Nội chung của bài tiểu luận này được chia làm 3 phần chính: Phần I: Mô hình kiến trúc chức năng của hệ thống báo hiệu số 7Phần II: Các thành phần trong mạng báo hiệu số 7 Phần III: Xử lý
Trang 1KHOA VIỄN THÔNG I
BÀI TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN
BÁO HIỆU & ĐIỂU KHIỂN KẾT NỐI
ĐỀ TÀI : KIẾN TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG
HÀ NỘI– 12/2021
Trang 2MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT……….3
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
LỜI MỞ ĐẦU 6
PHẦN I: MÔ HÌNH KIẾN TRÚC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 7
1.1 Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7 7
1.1.1 Giới thiệu 7
1.1.2 Một vài ưu điểm và nhược điểm của hệ thống báo hiệu số 7: 7
1.2 Mô hình kiến trúc và chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 8
1.2.1 Các dịch vụ dành cho di động 9
1.2.2 Dịch vụ dùng cho các thuê bao số 9
1.2.3.Dịch vụ dùng cho các thiết bị analog thông thường 10
1.3 Các phương thức hoạt động của hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 10
PHẦN II: CÁC THÀNH PHẦN TRONG MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7 10
2.1 Các thành phần chính trong mạng báo hiệu số 7 10
2.2 Minh họa một bản tin được truyền trong mạng báo hiệu số 7 12
2.3 Các phần tử cấu thành mạng báo hiệu số 7 13
2.3.1 Điểm báo hiệu (signaling point) 13
2.3.2 Phân cấp báo hiệu 14
2.4 Dịch vụ tích hợp phần người dùng(ISUP) 15
2.5 Bộ phận điều khiển kết nối tín hiệu( SCCP) ( Signalling Connection Control Part)……… 16
2.6 Phần ứng dụng khả năng giao dịch (TCAP) 17
PHẦN III: XỬ LÝ ĐỊNH TUYẾN VÀ THỦ TỤC THIẾT LẬP CUỘC GỌI TRONG MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7 18
3.1 XỬ LÝ ĐỊNH TUYẾN VÀ THỦ TỤC 18
3.2 Mã điểm cho mạng quốc tế 19
3.3 Thủ tục thiết lập cuộc gọi 23
PHẦN IV: KẾT LUẬN 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 28
Trang 3THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Telephone Consultative Committee
Organization
Trang 4MTP Message Transfer Part
Nhóm 17
TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Trang 7DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Kiến trúc SS7 và mô hình tham chiếu OSI……… …8
Hình 2.1: Minh họa việc chuyền một bản tin từ TUP-A đến TUP-C……… 12
Hình 2.2: Các loại trạm báo hiệu CCS………13
Hình 2.3: Phương pháp báo hiệu kiểu kết hợp………15
Hình 2.4: Phương pháp báo hiệu kiểu bán kết hợp……….15
Hình 2.5: Sơ đồ khối cấu trúc chức năng của SCCP……….17
Hình 3.1: Mã điểm theo tiêu chuẩn ANSI và ITU……… 19
Hình 3.2: Cấu hình và liên kết mạng SS7……… 21
Hình 3.3: Trường thông tin lớp 3 của bản tin báo hiệu……… 22
Hình 3.4: Lưu đồ báo hiệu cho cuộc gọi ISDN……… 25
Trang 8LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển như vũ bão của Khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin vàviễn thông cũng không ngừng lớn mạnh Viễn Thông là một trong những ngành kinh tếquan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia Việc áp dụng những công nghệ tiên tiếnvào lĩnh vực viễn thông là rất cần thiết nhằm hiện đại hóa mạng lưới và đa dạng hóacác dịch vụ cũng như nâng cao chất lượng các dịch vụ cho người sử dụng
Những năm vừa qua ngành viễn thông Việt Nam có những bước phát triển vượtbậc, mạng lưới được mở rộng và hiện đại hóa hàng loạt nhờ đó chất lượng dịch vụđược tăng lên rõ rệt và mở ra được nhiều dịch vụ mới Hàng loạt công nghệ tiên tiếnnhư tổng đài điện tử số, truyền dẫn số PDH&SDH trên cáp sợi quang và viba, thôngtin di động GSM, cùng các dịch vụ giá trị gia tăng của nó đã được đưa vào áp dụngtrên mạng viễn thông Việt Nam Trong đó có việc triển khai và áp dụng hệ thống báohiệu số 7 trên toàn mạng Cũng như các hệ thống báo hiệu đã được xây dựng và sửdụng trên thực tế, hệ thống báo hiệu số 7 được đưa ra vào năm 1980 đã kết tinh các ưuđiểm của các hệ thống báo hiệu trước nó Các ưu điểm nổi bật của hệ thống báo hiệuSS7 là: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế và rất mềm dẻo,linh hoạt và rất đa dạng Hệ thống này có thể sử dụng rất nhiều mục đích khác nhauđáp ứng được sự phát triển của mạng trong tương lai
Nội chung của bài tiểu luận này được chia làm 3 phần chính:
Phần I: Mô hình kiến trúc chức năng của hệ thống báo hiệu số 7Phần II: Các thành phần trong mạng báo hiệu số 7
Phần III: Xử lý định tuyến và thủ tục thiết lập cuộc gọi trong mạng báo hiệu
số 7
Do kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn rất nhiều hạn chế nên bài tiểu luận nàykhông tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn Nhóm 17 chúng em rất mong được sựchâm trước và đóng góp ý kiến cả thày cô để không những bài tiểu luận này có chấtlượng cao mà còn trang bị cho nhóm chúng em kiến thức vững vàng hơn trong họctập và làm việc sau này
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 9PHẦN I: MÔ HÌNH KIẾN TRÚC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7
1.1 Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7
1.1.1 Giới thiệu
Hệ thống báo hiệu số 7 (Signaling System # 7) hay SS7 là một hệ thống báo
hiệu kênh chung được triển khai phổ biến và rộng khắp trên các mạng viễn thôngtruyền thống SS7 được sử dụng với chức năng báo hiệu cho nhiều loại hình dịch vụgồm: dịch vụ dữ liệu, video, thoại, audio, hay truyền thoại theo giao thức internet
VoIP (Voice over Internet Protocol).
Các chức năng và dịch vụ cơ bản do SS7 cung cấp gồm:
- Thiết lập và giải phóng các kết nối chuyển mạch kênh trên mạng cố định cũng như mạng tế bào
- Cung cấp được các dịch bổ sung trong mạng tiên tiến như hiển thị số thuê bao chủ gọi, tự động gọi lại…
- Quản lý tính năng di động trong mạng tế bào cho phép thuê bao thay đổi vị trí
địa lý trong khi vẫn duy trì sự kết nối với mạng
- Thực hiện được dịch vụ nhắn tin ngắn SMS (Short Message) và dịch vụ nhắn
tin nâng cao thông qua cơ chế truyền tải nội dung của bản tin
- Hỗ trợ các dịch vụ của mạng thông minh IN (Inteligent Network) và các
mạng số đa dữ liệu tích hợp ISDN
1.1.2 Một vài ưu điểm và nhược điểm của hệ thống báo hiệu số 7:
❖ Ưu điểm:
• Tốc độ nhanh: trong phần lớn các trường hợp thời gian thiết lập cuộc nốidưới 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 rấtnhiều cuộc gọi trong cùng một lúc Nâng cao hiệu suất của việc sử dụng kênhthông 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 lêntuyến truyền tin Cùng với việc sử dụng các mã sửa sai ( như sử dụng các tổhợp bít phát hiện lỗi, giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu)
Trang 10• 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 dịch vụ giá trị gia tăng.
1.2 Mô hình kiến trúc và chức năng của hệ thống báo hiệu số 7
Mô hình kiến trúc chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 được tham chiếu tới
mô hình OSI gồm 4 lớp
- Các dịch vụ từ lớp 1 đến lớp 3 của OSI được cung cấp bởi các phần chuyển
tải bản tin MTP (Message Transport Part) và phần điều khiển kết nối báo
hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part)
- Từ lớp 4 đến lớp 7 (mô hình OSI) tương ứng với mức 4 - phần người dùng
trong SS7 (như hình 1.1) nhưng hiện thời chưa được định nghĩa.
Mỗi giao thức sử dụng trong SS7 đều có những ứng dụng riêng biệt và được sửdụng tương ứng với mạng mà nó cung cấp dịch vụ Tuỳ thuộc vào SS7 sử dụng chomạng tế bào hay mạng thông minh, tuỳ thuộc vào việc truyền tải qua IP hay điều
khiển cho mạng băng rộng ATM thay vì mạng ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Mode) mà sự phối hợp sử dụng các giao thức trong SS7 là khác nhau.
Hình 1.1: Kiến trúc SS7 và mô hình tham chiếu OSI
Trang 11Kiến trúc hệ thống báo hiệu số 7 được chia thành 3 phần chính, cụ thể: Các dịch
vụ dành cho di động,
1.2.1 Các dịch vụ dành cho di động
❖ Phần truyền bản tin MTP (Message Transport Part)
• Là hệ thống vận chuyển chung để truyền các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu SP (Signalling Point)
• MTP truyền các bản tin báo hiệu giữa các phần người dùng 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 UPkhác → bản tin báo hiệu được chuyển sẽ được kiểm tra chính xác trước khichuyển cho UP
❖ Phần ứng dụng khả năng giao dịch (TCAP) tạo điều kiện thuận lợi cho
nhiều hộp thoại đồng thời giữa các hệ thống con giống nhau trên cùng một
máy, sử dụng các ID giao dịch (ID giao dịch là tham chiếu TCAP cho một tập hợp các hoạt động TCAP được thực hiện trong một hộp thoại) để phân biệt
các hộp thoại này, tương tự như cách các cổng TCP tạo điều kiện cho kết nốighép kênh giữa các địa chỉ IP giống nhau trên Internet
❖ Phần điều khiển kết nối báo hiệu (SCCP) là một giao thức lớp mạng cung
cấp các phương tiện định tuyến, điều khiển luồng, phân đoạn, định hướng kếtnối và sửa lỗi mở rộng trong các mạng viễn thông của Hệ thống báo hiệu số 7.SCCP dựa trên các dịch vụ của MTP để phát hiện lỗivà định tuyến cơ bản
• SCCP không nằm gọn trong hệ thống phân cấp bốn cấp, vì nó ở cùng cấp vớiISUP
• Sự kết hợp giữa MTP và SCCP tương ứng với các lớp OSI 1, 2 và 3 và được gọi là phần dịch vụ mạng của SS7
❖ Phần Vận hành, Bảo trì và Quản trị (OMAP) cung cấp các quy trình được
sử dụng để vận hành, duy trì và quản lý các chức năng được liên kết với mạngSS7 các khả năng này được phát triển và triển khai đầy đủ nhất là các thủ tụcxác nhận bảng định tuyến mạng và chẩn đoán các sự cố liên kết
• OMAP tương ứng với Lớp ứng dụng của mô hình OSI (Lớp 7)
1.2.2 Dịch vụ dùng cho các thuê bao số.
Phần người dùng dịch vụ tích hợp (ISUP) là một giao thức cho các thủ tục điều
khiển cuộc gọi và duy trì đường kết nối trong cả mạng điện thoại và ISDN (công nghệ
băng hẹp được sử dụng rộng rãi, cho phép truyền dữ liệu số hóa từ một hệ thống cuối
Nhóm 17
Trang 12(máy chủ) qua đường điện thoại ISDN tới một điện thoại Nhược điểm của công nghệ này là chỉ truyền dịch vụ thoại và chuyển mạch gói tốc độ thấp Nó không thích hợp cho chuyển mạch gói tốc độ cao và thời gian sở hữu lâu dài).
1.2.3.Dịch vụ dùng cho các thiết bị analog thông thường
Phần người dùng UP (User Part) 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, sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu đến một UP khác cùng loại
• Hiện đang tồn tại một số UP trên mạng lưới:
+ TUP (Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng thoại(sử dụng các thiết bị analog thông thường)
+ 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 dộng
1.3 Các phương thức hoạt động của hệ thống báo hiệu kênh chung số 7
Hệ thống CCS7(hay SS7) ban đầu được thiết kế cho các mạng đường dây cốđịnh) có ba phương thức hoạt động dựa trên sự liên kết giữa đường truyền báo hiệu
và kênh thoại (dữ liệu gồm: gắn kết, tựa gắn kết và tách biệt)
- Trong phương thức báo hiệu liên kết, các kênh thoại và kênh báo hiệu liên quan nằm trên cùng tuyến đường truyền nối giữa hai điểm báo hiệu kề nhau
- Trong phương thức báo hiệu bán gắn kết (Quasi-associated) các thông tin báohiệu liên quan đến cuộc gọi được truyền trên hai hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu
ở các tổng đài quá giang và đi qua một hoặc nhiều STP khác tới điểm báo hiệuđích của thông tin báo hiệu Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu đi quađược gọi là điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling transfer point)
- Phương thức báo hiệu tách biệt hoàn toàn (Fully dissociated) rất ít được sử dụng trong thực tế
PHẦN II: CÁC THÀNH PHẦN TRONG MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7
2.1 Các thành phần chính trong mạng báo hiệu số 7
Thành phần mạng báo hiệu số 7 trong mạng báo hiệu số 7 gồm các thành phần chính: Thông tin truyền đi dưới dạng các đơn vị báo hiệu SU(Signalling Unit) giống
Trang 13như các gói dữ liệu trong mạng chuyển mạch gói Phần chuyển bản tin báo hiệu MTP (Messages Transfer Path) thực hiện việc truyền các đơn vị báo hiệu SU.
Cấu trúc của SU liên quan chặt chẽ tới hoạt động của MTP và có 3 loại đơn vị báo hiệu chính:
- 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;
- Đơn vị báo hiệu trạng thái đường liên kết (Link Status Signal Unit) mangthông tin về tình trạng kênh báo hiệu được sử dụng để quản lý tình trạng cáckênh báo hiệu;
- Đơn vị báo hiệu điền đầy (Fill-in Signal Unit) được sử dụng để phát hiện lỗiđường truyền trên các kênh báo hiệu trong trường hợp không còn đơn vị bảntin MSU nào để trao đổi thông tin trên đường truyền
Các thành phần phân lớp MTP gồm 3 lớp: liên kết dữ liệu báo hiệu, liên kết báo hiệu và mạng báo hiệu
- Lớp liên kết dữ liệu báo hiệu: thực chất là lớp đường truyền vật lý, lớp này
không quan tâm tới nội dung thông tin đang mang mà chỉ quan tâm tới tính chất
và tình trạng kênh truyền trên ba kênh truyền: truyền trên cáp đồng, truyền trêncáp quang và truyền trong môi trường vô tuyến Kênh báo hiệu là đường truyềndẫn hai chiều và có thể là số hay tương tự Lớp liên kết dữ liệu báo hiệu xácđịnh các tính chất vật lý và đặc điểm chức năng của kênh báo hiệu
- Các chức năng lớp liên kết báo hiệu là điều khiển việc nhận và gửi các bản
tin báo hiệu giữa các điểm báo hiệu một cách tin cậy và chính xác không cólỗi và không bị trùng lặp Tạo ra các cái khung dữ liệu để truyền trên các cáikhung dữ liệu đó là lớp Datalink Về mặt chức năng, lớp liên kết báo hiệuthực hiện các nhiệm vụ: đồng bộ cờ hiệu và định dạng giới hạn các bản tin;phát hiện và sửa các bản tin lỗi; đồng bộ ban đầu; điều khiển ngừng hoạtđộng bộ xử lý khi xảy ra sự cố và điều khiển luồng dữ liệu lớp 2
- Lớp mạng báo hiệu trong phần chuyển giao bản tin MTP được chia thành hai
phần chức năng chính: Phần xử lý bản tin báo hiệu và quản lý mạng báo hiệu.Phần xử lý bản tin báo hiệu gồm hai chức năng: nhận dạng và phân phối bản tinbáo hiệu; định tuyến bản tin báo hiệu Phần quản lý mạng báo hiệu gồm 3 phầnquản lý: lưu lượng báo hiệu; kênh báo hiệu; tuyến báo hiệu Lớp mạng báo hiệunày liên quan tới hai vấn đề chính: Vấn đề thứ nhất là liên quan đến địa chỉ thựchiện quy trình về mặt định tuyến Ngoài ra còn có chức năng kiểm
Trang 14thử và bảo dưỡng mạng báo hiệu Các chức năng định tuyến và thủ tục thiết lập cuộc gọi qua hệ thống báo hiệu số 7 được trình bày trong mục tiếp theo.
2.2 Minh họa một bản tin được truyền trong mạng báo hiệu số 7
Trong Hình 1.1 , chúng ta có thể phân biệt các bản tin của một số loại trong một điểm báo hiệu
- Thông báo người dùng là thông báo giữa giao thức cấp 4 và MTP3 và đượcđặt tên theo giao thức cấp 4( các thông báo TUP, ISUP và SCCP)
- Thông báo MTP3 là thông báo giữa MTP3 và MTP2 MSU chứa một thông báo do MTP3 hoặc người dùng MTP3 tạo ra
- Các đơn vị tín hiệu bản tin (MSU) là các bản tin giữa MTP2 và MTP1 củamột liên kết báo hiệu tại một điểm báo hiệu, và giữa các MTP1 ở cả hai đầucủa một liên kết báo hiệu
Thông báo của người dùng được chuyển giữa hai giao thức cấp 4 “ngang hàng”tại hai điểm báo hiệu Hình 2.1 minh họa việc chuyển một bản tin TUP từ TUP-Ađến TUP-C (tại các điểm báo hiệu A và C, tương ứng) được định tuyến qua điểmchuyển tín hiệu B
Hình 2.1: Minh họa việc chuyền một bản tin từ TUP-A đến TUP-C.
Tại điểm báo hiệu A, TUP-A chuyển bản tin TUP xuống MTP3 của nó, mở rộng
nó thành bản tin MTP3 và chuyển nó tới MTP2 của liên kết báo hiệu đến B MTP2
mở rộng bản tin MTP3 thành một đơn vị tín hiệu bản tin (MSU) và chuyển nó đếnMTP1 của nó
Trang 15MSU đi qua liên kết báo hiệu và đến MTP1 của điểm báo hiệu B, nơi MTP2trích xuất bản tin MTP3 và chuyển nó tới MTP3 của nó MTP3 chuyển bản tinMTP3 tới MTP2 của liên kết báo hiệu đến C.
Giai đoạn thứ hai của quá trình truyền bản tin cũng tương tự: bản tin được truyền
và mở rộng xuống phía dưới tại điểm báo hiệu B, đi qua liên kết báo hiệu giữa B và
C (như một MSU), và được chuyển lên trên trong điểm báo hiệu C Cuối cùng nóđến như một Thông báo TUP tại TUP-C
2.3 Các phần tử cấu thành mạng báo hiệu số 7
Mạng báo hiệu số SS7 bản chất là một mạng chuyển mạch gói hoạt độn riêngbiệt và song song với hệ thống mạng thoại Các bản tin được truyền trên mạng thựchiện các chức năng thiết lập, duy trì , giải phóng và quản trị mạng Các node cấuthnahg nen mạng báo hiệu được thiết kế , cấu tạo gồm có: các điểm báo hiệu SP,cácđiểm chuyển tiếp báo hiệu TP, các điểm vừa báo hiệu vừa chuyển tiếp báo hiệu STPđược kí hiệu trong hình dưới đây
Hình 2.2: Các loại trạm báo hiệu CCS 2.3.1 Điểm báo hiệu (signaling point)
Điểm báo hiệu( SP) là một node( đầu cuối báo hiệu) trên mạng thực hiện việcchuyển mạch thại cho các kênh thoại và thực hiện việc vjuyeenr mạch gói cho cácgói tin của báo hiệu SS7 Điểm báo hiệu giữ vaii trò như một tổng đài( chức năngtruyền dẫn và định hướng lưu lượng qua mạng) trong mạng viễn thông Mỗi điểmbáo hiệu được xác định duy nhất bởi một mã điểm( PointCode-PC)
Các mã điệm( PC) được manh bên trong bản tin báo hiệu để xác định mã điểmnguồn( Origination PC- OPC) và mã điểm đích (Destination PC- DCP) Mỗi điểm
mã báo hiệu sử dụng bảng định tuyến để chọn đích đến chính xác cho mỗi bản tinbáo hiệu
❖ Các dạng của điểm báo hiệu: