Trong đó có việc triển khai và áp dụng hệ thống báo hiệu số 7 là rất quan trọng đối với truyền tải thông tin báo hiệu giữa mạng thoại di động và cố định, các mạng gói cũng như là giữa cá
Trang 1KHOA VIỄN THÔNG 1
- -
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
NHÓM 06 HỌC PHẦN : BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
ĐỀ TÀI : “ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 ”
Mã học phần : TEL1402 Thời gian thi: 13h30 ngày 18/01/2022
Giảng viên : Nguyễn Thanh Trà
Sinh viên thực hiện:
Vũ Quốc Khánh : B17DCVT190
Lê Đắc Tiến : B17DCVT350 Đào Đức Hải : B17DCVT110
HÀ NỘI 2022
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU……… ……… ………2
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH 4
DANH MỤC BẢNG 4
Chương I Giới thiệu về hệ thống báo hiệu số 7 5
1.1 Khái niệm 5
1.2 Chức năng 6
1.3 Phân cấp của SS7 6
1.3.1 Mối tương quan giữa SS7 và mô hình OSI 6
1.4 Giao thức SS7 8
1.4.1 Phần truyền bản tin MTP 8
1.4.2 Phần người sử dụng 9
1.5 Các loại đơn vị tín hiệu của SS7 10
1.5.1 Đơn vị báo hiệu bản tin MSU ( Message Signal Unit ) 10
1.5.2 Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết LSSU (Link Status Signal Unit) 11
1.5.3 Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết FSU (Fill-in Signal Unit) 11
Chương II Cách thức hoạt động của hệ thống báo hiệu số 7 11
2.1 Xử lý định tuyến 11
2.1.1 Mã điểm 11
2.1.2 Định tuyến 13
2.2 Một số bản tin và thủ tục thiết lập cuộc gọi 15
2.2.1 Một số bản tin 15
2.2.2 Thủ tục thiết lập cuộc gọi 16
2.3 Phần ứng dụng mạng thông minh (INAP) 19
2.3.1 Tổng quan về báo hiệu INAP 19
2.3.2 INAP, TCAP và SCCP 22
2.3.3 Các hoạt động của INAP 22
Chương III Kết luận 25
3.1 Các ưu điểm của mạng báo hiệu số 7 25
3.2 Các hạn chế của mạng báo hiệu số 7 25
LỜI CẢM ƠN 26
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc các mạng công nghệ 4.0 đang là một chủ đề cực kì được quan tâm bởi giới khoa học và công nghệ Cùng với sự phát triển như vũ bảo của công nghệ thông tin, mạng lưới internet toàn cầu được mở rộng và hiện đại hóa Ngành viễn thông cũng không ngoại lệ với hàng loạt công nghệ được áp dụng như truyền dẫn số PDH và SDH trên sợi cáp quang và viba, thông tin di động GSM và hàng loạt các dịch vụ kèm theo được áp dụng trong ngành viễn thông Trong đó có việc triển khai và áp dụng hệ thống báo hiệu số 7 là rất quan trọng đối với truyền tải thông tin báo hiệu giữa mạng thoại di động và cố định, các mạng gói cũng như là giữa các mạng thông minh Chồng giao thức báo hiệu số 7 được chuẩn hóa bởi ITU-
T và ASNI cho phép kết nối đến bất kì nhà cung cấp nào trên bất cứ mạng nào Các ứng dụng của nó cũng rất nhiều như là mạng điện thoại mạng di động số GSM, mạng đa dịch
vụ ISDN, mạng thông minh IN
Trong bài tiểu luận này nhóm em tập trung tìm hiểu và nghiên cứu về hệ thống báo hiệu sô 7 gồm có các nội dung như sau:
Bài tiểu luận gồm 3 nội dung chính:
Chương I: Giới thiệu về hệ thống báo hiệu số 7
Chương II: Cách thức hoạt động của hệ thống báo hiệu số 7
Chương III: Kết Luận
Trong quá trình thực hiện làm tiểu luận và báo cáo, tuy đã cố gắng nhưng nhóm em vẫn còn những hạn chế về thời gian tìm hiểu, kiến thức cũng như là kinh nghiệm và vẫn còn nhiều sai sót Em rất mong được nhận những ý kiến đóng góp và nhận xét của cô để nhóm
em có thể hoàn thiện hơn Bảng phân công nhiệm vụ
STT Họ Và Tên Mã Sinh Viên Nhiệm vụ
1 Lê Đắc Tiến B17DCVT350 Chương I, Bìa, Lời nói đầu, Lời cảm ơn,
Thuật ngữ viết tắt
Khánh
B17DCVT190 Làm phần 2.1và 2.2, danh mục hình bảng,
mục lục, tài liệu tham khảo
3 Đào Đức Hải B17DCVT110 Làm phần 2.3, Chương III
Trang 4DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Message Bản tin kết thúc nhận địa chỉ
DUP Data User Part Phần người dùng dữ liệu
IAI
Initial address signal with
additional information Bản tin địa chỉ khởi tạo với thông tin phụ trợ IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ khởi tạo
IN Inteligent Network Mạng thông minh
IP Internet Protocol Giao thức Internet
Liên minh viễn thông quốc tế
MTP Message Transfer Part Phần truyền bản tin
PSTN
Public Switched
Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
REC Realease Complete Bản tin giải phóng thành công
RLG Release Guard signal Phát hành tín hiệu bảo vệ
Control Part Phần điều khiển kết nối tín hiệu
SCP Service Control Point Điểm kiểm soát dịch vụ
SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn
SP Signalling Point Điểm báo hiệu
SSP Service Switching Point Điểm chuyển đổi dịch vụ
STP Signal Transfer Point Điểm chuyển tín hiệu
TCAP
Transaction Capabilities
Application Part Phần ứng dụng khả năng giao thức
TUP Telephone User Part Phần người dùng của điện thoại
Trang 5DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Mạng SS7 cơ bản……… 5
Hình 1.2: Kiến trúc SS7 và mô hình tham chiếu OSI……… 6
Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của CCS7……… 7
Hình 1.4: Liên kết báo hiệu trong SS7……… 8
Hình 1.5: Đại diện các đơn vị tín hiệu……… 10
Hình 1.6: Đơn vị tín hiệu bản tin……… 11
Hình 2.1: Mã điểm theo tiểu chuẩn ANSI và ITU……… 12
Hình 2.2: Cấu hình nút và liên kết trong SS7……… 13
Hình 2.3: Trường thông tin lớp 3 của bản tin báo hiệu……… 14
Hình 2.4: Lưu đồ báo hiệu cho cuộc gọi thoại thông thường……… 16
Hình 2.5: Lưu đồ báo hiệu cho cuộc gọi ISDN……… 18
Hình 2.6: Các năng xếp giao thức INAP……… 20
Hình 2.7: Kiến trúc INAP trong thực thể vật lý……… 21
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Hoạt động CS-1……… 21
Bảng 2.2: Hoạt động CS-2……… 22
Bảng 2.3: Hoạt động CS-3……… 23
Bảng 2.4: Hoạt động CS-4……… 23
Bảng 2.5: Các lỗi của CS-1,CS-2,CS-3 và CS-4……… 24
Bảng 2.6: Các ví dụ về tham số của hoạt động InitialDP……… 24
Trang 6Chương I Giới thiệu về hệ thống báo hiệu số 7
1.1 Khái niệm
Hệ thống báo hiệu số 7 ( Signaling System 7, viết tắt SS7 ) là một hệ thống báo hiệu kênh chung được triển khai phổ biến và rộng khắp trên các mạng viễn thông truyền thống SS7 được sử dụng để thiết lập hầu hết các cuộc gọi trong mạng PSTN và các chức năng báo hiệu cho nhiều loại hình dịch vụ gồm : dịch vụ dữ liệu , video , thoại , audio , hay truyền
thoại theo chức năng internet VoIP (Voice over Internet Protocol)
- Các thành phần cơ bản của SS7
• SSP: Thường là các tổng đài điện thoại có chức năng SS7 Chúng thực hiện khởi
tạo, kết thúc hoặc chuyển mạch các cuộc gọi
• STP: Thường là các bộ chuyển mạch gói dữ liệu có chức năng SS7 (router) Thực
hiện nhận và định tuyến các bản tin báo hiệu đế tới vị trí thích hợp
• SCP: Cho phép truy nhập vào cơ sở dữ liệu cần thiết cho hoạt động của mạng, như
biên dịch số, chỉ dẫn ứng dụng của mạng Chúng cho phép các khả năng xử lý cuộc gọi thông minh
Hình 1.1 Mạng SS7 cơ bản
Trang 7• Hỗ trợ các dịch vụ của mạng thông minh IN (Inteligent Network ) và các mạng
đa dữ liệu tích hợp ISDN
• Cung cấp các phương tiện tin cậy để truyền thông tin theo trình tự chính xác, không bị mất hoặc lặp lại thông tin
1.3 Phân cấp của SS7
1.3.1 Mối tương quan giữa SS7 và mô hình OSI
Hệ thống SS7 là một kiểu thông tin số liệu chuyển mạch gói, nó được cấu trúc theo kiểumodule, rất giống với mô hình OSI nhưng nó chỉ có 4 lớp Trong đó 3 lớp thấp nhất hợp thành phần chuyển bản tin (MTP), mức lớp thứ tư gồm các phần ứng dụng
Hình 1.2 Kiến trúc SS7 và mô hình tham chiếu OSI
Trang 8Lớp 1: Dùng để xác định các đặc tính vật lý của tuyến liên kết số liệu báo hiệu và các
phương tiện để truy nhập nó Lớp 1 nó (tương ứng với lớp vật lý của OSI) có chức năng biến đổi số liệu thành tín hiệu kết nối bình thường với mạng số liệu 64kbit/s Các chức năng mạng báo hiệu có thể truy nhập vào lớp liên kết báo hiệu bằng hoạt động chuyển mạch
Lớp 2: Với chức năng "liên kết báo hiệu" nó xác định các chức năng và thủ tục để truyền
các tin báo hiệu lên một đường liên kết số liệu Đường liên kết tin báo này nằm ngoài các đường truyền tín hiệu thuê bao Mỗi một tin báo hiệu được truyền qua đường liên kết báo hiệu trong các đơn vị tín hiệu có độ dài thay đổi Một đơn vị tín hiệu bao gồm thông tin điều khiển cộng thêm nội dung bản tin báo hiệu Lớp 2 còn có chức năng kiểm tra lỗi trong đơn vị tín hiệu, phát hiện lỗi liên kết báo hiệu và phục hồi liên kết báo hiệu
Lớp 3: Với chức năng mạng lưới báo hiệu, nó xác định các chức năng và thủ tục chung
để truyền bản tin báo hiệu không phụ thuộc các liên kết báo hiệu riêng lẻ Lớp này còn có chức năng quản lý mạng như: điều khiển việc định tuyến, điều khiển và tái tạo lại cấu hình mạng Nhằm đáp ứng nhu cầu của các dịch vụ mở rộng, ITU-T bổ sung phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP SCCP đưa ra dịch vụ vận chuyển sự kết nối của mạng và định hướng đấu nối của mạng SCCP đưa ra khả năng sử dụng mạng SS7 dựa trên MTP để trao đổi thông tin ở lớp cao hơn
1.3.2 Sơ đồ khối chức năng
Hình 1.3 Cấu trúc cơ bản của CCS7
Trang 9
Phần truyền bản tin (MTP: Message Transfer Part): Đây là hệ thống vận chuyển
chung để truyền các bản tin báo hiệu giữa hai SP MTP truyền các bản tin báo hiệu giữa các
UP khác nhau và hoàn toàn độc lập với nội dung các bản tin được truyền MTP chịu trách nhiệm chuyển chính xác bản tin từ một UP này tới một UP khác Điều này có nghĩa là bản tin báo hiệu được chuyển sẽ được kiểm tra chính xác trước khi chuyển cho UP
Phần người sử dụng (UP: User Part): Đây thực chất là một số định nghĩa phần người
sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng của hệ thống báo hiệu.UP là phần tạo ra và phân tích bản tin báo hiệu Chúng sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu đến một UP khác cùng loại
1.4.1.2 Phân loại bản tin MTP
Chia thành 3 phần ( MTP1, MTP2, MTP3 )
• MTP1: (Lớp liên kết dữ liệu báo hiệu): Thực chất là lớp đường truyền vật lý, gồm
hai kênh truyền dẫn số 64kb/s, thực hiện truyền tải các đơn vị báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu
• MTP2: (Lớp liên kết báo hiệu, SL): Là liên kết báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu,
cung cấp việc phát hiện/sửa lỗi và điều khiển việc nhận và gửi các bản tin báo hiệu SS7 đúng trình tự
Hình 1.4 Liên kết báo hiệu trong SS7
Trang 10• MTP3: Lớp mạng báo hiệu
- Là giao diện giữa MTP và MTP user tại một điểm báo hiệu
- Cung cấp các dịch vụ cho việc truyền tải các bản tin người sử dụng
- Cung cấp các thủ tục định tuyến lại các bản tin khi có lỗi xảy ra
trong mạng báo hiệu SS7
Được chia thành hai nhóm chức năng
- Xử lý bản tin báo hiệu: truyền tải bản tin báo hiệu giữa các đầu cuối người
sử dụng MTP như TUP, ISDN, SCCP
- Quản lý mạng báo hiệu: duy trì mạng báo hiệu ở tình trạng không bị tắc nghẽn, có lỗi
• Gồm một số giao thức khác nhau: Của phần người sử dụng hoặc phần ứng dụng
- Quản lý kết nối cuộc gọi: Được thực hiện với phần người sử dụng như TUP, ISUP
- Truy nhập cơ sở dữ liệu: Được thực hiện bởi phần ứng dụng như TCAP
- Các phần ứng dụng khác: Được sử dụng như MAP trong mạng di động
• Hiện đang tồn tại một số UP trên mạng lưới:
- TUP (Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng thoại
- DUP (Data User Part): phần người sử dụng cho mạng số liệu
- ISUP (ISDN User Part): phần người sử dụng cho mạng ISDN
- MTUP (Mobile Telephone User Part): Phần người sử dụng cho mạng điện
thoại di động
- TCAP: kết nối đến các database bên ngoài và gửi thông tin đến các SCP khi
được yêu cầu
- SCCP : Phần điều khiển kết nối báo hiệu, cung cấp 2 chức năng chính mà
các lớp MTP không cung cấp Đó là có khả năng xác định địa chỉ của các ứng dụng trong một điểm báo hiệu (MTP chỉ có khả năng nhận và phân phối các bản tin báo hiệu từ node này sang node khác) và có khả năng biên dịch tiêu đề chung
Trang 111.5 Các loại đơn vị tín hiệu của SS7
Các đơn vị tín hiệu SS7 (SU) có độ dài khác nhau nhưng luôn chiếm một số octal tích phân (nhóm tám bit) Một SU bao gồm một tập hợp các trường có thứ tự với các tham số
SU được thể hiện dưới dạng một chồng các octal Các bit trong octal được đánh số từ phải sang trái và bit 1 của octal 1 là bit đầu tiên được gửi đi Độ dài của trường tham số SS7 không giới hạn ở bội số tích phân của các octal
Có 3 loại đơn vị báo hiệu chính:
- Đơn vị báo hiệu bản tin MSU,
- Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết LSSU,
- Đơn vị báo hiệu điền đầy FISU
Hình 1.5 Đại diện các đơn vị tín hiệu
1.5.1 Đơn vị báo hiệu bản tin MSU ( Message Signal Unit )
Chứa dữ liệu trao đổi giữa các phần người dùng hoặc thông tin quản lý mạng Các đơn
vị báo hiệu bản tin (MSU) là các bản tin giữa MTP2 và MTP1 của một liên kết báo hiệu tại một điểm báo hiệu, và giữa các MTP1 ở cả hai đầu của một liên kết báo hiệu MSU chứa một báo hiệu do MTP3 hoặc người dùng MTP3 tạo ra Tin nhắn của người dùng được chuyển giữa hai giao thức cấp 4 “ngang hàng” tại hai điểm báo hiệu
Trang 12Hình 1.6 Đơn vị tín hiệu bản tin
1.5.2 Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết LSSU (Link Status Signal Unit)
Mang thông tin về tình trạng báo hiệu được sử dụng để quản lý tình trạng các kênh báo hiệu
1.5.3 Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết FSU (Fill-in Signal Unit)
Được sử dụng để phát hiện lỗi đường truyền trên các kênh báo hiệu trong trường hợp không còn đơn vị bản tin MSU hay LSSU nào để trao đổi thông tin trên đường truyền
Chương II Cách thức hoạt động của hệ thống báo hiệu số 7
2.1 Xử lý định tuyến
2.1.1 Mã điểm
Các địa chỉ node trong SS7 trong mạng được gọi là mã điểm (PC - Point Code), các
mã điểm được dùng ở bên trong bản tin báo hiệu để xác định mã điểm nguồn (Origination
PC – OPC) và mã điểm đích (Destination PC – DPC) Chúng là các địa chỉ logic và được nhận dạng tại lớp 3 của chồng giao thức SS7 Tùy thuộc vào mạng, mã điểm có thể dài 24 bit (Bắc Mỹ, Trung Quốc), 16 bit (Nhật Bản) hoặc 14 bit (tiêu chuẩn ITU, mạng SS7 quốc
tế, hầu hết các nước)
Trang 13Có hai dạng mã điểm được sử dụng trên Thế giới hiện nay tuân theo chuẩn ANSI và ITU:
Hình 2.1 Mã điểm dựa theo tiêu chuẩn ANSI và ITU
Mã điểm báo hiệu theo tiêu chuẩn ANSI dài 24 bit được chia thành 3 trường chức năng dài 8 bit Cách xét địa chỉ theo ANSI tương tự như cách xét địa chỉ IP
Trường số hiệu mạng (8 bit) nhận dạng bởi nhà cung cấp mạng SS7
Trường nhóm nhận (8 bit) dạng điểm mã báo hiệu SSP
Trường thành viên (8 bit) chỉ ra các thành viên kết nối tới điểm mã báo hiệu
Mã điểm ITU cho quốc tế được chia thành 3 trường giống như mã điểm ANSI nhưng khác nhau về số lượng bit trong mỗi trường, qua đó mã điểm ITU dài 14 bit
Trường nhận dạng vùng (3 bit) là vùng địa lý, xác định 6 khu vực chính trên Thế giới: Châu Âu, Bắc Mỹ, Trung Đông và Châu Á, Châu Đại Dương và Nam Á, Châu Phi, Nam Mỹ
Trường nhận dạng mạng (8 bit), chia mỗi vùng thành các khu vực nhỏ hơn, chẳng hạn như các quốc gia, điều này cũng có thể chia các quốc gia lớn thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn Zone ID và Network ID được biết như là SANC: Signaling Area Network Code – Mã mạng vùng tín hiệu
Trường nhận dạng điểm báo hiệu (3 bit) chỉ ra node nằm trong một SANC cụ thể
Trang 142.1.2 Định tuyến
Hình 2.2 Cấu hình nút và liên kết mạng trong SS7
Hình 2.2 mô tả một mạng SS7 điển hình gồm các kiểu node trong mạng SS7 như: điểm chuyển mạch dịch vụ SSP, điểm chuyển tiếp dịch vụ STP và điểm điều khiển dịch vụ SCP
và các liên kết link Trong đó:
SSP: thường là các tổng đài điện thoại có chức năng SS7 Chúng thực hiện khởi tạo,
kết thúc hoặc chuyển mạch các cuộc gọi
STP: thường là các bộ chuyển mạch gói dữ liệu có chức năng SS7 (router) Thực
hiện nhận và định tuyến các bản tin báo hiệu đế tới vị trí thích hợp
SCP: cho phép truy nhập vào cơ sở dữ liệu cần thiết cho hoạt động của mạng, như
biên dịch số, chỉ dẫn ứng dụng của mạng Chúng cho phép các khả năng xử lý cuộc gọi thông minh
Ngoài ra, mỗi điểm báo hiệu thường được kết nối bằng cách sử dụng các cặp liên kết Mỗi loại liên kết được xác định bằng một chữ cái:
Liên kết truy nhập (Access) (A-link) kết nối các SSP hoặc SCP tới STP Chỉ những
bản tin bắt nguồn từ hoặc được định sẵn đến điểm cuối của tín hiệu mới được kết nối qua A-link
Liên kết cầu nối (Bridge) (B-link) kết nối các STP không cùng lớp
Liên kết chéo (Cross) (C-link) kết nối chéo các STP cùng lớp C-link được sử dụng
khi một STP không có sẵn tuyến nào khác tới điển báo hiệu đích do các lỗi liên kết