Mạng thông tin di động GSM 3.1

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp chuyên ngành viễn thông Mạng thông tin di động GSM

Phần II

ứng dụng báo hiệu số 7 trong mạng gsm

chơng 3

tổng quan về báo hiệu ccs7

3.1 Khái niệm chung về báo hiệu

Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hớng dẫn thông tin từ một điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi thoại.

Thông thờng tín hiệu báo hiệu đợc chia làm hai loại : tín hiệu Báo hiệu mạch vòng thuê bao và tín hiệu Báo hiệu giữa các tổng đài Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại đợc chia thành tín hiệu Báo hiệu kênh liên kết (CAS), thí dụ nh tín hiệu báo hiệu ở kênh thoại ở trong băng) hoặc ở kênh liên kết gần với kênh thoại, và tín hiệu Báo hiệu kênh chung (CCS), có nghĩa là tất cả các tín hiệu Báo hiệu ở một kênh tách biệt với kênh thoại và kênh tín hiệu báo hiệu này đợc dùng cho một số lớn các kênh thoại

Báo hiệu giữa các tổng đài :

Thông tin báo hiệu giữa các tổng đài bao gồm tín hiệu đờng dây và tín hiệu của bộ đăng ký Các tín hiệu của bộ đăng ký đợc sử dụng trong thời gian thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và loại thông tin Các tín hiệu đờng dây đợc sử dụng trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi để giám sát trạng thái của đờng dây Cho tới những năm 1960 tất cả các tín hiệu báo hiệu nh vậy đợc mang hoặc liên kết trực tiếp với kênh thoại Kiểu báo hiệu truyền thống nh thế thờng đợc gọi là báo hiệu kênh liên kết.

Tín hiệu báo hiệu

Thuê bao nối tới

3.2 Một số loại báo hiệu

3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết (CAS : Channel Associated Signalling)

Một số thí dụ của hệ thống Báo hiệu kênh liên kết (CAS) :  1VF : Một tần số thoại (xung thập phân).

 2VF : Hai tần số thoại (CCITT #4)  MFP : Xung đa tần (CCITT #5, R1).

 MFC : Đa tần hoàn toàn (CCITT R2, LME MFC).

Tên của các hệ thống báo hiệu này cho thấy rằng hầu hết các cách phát tín hiệu phổ biến là 8 dạng xung hoặc dạng tone (kết hợp của các tần số tone) Đặc trng của loại báo hiệu này là với mỗi kênh thoại có một đờng tín hiệu báo hiệu xác định rõ ràng : hoặc ở đờng thoại, nghĩa là các tín hiệu đợc chuyển giao ở kênh thoại, thí dụ nh báo hiệu trong băng, hoặc ở kênh liên kết nghĩa là các tín hiệu đợc chuyển giao ở kênh báo hiệu tách biệt, thí dụ nh cách sắp xếp đa khung ở PCM thì các tín hiệu đờng dây đợc chuyển giao ở khe thời gian thứ 16.

Tất cả các hệ thống báo hiệu này có một số hạn chế nh : tơng đối chậm, dung lợng thông tin bị hạn chế.

3.2.2 Báo hiệu kênh chung (CCS :Common Channel Signalling)

Vào những năm 1960 khi những tổng đài đợc điều khiển đã lu trữ đợc đa vào mạng điện thoại thì rõ ràng là khái niệm báo hiệu mới có thể đa ra nhiều u điểm hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống Trong khái niệm báo hiệu mới này, các đờng truyền báo hiệu tốc độ cao giữa các bộ xử lý của các tổng đài SPC đợc sử dụng để mang tất cả các báo hiệu còn các mạch thoại để mang tiếng nói Loại báo hiệu này đợc gọi là báo hiệu kênh chung (CCS) Báo hiệu đợc thực hiện ở cả hai hớng, với một kênh báo hiệu cho mỗi hớng.

Thông tin báo hiệu sẽ đợc chuyển giao đợc tạo nhóm thành các khối tín hiệu (gói số liệu) Bên cạnh những thông tin chỉ dành cho báo hiệu, cũng cần có sự nhận dạng mạch thoại, thông tin địa chỉ (nhãn) và thông tin về điều khiển lỗi Các tổng đài điều khiển bằng chơng trình đã lu trữ (SPC) cùng với các kênh báo hiệu sẽ tạo thành mạng báo hiệu chuyển mạch gói logic riêng biệt.

Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khả dụng :

 Hệ thống báo hiệu số 6 của CCITT, nó ra đời vào năm 1968 Hệ thống báo hiệu kênh chung CCITT No 6 đợc thiết kế tối u cho lu lợng liên lục địa, sử dụng các đờng dây Analog Các đờng truyền làm việc với tốc độ thấp 2,4 Kb/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 nên hệ thống này không đáp ứng đợc sự phát triển của mạng lới.

 Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT, nó đợc giới thiệu vào những năm 1979 / 1980 dành cho các mạng quốc gia và quốc tế, sử dụng các trung kế số Tốc độ truyền dẫn báo hiệu cao (64 Kbit/s) Trong thời gian này giải pháp phân

Xoá thuận

lớp trong giao tiếp thông tin đã đợc phát triển tơng đối hoàn chỉnh, đó là hệ thống giao tiếp mở OSI, và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã đợc ứng dụng trong hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 cũng có thể đợc sử dụng ở các đờng dây Analog Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT không những đợc thiết kế để điều khiển thiết lập và giám sát các cuộc gọi thoại mà còn cho các cuộc gọi của các dịch vụ phi thoại Hệ thống này có một số u điểm so với báo hiệu truyền thống.

 Nhanh : trong hầu hết các trờng hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm dới một giây.

 Dung lợng cao : mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc.

 Kinh tế : cần ít thiết bị hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống.

 Tin cậy : nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu xen, mạng báo hiệu có thể có độ tin cậy cao.

 Linh hoạt : hệ thống có thể chứa nhiều tín hiệu, có thể sử dụng cho nhiều mục đích, chứ không chỉ cho điện thoại.

Do có nhiều u điểm nh trên, nên hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT đợc sử dụng cho các dịch vụ viễn thông mới trong mạng nh :

 PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng. ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ.

 IN : Mạng thông minh.

 PLMN: Mạng thông tin di động mặt đất (đặc biệt là mạng di động số).

3.3 Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT

3.3.1 Các khái niệm cơ bản

3.3.1.1 Điểm báo hiệu

Điểm báo hiệu (SP-Signalling Point) là nút chuyển mạch hoặc xử lý trong mạng báo hiệu có thể thực hiện các chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT Tổng đài điện thoại có chức năng nh là điểm báo hiệu thì phải là tổng đài loại điều khiển bằng chơng trình đã lu trữ SPC vì báo hiệu số 7 là thông tin số liệu giữa các bộ xử lý Tất cả các điểm báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 đ -ợc nhận dạng bằng một mã duy nhất (14 bit) đ-ợc gọi là mã của điểm báo hiệu.

3.3.1.2 Kênh báo hiệu / Chùm kênh báo hiệu

Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu (SL) để chuyển tải thông tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Về mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ở mỗi đầu của kênh và vài loại môi trờng truyền dẫn (th-ờng là khe thời gian ở đ(th-ờng truyền PCM) đấu nối 2 kết cuối báo hiệu.

Một số các kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu với nhau tạo thành chùm kênh báo hiệu.

3.3.1.3 Các phơng thức báo hiệu

Phơng thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đờng chuyển thông tin báo hiệu và đ-ờng thoại (hoặc là đđ-ờng số liệu) mà thông tin báo hiệu có liên quan tới Có hai phơng thức báo hiệu là :

 Phơng thức báo hiệu kết hợp : các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc gọi đi theo cùng đờng với tín hiệu thoại giữa hai điểm kề nhau.

 Phơng thức báo hiệu gần kết hợp : các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc gọi đợc chuyển trên 2 hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu ở tandem đi qua một hoặc nhiều điểm báo hiệu khác với điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích của thông tin báo hiệu Các thông tin báo hiệu đợc chuyển trên tuyến khác với tuyến thoại.

Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu đi qua đợc gọi là các điểm chuyển giao báo hiệu (STP).

3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu

Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đợc tạo ra đợc gọi là điểm nguồn Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đi đến đích gọi là điểm đích.

Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu thu đợc trên một kênh báo hiệu và sau đó chuyển giao cho các kênh khác mà không xử lý nội dung của tin báo thì đợc gọi là điểm chuyển giao báo hiệu (STP).

ở phơng thức báo hiệu gần kết hợp, tin báo đợc chuyển qua một hoặc nhiều STP trên đờng từ điểm nguồn tới điểm đích.

3.3.1.5 Tuyến báo hiệu / Chùm tuyến báo hiệu

Tuyến báo hiệu là một đờng đã đợc xác định trớc để tin báo đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích Tuyến báo hiệu bao gồm một chuỗi SP/STP và đợc đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu Tất cả các tuyến báo hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích đợc gọi là chùm tuyến báo hiệu cho mối quan hệ báo hiệu đó.

3.3.1.6 Các bản tin báo hiệu

ở báo hiệu kênh chung, thông tin báo hiệu đợc truyền tải theo cách khác so với các hệ thống báo hiệu truyền thống mà các tín hiệu đợc truyền tải ở dạng xung, các tone, các mã tone

ở Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT, thông tin báo hiệu đợc truyền tải ở các khối tín hiệu, tức là các gói các con số nhị phân (0,1) bố trí nh là bản ghi số liệu với các trờng, trong đó các tổ hợp bit có ý nghĩa khác nhau Thực chất SS7 của CCITT là một dạng thông tin số liệu chuyển mạch gói.

Trong SS7 của CCITT có 3 loại đơn vị tín hiệu :

 Khối tín hiệu tin báo (MSU - Message Signal Unit) chứa các thông tin báo hiệu.

 Khối tín hiệu trạng thái kênh (LSSU - Link State Signal Unit) đợc sử dụng để điều hành các kênh báo hiệu.

 Khối tín hiệu làm đầy FISU đợc sử dụng nh là làm đầy các tín hiệu và để chấp nhận.

Khuôn dạng của khối tín hiệu tin báo MSU.

F CK SIF SIO LI Sửalỗi F

SF = trờng trạng thái SIF = trờng thông tin báo hiệu SIO= octet thông tin dịch vụ LI = phần tử chỉ thị độ dài

3.3.1.7 Các khuôn dạng và m tin báoã tin báo

Đơn vị tín hiệu bao gồm một số trờng Một trờng (ở MSU), đó là trờng thông tin báo hiệu (SIF - Signalling Information Field) phải làm việc với các phần của ngời sử dụng, tất cả các trờng khác chứa thông tin cho phần chuyển giao báo

hiệu (MTP) Trờng thông tin báo hiệu chứa thông tin báo hiệu ở phần của ngời sử dụng và nhãn hiệu.

Nội dung còn lại của các trờng trong MSU nh sau :

 Octet thông tin dịch vụ (SIO - Service Information Octet) : chứa thông tin thuộc về MSU của phần ngời sử dụng.

 Phần chỉ thị độ dài (LI - Length Indicator) : chỉ thị số các octet trong các tr-ờng giữa trtr-ờng LI và trtr-ờng CK Điều này làm cho nó có khả năng phân biệt giữa ba loại tín hiệu nh sau :

 LI = 0 là khối tín hiệu làm đầy FISU.

 LI = 1 hoặc 2 là khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU  LI > 2 là khối tín hiệu tin báo MSU.

 CK kiểm tra các bit để phát hiện các lỗi bit Việc “sửa lỗi” bao gồm 4 trờng, đó là : số trình tự thuận (FSN - Forward Sequence Number), số trình tự nghịch (BSN - Backward Sequence Number), bit chỉ thị hớng thuận (FIB - Forward Indicator Bit) và bit chỉ thị hớng nghịch (BIB - Backward Indicator Bit) Những trờng này đợc sử dụng trong các phơng pháp sửa lỗi để kiểm tra trình tự và yêu cầu phát lại.

 Cờ F (Flag) chỉ thị sự bắt đầu và kết thúc tin báo.

F CK SIF SIO LI Sửalỗi F

A System Hệ thống B

User Part Ngời sử dụng

Hình 3.7 Mô hình tham khảo OSI

3.3.2Mô hình OSI và SS7 của CCITT

3.3.2.1 Mô hình OSI

Mô hình tham khảo này cung cấp cấu trúc lý thuyết thuần tuý cho hệ thống thông tin máy tính Nó gồm 7 lớp phân cấp Mô hình OSI đa ra cách cấu trúc để xác định các yêu cầu chức năng và kỹ thuật trong xử lý thông tin giữa các ngời sử dụng.

Với mỗi lớp trong mô hình tham khảo có 2 loại tiêu chuẩn đợc tạo ra :

1 Xác định dịch vụ : xác định chức năng mỗi lớp sẽ có và các dịch vụ lớp sẽ cung cấp cho ngời sử dụng hoặc cho lớp gần nhất trên nó.

2 Chỉ tiêu kỹ thuật của giao thức : xác định các chức năng nh thế nào ở một lớp trong một hệ thống tơng tác và cấp tơng ứng trong một hệ thống khác.

dịch vụ cụ thể cho các lớp ở trên.

Một cách logic thì thông tin giữa các chức năng luôn xảy ra ở cùng mức theo các thủ tục - các giao thức cho mức đó Các chức năng ở cùng mức có thể hiểu nhau.

Trong thực tế, dữ liệu không đợc truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng vật lý) Mỗi tầng chuyển dữ liệu và thông tin điều khiển xuống tầng ngay dới nó, cứ thế tiếp tục cho tới tầng thấp nhất của hệ thống tơng ứng.

ở hệ thống phát, giao thức ở mỗi lớp bổ sung thêm một số thông tin cho số liệu thu đợc từ lớp trên Việc bổ sung thờng bao gồm một tiếp đầu.

ở hệ thống thu, việc bổ sung đợc sử dụng và bỏ đi ở lớp tơng ứng Khi số liệu đi tới lớp ứng dụng ở phía thu, nó chỉ có số liệu xuất phát ở lớp ứng dụng và ở hệ thống phát.

Về vật lý, thông tin đợc chuyển giao từ lớp này đến lớp khác và mỗi lớp đợc bổ sung hoặc cắt đi thông tin của giao thức Thông tin chạy dọc theo các lớp đợc gọi là dịch vụ gốc.

Mô tả các lớp trong mô hình OSI :

 Lớp ứng dụng : lớp này cung cấp các dịch vụ hỗ trợ cho quá trình ứng dụng

của ngời sử dụng và điều khiển tất cả các thông tin giữa các ứng dụng Thí dụ có các giao thức để chuyển giao file, xử lý tin báo, lu giữ, khai thác và bảo d-ỡng.

 Lớp trình bày : lớp này xác định các số liệu đợc trình bày nh thế nào, có

nghĩa là dùng ngôn ngữ cú pháp nào để thể hiện Lớp trình bày chuyển đổi cú pháp (ngôn ngữ) đã sử dụng ở các lớp ứng dụng thành cú pháp (ngôn ngữ) phổ biến cần thiết cho thông tin giữa các ứng dụng.

 Lớp phiên : lớp phiên thiết lập sự đấu nối giữa các lớp trình bày ở các hệ

thống khác nhau Nó cũng điều khiển sự đấu nối, sự đồng bộ của cuộc thoại và sự cắt cuộc thoại.

 Lớp truyền tải :lớp này đảm bảo rằng các dịch vụ đảm bảo chất lợng theo

yêu cầu ứng dụng Nó có các chức năng nh : phát hiện lỗi, sửa lỗi Lớp truyền tải tối u hoá thông tin số liệu nh ghép hoặc tách các luồng số liệu trớc khi chúng đi vào mạng.

 Lớp mạng : Cơ sở dịch vụ của lớp mạng là cung cấp một kênh thông suốt

để truyền dẫn số liệu giữa các lớp truyền tải trong các hệ thống khác nhau Lớp này thiết lập, duy trì và giải phóng sự đấu nối giữa các hệ thống, xử lý địa chỉ và định tuyến các mạch điện.

 Lớp liên kết số liệu : Lớp liên kết số liệu (hay tuyến số liệu) cung cấp các

mạch điểm nối điểm không có lỗi giữa các lớp của mạng Lớp này bao gồm các nguồn để phát hiện lỗi, sửa lỗi, điều khiển và truyền tải.

 Lớp vật lý : Lớp này cung cấp điện, cơ, các thủ tục và chức năng để hoạt

động, bảo dỡng các mạch vật lý để truyền dẫn các bit giữa các lớp liên kết số liệu Lớp vật lý có chức năng biến đổi số liệu thành tín hiệu thích hợp với môi trờng truyền dẫn.