M3UA协议.docx

1、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SS7 MTP3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SS7 MTP2 and MTP3 协议层并发送ISUP, SCCP和/或其他

2、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

3、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MTPTRANSFER原语，MTPTRANSFER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

4、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SGASP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MTP

5、3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

6、等M3UA节点的SCTP联接。它可以通过使用M-SCTP ESTABLISH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-SCTP STATUS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-ASP STATUS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

7、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

8、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IP ASP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

9、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

10、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SS7 SCCP协议层的实例，执行寻址到SG SCCP消息的GTT功能。一.1.1.4 M3UA 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。VersionReservedMessage ClassMessage TypeM

11、essage Length M3UA协议版本 版本字段包括M3UA适配层的版本。 消息级别: 8 bits (unsigned integer) 以下列出消息类型级别： 0 管理消息 Management (MGMT) Message 1 传递消息 Transfer Messages 2 七号信令网管理消息 SS7 Signalling Network Management (SSNM) Messages 3 ASP 状态维护消息 ASP State Maintenance (ASPSM) Messages 4 ASP 传输维护消息ASP Traffic Maintenance (ASPTM)

12、 Messages 5 to 255 保留 Reserved 消息类别: 8 bits (unsigned integer) 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) 2 to 255 保留 传递消息 Transfer Messages 0 保留 1 净荷 Payload Data (DATA) 2 to 255 保留七号信令网管理消息 0 保留 1 目的地不可达 Destination Unavailable (DUNA) 2 目的地可达 Destination Available

13、(DAVA) 3 目的地查询 Destination State Audit (DAUD) 4 七号信令网拥塞 SS7 Network Congestion State (SCON) 5 目的地用户不可用 Destination User Part Unavailable (DUPU) 6 to 255 保留ASP状态维护消息 ASP State Maintenance (ASPSM) Messages 0 保留 1 ASP启动 ASP Up (UP) 2 ASP 宕机 ASP Down (DOWN) 3 心跳 Heartbeat (BEAT) 4 ASP启动应答 ASP Up Ack (UP

14、 ACK) 5 ASP 宕机应答 ASP Down Ack (DOWN ACK) 6 心跳应答 Heatbeat Ack (BEAT ACK) 7 to 255 保留ASP传输维护消息 ASP Traffic Maintenance (ASPTM) Messages 0 保留 1 ASP激活 ASP Active (ACTIVE) 2 ASP 去活 ASP Inactive (INACTIVE) 3 ASP激活应答 ASP Active Ack (ACTIVE ACK) 4 ASP去活应答 ASP Inactive Ack (INACTIVE ACK) 5 to 255 保留 消息长度 消息长

15、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：Parameter TagParameter LengthParameter Value 参数标签: 16 bits (unsigned integer)标签域标识参数的类型。 参数长度: 16 bits (unsigned integer)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

16、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

17、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(

18、M-ERROR ind.)，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

19、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

20、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

21、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-Communication Up证实原语后，M3UA层将调用MSCTP ESTABLISH证实原语发送到层管理。在SG，M3UA层收到SCTP发来的SCTP-Comm

22、unication Up指示原语后，M3UA层将调用M-SCTP ESTABLISH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-ASP STATUS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ASP M2UA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-Communication Down指示，则M3UA层将通过调用M-SCTP STATUS指示原语通知层管理。在SG和ASP的ASP

23、的状态将转移到宕机状态。在ASP，层管理可以通过使用M-SCTP ESTABLISH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01) 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ASP M3UA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

24、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ASP UP，则SG用ASP-Down消息来响应ASP UP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ASPUP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ASPUP消息的频率（可以为5秒）在发送任何ASP业务控制消息 (ASP

25、AC or ASPIA)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ASP UP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

26、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-ActiveASP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

27、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

28、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

29、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ASPActive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，

30、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-ride ASPAC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

31、停止后，向ASP发送Notify (ASP-Up)消息当AS处于Graceful Withdrawal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_Old ASP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