Solusi Next Generation Signalling Transport

Sumber:
http://www.ristinet.com/

SS7 merupakan standard pensinyalan yang mendefinisikan protokol dan pertukaran informasi antar perangkat jaringan terutama jaringan inti (core network) seperti switching . Hubungan antar node yang menggunakan SS7 ini akan membentuk suatu jaringan tersendiri. Peran jaringan SS7 demikian vital, merupakan urat syaraf yang mengontrol seluruh fungsi dan layanan jaringan, sehingga secara infrastruktur memerlukan kehandalan dalam hal network managebility, scalability dan reliable traffic delivery. Secara traditional, jaringan SS7 terdiri dari link-link dedicated out of band yang berupa kanal 64-kbps bidirectional. Selain fungsi dasar call control, jaringan SS7 bertanggung jawab terhadap autentikasi pelanggan, pengiriman trafik message dan fungsi inteligen jaringan seperti number portability dan layanan enhanced calling. Setiap service baru yang ditawarkan ke pelanggan memerlukan persyaratan dan beban tambahan pada jaringan SS7.

Contoh layanan yang diberikan ke pelanggan sebagai fitur “overlay” pada jaringan SS7 adalah layanan SMS. Saat ini dibeberapa operator telekomunikasi, prosentase pertumbuhan trafik layanan data terlihat sangat signifikan yang pada akhirnya pertumbuhan dari sektor ini juga ikut meningkat. Namun demikian pertumbuhan layanan data yang fantastis ini bagi operator mendatangkan keuntungan dan kerugian. Meskipun pendapatan yang dihasilkan memberikan pengaruh positif terhadap ARPU (average-revenue-per-user), namun trafik layanan yang timbul membuat jaringan SS7 traditional menjadi overload. Protocol pada jaringan SS7 tidak didesain untuk mengakomodasi permintaaan yang kritis antara trafik ISDN User Part (ISUP) dan trafik SMS. Pertumbuhan pelanggan mobile maupun fixed wireless access yang begitu cepat ikut mempengaruhi volume trafik SMS secara dramatis. Tanpa ekspansi kapasitas jaringan SS7, peningkatan trafik data akan mempengaruhi operasi dari jaringan tradisonal.

Salah satu solusi yang ditawarkan untuk menjawab permasalahan diatas adalah melalui teknologi IP Transfer Point (ITP). ITP merupakan sebuah perangkat (hardware dan software) yang mampu menyalurkan trafik Signaling System 7 (SS7) di atas jaringan IP (SS7 over IP). ITP memiliki realibilitas yang tinggi, dengan biaya yang relative terjangkau dapat menjadi sarana untuk memigrasikan Signaling System 7 (SS7) pada teknologi jaringan signaling telekomunikasi menuju sistem jaringan pada lingkungan berplatform IP.

Secara umum kapabilitas yang dapat diberikan ITP yaitu :

§ Seluruh fungsi Signaling Transfer Point (STP) traditional dengan TDM atau Internet Engineering Task Force (IETF) Standar SS7 over IP (SS7oIP) (STP atau MTP2-User-Peer-to-Peer Adaptation Layer [M2PA] ).

§ Gerbang layanan IP-to-intelligent network (MTP3-User Adaptation [M3UA] atau SCCP User Adaptation [SUA] signaling gateway).

§ Remote Access Dial-In User Service (RADIUS)-to- Mobile Application Part (MAP) gateway untuk autentikasi subscriber identity module (SIM) pada wireless LAN (WLAN) atau penggelaran Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) (MAP gateway + SIM authentication feature set).

§ Inteligen MAP atau Transaction Capabilities Application Part (TCAP) level routing untuk efisiensi layanan (MAP gateway + multilayer routing feature set)

Full Traditional Fungsi STP atau IETF Standard SS7oIP

Ketika diperlukan penambahan kapasitas jaringan SS7, maka ITP menyediakan sebuah solusi yang reliable dan cost effective. Operator sudah menyadari bahwa mereka tidak akan melanjutkan pembelian perangkat STP tradisional karena tidak menyediakan keperluan fungsionalitas IP pada arsitektur 3G mobile network dan next generation wireline network. Next generation STP tidak didefinisikan sebagai STP tradisional dengan Ethernet interface card. Next generation STP adalah integrasi antara perangkat penyaluran SS7 dan IP dengan dukungan terhadap protokol IP routing, media IP WAN seperti ATM dan optikal, virtual private network (VPN) sekuriti seperti IP security (IPSec), firewall, dan dukungan IP QoS seperti Multi Protocol Label Switching (MPLS) dan IP Differentiated Services. Pada next generation signaling network, link A TDM diterminated pada jaringan dan IP digunakan sebagai core transport. Fitur IP menjadi begitu penting, dengan kemampuan untuk menampilkan ruting SS7 seperti Global Title Transaction (GTT).

Manfaat yang diperoleh dari penggelaran infrastruktur next generation signaling transport adalah sebagai berikut :

· Tidak ada perubahan arsitektur; ITP mendukung sepenuhnya mode TDM. Ketika menggunakan SS7oIP, translasi routing SS7 akan sama untuk linkset TDM atau IP.

· Fleksibilitas; Terdapat fleksibilitas ketika melakukan penambahan kapasitas.

· Biaya; next generation signaling transport memerlukan biaya yang lebih rendah untuk belanja modal maupun operasional.

· Performansi; Next generation signaling transport meningkatkan nilai rasio performansi per rack dengan mengurangi footprint dan mengurangi konsumsi power.

· Efisiensi jaringan; Next generation signaling transport memberi keuntungan investasi pada infrastruktur jaringan TDM dan IP.

· Intelligent network gateway; Next generation signaling transport dapat berfungsi sebagai gateway untuk integrasi antara jaringan TDM dan IP.

· Aplication layer routing; TCAP, MAP dan MAP-User routing memungkinkan penggelaran yang efisien untuk layanan-layanan baru.

· Managebility – Network monitoring dan provisioning berbasis IP akan meningkatkan efisiensi operasi.

Jadi sudah jelas, tidak ada titik awal dan titik akhir yang tunggal pada proses migrasi. Pada umumnya ITP difungsikan sebagai TDM STP murni, STP dengan beberapa SS7oIP link-set untuk reduksi cost.

Keperluan Kapasitas Core SS7 Transport

Pertumbuhan subscriber atau pengenalan layanan akan memerlukan peningkatan kapasitas jaringan, maka ITP dapat menyediakan solusi yang mampu meminimalkan capital expenditure (CapEx). Gambar 1 menunjukan ITP yang digelar sebagai STP tradisional. ITP mendukung seluruh fungsi STP tradisional.

Gambar 1. ITP pada mode STP

Menawarkan Type TDM Link yang Fleksibel

Untuk penggunaan A-link melalui F-link, ITP mendukung low speed 56 atau 64 kbps DS0 link (low speed signaling link [LSL] ) atau high speed 1.544 atau 2.0 Mbps unchannelized T1/E1 (high speed signaling link [HSL] ). Protokol SS7 memungkinkan lebih dari 16 link pada sebuah linkset antara dua node bertetangga. Untuk link ke central resource seperti Home Location Register (HLR) dan SMS center (SMSC), didefinisikan pembatasan SS7 linkset yang dihasilkan pada low speed link bandwidth botlleneck ke perangkat. Untuk mengatasi pembatasan bandwidth, maka bisa digunakan unchannelized 1.5-Mbps (American National Standards Institute [ANSI]) atau 2.0-Mbps (International Telecommunication Union [ITU]) SS7 HSL. Sebuah linkset bisa berisi lebih dari 16 high speed link. Upgrade dari low speed link ke high speed link tidak akan menyebabkan perubahan arsitektur jaringan SS7. Message Transfer Part Layer 2 (MTP 2) menyediakan Message Signal Unit (MSU) yang reliable dan teratur yang dikirim untuk low speed link. Semua routing dan high availability intelligence ditempatkan pada layer MTP3. Migrasi dari low speed link ke high speed link merupakan substitusi Layer 1 dan 2 yang sederhana. HSL menyediakan cara yang efektif untuk meningkatkan bandwidth ke sebuah node tepi (edge node) atau untuk mengumpulkan beberapa low speed link dari remote atau regional site ke signaling core. Gambar 2 memperlihatkan perubahan stack SS7 yang diperlukan untuk mengimplementasi high speed link.

Gambar 2. Stack Protokol SS7 untuk TDM Low atau High Speed Link

Jalur Migrasi menuju Konvergensi TDM dan IP

Saat ini operator telco sedang mengidentifikasi beberapa penggerak untuk penggelaran link IP di signaling core. Pada situasi yang ideal, operator lebih cenderung merealisasikan efisiensi operasional dengan mengoperasikan jaringan tunggal untuk semua layanan pelanggan. Pengembangan messaging service dan standard 3G berbasis SS7 telah ikut menumbuhkan panggilan untuk SS7oIP, sehingga kedepan seluruh service pelanggan akan berjalan diatas IP core network. Efisiensi operasional yang signifikan dapat dicapai melalui migrasi. Namun demikian untuk hasil yang optimal, perencanaan migrasi yang matang sangatlah diperlukan.

Penggerak lain yang signifikan adalah bahwa IP core transport lebih efisien dibandingkan link TDM. Bandwidth IP dapat dibagi ke seluruh trafik, sebaliknya hanya dua node berdekatan yang dapat menggunakan fasilitas TDM point to point. Pada saat trafik rendah antara 2 node, bandwidth TDM akan boros. Link IP dapat digunakan untuk membawa beberapa jenis trafik signaling melalui IP core. Dengan fitur IP QoS, waktu pengiriman trafik kritikal dapat dijamin. Beberapa operator telah menghemat biaya hingga 50% dengan menyalurkan ke IP link dibandingkan lewat TDM tradisional.

Gambar 3 menunjukan penggelaran ITP pada remote switch (end node). Operator dapat memaksimalkan penggunaan IP network dengan memperluas penggunaan IP transport berdampingan dengan network sebelumnya. Pada kasus ini, link-link TDM (MTP2) determinate pada node akhir dan hanya aliran MSU MTP3 pada wide-area network. Tentunya, ITP dapat digelar pada central site dengan menyederhanakan penggunaan IP untuk link B dan D.

Gambar 3. Migrasi menuju IP network

Sebuah Link IP hanyalah Link Kecepatan sangat Tinggi – Tidak mempengaruhi Translasi

Pada tahun 1999, IETF Signaling Transport (SIGTRAN) Working Group dibentuk. Tugasnya adalah mengembangkan dan menstandardisasikan message dan protokol yang diperlukan untuk membawa siganaling PSTN dan PLMN diatas jaringan IP. Untuk transport peer-to-peer antara dua node SS7, IETF telah mendefinisikan Stream Control Transmision Protocol (SCTP, RFC 2960) dan M2PA.

M2PA dan SCTP bekerja bersama untuk menyediakan MTP3 dengan layanan transport layer yang reliable ekivalen terhadap MTP2. M2PA dengan SCTP dan IP merupakan penyederhanaan substitusi SS7 Layer 1 dan 2. Link IP akan berjalan diatas fasilitas tradisional T1 atau E1, sebaik Ethernet, ATM, optikal atau IP LAN lain atau tipe-tipe media wide-area. Gambar 4 menunjukan hubungan antara protokol M2PA dan layer MTP.

Gambar 4. M2PA, SCTP dan Substitusi Layer IP untuk MTP2 dan MTP1

Seperti pada kasus pengenalan high-speed link, layer MTP3 tidak mengetahui apakah sebuah link merupakan low-speed, high-speed atau IP. Semua fitur MTP3 availibilitas tinggi berjalan sama diatas semua tipe link. Kongesi, deteksi failure layer 2, change-over, change-back, load balancing, screening dan fitur MTP3 lain dipelihara, dengan cara demikian terjadi pemeliharaan karakteristik availabilitas tinggi dari protokol SS7 tradisional diatas berbagai tipe link. Hal ini termasuk full GTT dan manajemen Signaling Connection Control Part (SCCP) juga disediakan, independen dari tipe link. Lebih jauh, provisioning dan manajemen link, route dan GTT akan diidentifikasi ke STP TDM tradisional dan juga akan independen terhadap tipe link. Hal ini akan meminimalisasi kompleksitas operational, administrasi dan pemeliharaan dari petugas operasional jaringan.

ITP QoS

Jaringan ITP SS7oIP memungkinkan fitur traffic engineering dan QoS ketika digunakan untuk mendukung penambahan bandwidth TDM tradisional. Sistem intelligent pada trafik memungkinkan operator mengidentifikasi, mengklasifikasi dan memisahkan trafik SS7 dan IP tergantung kebutuhan aliran trafik individual. Gambar 5 menunjukan fitur penting ini.

Gambar 5. QoS pada ITP

Salah satu kekuatan kunci dari ITP adalah kemampuan untuk membuat klasifikasi QoS secara inteligent berdasarkan parameter SS7 dengan menguji dan men-decode konten paket SS7. Informasi ini memungkinkan ITP mengidentifikasi aliran individual data dan memprioritaskan untuk titik kongesi pada trafik kritikal. Misalnya, ketika menggunakan QoS pada jaringan SS7oIP, adalah penting untuk membedakan antara ISUP kritikal versus trafik SMS dan menyediakan perbedaan bandwitdh dan jaminan untuk setiap kategori tersebut.

Pada end-to-end QoS melibatkan tiga step penting. Pertama, MSU incoming harus diklasifikasikan dengan memiliki kelas khusus atau traffic flow (misalnya : ISUP, SMS atau location update). Kedua, jika terdapat kongesi pada jaringan IP, ITP harus menggunakan kelas pada tiap MSU untuk menetapkan MSU yang mana yang akan ditransmisikan berikutnya.Kelas didefinisikan sehingga ITP menjamin bandwitdh dan urutan pengiriman sesuai kelasnya. Bit Type-of-Service (ToS) didalam IP header akan ditandai pada kelas prioritas. Terakhir, node IP core network transit harus menguji bit ToS pada IP packet header dan menjaga QoS aliran MSU.

Klasifikasi merupakan proses mengidentifikasi kelas QoS yang mana dari sebuah MSU. Berikut kriteria yang tersedia untuk menempatkan trafik kedalam kelas QoS :

· Input klasifikasi linkset (semua MSU berasal dari linkset tertentu)

· Klasifikasi Destination Point Code (DPC)

· Klasifikasi paket SCCP (per Global Title Address [GTA] atau tabel GTT)

· Klasifikasi service indicator field

· Klasifikasi access list (kombinasi dari beberapa hal diatas)

IP-Enabled End Nodes (ITPSG Feature Set)

Dengan penambahan penggelaran layanan via jaringan SS7, bandwidth yang diperlukan menuju Signaling End Point (SEP) dapat menjadi beban signifikan ketika menggelar layanan. Pembatasan 16 link per linkset (pada jaringan STP tradisional) bisa sebagai faktor pembatas. Tipe IP-enabled service node dan asosiasinya sebagai pendorong bisnis adalah sebagai berikut :

· SCP billing; Salah satu pendorong adalah layanan konvergensi billing yang memungkinkan layanan prepaid dan postpaid yang fleksibel.

· SCP application; Misalnya ring tone atau Intelligent Network Application Part (INAP) atau Customized Application for Mobile networks Enhanced Logic (CAMEL) berbasis layanan intelligent network.

· SMSC – untuk menambah pertumbuhan trafik SMS eksisting, layanan interaktif (misal : SMS voting via radio atau televisi)

· HLR – karena HLR terlibat pada hampir semua layanan subscriber, pertumbuhan layanan dan subscriber akan menambah bandwidth dari HLR yang diperlukan.

IETF SIGTRAN Working Group telah mendefinisikan M3UA (RFC 3332) dan SUA untuk STP (ITP) untuk memberikan layanan transport SS7oIP. M3UA dan SUA berjalan diatas SCTP sebagai protokol transportnya. Fitur load balancing dan availability telah didefinisikan di M3UA dan SUA untuk clustering end-node. Third Generation Partnership Project (3GPP) telah mengadopsi SIGTRAN sebagai signalling transport untuk 3G wireless network.

Beberapa contoh produk ITP seperti ITP Cisco telah berinteroperasi SIGTRAN-IP yang berkemampuan HLR, SCP dan SMSC. Gambar 6 menunjukan SIGTRAN-enabled SEP yang terkoneksi ke ITP via M3UA atau SUA over IP. Gambar 7 menunjukan stack protokol dari SIGTRAN.

Gambar 6. IP-Enabled Service End-Nodes
Gambar 7. Stack Protokol SIGTRAN

Kapabilitas ITP Gateway Screening

Gateway screening merupakan fungsi STP tradisional yang memungkinkan operator memfilter trafik signalling. ITP menyediakan semua fungsi gateway screening yang diimplementasikan menggunakan access list. Access list merupakan sekumpulan aturan yang digunakan untuk mengijinkan atau menolak trafik berdasarkan seri parameter MSU. Access list diaplikasikan untuk trafik inbound atau outbound pada sebuah linkset. Ketika sebuah MSU datang pada input link, maka akan dibandingkan dengan setiap saluran dari access list mulai dengan aturan pertama yang didefinisikan.

Setiap aturan akan semakin kompleks dengan menambahkan parameter pada saluran. Berikut adalah beberapa daftar parameter yang didukung :

MTP3 Screening

· Destination Point Code (DPC)

· Origination Point Code (OPC)

· Service indicator

SCCP Screening

· Called party

· Global title indicator (GTI)

· Translation type

· Numbering plan

· Nature of address indicator (NAI)

· Encoding scheme

· Point code

· Subsystem number (SSN)

Calling party

· Point code

· Subsystem number (SSN)

· SCCP management screening

· Affected point code

· Affected subsystem number

General Screening

· Byte pattern and offset


ITP SMS Multilayer Routing

Aplikasi SMS baru yang sedang ngetrend seperti layanan interaktif (misal: tele voting) menempatkan penambahan demand pada kapasitas infrastruktur jaringan SS7 tradisional. Kebutuhan yang ditimbulkan untuk rute intelligent message SMS berbasis aplikasi atau layanan telah dipersiapkan. Hal ini memungkinkan aplikasi SMS baru yang disisipkan didalam jaringan operator tanpa upgrade yang signifikan yang diperlukan pada SMSC eksisting. Pada kasus tertentu, IP-capable SMSC yang baru disisipkan pada jaringan untuk meng-handle semua trafik voting SMS. SMSC baru dapat berkomunikasi dengan ITP signalling gateway menggunakan Sigtran atau tradisional link. Menggunakan Sigtran SUA, M3UA, atau M2PA akan mengurangi cost hardware TDM pada SMSC dan menyediakan virtual unlimited A-link bandwidth pada SMSC untuk rate transaksi maksimum.

Berdasarkan penerimaan pesan SMS mobile originated, ITP menanyakan SCCP, TCAP, MAP dan MAP-user payload agar membuat keputusan routing berbasis pada message A address, B address, address SMSC tujuan, protocol identifier, kode operasi, alamat called party, alamat calling party atau beberapa kombinasi dari parameter tersebut. Tabel multilayer routing kemudian mengindikasikan bagaimana message seharusnya dirutekan menuju SMSC, dengan modifikasi DPC atau called party address (CDPA) GTT. Hasilnya mungkin termasuk destinasi yang ditemukan melalui semua tipe link (LSL, HSL, M2PA, M3UA, dan SUA). Sebuah algoritma distribusi Weighted Round Robin (WRR) yang diimplementasikan agar terjadi balancing load SMS yang tepat ke server dari kapasitas yang bervariasi. Fitur Multi-Layer routing (MLR) akan memenuhi requirement dasar untuk routing message SMS mobile originated. Berdasarkan enhancement akan memuaskan kebutuhan customer.

Gambar 8. ITP SMS Multilayer Routing untuk TeleVoting

Mobile handset akan diprogram dengan sebuah single Mobile Station ISDN Number (MSISDN) mewakili semua SMSC milik operator dan server voting. Hal ini kadang-kadang mengacu pada semacam alamat virtual SMSC. Jaringan SS7 merutekan pesan SMS mobile originated (SMS-MO) menuju ITP via intermediate atau final GTT. ITP kemudian melihat parameter MSU high layer yang tepat dan membuat keputusan routing dan server load-balancing.

Sebagai contoh, sebuah iklan televoting akan menginstruksikan subscriber untuk mengirim sebuah pesan SMS ke kode singkat 1234 untuk memilih acara TV favorit. ITP memeriksa SMS payload dari MSU untuk mengidentifikasi tujuan short messaging entity (SME) (alamat B). Jika alamatnya adalah 1234, pesan akan diklasifikasikan sebagai sebuah pesan voting dan dilakukan load balancing voting server berdasarkan pendefinisian kapasitas pada tiap-tiap server. Jika alamat B bukan 1234, pesan akan diload balance diantara SMSC.