Kỹ thuật báo hiệu SS7

Admission RequestApplication Service ElementsApplication Server Process Channel Associated SignallingInternational Consulative Committee forTelegraphy and TelephonyCommon Channel Signali

KHOA: Điện Tử Viễn Thông

Ngành: Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông

HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH

Chuyên đề 2: Báo Hiệu Trong Tổng Đài Điện tử

Đề Tài: Kỹ Thuật Báo Hiệu SS7

Giảng Viên Hướng Dẫn : Th.s Huỳnh Trung Phúc

SV nhóm 02 thực hiện : Nguyễn Quang Minh

Nguyễn Quỳnh Hậu

Lê Xuân Tứ Phan Nhật Nam

Lê Hoàng Trung Dũng Nguyễn Hoài Trung Lớp : L11CQVT09 – N ( ĐTVT11) Khóa : 20011- 2013

Đà Nẵng,Tháng 03 năm 2013

MỤC LỤC

BẢNG VIẾT TẮT……….……… 2

LỜI MỞ ĐẦU……… 4

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU……….……….5

1.1 Tổng quan về báo hiệu………5

1.2 Báo hiệu trên các đường trung kế (CAS và CCS)……… ……….7

1.2.1 Báo hiệu kênh kết hợp CAS……… ……….7

1.2.2 Báo hiệu kênh khung CCS……… 8

1.3 Các phần tử cấu thành mạng báo hiệu số 7……….… …10

1.4 Các kiểu báo hiệu……… … …10

1.4.1 Điểm Báo hiệu……… ………10

1.4.2 Ki u bán k t h p (Quassi – Associated Mode)……… ……… 11

1.4.3 Ki u không k t h p ……… …

11 1.4.4 Kiểu tựa kết hợp……… …………12

1.5 Kiến trúc phân tầng mạng SS7……….…….12

CHƯƠNG 2 PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN MTP……… ………14

2.1 MTP-1 liên kết dữ liệu báo hiệu………14

2.2 MTP-2 Lớp liên kết báo hiệu……… …….15

2.3 Cấu trúc MTP-2……… ……… 15

2.4 Hoạt động MTP-2……… ………17

2.4.1 Điều khiển luồng (FlowControl)………17

2.4.2 Điều khiển lỗi……….………18

2.4.3 Phương pháp kiểm soát lỗi……….……18

2.4.4 Vấn đề đồng bộ……… ……20

2.5 MTP-3 Lớp mạng……… ………21

2.5.1 Chức năng xử lý bản tin báo hiệu……… ….……23

2.5.2 Chức năng quản lý mạng báo hiệu………24

CHƯƠNG 3 PHẦN NGƯỜI DÙNG……… ….………25

3.1 Phần ứng dụng khả năng giao dịch………25

3.3 Đối tượng sử dụng đa dịch vụ (ISDN User Part)……… ……25

3.4 Phần người dùng thoại (TUP)……… ………25

KẾT LUẬN………28

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……… 28

Admission RequestApplication Service ElementsApplication Server Process Channel Associated SignallingInternational Consulative Committee forTelegraphy and TelephonyCommon Channel SignalingCircuit Identification CodeCyclic redundancy check Digital Signal Processing Dual Tone Multiple Frequency European Telecommunications Standard Institute

Frequency Shift KeyingHigh-level Data Link ControlInitial Address message With Additional

InformationInitial Address Message

Identifier Interface Identifier Internet Engineering Task Force Incomming ProcesingIntegrated Services Digital Network International Telecommunications Union

Local Exchange Multi Frequency CodeMulti Frequency Pulsed

Xác nhận chấp nhận đăng nhậpBản tin xác nhận gói (SS7)Bản tin hoàn thành địa chỉ (SS7)Bản tin trả lời (SS7)Giao diện chương trình ứng dụng

Cơ chế truyền dẫn ứng dụngYêu cầu đăng nhậpYếu tố dịch vụ ứng dụngTiến trình server ứng dụng

Báo hiệu kênh liên kết

Ủy Ban tư vấn Quốc Tế về điện thoại và điện báo

Báo hiệu kênh chung

Mã nhận dạng kênh (SS7)Kiểm tra độ dư vòng

Bộ xử lý tín hiệu sốXung đa tầnViện chuẩn hoá viễn thông châu

Âuđiều chế số theo tần số tín hiệuĐiều khiển liên kết số liệu mức

caoBản tin địa chỉ khởi đầu cóthông tin phụ

Bản tin khởi tạo địa chỉ (SS7)

Nhận dạngNhận dạng giao diệnNhóm kỹ thuật InternetKhối xử lý báo hiệu đầu vàoMạng số đa dịch vụ tích hợpHiệp hội viễn thông quốc tế

Public land mobile network

Public Switched Telephone Network Quadrature amplitude modulation

Quality of Service Release Request For Common Release Complete Real Time Transport ProtocolSwitched Circuit Network Service Control Function Signalling Gateway Process Signalling Gateway Unit Signaling PoinSpecialised Resource Function Special Resource Point Signalling System number 7 Service Switching FunctionService Switch PoinSignalling Transfer Point VietNam Posts and Telecommunications

Mã đa tần

Xung đa tần

Phần chuyển giao bản tin báo

hiệuVận hành khai thác và bảo dưỡng

Khối xử lý đầu raKết nối các hệ thống mở

(SS7)Giao thức truyền tải thời gian

thựcMạng chuyển mạch kênhChức năng điều khiển dịch vụTiến trình cổng báo hiệuĐơn vị cổng báo hiệuĐiểm báo hiệu Chức năng tài nguyên đặc biệtĐiểm tài nguyên đặc biệt

Hệ thống báo hiệu số 7Chức năng chuyển mạch dịch vụĐiểm chuyển tiếp dich vụĐiểm chuyển tiếp báo hiệuTổng công ty bưu chính viễnthông Việt Nam

LỜI MỞ ĐẦU

Báo hiệu là ngôn ngữ trao đổi giữa các thiết bị viễn thông Trong mạng Telephone,báo hiệu là truyền các thông tin chỉ thị từ điểm này đến điểm kia để thiết lập và giám sátmột cuộc gọi Báo hiệu gồm 2 loại: báo hiệu thuê bao (subscriber-exchange) và báo hiệuliên đài (exchange-exchange) Báo hiệu liên đài lại được chia thành hai loại: báo hiệu kênhriêng CAS và báo hiệu kênh chung CCS)

Báo hiệu kênh riêng CAS là loại báo hiệu nằm trong kênh tiếng hoặc liên quan chặtchẽ với kênh tiếng Mỗi kênh tiếng có một đường báo hiệu riêng xác định Trong nhiềunăm, các hệ thống báo hiệu loại này đã phát triển như 1VF, 2VF (CCITT #4), MFP(CCITT #5,R1), MFC (CCITT R2,LME MFC) Đặc điểm của loại báo hiệu này là tốc độchậm, dung lượng giới hạn chỉ đáp ứng được các mạng có dung lượng thấp và các loạihình dịch vụ còn nghèo nàn Trong những năm 1960, khi các tổng đài SPC được giới thiệutrong mạng điện thoại đã đòi hỏi một khái niệm báo hiệu mới với nhiều ưu điểm hơn các

hệ thống báo hiệu truyền thống Trong khái niệm báo hiệu mới này, các đường số liệunhanh giữa các bộ xử lý của các tổng đài SPC được sử dụng để mang tất cả các báo hiệutách riêng với các mạch thoại để mang tiếng nói Loại báo hiệu mới này thường được xemnhư là báo hiệu kênh chung CCS

Trong CCS, báo hiệu cho nhiều mạch thoại có thể được thực hiện bằng vài đường sốliệu báo hiệu nhanh Báo hiệu được thực hiện trên cả hai hướng, mỗi hướng một kênh báohiệu Thông tin báo hiệu được nhóm thành các đơn vị báo hiệu (các gói dữ liệu) để truyền.Bên cạnh thông tin báo hiệu còn cần các thông tin khác như là: nhận dạng mạch thoại,thông tin địa chỉ (nhãn),và thông tin điều khiển lỗi Các tổng đài SPC cùng với các đườngbáo hiệu tạo thành một mạng báo hiệu “chuyển mạch gói” logic riêng biệt

Ngày nay, đã có hai hệ thống tiêu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung Hệthống thứ nhất, CCITT số 6 đã được đưa ra từ năm 1968 và được dành cho đường dâyanalog, chủ yếu là cho lưu lượng liên lục địa Hệ thống thứ hai, CCITT số 7 đã được chỉ rõtrong năm 1979/1980, chủ yếu dành cho các mạng số cả quốc gia và quốc tế có sử dụngtốc độ truyền dẫn cao (64 Kb/s) Nó cũng được sử dụng trên các đường analog

Đề tài này có thể dùng cho sinh viên tham khảo khi làm thực hành Tuy nhiên, trongquá trình làm việc không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong Thầy và các bạn góp ý

để hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn các thầy và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi hoàn thành

đề tài

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU 1.1 Tổng quan về báo hiệu

Chức năng chính của báo hiệu là thiết lập, giám sát và điều khiển việc truyền tin trênmạng viễn thông

Với các phương pháp truyền dẫn:

+ Truyền dẫn gói (Virtual circuit)

+ Truyền dẫn kênh (Circuit)

Truyền dẫn kênh:

Kênh dành riêng cho cuộc gọi, do đó không chứa thông tin điều khiển cuộc gọi, vì vậycác thông tin điều khiển thường độc lập với các thông tin cuộc gọi được gọi là báo hiệu sẽphải truyền một cách riêng biệt nhằm để thiết lập, duy trì, hủy bỏ kênh truyền tin

Truyền dẫn gói:

Thông tin cuộc gọi được “đóng gói” bao giờ cũng gồm 2 phần gắn kết với nhau:

+ Phần Data: giữ thông tin cuộc gọi

+ Phần Header: chứa thông tin điều khiển cuộc gọi

Do vậy không cần phải có thêm thông tin báo hiệu Tuân thủ mô hình mạng truyền dữliệu được chuẩn hóa theo mô hình OSI

Các phương pháp báo hiệu được phân biệt theo các tiêu chí khác nhau như:

+ Loại tín hiệu báo hiệu:

- Báo hiệu Analog (như DC, 1VF, 2VF, MF)

- Báo hiệu Digital (như CAS, DSS1, No7)

+ Thông tin báo hiệu:

- Báo hiệu trên đường thuê bao (user-net)

- Báo hiệu qua mạng (user-user)

+ Chế độ báo hiệu:

- Báo hiệu lựa chọn

- Báo hiệu đường

+ Chiều báo hiệu

- Báo hiệu hướng thuận (call– called)

- Báo hiệu hướng ngược(called – call)

+ Phương thức báo hiệu

- Báo hiệu kênh kết hợp (CAS)

- Báo hiệu kênh chung (CCS)

Chương1-Hình 1: Báo hiệu trong tổng đài

1.2 Báo hiệu trên các đường trung kế (CAS và CCS)

1.2.1 Báo hiệu kênh kết hợp CAS

Là phương thức báo hiệu mà mỗi kênh cuộc gọi lại tồn tại một kênh báo hiệu dànhriêng cho kênh cuộc gọi đó Các thông tin báo hiệu chứa các Code điều khiển cuộc gọi,các Code được truyền trong kênh dành riêng cho báo hiệu trên cùng một tuyến kết hợp vớituyến của kênh cuộc gọi

Các loại hệ thống báo hiệu kênh kết hơp đã được sử dụng là:

• Hệ thống báo hiệu xung thâm nhập, hay đơn tần 1VC

• Hệ thống báo hiệu hai tần số 2 VC, hay chính là hệ thống (CCITTsố 4)

• Hệ thống báo hiệu xung đa tần MFP (hay chính là hệ thống CCITT số 5, R1)

• Hệ thống báo hiệu đa tần (CCITT , R2)

Các vấn đề gặp phải đối với CAS:

Hiệu suất báo hiệu không cao do 1 cuộc gọi chiếm 2 kênh (kênh cho thoại và kênh chobáo hiệu) Khi đó kênh báo hiệu này tồn tại trong suốt thời gian cuộc gọi dù cuộc gọi cótruyền tin hay không (thông thường các thông tin báo hiệu lại chỉ được truyền trước khi vàsau khi kết thúc cuộc gọi) Dẫn đến sự lãng phí không thuận tiện nhất là cho các cuộc gọichiếm nhiều thời gian (như các cuộc gọi truyền dữ liệu…)

Vì sử dụng mã để báo hiệu nên số lượng các thông tin báo hiệu rất ít do đó hạn chế cáckhả năng điều khiển, thông tin báo hiệu cho các dịch vụ giá trị gia tăng qua mạng

Kênh báo hiệu được truyền kết hợp cùng tuyến với kênh cuộc gọi, do vậy khả năng tìmkiếm và định tuyến kém cho các đầu cuối không cố định, đồng thời làm tăng lưu lượngmạng báo hiệu trong quá trình tìm kiếm thuê bao di động nên hạn chế khả năng thích ứngngày càng cao của các dịch vụ giá trị gia tăng

Chương 1-Hình 2: Mô hình mạng báo hiệu CAS đi cùng với mạng viễn thông

Yêu cầu được đặt ra là cần phải có một mạng báo hiệu mới đáp ứng được mọi dịch vụmới của công nghệ mạng truyền thông (Cả về dịch vụ thoại và dữ liệu) ở thời điểm hiệntại và trong tương lai, các đòi hỏi ngày một lớn hơn về nhiều mặt của khách hàng như đảmbảo chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, lưu lượng lớn và khả năng đáp ứng nhanh…

Một ví dụ cụ thể là vào năm 1960 những tổng đài được điều khiển theo chương trìnhđược lưu chữ sẵn (Store Program Control - SPS) với viêc truyền số liệu tốc độ cao giữacác bộ vi xử lý, báo hiệu ở đây được truyền trên cả hai hướng trên một kênh số liệu

Tất cả những điều này dẫn đến sự ra đời của mạng báo hiệu mới là mạng báo hiệukênh chung CCS đáp ứng được hầu hết các dịch vụ giá trị ra tăng và những đòi hỏi mớicủa mạng viễn thông số hiện đại

1.2.2 Báo hiệu kênh chung CCS

Báo hiệu kênh chung là báo hiệu mà kênh báo hiệu không dành riêng cho kênh cuộcgọi nào Đây là phương thức báo hiệu theo bản tin sao cho mỗi một bản tin được dùngtrong báo hiệu cho một cuộc gọi Bản tin có khuôn dạng chung cho cho mọi cuộc gọi.Trong đó bản tin có thể được truyền trên kênh dành riêng cho báo hiệu cùng tuyến vớicuộc gọi hoặc có thể truyền trên 1 hoặc nhiều kênh chung trên các tuyến khác tuyến cuộc

gọi Do đó nó lập thành một mạng báo hiệu độc lập với mạng truyền tin, song song và đèlên mạng truyền tin đó.

Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khả dụng: Hệthống thứ nhất là hệ thống báo hiệu kênh chung số 6 của CCITT, nó ra đời vào đầu năm

1968 được sử dụng dành cho đường dây analog và cho lưu lượng thoại quốc tế Các đườnglàm việc với tốc độ thấp 2,4kb/s với độ dài bản tin bị hạn chế và không có cấu trúc phânmức mà có cấu trúc đơn Vì những hạn chế trên mà hệ thống này không đáp ứng được sựphát triển của mạng

Hệ thống thứ 2 là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT , ra đời vào những năm1979– 1980 dành cho mạng chuyển mạch số trong nước và quốc tế, nơi có thể sử dụng hệthống truyền dẫn số tốc độ cao (64Kb/s) hoặc cho các đường dây analog Hệ thống báohiệu 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 loạimạng thông tin như: PSTN, Mobile,Data, ISDN, IN…

Nhưng ưu điểm đáng kể được thống kê như sau:

+ Tốc độ nhanh: trong phần lớn các trường hợp thời gian thiết lập cuộc nối dưới 1s Là

do thông tin báo hiệu được truyền trực tiếp giữa các bộ vi xử lý, tín hiệu được điều chếdưới dạng số và theo tốc độ chuẩn 64kb/s của CCITT

+ Dung lượng cao: mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho rất nhiều cuộcgọi trong cùng một lúc Nâng cao hiệu suất của việc sử dụng kênh thông tin trong mạng.+ Tính kinh tế: SS7 cần ít thiết bị hơn so với thiết bị truyền thống Một ưu điểm nữa làSS7 chỉ chiếm kênh khi thuê bao bị gọi nhắc máy

+ Độ tin cậy cao: nhờ sử dụng mạng báo hiệu dành riêng độc lập và đè lên tuyếntruyền tin Cùng với việc sử dụng các mã sửa sai (như sử dụng các tổ hợp bít phát hiện lỗi,giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu)

+ Tính mềm dẻo: do thực hiện việc truyền tin theo gói mà tốc độ báo hiệu có thể thayđổi và đáp ứng được nhiều hơn các dịch vụ giá trị gia tăng

1.3 Các phần tử báo hiệu của SS7

Mạng báo hiệu SS7 về bản chất là một mạng chuyển mạch gói hoạt động riêng biệt vàsong song với hệ thống mạng thoại Các bản tin được truyền trên mạng thực hiện các chứcnăng thiết lập, duy trì, giải phóng và quản trị mạng

Các node cấu thành lên mạng báo hiệu được thiết kế, cấu tạo gồm có:

+ SSP (Service Switch Poin) điểm chuyển tiếp dich vụ (chỉ chuyển tiếp không có chứcnăng xử lý

+ SP (Signaling Poin) điểm báo hiệu (điểm đầu cuối báo hiệu)

+ STP (Signaling Transfer Poin) điểm chuyển tiếp báo hiệu (vừa có chức năng đầucuối vừa có chức năng của thiết bị chuyển tiếp)

1.4 Các ki u báo hi u:

Trong thu t ng c a h th ng báo hi u s 7, khi 2 node báo hi u có kh n ng trao i 2

b n tin báo hi u v i nhau thông qua m ng báo hi u có liên quan n kênh ti ng ta nói gi achúng t n t i m t liên k t báo hi u (Signalling Relation) Các m ng báo hi u có th s

d ng 3 ki u báo hi u khác nhau Trong ó ta hi u “ki u” là m t m i quan h gi a n g

i c a b n tin báo hi u và n g ti ng có liên quan

1.4.1 Ki u k t h p (Associated Mode)

Trên m i tuy n truy n tho i gi a hai t ng à i t n t i song song v i tuy n tho i ó m t

n g liên k t báo hi u gi a hai t ng à i â y là ph n g th c báo hi u n gi n và ít c

s d ng b i vì m t n g liên k t báo hi u có th gi nh ng b n tin báo hi u cho vàinghìn trung k , trong khi h u h t các nhóm trung k liên k t gi a 2 t ng à i ch là h n 100trung k d n n lãng phí l n

Ch n g 1 - Hình 3: Ph n g pháp báo hi u ki u k t h p

1.4.2 Ki u bán k t h p (Quassi – Associated Mode)

Các n g liên k t báo hi u không k t n i tr c ti p và song song v i n g tho i gi a

2 t ng à i Mà trái l i nó là nh ng tuy n liên k t báo hi u c quá giang qua nhi u i mtruy n báo hi u STP i u này làm t ng hi u su t báo hi u c a m ng, t ng tính kinh t do

t n d ng h t l u l n g báo hi u c a các n g liên k t báo hi u

Ch n g 1 - Hình 4: Ph n g pháp báo hi u ki u bán k t h p

1.4.3 Ki u không k t h p

Trong ki u báo hi u này, các b n tin báo hi u có liên quan n các n g ti ng gi a 2

i m báo hi u n g truy n trên m t ho c nhi u n g quá giang, qua m t ho c nhi u

i m chuy n ti p báo hi u Ki u không k t h p c mô t nh hình 5

Ch n g 1 - Hình 5: Ki u không k t h p

1.4.4 Ki u t a k t h p

Ki u t a k t h p là tr n g h p c bi t c a ki u báo hi u không k t h p, trong ó các

n g i c a b n tin báo hi u c xác n h tr c và c n h, tr tr n g h p n h tuy n

l i vì có l i Hình 6 miêu t ki u t a k t h p này

Ch n g 1 - Hình 6: Ki u t a k t h p

1.5 Kiến trúc phân tầng mạng SS7

Cũng giống như mô hình OSI, kiến trúc mạng của SS7 cũng được phân lớp Tuy nhiên,trong khi mô hình của OSI gồm có 7 lớp thì ở mô hình SS7 chỉ được phân chia thành 4tầng, và mỗi tầng đảm nhận những chức năng riêng biệt Ba lớp thấp nhất tạo thành cácphân lớp MTP1, MTP2, và MTP3 chuyển giao bản tin cho phần điều khiển (phần User)của nó

Chương1-Hình 7: Kiến trúc giao thức SS7 và mô hình OSI

 MTP-1 lớp liên kết dữ liệu báo hiệu

MTP-1 tương đương với lớp vật lý (lớp 1) trong mô hình OSI Lớp MTP-1chịu tráchnhiệm chuyển đổi dữ liệu vào trong dòng bít để truyền đi trên mạng Lớp này chịu tráchnhiệm về đặc tính điện, đặc tính vật lý và chức năng của đường báo hiệu Các kênh số liệubáo hiệu có thể là số hoặc analog như là DS1 (1.544 Mbps), E1(2.048 Mbps), DS0(64kbps) và DSoA (56kbps) Kênh số được thiết lập bởi các kênh truyền dẫn số và các bộ

chuyển mạch số Kênh analog được thiết lập bởi những kênh truyền dẫn analog có tần sốthoại (4 KHz) và các MODEM thoại.

 MTP-2 lớp liên kết báo hiệu

Xác định chức năng và thủ tục để bảo đảm các bản tin có thể được truyền qua cácđường liên kết báo hiệu MTP-2 cung cấp các chức năng phát hiện, sửa lỗi , khi phát hiệnlỗi trên đường truyền thì thực hiện việc truyền lại và phân phát tuần tự các gói tin trênmạng Cũng như mô hình OSI, lớp này chỉ liên quan đến việc truyền dẫn các bản tin từ cáctrạm này đến trạm tiếp theo trong mạng mà không liên quan đến việc định tuyến các góitin trên mạng

 MTP-3 lớp mạng

Lớp 3 cung cấp các chức năng xử lý bản tin và quản trị mạng Chức năng xử lý bảntin là những chức năng định tuyến, phân loại, điều khiển lưu lượng và phân phối bản tin.Chức năng quản trị mạng gồm các chức năng quản trị kênh, quản trị lưu lượng, và địnhtuyến