共通線信号No.7

共通線信号No.7（SS7）とは

共通線信号No.7（Common Channel Signaling System No.7、SS7）は、世界中の公衆交換電話網（PSTN）で利用されている、電話網のためのシグナリングプロトコルです。日本では単にSS7、またはNo.7信号方式と呼ばれることもあります。

SS7の概要

SS7は、主に電話の発信や着信時の制御信号のやり取りを規定しており、その他にも発信者番号通知、プリペイド課金、ショートメッセージサービス（SMS）など、様々なサービスを提供するための仕様が定められています。SS7の信号は、音声用の通信路とは別の、専用の共通線信号用通信路を通じて送受信されます。

北米ではCCSS7（Common Channel Signaling System 7）とも呼ばれ、ヨーロッパ、特にイギリスではC7、number 7、CCIS7などとも呼ばれます。国際的なSS7プロトコルは、ITU-T（国際電気通信連合電気通信標準化部門）がQ.700シリーズ勧告で定義しており、各国はこれを基に国家規格を定めています。これらの規格にはそれぞれ微妙な違いがあり、特に中国（CH7）と日本（J7）の規格は他国と異なる特徴を持っています。

日本の仕様は、TTC（情報通信技術委員会）が標準を定めており、多くの通信事業者がTTC標準への準拠を謳っていますが、実際には事業者ごとに仕様が異なる部分があり、動作も完全に同一ではありません。詳細は各事業者に問い合わせるか、実際に試験をして確認する必要があります。

Internet Engineering Task Force（IETF）もSS7の第2層から第4層に相当するプロトコルを定義しています。具体的には、MTPレベル2（M2UA、M2PA）、MTPレベル3（M3UA）、SCCP（SUA）などがあり、第4層（トランスポート層）にはSCTPが新たに定められています。これらのプロトコル群はSIGTRANと呼ばれ、IPプロトコル上でのSS7信号の送受信を可能にしています。

SS7の歴史

共通線信号方式は、大手電話会社とITU-Tが1975年から開発を始め、1977年に最初の国際標準であるNo.6共通線信号方式が制定されました。その後、1980年にNo.7共通線信号方式（SS7）がITU-Tにより国際標準化されました。SS7は、No.6信号方式の機能制限とデジタルシステムへの不適合を解消するために策定されました。SS7は従来のSS6、SS5、R1、R2を実質的に代替しましたが、R1とR2は現在でも一部の国で利用されています。

初期の帯域内信号プロトコル（SS5など）では、呼設定情報は電話線上で特殊な多重周波数の音として送られていました。この方式は、不正な電話回線利用（フリーキング）を引き起こす問題がありました。しかし、SS7では音声信号と制御信号を分離し、帯域外で送ることで、このような問題を解決しています。

SS6とSS7では、信号情報は独立した「信号用経路」で転送されるため、エンドユーザーがこれらの経路にアクセスできなくなり、セキュリティが向上しました。この信号用経路と通話用経路をハード的に分離した方式が、共通線信号方式と呼ばれる所以です。信号用経路は別途必要になりますが、信号の転送速度が向上し、通話用通信路を使用する時間が短縮されます。

IETFがIP上にSS7を置き換えたものがSIGTRANプロトコル群です。IP上で転送する際は、SIGTRANプロトコル群がSS7のように働くのではなく、既存のSS7の信号をSCTPプロトコル上で転送します。

プロトコル参照モデル

電話網では、OSI参照モデルとは若干異なり、プロトコルを機能ごとに分割したモデルを採用しています。SS7は、このモデルの中の制御プレーン（C-plane）と管理プレーン（M-plane）に相当します。

• - 制御プレーン (C-plane)：呼制御に関する情報のやり取りを扱う。
• - ユーザプレーン (U-plane)：音声などのユーザ情報のやり取りを扱う。
• - 管理プレーン (M-plane)：網管理（OAMなど）に関する情報のやり取りを扱う。

SS7の機能

電話における「信号」とは、通信経路上の呼の確立に関連する制御情報のやり取りを指します。例えば、ダイヤルされた電話番号や、発信側の課金番号などが制御情報に相当します。

従来の回線個別信号方式（CAS）では、通話内容を伝送する回線上で制御信号も伝送していました。一方、SS7のような回線非対応信号方式（NCAS）では、信号を扱う経路や機器は通話回線とは別に存在します。CASでは送れる信号情報が限られていましたが、SS7は高性能なパケットベースの通信プロトコルであり、呼の設定時、通話中、通話終了時にも大量の情報をやり取りできます。この能力により、自動転送、ボイスメール、キャッチホン、電話会議、ナンバーディスプレイなど、様々なサービスが開発されました。

SS7の中でも最初に実用化された上位層プロトコルは、呼の設定、維持、解放に関するものでした。ヨーロッパでは電話ユーザ部（TUP）が、北米の公衆交換電話網ではISDNユーザ部（ISUP）が採用されました。ISUPは後にヨーロッパでもISDN網への移行とともに採用されました。

SS7では、通話用回線が必須ではないため、Non-Facility-Associated Signalling（NFAS）が可能になりました。NFASは、通話が行われている経路とは無関係に、網内の任意の箇所と信号を交換する方式で、サービス購入、機能の活性化、データベースを利用したサービスなどが可能になります。

さらに、SS7では通話呼非対応信号方式（Non-Call-Associated Signalling）も可能になりました。これは、呼を確立しなくても信号だけをやり取りする方式で、携帯電話とHLR（Home Location Register）データベース間の登録情報のやり取りなどに利用されています。

信号モード

SS7には、以下の3つの運用モードがあります。

• - 対応モード (Associated Mode)：SS7信号は、電話交換機と1対1で対応する信号回線を通して伝送される。小規模なネットワークで経済的。
• - 非対応モード (Non associated Mode)：SS7信号は、信号中継局（STP）で構成されるSS7専用の信号網で伝送される。大規模なネットワークで経済的。
• - 準対応モード (Quasi-Associated Mode)：非対応モードと同じだが、使用する信号中継局が事前に決定されている。北米でよく使われている。

物理ネットワーク

SS7では、信号と音声を明確に分離します。SS7が機能するには、ネットワークを構成するすべての機器がSS7に対応している必要があります。ネットワークは、いくつかのリンクタイプ（A、B、C、D、E、F）と、3種類の信号ノード（サービス交換点（SSP）、信号中継局（STP）、サービス制御点（SCP））で構成されます。ノードには識別番号が付与されており、拡張サービスはSCPにあるデータベースインタフェースが提供します。

信号局間のリンクには、全二重の56、64、1,536、1,984 kbit/sなどの回線が使用されます。複数のリンクを敷設することで、容量を増やすことができます。ヨーロッパでは交換機間をFリンクで直接接続し、対応モードで運用します。北米ではSTPを使用し、交換機間を間接的にリンクする準対応モードで運用します。

大容量のリンク（1,536および1,984 kbit/s）は、High Speed Links（HSL）と呼ばれ、ITU-T勧告Q.703で規定されています。

SS7プロトコルスタック

SS7のプロトコルスタックは、OSI参照モデルを部分的に利用しています。SS7では、OSIの第1層から第3層までがメッセージ転送部（MTP）と信号接続制御部（SCCP）によって提供されています。これらはネットワークサービス部（NSP）と呼ばれます。電話ユーザ部（TUP）やISDNユーザ部（ISUP）は、回線関連の信号であり、OSIの第7層に相当します。

現在のところ、OSIの第4層から第6層に相当するプロトコルは存在しません。トランザクション機能応用部（TCAP）は、SCCPの上位プロトコルであり、SCCPをコネクションレスモードで使用します。SCCPをコネクションオリエンテッドモードで使用する上位プロトコルとしては、BSSAPやRANAPがあります。TCAPは、MAP、INAP、CAPなどのTCユーザにトランザクション機能を提供します。

MTPは、ネットワークインタフェース、情報転送、メッセージ制御、上位層へのルーティング機能などを提供します。SCCPは、エンド・ツー・エンドのアドレッシング、グローバルタイトル変換とルーティング、コネクションレス型メッセージ（UDT）、上位層への管理サービスなどを提供します。TUPは呼の接続に使われ、ISUPは呼の設定、維持、完了を扱います。TCAPはデータベースへの問い合わせを生成し、拡張機能を呼び出したり、インテリジェントネットワークにリンクしたり、携帯サービスに接続したりするのに使用されます。

まとめ

SS7は、現代の電話網を支える重要なプロトコルであり、電話の基本機能から高度なサービスまで、幅広い通信を可能にしています。その複雑な仕組みは、通信技術の進歩とともに進化を続けており、今後の情報通信社会においても重要な役割を果たしていくでしょう。

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