Сигнализация в сетях связи

Что это

Сигнализация в сетях связи — это совокупность протоколов и механизмов, с помощью которых сетевые узлы обмениваются служебной информацией для управления соединениями. Она не передаёт голос, данные или видео пользователя — она договаривается о том, как, куда и когда это делать. Грубо говоря, сигнализация — это «язык переговоров» между коммутаторами, серверами и терминалами: именно она говорит сети «абонент хочет позвонить», «линия занята» или «вызов завершён». Без неё любая телефонная сеть или VoIP-платформа была бы набором железа, не способного скоординировать ни один звонок.

Зачем это нужно

До появления стандартизированной сигнализации каждый производитель телефонного оборудования изобретал свои способы управления соединениями, и сети разных операторов с трудом стыковались друг с другом. В 1975 году ITU-T начал разработку системы ОКС-7 (SS7 — Signalling System No. 7), которая к 1980-м стала глобальным стандартом для телефонных сетей общего пользования. SS7 позволила операторам по всему миру строить межсетевые соединения, запускать роуминг и такие сервисы, как определитель номера (CLI) и переадресация. С переходом на IP-телефонию появились новые протоколы — SIP и H.323, — но задача осталась прежней: надёжно согласовать параметры сессии между участниками.

Как это работает

Сигнализация делится на два принципиальных типа по способу передачи служебных сообщений. Канальная сигнализация (in-band) передаёт управляющие тоны прямо в голосовом канале — так работал тональный набор DTMF. Внеканальная сигнализация (out-of-band) использует отдельный логический или физический канал — именно так устроен SS7, где сигнальные сообщения идут по выделенным звеньям (signalling links), не смешиваясь с голосовым трафиком. В IP-сетях протокол SIP работает поверх UDP или TCP: клиент отправляет запрос INVITE, сервер отвечает «100 Trying», затем «180 Ringing» и «200 OK» — и только после этого между сторонами открывается медиапоток RTP. Таким образом, сигнализация всегда предшествует передаче полезной нагрузки и сопровождает сессию до её завершения.

Примеры применения

SS7 (ОКС-7) — основа глобальной телефонии с 1980-х: управляет установкой вызовов между операторами, обеспечивает роуминг GSM и SMS-доставку между разными сетями.
SIP (Session Initiation Protocol, RFC 3261, 1999) — стандарт IP-телефонии и видеоконференций; используется в корпоративных АТС (Asterisk, FreeSWITCH), мессенджерах и облачных контакт-центрах.
ISUP (ISDN User Part) — подсистема SS7, отвечающая непосредственно за управление телефонными вызовами между коммутаторами PSTN; передаёт сообщения IAM, ACM, ANM, REL.
Diameter — протокол сигнализации в сетях 4G LTE, пришедший на смену RADIUS; управляет аутентификацией, авторизацией и тарификацией в ядре EPC.
MEGACO/H.248 — протокол между медиашлюзом и контроллером медиашлюза (MGC) в сетях NGN; разделяет функции управления соединением и передачи медиа.

Связанные понятия

Коммутация каналов и коммутация пакетов
RTP (Real-time Transport Protocol) — протокол передачи медиапотока
SDP (Session Description Protocol) — описание параметров медиасессии внутри SIP
IMS (IP Multimedia Subsystem) — архитектура ядра сети для мультимедийных услуг
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) — транспорт для сигнальных сообщений в 3G/4G
Межоператорский роуминг и клиринг сигнальных сообщений

Частые заблуждения

Распространённое заблуждение — считать, что сигнализация и передача данных — одно и то же. На самом деле это разные плоскости: сигнальная (control plane) и пользовательская (user plane). Ещё один миф: «SS7 устарел и нигде не используется». Это неверно — SS7 до сих пор работает в ядрах сетей большинства операторов мира и активно задействован для SMS-роуминга и межсетевых вызовов. Уязвимости SS7, публично описанные с 2014 года, связаны именно с тем, что протокол разрабатывался в эпоху, когда доступ к сигнальной сети имел ограниченный круг доверенных операторов, — сегодня это уже не так.