CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU 1.1 Tổng quan về báo hiệu Chức năng chính của báo hiệu là thiết lập, giám sát và điều khiển việc truyền tin trên mạng viễn thông. Với các phương pháp truyền dẫn: + Truyền dẫn gói (Virtual circuit) + Truyền dẫn kênh (Circuit)’ Truyền dẫn kênh: Kênh dành riêng cho cuộc gọi do đó không chứa thông tin điều khiển cuộc gọi, do vậy các thông tin điều khiển thường độc lập với các thông tin cuộc gọi được gọi là báo hiệu sẽ phải truyền một cách riêng biệt nhằm để thiết lập, duy trì, hủy bỏ kênh truyền tin. Truyền dẫn gói: Thông tin cuộc gọi được “đóng gói“bao giờ cũng gồm 2 phần gắn kết với nhau:  Phần Data: giữ thông tin cuộc gọi.  Phần Header: chứa thông tin điều khiển cuộc gọi. Do vậy không cần phải có thêm thông tin báo hiệu. Tuân thủ mô hình mạng truyền dữ liệu được chuẩn hóa theo mô hình OSI. Các phương pháp báo hiệu được phân biệt theo các tiêu chí khác nhau như: + Loại tín hiệu báo hiệu: - Báo hiệu Analog (như DC,1VF,2VF,MF) - Báo hiệu Digital (như CAS, DSS1, No 7). + Thông tin báo hiệu: - Báo hiệu trên đường thuê bao (user-net). - Báo hiệu trên đường trung kế (net-net). - Báo hiệu qua mạng (user-user) + Chế độ báo hiệu: - Báo hiệu lựa chọn - Báo hiệu đường. + Chiều báo hiệu - Báo hiệu hướng thuận (call– called) - Báo hiệu hướng ngược(called – call) + Phương thức báo hiệu - Báo hiệu kênh kết hợp (CAS) - Báo hiệu kênh chung (CCS) Hình 1 Báo hiệu trong tổng đài DTMF dual tone multi frequency signaling. PLMN public land mobile network 1.1. Báo hiệu trên các đƣờng trung kế (CAS và CCS) 1.1.1. Báo hiệu kênh kết hợp CAS Là phương thức báo hiệu mà mỗi kênh cuộc gọi lại tồn tại một kênh báo hiệu dành riêng cho kênh cuộc gọi đó. Các thông tin báo hiệu chứa các Code điều khiển cuộc gọi, các Code được truyền trong kênh dành riêng cho báo hiệu trên cùng một tuyến kết hợp với tuyến của kênh cuộc gọi. Các loại hệ thống báo hiệu kênh kết hơp đã được sử dụng là: • Hệ thống báo hiệu xung thâm nhập, hay đơn tần 1VC. • Hệ thống báo hiệu hai tần số 2 VC, hay chính là hệ thống (CCITTsố 4). • Hệ thống báo hiệu xung đa tần MFP (hay chính là hệ thống CCITT số 5, R1). • Hệ thống báo hiệu đa tần (CCITT , R2). Các vấn đề gặp phải đối với CAS: Hiệu suất báo hiệu không cao do 1 cuộc gọi chiếm 2 kênh (kênh cho thoại và kênh cho báo hiệu). Khi đó kênh báo hiệu này tồn tại trong suốt thời gian cuộc gọi dù cuộc gọi có truyền tin hay không (thông thường các thông tin báo hiệu lại chỉ được truyền trước khi và sau khi kết thúc cuộc gọi). Dẫn đến sự lãng phí không thuận tiện nhất là cho các cuộc gọi chiếm nhiều thời gian (như các cuộc gọi truyền dữ liệu…) Vì sử dụng mã để báo hiệu nên số lượng các thông tin báo hiệu rất ít do đó hạn chế các khả năng điều khiển, thông tin báo hiệu cho các dịch vụ giá trị gia tăng qua mạng. Kênh báo hiệu được truyền kết hợp cùng tuyến với kênh cuộc gọi do vậy khả năng tìm kiếm và định tuyến kém cho các đầu cuối không cố định, đồng thời làm tăng lưu lượng mạng báo hiệu trong quá trình tìm kiếm thuê bao di động do đó hạn chế khả năng thích ứng ngày càng cao của các dịch vụ giá trị gia tăng Hình 2 Mô hình mạng báo hiệu CAS đi cùng với mạng viễn thông Yêu cầu được đặt ra là cần phải có một mạng báo hiệu mới đáp ứng được mọi dịch vụ mới của công nghệ mạng truyền thông (Cả về dịch vụ thoại và dữ liệu) ở thời điểm hiện tại và trong tương lai, các đòi hỏi ngày một lớn hơn về nhiều mặt của khách hàng như đảm bảo chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, lưu lượng lớn và khả năng đáp ứng nhanh… Một ví dụ cụ thể là vào năm 1960 những tổng đài được điều khiển theo chương trình được lưu chữ sẵn (Store Program Control - SPS) với viêc truyền số liệu tốc độ cao giữa các bộ vi xử lý, báo hiệu ở đây được truyền trên cả hai hướng trên một kênh số liệu. Tất cả những điều này dẫn đến sự ra đời của mạng báo hiệu mới là mạng báo hiệu kênh chung CCS đáp ứng được hầu hết các dịch vụ giá trị ra tăng và những đòi hởi mới của mạng viễn thống số hiện đại. 1.2.2 Báo hiệu kênh chung CCS Báo hiệu kênh chung là báo hiệu mà kênh báo hiệu không dành riêng cho kênh cuộc gọi nào. Đây là phương thức báo hiệu theo bản tin sao cho mỗi một bản tin được dùng trong báo hiệu cho một cuộc gọi. Bản tin có khuôn dạng chung cho cho mọi cuộc gọi. Trong đó bản tin có thể được truyền trên kênh dành riêng cho báo hiệu cùng tuyến với cuộc gọi hoặc có thể truyền trên 1 hoặc nhiều kênh chung trên các tuyến khác tuyến cuộc gọi. Do đó nó lập thành một mạng báo hiệu độc lập với mạng truyền tin, song song và đè lên mạng truyền tin đó. Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khả dụng: Hệ thống thứ nhất là hệ thống báo hiệu kênh chung số 6 của CCITT, nó ra đời vào đầu năm 1968 được sử dụng dành cho đường dây analog và cho lưu lượng thoại quốc tế. Các đường làm việc với tốc độ thấp 2,4kb/s với độ dài bản tin bị hạn chế và không có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn. Vì những hạn chế trên mà hệ thống này không đáp ứng được sự phát triển của mạng. Hệ thống thứ 2 là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT , ra đời vào những năm 1979– 1980 dành cho mạng chuyển mạch số trong nước và quốc tế, nơi có thể sử dụng hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao (64Kb/s) hoặc cho các đường dây analog. Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT không những được thiết kế để điều khiển, thiết lập, giám sát cho dịch vụ thoại mà còn sử dụng cho các cuộc gọi của dịch vụ phi thoại. Thích ứng với nhiều loại mạng thông tin như: PSTN, Mobile,Data, ISDN, IN…. Nhưng ưu điểm đáng kể được kể ra như sau: + Tốc độ nhanh: trong phần lớn các trường hợp thời gian thiết lập cuộc nối dưới 1s. Là do thông tin báo hiệu được truyền trực tiếp giữa các bộ vi xử lý, tín hiệu được điều chế dưới dạng số và theo tốc độ chuẩn 64kb/s của CCITT. + Dung lượng cao: mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho rất nhiều cuộc gọi trong cùng một lúc. Nâng cao hiệu suất của việc sử dụng kênh thông tin trong mạng. + Tính kinh tế: SS7 cần ít thiết bị hơn so với thiết bị truyền thống. Một ưu điểm nữa là SS7 chỉ chiếm kênh khi thuê bao bị gọi nhắc máy. + Độ tin cậy cao: nhờ sử dụng mạng báo hiệu dành riêng độc lập và đè lên tuyến truyền tin. Cùng với việc sử dụng các mã sửa sai (như sử dụng các tổ hợp bít phát hiện lỗi,giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu). + Tính mềm dẻo: do thực hiện việc truyền tin theo gói mà tốc độ báo hiệu có thể thay đổi và đáp ứng được nhiều hơn các dịchvụ giá trị gia tăng. 1.3 Các phần tử báo hiệu của SS7 Mạng báo hiệu SS7 về bản chất là một mạng chuyển mạch gói hoạt động riêng biệt và song song với hệ thống mạng thoại. Các bản tin được truyền trên mạng thực hiện các chức năng thiết lập, duy trì, giải phóng và quản trị mạng. Các node cấu thành lên mạng báo hiệu được thiết kế, cấu tạo gồm có: + SSP (Service Switch Poin) điểm chuyển tiếp dich vụ (chỉ chuyển tiếp không có chức năng xử lý. + SP (Signaling Poin) điểm báo hiệu (điểm đầu cuối báo hiệu). + STP (Signaling Transfer Poin) điểm chuyển tiếp báo hiệu (vừa có chức năng đầu cuối vừa có chức năng của thiết bị chuyển tiếp). 1.4 Các kiểu báo hiệu: Trong thuật ngữ của hệ thống báo hiệu số 7, khi 2 node báo hiệu có khả năng trao đổi 2 bản tin báo hiệu với nhau thông qua mạng báo hiệu có lien quan đến kênh tiếng ta nói giữa chúng tồn tại một liên kết báo hiệu (Signalling Relation). Các mạng báo hiệu có thể sử dụng 3 kiểu báo hiệu khác nhau. Trong đó ta hiểu “kiểu” là một mối quan hệ giữa đường đi của bản tin báo hiệu và đường tiếng có liên quan. 1.4.1 Kiểu kết hợp (AssociatedMode) Trên mỗi tuyến truyền thoại giữa hai tổng đài tồn tại song song với tuyến thoại đó một đường liên kết báo hiệu giữa hai tổng đài. Đây là phương thức báo hiệu đơn giản và ít được sử dụng bởi vì một đường liên kết báo hiệu có thể giữ những bản tin báo hiệu cho vài nghìn trung kế, trong khi hầu hết các nhóm trung kế liên kết giữa 2 tổng đài chỉ là hơn 100 trung kế dẫn đến lãng phí lớn. Hình 3 Phương pháp báo hiệu kiểu kết hợp 1.4.2 Kiểu bán kết hợp (Quassi – Associated Mode) Các đường liên kết báo hiệu không kết nối trức tiếp và song song với đường thoại giữa 2 tổng đài. Mà trái lại nó là những tuyến liên kết báo hiệu được quá giang qua nhiều điểm truyền báo hiệu STP. Điều này làm tăng hiệu suất báo hiệu của mạng, tăng tính kinh tế do tận dụng hết lưu lượng báo hiệu của các đường liên kết báo hiệu. Hình 4 Phương pháp báo hiệu kiểu bán kết hợp 1.4.3 Kiểu không kết hợp Trong kiểu báo hiệu này, các bản tin báo hiệu có liên quan đến các đường tiếng giữa 2 điểm báo hiệu đường truyền trên một hoặc nhiều đường quá giang, qua một hoặc nhiều điểm chuyển tiếp báo hiệu. Kiểu không kết hợp được mô tả như hình 5 Hình 5 Kiểu không kết hợp 1.4.4 Kiểu tựa kết hợp Kiểu tựa kết hợp là trường hợp đặc biệt của kiểu báo hiệu không kết hợp, trong đó các đường đi của bản tin báo hiệu được xác định trước và cố định, trừ trường hợp định tuyến lại vì có lỗi. Hình 6 miêu ta kiểu tựa kết hợp này. Hình 6 Kiểu tựa kết hợp 1.5 Kiến trúc phân tầng mạng SS7 Cũng giống như mô hình OSI, kiến trúc mạng của SS7 cũng được phân lớp. Tuy nhiên, trong khi mô hình của OSI gồm có 7 lớp thì ở mô hình SS7 chỉ được phân chia thành 4 tầng, và mỗi tầng đảm nhận những chức năng riêng biệt. Ba lớp thấp nhất tạo thành các phân lớp MTP1, MTP2, và MTP3 chuyểngiao bản tin cho phần điều khiển (phần User) của nó. Hình 7 Kiến trúc giao thức SS7 và mô hình OSI 1.5.1 MTP-1 lớp liên kết dữ liệu báo hiệu MTP-1 tương đương với lớp vật lý (lớp 1) trong mô hình OSI. LớpMTP-1chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu vào trong dòng bít để truyền đi trên mạng. Lớp này chịu trách nhiệm về đặc tính điện, đặc tính vật lý và chức năng của đường báo hiệu. Các kênh số liệu báo hiệu có thể là số hoặc analog như là DS1 (1.544 Mbps), E1(2.048 Mbps), DS0 (64kbps) và DSoA (56kbps). Kênh số được thiết lập bởi các kênh truyền dẫn số và các bộ chuyển mạch số. kênh analog được thiết lập bởi những kênh truyền dẫn analog có tần số thoại (4 KHz) và cácMODEM thoại. 1.5.2 MTP-2 lớp liên kết báo hiệu Xác định chức năng và thủ tục để bảo đảm các bản tin có thể được truyền qua các đường liên kết báo hiệu. MTP-2 cung cấp các chức năng phát hiện, sửa lỗi , khi phát hiện lỗi trên đường truyền thì thực hiện việc truyền lại và phân phát tuần tự các gói tin trên mạng. Cũng như mô hình OSI, lơp này chỉ liên quan đến việc truyền dẫn các bản tin từ các trạm này đến trạm tiếp theo trong mạng mà không liên quan đến việc định tuyến các gói tin trên mạng. 1.5.3 MTP-3 lớp mạng Lớp 3 cung cấp các chức năng xử lý bản tin và quản trị mạng. Chức năng xử lý bản tin là những chức năng định tuyến, phân loại, điều khiển lưu lựong và phân phối bản tin. Chức năng quản trị mạng gồm các chức năng quản trị kênh, quản trị lưu lượng, và định tuyến. 1.5.4 Lớp 4 - lớp ngƣời dùng Lớp 4 được chia thành các mức con khác nhau, với các giao thức khác nhau. Bao gồm chính ở đây là phần người dùng (ISUP , TUP), phần ứng dụng (TCAP , SCCP , OMAP). Hình 8 Các lớp của báo hiệu SS7 1.5.4.1 Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part) Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP cung cấp các chức năng bổ xung cho MTP đểcung cấp các chức năng chuyển giao giữa các thành phần như TCAP, OAMP, ASE, ISUP. MTP chỉ sử dụng định mã điểm để xác định đích đến của bản tin. Tuy nhiên với SCCP sử dụng nhiều hơn các phương pháp lý thuyết địa chỉ để bảo đảm dữ liệu có thể tìm đến những đích của nó. SCCP cung cấp các khả năng định tuyến end to end và point to point, trong khi MTP chỉ có khả năng định tuyến point to point, SCCP còn cung cấp các chức năng phiên dịch địa chỉ để định tuyến chính xác các bản tin truyền trên mạng tới đích đến. SCCP sử dụng cả 2 phương thức truyền dẫn có kết nối và phương pháp truyền dẫn không kết nối. SCCP kết hợp với MTP gọi là phần dịch vụ mạng NSP (Network Service Part) tương đương với ba tầng thấp nhất trong mô hình OSI. 1.5.4.2 Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCAP(Transaction Capabilities Application Part) TCAP cung cấp một hệ thống chung và tổng quát cho việc truyền thông tin giữa hai nút. Nó đảm bảo nhiều loại ứng dụng khác nhau và hữu ích ở các tổng đài và các trung tâm đặc biệt trong các mạng viễn thông. TCAP thuộc lớp tương đương như là trong lớp 7 của mô hình OSI. Nó phục vụ các đối tượng sử dụng TC (dịch vụ di động, gọi điện bằng thẻ) và sử dụng phần dịch vụ mạng NSP để truyền các bản tin. Tổng quát TCAP được sử dụng để truy cập cơ sở dữ liệu, hỗ trợ các chức năng được yêu cầu kết nối mở rộng bên ngoài. 1.5.4.3 Phần sử dụng dịch vụ tích hợp ISUP (Integrated Service User Part) Là một giao thức cho điều khiển cuộc gọi và các thủ tục bảo dưỡng trung kế trong cả hai mạng, mạng thoại và mạng ISDN. ISUP xác định giao thức sử dụng để thiết lập,quản lý, và giải phóng các đường trung kế, những trung kế mang cả thoại và dữ liệu giữa các tổng đài số. ISUP cung cấp các chức năng cho cả phần người dùng điện thoại TUP (Telephone User Part) và người dùng số liệu DUP (DataUser Part). 1.5.4.4 Phần ngƣời dùng điện thoại TUP(Telephone User Part) Phần người dùng điện thoại được sử dụng để thiết lập, duy trì và giải phóng cuộc gọi. Có rất nhiều phần người dùng điện thoại, hoặc đã tồn tại hoặc đang được phát triển. TUP điều khiển cuộc gọi trong tổng đài điện thoại bằng cách trao đổi báo hiệu với các tổng đài khác. Tuy nhiên do TUP có nhiều hạn chế mà ngày nay giao thức không còn được sử dụng nữa mà thay bằng ISUP. 1.5.4.5 Phần vận hành, quản lý và bảo dƣỡng OMAP OMAP xác định các bản tin và giao thức cái mà hỗ trợ việc quản lý mạng SS7.Các dịch vụ của OMAP có thể được sử dụng để kiểm tra, xác nhận cơ sở dữ liệu được định tuyến trên mạng và để chuẩn đoán các vấn đề xảy ra trên các đường liên kết. Thực hiện các chức năng có liên quan đến vấn đề quản lý mạng, liên quan đến vận hành mạng và bảo dưỡng mạng báo hiệu. OMAP tưong ứng với lớp ứng dụng trong mô hình OSI. [...]... bảo duy trì lưu lượng báo hiệu trong trường hợp xảy ra lỗi trong hệ thống Mục đích của quản lý báo hiệu là cung cấp khả năng lặp lại cấu hình của mạng báo hiệu khi có sự cố và điều khiển lưu lượng báo hiệu trong trường hợp bị nghẽn + Quản lý lưu lượng báo hiệu STM (Signalling Traffic Management) + Quản lý liên kết báo hiệu SLM (Signalling Link Management) + Quản lý tuyến báo hiệu SRM (Signalling RouteManagement)... mối liên kết báo hiệu tại điểm báo hiệu cảunó + Những bản tin báo hiệu SNM nhận được từ những hoạt động SNM tại những điểm báo hiệu khác Phần đầu ra : Những hoạt động của SNM dẫn đến những đầu ra được liệt kê ở dưới đây + Những lệnh tới MTP2 của các liên kết báo hiệu + Những lệnh tới chức năng định tuyến bản tin SMH tại chính điểm báo hiệu Chẳng hạn, để làm trệch hướng các bản tin báo hiệu tới một đích... dụng tại điểm báo hiệu làm nhiệm vụ đưa bản tin báo hiệu thu được tới: o Phần người dùng TAP, ISDN o Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP o Phần quản trị mạng báo hiệu MTP3 o Phần kiểm tra và bảo dưỡng mạng của MTP Chức năng phân phối bản tin được thực hiện dựa trên nội dung của byte thông tin dịch vụ SI trong trường SIO 2.5.2 Chức năng quản trị mạng báo hiệu Chức năng quản tri mạng báo hiệu đảm bảo... truyền báo hiệu Nó giống như lớp một của mô hình mạng truyền dữ liệu OSI Khoảng thời gian đâu thực hiện việc truyền báo hiệu trên các đường dây analog với băng thông 4khz (300khz->3,4 khz) Các thông tin báo hiệu phải được điều chế khác điều chế của dữ liệu để phân biệt dữ liệu và báo hiệu Ở đây sử dụng điều chế khóa dịch chuyển tần số (FSK) cho báo hiệu, B = 300khz->3,4khz làm cho tốc độ báo hiệu 1,2kbps/2,4kbps... vì vậy mà mạng báo hiệu kênh kết hợp CAS được sử dụng để báo hiệu cho mạng thoại Nhưng với dịchvụ cho Mobile, cho truyền dữ liệu thì mạng CAS không đáp ứng được (như Mobile), hoặc có đáp ứng nhưng hiệu suất sẽ không cao (truyền dữ liệu) do kênh báo hiệu tồn tại suốt trong thời gian tiến hành cuộc gọi Để đáp ứng các dịch vụ báo hiệu cho mạng thoại và mạng phi thoại thì báo hiệu kênh chung SS7 được thiết... khiển cuộc gọi trong tổng đài điện thoại bằng cách trao đổi báo hiệu với tổng đài khác Mỗi tín hiệu điều khiển cuộc gọi được gửi đi đều liên quan đến mạch thoại nào đó Trong mạng báo hiệu, các tín hiệu thoại được chuyển giao dưới dạng các bản tin báo hiệu, với nội dung nằm trong trường SIF trong đơn vị bản tin báo hiệu MSU Các bản tin báo hiệu TUP được nhóm thành một số nhóm bản tin, mỗi nhóm được... hóa 2.2 MTP-2 lớp liên kết báo hiệu Ở lớp này chứa các chức năng liên kết báo hiệu, điều khiển luồng lớp 2 và chỉ thị độ ưu tiên ở mức 3 các chức năng chính của báo hiệu gồm, chức năng về giới han, phát hiện lỗi và đồng bộ Mức 2 cũng chứa các chức năng điều khiển cho việc truyền, nhận và điều khiển trạng thái liên kết Mức liên kết báo hiệu tương đương lớp liên kết báo hiệu (lớp 2) trong mô hình OSI... kết báo hiệu của MTP2, và chức năng định tuyến bản tin SMH tại chính điểm báo hiệu của nó Ngoài ra nó cũng thực hiện truyền thông cùng với SNM tại các điểm báo hiệu khác Các điểm báo hiệu này gửi và nhận bản tin SNM Hình 21 Cấu trúc và giao diện quản lý mạng báo hiệu SNM Phần đầu vào : SNM đặt cơ sở những hoạt động của nó trên đầu vào sau đây: + Những chỉ định trên tình trạng của những mối liên kết báo. .. một bản tin kết thúc ở điểm báo hiệu này hay tiếp tục được gửi đi Quyết định này được đưa ra dựa trên mã điểm báo hiệu đích DPC nhận được từ bản tin Nếu mã DPC này giống như DPC của điểm báo hiệu, bản tin sẽ được đưa tới chức năng phân phối bản tin, ngược lại nếu khác với SPC của điểm báo hiệu, bản tin sẽ được đưa tới chức năng định tuyến bản tin để gửi đi tới điểm báo hiệu đích cần thiết Phân phối... + Nhịp độ lỗi của những đơn vị tín hiệu nhận được vượt hơn một lỗi 256 đơn vị báo hiệu + Một mẫu bít “không thể đạt được”, cái mà được nhận, và một cờ không được xác định trong 16 octets theo sau mẫu này Có hai loại kiểm soát tỉ lệ sai lỗi liên kết báo hiệu là: kiểm soát tỉ lệ lỗi đơn vị báo hiệu và kiểm soát tỉ lệ lỗi bít hiệu chỉnh Kiểm soát tỉ lệ lỗi đơn vị báo hiệu (Signaling unit error–rate Monitoring) . Chế độ báo hiệu: - Báo hiệu lựa chọn - Báo hiệu đường. + Chiều báo hiệu - Báo hiệu hướng thuận (call– called) - Báo hiệu hướng ngược(called – call) + Phương thức báo hiệu - Báo hiệu. thống số hiện đại. 1.2.2 Báo hiệu kênh chung CCS Báo hiệu kênh chung là báo hiệu mà kênh báo hiệu không dành riêng cho kênh cuộc gọi nào. Đây là phương thức báo hiệu theo bản tin sao cho mỗi. CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU 1.1 Tổng quan về báo hiệu Chức năng chính của báo hiệu là thiết lập, giám sát và điều khiển việc truyền tin