Signaling System #7 Signaling System #7 (SS7) ou système de signalisation #7 est un ensemble de protocoles de signalisation téléphonique qui sont utilisés dans la grande majorité des réseaux téléphoniques mondiaux. Sa principale application est l'établissement et la libération d'appels. Il est souvent abrégé en SS7 mais en Amérique du Nord, CCSS7 est utilisé pour "Common Channel Signaling System 7". En Angleterre et certain pays européen, C7 (CCITT number 7), number 7 ou CCIS7. (L'ITU-T étant nommé CCITT auparavant.) Il existe 4 grandes variantes du protocole SS7 qui sont choisies en fonction du lieu de mise en place : ANSI (pour l'Amérique du Nord), Chine, Japon et ITU-T (pour le reste du monde).
Historique Le protocole SS7 a été développé par AT&T en 1975. Il a été standardisé par le CCITT en 1981 dans la série de recommandations Q.7XX. SS7 est défini comme un remplaçant des standards précédents : Signalling System #5 (SS5), Signalling System #6 (SS6) et R2. À la différence du SS5 et du SS6, R2 continue à être utilisé dans de nombreux pays. SS5 et les protocoles antérieurs utilisaient des solutions de signalisation à l'intérieur de la bande (inband en anglais). Les informations d'établissement d'appels étaient envoyées par l'utilisation de fréquences doubles (DTMF) dans les lignes téléphoniques. Cela entraînait des problèmes de sécurité car l'utilisateur pouvait générer ces DTMF à l'aide d'un équipement appelé Blue box. SS6 et SS7 utilisent une signalisation en dehors de la bande. Un canal extérieur à la communication est dédié à la signalisation.
Fonctionnalité La signalisation est, entre les composants d'un appel, l'échange d'informations nécessaires pour fournir et maintenir des services. Les utilisateurs d'un réseau téléphonique commuté (RTC) échangent des informations de signalisation avec les éléments réseaux de manière continue. Un exemple de signalisation entre le téléphone d'un utilisateur et le réseau inclut : numéroter, fournir une tonalité d'appel, accéder à une messagerie, envoyer la tonalité d'attente d'appel ... SS7 est un moyen par lequel les éléments du réseau téléphonique échangent des informations. L'information est transportée sous forme de messages. SS7 peut envoyer des informations comme : • • • • •
Je t'envoie un appel fait depuis 212-555-1234 vers 718-555-5678. Il est sur le circuit voix n° 067 Quelqu'un vient d'appeler le 0 800 12 34 56. Je l'envoie vers où ? Le destinataire de l'appel sur le circuit voix n° 11 est occupé. Libère l'appel et renvoie une tonalite d'occupation. La route vers X est surchargée. N'envoyez plus d'appels à moins d'avoir une priorité de 2 ou plus Je désactive le circuit voix n° 143 pour maintenance.
SS7 fournit, dans le réseau téléphonique, une structure universelle pour la signalisation, l'envoi de messages, l'interconnexion et la maintenance réseau. Il gère l'établissement d'appels, l'échange d'informations utilisateur, le routage d'appels, la facturation et supporte les services du réseau intelligent (en anglais Intelligent Network (IN)) L'utilisation principale de SS7 est de délivrer un appel téléphonique à travers le RTC. L'appel peut avoir à traverser plusieurs réseaux de différents opérateurs téléphoniques. (Par exemple sur un appel international ou s'il y a plusieurs opérateurs nationaux...). A chaque étape sur le chemin de l'appel les commutateurs téléphoniques ont besoin de savoir d'où vient l'appel (quelle ligne téléphonique, quel canal ou quel circuit) et vers où il va. Cela nécessite beaucoup de coordination. ISUP (ou ISDN User Part signaling) est un type de communication SS7 qui s'occupe de l'établissement d'un appel tout au long de ces différents liens. Les messages ISUP sont passés de commutateur en commutateur et à chaque point du circuit l'appel est étendu un peu plus jusqu'à l'aboutissement de l'appel (établissement de bout en bout). Certaines fonctionnalités ont été séparées du chemin principal de l'établissement des appels. Une couche de gestion séparée a été introduite qui correspond à la notion de réseau intelligent (IN). Le rôle du réseau intelligent est de permettre des fonctions plus avancées comme : La translation de numéro (l'appel d'un numéro gratuit (type 800 ou 0 800) doit être redirigé vers un numéro standard du RTC.), la gestion de cartes prépayées,...
Composants d'une infrastructure SS7
SS7 sépare clairement le réseau de signalisation des circuits voix. Un réseau SS7 doit être fait d'équipement compatible SS7 de bout en bout pour pouvoir fournir toutes les fonctionnalités. Le réseau est composé de différents type de liens (A, B, C, D, E et F) et de trois type de noeuds (Service switching point (SSPs), signal transfer point (STPs), and Service Control Point (SCPs).) Chaque node est identifié par un numéro et (point code). Les services étendus sont fournis grace à l'interface vers une base de données au niveau SCP. Les liens entre les nodes sont des liens à 56 kbit/s ou/et 64 kbit/s en full-duplex. Il existe trois modes de transport pour ces liens : • • •
La signalisation en mode associé (en anglais : Associated signaling) La signalisation en mode quasi-associée (en anglais : Quasi-associated signaling) La signalisation en mode non associée (en anglais : Non-associated signaling)
Point de transfert sémaphore Le point de transfert sémaphore (en anglais: Signalling Transfer Point (STP))
Point de Contrôle Service Réseau Le Point de Contrôle Service Réseau (en anglais: Service Control Point (SCP))
Commutateur d’Accès Service Le Commutateur d’Accès Service (en anglais: Service Switching Point (SSP)) est un commutateur téléphonique géré dans l'environnement SS7.
SEP Le (SEP) (en anglais: Signal End Point) est un point de terminaison du réseau sémaphore. Il s'agit d'un SSP ou SCP.
Liens
Liens de type A Le lien de type A est un lien d'accès (en Anglais: Access Link ou A link). Il connecte un SEP à un STP. Liens de type B Le lien de type B est un lien de pont (en Anglais: Bridge Link ou B link) Liens de type C Le lien de type C est un lien de croix (en Anglais: Cross Link ou C link) Liens de type D Le lien de type D est un lien de diagonale (en Anglais: Diagonal Link ou D link) Liens de type E Le lien de type E est un lien étendu (en Anglais: Extended Link ou E link) Liens de type F (En anglais: fully associated ou F Link)
Architecture Sous-systèmes SS7 Couche
Protocoles CAP MAP INAP Application Util. TC (TCAP) Gest. TC (TCAP) Transport
ISUP TUP DUP
SCCP
OMAP
Réseau
MTP Level 3
Liaison
MTP Level 2
Physique
MTP Level 1
Sous-système transport de messages (MTP) Le sous-système transport de messages (en anglais: Message Transfer Part) est défini dans les recommendations Q.701, Q.702, Q.703, Q.704, Q.706 et Q.707. Il transporte les messages entre les différentes interfaces utilisateurs.
Sous-système commande des connexions sémaphores (SCCP) Le sous-système commande des connexions sémaphores (en anglais Signalling Connection Control Part(SCCP)) est défini dans les recommandations Q.711, Q.712, Q.713, Q.714, Q.715 et Q.716. C'est le protocole de transport des réseaux SS7. Il est comparable au TCP pour Internet. SCCP fournit un service de transport aux messages d'une adresse SCCP à travers différents équipements réseaux jusqu'à l'équipement destinataire.
Sous-système utilisateur téléphonie (TUP) Le sous-système utilisateur téléphonie (en anglais Telephone User Part) est défini dans les recommandations Q.721, Q.722, Q.723, Q.724 et Q.725. Il est en charge de définir les fonctions de signalisation des appels téléphoniques dans l'environnement SS7.
Sous-système gestionnaire de transactions (TC) Article détaillé : Transaction Capabilities Application Part.
Le sous-système gestionnaire de transactions (en anglais Transaction Capabilities (TC) ou Transaction Capabilities Application Part (TCAP)) est défini dans les recommandations Q.771, Q.772, Q.773, Q.774 et Q.775. Il permet à des applications, notamment de base de données, d'établir une communication avec un élément réseau.
Sous-système utilisateur pour le RNIS (ISUP) Le sous-système utilisateur pour le RNIS (en anglais ISDN User Part) est défini dans les recommandations Q.761, Q.762, Q.763, Q.764 et Q.766. Il est en charge de définir les
fonctions de signalisation des appels RNIS dans l'environnement SS7. Il a accès à l'interface SCCP pour permettre une signalisation de bout-en-bout.
Sous-système pour l'exploitation, la maintenance et la gestion (OMAP) Le sous-système pour l'exploitation, la maintenance et la gestion (en anglais Operations, Maintenance and Administration Part) est défini dans les Recommandations Q.750 à Q.759. Il comprend un ensemble sous-couche chargé d'assurer l'exploitation, la maintenance et la gestion du réseau SS7. Il intervient sur toutes les couches du modèle SS7 et correspond globalement à SNMP pour IP.
INAP Mobile Application Part (MAP) Le protocole Mobile Application Part (MAP) fournit une couche application pour les différents éléments d'un réseau GSM, GPRS ou UMTS. Le but est de leur permettre de communiquer pour pouvoir fournir les services aux utilisateurs de téléphone mobile.
CAMEL Application Part (CAP) Le CAMEL Application Part (CAP) (Customised Applications for Mobile networks Enhanced Logic Application Part) est un protocole de signalisation dans l'environnement SS7. CAP est un protocole utilisateur de gestion à distance des éléments de service (en anglais: Remote Operations Service Element (ROSE)). CAP est basé sur un sous-ensemble de INAP.1
Sous-système utilisateur données (DUP) Le sous-système utilisateur données (en anglais Data User Part) est défini dans la Recommandation Q.741 et X.61. Il est en charge de définir les fonctions de signalisation des appels de données internationaux dans l'environnement SS7. Cette recommandation a été abandonnée, car elle n'était plus utilisée.2
Private automatic branch exchange
PABX Matra série MC6500 Un Private Automatic Branch eXchange (plus généralement appelé PABX et parfois PBX) est un multiplexeur téléphonique privé.
Généralités Un PABX sert principalement à relier les postes téléphoniques d'un établissement (lignes internes) avec le réseau téléphonique public (lignes externes). Il permet en plus la mise en œuvre d'un certain nombre de fonctions notamment : 1. 2. 3. 4.
Relier plus de lignes internes qu'il n'y a de lignes externes. Permettre des appels entre postes internes sans passer par le réseau public. Programmer des droits d'accès au réseau public pour chaque poste interne. Proposer un ensemble de services téléphoniques (conférences, transferts d'appel, renvois, messagerie, appel par nom...). 5. Gérer les SDA (Sélection Directe à l'Arrivée). 6. Gérer la ventilation par service de la facture téléphonique globale (taxation). 7. Apporter des services de couplage téléphonie-informatique (CTI) tels que la remontée de fiche essentiellement via le protocole CSTA.
Évolutions On le désigne aussi par les termes autocommutateur privé, voire standard téléphonique (terme issu des anciens standards manuels existant avant les commutateurs automatiques, car un standard est dorénavant seulement un équipement relié au PABX). Dans les pays anglosaxons, on parle aussi de PBX. Si l'autocommutateur est équipé en conséquence, on peut lui relier des équipements analogiques (téléphones analogiques, modems analogiques, Minitels, fax...), ou numériques (téléphones numériques, modems Numéris, ...).
On peut aussi lui connecter des bornes DECT pour des postes téléphoniques sans fil. La technologie DECT permet dans une entreprise privée d'assurer une couverture totale par bornes radio et de pouvoir ainsi téléphoner en bénéficiant des facultés de roaming et de hand over. La personne ayant un poste DECT peut donc passer d'une borne à l'autre sans perdre sa communication. Il apparaît maintenant le support de la voix sur réseau IP (VoIP). On peut alors utiliser des téléphones VoIP (filaires ou WiFi) ou des PCs équipés de logiciels VoIP et de casquesmicrophones ainsi que des postes SIP Un PCBX (ou IPBX) est un PABX bâti sur un PC faisant tourner un logiciel tel qu'Asterisk par exemple, au lieu d'un équipement électronique indépendant et dédié. Le terme PBX est plus général et ne fait pas la distinction entre PCBX et PABX. Il est très utilisé en VoIP car les PBX sont virtuels.
Compatibilité Relier des PABX de marques différentes entre eux reste toujours problématique, malgré l'existence de standards malheureusement moyennement respectés. Pour ce faire, on utilise généralement le protocole QSIG, ou SIP (lorsqu'il s'agit de VoIP uniquement).
PABX / PABX-IP: Game Over? Différents poids lourds de l'industrie des logiciels, comme IBM et Microsoft, ont développé leurs propres solutions de téléphonie sur IP, en y ajoutant un certain nombre d'innovations liées à la possibilité d'intégrer étroitement des services multimédias sur le poste de travail de l'utilisateur. On parle désormais non plus restrictivement de "téléphonie sur IP", mais de "Communication Unifiées". En effet, ces systèmes supportent non seulement les fonctions de téléphonie d'un PABX classique, mais aussi les appels visio, les services de travail collaboratif (comme la messagerie instantanée, la présence, l'organisation de conférences audio, visio ou par le web), la personnalisation des règles de joignabilité avec une très grande flexibilité. Les éditeurs, notamment ceux mentionnés plus haut, ont la ferme intention de s'imposer sur le marché de la téléphonie d'entreprise et d'y redistribuer les cartes. Ce qui permet de penser qu'à terme (d'ici quelques années), beaucoup d'entreprises mettront au rebut leurs vieux PABX.
Supervision du réseau téléphonique La supervision de l'outil téléphonique est primordiale. Elle revêt plusieurs aspects : • • •
supervision du fonctionnement du PBX supervision du fonctionnement des postes et sofphones supervision de l'utilisation des ressources téléphoniques
Logiciels PABX Open Source Certains logiciels libres permettent de transformer un simple ordinateur PC en PABX, citons entre autres :
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Asterisk 3 CallWeaver (anciennement OpenPBX) 4 SipX 5 Bayonne 6
Utilitaires pour PABX •
Alca-line Outil d'analyse des CDRs (Call Detail Records) pour Alcatel 4400
Fonctionnalités Ne pas déranger La fonctionnalité « ne pas déranger », aussi abrégée par le sigle NPD, ou parfois DND (pour son nom anglais « do not disturb », dont c'est une traduction littérale), permet, lorsqu'elle est activée sur un poste, d'empêcher les appels entrants de le faire sonner. L'appelant peut alors être redirigé vers un autre poste (typiquement celui d'un secrétaire ou d'un assistant) ; l'appel peut aussi être bloqué, auquel cas l'appelant entend une tonalité d'occupation, une tonalité spécifique à cette fonction, ou un message pré-enregistré ; ou encore, l'appel peut être acheminé de manière normale (l'appelant entend la tonalité de retour d'appel), mais la sonnerie est remplacée sur le poste du destinataire par une alerte visuelle (un voyant lumineux). Sur certains PABX, des codes sont instaurés pour permettre aux supérieurs hiérarchiques de contourner cette fonctionnalité, et faire sonner le poste d'un subordonné même si elle y est activée. La fonctionnalité tire son nom de l'inscription portée sur les panneaux que les clients d'un hôtel peuvent accrocher à l'extérieur de leur chambre, à la poignée de leur porte, afin d'informer le personnel (par exemple, de ménage) qu'ils ne souhaitent pas être dérangés. La fonctionnalité a aussi été étendue aux systèmes de messagerie instantanée.
General Packet Radio Service Le General Packet Radio Service ou GPRS est une norme pour la téléphonie mobile dérivée du GSM permettant un débit de données plus élevé. On le qualifie souvent de 2,5G. Le G est l'abréviation de génération et le 2,5 indique que c'est une technologie à mi-chemin entre le GSM (2e génération) et l'UMTS (3e génération). Le GPRS est une extension du protocole GSM : il ajoute par rapport à ce dernier la transmission par paquets. Cette méthode est plus adaptée à la transmission des données. En effet, les ressources ne sont allouées que lorsque des données sont échangées, contrairement au mode « circuit » en GSM où un circuit est établi – et les ressources associées – pour toute la durée de la communication.
Débit Contrairement à une communication vocale où un – et un seul – time slot (TS) est alloué pour la transmission de la voix, dans une liaison GPRS, le nombre de TS peut varier, entre un minimum fixé à 2 et le maximum à 8 TS par canal, en fonction de la saturation ou de la disponibilité de la BTS. Le débit de chaque TS est déterminé par le coding scheme (CS), qui caractérise la qualité de la transmission radio : • • • •
CS1 = 9,05 kB/s (équivalent du GSM « voix ») ; CS2 = 13,4 kB/s ; CS3 = 15,6 kB/s ; CS4 = 21,4 kB/s (cas optimal du mobile à l'arrêt, au pied de l'antenne et seul dans le secteur couvert par l'antenne).
Le débit théorique maximal est de 8 TS x CS4 = 171,2 kB/s. Mais en pratique le débit pratique maximal est d'environ 50 kB/s. Le débit usuel de 2 TS x CS1 x 2/3 = 12,1 kB/s, soit environ 111 kbit/s.
Architecture Le GPRS permet de fournir une connectivité IP constamment disponible à une station mobile (MS), mais les ressources radio sont allouées uniquement quand des données doivent être transférées, ce qui permet une économie de la ressource radio. Les utilisateurs ont donc un accès bon marché, et les opérateurs économisent la ressource radio. De plus, aucun délai de numérotation n'est nécessaire. Avant le GPRS, l'accès à un réseau se faisait par commutation de circuits, c’est-à-dire que le canal radio était réservé en continu à la connexion (qu'il y ait des données à transmettre ou pas). La connexion suivait le chemin suivant : MS
-> BTS -> BSC -> MSC -> Réseau.
Comme on peut le noter, aucun nouvel équipement n'était nécessaire. Le GPRS introduit lui de nouveaux équipements. La connexion suit le cheminement suivant : MS -> BTS -> BSC -> SGSN -> Backbone GPRS (Réseau IP) -> GGSN -> Internet.
La connexion entre le MS et le BSS (c’est-à-dire BSC + BTS + TRAU) fait intervenir un protocole de couche 2 (MAC, Medium Access Control) et un protocole de couche 3 (RLC, Radio Link Control). Ces deux couches ont pour mission de gérer les procédures de connexion/déconnexion et de gérer le partage de la ressource radio entre plusieurs utilisateurs. RLC gère la segmentation et le réassemblage, et supporte deux modes d'utilisation: acknowledged mode qui permet la retransmission d'une trame erronée et unacknowledged mode qui ne le permet pas.
La connexion entre le BSS et le SGSN (Serving GPRS Support Node) a lieu avec le protocole NS (Network Service) en couche 2 et le protocole BSSGP (Base Station Subsystem GPRS Protocol) en couche 3. La connexion entre le SGSN (Serving GPRS Support Node) et le GGSN (Gateway GPRS Support Node) utilise le protocole IP. Les connexions en couche 4 se font avec le protocole LLC (Logical Link Control) entre la MS et le SGSN, et avec l'UDP entre le SGSN et le GGSN. Au-dessus des couches 4 se trouvent deux autres protocoles: SNDCP ((en)Sub Network Dependent Converge Protocol) entre la MS et le SGSN, et GTP ((en) GPRS Tunnelling Protocol) entre le SGSN et le GGSN. Finalement une connexion TCP/IP peut avoir lieu entre la MS et un serveur distant.