SGF je síťová funkce, která zprostředkovává vzájemnou spolupráci signalizačních protokolů založených na IP se staršími signalizačními protokoly s přepojováním okruhů, aby umožnila bezproblémovou komunikaci mezi sítěmi 4G/5G a staršími sítěmi 2G/3G.

Popis

Funkce signalizační brány (Signalling Gateway Function, SGF) funguje jako kritický uzel pro vzájemnou spolupráci v architektuře IP Multimedia Subsystem (IMS) a 5G Core (5GC). Jejím hlavním úkolem je překládat a přeposílat signalizační zprávy mezi přenosem signalizace založeným na IP (např. využívajícím protokoly SIGTRAN jako SCTP/IP) používaným v moderních sítích a tradičním signalizačním systémem č. 7 (SS7) založeným na časovém multiplexu (TDM) používaným v starších sítích s přepojováním okruhů. Z architektonického hlediska je SGF definována jako funkční entita, která může být implementována jako samostatný síťový prvek nebo integrována s jinými funkcemi řídicí roviny. Slouží jako koncový bod pro signalizační spoje SS7 (např. využívající MTP2/MTP3) ze starší sítě s přepojováním okruhů a mapuje tyto zprávy na příslušné transportní toky IP směrem k funkci řídicího uzlu mediální brány (Media Gateway Controller Function, MGCF) nebo jiným entitám IMS/5GC.

Z architektonického hlediska je SGF definována jako samostatná logická funkce, i když může být umístěna společně s jinými síťovými funkcemi, jako je MGCF nebo Session Border Controller (SBC). Zpracovává konverzi protokolů nižších vrstev (vrstvy 1-3 modelu OSI) pro signalizaci. Například převádí signalizaci MTP2/MTP3 ze spoje SS7 na M3UA (MTP3 User Adaptation) přes SCTP/IP, která je následně přenesena do MGCF. MGCF zpracovává vzájemnou spolupráci aplikačních protokolů vyšších vrstev (např. mezi ISUP a SIP). Toto oddělení úkolů umožňuje škálovatelná a flexibilní nasazení sítě.

V kontextu 5G se role SGF rozšiřuje o podporu vzájemné spolupráce s jádrem sítě 5G pro služby jako kontinuita hlasových hovorů. Zatímco 5GC primárně využívá rozhraní založená na službách (service-based interfaces) na bázi HTTP/2, vzájemná spolupráce se staršími sítěmi pro hlasové služby stále vyžaduje konektivitu SS7 pro funkce jako roamování a propojení s telefonními sítěmi veřejné komunikační sítě (PSTN). SGF to umožňuje tím, že poskytuje nezbytnou schopnost signalizační brány, což zajišťuje, že uživatelé 5G mohou uskutečňovat a přijímat hovory do/z starších sítí. Její provoz je podrobně specifikován v mnoha technických specifikacích 3GPP, které definují její rozhraní, procedury a mapování protokolů, aby byla zajištěna interoperabilita mezi implementacemi různých výrobců a generacemi sítí.

K čemu slouží

SGF byla zavedena, aby řešila zásadní výzvu ve vývoji sítí: koexistenci nových, plně IP architektur sítí (jako jsou IMS a 5GC) s rozsáhlou a zavedenou infrastrukturou starších sítí s přepojováním okruhů (2G/3G/PSTN). Tyto starší sítě používají sadu signalizačních protokolů SS7, která se zásadně liší od protokolů založených na IP (jako jsou SIP a Diameter) používaných v IMS a 5G. Přímá komunikace mezi těmito odlišnými signalizačními doménami je bez brány nemožná.

Před standardizací funkcí jako je SGF se operátoři spoléhali na proprietární řešení bran nebo integrované signalizační schopnosti v rámci mediálních bran. Tento nedostatek standardizace vedl k problémům s interoperabilitou, zvýšené složitosti a vyšším nákladům na nasazení sítí s více dodavateli. SGF jako standardizovaná funkce 3GPP poskytuje jasné architektonické oddělení mezi signalizační branou a řídicím uzlem mediální brány (MGCF). Toto oddělení podporuje síťovou flexibilitu, což operátorům umožňuje škálovat a aktualizovat tyto funkce nezávisle na základě charakteru provozu (signalizace vs. média).

Její vytvoření bylo motivováno dlouhým přechodným obdobím od služeb s přepojováním okruhů k paketovým hlasovým a multimediálním službám. Operátoři nemohli okamžitě nahradit své sítě založené na SS7; potřebovali plynulou migrační cestu. SGF to umožňuje tím, že dovoluje, aby byla základní signalizační inteligence (v MGCF/IMS) nasazena na moderních IP platformách, zatímco stále zůstává připojena ke globální síti SS7/PSTN pro nezbytné služby jako směrování hovorů, roamování a přenos čísel. Je základním kamenem pro zajištění kontinuity služeb a úspěšného přechodu na VoLTE a VoNR.

Klíčové vlastnosti

• Konverze protokolů mezi vrstvami SS7 MTP2/MTP3 a adaptačními vrstvami SIGTRAN (např. M3UA) přes IP
• Ukončení fyzických signalizačních spojů SS7 (časové sloty E1/T1) nebo připojení SS7 založených na IP
• Přeposílání signalizačních zpráv mezi staršími sítěmi SS7 a síťovými funkcemi jádra založenými na IP, jako je MGCF
• Podpora nezbytných signalizačních procedur SS7 potřebných pro navázání a ukončení hovoru s PSTN
• Škálovatelná architektura umožňující samostatné nebo společné nasazení s jinými síťovými funkcemi
• Standardizovaná rozhraní a procedury dle specifikací 3GPP pro zajištění interoperability mezi různými výrobci

Související pojmy

• MGCF – Media Gateway Control Function
• IMS – IP Multimedia Subsystem
• PSTN – Public Switched Telecommunications Network
• SS7 – Signalling System Number 7

Definující specifikace

• TS 23.417 (Rel-7) — IMS Core Component for NGN Architecture
• TS 23.517 (Rel-8) — IMS Core Component for NGN Architecture
• TS 24.524 (Rel-19) — Hosted Enterprise Services Architecture

📖 Anglický originál a plná specifikace: SGF na 3GPP Explorer