M3UA协议.docx

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M3UA协议

中国网通宽带电话工程技术培训教材系列

ZXSS10技术培训讲义

M3UA介绍

一.1.1

M3UA协议

SCN信令协议通过信令网关发送到媒体网关控制器或IP域Database，发送的机制必须符合下列的标准：

支持SS7MTP3层用户部分消息的传输（例如ISUP,SCCP,TUP,etc。

）

支持MTP3层用户协议对等的无缝操作

支持SG与一个或多个MGC或IP域Databases之间的SCTP联结管理

支持MGC或IP域Databases进程的倒换和负荷分担。

支持异步报告状态变化的管理

在单纯的传输中,SG将终止SS7MTP2andMTP3协议层并发送ISUP,SCCP和/或其他MTP3用户协议消息通过SCTP联结传递到MGC或IP域Database的MTP3用户对等。

一.1.1.1协议结构

通过IP传输SCN信令定义的框架结构由多个部分组成，包括公共信令传输协议和一个适配模块，提供某种公共信令协议从它低层协议层期望得到的服务。

在这个框架结构中，M3UA定义了MTP-3用户适配模块用于支持任何标识为MTP第三级的协议层的消息，在SS7中相当于用户部分。

这些协议包括ISUP，SCCP或TUP等。

对于TCAP或RANAP消息是作为SCCP的净荷由M3UA透明传送，他们可以看作是SCCP的用户协议，M3UA使用SCTP协议作为低层可靠的信令传送协议。

1.M3UA层提供的服务

ASP的M3UA层向高层的MTP3用户提供与在SEP由MTP3向高层用户提供的相同原语集。

这种方式下，ASP的ISUP和/或SCCP层则不知道其所期望的MTP3业务是由SG的远端MTP3提供，而不是本地的MTP3层提供，M3UA有效的扩展接入MTP3层业务到远端ASP，M3UA层则不需要提供MTP3业务和重复MTP3过程。

●支持传送MTP3用户消息

M3UA通过SG和ASP之间的SCTP联接传送MTP－TRANSFER原语，MTP－TRANSFER原语被编码为带有MTP3路由标记的MTP3用户消息，和ISUP和SCCP建议的消息格式一样，在这种方式下从SS7网络收到的SCCP和ISUP消息不需要被重新编码为其它用户传送到ASP的格式，所有要求的MTP3路由标记信息（OPC,DPC,SIO）在ASP可用，与MTP3用户协议层所期待的一样。

●本地管理功能

M3UA可以提供对低层SCTP传送协议的管理，用来保证SG－ASP传送对于由MTP3用户信令应用是可用的。

M3UA提供对收到的M3UA消息的相关错误指示能力，以及向本地管理和或远端M3UA进行适当通知的能力。

●同MTP3网管功能的互通

在SG，M3UA必须能提供同MTP3网管功能的互通，从而保证用户信令消息能够在SS7和IP域中进行操作，这些包括：

1.向ASP的MTP3用户提供SS7网中的远端目的地不可及的指示。

2.向ASP的MTP3用户提供SS7网中的远端目的地可及的指示。

3.到SS7网中的远端对等MTP3用户层的消息经理拥塞时，用向ASP的MTP3用户提供指示。

4.向ASP的MTP3用户提供SS7网中的远端对等MTP3用户不可用的指示。

ASP的M3UA层可以启动对远端SS7目的点的可用性和拥塞状态的查询，这些信息是从SG的M3UA获得。

●支持对SG和ASP间SCTP联接的管理

SG的M3UA层维护所有配置的远端ASP的可用性状态，为了管理SG和ASP之间的SCTP联接和业务，同样远端ASP的激活/未激活状态也由SG来维护，激活的ASP是那些正在从SG接收业务的ASP。

本地管理可以命令SG或ASP的M3UA层建立到对等M3UA节点的SCTP联接。

它可以通过使用M-SCTPESTABLISH请求、指示和证实原语来建立到对等M3UA节点的SCTP联接。

M3UA层也可以使用M-SCTPSTATUS请求和指示原语向本地层管理通知低层SCTP联接的状态，例如：

M3UA可以向本地管理通知SCTP联接释放的原因，确定是由本地M3UA层还是有SCTP释放的。

M3UA层也可以向本地管理通知ASP可用性状态的变化，它通过使用M-ASPSTATUS原语改变和指示ASP的状态。

●支持对多个SG连接的管理

ASP可以把信令消息通过多于一个SG选路到SS7网络，当到主用SG的SCTP联接不可用，或者是从主用SG到SS7目的点不可用时，则可能出现主/备用倒换的情况，这就需要把受影响的业务重新选路到下一个有效的SG。

当信令消息在两个SG间负荷分担时，也应把业务转移到正常的SG上。

从ASP的观点来看，它假定如果到SG的SCTP联接可用的话，则SG能够处理到SS7目的地的业务量，SG也收到了ASP正在激活处理业务的指示，且SG没有指示SS7目的地不可用。

当ASP被配置为用两个或多个SG把话务分担到SS7网络时，为了有效的支持业务的重新选路/负荷分担，ASP必须了解当前SG处理到目的地业务的能力。

ASP也可以使用从SG收到的关于到连接目的地的拥塞信息。

一.1.1.2信令网结构

信令网关支持把从SS7网络收到的MTP3用户信令业务传送到多个分布的ASP（例如MGC或IP数据库）。

M3UA协议描述不能满足这种传送所要求的性能和可靠性，这时就要求物理网的网络结构，在特定的信息交换中带有数据可用性和物理节点的传送性能。

M3UA协议必须足够灵活从而允许其在不同的物理配置上操作和管理，进而满足网络运营者的性能和可靠性要求

为了满足在不同承载等级网中对SS7信令可靠性和性能的严格要求，网络运营者应当保证不会在SS7和IPASP的端到端的网络结构中出现一个单点故障，当然这还需要SG和ASP功能实体的可靠性来保证，它可以通过设置冗余的SG或者是为在SCTP端点和冗余主机之间的SCTP联接设置冗余的且有QOS保证的的IP网络通路来实现。

ASP在可用主机上的分布也十分必要。

对于特定的应用服务器，相关的ASP应当分布在至少两个主机上

对于承载网络，运营者可以保证在特定ASP故障或隔离后，稳定的呼叫或事务处理不会丢失，这意味着在某些情况下ASP需要共享呼叫和事务处理的状态或者是能够在每个ASP之间传递呼叫和事务处理的状态，同样的，在某些情况下ASP执行呼叫处理时，需要同相关的媒体网关进行配合，传递对于特定中继终端的MGC控制。

信令网物理结构如下图：

一.1.1.3配置实例

●ISUP消息传输

该例SG提供了独立的执节点NIF提供MGC到SEP的SS7信令消息的交换。

●

SCCP消息在IPSP间传输

该例显示了一种无信令网关的用法。

在这个例子中，SCCP用户协议的实例如RANAP或TCAP直接在两个IPSP之间交换SCCP消息

●有SCCP层的SG与远端ASP

在这个例子中SG包含了一个SS7SCCP协议层的实例，执行寻址到SGSCCP消息的GTT功能。

一.1.1.4M3UA协议单元

M3UA消息格式中包含一个公共消息头，之后是0个或多个由消息类型定义的参数，考虑到前向兼容性，因此所有消息类型都带有兼容性参数。

1.公共消息头

MTP3用户适配层协议消息的结构要求包括版本，消息类型，消息长度和消息内容。

消息头对于所有信令协议适配层消息是公共的。

Version

Reserved

MessageClass

MessageType

MessageLength

●M3UA协议版本

版本字段包括M3UA适配层的版本。

●消息级别:

8bits（unsignedinteger）

以下列出消息类型级别：

0管理消息Management（MGMT）Message

1传递消息TransferMessages

2七号信令网管理消息SS7SignallingNetworkManagement（SSNM）Messages

3ASP状态维护消息ASPStateMaintenance（ASPSM）Messages

4ASP传输维护消息ASPTrafficMaintenance（ASPTM）Messages

5to255保留Reserved

●消息类别:

8bits（unsignedinteger）

以下列出消息类别：

管理消息Management（MGMT）Message

0出错Error（ERR）

1通知Notify（NTFY）

2to255保留

传递消息TransferMessages

0保留

1净荷PayloadData（DATA）

2to255保留

七号信令网管理消息

0保留

1目的地不可达DestinationUnavailable（DUNA）

2目的地可达DestinationAvailable（DAVA）

3目的地查询DestinationStateAudit（DAUD）

4七号信令网拥塞SS7NetworkCongestionState（SCON）

5目的地用户不可用DestinationUserPartUnavailable（DUPU）

6to255保留

ASP状态维护消息ASPStateMaintenance（ASPSM）Messages

0保留

1ASP启动ASPUp（UP）

2ASP宕机ASPDown（DOWN）

3心跳Heartbeat（BEAT）

4ASP启动应答ASPUpAck（UPACK）

5ASP宕机应答ASPDownAck（DOWNACK）

6心跳应答HeatbeatAck（BEATACK）

7to255保留

ASP传输维护消息ASPTrafficMaintenance（ASPTM）Messages

0保留

1ASP激活ASPActive（ACTIVE）

2ASP去活ASPInactive（INACTIVE）

3ASP激活应答ASPActiveAck（ACTIVEACK）

4ASP去活应答ASPInactiveAck（INACTIVEACK）

5to255保留

●消息长度

消息长度定义了消息的八位位组长度，长度不包括消息头在内。

2.可变长度参数格式

M3UA消息由通用头和随后的0个或多个参数组成，可变长度的参数格式如下所示：

ParameterTag

ParameterLength

ParameterValue

●参数标签:

16bits（unsignedinteger）

标签域标识参数的类型。

●参数长度:

16bits（unsignedinteger）

该域包含参数内容的长度和参数标签。

●参数内容:

长度可变

该域包含实际要传输的信息。

参数的总长度（包含标签,参数长度和内容）必须是4的倍数字节。

如果参数的总长度不是4的倍数字节发送方应该在参数的最后填充0。

填充的长度不包含在参数的长度域。

接收方必须忽略填充的字节。

一.1.1.5程序流程

M3UA层需要响应从本地其它层收到的不同原语和从对等的M3UA层收到的消息，本节定义了M3UA响应这些事件的程序

1．支持M3UA层业务的程序流程

M3UA层的业务的前面已进行了描述，这些程序支持M3UA传送MTP3用户同MTP3边界上的原语。

1）收到本地的原语

在从上层或者是SG的节点互通功能收到MTP-Transfer原语后，M3UA层将向对等的M3UA层发送对应的DATA消息。

M3UA层必须正确的填写公共和特定头中不同的字段。

在SG，M3UA地址翻译和映射功能根据入局消息中的信息确定AS，并从AS的有序的ASP表中选择一个激活的ASP并构造DATA消息并把它发送到对应的SCTP联接上。

如果有多于一个ASP是激活的（即在所有激活的ASP间负荷分担业务），则从表中选择一个激活的ASP。

这种选择算法取决于实施，可以根据SLS或CIC采用循环方式。

消息需要发送到一个适当的SCTP联接上，并注意应能满足信令应用对消息顺序要求

2.支持M3UA本地管理功能业务的程序流程

1）本地层管理原语程序

在收到从本地层管理发来的原语后，M3UA层应当向其对等层发送相应的管理消息（ERROR），M3UA层必须正确的填写公共和特定头中不同的字段。

2）收到对等层发来的管理消息

在收到管理消息后，M3UA层必须调用相关的层管理原语（M-ERRORind.），指示给本地层管理。

3.支持M3UA的与MTP3网管功能的互通业务的程序流程

这些程序用来支持M3UA对SG和ASP之间联接的管理。

1）状态维护

SG的M3UA层维护每个AS的状态，配置每个AS接收的业务，作为到SG地址翻译和映射功能的输入。

1）ASP状态

SG的M3UA层维护在AS中的配置的每个ASP的状态。

特定的AS中的特定AS的状态变化都是由事件造成的，这些事件包括：

●在APS收到对等M3UA层发送的消息；

●在AS中的其它ASP收到对等M3UA层发来的一些消息；

●从SCTP层收到指示；

●转变时间触发

ASP-宕机：

在ASP的远端M3UA对等层不可用和/或SCTP联接不可用，所有ASP的初始状态都为该状态

ASP-启动：

在ASP的远端对等M3UA层可用（且SCTP联接激活），但应用业务是停止的。

ASP-激活：

在ASP的远端对等M3UA层可用，且应用业务是激活的。

（对特定的路由上下文或一组路由上下文）

ASP的状态转移图如下：

ASP状态转移图见图，ASP可能的状态有：

2）AS状态

SG的M3UA层维护每个AS的状态，图35给出了AS的状态转移图。

AS的状态变化也是由事件造成的，这些事件包括：

●ASP状态转移

●恢复定时器触发

AS可能的状态有：

AS-DOWN：

AS不可用，该状态同时也说明在该AS中所有相关的ASP处于ASP-DOWN状态。

初始化时AS处于该状态。

AS-UP:

AS可用但没有应用业务被激活（即一个或多个相关的ASP处于ASP-UP状态，但没有处于ASP-Active）。

AS-ACTIVE：

AS可用且应用业务被激活，该状态也表明AS中至少有一个ASP处于ASP-ACTIVE状态。

AS-PENDING：

一个激活的ASP从激活状态转移到未激活状态，或者是从激活转移到宕机状态并且该激活的ASP是AS中的最后一个，恢复定时器（Tr）将启动，所有入局的SCN消息将在SG进行排队。

如果在（Tr）超时前有ASP激活，则AS将进入到AS-ACTIVE状态，所有排队的消息将被发送到激活的ASP。

如果在定时器Tr超时前没有ASP激活，则SG将停止对消息的排队，，并丢弃先前排队的消息，AS中至少有一个ASP处于ASP-UP,AS将进入到AS-UP状态，否则AS进入AS-DOWN。

AS状态转移图如下：

2）ASPM流程

在建立SCTP联接前，SG和ASP均被认为是宕机状态。

ASP负责启动建立ASP到SG的联接，ASP的M3UA层收到从层管理发送的M-SCTP.ESTABLISH请求原语后，M3UA将尝试建立到SG的远端对等M3UA层的SCTP联接，在收到SCTP层发送的SCTP-CommunicationUp证实原语后，M3UA层将调用M－SCTPESTABLISH证实原语发送到层管理。

在SG，M3UA层收到SCTP发来的SCTP-CommunicationUp指示原语后，M3UA层将调用M-SCTPESTABLISH指示原语发送到层管理。

一旦SCTP联接建立后，ASP的M3UA层将通过层管理，使用M-ASPSTATUS原语找出其本地M3UA用户的状态，根据本地M3UA用户的状态，本地ASPM2UA应用服务器处理维护（ASPM）功能将启动ASPM程序，使用ASP-Up/-Down/-Active/-Inactive消息向SG传递ASP的状态。

如果M3UA层随后又从SCTP层收到了SCTP-CommunicationDown指示，则M3UA层将通过调用M-SCTPSTATUS指示原语通知层管理。

在SG和ASP的ASP的状态将转移到宕机状态。

在ASP，层管理可以通过使用M-SCTPESTABLISH请求原语尝试重新建立SCTP联接。

3）对等层间消息的ASPSM,ASPTM程序

所有的ASPM消息将发送在一个顺序的流中，用来保证其顺序。

使用SCTP流0

1）ASP-Up

在ASP已经成功建立到SG的SCTP联接后，SG等待ASP发送的ASP-Up消息，用来指示对等的ASPM3UA层可用。

ASP总是作为ASP-UP交换的发起者。

当SG收到ASP-UP消息且内部的ASP没有因为本地管理原因被闭锁，则SG标记远端的ASP为启动状态，SG用Notify（ASP-Up）消息作为对ASP的证实。

尽管ASP在SG已经被标记为UP,当SG收到ASP发来的ASP-Up的消息后总是用Notify（ASP-Up）消息作为响应。

如果由于本地的原因SG不能响应ASPUP，则SG用ASP-Down消息来响应ASPUP

在ASP，从SG收到的Notify（ASP-Up）不需要ASP确认，如果ASP未能收到SG的响应，或者是收到了ASP-Down,ASP将以2秒钟的频率重新发送ASP－UP消息，直到收到SG发送的Notify（ASP-Up）消息为止。

如果在重复若干次后仍旧没有收到SG发送的Notify（ASP-Up）消息，则ASP可以降低发送ASP－UP消息的频率（可以为5秒）

在发送任何ASP业务控制消息（ASPACorASPIA）或数据消息前，ASP必须等待从SG发送的Notify（ASP-Up）消息，否则会造成消息丢失，如果SG在收到ASPUP消息前收到了数据消息，则SG将舍弃数据消息。

2）ASP-Down

当ASP从其归属的应用服务器列表中被清除后，则ASP将向SG发送ASP-DOWN。

如果发生如下事件，SG标记该ASP为宕机状态，并且向ASP返回一个Notify（ASP-Down）消息

●从ASP收到ASP-Down消息

●从ASP收到其它的ASPM消息，且该ASP已经被SG出于管理原因闭锁。

尽管ASP在SG已经被标记为宕机状态，SG仍要发送Notify（ASP-Down）消息作为收到ASP-Down消息的响应。

如果ASP没有收到SG的响应，则ASP可以按照2秒的频率重复发送ASP-Down消息，直到收到SG的ASP-Down消息或者是SCTP清除的指示。

如果在重复若干次后仍旧没有收到ASP-Down消息，则ASP可以降低发送ASP-Down消息的频率（可以为5秒）

3）ASP-Active

ASP任何时间收到SG发来的Notify（ASP-Down）证实，则ASP向SG发送ASP-Active（ASPAC）消息用来指示ASP已经准备好处理业务。

当一个ASP通过一个SCTP联接被配置/或在多于一个应用服务器登记处理业务量时，则ASPAC消息中应当包含多个路由上下文用来指示ASPAC适用的应用服务器。

当收到ASP激活（ASPAC）消息后，则SG向ASP响应一个NOTIFY消息用来证实已收到的ASPAC消息，并且开始向相关应用服务器发送业务到ASP。

在SG的M3UA只有三种应用服务器业务处理模式：

over-ride，负荷分担和新业务，ASPAC消息中的类型参数指示在特定应用服务器中使用的模式，如果SG确定在ASPAC消息中指示的模式与当前AS使用的业务处理模式不兼容，则SG响应一个ERROR消息，用来指示无效的业务处理模式。

当AS处于故障克服模式下，在SG收到的ASPAC消息将导致所有业务将改向至发送ASPAC的AS的ASP。

AS中任何先前激活的ASP现在则被认为是未激活，并且不会收到AS中的任何业务，SG用Notify（Asp-Active）消息响应ASP发送的ASPAC消息，SG将向先前在AS中处于激活的ASP发送Notify（ASP-UP）消息。

当AS处于负荷分担模式下，在SG收到的ASPAC消息将导致所有的业务将分布到发送ASPAC的ASP和其他在AS中激活的ASP。

在SG中把业务量平均分担到AS中激活的ASP。

SG用Notify（ASP-Active）消息来响应ASP发送的ASPAC。

当AS处于在新业务模式下，在SG收到ASPAC消息后则会导致所有业务量转移到发送ASPAC的ASP中，但与在另一个ASP中进行呼叫相关的消息则不发送到新的ASP（只有新呼叫/事务处理）SG如何完成区分新旧呼叫和业务量的负荷分担取决于应用和实施。

SG通过向ASP发送Notify（ASP-Active_New）消息来响应ASPAC，在一个可配置的定时器超时后，ASP转移到ASP－Active状态并且向ASP发送Notify（ASP-Active）。

4）ASP去激活

当ASP希望停止收到业务量，则向SG发送ASP去激活（ASPIA）。

在这种情况下，ASP被配置为或登记为通过SCTP联接在多于一个AS处理业务量，ASPIA中包含一个或多个路由上下文用来指示ASPIA适用于的AS。

当ASP退出业务时，在SG的M3UA有三种应用服务器业务量处理模式，Over-ride负荷分担和完美的收回。

ASPIA消息中的类型参数指示出一个特定应用服务器使用的模式。

如果SG确定ASPAC中指示的模式与当前在AS中使用的处理模式不兼容，则SG用ERROR消息进行响应用来指示无效的业务量处理模式。

当AS处于故障克服模式下，这种情况下另外的一个ASP已经通过Over-rideASPAC占据了AS中的所有业务。

发送ASPIA的ASP被SG认为是未激活的。

SG重新向ASP发送Notify（ASP_Up）消息。

当AS处于负荷分担模式下，SG把ASP设置为未激活状态，并通过当前在AS中使用的负荷分担算法把AS的业务量重新分配到其它激活的ASP。

在到该ASP的业务停止后，向ASP发送Notify（ASP-Up）消息

当AS处于GracefulWithdrawal模式下,SG把所有与新呼叫有关的业务量转移到其它激活的ASP，并仍把那些与未完成呼叫相关的业务量发送到原来的ASP。

向ASP发送Notify（ASP-Act_Old）消息，ASP转移到Active_Old状态。

当所有未完成的呼叫结束后，或者是当一个可配置的定时器TS超时后，SG把ASP转移到UP状态并向ASP发送Notify（ASP-Up）消息。

如果在应用服务器中没有其它激活的ASP，SG可以对于该AS舍弃所有的入局消息（除了与Active_OldASP相关的消息），或者是对入局消息进行T（r）秒的缓存，在T（r）秒后，舍弃缓存的所有消息。

T（r）是可以由网络运营者进行配置的，如果在T（r）超时前，SG收到从AS中的ASP发来的ASPAC消息后，所有缓存的业务量将转移到该ASP，并停止该定时器。

5）通知

当由SG发送了Notify（AS-Up）消息，且SG中没有激活的ASP可以处理业务，该Notify不强制收到该消息的ASP变为激活。

ASP仍旧处于当前采取的动作的控制。

6）心跳

当低层不使用SCTP作为传送时，且操作的传送层又没有相应的心跳机制可以检测传送联接的丢失，则任选的心跳程序可以