20. Verbindungsaufbau / Signalisierung 20.1 Zielsetzung

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1 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 Network 1 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

2 Physikalische Signalisierung im analogen Telephonnetz Telefon-Endgerät: - Weiche konvertiert zwischen Zweidraht- und Vierdraht-Technik, - Schleifenstrom zum Amt wird gemessen, - Wählscheibe betätigt Gabel, - Hörer evtl. "off-hook", - Lautsprecher, - Mikrophon. Alternativ: - Wähltasten, - Wähltöne, = DTMF, = MFV, Nicht ISDN. Telefon Weiche 4: Gabelschalter Vermittlung Strommessung 2 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

3 Signalisierungsbeispiel Ablauf für Telephon: - Abheben, - Summton abwarten, - Nummern wählen, - Summton weggeschaltet, - Frei- oder Besetztzeichen, - Sprechen & Absprechen, - Aufhängen. Endgerät off-hook Drehscheibe Wählziffern & HS: - User zu Netzwerksignalisierung, - DTMF: dual tone multiple frequency, - MFV: Mehrfrequenzwahlverfahren, - Impulswahl mit Wahlschalter => Warten Sprechen Audiosignale: - Netzwerk zu User Signalisierung - Wählton, Frei, Besetzt, Gassenbesetzt, - Operator-Ansage. on-hook off-hook Widerstand gering Wählton Widerstand schwankt kein Ton aufgelegt Freizeichen kein Ton 2 4 Vermittlung Setup Setup-Ack Wählziffern Alerting Connect 3 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

4 20.2 Programmierung der Verbindungssteuerung - Diplomarbeit von H. Sommerfeldt, Uni Ulm, - Telephon auf Basis einer ISDN Karte, - Graphische Telephonoberfläche, - Leistungsmerkmale geplant. Programmierschnittstellen: - CAPI (Stollmann...), - TAPI (Microsoft), - SIP denkbar. 4 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

5 20.3 SIP Telephon Aufba u 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. Endgeräte: - Entweder am Computer mit Headset, - Oder über separaten SIP Telephon-Hub, - PBX-Anschluss möglich. IP- & POTS-Telephon DSL-Modem 100 BaseT PBX 5 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

6 20.4 Protokollarchitektur im ISDN Zweigeteilter Protokollstapel: - "User Plane" zum Transport der Nutzdaten im engeren Sinne (nur Schicht 1 & 2), - "Control Plane" für Steuerung und Management-Funktionen. Endgerät Endgerät User Plane pcm, ppp So, B-Ch. pcm, ppp So, B-Ch. Control Plane tapi/capi Netz tapi/capi Call Ctrl.. Call Ctrl.. LAPD LAPD So, D-Ch. So, D-Ch. 6 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

7 Einbettung des D-Kanal Protokolles im So-Rahmen 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.431. Schicht 1 - I.430/I.431: - Bits einer Signalisierungsnachricht sind an festen Stellen im So-Rahmen untergebracht. Q.931-Rahmen, Ebene 3 LAPD-Rahmen So Rahmen 7 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

8 Ebene 2 - D-Kanal Protokoll - LAPD - nach Empfehlung I.440/I.441/Q.920/Q.921. HDLC-Rahmen mit 16 bit-adresse: - 6 Bit SAPI (Dienstzugang), - 7 Bit TEI (Endgeräte Nummer). 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. Flag SAPI TEI Command (Command-Ext) Informationsfeld für Ebene 3 Prüfsumme (CRC) Flag 8 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

9 Ebene 3 - D-Kanal Paketformat (Q.931) 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. C R Protocol Discriminator Länge Call Ref. Message Information Element Informationstyp 0 Informationstyp Länge Inhalt Inhalt 9 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

10 Beispielpaket auf Ebene 3, hier Verbindungsaufbau (Setup): - Verbindungsaufbau, Telefonnummer (Anrufer und Angerufener), - normalerweise weitere Charakterisierungung: bearer capabilities etc. Inhalt Paket Feld leitungsvermittelt 1 19 CALL SETUP Zieleadresse 12 nationale ISDN-Nummer Protokoll-Diskriminator Länge Referenz-Nummer Nummer} Nachrichten-Typ Element-Typ (Adresstyp) Länge des Adressfeldes (Rufnummer) Typ der Rufnummer, Nummernplan }Rufnummer, IA5-Zeichen (ASCII) 10 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

11 20.5 Basic Call Control Prozeduren (ETS , 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. 11 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

12 Einfaches Beispiel für Basic Call Control: Verbindungsabbau durch Netz. Connection Reference freigeben. Vermittlung Bestätigung zur sicheren Freigabe. Endgerät DISC(CR, Cause) REL(CR) REL ACK(CR) 12 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

13 Mittleres Beispiel: Verbindungsaufbau durch Endgerät Endgerät wählt eine Connection Reference (CR). Netz bezieht später sich auf diese CR. B-Kanalzuweisung durch Netz. Leistungsmerkmal: - Calling ID, - Caller-ID. Vermittlung Setup(CR,Called Number, ) Endgerät Call Sent(CR,B-Kanal, ) Alerting(CR) Connected(CR,Conn Number) 13 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

14 Komplexes Beispiel: Verbindungsaufbau vom Netz Anbieten der 'kommenden Belegung' an alle vorhandenen Endgeräte. Prüfen des Dienstes in den Endgeräten (Dienstekennung Telephon... ). Ruf annehmen mit "Connect". Angebote zurücknehmen mit "Release". Setup, FF Alerting, 66 Setup, FF NT1 Alerting, 66 Alerting, 67 Setup, FF Alerting, 67 Connect, 66 Connect Ack, 66 Setup, FF Connect, 66 NT1 Connect Ack, 66 Release, 67 Release, Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

15 Leistungsmerkmal: Rückruf bei besetzt "Facility": CallBack. Wartet auf das Ende des besetzenden Anrufes. Dial Rückruf wird vom Netz her aufgebaut. TE-A Setup Busy F:CallBack VSt-A Setup Busy F:CallBack VSt-B Connected TE-B Zuerst zum Anrufer. Disconnect Hangup Accept Setup Connected Connected F:Free Setup Connected Setup Connected Accept 15 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

16 Leistungsmerkmal: Rückruf bei frei: Nächstes Hang-up Ereignis abwarten, dieses zeigt an, dass der Teilnehmer am Arbeitsplatz ist. Sonst wie oben. TE-A VSt-A VSt-B Rückruf eingeleitet wie oben Setup Connected TE-B Dial Disconnect Hangup Accept Setup Connected Connected F:Free Setup Connected Setup Connected Accept 16 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

17 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. 17 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

18 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) 18 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

19 Stimulus Signalisierung 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 AT&T 5200 Oct. 8., GHI PRS * CA1 CA2 CA3 CA4 Drop ABC JKL TUV 0 2:30 pm CA5 OPER Trans fer Hold Conf. DEF MNO WXY # 19 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

20 z.b. Verbindungsaufbau über Stimulus-Protokoll: - jeder Tastendruck wird einzeln übertragen, - keine Interpretation im Endgerät. Die Vermittlung weiss, wann die Nummer vollständig ist. Vermittlung Setup(CR=3,OCA=1,SWH=offhook) Endgerät Setup Ack(CR=3) Info(CR=3,Keypad=4, ) Info(CR=3,Keypad=1, ) Info(CR=3,Keypad=5, ) Info(CR=3,Keypad=6, ) Info(CR=3,Keypad=5, ) Call Proc(CR=3) Alerting(CR=3) Connected(CR=3,Display) 20 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

21 Common Signalling Channel - getrennt vom Medienstrom-Netz - 56 oder 64 kbit/s Links Verbindungskontrolle im Netzwerk - Vermittlungen und Netzwerke - GSM-ISDN, GSM-GSM, 20.6 Signalisierungssystem 7 (SS#7) SCP STP STP SCP STP Service Switching Point (SSP) - Vermittlung - Netz-Übergabepunkte - verstecken Endgeräte SSP PBX SSP Service Control Point (SCP) - Rufbewertung &Wegfindung - Management des Verbindungsaufbaus - Prozeduren und Datenbank (VLR, HLR) Signalling Transfer Point - Router zwischen SCPs und SSPs 21 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

22 Message Xfer Part Entfernt HDLC ähnlich - MTP2/Q 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 22 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

23 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 Setup Ack Info Info Info Info Call Proc Alerting Connect Init Adr Adr Comp Answer Init Adr Adr Comp Answer Setup Call Proc Alerting Connect 23 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

24 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: Heute auch über IP: IP-STP 24 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm

25 20.7 SIP - Session Initiation Protocol Format des Application-Datenstromes unbestimmt (=> SDPng...). Proxy-Server: - Namensdienst mit Mobilitätsunterstützung, - Verbindungsaufbau. 25 Rechnernetze 2, Sommer 2005, P. Schulthess, VS Informatik, Uni Ulm