Cisco IP Transfer Point

Cisco IP Transfer Pointを使用した次世代SS7ネットワーク

ホワイト ペーパー





Cisco IP Transfer Pointを使用した次世代SS7ネットワーク


イントロダクション

共通線信号方式SS7(SS7 C7)とは、モバイル事業者のシグナリング ネットワークで使用されるデバイス間のプロトコルと情報交換を定義している規格です。SS7ネットワークは、実質的にネットワークのすべてのサービスと機能を制御する中枢部といえます。ネットワークの管理性、スケーラビリティ、および信頼性の高いトラフィック配信を必要とする通信インフラストラクチャを指しているわけではありません。

従来のSS7ネットワークは、56 kbpsまたは64 kbpsの双方向チャネルでアウトバンドの専用リンクで構成されていました。基本的な呼制御機能に加えて、SS7ネットワークでは、加入者認証、メッセージ トラフィックの配信、およびナンバー ポータビリティや拡張呼サービスなどのインテリジェント ネットワーク機能が実行されています。加入者に新しいサービスを提供する場合、SS7ネットワークには、その分の新しい要件と負荷が課せられます。

Short Message Service(SMS)は、SS7伝送ネットワークで加入者に「オーバーレイ」機能として提供できるサービスの典型例です。現在、欧州およびアジアのサービス プロバイダーは、収益全体に占めるデータ サービスの割合がますます増大していることを理解しています。ただし、事業者も十分認識しているように、このデータ サービスの著しい成長には、良い面もありますが、困った問題もあります。サービスから生み出される収益は、Average Revenue Per User(ARPU;加入者1人あたりの平均売上)にプラス要因となっています。しかし、サービス トラフィック量が増えたために、SS7ネットワークには過大な負荷がかかるようになりました。また、SS7ネットワーク プロトコルは、重要性の高いISDN User Part(ISUP;ISDNユーザ部)トラフィックやSMSトラフィックなどのネットワーク要件に対応できる設計にはなっていません。世界の携帯電話加入者数は10億人を突破しており、それに伴ってSMSトラフィックの量も大幅に増加しています。SS7ネットワークのキャパシティを拡張しなければ、データ トラフィックの増大が従来の動作に影響を与える可能性があります。こうした状況になった場合、Time Division Multiplexing(TDM;時分割多重)ネットワークにQuality of Service(QoS;サービス品質)機能がないかぎり、キャパシティはピーク時のトラフィック量に対応できるように計画する必要があり、コスト効率が低下します。

このホワイト ペーパーでは、通信業界に次世代のシグナリング伝送方式を提供する、Cisco IP Transfer Point(ITP)テクノロジーとCisco ITPシリーズ製品について説明します。Cisco ITPは、以下の機能を提供します。

  • 従来のSignaling Transfer Point(STP)の機能― TDMまたはInternet Engineering Task Force(IETF)標準SS7 over IP(SS7oIP)を使用(STPまたはMTP2-User Peer-to-Peer Adaptation [M2PA]レイヤ フィーチャ セット)
  • IP/インテリジェント ネットワーク ゲートウェイ サービス(MTP3-User Adaptation [M3UA]またはSCCP User Adaptation [SUA]シグナリング ゲートウェイ フィーチャ セット)
  • Wireless LAN(WLAN;ワイヤレスLAN)またはUniversal Telecommunications System(UMTS)の展開におけるSubscriber Identity Module(SIM)認証用のRemote Access Dial-In User Service(RADIUS)/Mobile Application Part(MAP)ゲートウェイ(MAPゲートウェイ+SIM認証フィーチャ セット)
  • インテリジェントMAPまたはTransaction Capabilities Application Part(TCAP;トランザクション機能アプリケーション部)レベルのルーティングによる効率的なサービス展開(MAPゲートウェイ+マルチレイヤ ルーティング フィーチャ セット)


TDMまたはIETF標準SS7oIPを使用した従来のSTP機能の完全サポート(STPおよびM2PAフィーチャ セット)

SS7ネットワークのキャパシティを増強する必要がある場合には、Cisco ITPが信頼性の高いコスト効率のよいソリューションを提供します。SS7の伝送方式としてIPを採用することで、STPの機能要件と価格決定モデルは大きく変わりました。事業者は、第3世代モバイル ネットワークと次世代有線ネットワークのアーキテクチャにはIP機能が必須であり、IP機能を持たない従来のSTP機器を購入し続けることはできないとの認識を強めています。次世代のSTPとは、従来のSTPにイーサネット インターフェイス カードを取り付けただけのものではありません。次世代STPは、SS7デバイスとIPルーティング デバイスを統合したものであり、IPルーティング プロトコル、IP WANメディア(ATMや光ファイバなど)、Virtual Private Network(VPN;仮想私設網)セキュリティ(IP Security [IPSec]など)、ファイアウォール、およびIP QoS(Multiprotocol Label Switching [MPLS;マルチプロトコル ラベル スイッチング]やIP DiffServなど)をサポートします。次世代のシグナリング ネットワークでは、TDM Aリンクはネットワーク エッジで終端され、IPがコアの伝送方式として使用されます。IPの機能が、Global Title Translation(GTT;グローバル タイトル トランスレーション)などのSS7ルーティングを実行する機能と同様に重要になるのです。

次世代のシグナリング伝送インフラストラクチャを展開する利点は、次のとおりです。

  • アーキテクチャは変更なし ― Cisco ITPはTDMモードを完全にサポートしています。SS7oIPを使用している場合、SS7ルーティング変換は、TDMリンクでもIPリンクでも同じです。
  • 柔軟性 ― キャパシティを追加できる柔軟性により、利益を生み出す新しいサービスの展開に対応できます。
  • コスト ― 次世代のシグナリング伝送方式により、ネットワークへの資本支出と運用コストを削減できます。
  • パフォーマンス ― 次世代のシグナリング伝送方式により、設置面積と電力消費量が削減され、ラックあたりの価格性能比が向上します。
  • ネットワークの効率性 ― 次世代のシグナリング伝送方式により、TDMおよびIPの両方のネットワーク インフラストラクチャへの投資を活用できます。
  • インテリジェント ネットワーク ゲートウェイ ― 次世代のシグナリング伝送方式により、TDMネットワークとIPネットワークの統合を実現するゲートウェイ機能が提供されます。
  • アプリケーション層ルーティング ― TCAP、MAP、およびMAPユーザ ルーティングによって、新しいサービスを効率的に展開できます。
  • 管理性 ― IPベースのネットワーク モニタリングとプロビジョニングによって、管理作業が効率化されます。


移行プロセスには、決まった始点や終点がありません。Cisco ITPは、純粋なTDM STPとして使われることもあれば、コスト削減のためにSS7oIPに接続するSTPとして使われることもあります。また、IPとインテリジェント ネットワークとのゲートウェイとして使用することも一般的です。次に、さまざまなビジネス要因に基づいた導入について説明します。

コアSS7伝送に必要なキャパシティ

加入者増加のためであれ、新サービス導入のためであれ、キャパシティを拡張する必要がある場合には、Cisco ITPによってCapital Expenditure(CapEx;資本支出)を最小限に抑えるソリューションが提供されます。図1に、従来のSTPとして展開されたCisco ITPを示します。Cisco ITPでは、従来のSTPが持つすべての機能がサポートされています。Cisco ITPは、キャリアクラスの信頼性を提供すると同時に、優れたパフォーマンスとコスト効率を発揮します(たとえば、低速リンクあたり1,000ドル未満)。

図1 STPモードのCisco ITP

図1 STPモードのCisco ITP


柔軟性の高いTDMリンク タイプの機能

AリンクからFリンクを使用するため、Cisco ITPでは、低速の56 kbpsまたは64 kbps DS0リンク(Low-speed Signaling Link [LSL;低速シグナリング リンク])、あるいは高速の1.544 Mbpsまたは2.0 Mbps非チャネライズドT1/E1リンク(High-speed Signaling Link [HSL;高速シグナリング リンク])をサポートしています。SS7プロトコルでは、2つの隣接ノード間でリンクセットあたり最大16リンクまで使用できます。Home Location Register(HLR)やSMS Center(SMSC)などの中央リソースへのリンクの場合、このSS7で規定されたリンクセットの制限によって、これらのデバイスへの低速リンクの帯域幅にはボトルネックが発生します。この帯域幅制限を克服するため、非チャネライズド1.5 Mbps(American National Standards Institute [ANSI;米国規格協会])または2.0 Mbps(International Telecommunication Union [ITU;国際電気通信連合])のSS7 HSLが使用されることがあります。1つのリンクセットは、最大16の高速リンクで構成されます。低速リンクを高速リンクにアップグレードしても、SS7ネットワークにアーキテクチャ上の変更はありません。Message Transfer Part Layer 2(MTP2)では、低速リンクに対応した、信頼性の高いMessage Signal Unit(MSU)が順番に配信されます。ルーティングおよびハイ アベイラビリティのインテリジェンスは、すべてMTP3レイヤに配置されます。低速リンクから高速リンクへの移行は、レイヤ1およびレイヤ2を置き換えるだけです。HSLは、エッジ ノードへの帯域幅を増加させるための、またはリモート サイトや地方サイトからシグナリング コアへの低速リンクを集約させるための効果的な方法を提供します。図2に、高速リンクを実装するために必要なSS7スタックの変更を示します。

図2 TDM低速または高速リンクのSS7プロトコル スタック

図2 TDM低速または高速リンクのSS7プロトコル スタック


Cisco ITP高速リンクでは、リンクあたりの資本コスト(リンクあたり5,000ドル未満)は通常、従来のSTPに比べてはるかに小さくなります。また、高速リンクをService Control Point(SCP)またはHLRへのアクセス リンクとして導入すると、デバイスがやりとりするトランザクション数が増加するため、SCPまたはHLRの投資対効果を向上させることができます。

TDMとIPのコンバージェンスへの移行パス

多くの事業者がシグナリング コアにIPリンクを展開するのには、いくつかの理由があります。1つの理由はコンバージェンスです。理想的な状況では、事業者は、すべての加入者サービスを単一のネットワーク上で処理することで運用の効率化を実現しようとします。SS7ベースのメッセージング サービスが拡大し、第3世代(3G)携帯電話の規格でSS7oIPがますます広く使用されるにつれて、将来すべての加入者サービスがIPコア ネットワーク上で運営されるようになることは明白です。このような移行によって、運用は大幅に効率化できます。ただし、移行は慎重に計画する必要があります。

もう1つの大きな理由は、IPコア伝送がTDMリンクよりも効率的なことです。IPの帯域幅がすべてのトラフィックで共有できるのに対して、TDMのポイントツーポイント機能を使用できるのは、2つの隣接したノードだけです。2つのノード間のトラフィック量が少ない場合、TDMの帯域幅が無駄になります。IPリンクでは、あらゆるタイプのシグナリング トラフィックをIPコア経由で伝送できます。しかもIPのQoS機能を使用すれば、重要性の高いトラフィックのタイムリーな配信を保証できます。事業者によっては、SS7トラフィックをTDM帯域幅による伝送からIPリンクに切り替えたことによって、専用線にかかるコストの最大50%を節約しています。

図3に、リモート スイッチ(エンド ノード)サイトに展開されたCisco ITPを示します。事業者は、IP伝送の使用をネットワーク エッジにまで拡張することによって、IPネットワークを最大限に利用できます。この場合、TDMリンク(MTP2)はエンド ノード サイトで終端され、MTP3 MSUのみがWAN経由で伝送されます。もちろん、IPをBリンクおよびDリンクに使用するだけで、Cisco ITPは中央サイトにも展開できます。

図3 IPネットワークへの移行

図3 IPネットワークへの移行


IPリンクは超高速リンク - トランザクションに影響を与えない

1999年、IETFにSignaling Transport(SIGTRAN)ワーキング グループが設置されました。その目的は、IPネットワーク経由で携帯電話およびPSTN(公衆交換電話網)シグナリングを伝送するために必要なメッセージとプロトコルを開発し、標準化することです。任意の2つのSS7ノード間でのピアツーピア伝送のために、IETFはStream Control Transmission Protocol(SCTP、RFC 2960)とM2PAを定義しました。

M2PAとSCTPによって、MTP2に相当する高い信頼性のトランスポート層サービスを備えたMTP3が提供されます。低速リンクから高速リンクへの移行の場合と同様に、M2PA、SCTP、およびIPがSS7のレイヤ1およびレイヤ2に置き換わるだけです。IPリンクは、イーサネット、ATM、光ファイバ、その他の各種IP LANまたはWANメディアなど、従来のT1またはE1設備経由で動作できます。図4に、M2PAプロトコルとMTPレイヤとの関係を示します。

図4 M2PA、SCTP、IPレイヤによるMTP2とMTP1の置換

図4 M2PA、SCTP、IPレイヤによるMTP2とMTP1の置換


高速リンクの導入の場合と同様に、リンクが低速、高速、またはIPのいずれであってもMTP3レイヤの動作には関係ありません。そのため、MTP3のハイ アベイラビリティ機能は、どのタイプのリンク上でも同様に実行されます。輻輳、レイヤ2障害検出、チェンジオーバー、チェンジバック、ロードバランシング、スクリーニング、その他のMTP3機能は失われず、どのリンク タイプでも従来のSS7プロトコルのハイ アベイラビリティ特性が維持されます。GTTおよびSignaling Connection Control Part(SCCP;シグナリング接続制御部分)の管理も、リンク タイプに関係なく完全に提供されます。さらに、リンク、ルート、およびGTTのプロビジョニングと管理は、従来のTDM専用STPとまったく同じであり、またリンク タイプに依存しません。そのため、Cisco ITPの初期導入時には、ネットワーク運用スタッフはOperations, Administration, and Maintenance(OA&M;運用管理と保守)の複雑さを最小限に抑えられます。

Cisco ITPのQoS

従来のTDM帯域幅をそのまま利用した場合、Cisco ITPによって、資本支出と運用コストを大幅に節約できます。それに加えて、Cisco ITP SS7oIPネットワークでは、安定したトラフィック処理およびQoS機能を利用できます。このトラフィックに対するインテリジェントな機能によって、事業者では、個々のトラフィック フローのニーズに応じてSS7とIPトラフィックを識別し、分類し、分離できます。図5で、この重要な機能を説明します。

図5 Cisco ITPを使用したQoS

図5 Cisco ITPを使用したQoS

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Cisco ITPプラットフォームの主な強みの1つは、SS7パケットの内容を検査してデコードすることにより、インテリジェントなQoS分類をSS7パラメータに基づいて実行できることです。この情報によってCisco ITPでは、重要性の高いトラフィックで輻輳ポイントが発生するのを防止するため、個々のデータ フロー(クラス)を識別し、優先順位を付けることができます。たとえば、SS7oIPネットワークでQoSを使用している場合は、重要性の高いISUPトラフィックとSMSトラフィックを区別し、それらの各カテゴリに対して異なる帯域幅と遅延保証を割り当てることが重要になります。

エンドツーエンドのQoSを保証するには、本質的に3つのステップが必要です。第1に、着信MSUをトラフィックのクラスまたはフロー(たとえば、ISUP、SMS、またはロケーション アップデート)ごとに分類します。第2に、IPネットワーク内に輻輳が存在する場合は、Cisco ITPで、この各MSUのクラスを使用して、次に伝送するMSUを決定します。各クラスでは、Cisco ITPによって帯域幅と順番どおりの配信がクラス内で保証されるように定義されます。IPヘッダー内のType of Service(ToS;サービス タイプ)ビットは、クラスのプライオリティに基づいてマーキングされます。最後に、中間にあるIPコア ネットワーク ノードで、このIPパケット ヘッダー内のToSビットを検査し、そのMSUフローに対応するQoSを維持します。

分類は、あるMSUが属するQoSクラスを特定するプロセスです。トラフィックを各QoSクラスに振り分ける際に使用される基準は、次のとおりです。

  • 入力リンクセット分類(指定のリンクセットから着信するすべてのMSU)
  • Destination Point Code(DPC)分類
  • SCCPパケット分類(Global Title Address [GTA;グローバル タイトル アドレス]単位、またはGTTセレクタ テーブル)
  • サービス インジケータ フィールド分類
  • アクセス リスト分類(上記のものの任意の組み合わせ)


IP対応のエンド ノード(ITPSGフィーチャ セット)

SS7ネットワーク経由のサービス展開が増加すると、サービスを展開する際にSignaling Endpoint(SEP)に必要となる帯域幅は、かなりのコストに相当する場合があります。さらに、リンクセットあたり16リンクという制限も制約要因になる可能性があります。各種のIP対応サービス ノードと、関連するビジネス要因は、以下のとおりです。

  • SCP課金 ― サービスへの前払いおよび後払いを柔軟に選択できる集約型の課金サービス。
  • SCPアプリケーション ― 着信音、Intelligent Network Application Part(INAP)またはCustomized Application for Mobile networks Enhanced Logic(CAMEL)ベースのインテリジェント ネットワーク サービスなど
  • SMSC ― 従来のSMSトラフィックのレート増加に加えて、オーディエンス インタラクション サービス(テレビまたはラジオのSMS投票など)によって、上り方向に毎秒1万メッセージを超えるSMSトラフィックの一時的なバーストが発生します(たとえば、テレビ番組の最後の数分間など)。
  • HLR ― HLRはほとんどの加入者サービスで使用されるので、サービスおよび加入者数が増加するとともに、HLRの帯域幅を増大させる必要があります。


IETF SIGTRANワーキング グループでは、STP(Cisco ITP)がエンド ノードのSS7oIP伝送を処理できるように、M3UA(RFC 3332)およびSUAも定義しました。M3UAとSUAはSCTP上で動作し、確実なMSU伝送を実現します。M3UAおよびSUAでは、クラスタリング サービス エンド ノードに対応したロードバランシング機能とアベイラビリティ機能が定義されています。Third-Generation Partnership Project(3GPP;第3世代パートナーシップ プロジェクト)では、SIGTRANが3G無線ネットワーク用のシグナリング伝送規格として採用されています。

シスコ製品では、SIGTRAN IP対応のHLR、SCP、およびSMSCとの相互運用が可能です。図6に、SIGTRAN対応のSEPが、IP上のM3UAまたはSUA経由でCisco ITPに接続する様子を示します。M2PAをBリンクまたはDリンクに使用する場合は、エンドツーエンドQoSを実現できることに注意してください。図6には、関連するプロトコル スタックも示されています。

図6 IP対応のサービス エンド ノードおよびプロトコル スタック

図6 IP対応のサービス エンド ノードおよびプロトコル スタック

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Cisco ITPのゲートウェイ スクリーニング機能

Cisco ITPのゲートウェイ スクリーニング機能は、すべてのCisco ITPフィーチャ セットに含まれています。ゲートウェイ スクリーニングは、事業者によるシグナリング トラフィックのフィルタリングを可能にする従来のSTPの機能です。Cisco ITPには、完全なゲートウェイ スクリーニング機能が装備されています。これは、従来のシスコのアクセス リストを使用して実装されます。アクセス リストとは、一連のMSUパラメータに基づいてトラフィックを許可したり、拒否したりするために使用する規則です。アクセス リストは、リンクセット上の受信または送信トラフィックのいずれかに適用されます。入力リンクに着信すると、MSUは定義されている最初の規則から順番にアクセス リストの各行と比較されます。

各規則は、行にパラメータが追加されることによって、相当複雑になることがあります。以下に、現在サポートされているパラメータの一覧を示します。

MTP3スクリーニング

  • DPC
  • Origination Point Code(OPC)
  • サービス インジケータ


SCCPスクリーニング

着信側

  • Global Title Indicator(GTI)
  • 変換タイプ
  • 番号計画
  • Nature of Address Indicator(NAI)
  • 符号化方式
  • ポイント コード
  • Subsystem Number(SSN;サブシステム番号)


発信側

  • ポイント コード
  • SSN
  • SCCP管理スクリーニング
  • 該当ポイント コード
  • 該当サブシステム番号


一般スクリーニング

  • バイト パターンおよびオフセット


WLANまたはUMTSの展開におけるSIM認証用のRADIUS/MAPゲートウェイ(MAPゲートウェイ+SIM認証フィーチャ セット)

WLANでは、ユーザ デバイスで11 Mbpsの帯域幅を持つホット スポット サービスエリアを利用できます。ますます多くのGlobal System for Mobile Communications(GSM)事業者が、アクセス サービスの1つとしてWLANサービスの展開を始めています。現在、たとえば、空港、ホテル、コンベンション センター、およびコーヒー ショップなどにWLAN通信スポットが設置されています。従来の携帯電話ネットワークでは、HLRにすべての加入者サービスの認証および許可情報が格納されます。モバイル事業者は、以下の理由から、加入者プロファイルをすべてHLR内に保持する傾向があります。

  • 事業者は、安定したバックエンドHLRプロビジョニング、カスタマー サービス、運用手順およびツールを持っています。新しい手順のトレーニングや開発にコストをかけることは望みません。
  • 初期に導入されたWLANシステムでは、認証はユーザ名とパスワードに基づき、IP RADIUSまたはExtensible Authentication Protocol(EAP;拡張認証プロトコル)を使用して行われるのが一般的でした。しかし、こうした認証方式でも、現在GSMネットワーク内で使用されている共有秘密鍵および暗号鍵交換を利用した、より強力なセキュリティをサポートする必要があると認識されています。


WLANネットワークでは、加入者プロファイルは、RADIUS Authentication, Authorization, Accounting(AAA;認証、許可、アカウンティング)サーバに格納されます。そのため、これら2つの認証デバイスを連携させるには、IP/インテリジェント ネットワーク ゲートウェイが必要でした。シスコでは、業界をリードするWLAN製品群の一部として、既存のGSMサービス プロバイダーが802.11テクノロジーを従来のGSMネットワーク インフラストラクチャへと完全に統合できるように、Cisco ITP MAPゲートウェイ機能を提供しています(図7を参照)。

図7 Cisco ITP MAPゲートウェイによるRADIUS/MAP変換

図7 Cisco ITP MAPゲートウェイによるRADIUS/MAP変換


このソリューションでは、WLANクライアント(PC、Personal Digital Assistant [PDA;携帯情報端末]など)にSIMカードおよびSIMカード リーダーを装備します。SIMカード リーダーは、WLAN PCカードの場合もあります。WLANクライアントは、ネットワークにログオンすると、加入者のInternational Mobile Subscriber Identity(IMSI)を使用して、WLAN AAAサーバに認証要求を送信します。要求を受信したRADIUS AAAサーバは、そのIMSIをセカンダリAAAサーバで認証する必要があると認識し、Cisco ITPにRADIUS認証要求を送信します。Cisco ITPは、RADUIS認証要求を受信し、HLRに対するMAP SendAuthInfo要求を生成します。HLRは、IMSIの有効性の判定結果をCisco ITPに返信します。Cisco ITPでは、さらにオプションでHLRに問い合わせを行い、この加入者がWLANサービスの利用を許可されているかどうかを判定する場合もあります。この作業は、MAP RestoreData要求をHLRに送信し、加入者のプロファイルを取得することによって実行されます。次に、Cisco ITPがRADIUSの結果を最初のAAAサーバに返信することにより、認証プロセスが完了します。

Cisco ITP MAPゲートウェイは、IPおよびSS7ネットワークで完全にトランスペアレントな方式で動作します。HLRを変更する必要はありません。HLRでは、Cisco ITPはVisitor Location Register(VLR)として認識されます。中継のAAAサーバでは、標準的なAAAプロキシ(転送)機能が実行され、Cisco ITPはセカンダリAAAサーバとして認識されます。

Cisco ITPのSMSマルチレイヤ ルーティング(MAPゲートウェイ ベース+MLRフィーチャ セット)

オーディエンス インタラクション サービス(たとえば電話投票)などの新しいSMSアプリケーションを使用するには、従来のSS7ネットワーク インフラストラクチャ、およびSMSCサーバに、さらに多くのキャパシティが必要です。この必要が生じたのは、宛先のアプリケーションまたはサービスに基づいて、SMSメッセージをインテリジェントにルーティングするためです。これにより、既存のSMSCに大幅なアップグレードを行うことなく、事業者のネットワークに新しいSMSアプリケーションを組み込むことができます。通常の場合、新しいIP対応のSMSCは、すべての投票SMSトラフィックを処理するためにネットワークに組み込まれます。この新しいSMSCは、SIGTRANまたは従来のリンク タイプを使用して、ITPシグナリング ゲートウェイと通信できます。SIGTRAN SUA、M3UA、またはM2PAを使用すれば、SMSC上のTDMハードウェアのコストを削減でき、SMSCにAリンク帯域幅を事実上無制限に提供して、最大限のトランザクション レートを実現できます。

モバイル端末から生成されたSMSメッセージを受信すると、Cisco ITPは、SCCP、TCAP、MAP、およびMAPユーザ ペイロードを検査します。これは、メッセージAアドレス、Bアドレス、宛先SMSCアドレス、プロトコル識別子、オペレーション コード、着信ユーザ アドレス、発信ユーザ アドレス、またはそれらのパラメータの組み合わせに基づいて、カスマイズ可能なルーティング決定を行うためです。次に、マルチレイヤ ルーティング テーブルには、選択されたSMSCに対するメッセージのルーティング方法が示されます。その際、DPCまたはCalled Party Address(CDPA;着信ユーザ アドレス)GTTのいずれかが変更されます。その結果には、サポートされているすべてのリンク タイプ(LSL、HSL、M2PA、M3UA、SUA)で見つけた宛先が含まれます。SMSの作業負荷をさまざまなキャパシティを持つサーバに適切に分散させるため、Weighted Round-Robin(WRR;重み付きラウンドロビン)配信アルゴリズムが実装されます。最初のMulti-Layer Routing(MLR;マルチレイヤ ルーティング)フィーチャ セットは、GSMモバイル端末から生成されたSMSメッセージをルーティングするための基本的な要件を満たします。その後の機能拡張では、継続して寄せられるお客様の要求に対応します(図8を参照)。

図8 Cisco ITPのSMSマルチレイヤ ルーティングによる電話投票

図8 Cisco ITPのSMSマルチレイヤ ルーティングによる電話投票


携帯電話には、事業者のSMSCや投票サーバなどのすべてを意味する、単一のMobile Station ISDN Number(MSISDN)がプログラミングされています。これは、仮想SMSCアドレスとも呼ばれています。SS7ネットワークは、モバイル端末から生成されたSMSメッセージを、中間または最終のGTTを経由してCisco ITPへとルーティングします。Cisco ITPは、必要な上位レイヤのMSUパラメータを参照し、ルーティングおよびサーバ ロードバランシングを決定します。

たとえば、電話投票のアドバタイズメントでは、SMSメッセージをショート コード1234へ送信して、好きなTVミュージック ビデオに投票するよう、加入者に指示できます。Cisco ITPでは、そのMSUのSMSペイロードが検査され、宛先のShort Messaging Entity(SME)(Bアドレス)が特定されます。アドレスが1234なら、そのメッセージは投票メッセージとして分類され、投票サーバ間で、各サーバに定義されたキャパシティに基づいてロードバランシングが実行されます。Bアドレスが1234でない場合は、SMSC間でメッセージのロードバランシングが行われます。

ナンバー ポータビリティの設計

ナンバー ポータビリティは、お客様が電話番号を変更することなく、サービス プロバイダー、ロケーション、またはサービス タイプを変更できるネットワーク機能です。ナンバー ポータビリティは、有線および無線事業者の両方に必要です。ナンバー ポータビリティに必要なネットワーク インフラストラクチャの中心は、ナンバー ポータビリティ データベースです(論理的には、モバイル用SCP機能)。ナンバー ポータビリティ データベースは、ユーザに付与されている番号に対するルーティング アドレスを提供します。ネットワーク デバイスは、呼またはサービス トランザクションが発生するとナンバー ポータビリティ データベースに問い合わせを行い、番号に対応するルーティング先が決定されます。

ほとんどのGSM事業者が採用しているETSI TS 123 066 V3.3.0 Support for Mobile Number Portability規格では、Signaling Relay Function(SRF)を使用してMAPクエリーをナンバー ポータビリティ データベースに配信する必要があります。SRF機能では、データベースへの問い合わせが行われ、ユーザに付与されていない番号のクエリーが適切なHLRにルーティングするか、または番号を付与されている加入者のロケーションを含む確認応答が発信者(Mobile Switching Center [MSC;移動通信交換局]など)に返信されます。ナンバー ポータビリティ データベースは、中央集中型または地域単位の分散型の配置をしたり、またはMSCやSMSCの内部にも置いたりすることができます。

多くのMSCやSMSCでは、SRFを内部で実行することが可能であり、ナンバー ポータビリティ データベースに対してクエリーを直接発行します。この場合、Cisco ITPでは標準のMTP3およびGTTルーティングが実行され、クエリーがナンバー ポータビリティ データベースに配信されます。

シスコでは、Cisco ITP製品に内蔵するSRFも開発しています。これによって、Cisco ITPは外部のナンバー ポータビリティ データベースとの連携が可能となり、完全なローカル ナンバー ポータビリティおよびモバイル ナンバー ポータビリティ ソリューションを実現できます。GTTとSRF機能の組み合わせによって、Cisco ITPは、ナンバー ポータビリティを要求するMSUを代行受信し、ナンバー ポータビリティ データベースへと転送します。ナンバー ポータビリティ データベースでは変換が実行され、MSUがルーティング(MTP3またはGTT)のためにCisco ITPに返信されます。ナンバー ポータビリティ データベースは、TDMまたはIPリンク経由でCisco ITPに接続できます。IP対応のナンバー ポータビリティ データベースは、事業者に大きな恩恵をもたらす重要なネットワーク要素です。

ナンバー ポータビリティ機能を実装する際、パフォーマンスへの悪影響を避けるため、事業者はSTPとナンバー ポータビリティ機能を同一のシャーシに搭載する場合には注意が必要です。通常のネットワーク条件では、従来のSTPネットワークは、35%のプロセッサ使用率で動作するように設計されています。しかし多くの場合、複数のSTP内でナンバー ポータビリティ データベースを共存させて使用すると、プロセッサの負荷が約2倍になります。70%の負荷では、STPはメーテッド ペア障害に対応できません。しかし、Cisco ITPによるナンバー ポータビリティ ソリューションは、その性質上、これらの問題の影響を受けません。

信頼性、スケーラビリティ、およびアベイラビリティのメトリック

Cisco ITP製品群は、実績のあるCisco 7500シリーズ ルータ ハードウェア プラットフォームに基づいて開発されています。Cisco 7500シリーズ ルータは、通信、医療、銀行、証券、航空、公官庁といった、高い信頼性とアベイラビリティが要求される業界で広く展開されています。単体のCisco ITPのアベイラビリティは、「シックス ナイン」(99.9999%)を超えます。メーテッド ペア構成では、そのアベイラビリティは99.9999%をはるかに超えます。

ネットワーク管理

Cisco ITPネットワーク管理ソリューションでは、Cisco Signaling Gateway Manager(SGM)と既存のシスコ製およびサードパーティ製のIPネットワーク管理製品を組み合わせて使用します。Cisco SGMをCiscoWorks、CiscoView、および関連するパートナー製品とともに使用すれば、Cisco ITP SS7ネットワーク対応のネットワーク管理者にエンドツーエンドの管理機能を提供し、Cisco ITPネットワークの検出、管理、およびトラブルシューティングを行うことができます。エンドツーエンドのコール トレース、パケット分析、長期の傾向分析機能に対応した市販のSS7ネットワーク管理アプリケーションの一流ベンダーとの連携により、この管理ソリューションでは、既存のSS7ネットワーク管理アプリケーションとの迅速な統合が可能となっています。

Cisco SGMは、ネットワーク管理者がCisco ITPネットワークのSS7oIPレイヤを管理するためのソフトウェア アプリケーションです。SGMの主な機能には、以下のものがあります。

  • Windows、Solaris、およびWebベースのクライアントに対応したクライアント/サーバ アーキテクチャ
  • 任意のCisco ITPデバイスからのSS7oIPネットワークの自動検出
  • 従来のSS7デバイスへのリンクとSS7oIPデバイスとのマッピングを表形式およびトポロジーで表示
  • カスタム ネットワーク表示
  • 通常のSNMP(簡易ネットワーク管理プロトコル)ポーリングおよびSNMPトラップ受信による、すべてのSS7oIPレイヤ イベントのステータス モニタリング
  • 検出されたイベントに対する調査デバッグ
  • カスマイズ可能なリアルタイムのイベント検出および表示
  • Q.752ベースのリンク統計情報とアカウンティング レポート
  • Webベースのネットワーク ステータス表示による現在のステータスとステータスの変化履歴、およびSNMPトラップ メッセージのモニタリング
  • DPCルート テーブルの設定
  • GTTテーブルの設定
  • セキュリティ サービス―マルチレベル ユーザ、Secure Shell Protocol(SSH)、Secure Socket Layer(SSL)、VPN、および監査追跡など
  • CiscoWorks、CiscoView、およびHP OpenView用の統合オプション
  • Webベースのヘルプ


Cisco SGMは、以下のキャリアクラスの機能を備えています。

  • スケーラビリティ― Cisco SGMは、最大200ノード、2,000リンクまでの大規模ネットワークに対応できるように設計されています。
  • セキュリティ― Cisco SGMにはユーザ情報が格納され、重要性の高いアプリケーションのアクティビティが監査追跡されます。Cisco SGMは、ファイアウォール環境でも使用できように設計されています。
  • 冗長性―複数のCisco SGMサーバを同一のSS7ネットワークに接続することにより、冗長性を備えた管理を実現できます。
  • フェールオーバー ― Cisco SGMクライアントは、プライマリとバックアップのいずれかのCisco SGMサーバに接続し、サーバへの接続が切断された場合は自動的に切り替えが行われるように設定できます。


図9に、SS7oIPネットワークのCisco SGMトポロジー表示を示します。

図9 Cisco SGMのトポロジー表示

図9 Cisco SGMのトポロジー表示

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表1は、Cisco ITPの主な機能をまとめたものです。

表 1 Cisco ITPの機能

カテゴリ 利用可能なもの ロード マップ
Cisco ITPプラットフォーム
  • Cisco 2650および2651マルチサービス プラットフォーム
  • Cisco 7204VXRおよび7206VXRルータ
    • Cisco NPE 400 Network Processing Engine(NPE;ネットワーク処理エンジン)
  • Cisco 7507および7513ルータ
 
SS7のバリエーション
  • ITU
  • ANSI
  • China
日本
TDMリンクのタイプ
  • T1
  • E1
  • V.35
  • EIA/TIA-449
  • HSL T1
  • HSL E1
China HSL
SIGTRAN IPリンクのタイプ
  • M2PA
  • M3UA
  • SUA
 
ポイント コード
  • Cisco ITPごとに柔軟性の高いフォーマットおよび複数のポイント コード
 
MTP3管理
  • 完全なSTP機能
 
MTP3ルーティング
  • リンク タイプに依存しないスイッチング(リンクセットの組み合わせ、ロードバランシング、サマリーおよびクラスタ ルーティングをサポート)
 
SCCP管理
  • 完全なSTP機能
 
GTT
  • 完全なSTP機能:メーテッド アプリケーション、アプリケーション グループ、およびSCCPクラス1ロードバランシングなど
 
柔軟性の高い番号付け
  • GTTの前後のGTA変換
 
Cisco 7513シャーシの寸法
(高さ×幅×奥行)
  • 85.73×44.45×55.88cm
(33.75×17.5×22インチ - 高さ3フィート未満)
 
複数のネットワークへの接続
  • Cisco ITPあたり1つのネットワーク インジケータ
8つのSS7ネットワーク ドメイン(ポイント コード、バリエーション、ネットワーク インジケータの組み合わせ) ロード マップ:ネットワーク ドメイン間での変換
Cisco 7513のパフォーマンス
  • 30,000 MSU ― Route Switch Processor(RSP;ルート スイッチ プロセッサ)16を使用
ソフトウェア アップグレードにより50,000 MSU
Cisco 7513のリンク キャパシティ
  • 最大720のSS7低速リンク
 
QoS
  • 以下に基づく分類によるSCTPアソシエーションごとのQoS:
    • サービス インジケータ
    • ポイント コード
    • 入力リンクセット
    • GTA
    • アクセス リスト
 
ゲートウェイ スクリーニング
  • OPC
  • DPC
  • サービス インジケータ
  • SSN
  • GTA
  • パターン
  • オフセット
ロード マップ:TCAP、MAP、MAPユーザ パラメータ
IPメディア
  • 70タイプ; 10MB / 100MB / 1GBイーサネット、Statistical Multiplexing(STM;統計多重化)、光ファイバ、T1/T3、E1/E3、およびフレーム リレーなど
 
IPルーティング プロトコル
  • Border Gateway Protocol(BGP)
  • Exterior Gateway Protocol(EGP)
  • Enhanced Interior Gateway Routing Protocol(EIGRP)
  • Hot Standby Router Protocol(HSRP)
  • Open Shortest Path First(OSPF)
  • Routing Information Protocol(RIP)
  • スタティック ルーティング
 
VPN   IPSec、MPLS
単体でのCisco 7507および7513ルータのアベイラビリティ
  • 99.9999%の高度なネットワーク アベイラビリティ
 
メーテッド ペア アベイラビリティ
  • 99.9999%超
 
Cisco ITPのOA&M
  • Cisco SGM:SS7およびSS7oIP MIB(管理情報ベース)に基づく、業界標準のSNMPベースのGUI(グラフィカル ユーザ インターフェイス)ネットワーク
 
ネットワーク全体にわたるモニタリングとプロビジョニング
  • CiscoWorks、CiscoViewなどとの相互運用
 

まとめ:通信事業者は移行を開始

シスコシステムズが、MSUパケット ルーティングおよびゲートウェイ ソリューションに、ハイ アベイラビリティ、高密度、および高いキャパシティを低コストで提供するのは当然です。シスコはルーティング ソリューションの豊富な経験を持ち、その提供に力を入れるとともに、お客様のネットワーク インフラストラクチャ要件を満たし、お客様のインフラストラクチャが次世代ネットワークに対応することを可能にします。シスコは、今後もこのバックグラウンドを利用して、現在の業界で最も高い競争力を持つSS7伝送ソリューションを提供します。Cisco ITPプラットフォームは、リンク密度と処理能力で高いスケーラビリティを持っているので、STPリンクの価格は、定価で1,000ドル/リンクを下回ります。将来の機能拡張によって、この基準価格構成はさらに引き下げられます。そのうえ、STP TDMリンクをIPリンクに置き換えれば、事業者は伝送設備のコストを50%以上削減できます。

モバイル通信事業者はすでにシスコ製品を採用しています。事業者は、STPのキャパシティ拡張、高速リンク伝送アップグレードなどを伴う、さまざまなネットワーク シナリオでCisco ITPシリーズ製品を展開しています。それらは、SS7oIPインフラストラクチャ プラットフォーム、つまり次世代のSS7ネットワーク アーキテクチャの構築を想定したプラットフォームとして展開されています。展開の柔軟性、ハイ アベイラビリティ特性、CapExとOperating Expense(OpEx;運用コスト)の大幅な削減、および新しいSIGTRAN規格のサポートによって、Cisco ITPソリューションは、全世界のSS7運用スタッフから信頼と称賛を得ています。

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