Tìm hiểu về hệ thống báo hiệu số 7 và ứng dụng

c tính của giao thức: Định rõ sự hòa hợp các chức năng bên trong một lớp trong hệ thống và lớp tương ứng trong hệ thống khác. Thủ tục thông tin trong mô hình tham chiếu OSI: Mỗi lớp trong mô hình cung cấp các dịch vụ riêng biệt đến những lớp trên nó. Các đặc tính ưu việt của cấu trúc phân cấp như trong mô hình tham chiếu OSI là giao thức trong một lớp có thể trao đổi mà không ảnh hưởng đến các lớp khác. Thực chất thông tin giữa các lớp chức năng luôn luôn được thực hiện trên một lớp tương ứng đối với các giao thức của lớp này. Chỉ có các chức năng trên cùng một lớp mới hiểu được nhau. Trong hệ thống phát, giao thức cho từng lớp đư thêm vài thông tin vào số liệu nhận được từ lớp trên nó. Trong hệ thống thu, giao thức của mỗi thức được sử dụng để giải quyết cho từng lớp tương ứng. Khi số liệu đến được lớp ứng dụng ở phía thu, nó chỉ gồm số liệu thật mà lớp ứng dụng của phía phát đã gửi. Thực chất, từng lớp thông tin với lớp tương ứng trong hệ thống khác. Kiểu thông tin như vậy được gọi là thông tin ngang mức do giao thức lớp điều khiển. Thôg tin được truyền từ lớp này đến lớp khác trong cùng hệ thống và từng lớp sẽ thực hiện thêm hoặc bớt các thông tin được gọi là dịch vụ nguyên thủy. 2.4.2 Mối tương quan giữa SS7 và OSI: Hệ thống báo hiệu số 7 là một kiểu thông tin số liệu chuyển mạch gói, nó được cấu trúc theo kiểu module rất giống với mô hình OSI, nhưng nó chỉ có 4 mức. Ba mức thấp nhất hợp thành phần chuyển giao bản tin MTP, mức thứ tư gồm các phần ứng dụng. SS7 không hoàn toàn phù hợp với OSI. Mối tương quan giữa SS7 và OSI được mô tả trong hình vẽ sau: Hình 2.3 Mối tương quan giữa hệ thống báo hiệu số 7 và OSI Sự khác nhau lớn nhất giữa SS7 và OSI trong version đầu tiên là thủ tục thông tin trong mạng. Mô hình OSI mô tả sự trao đổi số liệu có định hướng (Connection Oriented), gồm 3 pha thực hiện là thiết lập đấu nối, chuyển số liệu và giải phóng đấu nối. Còn trong SS7, MTP chỉ cung cấp dịch vụ vận chuyển không định hướng (Connectionless) chỉ có pha chuyển số liệu, do vậy việc chuyển số liệu sẽ nhanh hơn nhưng với số lượng ít. Để đáp ứng được nhu cầu phát triển các dịch vụ trong các ứng dụng nhất định, năm 1984 người ta phải đưa thêm phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP. SCCP đề cập đến dịch vụ vận chuyển trong cả mạng có định hướng đấu nối và không đấu nối, nó cung cấp một giao tiếp giữa các lớp vận chuyển và các lớp mạng để phù hợp với OSI. SCCP cho phép sử dụng SS7 dựa trên nền tảng của MTP, coi MTP như phần mang chung giữa các ứng dụng, sử dụng các giao thức OSI để trao đổi thông tin trong các lớp cao hơn. OSI không những tạo ra một môi trường rộng mở hơn, mà còn có ý nghĩa là sản xuất và quản lý có thể tập trung trong các ứng dụng và sẽ không còn các vấn đề về đấu nối các hệ thống với nhau từ các nhà cung cấp khác nhau. Cấu trúc module của OSI còn cho phép sử dụng trực tiếp các thiết bị cũ trong các ứng dụng mới. OSI kết nối các lĩnh vực cách biệt là xử lý số liệu và viễn thông lại với nhau. 2.5. Cấu trúc chức năng phân hệ chuyển giao bản tin MTP 2.5.1. Cấu trúc chức năng của SS7 Phân cấp của hệ thống báo hiệu số 7 gồm 4 mức từ mức 1 đến mức 4, 3 mức thấp hơn đều nằm trong chuển giao bản tin MTP. các chức năng này được gọi là MTP mức 1, MTP mức 2, MTP mức 3 Mức 4 Mức3 (Q.704) Mức 2 (Q.703) Mưc 1 (Q.702) Phần khách hàng (user part) Mạng báo hiệu (signalling network) Đường báo hiệu (signalling link) Đường số liệu báo hiệu (signalling Data link) MTP Hình 2.4 Cấu trúc chức năng của SS7 MTP cung cấp một hệ thống vận chuyển không đấu nối để chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa các người sủ dụng. Mức 4 được gọi là phần khách hàng hay còn gọi là phần người sử dụng. Phần khách hàng điều khiển các tín hiệu được xử lý bởi các thiết bị chuyển mạch. Các ví dụ điển hình của phần khách hàng là phần người sử dụng điện thoại (TUP) và phần người sử dụng ISDN (ISUP) 2.5.2. Cấu trúc chức năng MTP mức 1 (đường số liệu báo hiệu SDL ) Mức 1 trong phần chuyển giao MTP gọi là đường báo hiệu số liệu,nó tương đương với lớp vật lý (lớp 1) trong mô hình OSI. Kênh truyền dẫn số ST DS DCE DCE DS ST Đường báo hiệu số liệu Hình 2.5. MTP mức 1 Trong đó : ST là kết cuối báo hiệu DS là chuyển mạch số DCE là thiết bị kết cuối trung kế số Mức 1 định rõ các đắc tính vật lý, đặc tính điện và đặc tính chức năng của các đường báo hiệu đấu nối với các thành phần của hệ thống báo hiệu số 7. Đường số liệu báo hiệu là mộ đường truyền dẫn gồm hai kênh số liệu hoạt động đồng thời trên cả hai hướng ngược nhau vớ cùng 1 tốc độ. Kết cuối báo hiệu tại từng đầu cuối tổ chức chức năng của MTP mức 2 để phát và thu các bản tin báo hiệu. tốc độ chuẩn của 1 kênh truyền dẫn số là 56Kb/s hoặc 64Kb/s, mặc dù tốc độ tối thiểu áp dụng là 4,8Kb/s. các ứng dụng quản trị mạng có thể sử dụng tốc độ thấp hơn 4,8Kb/s. 2.5.3. cấu trúc chức năng MTP mức 2 (đường báo hiệu SL) Phần chuyển giao bản tin MTP mức 2 và MTP mức 1 cung cấp một đường số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu được đấu nối trực tiếp. MTP mức 2 trùng với lớp liên kết số liệu (lớp 2) trong cấu trúc phân cấp của mô hình OSI. Các chức nang điều khiển của MTP mức 2 là phát hiện lỗ có thể xảy ra trên đường truyền, khôi phục lại bằng cách truyền lại và điều khiển lưu lượng. ST DS DCE DCE DS ST Đường báo hiệu số liệu Kênh truyền dẫn số Hình 2.6 MTP mức 2 Mức 2 Mức 2 *) Khuôn dạng bản tin có 3 kiểu đơn vị bản tin (ki hiệu SU), chúng được phân biệt vói nhau bằng gái tri chứa trong trường chỉ thị độ dài (LI). Mỗi loại có chức năng khác nhau nhưng đều cấu trúc theo bản tin của kĩ thuật chuyển mạch gói. Ba kiểu đơn vị đó là : + Đơn vị báo hiệu bản tin MSU (Message Signaling Unit) + Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU (Link Status Signaling Unit) + Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU(Fill- in Signalling Unit) Bit đầu tiên MSU LSSU FISU F CK SIF SIO LI FC F 8 16 8n, n>2 8 2 6 16 8 F CK SF LI FC F 8 16 8 hay16 2 6 16 8 Bit đầu tiên F CK LI FC F Bit đầu tiên 8 16 2 6 16 Hình 2.7 các đơn vị tín hiệu trong SS7 *) Ý nghĩa các trường + F (cờ): là mẫu riêng biệt 8bit được sử dụng để kí hiệu bắt đầu và kết thúc một đơn vi tín hiệu. Cờ kết thúc cũng là cờ bắt đầu bản tin mới do đó sau cờ là bắt đầu một bản tin. Cờ được đặc trưng bởi các từ mã 01111110. + CK (mã kiểm tra dự phòng): CK được truyền trong từng đơn vị tín hiệu. Nếu tại điểm báo hiệu thu nhận được CK không phù hợp thì đơn vị tín hiệu đó được coi là có lỗi và phải loại bỏ. + SIF (trường thông tin báo hiệu): trường này chỉ có trong đơn vị bản tin MSU. SIF gồm các thông tin về định tuyến và thông tin thực tế về báo hiệu của bản tin. + SIO (Octet thông tin dịch vụ): gồm chỉ thị dịch vụ và chỉ thị mạng. Chỉ thị dịch vụ được sủ dụng để phối hợp bản tin báo hiệu với một User riêng biệt của MTP tại điểm báo hiệu. Chỉ thị về mạng được sử dụng để phân biệt giữa các cuộc gọi trong mạng quốc gia và quốc tế hoặc giữa các sơ đồ định tuyến khác nhau trong mạng đơn. FIB FSN BIB BSN FC 1 7 1 7 16 Hình 2.8 Trường FC + FC (trường điều khiển khung): Trường FC có độ dài 16bit, bao gôm các chức năng sau Trong đó : - FIB(bit chỉ hướng đi): FIB được sử dụng cho thủ tuc sửa lỗi, nó biểu thị đơn vị bản tin được truyền lần đầu hay truyền lại. - FSN (con số thứ tự hương đi): FSN được dùng để kiểm tra trình tự đúng của cá đơn vị bản tin báo hiệu nhằm chống ảnh hưởng của lỗi đường truyền. - BIB (bit chỉ hướng đường về): được dùng cho sửa lỗi cơ bản. Nó đước dùng để yêu cầu việc truyền lại các đơn vị bản tin khi bi phát hiện là sai. - BSN (con số tương tự hướng về): BSN được dùng để công nhận các đơn vị tín hiệu mà đầu cuối của đường báo hiệu mà đối phương nhận được. + SF(Trường trạng thái): mang thông tin về trạng thái kênh báo hiệu . nó chỉ có trong LLSU để chỉ tình trạng kênh báo hiệu. SF chứa các thông tin về trạng thái đồng bộ của các bản tin hướng đi và hướng về nhận biết được. + LI (rường chỉ thị độ dài): chỉ ra số lượng Octet có trong một đơn vị tín hiệu tính từ sau trường LI đến trước trường CK. LI dùng để phân biệt 3 lọa đơn vị bải tin, trong đó : LI = 0: đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU LI = 1 hoặc 2: đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU 2<LI<63: đơn vị báo hiệu bản tin MSU a) Đơn vị báo hiệu bản tin MSU Đơn vị báo hiệu bản tin MSU được mô tả trong hình 1.3.MSU mang thông tin liên quan đến điều khiển cuộc gọi, quản trị mạng và bảo dưỡng trong trường thông tin báo hiệu. Ví dụ các bản tin của phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part), phần người dùng ISDN-UP (Intergrated Services Digital Network – User Part), phần vận hành – bảo dưỡng và quản lý OMAP (Operation Maintenance Administrator Part) được truyền trên đường báo hiệu trong trường thông tin báo hiệu có độ dài MSU thay đổi. Các phần người dùng được cài đặt trong trường này là SIF trong MSU cùng với nhãn định tuyến. 8 16 8n,n>2 8 2 6 1 7 1 7 8 Bit đầu tiên Hình 2.9 Đơn vị tín hiệu MSU CK Thông tin nhãn BSN BIB FSN SIF SIO LI FIB CK F b) Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU Đơn vị báo hiệu trạng thái liên kết LSSU chứa những thông tin liên quan đến sự hoạt động của kênh báo hiệu: hoạt động bình thường, không hoạt động, mất tín hiệu đồng chỉnh, trạng thái khẩn,… LSSU chỉ trao đổi giữa các lớp 2 của MTP và nó chỉ được trao đổi trong trường hợp kênh báo hiệu ở trạng thái không sẵn sàng truyền các bản tin hoặc không thể sử dụng cho việc truyền bản tin nữa. Trường trạng thái SF bao gồm 8 bit nhưng chỉ sử dụng 3 bit đầu tiên, còn các bit khác được thiết lập mặc định. 8 16 8,16 6 16 8 2 F CK SF Ý nghĩa 000 001 010 011 100 101 Mất đồng chỉnh Bình thường Trạng thái khẩn Không hoạt động Sự cố bộ xử lý Bận CAB LI FC F Hình 2.10 Đơn vị tín hiệu trạng thái đường Bit đầu tiên c) Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU thường được truyền khi không truyền các đơn vị báo hiệu MSU và LSSU trên mạng báo hiệu số 7, để nhận các thông báo một cách tức thời về sự cố của đường báo hiệu. 2.5.4) Cấu trúc chức năng MTP mức 3(mạng báo hiệu): MTP mức 3 cung cấp các chức năng và thủ tục có liên quan đến định tuyến cho bản tin và quản tri mạng. MTP mức 3 trùng với lớp 3 trong mô hình phân lớp OSI. Chức năng của MTP mức 3 được phân ra làm 2 loại cơ bản đó là chức năng xử lý bản tin báo hiệu và chức năng quản lý mạng. a) chức năng xử lý bản tin báo hiệu Chức năng xử lý bản tin báo hiệu nhằm đảm bảo cho các bản tin báo hiệu từ một user tại một điểm báo hiệu phát được chuyển tới user tại một điểm báo hiệu thu mà mọi chỉ thị đều do phía phát định ra. Để thực hiện chức năng này mỗi điểm báo hiệu trong mạng được phân bổ một mã số phù hợp với một kế hoạch đánh nhãn để tránh sự nhầm lẫn các yêu cầu với nhau. *) Nhãn định tuyến bao gồm + Mã điểm báo hiệu phát OPC (Originating Point Code): cho biết điểm báo hiệu phát bản tin báo hiệu. + Mã điểm báo hiệu thu DPC (Destination Point Code): cho biết đích đến của bản tin báo hiệu. F CK SIF SIO LI FC F Số liệu thực H1 H0 Nhãn CIC OPC DPC SLS 4 14 14 12 Bit đầu tiên 8 16 8n, n>2 8 2 6 16 8 Nhãn định tuyến Hình 2.11 Các trường định tuyến bản tin MSU + Trường lựa chọn đường báo hiệu SLS (Signalling Link Selection): Trường lựa chọn đường báo hiệu SLS được sử dụng để phân chia tải khi có hai hoặc nhiều đường báo hiệu được đấu nối trực tiếp đến các điểm báo hiệu này. Mỗi đường báo hiệu được phân bổ một giá trị SLS. Các bản tin được định tuyến trên đường báo hiệu khi MTP thiết lập một giá trị trường SLS bằng giá trị của đường báo hiệu này. Trong một số trường hợp thông tin dịch vụ cũng được sử dụng cho định tuyến. Nhãn định tuyến được nằm trong trường thông tin báo hiệu SIF của MSU như mô tả trong hình sau: *) Các chức năng xử lý bản tin + Chức năng định tuyến bản tin: Chức năng này được sử dụng tại mỗi điểm báo hiệu SP phát (Signalling Point) để xác định đường báo hiệu sẽ được sử dụng để truyền bản tin tới SP thu. Việc định tuyến một bản tin đến đường báo hiệu thích hợp phải dựa vào chỉ thị mạng NI (Network Indicator) trong trường SIO và dựa vào trường SLS và mã DPC trong nhãn định tuyến. Nếu một kênh báo hiệu có sự cố thì việc định tuyến sẽ được thay đổi theo nguyên tắc đã định trước. Khi đó lưu lượng báo hiệu sẽ được chuyển sang đường khác trong một chùm kênh báo hiệu. Nếu tất cả các kênh trong chùm trung kế có sự cố thì lưu lượng sẽ được chuyển sang chùm kênh báo hiệu khác mà chùm kênh này cũng được nối tới SP thu. + Chức năng phân biệt bản tin: được sử dụng tại một SP để xác định xem bản tin thu được có đúng là thuộc SP này hay không dựa vào việc kiểm tra mã DPC trong bản tin, nếu bản tin không thuộc SP này và nếu SP này có khả năng chuyển tiếp thì nó sẽ định tuyến bản tin đến SP đích của bản tin. + Chức năng phân phối bản tin: được SP sử dụng để phân phối bản tin báo hiệu thu được tới phần người dùng UP thích hợp, hoặc tới phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part), hay tới phần quản trị mạng báo hiệu của MTP, phần bảo dưỡng và kiểm tra mạng báo hiệu của MTP,… Việc phân phối các bản tin nhận được tới các user thích hợp dựa vào phần chỉ thị dịch vụ SI (Service Indicator) trong trường SIO của MSU. b) chức năng quản lý mạng báo hiệu Chức năng quản lý mạng báo hiệu cung cấp các hoạt động và các thủ tục cần thiết để kích hoạt các đường báo hiệu mới nhằm duy trì dịch vụ báo hiệu, điều khiển lưu lượng khi xảy ra tắc nghẽn và lập lại cấu hình mạng báo hiệu nếu có sự cố. Trong các trường hợp đường báo hiệu bị hỏng, lưu lượng được chuyển đến các đường báo hiệu khác trong cùng một chùm kênh báo hiệu với đường báo hiệu hỏng, và đường báo hiệu mới có thể được kích hoạt. Thông thường tắc nghẽn là kết quả của sự thay đổi trạng thái của đường báo hiệu và tuyến báo hiệu từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động. Chức năng quản trị mạng báo hiệu chia làm 3 chức năng : + Quản tri đường báo hiệu: Chức năng này có nhiệm vụ duy trì các khả năng hoạt động của chùm kênh đã được định trước bằng việc thiết lập các chùm kênh và kích hoạt ban đầu thiết lập thêm đường nếu có sự cố sảy ra. + Quản trị tuyến báo hiệu: Chức năng quản trị tuyến báo hiệu: đảm bảo việc trao đổi các bản tin giữa các node báo hiệu (SP hoặc SIP) trong mạng báo hiệu. Chức năng này được sử dụng để trao đổi thông tin về trạng thái của tuyến thông tin giữa các điểm báo hiệu. + Chức năng quản trị lưu lượng báo hiệu: được sử dụng để thay đổi hướng báo hiệu từ một kênh hay một tuyến báo hiệu tới một hoặc nhiều kênh hay nhiều tuyến báo hiệu khác. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để giảm lưu lượng báo hiệu một cách tạm thời nếu có tắc nghẽn tại một điểm báo hiệu SP nào đó. 2.6) Cấu trúc chúc năng phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP 2.6.1) sơ đồ khối cấu trúc chức năng của SCCP Phần những người sử dung (User) Điều khiển định tuyến Quả trị SCCP Phần chuyển bản tin MTP Phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP Hình 2.12 Sơ đồ khối cấu trúc chức năng của SCCP Điều khiển theo nối thông Điều khiển không theo nối thông Chức năng các khối: + Khối điều khiển theo nối thông: cung cấp các thủ tục cho thiết lập, chuyển giao và giải phóng một đấu nối tạm thời. + khối điều khiển không theo nối thông: cung cấp các thủ tục cho chuyển giao số liệu không đấu nối giữa các User. + khối điều khiển định tuyến: dựa vào chức năng của MTP để định tuyến một bản tin từ điểm báo hiệu này tới điểm báo hiệu khác. + khối quản trị SCCP: cung cấp các thủ tục để duy trì các hoạt động của mạng bằng phương pháp định tuyến dự phòng hoặc điều chỉnh lưu lượng nếu sảy ra sự cố hoặc tắc nghẽn….. 2.6.2) Phần điều khiển kết nối báo hiệu 2.6.2.1) Báo hiệu định hướng theo nối thông và không theo nối thông *) Báo hiệu định hướng theo nối thông CO Báo hiệu định hướng theo nối thông cho phép người sử dụng SCCP này thiết lập nối thông báo hiệu đến SCCP kia. Tất cả các bản tin báo hiệu sẽ đi theo cùng một đường truyền từ phía người sử dụng SCCP-A đến người sử dụng SCCP-B SCCP- B A B SCCP- A CR CC DT1 (Data from) DT1 (Data from) Tham khảo nội bộ nơi phát Tham khảo nội bộ nơi thu Loại giao thức Số liệu người sử dụng Tham khảo nội bộ nơi phát Loại giao thức Số liệu người sử dụng Địa chỉ chủ gọi và bị gọi Hình 2.13: SCCP sử dụng báo hiệu theo nối thông qua 2 tổng đài A và B Người sử dụng phía gọi gửi đi một bản tin yêu cầu kết nối ( CR: connection Request). CR là bản tin chứa các loại giao thức, địa chỉ và số liệu của người sử dụng. Khi B nhận được CR thì nó sẽ trả lời bằng cách gửi đi các bản tin là đã được kết nối ( CC: connection confirm) bao gồm cả các thông tin của B do SCCP-A thiết lập. Khi A nhận được CC nghĩa là nối thông đã được thiết lập. Ở trao đổi thông tin tiếp theo thì SCCP-A sẽ sử dụng thông tin do SCCP-B cung cấp ở CC. Còn ở SCCP-B sẽ sử dụng thông tin do SCCP-A cung cấp ở CR. Số liệu người sử dụng được gửi theo 2 dạng DT1 hoặc DT2 phụ thuộc vào từng loại giao thức. Khi kết nối hoàn thành thì SCCP-A gửi một bản tin RLSD để yêu cầu giải phóng kết nối. Sau khi nhận được bản tin SCCP-B sẽ gửi RLS thông báo giải phóng xong kết nối. Nếu cuộc gọi bị từ chối, SCCP-B sẽ gửi bản tin yêu cầu không kết nối CREF đến SCCP-A và nó sẽ gửi một một chỉ thị không kết nối tới đối tượng người dùng của nó để thông báo là cuộc gọi không thực hiện được. *) Báo hiệu không theo nối thông CL SCCP- A 1 A C D E B 2 A B SCCP- B UDT d/c chủ gọi d/c bị gọi UDT d/c chủ gọi d/c bị gọi Tổng đài Tổng đài Hình 2.14: SCCP sử dụng báo hiệu không theo nối thông Báo hiệu không theo nối thông cho phép người sử dụng SCCP gửi các bản tin báo hiệu mà không cần thiết lập nối thông. Các bản tin UDT chứa các thông tin về số liệu người sử dụng. Điều đó cho ta thấy các bản tin này có thể đi theo nhiều hướng khác nhau để truyền báo hiệu. Các thông tin hỗ trợ có thể được truyền theo yêu cầu chứ không có thiết lập và giải phóng kết nối. 2.6.2.2) Định tuyến và đánh địa chỉ Nguyên tắc đánh địa chỉ của SCCP: Để phân phối các bản tin báo hiệu tới đúng địa chỉ đích. MTP phải sử dụng các thông tin định tuyến có sẵn chứa trong trường chỉ thị dịch vụ (SI) và các mã điểm đích (DPC), vì vậy khả năng định tuyến và chuyển giao bản tin báo hiệu của MTP bị hạn chế, không đáp ứng được với các mạng thông tin đa dịch vụ và nhu cầu phát triển trong tương lai. Khi đó SCCP có hai tham số: địa chỉ phần gọi và địa chỉ phần bị gọi, chúng được SCCP sử dụng để xác định nút đích và nút nguồn chúng nằm trong SCCP. Với đường truyền CO thì các địa chỉ này là các điểm phát và thu của nối thông báo hiệu. Với đường truyền CL thì các điểm phát và thu là các bản tin. Khi truyền các bản tin CO và CL thì có hai loại địa chỉ cơ bản để định tuyến SCCP: địa chỉ cần phiên dịch và địa chỉ không cần phiên dịch. Đối với địa chỉ cần phiên dịch còn gọi là địa chỉ nhãn toàn cầu (GT – Global Tittle). Một nhãn toàn cầu là một địa chỉ không cho phép tạo tuyến trực tiếp nên cần đến chức năng phiên dịch của SCCP. SCCP phiên dịch địa chỉ này thành một mã điểm báo hiệu đích (DPC) và một chỉ số phân hệ con SSN (Sub-System Number). SSN sẽ xác định User của SCCP tại một điểm báo hiệu ví dụ như phần người dùng ISDN (ISUP) hay phần vận hành và bảo dưỡng (OMAP)… Đối với loại địa chỉ không cần phiên dịch thì bản thân nó đã có dạng DPC và SSN một cách rõ ràng, nên SCCP và MTP có thể định tuyến trực tiếp. Thông thường các bản tin có địa chỉ loại này là các bản tin ngắn, chứa thông tin yêu cầu truy vấn cơ sở dữ liệu hay điều khiển dịch vụ. Phiên dịch tên toàn cầu của SCCP tại tổng đài trung gian và tổng đài kết cuối. Giả sử phiên dịch tiêu đề toàn cầu của SCCP như hình vẽ 2.3 ta thấy: SCCP ở MSC phân tích GT và các GT bắt đầu bằng 123 phải gửi số liệu đến GTRC=1. Để tìm ra DPC cho GTRC=1 thì SCCP phải tra cứu bảng phiên dịch trường hợp định tuyến. Sau đó thông tin về DPC được gửi đến MTP để MTP gửi đến DPC tương ứng. Tại nơi nhận DPC=2-1 ta phân tích GT thấy rằng bản tin kết cuối ở điểm nút này. DPC=2-1 2.6.2.3) Khuôn dạng bản tin Các bản tin SCCP được truyền trên các đường số liệu trong trường thông tin báo hiệu SIF của các đơn vị tín hiệu bản tin MSU. Chỉ thị dịch vụ SI trong SIO có từ mã 0011 được sử dụng cho các bản tin SCCP. Khuôn dạng của SCCP được mô tả như sau: Hình 2.15 Khuôn dạng bản tin SCCP 8 16 8n,n>2 8 2 6 1 7 1 7 8 Phần tuỳ chọn Bit đầu tiên CK BSN BIB FSN SIF SIO LI FIB CK F Phần lệch có thể thay đổi Phần lệch cố định Kiểu bản tin Nhãn định tuyến Bản tin SCCP gồm một tổ hợp một số Octet mang chỉ thị khác nhau: + Nhãn định tuyến : gồm các thông tin cần thiết để MTP định tuyến cho bản tin. + Kiểu bản tin: là một trường gồm 8 bit để xác định loại bản tin báo hiệu SCCP, mỗi kiểu bản tin báo hiệu có một khuôn dạng nhất định do vậy trường này còn xác đinh của 3 thành phần của bản tin SCCP. + Phần lệch cố định: Phân này chứ các tham số thường có độ dài cố định một octet. Trong mỗi bản tin có thể có một hay nhiều tham số cố định. Độ dài thứ tự của các tham số được định nghĩa duy nhất cho một loại bản tin, do vậy bản tin không cần phải mang thông tin chứa tên các tham số và độ dài các tham số thuộc phần cố định. + Phần lệch có thể thay đổi: Các tham số thuộc phần này có thể thay đổi được. Do vậy con trỏ được xác đinh để tìm bít khởi đầu của mỗi tham số, mỗi con trỏ có độ dài một octet. Số lượng các tham số trong phần này đúng bằng số con trỏ và là duy nhất đối với mỗi bản tin. + Phần tùy chọn: phần này gồm các tham số có độ dài cố đinh hay thay đổi, không bắt buộc phải có trong bản tin. Các tham số này được truyền không nhất thết phải theo một trình tự nhất định nào. 2.7) Kết luận chương 2 Chương này đã xét các vấn đề chính về hệ thống báo hiệu số 7.Khái quát về hệ thống báo hiệu số 7, đặc điểm,cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7, mối tương quan giữa SS7 và mô hình tham chiếu OSI. 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….  Chương 3: Ứng dụng báo hiệu SS7 trong mạng Viễn Thông 3.1. Ứng dụng của báo hiệu số 7 trong mạng PSTN 3.1.1. Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN,mạng viễn thông cơ bản đầu tiên cung cấp dịch vụ điện thoại cố định là mạng dịch vụ phát triển rất sớm, sau hệ thống điện báo Morse.Mạng PSTN cung cấp các dịch vụ thoại và phi thoại. Do đây là một hệ thống cung cấp dịch vụ thoại nên nó được triển khai rộng khắp trên thế giới và đã trải qua nhiều giai đoạn công nghệ khác nhau .PSTN là mạng viễn thông lâu đời và lớn nhất từ trước tới nay, tính đến 1998 đã có trên 700 triệu thuê bao, tới năm 2000 đã có trên 1 tỷ thuê bao trên toàn thế giới .Ở Việt Nam , tính đến 2004 đã có trên 6 triệu thuê bao điện thoại PSTN trên tổng số trên 10 triệu thuê bao điện thoại (cố định+di động) Và tới 6/2006 , con số tương ứng là khoảng 6 triệu thuê bao PSTN trên tổng số khoảng 17 triệu thuê bao điện thoại . Xét về bản chất PSTN là một mạng hoạt động theo phương thức mạch (circuit mode),nghĩa là theo phương thức hướng kết nối (connection-oriented): Một cuộc gọi điện thoại được tiến hành theo 3 pha : Thiết lập kết nối, duy trì kết nối và giải phóng kết nối bằng cách sử dụng các hệ thống báo hiệu . Đặc điểm của PSTN : - Truy nhập Analog 300-3400 Hz - Kết nối song công chuyển mạch kênh - Băng thông chuyển mạch 64 Kb/s hoặc 300-3400Hz đối với chuyển mạch Analog - Không có khả năng di động hoặc di động với cự ly hạn chế Hình 3.1. Mạng điện thoại cố định 3.1.2. Báo hiệu số 7 trong PSTN PSTN phát triển cùng với rất nhiều giao thức khác nhau phản ánh những kỹ thuật phổ biến nhất trong giai đoạn đó .Ví dụ , kỹ thuật quay xung số (Dial Pulse) đã được thay thế bằng MFC.Đó là một kiểu báo hiệu trong băng hay còn gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS , sử dụng cùng một mạng để truyền báo hiệu và tín hiệu thoại. Kỹ thuật báo hiệu trong băng được thay thế bởi mạng SS7 vào những năm 1970. Giao thức SS7 trao đổi thông tin giữa các phần tử trong mạng PSTN bằng cách sử dụng các tuyến dành riêng để truyền các bản tin báo hiệu đặc biệt . Kiểu báo hiệu này được gọi là báo hiệu “ngoài băng” hay báo hiệu kênh chung CCS bởi vì mạng báo hiệu được tách khỏi mạng truyền tải thoại .Sự tách biệt này làm tăng đáng kể chất lượng dịch vụ của mạng bằng cách làm tăng số đường dây và trung kế rỗi để thiết lập được nhiều cuộc gọi hơn, và bằng cách cho phép truyền được nhiều dữ liệu hơn với tốc độ cao hơn. Báo hiệu ngoài băng cũng cho phép thực hiện các chức năng của mạng thông minh IN bằng cách cho phép truy nhập vào các cơ sở dữ liệu đặc biệt được sử dụng bởi mạng IN. Những dịch vụ giá trị gia tăng này gồm : Di động số nội hạt ( LNP –Local number portability) , chuyển tiếp cuộc gọi, nhận dạng chủ gọi, định tuyến cuộc gọi….Những đặc điểm miêu tả trên liên quan đến mạng báo hiệu trung kế (liên đài) . PSTN cũng có thể thông tin trực tiếp với các thuê bao được kết nối từ xa tới các mạng truy nhập mà được nối với PSTN thông qua các giao thức truy nhập .Các thuê bao được kết nối tới mạng truy nhập cũng có thể có được các đặc tính và dịch vụ giá trị gia tăng như các thuê bao được kết nối trực tiếp với mạng PSTN thông qua các trung kế PRI . Mạng truy nhập trở nên quan trọng trong viễn thông với việc bãi bỏ các quy định .Xuất hiện yêu cầu các nhà cung cấp phải có được các giao diện với một số các giao thức chuẩn.Đó là những bước quan trọng đầu tiên để tiến tới một mạng kiến trúc mở . Những dịch vụ này là những yêu cầu cơ bản của bất kỳ mạng hiện đại nào , bao gồm cả mạng thế hệ mới . Các cuộc gọi thoại qua PSTN là trên cở sở chuyển mạch kênh , có nghĩa là một kênh truyền dẫn từ đầu tới cuối dành riêng được mở qua mạng cho mỗi cuộc gọi .Những kênh dành riêng này bao gồm một đường vật lý từ thuê bao đến tổng đài . Trên quan điểm đó, các bộ ghép kênh số được sử dụng để tăng khả năng truyền dẫn. Các kênh dành riêng cho mỗi cuộc gọi thực hiện các kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA hay phân chia theo tần số FDMA. Hình 3.2 Báo hiệu SS7 trong một mạng chuyển mạch PSTN SSP: Service Switching Point ( Điểm chuyển mạch dịch vụ ) STP: Signal Transfer Point ( Điểm chuyển giao tín hiệu ) SCP: Service Control Point ( Điểm điều khiển dịch vụ ) 3.1.3 Báo hiệu số 7 trong mạng VOIP- Kết nối giữa PSTN và VOIP Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet. VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ. VoIP có thể vừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Hình 3.3 Mô hình mạng VOIP sử dụng báo hiệu SS7 Mạng VoIP thực hiện các giao thức SS7-over-IP bằng cách sử dụng giao thức SIGTRAN(Signaling Transport : tín hiệu vận tải ) –một giao thức được IETF (Internet Engineering Task Force-Tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm giới thiệu các tiêu chuẩn Internet) .Các giao thức SIGTRAN hỗ trợ các yêu cầu nghiêm ngặt cho tín hiệu SS7/C7 theo quy định của Liên minh Viễn thông Quốc tế (International Telecommunication Union- ITU), tiêu chuẩn hóa nghành viễn thông.SIGTRAN cho phép truyền tải trong suốt các giao thức báo hiệu trên cơ sở gói qua mạng IP. Nó cũng định nghĩa các phương thức đóng gói, cơ chế giao thức đầu cuối tới đầu cuối sự sử dụng các khả năng của IP để hỗ trợ các yêu cầu về hiệu năng và chức năng cho báo hiệu. Nó có thể sử dụng để truyền báo hiệu chuyển mạch kênh gữa một SG và một MGC, hay giữa các MGC phân tán, hay giữa hai SG kết nối các điểm báo hiệu hay điểm chuyển tiếp báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh. Được định nghĩa như vậy, SIGTRAN có thể hỗ trợ việc đóng gói và vận chuyển rất nhiều các giao thức khác nhau của mạng chuyển mạch kênh. Nó cũng độc lập với bất cứ chức năng biên dịch báo hiệu mạng chuyển mạch kênh nào diễn ra tại điểm báo hiệu. Các giao thức SIGTRAN cung cấp tất cả các chức năng cần thiết để hỗ trợ báo hiệu SS7qua mạng IP, bao gồm: + Kiểm soát dòng chảy + Cung cấp các thông điệp báo hiệu trong một dòng điều khiển duy nhất + Xác định các điểm tín hiệu có nguồn gốc và chấm dứt + Xác định các mạch bằng giọng nói + Phát hiện lỗi, phát lại và các thủ tục sửa chữa lỗi khác + Điều khiển để tránh tắc nghẽn trên Internet +Phát hiện tình trạng của các thực thể ngang hàng + Hỗ trợ cho cơ chế bảo mật để bảo vệ sự toàn vẹn của thông tin tín hiệu + Mở rộng để hỗ trợ các yêu cầu về an ninh Như chúng ta đã biết, vấn đề sống còn của một công nghệ mới ra đời là phải tương thích được với các công nghệ trước đó. Với sự hình thành và phát triển trên phạm vi thế giới, mạng PSTN đã trở thành mạng viễn thông rộng lớn nhất. Mạng VoIP không thể tự bản thân nó tồn tại một cách đơn lẻ trên môi trường Internet mà tách rời khỏi hệ thống viễn thông toàn cầu. Chính việc giải quyết được bài toán kết nối mạng PSTN mang lại thành công lớn cho mạng VoIP như ngày hôm nay Hình 3.4: Mô hình kết nối mạng VoIP với PSTN Trong các mạng điện thoại IP, thông tin tín hiệu được trao đổi giữa các yếu tố chức năng sau đây:  Media Gateway: Một MG sẽ kết nối các cuộc gọi thoại trên các trung kế liên đài từ mạng PSTN, nén và đóng gói dữ liệu , và phân phát các tin này trên mạng IP. Đối với các cuộc gọi xuất phát từ mạng IP,MG thực hiện những chức năng này theo thứ tự ngược lại. Đối với các cuộc gọi ISDN từ mạng PSTN, thông tin báo hiệu chuẩn Q931 được truyền từ MG tới MGC để xử lý. Media Gateway control: Một MGC thực hiện việc đăng ký và quản lý các tài nguyên tại các MG. Một MGC trao đổi các bản tin ISPU với các tổng đài trung tâm thông qua các SG. Signalling Gateway: Được xem như là giao diện của mạng VoIP với mạng báo hiệu SS7 của PSTN. Nhờ có Signaling Gateway mà thông tin báo hiệu cuộc gọi có thể nhận từ PSTN tới mạng VoIP và ngược lại. Signaling Gate truyền bản tin SS7 qua mạng IP thông qua giao thức Sigtran tới Softswitch. Và ở đây, SoftSwitch sẽ làm nhiệm vụ của mình là khởi tạo các bản tin thiết lập cuộc trong mạng VoIP 3.2. Ứng dụng SS7 trong tổng đài ALCATEL 1000 E10 3.2.1. Tổng quan về tổng đài ALCATEL 1000 E10 Tổng đài ALCATEL 1000 E10 với hệ thống chuyển mạch hoàn toàn số hóa, điều khiển theo chương trình lưu trữ SPC, do hãng ALCATEL CIT của Pháp chế tạo. Với tính đa năng ALCATEL 1000 E10 có thể đảm đương các chức năng của một tổng đài hoàn chỉnh, từ tổng đài thuê bao dung lượng nhỏ tới tổng đài chuyển tiếp hay cửa ngõ quốc tế dung lượng lớn.Thích hợp với mọi loại hình mật độ dân số, các mã báo hiệu và các môi trường khí hậu, nó tạo ra những thuận lơi cao cho tất cả các thông tin hiện đại như: Điện thoại thông thường, ISDN, các dịch vụ nghiệp vụ, điện thoại di động và các ứng dụng mạng thông minh . Được thiết kế với cấu trúc mở, nó gồm 3 phân hệ chức năng độc lập( được liên kết với nhau bởi các giao tiếp chuẩn ) : Phân hệ truy nhập thuê bao có nhiệm vụ đấu nối các đương dây tương tự và số. Phân hệ điều khiển và đấu nối có nhiệm vụ quản lý chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian và các chức năng xử lý cuộc gọi. Phân hệ điều hành và bảo dưỡng có nhiệm vụ quản lý tất cả các chức năng cho phép người điều hành hệ thống sử dụng hệ thống và bảo dưỡng nó theo các trình tự thích hợp. Hình 3.5. Cấu trúc phân hệ trong tổng đài A 1000 E10 Trong mỗi phân hệ chức năng, nguyên tắc cỏ bản là phân phối các chức năng giữa các Module phần cứng và phần mềm. Nguyên tắc này tạo ra những thuận lợi sau: + Đáp ứng nhu cầu về đầu tư trong giai đoạn lắp đặt ban đầu. + Phát triển dần năng lực xử lý và đấu nối. + Tối ưu độ an toàn hoạt động + Nâng cấp công nghệ dễ dàng và độc lập đối với các thành phần khác nhau của hệ thống Được lắp đặt ở nhiều nước, A1000 E10 có thể thâm nhập vào mạng viễn thông rộng khắp ( Mạng quốc gia và mạng quốc tế ) : + Các mạng điện thoại: tương tự hoặc số, đồng bộ hay không đồng bộ. + Các mạng báo hiệu số 7 + Mạng bổ sung giá trị ( Đó là các dịch vụ cung cấp cho người sử dụng mạng và có khả năng xâm nhập qua mạng. Ví dụ : Thư điện tử, Videotex và các dịch vụ thông báo chung…..). + Các mạng số liệu. + Các mạng điều hành và bảo dưỡng. Các dịch vụ của tổng đài A1000 E10: Xử lý cuộc gọi: Tổng đài A1000 E10 xử lý tất cả các cuộc gọi vào/ra trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộng, mạng quốc gia và mạng quốc tế. Nó thực hiện truyền số liệu giữa các thuê bao ISDN cũng như truyền số liệu vào/ra mạng chuyển mạch gói, mạng thông tin di động GSM. Chức năng chuyển mạch dịch vụ: Trong trường hợp cuộc goi giữa mạng thoại và mạng dịch vụ được mạng thông tin IN xử lý thì phần áp dụng của điểm chuyển mạch dịch vụ SSP của A1000 E10 cho phép xâm nhập vào điểm điều khiển dịch vụ SCP của mạng thông minh. Đấu nối với Operator. Chức năng vận hành bảo dưỡng: Quản trị/giám sát các sự cố. Giám sát hoạt động. Quản trị cước. Quản trị hoạt động của tổng đài. Bảo an. Xử lý lưu lượng. - Dung lượng xử lý cực đại của hệ thống là: 280 CA/s (Cuộc thử/giây) theo khuyến nghị Q543 của CCITT về tải kênh B, tức là 1.000.000 BHCA (Cuộc thử/giờ). - Dung lượng đấu nối của trường chuyển mạch chính lên tới 2048LR, cho phép : +Xử lý đến 25000 Erlangs. +Có thể đấu nối cực đại đến 200.000 thuê bao cố định. +Có thể đấu nối cực đại đến 60.000 đường trung kế. Ngoài ra hệ thông còn được trang bị một kỹ thuật tự điều chỉnh nhằm tránh sự cố khi quá tải.Kỹ thuật này được phân bố tại từng mức của hệ thống(còn gọi là thuật toán điều chỉnh ) dựa vào sự đo đạc số lượng các cuộc gọi được xử lý( phần trăm chiếm, số lượng yêu cầu ) Tổng đài A1000 E10 được phát triển với kỹ thuật hiện đại, công nghệ tiên tiến với cấu trúc mở và phần mềm mềm dẻo được xây dựng xung quanh hệ thống đa xử lý A8300, đã và đang góp phần quan trọng để phát triển mạng toàn cầu thành mạng gia tăng giá trị. 3.2.2. Ứng dụng của SS7 trong A1000 E10 Hệ thống báo hiệu số 7 được thiết kế để cung cấp một hệ thống báo hiệu chung chuẩn quốc tế. Tuy vậy, người ta không định sử dụng nó như hệ thống báo hiệu tiêu chuẩn cho truy nhập từ PABX vào mạng điện thoại hoặc từ máy điện thoại. Để thỏa mãn cho các ứng dụng này, cần phải đưa thêm vào giao thức truy nhập mạng đa dịch vụ , ký hiệu ISDN-AP, hầu hết các tổng đài điện thoại hiện đại trên mạng hiện nay đều cho ta giải pháp truy nhập này. Trong phần này, ta cùng xem xét hệ thống báo hiệu số 7 trong tổng đài A1000 E10 như là một ví dụ điển hình cho sử dụng và mô hình triển khai hệ thống báo hiệu số 7 tại Việt Nam. 3.2.2.1. Phân bố phần mềm SS7 Phần mềm báo hiệu số & trong tổng đài A1000 E10 được lưu trữ trong file trạm ký hiệu XUTC.Nó gồm hai thành phần phần mềm, còn gọi là phần mềm chức năng ký hiệu MLPC và MLPUPE. MPLC được cài đặt trong trạm đa xử lý điều khiển chính SMC, nó thực hiện chức năng mức 3 của SS7, như quản trị mạng báo hiệu, quản trị lưu lượng, quản trị lưu trình, phòng vệ PUPE. Trong tổ chức OCB của tổng đài A1000 E10, MPLC hoạt động theo kiểu hoạt động/dự phòng. MLPUPE được cài đặt trong trạm đa xử lý điều khiển cung cấp thiết bị phụ trợ SMA. MLPUPE thực hiện chức năng xử lý giao thức báo hiệu số 7, quản trị trạng thái các kênh trung kế, là cầu giao tiếp thông tin giữa thông tin từ đơn vị đấu nối thuê bao vào OCB. Ta có sơ đồ khối tổng đài A1000 E10 và các phần mềm báo hiệu số 7 tương ứng trong hình vẽ sau: Hình 3.6. Tổ chức phần mềm UTC 3.2.2.2. Mô hình SS7 trong A1000 E10 Để có thể đáp ứng được các dịch vụ thông tin mới và thỏa mãn các nhu cầu thông tin với các tổng đài khác trên mạng quốc gia và quốc tế, hãng Alcatel CIT đã trang bị trong tổng đài A1000 E10 phần mềm và những trang thiết bị phù hợp tuân thủ các khuyến nghị về SS7 mà ITU-T đã đưa ra. Cấu trúc chức năng của MTP mức 1 Trong A1000 E10 MTP 1 bao gồm : Các khe thời gian(TS-Time Slot) trên các đường PCM đấu nối với các điểm báo hiệu của tổng đài(AFCTE) Các khe thời gian trên các đường mang nội bộ LR đấu nối OCB với đơn vị đấu nối thuê bao CSNL(AFVTE), với trạm điều khiển đấu nối trung kế (AFVTE). Các khe thời gian trên đường mạng nội bộ LR đấu nối OCB với trạm đa xử lý cung cấp thiết bị phụ trợ và giao thức báo hiệu số 7 SMA(AFTSX). Cấu trúc chức năng của MTP mức 2 Chức năng của mức 2 trong A1000 E10 do bảng ACHIL thực hiện, ACHIL thực hiện xử lý đa giao thức cho cả HDLC và SS7 bao gồm : Trên phương diện HDLC: Phía phát: phát cờ tạo khung tín hiệu, tính toán mã CRC, chèn Zezo. Phía thu: nhận biết và chiết Zezo, kiểm tra CRC và xử lý cờ. Trên phương diện SS7: Phía phát: gửi các khung FISU để giám sát kênh báo hiệu một cách liên tục khi không có MSU hay LSSU được truyền giữa hai điểm báo hiệu. +Phát lại các xung theo lệnh.- Phía thu: Phân tích, nhận biết một cách tự động các khung FISU. Tùy theo dung lượng của tổng đài mà người ta có thể đặt từ 2 đến 15 phần mềm PUPE trong từ 2 đến 15 SMA, trong đó chỉ cần một phần mềm PUPE dự phòng. Và mỗi SMA như vậy có thể cài đặt từ 1 đến 2 bảng ACHIL. 3. Cấu trúc chức năng MTP mức 3 MTP mức 3 thực hiện các chức năng : Xử lý bản tin báo hiệu: Nhận biết, phân phối, định tuyến. Quản trị mạng báo hiệu: Quản trị lưu lượng, quản trị tuyến, quản trị kênh. Trong A1000 E10, chức năng này do hai phần mềm thực hiện đó là MPLC và MPLE.Trong đó, MPLE thực hiện chức năng định tuyến cho bản tin, nó được cài đặt trong SMA. MPLC thực hiện chức năng mức 3 còn lại như quản trị mạng báo hiệu số 7,quan trắc, phòng về PUPE. 4. Cấu trúc chức năng mức 4 Mức ứng dụng UP thực hiện chức năng tạo bản tin, xử lý bản tin. Mức này do phần mềm MLPU thực hiện. Nó liên quan đến thủ tục xử lý gọi TUP và ISPU, vì thủ tục xử lý gọi trong A1000 E10 sử dụng giao thức báo hiệu số. Đồng thời MPLU còn thực hiện chức năng quản trị trạng thái các đường trung kế vào/ra. 3.2.2.3.Thủ tục quản trị SS7: Trong tổng đài A1000 E10 mạng báo hiệu số 7 được phân chia thành ba mạng riêng biệt được mô tả trong hình sau: Hình 3.7: Các khả năng của mạng báo hiệu Mạng nội hạt: Giữa đơn vị đấu nối CSN và ma trận chuyển mạch. Mạng quốc gia: Giữa các chuyển mạch thuê bao, các tổng đài chuyển tiếp và các tổng đài quốc tế. Mạng quốc tế: Giữa các tổng đài quốc tế Trong mỗi mạng đều có một điểm báo hiệu SP. 3.2.2.4. Điểm báo hiệu: Tuyến báo hiệu phù hợp với điểm báo hiệu đích. Từ điểm báo hiệu sẽ cho ta biết được tuyến báo hiệu (ASM). Phù hợp với điểm báo hiệu này là một kiểu điểm báo hiệu (TSAN).Thường điểm báo hiệu đang được sử dụng cho các tổng đài trên mạng đều là kiểu đơn riêng biệt (INIDV). Điểm báo hiệu đích có hoạt động tốt hay không được mô tả thông qua tham số khả năng truy cập (ACCE), với các trạng thái sau đây: INA: Không làm việc, không truy nhập được. ACP: Truy nhập từng phần hoặc truy nhập một phần. ACT: Hoạt động tôt, có khả năng truy nhập hoàn toàn. NCR: Chưa được tạo. 3.2.2.5. Tuyến báo hiệu: Tuyến báo hiệu là tập hợp đồng nhất các chùm kênh báo hiệu cùng loại.Đồng nhất được hiểu là tất cả các chùm kênh báo hiệu trong tuyến đều có cùng phương thức báo hiệu và sửa sai. Mỗi tuyến báo hiệu đều có: Ít nhất một chùm kênh báo hiệu (Cực đại là 4,từ NFSM0 đến NFSM3). Hoạt động theo luật phân tải tương ứng với SCS. 3.2.2.6. Chùm kênh báo hiệu: Một chùm kênh báo hiệu là một tập các kênh báo hiệu với cùng đặc tính. Chùm kênh báo hiệu phụ thuộc vào: Con số điểm báo hiệu mà chùm kênh đấu nối tới. Luật phân bố trên chùm kênh. Đặc tính (Tốc độ, phương thức sửa sai:CORR0) Danh mục các kênh báo hiệu (COC) 3.2.2.7. Kênh báo hiệu: Một kênh báo hiệu gồm hai kênh số liệu (Một kênh trên đôi dây phát, một kênh trên đôi dây thu), các kênh này đều có cùng tốc độ.Đường truyền dẫn hai chiều được sử dụng để phát các bản tin báo hiệu số 7 của ITU-T. Một kênh báo hiệu bao gồm: Phần tử mức 1: Đó là một liên kết số liệu báo hiệu (LSD), tương đương với một khe thời gian vật lý (TS) đấu nối đến điểm báo hiệu đối phương (SP), đấu nối bán cố định trong ma trận chuyển mạch MCX và TS đến SMA. Phần tử mức 2: Liên quan đến kết cuối báo hiệu thực TSM và kết cuối báo hiệu ảo TSV. 3.3 Ứng dụng trong mạng thông tin di động 3.3.1 Tổng quan về mạng GSM: Đây là một trong những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Cho đến nay công nghệ này có gần 2 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu.Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn họ sử dụng EGDE. 3.3.2 Cấu trúc tổng quan mạng GSM: Hình 3.8 Cấu trúc mạng GSM 3.3.3 Báo hiệu số 7 trong GSM: Hình 3.9 Báo hiệu số 7 trong mạng GSM Báo hiệu trong mạng di động phức tạp hơn rất nhiều so với báo hiệu trong mạng điện thoại thông thường vì các MS thường xuyên di động nên thường xuyên phải cập nhật vị trí địa lý tương đối của nó thêm yêu cầu nữa là phải có tín hiệu báo hiệu lúc MS di chuyển sang ô bên cạnh , từ các điều này yêu cầu phải có 1 hệ thống báo hiệu nhanh và chính xác Các bản tin báo hiệu trong việc thiết lập cuộc gọi ● Cuộc gọi của thuê bao di động đến thuê bao cố định i. Giả thiết MS đang hoạt động thiết bị dò tần số GSM để tìm kênh điều khiển. Sau đó, thiết bị đo cường độ của tín hiệu từ các kênh và ghi lại. Cuối cùng thì chuyển sang kết nối với kênh có tín hiệu mạnh nhất.Thuê bao sử dụng MS gọi là A muốn thực hiện 1 cuộc gọi tới 1 thuê bao cố định B . Thuê bao A sẽ quay tất cả những chữ số của thuê bao B và ấn phím gọi đi nó sẽ khởi đầu một tin báo “yêu cầu kênh” từ MS tới BSS . Điều này được thực hiện bằng việc BSS chỉ định một kênh điều khiển riêng (DCCH) và một kênh báo hiệu giữa MS và BSS được thiết lập . ii. Tin báo “yêu cầu dịch vụ” được gửi từ BSS tới MSC sau đó tiếp tục được chuyển tới VLR . VLR sẽ tiến hành nhận thực nếu trước đây MS đăng ký ở VLR này nếu không phải như vậy thì VLR sẽ lấy các thông số nhận thực từ HLR iii. Nhận thực thuê bao (tùy chọn )diễn ra bằng cách sử dụng tin báo nhận thực và các thuật toán bảo mật và nếu nhận thực thành công thì việc thiết lập cuộc gọi tiếp tục . Nếu mật mã được sử dụng thì nó được dùng từ thời điểm nhận thực thành công. iv. Tin báo “thiết lập”được gửi tới MSC cùng với thông tin về cuộc gọi (loại cuộc gọi , số bị gọi …) tin báo này hướng từ MSC tới VLR. v. MSC có thể khởi đầu việc kiểm tra IMEI của MS. vi. Trong việc trả lời tin báo “thiết lập” (được gửi ở bước iv ), VLR gửi tin báo “hoàn thành thiết lập cuộc gọi” tới MSC và MSC sẽ thông tin cho MS biết phương thức tiến hành cuộc gọi. vii. Sau đó MSC sẽ chỉ định một kênh lưu lượng tới BSS (“lệnh chỉ định”),BSS này lại ấn định một kênh lưu lượng trên giao diện vô tuyến , MS trả lời tới BSS (BSS này lại trả lời MSC) với tin báo hoàn thành địa chỉ. viii. Một tin báo “địa chỉ đầu và địa chỉ cuối -IFAM”(Initial Final Address Message) được gửi tới mạng PSTN , mạng PSTN xử lý gây rung chuông bên thuê bao cố định và cấp tín hiệu hồi âm chuông về thuê bao di động. ix. Khi thuê bao B trả lời “ANS” tin báo “đấu nối” được hướng tới MS từ MSC,MSC cấp tín hiệu điều khiển ngắt hồi âm chuông ở MS , Sau đó MS nối một kênh lưu lượng GSM tới mạch PSTN , như vậy việc đấu nối từ thuê bao di động tới thuê bao cố định đã hoàn thành và quá trình đàm thoại bắt đầu diễn ra ● Thuê bao cố định gọi thuê bao di động Điểm khác biệt quan trọng so với gọi từ thiết bị di động là vị trí của thiết bị không được biết chính xác. Chính vì thế trước khi kết nối, mạng phải thực hiện công việc xác định vị trí của thiết bị di động. i. Từ điện thọai cố định, số điện thoại di động được gửi đến mạng PSTN.Mạng sẽ phân tích, và nếu phát hiện ra từ khóa gọi ra mạng di động, mạng PSTN sẽ kết nối với trung tâm GMSC của nhà khai thác thích hợp. ii. GMSC phân tích số điện thoại di động để tìm ra vị trí đăng ký gốc tron HLR của thiết bị và cách thức nối đến MSC/VLR phục vụ. iii. HLR phân tích số điện thoại di động để tìm ra MSC/VLR đang phục vụ cho thiết bị. Nếu có đăng ký dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi đến, cuộc gọi sẽ được trả về GMSC với số điện thoại được yêu cầu chuyển đến iv. HLR liên lạc với MSC/VLR đang phục vụ. v. MSC/VLR gửi thông điệp trả lời qua HLR đến GMSC. vi. GMSC phân tích thông điệp rồi thiết lập cuộc gọi đến MSC/VLR vii. MSC/VLR biết địa chỉ LA của thiết bị nên gửi thông điệp đến BSC quản lý LA này. viii. BSC phát thông điệp ra toàn bộ các ô thuộc LA. ix. Khi nhận được thông điệp, thiết bị sẽ gửi yêu cầu ngược lại. x. BSC cung cấp một khung thông điệp chứa thông tin. xi. Phân tích thông điệp của BSC gửi đên để tiến hành thủ tục bật trạng thái của thiết bị lên tích cực, xác nhận, mã hóa, nhận diện thiết bị. xii. MSC/VLR điều khiển BSC xác lập một kênh rỗi, đỗ chuông. Nếu thiết bị di động chấp nhận trả lời, kết nối được thiết lập.Trong trường hợp thực hiện cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động, qúa trình cũng diễn ra tương tự nhưng điểm giao tiếp với mạng PSTN của điện thoại cố định sẽ được thay thế bằng MSC/VLR khác. ● Gửi và nhận tin nhắn. - Gửi tin nhắn: i. Thiết bị di động kết nối vào mạng. Nếu kết nối đang có sẵn, quá trình này được bỏ qua. ii. Sau khi hoàn tất thành công qúa trình xác thực, nội dung thông điệp sẽ được chuyển đến Trung Tâm Dịch Vụ Tin Nhắn ( SMS- C – Short Message Service Center) - Nhận tin nhắn: i. Người dùng gửi tin nhắn đến SMS-C. ii. SMS-C gửi tin nhắn đến SMS-GMSC. iii. SMS-GMSC truy vấn HLR về thông tin định tuyến. iv. HLR đáp ứng truy vấn. v. SMS-GMSC chuyển thông điệp lại cho MSC/VLR chỉ định. vi. Tiến hành nhắn tin tìm kiếm và kết nối thiết bị vào mạng. vii. Nếu xác thực thành công, MSC/VLR sẽ phát tin nhắn đến thiết bị. viii. Nếu truyền nhận tin nhắn thành công, MSC/VLR sẽ gửi báo cáo về SMS-C; ngược lại, MSC/VLR sẽ thông báo cho HLR và gửi báo cáo lỗi về SMS-C. 3.3.4 Phần ứng dụng di động (MAP- Mobile Application): Phần ứng dụng di động (MAP) cung cấp các thủ tục cần thiết được yêu cầu để trao đổi thông tin giữa các phần tử của mạng GSM . Ở mô hinh OSI , MAP ở trên TCAP. Cả MAP và TCAP đều thuộc lớp 7. TCAP có thể được hỗ trợ bởi các lớp trinh bày,lớp phiên và lớp vận chuyển, các dịch vụ và các giao thức, được gọi là phần dịch vụ trung gian (ISP). Đối với dịch vụ không đấu nối được MAP sử dụng ISP được coi là trong suốt có nghĩa là không được sử dụng.Vì vậy TCAP phối ghép phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao bản tin MTP phục vụ như nhà cung cấp dịch vụ của mạng. MAP được chia thành 5 thực thể ứng dụng (AE : Application Entity) là : MAP – MSC, MAP - HLR , MAP - VLR , MAP - EIR , MAP – AUC. Tất cả các thực thể này mỗi cái được phân định một số phân hệ (SSN). Các SSN được SCCP sử dụng để định địa chỉ một thực thể nào đó của mạng GSM. Mỗi AE bao gồm một số các phần tử dịch vụ ứng dụng (ASE -Application Service Element). Các ASE được nhóm lại như là các ASE chung và các ASE đặc biệt . TCAP là một ASE chung và luôn luôn chứa các MAP - ASE . Các ASE hỗ trợ việc hòa mạng các AE và bao gồm một hoặc vài sự hoạt động với các lỗi và các tham số liên quan của chúng. Những sự hoạt động được sử dụng kết hợp để thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Hình 3.10 Các thực thể ứng dụng (AE) và các phần tử dịch vụ ứng dụng ( ASE) trong MAP Các thủ tục được thực hiện trong MAP là: Cập nhật vị trí. Hủy bỏ vị trí. Quản lý các thông tin của thể bao. Điều khiển, quản lý, thu nhận các dịch vụ thuê bao. Chuyển các số liệu bảo mật, nhận thực. Điều khiển các dịch vụ phụ. Thực hiện chuyển ô. 3.4 Kết luận chương 3: SS7 là hệ thống báo hiệu sử dụng phương thức chuyển mạch gói trong mạng chuyển mạch kênh, nó được thiết kế để cung cấp một hệ thống báo hiệu chung chuẩn quốc tế. Đến nay, gần 100% tuyến quốc tế đã và đang sử dụng SS7. Mạng quốc gia cũng đang sử dụng SS7. Điều đó đã và đang chứng minh tính hiệu quả và năng lực của SS7 . KẾT LUẬN: Hiện nay mạng viễn thông đã và đang phát triển nhanh chóng ở trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam. Các tổng đài di động số của các hãng SIEMEN, ERICSSON, ACALTEL đã sử dụng hệ thống báo hiệu trong nội bộ mạng.Công việc thiết kế mạng báo hiệu số 7 cho mạng thông tin di động số rất khó và đòi hỏi trình độ cao. Phải nắm chắc được hệ thống báo hiệu trong mạng và báo hiệu ngoài mạng, báo hiệu giữa các hệ thống di động số khác nhau. Trong nội bộ mạng di động số hiện nay đã sử dụng hệ thống báo hiệu số 7, song báo hiệu giữa tổng đài cố định và mạng di động số hiện nay sử dụng hỗn hợp báo hiệu số 7 và R2. Ngoài ra mạng viễn thông của nước ta hiện nay sử dụng rất nhiều loại tổng đài với báo hiệu sử dụng khác nhau, chất lượng truyền dẫn chưa cao. Chính vì thế mà báo hiệu số 7 chưa phát huy được hết ưu điểm của nó.Trong chuyên đề này, đã đưa ra khái quát về hệ thống báo hiệu số 7 và những ứng dụng của nó trong mạng viễn thông. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đát, Nguyễn Thị Thu Hằng, Lê Sỹ Đạt, Lê Hải Châu, Tổng quan về viễn thông, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 2007 [2] Lee Dryburgh, Jeff Hewett, Signaling System No. 7 (SS7/C7): Protocol, Architecture, and Services, Cisco Press, 2004 ( [3] Nguyễn Thị Thanh Kỳ, Lê Ngọc Giao, Hệ thống báo hiệu số 7 và đồng bộ, 1999. [4] Lê Ngọc Giao, Nghiên cứu các phương án ứng dụng báo hiệu số 7 vào mạng viễn thông Việt Nam, 2000. [5] Đỗ Dũng, Hệ thống báo hiệu và đồng bộ mạng viễn thông, 1998 [6] [7] Nguyễn Thị Thanh Kỳ, Tổng đài A1000E10 (OCB283), 2001 [8] Nguyễn Hồng Sơn, Hoàng Đức Hải, Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài, 2000.