dynamische Vergabe der Endgeräteadresse

• Commands: - I - Information-Frame, - UI, UA, DM, SABME, DISC, XID, - RR, RNR, REJ, FRMR,

• Fenstergrösse bis 127.


20.5.3 Ebene 3 - D-Kanal Paketformat (Q.931)

Protocol Discriminator

Message

Information

Element

Länge

Call Ref. C R

1

0

0

0 Informationstyp

Länge

Inhalt

Inhalt

Informationstyp 1

• Protocol Discriminator - Welche Signalisierungsfunktionen vorhanden ? - Heute üblich Q.931 (DSS1, 5E, NT): 8; - 1TR6: 64, 65; …

• Connection Reference/Call Reference: - Auf welche Verbindung bezieht sich diese Nachricht ?

• Nachrichtentyp/Message: - Gewünschte Protokollfunktion, - Setup, Setup-Ack, Call Sent, Call Proceeding, - Alert, Release, Connect, Disconnect, Disconn-Ack

• Informations-Elemente - 1 • Länge < 256, - Länge 1: Codesatzumschaltung - Called Number, Calling Number, … - Cause, Bearer Capability, Service Indicator … - Oberstes Bit markiert Ende des Elementes.


• Beispielpaket auf Ebene 3, hier Verbindungsaufbau (Setup): - Verbindungsaufbau, Telefonnummer (Anrufer und Angerufener), - normalerweise weitere Charakterisierungung: bearer capabilities etc.

FeldInhalt Paket

Protokoll-Diskriminator

Referenz-Nummer

Nachrichten-Typ

Länge

Nummer}

0 1 0

Länge des Adressfeldes (Rufnummer)

0 0 0 0 0 1 0 1

1

0 Element-Typ (Adresstyp)1 1 1 0 0 0 0

Typ der Rufnummer, Nummernplan

}Rufnummer, IA5-Zeichen (ASCII)

0 0 0 0 1 1 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0 0 0

0 0 1 1 1 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0 1

0 0 0 1

leitungsvermittelt

1

19

CALL SETUP

Zieleadresse

12

nationale ISDN-Nummer

0

8

1


20.6 Basic Call Control Prozeduren (ETS 300 102-1, Dez 1990):

• Nicht besonders komplex: - Verbindungsaufbau, -abbau, Status, Information, Progress - implizite Festlegung der Anwendungs-Schicht. - Command / Response für Ebene 3, - Pakete: Setup, Disc, Alert, …

• Verbindungsbezogene Leistungsmerkmale ( ... supplementary services) - Facility Paket, huckepack in anderen Paketen, - entsprechende Connection reference.

• Verbindungslose LM (anschlussbezogen) - Facility Register, -Status, -Indication, - besondere Connection Reference.

• Informationselemente für LM - Funktionale Signalisierung: Facility Information Element, - Stimulus Signalisierung: Feature Activator/Indicator.

• Erweiterung von Basic Call Control durch viele Leistungsmerkmale.


20.6.1 Einfaches Beispiel für Basic Call Control:

• Verbindungsabbau durch Netz. • Connection Reference freigeben.

DISC(CR, Cause)

Vermittlung Endgerät

REL(CR)

REL ACK(CR)

• Bestätigung zur sicheren Freigabe.


20.6.2 Mittleres Beispiel: Verbindungsaufbau durch Endgerät

• Endgerät wählt eine Connection Reference (CR).

• Netz bezieht später sich auf diese CR.

• B-Kanalzuweisung durch Netz. Vermittlung Endgerät

Setup(CR,Called Number,…)

Call Sent(CR,B-Kanal,…)

Alerting(CR)

Connected(CR,Conn Number)

• Leistungsmerkmal: - Calling ID, - Caller-ID.


20.6.3 Komplexes Beispiel: Verbindungsaufbau vom Netz • Anbieten der 'kommenden Belegung' an alle vorhandenen Endgeräte. • Prüfen des Dienstes in den Endgeräten (Dienstekennung „Telephon...“). • Angebote zurücknehmen mit "Release". • Ruf annehmen mit "Connect".

NT1

Setup, FF

Alerting, 66

Alerting, 67

Setup, FF

Setup, FF

Setup, FF

Alerting, 66

Alerting, 67

NT1

Connect, 66

Release, 67

Connect Ack, 66

Connect, 66

Connect Ack, 66

Release, 67


20.6.3.1 Leistungsmerkmal: Rückruf bei „BESETZT“

ConnectedSetup

Setup

BusyBusy

F:CallBackF:CallBack

Disconnect

F:FreeSetup

Dial

AcceptConnected

SetupSetup

ConnectedConnected

Connected

Accept

Hangup

TE-A TE-BVSt-A VSt-B• "Facility": CallBack.

• Wartet auf das Ende des besetzenden Anrufes.

• Rückruf wird vom Netz her aufgebaut.

• Zuerst zum Anrufer.


20.6.4 Leistungsmerkmal: Rückruf bei frei:

• Nächstes Hang-up Ereignis abwarten, dieses zeigt an, dass der Teilnehmer am Arbeitsplatz ist.

• Sonst wie oben.

Disconnect

F:FreeSet up

Connect edSet up

Set up

Connect edConnect ed

Connect ed

Accept

Hangup

TE-A TE-BVSt -A VSt -B

Rückruf eingeleit et wie obenDial

Set up

Connect ed

Accept


20.6.5 Verbindungsbezogene & verbindungslose Leistungsmerkmale

• Verbindungsaufbauphase: - Anruferindentifizierung (ICLID), - Ring Again/Rückruf.

• Asynchronous Multipoint ("Dreierverbindung") - "Flexible Call Offering!" - Anklopfen (call waiting), - bevorrechtigte Anrufe (Chefruf), - Halten und Wiederaufnehmen, - Umstecken am So-Bus, - Rückfrage, Makeln, - Call Transfer.

• Synchronous Multipoint - Telephonkonferenz, - PBX-LAN.


• Verbindungslose LM: - Rufumleitung (immer, fallweise, …) - Information (Gebührenanzeige, Zeit) - Make Set Busy, Ruhe, - Nachrichten.

• Abfrageplatz- und Komfortfunktionen: - Call Park - Bridging (Aufschalten) - Rufübergabe (Transfer) - Call Pickup (Rufübernahme) - Sammelanschluß (hunt group)


20.6.6 Stimulus Signalisierung

AT&T 52000

1 2 3

4 5 6

7 8 9

#

Hold

CA1 CA2 CA3

Drop Transfer

Conf.

CA4 CA5

Oct. 8., 1999 2:30 pm

ABC DEF

JKL MNO

TUV WXY

GHI

PRS

OPER

*

• Terminalbetrieb - Digital Centrex, AT&T, NT

• Prozedurelemente für LM: - INFO-Pakete oder huckepack. -> Knopf gedrückt (Info FA=Button 12) <- Lampe einschalten (Info FI=LED 12)

• Terminal Management - "Call Appearance" - BNx := CAy aktivieren - LEDx := CAy aktiv

• Feature-Activator & -Indicator FAz := Transfer FIz := Transfer aktiv

• Bsp: Telefon mit 9 Knöpfen 5 Verbindungen (CAs) 4 Features


• z.B. Verbindungsaufbau über Stimulus-Protokoll: - jeder Tastendruck wird einzeln übertragen, - keine Interpretation im Endgerät. Vermittlung Endgerät

Setup(CR=3,OCA=1,SWH=offhook)

Connected(CR=3,Display)

Info(CR=3,Keypad=4,…)

Setup Ack(CR=3)





Call Proc(CR=3)

Alerting(CR=3)

• Die Vermittlung weiss, wann die Nummer vollständig ist.


20.7 Signalisierungssystem 7 (SS#7)

• Common Signalling Channel - getrennt vom Medienstrom-Netz - 56 oder 64 kbit/s Links

• Verbindungskontrolle im Netzwerk

PBX

SSP

SCP

STPSTP

STP

SCP

SSP

- Vermittlungen und Netzwerke - GSM-ISDN, GSM-GSM, …

• Service Switching Point (SSP) - Vermittlung - Netz-Übergabepunkte - verstecken Endgeräte

• Service Control Point (SCP) - Rufbewertung &Wegfindung - Management des Verbindungsaufbaus - Prozeduren und Datenbank (VLR, HLR)

• Signalling Transfer Point - Router zwischen SCPs und SSPs


20.7.1 Message Xfer Part

• Entfernt HDLC ähnlich - MTP2/Q.703 - MTP3/Q.704, Routing

• SCCP - Signalling Conn. Control Point - => OSI Schicht 3

• User Parts - Verbindungssteuerung - Pfade finden - Leitungen zuordnen

• ISDN User Part

• MAP - Mobile Applic. Part - IS-41 and GSM - MSC-VLR fragt HLR - Authentisierung & Roaming - Geräte-Identifikation


20.7.2 Signalling System #7 - ISDN User Part

• Call Routing aus Datenbankabfrage. • local exchanges und transit exchanges sind SSPs. • IAM: Nummer bewerten, nächste SSP suchen, reservieren. • ACM: Kanal durchschalten. • ANswer Message.


Telefon org. local X transit X term. local X PBX

Setup

Info

Setup Ack

InfoInfoInfo

Call Proc Init AdrInit Adr

SetupCall ProcAlerting

Adr CompAdr Comp

AlertingConnect

AnswerAnswer

Connect

• Initial Address Message - called und calling party number - forward call indicator - nature of connection, user service

• Address Complete Message - charge indicator - called party status and category indicators (besetzt …) - echo control indicator - interworking, holding, …

• ANswer Message - backward call indicator - access und network transport - call reference - notification indicator

• Siehe: http://www.pt.com/tutorials/ss7/

• Heute auch über IP: IP-STP.


http://www.pt.com/tutorials/ss7/

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20. Verbindungsaufbau / Signalisierung 20.1 Zielsetzung file20.1.1 Physikalische Signalisierung im analogen Telephonnetz • Telefon-Endgerät: - Weiche konvertiert zwischen Zweidraht-