Le Réseau Sémaphore n° 7 (SS7) a pour but d'acheminer des informations de contrôle entre les éléments d'un réseau de télécommunication, tels que les commutateurs, les bases de données et les serveurs. Le réseau sémaphore n°7 est la clé pour l'introduction de services à valeur ajoutée. La première partie du cours décrit le réseau SS7 et ses nœuds de réseau STP, ses protocoles ISUP, MAP, INAP et CAP ainsi que son évolution avec SIGTRAN et ses protocoles SCTP, M3UA et M2PA.
Le protocole DIAMETER successeur du protocole RADIUS est un protocole AAA (Authentication, Authorization, Accounting). Il permet aux opérateurs dans des contextes de réseaux tout-IP (e.g., réseau 4G mobile, IMS) d’authentifier des utilisateurs, de leur autoriser l’accès aux services souscrits et de collecter des informations sur l’utilisation des ressources.
DIAMETER est un protocole en particulier utilisé par le 3GPP pour ses architectures LTE (Long Term Evolution of 3G), PCC (Policy and Charging Control) et IMS (IP Multimedia Subsystem). La deuxième partie du cours présente le protocole DIAMETER, son architecture avec les fonctions de routage internes appelées DRA, ses fonctions de routage pour s’interfacer au monde externe dans le contexte du roaming appelés DEA, et ses applications liées aux architectures LTE/ePC, PCC et IMS.
L'introduction du réseau 5G fait apparaître un nouveau protocole de signalisation utilisé par les fonctions du plan contrôle du réseau coeur 5G, à savoir HTTP2 (HyperText Transfer Protocol version 2). La troisième partie décrit le protocole http/2 avec ses fonctions de routages appelées SCP (Service Communication Proxy) pour le routage HTTP/2 interne à un réseau mobile et SEPP (Security Edge Protection Proxy) pour le routage entre un réseau mobile et les réseaux externes dans le contexte du roaming.

PROGRAMME

1. La place du réseau sémaphore SS7 dans le réseau de télécommunication d’un opérateur

2. Principes du réseau sémaphore n°7
2.1. L'architecture du réseau sémaphore n°7
2.1.1. Les points sémaphores (SP)
2.1.2. Les points de transfert sémaphores (STPs)
2.1.3. Les canaux sémaphores (Signaling Links)
2.2. La pile de protocole SS7
2.2.1. Couches SS7
2.2.2. Fonctions et rôle de chaque couche
2.3. Réseau SS7 national et réseau SS7 international

3. Les protocoles liés aux couches basses du réseau sémaphore n°7
3.1. MTP3
3.2. SCCP
3.2.1. Adressage SCCP : Point Code/SSN et GT
3.2.2. Classes SCCP : 0, 1, 2 et 3
3.2.3. Messages SCCP pour chaque classe
3.2.4. Principes du GT
3.2.4.1. Types de GT : adressage E.214 et adresse E.164
3.2.4.2. GT des noeuds SS7 : HLR , MSC Server, SCP, SMSC, etc.
3.2.5. Traduction des GTs
3.2.6. Routage des messages MAP et CAP avec traduction des GTs en situation de roaming international

4. Application SS7 : ISUP
4.1. Fonctions du protocole ISUP
4.2. Format des messages ISUP
4.3. Messages d'établissement et de libération d'appel
4.4. Evolutions du protocole ISUP
4.4.1. BICC : Bearer Independent Call Control
4.4.2. SIP-I : SIP with Encapsulated ISUP

5. Application SS7 : MAP
5.1. Services de mobilité dans les réseaux mobiles et MAP
5.2. Contrôle d’appel dans les réseaux mobiles et MAP
5.3. Service de localisation et MAP
5.4. Service de messagerie courte et MAP

6. Application SS7 : CAP
6.1. Services du réseau intelligent mobile
6.2. Architecture CAMEL
6.3. Protocole CAP

7. Framework SIGTRAN et son application
7.1. SCTP
7.2. SCTP versus TCP et UDP
7.3. Couches d'Adaptation
7.3.1. Couches d'adaptation en mode asymétrique : M3UA
7.3.2. Couches d'adaptation en mode symétrique : M2PA, M3UA

8. Migration à SIGTRAN
8.1. Migration du réseau SS7 à SIGTRAN pour augmenter la capacité du réseau SS7 : SIGTRAN Trunking
8.2. Migration des end-systèmes (HLR, SCP, SMSC, MSC Server, etc) à SIGTRAN pour augmenter la capacité de connectivité du end-systrm en terme de signalisation : Application offload
8.3. Remplacement complet de SS7 par SIGTRAN

9. Protocole SCTP, Service SCTP et protocoles M3UA/M2PA
9.1. Des traces sont utilisées pour mieux comprendre la structure protocolaire SCTP, M3UA et M2PA

10. DIAMETER dans les réseaux mobiles
10.1. DIAMETER dans le contexte LTE/ePC
10.2. DIAMETER dans le contexte PCC
10.3. DIAMETER dans le contexte IM
10.4. DIAMETER dans le contexte LTE-M/NB-IoT

11. Le protocole de base DIAMETER
11.1. Avantages de DIAMETER par rapport à RADIUS
11.2. Types de Noeuds DIAMETER et le rôle de chacun
11.2.1. Client, Serveur, Agent Relai, Agent Proxy, Agent de redirection, Agent de translation
11.2.2. Fournisseurs d’agents
11.3. Messages DIAMETER
11.3.1. Format des messages DIAMETER
11.3.2. Codes de Commandes DIAMETER (Message Type)
11.3.3. Format AVP (Attribute-Value Pair)
11.3.3.1. Exemples d’AVP
11.3.3.2. Catégories de codes de réponse DIAMETER
11.3.4. Transport et Routage DIAMETER
11.3.4.1. Concepts de transport DIAMETER
11.3.4.2. Concepts de Tables de Routages (Peer table et Realm-based routing table) et Routage DIAMETER
11.3.4.3. Exemple de routage DIAMETER dans un contexte PCC
11.3.5. Négociation de capacité DIAMETER
11.3.6. Exigences de sécurité DIAMETER
11.4. Comparaison entre DIAMETER et SS7/SIGTRAN

12. Applications DIAMETER dans le contexte LTE
12.1. S6a, S13: Interfaces pour la gestion de la mobilité depuis un accès LTE à l’ePC
12.1.1. Scénarios liés à la gestion de la mobilité
12.1.2. Commandes sur les interfaces mentionnées
12.1.3. Analyse de traces Wireshark pour la compréhension des commandes

13. Applications DIAMETER dans le contexte PCC (Policy and Charging Control)
13.1. PCC et GPRS
13.2. PCC et EPC
13.3. Entités de l’architecture PCC
13.4. Scénarii PCC et call flows associés
13.4.1. Fair use
13.4.2. Anti-bill shock
13.4.3. Contrôle parental
13.4.4. Turbo button
13.4.5. Freemium
13.4.6. Roaming pass
13.4.7. Shared data plan
13.5. Interfaces PCC
13.6. Présentation de traces sur certaines interfaces notamment Gx et Gy

14. Application DIAMETER dans le contexte IMS
14.1. Cx : Interface entre le S-CSCF et le HSS pour l'authentification de l'usager IMS
14.2. Sh : Interface entre l'AS et le HSS de l'usager IMS
14.3. Rx : Interface entre le P-CSCF et le PCRF

15. Architecture 5GC
15.1. Plan Contrôle 5GC
15.1.1. Fonctions du plan contrôle
15.1.2. Fonctions communes
15.1.3. Fonctions spécifiques à un slice de réseau
15.1.4. Architecture du plan contrôle basée sur le service
15.1.5. Interface de service
15.1.5.1. NF service
15.1.5.2. Opération de service
15.1.6. Fonctions du plan contrôle contribuant au routage du trafic HTTP2 : NSSF, NRF, BSF, SCP, SEPP, NEF

16. Protocole HTTP2
16.1. Protocole HTTP/1.1 : Méthodes, code de statut, Headers
16.2. Principes HTTP/2 : Message, Trame et Stream
16.3. Le format binaire
16.4. Multiplexage de flux
16.5. Priorités et dépendances
16.6. Compression d'en-tête : HPACK
16.6.1. Table statique
16.6.2. Table dynamique
16.6.3. Encodage Huffman
16.6.4. 2.5. Server push
16.7. HTTP2 et TLS
16.8. JSON


17. Architecture du réseau de signalisation HTTP2
17.1. Mode de communication
17.1.1. Communication directe avec et sans interaction avec NRF
17.1.2. Communication indirecte avec et sans délégation de découverte
17.2. Entité SCP (Service Communication Proxy) pour le routage de la signalisation HTTP2 interne à un réseau mobile
17.3. Entité SEPP (Security Edge Protection Proxy) pour le routage HTTP2 entre un réseau mobile et les réseau externes (dans le contexte du roaming)
17.4. Entité NRF pour les données de routage
17.5. Fonctions SCP : Routage, partage de charge et contrôle de congestion
17.6. Fonctions additionnelles SEPP : Masquage de la topologie et firewalling
17.7. Entité BSF et session binding
17.8. SCP/SEPP/SBF et Agent DIAMETER (DEA/DRA) combinés pour l'interfonctionnement 5GC/EPC