Bêncạnh lĩnh vực viễn thông truyền tiếng nói bằng kỹ thuật số, với sự góp mặt củanhững hệ thống 2G, một loạt các dịch vụ số mới với tốc độ truyền dữ liệu thấp đã trở nên phong phú và đa
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-
-NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân, Số hiệu sinh viên: BCA06 – 6050 Lớp: K3 – T36, Khoa: Điện tử viễn thông 1 Đầu đề đồ án: "Tổng quan về mạng thông tin GSM
và ứng dụng báo hiệu số 7" Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ………
………
………
2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ………
………
………
………
3 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): ………
………
4 Họ và tên thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ 5 Ngày giao nhiệm vụ và đồ án: … … ……
6 Ngày hoàn thành đồ án:
Ngày ……tháng…… năm Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân Số hiệu sinh viên: BCA06 - 6050 Khóa 3 – T36 Thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ Cán bộ phản biện:………
1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ………
………
………
………
………
………
………
2 Nhận xét của cán bộ phản biện: ………
………
………
………
………
………
………
Ngày tháng năm Cán bộ phản biện
(ký, ghi rõ họ và tên)
Trang 3MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 2
1.1 Kiến trúc hệ thống: 2
1.2 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động GSM: 3
1.3 Các dịch vụ trong mạng GSM: 6
CHƯƠNG 2: CÁC GIAO DIỆN VÀ THÔNG TIN TRONG HỆ THỐNG GSM 8
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 8
2.2 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN: 9
2.2.1 Tổng quan: 9
2.2.2 Cấu trúc cụm: 11
2.2.3 Các kênh logic: 12
2.3 MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN: 14
2.3.1 Lưu Động và cập nhật vị trí: 14
2.3.2 Chuyển giao: 15
2.3.2.1 Định nghĩa chuyển giao: 15
2.3.2.2 Chuyển giao trong cùng một BSC: 16
2.3.2.3 Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR: 16
2.3.2.4 Chuyển giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau: 16
PHẦN II: ỨNG DỤNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG GSM 17
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU SS 7 17
3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU: 17
3.2 MỘT SỐ LOẠI BÁO HIỆU: 18
3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết ( CAS: Channel Associated Signalling) 18
3.2.2 Báo hiệu kênh chung ( CSS: Common Channel Signalling) 19
3.3 HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7: 20
Trang 43.3.1 Các khái niệm cơ bản: 22
3.3.1.1 Điểm báo hiệu: 22
3.3.1.2 Kênh báo hiệu/ Chùm kênh báo hiệu: 22
3.3.1.3 Các phương thức báo hiệu: 22
3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu: 23
3.3.1.5 Tuyến báo hiệu / Chùm tuyến báo hiệu: 24
3.3.1.6 Các bản tin báo hiệu: 24
3.3.1.7 Các khuôn dạng và mã tin báo: 25
3.3.2 Mô hình OSI và SS7: 26
3.3.2.1 Mô hình OSI: 26
3.3.2.2 Mối quan hệ giữa mô hình OSI và hệ thống báo hiệu số 7: 29
3.3.2.3 Các khối chức năng của hệ thống báo hiệu số 7: 30
3.4 PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN ( MTP – Message Transfor Part ) 31
3.4.1 Kênh số liệu báo hiệu ( mức 1): 33
3.4.2 Kênh báo hiệu ( Mức 2): 33
3.4.3 Mạng báo hiệu mức 3: 40
3.4.3.1 Điều hành lưu lượng báo hiệu ( Signalling Traffic Management) 43
3.4.3.2 Điều hành kênh báo hiệu: 44
3.4.3.3 Điều hành tuyến báo hiệu ( SRM – Signalling Route Management): 44
3.5 PHẦN ĐIỀU KHIỂN ĐẤU NỐI BÁO HIỆU ( SCCP – Signalling Connection Control Part) 46
3.5.1 Mục đích của SCCP: 46
3.5.2 Các đấu nối báo hiệu: 47
3.5.3 Các dịch vụ của SCCP: 48
3.5.3.1 Dịch vụ không đấu nối: 48
3.5.3.2 Dịch vụ đấu nối định hướng: 49
3.5.4 Các cấu trúc chức năng của SCCP: 51
3.5.5 Các bản tin báo của SCCP: 52
3.5.6 Các khuôn dạng và các mã: 55
Trang 53.5.7 Định địa chỉ và định tuyến trong SCCP: 55
3.5.8 Các thủ tục báo hiệu: 56
3.5.8.1 Các thủ tục đấu nối định hướng – loại giao thức 2 và 3: 56
3.5.8.2 Các thủ tục không đấu nối – loại giao thức 0 và 1: 57
3.6 PHẦN ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG GIAO DỊCH ( TCAP: Application Part) 57
3.6.1 Mục đích của TCAP: 58
3.6.2 Các khái niệm của TCAP: 58
3.6.3 Cấu trúc của TCAP: 59
3.6.3.1 Phân lớp phần tử ( CLS): 60
3.6.3.2 Phân lớp giao dịch ( TSL): 60
3.6.4 Các dịch vụ hội thoại ( DHA): 61
3.6.4.1 Xử lý hội thoại ( DHA): 61
3.6.4.2 Xử lý phân tử ( CHA): 61
3.6.4.3 Phân đoạn các tin báo: 62
3.6.4.4 Chất lượng của dịch vụ ( QoS): 63
3.6.5 Cấu trúc của tin báo TCAP: 64
3.6.6 Lưu đồ thông tin: 65
CHƯƠNG 4: BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG GSM 67
4.1 TỔNG QUAN: 67
4.2 Sử dụng SCCP: 68
4.2.1 Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động ( MSC): 68
4.2.2 Bộ ghi định vị thường trú ( HLR): 69
4.2.3 Bộ ghi định vị tạm trú ( VLR): 70
4.3 PHẦN ỨNG DỤNG DI ĐỘNG ( MAP – Mobile Application): 71
4.4 BÁO HIỆU GIỮA MSC VỚI BSS ( BSSAP): 72
KẾT LUẬN 78
PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 79
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấpbách đối với cuộc sống con người Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu pháttriển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hìnhdịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội Để thỏamãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt vànhất là thỏa mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện Mạng phải có tổ chứcđơn giản nhưng có nhiều chức năng Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tíchhợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho kháchhàng
Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng
nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của kháchhàng Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãncho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng
mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch
vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt vàthông minh nhất
Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từchuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sangmạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ chongười dùng đầu cuối Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết đượcnhu cầu của khách hàng Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợpđược tất cả các ưu điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được cácnhu cầu truyền thông trong tương lai
Trong bối cảnh như vậy em đã nghiên cứu và trình bày đề tài về “ Tổng
quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7 ” và em xin chân
thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Thọ đã trực tiếp hướng dẫn em để hoàn thành
đồ án này
Đồ án nghiên cứu về mạng thông tin di động GSM ở mức tổng quan nên
không thể tránh được những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý của cácThầy Cô giáo để đồ án này được hoàn thiện hơn
Trang 7PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM1.1 Kiến trúc hệ thống :
a/ Khái niệm:
GSM ( Global System for Mobile Communications, viết tắt: GSM ) là hệthống thông tin di động số toàn cầu ở dải tần 900MHz, 1800MHz và 1900MHzđược tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ( ETSI ) quy định
GSM là một tổ hợp các giải pháp bao gồm hệ thống chuyển mạch kênh, hệthống chuyển mạch gói, nút điều khiển vô tuyến và các trạm phát gốc cùng với
cơ sở dữ liệu mạng, các dịch vụ cơ bản và các nút quản lý mạng Việc vận hànhbảo dưỡng được tích hợp trong mạng thông minh ( IN/GSM ) GSM cũng làmviệc với các kỹ thuật IP và kỹ thuật gói là một nền tảng chính hướng tới hệthống viễn thông di động phổ biến ( UMTS ) trong hệ thống di động thứ 3 vàhơn thế nữa
Lưu động ( Roaming ) quốc tế cho phép thuê bao di chuyển ở toàn bộ vùngphủ sóng của GSM Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí thuê bao.GSM cung cấp một số tính năng như thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, Fax vàdịch vụ nhắn tin ngắn
b/ Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular:
Trang 8Truyền dẫn tin tức Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức
Mô hình hệ thống thông tin di động cellular
1.2 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động GSM:
Điện thoại di động là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ vàthương mại trong những thập niên gần đây Kể từ khi có sự ra đời của điện thoại
di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ mộtthiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộcsống và kinh doanh
Qua hai thập kỷ gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt động
và sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thị trường công nghệ di
Hệ thống trạm gốc
Trang 9động ngày càng lớn mạnh Vào khoảng những năm 2000 ở Châu Âu có hơn 220triệu thuê bao di động, và trên toàn cầu con số này là 580 triệu
Sự phát triển của hệ thống thông tin di động đã trải qua hai thế hệ, hiện tạichúng ta đang bước vào thế hệ thứ ba ( 3G ) Những hệ thống của thế hệ thứnhất ( 1G ) định hướng cho các thế hệ sau và nhìn chung những thế hệ này đượcxếp vào loại những mạng quốc gia dựa trên nền tảng công nghệ tương tự Vàonhững năm 1980, những mạng kiểu đó đã được chuyển thành loại hình dịch vụ
và được thiết kế để cung cấp cho các thuê bao di động chuyển tải tiếng nói Những hệ thống của thế hệ thứ hai ( 2G ) được xếp vào loại công nghệ kỹthuật số Những hệ thống như thế nhờ những Công ước Quốc Tế tạo khả năngcho một chiếc điện thoại di động vượt qua khỏi biên giới của một quốc gia Bêncạnh lĩnh vực viễn thông truyền tiếng nói bằng kỹ thuật số, với sự góp mặt củanhững hệ thống 2G, một loạt các dịch vụ số mới với tốc độ truyền dữ liệu thấp
đã trở nên phong phú và đa dạng, bao gồm: mobile fax ( chuyển fax di động ),gửi thư tiếng nói và dịch vụ gửi tin nhanh ( short message service – SMS ).Cũng tại khoảng thời gian trong giai đoạn này, những thể loại hệ thống mới bắtđầu xuất hiện phục vụ cho những thị hiếu riêng biệt; không những đó là nhữngmạng di động mà còn có những giải pháp cho vô tuyến điện ( cordless ), radio
di động, vệ tinh và mạng vô tuyến cục bộ ( W-LAN ) Những hệ thống của thế
hệ thứ hai ( 2G ) đồng hoá với sự toàn cầu hoá các hệ thống di động Ví dụGSM chuẩn hoá tại Châu Âu bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Châu Âu ( ESTI ), hiệnđang được coi là một tiêu chuẩn toàn cầu được thừa nhận của hầu hết các quốcgia trên thế giới
Trong một vài năm tới người ta hy vọng rằng những người sử dụng hệ thống
di động sẽ có thể truy cập vào các dịch vụ đa phương tiện băng rộng như những
gì đã có ở các mạng cố định Sự phát triển kinh ngạc của Internet với hơn 500triệu người sử dụng đến trước năm 2005
Trang 10Việc tiêu chuẩn hoá các hệ thống 3G do Liên đoàn Viễn Thông Quốc Tế thựchiện Trên phương diện diện toàn cầu đó là hệ thống Viễn Thông Di Động Quốc
Tế 2000 bao gồm cả những hệ thống trong hộ gia đình, cung ứng các dịch vụ tếbào, vô tuyến điện, W-LAN và vệ tinh Ở Châu Âu hệ thống 3G này sẽ được coi
là hệ thống Viễn Thông
Di Động toàn cầu ( UMTS ) Khi công nghệ 3G mở ra những ứng dụng mới
với băng thông rộng sẽ thâm nhập thị trường theo khuynh hướng chuyển phát
dữ liệu với thông lượng lớn nhất
Các nghiên cứu hiện đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đời của mạng
di động thế hệ thứ tư ( 4G ) Tốc độ dữ liệu trên 2 Mb/s, và có khả năng lên tới
155 Mb/s trong một môi trường nhất định sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ vàứng dụng
Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM là:
Từ các kiến nghị của mạng thông tin di động được viện tiêu chuẩn viễn thôngChâu Âu đưa ra có những đặc điểm sau:
- Đưa ra nhiều dịch vụ và tiện ích cho cả thông tin thoại và phí thoại
- Có sự tương thích giữa các dịch vụ của mạng GSM với các mạng khácnhư ISDN, PSPDN, PLMN, CSPDN,… thông qua các giao diện chung
- Một hệ thống đa quốc gia có thể cho phép thâm nhập các mạng và quản
lý mọi thuê bao di động tuân theo chuẩn GSM
- Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động
- Có độ linh hoạt cho phép sử dụng các loại thiết bị đầu cuối thông tin diđộng khác nhau
- Sử dụng băng tần ở 900 MHz với hiệu quả cao nhờ sử dụng hai kỹ thuậtTDMA và FDMA
- Ghép kênh phụ và chuyển đổi mã ở BSC để giảm chi phí truyền dẫn
Trang 11- Nhận thực thuê bao và bảo mật số liệu của người sử dụng ( mật mã hoá)
sẽ tăng sự bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép và nghe trộm ở đườngdây vô tuyến
- Nhảy tần không liên tục chuyển giao giữa các vùng để thuê bao có thể nóichuyện ngay cả khi đang di chuyển
Một đặc điểm mang tính chung cho toàn bộ hệ thống thông tin di động đó
là khả năng truyền tải rất nhanh chóng, điều này hơn hẳn các hệ thống thôngtin hữu tuyến
1.3 Các dịch vụ trong mạng GSM:
Các dịch vụ thoại:
Dịch vụ thoại là dịch vụ cho phép nối cuộc gọi thoại hai hướng giữa một thuêbao GSM với bất cứ một thuê bao khác qua một mạng chính với sự phát triểncủa mạng đa dịch vụ ISDN, dịch vụ thoại này là một phần quan trọng củaGSM Các dịch vụ thoại gồm:
- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện
- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được thuê bao di động
- Chuyển hướng cuộc gọi khi bị ứ nghẽn vô tuyến
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra Quốc Tế trừ các cuộc gọi hướng về nó cómạng thông tin di động thường trú
- Cấm tất cả các cuộc gọi vào
- Cấm tất cả các cuộc gọi vào khi chuyển mạng khỏi nước có mạng thườngtrừ
- Giữ cuộc gọi
Trang 12- Đợi cuộc gọi.
Các dịch vụ phi thoại:
- Dịch vụ thông báo ngắn không thiết lập cuộc gọi
- Thâm nhập Teletex, Videotex
Trang 14CHƯƠNG 2: CÁC GIAO DIỆN VÀ THÔNG TIN
TRONG HỆ THỐNG GSM2.1 GIỚI THIỆU CHUNG:
Trong hệ thống GSM có các giao diện sau:
Radio ( Air – Um) Interface: giao diện vô tuyến giữa MS - BTS
Abit Interface: giao diện giữa BTS – BSC
A Interface: giao diện giữa BSC – MSC
E Interface: giao diện giữa MSC/VLR – MSC/VLR
B Interface: giao diện giữa MSC – VLR
C Interface: giao diện giữa MSC – HLR
D Interface: giao diện giữa VLR – HLR
F Interface: giao diện giữa MSC – EIR
G Interface: giao diện giữa VLR – VLR
H Interface: giao diện giữa HLR – AUC
Giao diện giữa MSC với các phần tử khác của phân hệ SS có các thủ tục sau:
- Thủ tục phần ứng dụng di động MAP, tương ứng với lớp 7
- Thủ tục phần ứng dụng các khả năng giao dịch TCAP, tương ứng lớp 7
- Thủ tục phần điều khiển và kết nối báo hiệu SCCP, tương ứng với lớp 3
- Thủ tục phần truyền bản tin MTP, tương ứng với lớp 1, 2, 3
- Thủ tục phần người dùng ISDN ( ISUP) và phần người dùng điện thoại( TUP), tương ứng với lớp 4, 5, 6
MTP phục vụ truyền dẫn, định tuyến, đánh địa chỉ SCCP giúp đấu nốilogic hỗ trợ định tuyến và đánh địa chỉ MTP và SCCP tạo nên phần dịch vụmạng tương ứng với các lớp 1, 2, 3 của OSI TCAP và MAP là thủ tục lớp 7,TCAP có chức năng thông tin báo hiệu xa, MAP là thủ tục dành riêng cho diđộng GSM trong phân hệ SS ISVP và TVP là thủ tục lớp 7 giữa MSC vàPSTN để thiết lập và giám sát cuộc gọi
Giao diện A có các thủ tục sau:
Trang 15 Thủ tục quản lý kết nối CM phục vụ điều khiển, quản lý cuộc gọi vàcác dịch vụ bổ sung.
Thủ tục quản lý di động MM quản lý vị trí và tính bảo mật của MS.Trong MSC xảy ra việc biến đổi bản tin ISUP và CM, MAP và MM
Thủ tục phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP phục vụ truyền bảntin CM và MM, điều khiển BSC
BSSAP dùng các thủ tục MTP, SCCP Thủ tục BSSAP bao gồm:
BSSMAP ( BSS – Management Application Part) phục vụ việcgửi bản tin liên quan MS, và DTAP ( Direct Transfer Application Part)phục vụ việc gửi bản tin được truyền trong suốt đến MS hay từ MS
Giao diện Abit có các thủ tục sau:
Các bản tin CM, MM và một phần RR được truyền trong suốt quaBTS Chức năng quản lý tiềm năng vô tuyến RR ( Radio ResouceManagement) là thiết lập, duy trì, nối thông giải phóng các tiềm năng vôtuyến ở các kênh điều khiển dành riêng Thủ tục quản lý BTS ( BTSM =BTS Management) phục vụ việc xử lý một bản tin RR liên quan đến thiết
bị vô tuyến ở BTS, chẳng hạn bản tin mật mã ( khóa mật mã chỉ được gửiđến BTS mà không được gửi đến MS) Thủ tục lớp 2 phục vụ truy nhậpđường truyền ở kênh D ( LAPD = Link Access Procedures on D Channel)kênh D là kênh báo hiệu ( phân biệt với kênh B là kênh lưu lượng) Thủtục LAPD phát hiện lỗi, sửa lỗi, định cỡ khung ( bằng các cờ đầu khung,cuối khung)
Giao diện vô tuyến ( Um) có các thủ tục sau:
Thủ tục lớp 2 là LAPDm, khác với LAPD là: không có chức năngphát hiện, sửa lỗi ( chức năng này thực hiện ở lớp 1), bản tin LAPDmphải đặt vừa vào các cụm nên không thể dài như khung bản tin LAPD
2.2 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN:
2.2.1 Tổng quan:
Giao diện vô tuyến là tên chung của đấu nối giữa trạm di động ( MS) vàtrạm thu phát gốc ( BTS) Giao diện sử dụng khái niệm TDMA với mộtkhung TDMA cho một tần số sóng mang Mỗi khung gồm 8 khe thời gian
Trang 16( TS – Time Slot) hướng từ BTS đến MS được định nghĩa là đườngxuống và hướng ngược lại là đường lên.
Tổ chức đa thâm nhập bằng cách kết hợp giữa FDMA và TDMA
Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm ( BURST) chứahàng trăm bit đã được điều chế Mỗi cụm được phát đi trong một khe thờigian có độ lâu là 15/26 ms ( 577 ms) ở một trong kênh tần số có độ rộng
Dải tần số: 890 MHz - 915 MHz cho đường lên ( từ MS đến BTS)
935 MHz – 960 MHz cho đường xuống ( từ BTS đến MS)
Trang 17Dải thông tần của một kênh vật lý là 200 KHz, di tần phòng vệ biên rộng 200KHz Vậy GSM 900 có 124 di thông tần bắt đầu từ tần số 890,2 MHz Mỗi dảithông tần là một TDMA có 8 khe thời gian Vậy số kênh ở GSM là 124 x 8 =
992 kênh Mỗi khe thời gian có độ lâu = 15/26 ms ~ 577 ms Mỗi khung TDMA
có độ lâu 4,62 ms, ở BTS các khung TDMA ở tất cả các kênh tần số được đồng
bộ, đồng bộ cũng được áp dụng như vậy ở đường lên Tuy nhiên khởi đầu củamột khung đường lên trễ 3 khung so với khung đường xuống Nhờ trễ này mà
MS có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫnđường xuống
Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một dải thông tần vô tuyến được đánhkhung ( Frame Number) từ 0 đến 2715647 trong một siêu siêu khung Một siêusiêu khung có 2048 siêu khung ( 6,12s) Mỗi siêu khung được chia thành cáckhung:
- Đa khung 26 khung ( 51 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu120ms và chứa 26 khung, các đa khung này được sử dụng cho các kênhTCH, SACCH và FACCH
- Đa khung 51 khung ( 26 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu235,4 ms và chứa 51 khung TDMA, đa khung này sử dụng cho các kênhBCCH, CCCH, và SACCH
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh nàyđược đặt vào các kênh vật lý
2.2.2 Cấu trúc cụm:
Người ta gọi khuôn mẫu tin tức ở một khe thời gian 577ms với độ lâu của156,25bit là nội dung vật lý của một cụm ( BURST) Có 4 cụm khác nhau:
a/ Cụm bình thường NB ( Normal Burst)
NB mang các kênh logic lưu lượng và kiểm tra Kênh logic lưu lượng TCH( Traffic Channel) có 144 bit tin và 2 bit cờ lấy lén trong một NB, 26 bithướng dẫn và khoảng thời gian bảo vệ có độ lâu bằng 8,25 bit NB được sửdụng cho TCH và các kênh điều khiển trừ RACH, SCH và FCCH
b/ Cụm hiệu chỉnh tần số FB (Frequency Correction Burst)
FB dùng để hiệu chỉnh tần số cho MS theo chuẩn hệ thống FB có 142 bit 0
để tạo ra dịch tần 67,7 KHz trên tần số danh định, 3 bit đuôi ( 0,0,0) và
Trang 18khoảng bảo vệ 8,25 bit FB được sử dụng cho kênh logic FCCH ( FrequencyCorrection Channel – Kênh hiệu chỉnh tần số).
d/ Cụm truy cập AB ( Access Burst)
AB phục vụ việc MS truy cập hệ thống ( ngẫu nhiên hoặc chuyển giao) –
AB có 36 bit tin, 41 bit đồng bộ ( các bit hướng dẫn, 8 bit đuôi đầu, 3 bitđuôi cuối và khoảng bảo vệ dài 68,25 bit ( tương ứng 252 ms dành cho sự trễngẫu nhiên 0 – 35 km) AB dùng cho kênh logic TCH và RACH ( RandomAccess Channel)
e/ Cụm bù nhìn DB ( Dumny Burst)
Được phát đi từ BTS trong một số trường hợp DB không mang thông tin
và có cấu trúc giống NB nhưng các bit mật mã được thay bằng các bit hỗnhợp
2.2.3 Các kênh logic:
Có thể chia các kênh logic làm hai loại: Kênh lưu lượng và Kênh báo hiệuđiều khiển
a/ Kênh lưu thông ( TCH – Traffic Channel)
Kênh lưu thông mang tiếng được mã hóa hoặc số liệu của người sử dụngkênh lưu thông gồm hai loại được định nghĩa như sau:
Bm hay TCH toàn tốc ( TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ khoảng11,4 Kbit/s Các kênh báo hiệu điều khiển được chia thành 3 loại: các kênhđiều khiển quảng bá, các kênh điều khiển chung và dành riêng
b/ Các kênh điều khiển quảng bá:
- Các kênh hiệu chỉnh tần số ( FCCH - Frequency Correction Channel)mang thông tin hiệu chỉnh tần số cho các trạm MS FCCH chỉ được sửdụng ở đường xuống
Trang 19- Kênh quảng bá ( SCH - Synchronization Channel) mang thông tin đểđồng bộ khung cho trạm di động MS và nhận dạng SCH chỉ sử dụng chođường xuống.
- Kênh điều khiển quảng bá ( BCCH) phát quảng bá các thông tin chung về
ô, các bản tin này gọi là thông tin hệ thống, BCCH chỉ sử dụng chođường xuống
Các kênh điều khiển chung ( CCCH – Common Control Channel)
Kênh tìm gọi ( PCH – Paging Channel): kênh này được sử dụng chođường xuống để tìm trạm di động
Kênh thâm nhập ngẫu nhiên ( RACH – Random Access Channel): kênhnày được MS sử dụng để yêu cầu dành một kênh SDCCH
Kênh cho phép thâm nhập ( AGCH – Access Granted Channel): kênhnày chỉ được sử dụng ở đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH choMS
Các kênh điều khiển dành riêng ( DCCH – Dedicated Control Channel)Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình ( SDCCH): kênh này chỉđược sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS SDCCH được sửdụng cho các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trướckhi ấn định kênh TCH, SDCCH sử dụng cho cả đường xuống lẫn đườnglên
Kênh điều khiển liên kết chậm ( SACCH): kênh này liên kết với mộtTCH hay một SDCCH Đây là một kênh số liệu liên tục để mang cácthông tin liên tục như: các bản tin báo cáo đo lường, định trước thời gian
và điều khiển công suất SACCH sử dụng cho cả đường lên lẫn đườngxuống
Kênh điều khiển liên kết nhanh ( FACCH): kênh này liên kết với mộtTCH, FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượngtiếng hay số liệu bằng báo hiệu
Kênh quảng bá tế bào ( CBCH – Cell Broadcast Channel)
Kênh CBCH chỉ được sử dụng ở đường xuống để phát quảng bá các bảntin ngắn ( SMSCB) cho các tế bào CBCH sử dụng cùng kênh vật lý nhưkênh SDCCH
Trang 202.3 MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN:
2.3.1 Lưu Động và cập nhật vị trí:
Định nghĩa lưu động: là khả năng chuyển động vô định đồng thời với việcthay đổi nối thông MS ở giao diện vô tuyến, ở thời điểm cần thiết để đảm bảochất lượng thu được gọi là lưu động
Nguyên lý:
Giả thiết MS ở trạng thái tích cực, dỗi và đang chuyển động theo một phươngliên tục MS được khóa đến một tần số vô tuyến xác định, tần số có CCCH vàBCH ở khe thời gian 0 Khi MS rời xa BTS nối với nó, cường độ tín hiệu sẽgiảm Ở một thời điểm nhất định gần biên giới giữa hai ô, cường độ tín hiệu đếnmức mà MS quyết định thay đổi đến tần số mới thuộc một trong các ô lân cận
nó Để chọn tần số tốt nhất MS liên tục đo cường độ tín hiệu trong các tần sốnhất định trong của ô lân cận Thường MS phải tìm được tần số từ BTS lân cận
mà có cường độ tín hiệu tốt hơn tần số cũ Sau khi tự động hóa đến tần số mớinày MS sẽ tiếp tục nhận các thông báo tìm gọi/ các thông báo quản bá chừngnào chất lượng tín hiệu của tần số mới vẫn đủ tốt Quyết định về việc thay đổitần số BCH, CCCH sẽ thực hiện và không cần thông báo cho mạng nghĩa làmạng mặt đất không tham gia vào quá trình này
Khi MS chuyển động giữa 2 ô thuộc vùng định vị khác nhau, hệ thống liên tụcphát đi nhận dạng vùng định vị MS ( LAI) ở giao tiếp vô tuyến bằng BCCH để
MS có thể nhận biết chính xác về vị trí của nó Khi di chuyển vào vùng mới MS
sẽ nhận thấy vùng mới bằng cách thu BCCH Thông tin về vị trí có tầm quantrọng rất lớn nên mạng phải được thông báo về sự thay đổi này ở ĐTDĐ quátrình này được gọi là đăng ký cưỡng bức MS sẽ phải cố gắng thâm nhập mạng
để cập nhật vị trí của mình ở MSC/VLR Quá trình này gọi là cập nhật vị trí
Ta xét hai trường hợp cụ thể sau:
a/ Lưu động giữa các vùng vị trí khác nhau của cùng một vùng phục vụ MSC/VLR và cập nhật vị trí.
Vùng định vị cho MS được ghi lại ở MSC/VLR Thủ tục cập nhật vị trí đượctiến hành theo các bước sau:
- MS phát yêu cầu cập nhật vị trí tới MSC/VLR
- MSC cập nhật vị trí tới HLR
Trang 21- MSC/VLR phát tín hiệu công nhận cập nhật vị trí tới MS.
b/ Lưu động giữa các vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau và cập nhật vị trí.
Trong trường hợp 1 cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển từ một vùng phục vụMSC/VLR này đến một vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa là tuyến điqua mạng cũng sẽ khác Để tìm tuyến đúng cho hệ thống phải tham khảo bộghi định vị thường trú HLR Vì thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR, về địachỉ của MSC/VLR cho MS của ta Sau khi cập nhật vị trí thành công ở HLR
hệ thống sẽ hủy bỏ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xóa vị trí cũ của MS
có liên quan
2.3.2 Chuyển giao:
2.3.2.1 Định nghĩa chuyển giao:
Là quá trình thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình thiết lậpcuộc gọi hay ở trạng thái bận được gọi là chuyển vùng Mạng sẽ quyết định
sự chuyển giao, MS chỉ gửi các thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu vàchất lượng truyền dẫn đến trạm thu phát gốc ( BTS) Trong quá trình cuộcgọi MS và mạng trao đổi các thông tin báo hiệu với nhau, thông tin về cuộcgọi và thông tin báo hiệu được gửi đi trên cùng một kênh TCH Luồng dữliệu sẽ được phát đi theo một trình tự chính xác để cả MS và BTS có thểphân biệt giữa cuộc nói chuyện và thông tin về báo hiệu
Có 3 loại chuyển giao:
+ Chuyển giao giải cứu ( Rescue Handover): được thực hiện khi cuộc gọi bịcắt một cách dở dang trong trường hợp MS rời khỏi vùng phủ sóng của mộtcell mà không được chuyển giao tốt
+ Chuyển giao kiên kỵ nhiễu ( Confinement Handover): đây là sự chuyểngiao không phải do tín hiệu yếu mà là để cải thiện chung về nhiễu Sựchuyền giao này làm cho MS hoạt động thông tin trong vùng tối ưu nhất theoquan điểm phòng vệ nhiễu mặc dù tín hiệu trước chuyển giao vẫn đủ mạnh,
vì thế chuyển giao này thực hiện trong điều kiện biết rõ chất lượng truyềndẫn tốt sau chuyển giao
+ Chuyển giao lưu thông ( Traffic Handover): khi lưu lượng ở một cell tăngđột biến để giải tỏa tắc nghẽn ở cell đó người ta chuyển giao sang cell kế cận
Trang 22vì thường vùng biên của cell gối lên nhau đáng kể Cần thận trọng khichuyển giao lưu thông vì nó mâu thuẫn với chuyển giao kiêng kỵ nhiễu.
2.3.2.2 Chuyển giao trong cùng một BSC:
BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới dành riêng một TCH củamình và lệnh cho MS chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ TCHmới Tình huống này đòi hỏi thông tin gửi đến phần còn lại của mạng Saukhi chuyển giao MS phải nhận được thông tin mới về các ô lân cận Nếu nhưviệc thay đổi đến BTS mới cũng là sự thay đổi vùng định vị, MS sẽ thôngbáo cho mạng về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí
2.3.2.3 Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR:
Trong trường hợp này mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giaoBSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR Sau đó một đường nối mới(MSC/VLR – BSC mới – BTS mới) phải được thiết lập và nếu có TCH rỗi,TCH này phải được dành cho chuyển giao Sau đó, MS nhận được lệnhchuyển đến tần số mới và TCH mới Ngoài ra sau khi chuyển giao MS cũngđược thông báo về các ô lân cận mới Nếu việc thay đổi BTS đi cùng vớiviệc thay đổi vùng định vị, MS sẽ yêu cầu cập nhật vị trí trong quá trình cuộcgọi hay sau cuộc gọi
2.3.2.4 Chuyển giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau:
Đây là trường hợp phức tạp nhất, nhiều tín hiệu được trao đổi trước khithực hiện chuyển giao
MSC/VLR cũ ( tham gia vào quá trình cuộc gọi trước khi chuyển giao) sẽphải gửi yêu cầu chuyển giao tới tổng đài mới sẽ đảm nhận việc chuẩn bị nốighép đến BTS mới Sau khi thiết lập đường nối giữa hai tổng đài, tổng đài cũ
sẽ chuyển lệnh chuyển giao tới MS
Trang 23PHẦN II: ỨNG DỤNG BÁO HIỆU SỐ 7
TRONG MẠNG GSM CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU SS 73.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU:
Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hướng dẫn thông tin từmột điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọithoại Thông thường tín hiệu báo hiệu được chia làm hai loại là: Tín hiệu báohiệu mạch vòng thuê bao và Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài
Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại được chia thành tín hiệu báo hiệu kênhliên kết ( CAS) Thí dụ như tín hiệu báo hiệu ở kênh thoại ở trong băng hoặc ởkênh liên kết gần với kênh thoại, và tín hiệu báo hiệu kênh chung ( CSS), cónghĩa là tất cả các tín hiệu Báo hiệu ở một kênh tách biệt với kênh thoại và kênhtín hiệu báo hiệu này được dùng cho một số lớn các kênh thoại
H 3.1 Phân loại tín hiệu báo hiệu
Báo hiệu giữa các tổng đài:
Thông tin báo hiệu giữa các tổng đài bao gồm tín hiệu đường dây và tínhiệu của bộ đăng ký Các tín hiệu của bộ đăng ký được sử dụng trong thờigian thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và loại thông tin Các tín hiệutín hiệu đường dây được thực hiện trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi đểgiám sát trạng thái của đường dây Cho tới những năm 1960 tất cả các tín
Tín hiệu báo hiệu
Thuê bao nối với
tổng đài
Tổng đài nối với tổng đài
CASCAS
Trang 24hiệu báo hiệu như vậy được mang hoặc liên kết trực tiếp với kênh thoại.Kiểu báo hiệu truyền thống như thế thường được gọi là báo hiệu kênh liênkết.
3.2 MỘT SỐ LOẠI BÁO HIỆU:
3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết ( CAS: Channel Associated Signalling)
Một số thí dụ của hệ thống báo hiệu kênh liên kết ( CAS)
1VF: một tần số thoại ( xung thập phân)
Trang 25Tên của các hệ thống báo hiệu này cho thấy rằng hầu hết các cách phát tín hiệuphổ biến là 8 dạng xung hoặc dạng tone ( kết hợp của các tần số stone) Đặctrưng của loại báo hiệu này là với mỗi kênh thoại có một đường tín hiệu báohiệu xác định rõ ràng: hoặc ở đường thoại, nghĩa là các tín hiệu được chuyểngiao ở kênh thoại Thí dụ như báo hiệu trong băng hoặc ở kênh liên kết nghĩa làcác tín hiệu được chuyển giao ở kênh báo hiệu tách biệt, thí dụ như cách sắpxếp đa khung ở PCM thì các tín hiệu đường dây được chuyển giao ở khe thờigian thứ 16.
Tất cả các kênh hệ thống báo hiệu này có một số hạn chế như: tương đối chậm,dung lượng thông tin bị hạn chế
3.2.2 Báo hiệu kênh chung ( CSS: Common Channel Signalling)
Vào những năm 1960, khi những tổng đài được điều khiển lưu trữ được đưavào mạng điện thoại thì rõ ràng là khái niệm báo hiệu mới có thể đưa ra nhiều
ưu điểm hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống Trong khái niệm báo hiệumới này các đường truyền báo hiệu tốc độ cao giữa các bộ vi xử lý của các tổngđài SPC được sử dụng để mang tất cả các báo hiệu còn các mạch thoại để mangtiếng nói Loại báo hiệu này được gọi là báo hiệu kênh chung ( CCS) Báo hiệuđược thực hiện ở cả hai hướng, với một kênh báo hiệu cho mỗi hướng
Thông báo tin báo hiệu sẽ được chuyển giao được tạo nhóm thành các khối tínhiệu ( gói số liệu) Bên cạnh những thông tin chỉ dành cho báo hiệu, cũng cần có
sự nhận dạng mạch thoại, thông tin địa chỉ ( nhãn) và thông tin về điều khiểnlỗi Các tổng đài điều khiển bằng chương trình đã lưu trữ ( SPC) cùng với cáckênh báo hiệu sẽ tạo thành mạng báo hiệu chuyển mạch gói logic riêng biệt Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khảdụng: hệ thống báo hiệu số 6 của CCITT, nó ra đời vào những năm 1968 hệthống báo hiệu kênh chung CCITT No 6 được thiết kế với tối ưu cho lưu lượngliên lục địa, sử dụng các đường dây Analog Các đường truyền làm và không cócấu trúc mức mà có cấu trúc đơn Vì những hạn chế trên nên hệ thống nàykhông đáp ứng được sự phát triển của mạng lưới
Hệ thống báo hiệu số 7 được giới thiệu vào những năm 1979/1980 dành chocác mạng quốc gia và quốc tế, sử dụng các trung kế số Tốc độ truyền dẫn báohiệu cao ( 64 Kb/s) Trong thời gian này giải pháp phân lớp trong giao tiếpthông tin đã được phát triển tương đối hoàn chỉnh, đó là hệ thống giao tiếp mởOSI, và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã được ứng dụng trong hệ
Trang 26thống báo hiệu kênh chung số 7 Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 cũng có thểđược sử dụng ở các đường dây Analog Hệ thống báo hiệu số 7 không nhữngđược thiết kế để thiết lập và giám sát các cuộc gọi thoại mà còn cho các cuộcgọi của các dịch vụ phi thoại Hệ thống này có một số ưu điểm so với báo hiệutruyền thống.
- Nhanh: trong hầu hết các trường hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giãndưới 1 giây
- Dung lượng cao: mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vàinghìn cuộc gọi cùng một lúc
- Kinh tế: cần ít thiết bị so với hệ thống báo hiệu truyền thống
- Tin cậy: nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu xen, mạng báo hiệu có thể có độtin cậy cao
- Linh hoạt: hệ thống có thể có nhiều tín hiệu, có thể sử dụng cho nhiềumục đích chứ không chỉ cho điện thoại
Do có nhiều ưu điểm trên nên hệ thống báo hiệu số 7 được sử dụng cho cácdịch vụ viễn thông mới trong mạng như:
PSTN – Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
ISDN – Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ
Trang 27BTS BTS BTS BTS
BTS BTS
Trang 283.3.1 Các khái niệm cơ bản:
3.3.1.1 Điểm báo hiệu:
Điểm báo hiệu ( SS – Signalling Point) là nút chuyển mạch hoặc xử lý trongmạng báo hiệu có thể thực hiện các chức năng của hệ thống báo hiệu số 7.Tổng đài điện thoại có chức năng như là điểm báo hiệu thì phải là tổng đàiloại điều khiển bằng chương trình đã lưu trữ SPC vì báo hiệu số 7 là thôngtin số liệu giữa các bộ vi xử lý Tất cả các điểm báo hiệu trong mạng báohiệu số 7 được nhận dạng bằng một mã duy nhất ( 14 bit) được gọi là mã củađiểm báo hiệu
3.3.1.2 Kênh báo hiệu/ Chùm kênh báo hiệu:
Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu ( SL) để chuyểntải thông tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Về mặt vật lý: kênh báo hiệubao gồm kết cuối báo hiệu ở mỗi đầu của kênh và vài loại môi trường truyềndẫn ( thường là khe thời gian ở đường truyền PCM) đấu nối hai kết cuối báohiệu
Một số các kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu vớinhau tạo thành chùm kênh báo hiệu
3.3.1.3 Các phương thức báo hiệu:
Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường chuyển thông tin báo hiệu vàđường thoại ( hoặc là đường số liệu) mà thông tin báo hiệu có liên quan tới
Có hai phương thức báo hiệu là:
Phương thức báo hiệu liên kết: các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộcgọi đi theo cùng đường với tín hiệu thoại giữa hai điểm liền kề
Mối liên hệ báo hiệu
Chùm kênh báo hiệu
H 3.3 Phương thức báo hiệu kết hợp
Trang 29 Phương thức báo hiệu gần kết hợp: các thông tin báo hiệu liên quan đếncuộc gọi được chuyển trên hai hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu đi qua mộthoặc nhiều điểm báo hiệu khác với điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệuđích của thông tin báo hiệu Các thông tin báo hiệu được chuyển trên tuyếnkhác với tuyến thoại.
Mối liên hệ báo hiệu
Chùm kênh báo hiệu
H 3.4 Phương thức báo hiệu gần kết hợp
Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu đi qua được gọi là các điểmchuyển giao báo hiệu ( STP)
3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu:
Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu được tạo ra được gọi là điểmnguồn
Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đi đến đích gọi là điểm đích
Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu thu được trên một kênh báo hiệu vàsau đó chuyển giao cho các kênh khác mà không xử lý nội dung của tin báothì gọi là điểm chuyển giao báo hiệu ( STP)
STP STP
Trang 30Ở phương thức báo hiệu gần kết hợp, tin báo được chuyển qua một haynhiều STP trên đường từ điểm nguồn tới điểm đích.
3.3.1.5 Tuyến báo hiệu / Chùm tuyến báo hiệu:
Tuyến báo hiệu là một đường đã được xác định trước để tin báo đi quamạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích Tuyến báohiệu bao gồm một chuỗi SP/STP và được đấu nối với nhau bằng các kênhbáo hiệu
Tất cả các tuyến báo hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi quamạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích được gọi làchùm tuyến báo hiệu cho mối quan hệ báo hiệu đó
3.3.1.6 Các bản tin báo hiệu:
Ở báo hiệu kênh chung, thông tin báo hiệu được truyền tải theo cách khác
so với các hệ thống báo hiệu truyền thống mà các tín hiệu được truyền tải ởdạng xung, các tone…
Ở hệ thống báo hiệu số 7 ( SS7), thông tin báo hiệu được truyền tải ở cáckhối tín hiệu tức là các gói, các con số nhị phân ( 0,1) bố trí như là bảng ghi
số liệu với các trường, trong đó các tổ hợp bit có ý nghĩa khác nhau Thựcchất SS7 là một dạng thông tin số liệu chuyển mạch gói
Trong SS7 có 3 loại đơn vị tin báo:
a/ Khối tín hiệu tin báo: ( MSU – Message Signalling Unit) chứa các thôngtin báo hiệu
b/ Khối tín hiệu trạng thái kênh: ( LSSU – Link State Signal Unit) được sửdụng để điều hành các kênh báo hiệu
c/ Khối tín hiệu làm đầy: FISU được sử dụng như là làm đầy các tín hiệu và
Trang 31Khuôn dạng của khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU:
Bit thứ nhất được phát
Khuôn dạng của khối tín hiệu thay thế FISU :
Bit thứ nhất được phát
H 3.5 Các đơn vị tín hiệu trong SS7.
3.3.1.7 Các khuôn dạng và mã tin báo:
Đơn vị tín hiệu bao gồm một số trường, một số ở MSU đó là trường thôngtin báo hiệu ( SIF: Signalling Information Field) phải làm việc với các phầncủa người sử dụng Trường thông tin báo hiệu chứa thông tin báo hiệu ởphần của người sử dụng và nhãn hiệu
Nội dung còn lại của trường trong MSU như sau:
Octet thông tin dịch vụ (SIO: Service Information Octet): chứa thông tinthuộc về MSU của phần người sử dụng
Phần chỉ thị độ dài ( LI: Leigth Indicatior): chỉ thị số các octet trong cáctrường giữa trường LI và trường CK Điều này làm cho nó có khả năng phânbiệt giữa 3 loại tín hiệu như sau:
LI = 0 là khối tín hiệu làm đầy FILU
LI = 1 hoặc 2 là khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU
LI > 2 là khối tín hiệu tin báo MSU
CK kiểm tra các bit để phát hiện các lỗi bit Việc sửa lỗi bao gồm 4 trường đó
là số trình tự thuận ( FSN –Forward Sequence Number), số trình tự nghịch( BSN - Backward Sequence Number), bit chỉ thị hướng thuận ( FIB – ForwardIndicator Bit) và bit chỉ thị hướng nghịch ( BIB – Backward Indicator Bit).Những trường này được sử dụng trong các phương pháp sửa lỗi để kiểm tratrình tự và yêu cầu phát lại
F CK SF LI Sửa lỗi F
F CK LI Sửa lỗi F
Trang 32Cờ F ( Flag) chỉ thị sự bắt đầu và kết thúc tin báo.
Bit thứ nhất được phát
8 16 8n 8 2 6 16 8
n > 2
Thông tin của
người sửdụng
Xác định chức năng mỗi lớp sẽ có và các dịch vụ lớp sẽ cung cấp cho người
sử dụng hoặc cho lớp gần nhất trên nó
b/ Chỉ tiêu kỹ thuật của giao thức:
Xác định các chức năng như thế nào ở một lớp trong một hệ thống tương tác
và cấp tương ứng trong một hệ thống khác
F CK SIF SIO LI Sửa lỗi F
Trang 33User Part Người sử dụng
H 3.7 Mô hình tham khảo OSI
Những ưu điểm của mô hình có cấu trúc kiểu này là giao thức trong một lớp
có thể được trao đổi mà không ảnh hưởng tới các lớp khác và việc thực hiện cácchức năng trong một lớp là tự do ( tùy thuộc nhà cung cấp thiết bị) Mỗi lớp cócác chức năng đặc biệt của nó và cung cấp các dịch vụ có thể cho các lớp ở trên Một cách logic thì thông tin giữa các chức năng luôn xảy ra ở cùng mức theocác thủ tục, các giao thức cho mức đó Các chức năng ở cùng mức có thể khácnhau
Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ I của hệ thốngkhác ( trừ tầng vật lý) Mỗi tầng chuyển dữ liệu và thông tin điều khiển xuốngtầng ngay dưới nó, cứ thế tiếp tục cho tới tầng thấp nhất của hệ thống tươngứng
Ở hệ thống phát, giao thức ở mỗi lớp bổ sung thêm một số thông tin cho sốliệu thu được từ lớp trên Việc bổ sung thường bao gồm một tiếp đầu
Trang 34Ở hệ thống thu, việc bổ sung được sử dụng và bỏ đi ở lớp tương ứng Khi sốliệu đi tới lớp ứng dụng ở phía thu, nó chỉ có số liệu xuất phát ở lớp ứng dụng
và ở hệ thống phát
Về vật lý, thông tin được chuyển giao từ lớp này đến lớp khác và mỗi lớp được
bổ sung hoặc cắt đi thông tin của giao thức Thông tin chạy dọc theo các lớpđược gọi là dịch vụ gốc
Mô tả các lớp trong mô hình OSI:
- Lớp ứng dụng: lớp này cung cấp các dịch vụ hỗ trợ cho quá trình ứngdụng của người sử dụng và điều khiển tất cả các thông tin giữa các ứngdụng Thí dụ: có các giao thức để chuyển giao file, xử lý tin báo, lưu trữkhai thác và bảo dưỡng
- Lớp trình bày: lớp này xác định các số liệu được trình bày như thế nào, cónghĩa là dùng ngôn ngữ cú pháp ( ngôn ngữ) đã sử dụng ở các lớp ứngdụng thành cú pháp ( ngôn ngữ) phổ biến cần thiết cho thông tin giữa cácứng dụng
- Lớp phiên: lớp phiên thiết lập sự đấu nối giữa các lớp trình bày ở các hệthống khác nhau Nó cũng điều khiển sự đấu nối, sự đồng bộ của cuộcthoại và sự cắt cuộc thoại
- Lớp truyền tải: lớp này đảm bảo rằng các dịch vụ đảm bảo chất lượngtheo yêu cầu ứng dụng Nó có các chức năng như: phát hiện lỗi, sửa lỗi.Lớp truyền tải tối ưu hóa thông tin số liệu như ghép hoặc tách các luồng
số liệu trước khi chúng đi vào mạng
- Lớp mạng: cơ sở dịch vụ của lớp mạng là cung cấp một kênh thông suốt
để truyền dẫn số liệu giữa các lớp truyền tải trong các hệ thống khácnhau Lớp này thiết lập, duy trì và giải phóng sự đấu nối giữa các hệthống xử lý địa chỉ và định tuyến các mạch điện
- Lớp liên kết số liệu: lớp liên kết số liệu ( hay tuyến số liệu) cung cấp cácmạch điểm nối điểm không có lỗi giữa các lớp của mạng Lớp này baogồm các nguồn để phát hiện lỗi, sửa lỗi, điều khiển và truyền tải
- Lớp vật lý: lớp này cung cấp điện, cơ, các thủ tục và chức năng để hoạtđộng, bảo dưỡng các mạch vật lý để truyền dẫn các bit giữa các lớp liênkết số liệu Lớp vật lý có chức năng biến đổi số liệu thành tìn hiệu thíchhợp với môi trường truyền dẫn
3.3.2.2 Mối quan hệ giữa mô hình OSI và hệ thống báo hiệu số 7:
Trang 35Hệ thống báo hiệu số 7 là một loại thông tin số liệu chuyển mạch gói, nócũng được cấu trúc theo modul và rất giống với mô hình OSI nhưng khác với
SCCP đưa ra cả sự vận chuyển, sự cắt nối của mạng và định hướng đấu nốicủa mạng và cung cấp giao dịch giữa lớp mạng và lớp truyền tải giống như
là phần mang theo giữa các ứng dụng sử dụng giao thức OSI để trao đổithông tin ở lớp cao hơn
SS7 OSI
MTP
H 3.8 Mối quan hệ giữa báo hiệu số 7 và mô hình chuẩn OSI
3.3.2.3 Các khối chức năng của hệ thống báo hiệu số 7:
Lớp 7 Lớp 6Lớp 5Lớp 4Lớp 3Lớp 2Lớp 1
Trang 36H 3.9 Cấu trúc cơ bản của SS7
Hệ thống báo hiệu số 7 được chia thành hai phần:
+ Phần chuyển giao bản tin ( MTP – Message Transfer Part)
MTP là một hệ thống vận chuyển chung để chuyển giao tin cậy các thôngtin báo hiệu giữa các điểm báo hiệu Phần chuyển giao bản tin truyền tải cácthông tin báo hiệu giữa các phần của người sử dụng khác nhau và nội dungcủa các tin báo này là hoàn toàn độc lập với nhau Để thực hiện chức năngnày MTP cần phải có:
- Các bản tin cần phải sửa trước khi chúng được chuyển giao tới phầnngười sử dụng thu
- Sửa lỗi liên tiếp
- Không bị tổn thất hoặc lặp lại
+ Các phần người sử dụng ( UP – User Part)
Các phần của người sử dụng được tạo ra và phân tích các thông tin báo hiệu.Chúng sử dụng MTP như là chức năng truyền tải để mang thông tin báo hiệu tớicác phần của người sử dụng khác cùng loại
Một số các phần của người sử dụng là:
- TUP ( Telephone User Part): phần của người sử dụng điện thoại
- DUP ( Data User Part): phần của người sử dụng số liệu
- ISUP ( ISDN User Part): phần của người sử dụng ISDN
- MTUP ( Mobile Telephone User Part): phần người sử dụng điện thoại diđộng
3.4 PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN ( MTP – Message Transfor Part )
Các phần của
người sử dụng
( UP)
Phần chuyển giao tin báo ( MTP)
Các phần của người sử dụng (UP)
Trang 37TUP ( Telephone User Part): phần của người sử dụng.
DUP ( Data User Part): phần của người sử dụng số liệu
ISUP ( ISDN User Part): phần của người sử dụng ISDN
SCCP ( Signalling Connection and Control Part): phần điều khiển và đấu
nối báo hiệu
TCAP ( Transaction Capabilities Application Part): phần ứng dụng các
khả năng trao đổi
MAP ( Mobile Application Part): phần ứng dụng di động
BSSAP ( Base Station Application Part): phần ứng dụng trạm gốc
H 3.10 Phần truyền giao tin báo MTP là môi trường truyền dẫn
chung giữa các phần của người sử dụng
dụng viễn thông cần thiết để chuyển giao các bản tin báo hiệu giữa các tổng đài
( các điểm báo hiệu) Nó bao gồm kênh số liệu báo hiệu ( mức 1) để đấu nối hai
MAP
MAPTCAP
SCCPISUPDUPTUP
Trang 38tổng đài và hệ thống điều khiển chuyển giao bản tin Hệ thống điều khiển
chuyển giao bản tin gồm hai phần:
- Các chức năng của kênh báo hiệu ( mức 2)
- Các chức năng của mạng báo hiệu ( mức 3)
Các chức năng của kênh báo hiệu: là giám sát các kênh số liệu báo hiệu,tìm các bản tin báo hiệu bị lỗi, điều khiển bản tin đã phát và thu đúng trình
tự và không bị mất mát, không lặp lại
Các chức năng của mạng báo hiệu bao gồm các chức năng để xử lý bản tin( xử lý lưu lượng) và điều hành mạng báo hiệu
Mức 4 Mức 3 Mức 2 Mức 1
Phần chuyển giao tin báo ( MTP)
Các bản tin báo
Các tín hiệu điều
H 3.11 Các chức năng của mạng báo hiệu
Xử lý bản tin báo hiệu: bao gồm các chức năng để định tuyến bản tin tớikênh thích hợp và phân phối các bản tin thu được ở tổng đài thường trú tớicác người sử dụng đúng
Các UP
Các chức năng của mạng báo hiệu
Kênh báo hiệu
Xử lý bản tin báoĐiều hành
Các chức năng của
Kênh số liệu báo
Trang 39Điều hành mạng báo hiệu: với các trường hợp có sự thay đổi trạng thái
trong mạng báo hiệu Ví dụ: nếu như kênh báo hiệu hoặc điểm báo hiệu vì lý
do gì đó mà không có khả năng thực hiện thì các chức năng điều hành mạng
báo hiệu sẽ điều khiển lập lại cấu hình và các thao tác khác để phục hồi khả
năng chuyển giao tin báo thông thường
3.4.1 Kênh số liệu báo hiệu ( mức 1):
Kênh số liệu báo hiệu là một tuyến truyền dẫn song hướng để báo hiệu,
bao gồm hai kênh số liệu hoạt động cùng nhau ở các hướng đối diện và ở
cùng một tốc độ truyền dẫn
Kênh số liệu báo hiệu có thể là Số hoặc Analog Kênh số liệu báo hiệu số
được thiết lập bởi các kênh truyền dẫn số ( 64 Kbit/s) và các chuyển mạch
số Kênh số liệu báo hiệu analog được thiết lập bởi hai kênh truyền dẫn tần
số thoại ( 4KHz) và các Modem
Mức 2 Kênh số liệu báo hiệu ( mức 1) Mức 2
64 Kb/s PCM 30
( G 703) ( G732, 734)
Giao thức 1 xác định tính chất điện, vật lý và các đặc trưng chức năng của
kênh số liệu báo hiệu
3.4.2 Kênh báo hiệu ( Mức 2):
Các chức năng của kênh báo hiệu cùng với kênh báo hiệu số liệu là môi
trường truyền dẫn và với kết cuối báo hiệu, là bộ điều khiển tiếp nhận truyền
dẫn, cung cấp kênh báo hiệu để chuyển giao bản tin báo hiệu trực tiếp giữa hai
điểm báo hiệu đã đấu nối được tin cậy
Bộ lựa chọn
Bộ lựa chọn
MUX
Trang 40 Các chức năng của kênh báo hiệu gồm:
- Đồng bộ các cờ báo hiệu và phân định ranh giới các đơn vị tin báo
- Giám sát lỗi các kênh báo hiệu
Mục đích các chức năng của kênh báo hiệu là để đảm bảo rằng các bản tinđược phân chia tới đầu ra một cách chính xác theo trình tự đúng không tổnthất hoặc không trùng lặp
Chức năng điều khiển kênh báo hiệu:
Thông tin báo hiệu được đưa vào khối tín hiệu báo hiệu ( MSU), khối này
có thể có độ dài thay đổi phụ thuộc vào tổng khối lượng thông tin đượcchuyển giao MSU bao gồm một số trường điều khiển cùng với trường thôngtin báo hiệu ( SIF) Các trường điều khiển được sử dụng bởi các chức năng,điều khiển kênh báo hiệu để đảm bảo độ tin cậy chuyển giao tin báo
Độ dài chỉ thị ( LI) được sử dụng để phân biệt giữa MSU, LSU ( đơn vị tínhiệu trạng thái của kênh) và FISU ( đơn vị tín hiệu làm đầy)
8 16 8n 8 2 6 16 8
n > 2
Mức 2 Mức 2
H 3.12 Khối tín hiệu tin báo ( MSU)
a/ Sự phân định ranh giới giữa các đơn vị tin báo:
Thời điểm bắt đầu và kết thúc của các đơn vị tín hiệu được chỉ thị bởi môhình 8 bit duy nhất gọi là cờ Để đảm bảo trong đơn vị tín hiệu không thể có
F CK SIF SIO LI Sửa lỗi F