Das Signalling System #7, zu deutsch Signalisierungssystem Nummer 7, (im weiteren SS7 genannt) ist eine Sammlung von Protokollen und Verfahren für die Signalisierung in Telekommunikationsnetzen.
Es kommt im öffentlichen Telefonnetz, in Zusammenhang mit ISDN, Fest- und Mobilfunknetz und seit etwa 2000 auch verstärkt in VoIP-Netzen zum Einsatz. In VoIP-Netzen wird SS7 nur im Zusammenhang mit Media Gateway Controllern angewendet.
Die Protokollsammlung ist auch unter anderen Bezeichnungen wie Signalling System No. 7, Signalling System Number 7, Zeichengabesystem Nr. 7, Zentrales Zeichengabesystem Nr. 7, ZZS7, CCITT-Zeichengabesystem Nr. 7, Central Signalling System #7 und C7 bekannt.
Von der ITU-T (früher CCITT) werden unter der Bezeichnung „ITU-T Recommendation Q.xxx“ in den Serien Q.600 und Q.700 detaillierte Vorschläge für die Implementierung nationaler und internationaler Signalisierungsnetze erarbeitet. Die Vorschläge werden von normativen Organisationen wie ETSI (European Telecommunication Standardisation Institute) oder ANSI (American National Standardisation Institute) sowie von IETF (Internet Engineering Task Force) durch RFCs in verbindliche Normen umgesetzt.
SS7 ist heutzutage das gängigste und häufig einzige Signalisierungssystem in nationalen und internationalen Telekommunikationsnetzen. In der Folge dieser Popularität wurden diverse Protokolle des SS7-Stapels für SS7oIP (Signaling System Over Internet Protocol) spezifiziert und entwickelt sowie eingesetzt.
Telekommunikationseinrichtungen wie Vermittlungen oder Gateways arbeiten mit SS7-Protokollstapeln, die an die nationalen Normen oder Vorgaben der einzelnen Dienstanbieter angepasst sind. Wie die meisten ITU-T-Empfehlungen sind die Serien Q.600 und Q.700 sehr variabel aufgebaut und erlauben eine Vielzahl von Variationen. Daher gibt es im Gegensatz zum Beispiel von IP keinen einheitlichen SS7-Protokollstapel, sondern spezifische Implementierungen.
Geschichte SS7 wurde 1975 von AT&T entwickelt, um die zuvor in den USA verwendeten Signalling System #5 und Signalling System #6 zu ersetzen. Bei diesen Versionen fand die Signalisierung noch in-band statt, indem bestimmte Töne zur Kommunikation zwischen den Vermittlungsstellen benutzt wurden. Dies führte zu Missbrauch, dem sogenannten Phreaking. Am Endgerät wurden Steuersignale mit dem Ziel eingeschleust, günstiger tarifiert zu werden.
Die ITU-T standardisierte das SS7 im Jahre 1981, so wie sie auch die Vorgänger SS6 und SS5 akzeptiert hatte. Danach verbreitete sich das SS7 schnell weltweit.
Charakteristika SS7 ist ein zentrales Zeichengabesystem oder „Common Channel Signalling System“. Ein eigener Kanal in einem Übertragungssystem (üblicherweise ein Multiplexsystem) überträgt die Signalisierungsinformationen für alle Nutzerkanäle (bearer channels) bzw. Sprachkanäle. Diese Signalisierungsinformation kann zum Beispiel Informationen über gerufene oder rufende Nummer, Gebühren, besetzt, Rufnummer unbekannt etc. enthalten.
SS7 ist ein hocheffizientes Protokoll, das, im Vergleich zu anderen Kommunikationsarten, mit vergleichsweise geringen Datenmengen auskommt. So ist in den meisten Fällen eine Datenrate von 64 kbit pro Zeitschlitz ausreichend, um mehrere E1-Verbindungen zu bedienen. Es können mehrere 64-kbit-Zeitschlitze zusammengefasst werden, falls ein Zeitschlitz für die Signalisierung nicht ausreicht. In den USA (ANSI) sind anstelle von E1-Verbindungen T1-Verbindungen im Einsatz. Anstelle von E1-Verbindungen mit 2 Mbit/s sind es dann nur noch 24 × 64 kbit/s, dies entspricht 1536 kbit/s.
In den Mobilkommunikationsnetzen ist der Signalisierungsanteil wegen der Mobilität und der Nutzung von SMS sehr hoch. Es gibt sowohl im Festnetz, vor allem aber im Mobilnetz, Systeme, welche nur Signalisierungsverbindungen aufweisen, wie zum Beispiel ein SMS-Center.
SS7 bietet Verfahren zur schnellstmöglichen Fehlerbehebung und zum Auffinden von alternativen Pfaden. Die Umschaltzeiten im Fehlerfall oder beim Ausfall eines Knotens liegen in der Regel im Bereich von wenigen Millisekunden und sind somit den üblichen Verfahren in IP-Netzen wie dem Internet weit überlegen.
Regulationen und Normen fordern oft Verfügbarkeitsraten von 99,9 % (maximale Ausfallzeit 8 Stunden 45 Minuten pro Jahr) oder 99,999 % (maximale Ausfallzeit 316 Sekunden pro Jahr), die von Telefonbetreibern und Herstellern anhand von Langzeittests und Protokollen nachgewiesen werden müssen.
Signalisierungsprotokolle Die wichtigsten Komponenten von SS7 sind Empfehlungen, die unterschiedliche Teilaspekte des komplexen Kommunikationsmodells beschreiben:
MTP – Message Transfer Parts MTP oder Message Transfer Part beschreibt, wie Signalisierungsinformationen übertragen werden. Dazu gehören Definitionen der elektrischen oder optischen Schnittstellen, Details, wie einzelne Nachrichten voneinander getrennt werden und wie einzelne Vermittlungen oder besser im Jargon der ITU-T signalling points adressiert werden. mini|Darstellung von MTP1 bis MTP3
MTP Level 1 legt die physikalischen, elektrischen und funktionalen Parameter für eine Zeichengabestrecke fest. Dazu gehören Spezifikationen wie Taktrate, Spannungen, Kodierungsverfahren sowie Abmessung und Form der Steckverbinder. Üblich sind Schnittstellen, die den Empfehlungen V.35 oder G.703 entsprechen. Level 1 stellt die Bitübertragungsschicht für eine Zeichengabestrecke dar, die in einem digitalen Netz üblicherweise aus einem 64-kbit/s-Kanal besteht. MTP Level 2 legt die Verfahren für einen fehlerfreien Austausch von Nachrichten über eine Zeichengabestrecke fest. Dazu gehören Funktionen, um die Nachrichtenverbindung zu aktivieren oder zu beenden, nach Fehlern zu überprüfen und sie gegebenenfalls zu beheben. Die Nachrichten werden durch Flags voneinander getrennt. Level 2 ist im Aufbau der häufig verwendeten Prozedur HDLC ähnlich, allerdings um einige Funktionen erweitert. MTP Level 3 definiert das Zusammenwirken mehrerer einzelner Zeichengabestrecken. Alle Aspekte, die auf logischer Ebene für den Austausch von Nachrichten zwischen zwei signalling points über mehrere Zeichengabestrecken hinweg gemeinsam sind, werden geregelt. Dazu gehört die Weiterleitung ankommender Nachrichten zur gewünschten Zeichengabestrecke. Die Separierung dieser Funktionen in einem eigenen Level 3 dient auch der Verwaltung des Zeichengabenetzes: Zeichengabestrecken können hinzugefügt werden oder im Fehlerfall auf einen Ersatzweg umgeschaltet werden, ohne dass die Konfiguration auf höheren, abstrakteren Ebenen geändert werden muss.
E1 LSL- und HSL-Verbindungen E1 LSL wurden seit der Einführung von SS7 eingesetzt. LSL (Low Speed Link) bezeichnet die Verbindungen, in welchen 64-kbit/s-Zeitschlitze zum Einsatz gelangen. Da pro Linkset lediglich 16 Zeitschlitze geschaltet werden können, ist die Bandbreite entsprechend eingeschränkt. Dies ergibt pro Linkset lediglich eine Bandbreite von 1 Mbit/s. Seit einiger Zeit sind die HSL (High Speed Link) spezifiziert worden. Die HSL erlauben pro Zeitschlitz eine Datenübertragungsrate von 2 Mbit/s, was für ein Linkset eine theoretische Datenübertragungsrate von 32 Mbit/s ergeben würde. HSL kommen zum Einsatz, wo die Datenübertragungsrate mit LSL zu klein ist. Da aber HSL sehr teuer ist, wird HSL nur dann eingesetzt, wenn zum Beispiel SS7oIP, die preisgünstigste Alternative, (noch) nicht machbar ist aufgrund von fehlenden Anschlussmöglichkeiten im Netz.
Linkset bezeichnet die logische Verbindung zwischen zwei Signaling Point Codes (PCs). Linksets werden nur bei E1-Verbindungen, nicht jedoch bei SS7oIP verwendet. Die Beschränkung auf 16 Zeitschlitze pro Linkset ist auf die fehlenden Bit für den SLC in ITU zurückzuführen, da der SLC (Signalling Link Code) nur 4 Bit aufweist. Im ANSI-Standard stehen für den SLC jedoch 8 Bit zur Verfügung, was dann 256 Zeitschlitze ermöglicht. Wenn zwischen zwei Pointcodes jedoch mehr Zeitschlitze (Datenübertragungsrate) zur Verfügung stehen müssen und HSL nicht möglich ist, muss ein zweites Linkset erstellt werden. Damit dies ermöglicht werden kann, wird im Signalling Transfer Point (STP) ein Capability Pointcode eingerichtet, welcher erlaubt, ein weiteres Linkset zu definieren.
User Parts In den User Parts werden die Funktionen beschrieben, die einem Benutzer zur Verfügung stehen. Diese Funktionen hängen vom verwendeten Dienst (ISDN, analoges Telefon, Mobilfunk) ab und werden deshalb getrennt beschrieben. Die wichtigsten User Parts sind:
TUP Telephone User Part ist der einfachste User Part, der nur Basisfunktionen beschreibt. Dazu gehören Informationen wie Verbindungsaufbau (anrufen), Verbindungsabbau (auflegen), besetzt oder Rufnummer unbekannt. ISUP ISDN User Part beschreibt die Funktionen, die ISDN-Benutzern zur Verfügung stehen. Dazu gehört als wichtigstes Element die Beschreibung des Dienstes oder bearer capability. ISDN erlaubt, verschiedene Endgeräte wie Telefon, Fax oder Computer an demselben Anschluss zu betreiben. Bei einer Verbindung im ISDN wird immer eine Beschreibung des Diensttyps mitgesendet, damit nur das Endgerät antwortet, das den gewünschten Dienst auch unterstützt. Dadurch wird zum Beispiel verhindert, dass ein Faxgerät versucht, eine Sprachverbindung anzunehmen, wenn beide Endgeräte ISDN-fähig sind. DUP Data User part ist gedacht, um spezielle Informationen für Datenverbindungen zu übermitteln.
SCCP – Signalling Connection Control Part Signalling Connection Control Part ist eine Schicht, die auf MTP Level 3 aufsetzt und eine End-zu-End-Signalisierung im Signalisierungsnetz erlaubt. Im SCCP werden vier Dienstklassen zur Verfügung gestellt: Klasse 0: Verbindungsloser Basisdienst: Längere Nachrichten können geteilt werden. Für die korrekte Zusammensetzung dieser Teile sind dann höhere Schichten verantwortlich Klasse 1: Verbindungsloser Dienst mit Folgenummern: Diese Nummer (SLS-Code) ist 4 oder 8 Bit lang (ITU-T oder ANSI-Standard). Zusammengehörige Nachrichten verwenden den gleichen SLS-Code. Werden mehrere Verbindungen (linkset) für eine Nachricht benutzt, so unterscheidet sich die Folgenummer in den niederwertigsten Bits. Klasse 2: Verbindungsorientierter Basisdienst: Die Signalisierungsverbindung muss auf- und abgebaut werden. Klasse 3: Verbindungsorientierter Basisdienst mit Flusskontrolle
TCAP – Transaction Capabilities Application Part TCAP setzt auf SCCP auf und ermöglicht den darüberliegenden Protokollen, wie zum Beispiel INAP, CAP, MAP und OMAP über das SS7-Netzwerk weltweit zu kommunizieren.
INAP – Intelligent Network Application Part Über INAP werden die Funktionen für Intelligente Netze (IN) abgewickelt. Dazu gehören unter anderem Rufnummernmitnahme (LNP, ) oder 0800-Nummern, die abhängig vom Standort des Anrufers zur nächstgelegenen Zentrale weitervermittelt werden.
CAP – CAMEL Application Part CAP wird in Mobilfunknetzen genutzt und dient der Customised Applications for Mobile networks Enhanced Logic (CAMEL).
MAP – Mobile Application Part MAP dient der Kommunikation zwischen den verschiedenen Bestandteilen des Mobilfunknetzes (unter anderem HLR, VLR, SMSC). Der Standard kann auch zur Kommunikation zwischen Mobilfunknetzen verschiedener Anbieter verwendet werden und ist somit eine der Voraussetzungen für die Roaming-Funktionalität. Mittels Roaming kann sich ein Teilnehmer in Fremdnetze einbuchen (zum Beispiel ausländischen Mobilbetreiber mit Roamingvertrag oder um Notrufe absetzen zu können, auch wenn der Teilnehmer nicht im Versorgungsbereich des eigenen Betreibers ist). Die abrechnungsrelevanten Bestandteile werden durch Transferred Account Procedure (TAP) übertragen.
Short Messages (SMS) werden nebst dem Roaming und der Steuerung der Gesprächsverbindungen auch im MAP übertragen. Weiter werden auch Funktionen zur Feststellung des Gerätetyps und die IMEI im MAP übertragen, damit mobiltelefonspezifische Konfigurationen vom Mobilfunkprovider auf das Endgerät übertragen werden können.
OMAP – Operations, Maintenance and Administration Part