Phương án thiết kế hệ thống cổng chuyển tiếp báo hiệu độc lập ( STP STAND ALONE ) cho mạng viễn thông quốc tế và liên tỉnh của VNPT

Chương 2: Trình bày vê giao thức Sigtran và một số giai pháp hệ thống cổng báo hiệu tập trung cho mạng Viễn thông quốc tế và liên tinh cùa VNPT.Chương 3: Trình bày về phương án thiết kế

CỦA VNPT

Chuyên ngành : Kỳ thuật Điện tư

LUẬN VẢN THẠC s ĩ

NGƯỜI H Ư Ớ N G DẦN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỀN CẢNH TUẤN

HÀ NỘI - 2010

Tôi xin cam đoan nội dung luận văn là kết quả nghiên cứu cùa han thân, dưới sự hướng dẫn cùa PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn Nội dung và kết qua trình bày trong luận văn là trung thực, không sao chép từ các công trình luận văn khác.

Tác giả luận vàn

Mạc Văn Quân

ỈM ụ c LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG B IÉ U

DANH MỤC CÁC CHỦ VIÉT TẢT

MỎ Đ À U

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VÈ BÁO HIỆU MẠNG VIÊN THÔNG 1.1 Tổng quan về báo hiệu truyền th ố n g

1.1.1 Khái niệm báo hiệu

1 ] 2 Chức năng của hệ thống báo hiệu

1.1.3 Báo hiệu kênh riêng - R A S

1.1.4 Báo hiệu kênh chung - C C S

1.1.5 Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7

1.1.5.1 Điểm báo hiệu - SP

1.1.5.2 Điểm chuyển tiếp báo hiệu - STP

1.1.5.3 Điểm chuyển mạch địch vụ - SSP

1.1.5.4 Điểm điều khiển dịch vụ - SCP

1.1.5.5 Kênh báo hiệu và chùm kênh báo hiệu

1.1.5.6 Các plnrơng thức báo hiệu

1.1.5.7 Phân cấp báo hiệu

1.1.6 Mô hình phân lớp của SS7

1.1.6.1 So sánh với mô hình OSI

1.1.6.2 Các lớp của SS7

1.2 Tổng quan về báo hiệu trong mạng thế hệ mói NGN

1.2.1 Bộ giao thức I ỉ.323

1.2.1.1 Các thành phần của H.323

1.2.1.2 Các giao thức thuộc họ H.323

1.2.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP

1.2.2.1 C á c t h à n h p h ầ n c ủ a S I P

1.2.2.2 Các chức năng cùa SIP

1.2.2.3 Đánh giá SIP

1.2.3 Giao thức BICC

1

3

,.3 3

3

3

4

5

5

5

5

5

6

7

7

8

8 9

10

11 11 15 16

17 18

19

20

CHƯƠNG 2: GIAO THÚC SIGTRAN VÀ GIẢI PHÁP CÓNG CHUYÉN

TI ÉP BÁO HIỆU ĐỌC LẬP CHO MẠNG V1ẺN THÔNG CỦA V NPT 21

2.1 Khái niệm cổng báo hiệu độc lập 21

2.2 Giao thức Sigtran 21

2.2.1 Giới thiệu chung về Sigtran 21

2.2.2 Sự cần thiết cùa SCCP và các lớp thích ứna, 22

2.2.3 Kiến trúc của Sigtran 24

2.2.4 Các lứp của Sigtran 25

2.2.4.1 Giao thức điều khiến luồng SCCP 25

2.2.4.2 Các lớp thích ứng dùna xUA 26

2.3 Giải pháp Cisco ITP 31

2.3.1 Cisco ITP như mạng lõi 31

2.3.2 Cisco ITP cổng Gateway báo hiệu 32

2.3.3 Giải pháp Cisco cho mạng báo hiệu của VNPT 33

2.4 Giải pháp của T ekelec 36

2.4.1 Giới thiệu thiết bị STP EAGLE 36

2.4.2 Đặc tính của hệ thống 36

2.4.3 Mô tả hoạt động cùa hệ thống 38

2.4.4 Giải pháp Tekelec cho mạng báo hiệu của VNPT 39

2.5 Đánh giá giải p h á p 41

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIÉT KÉ HỆ THÒNG CÓNG CHUYÉN TIÉP BÁO HIỆU ĐỘC LẬP CHO MẠNG VIỀN THÔNG QUÔC TÉ VÀ LIÊN TỈNH CỦA V N P T 41

3.1 Hiện trạng mạng báo hiệu quốc tế và liên tinh của V N P T 42

3.1.1 Hiện trạng mạng báo hiệu liên tỉnh hiện nay và nhừng bất cập 42

3.1.2 Hiện trạne mạng háo hiệu quốc tế hiện nay và những bất cập 44

3.2 Sự cần thiết, mục tiêu và cấu trúc của hệ thống STP độc lập 48

3.2.1 Sự cần thiết 48

3 2 1 1 S ự h ạ n c h ế c ủ a m ạ n g S T P h i ệ n t ạ i 48

3.2.1.2 Sự phát triển của N G N 49

3.2.2 Mục tiêu 49

3.3 Xác định cấu trúc mạng báo hiệu liên tỉnh và quốc tế của V N PT 50

3.4 Phương án kỹ thuật 51

3.4.1 Xác dịnh sổ lượ n g thiết b ị 51

3 4 1 1 Y ê u c à u k ỷ t h u ậ t đối vớ i h ệ t h ố n g t á c h g h é p k ê n h b á o h i ệ u ] ) X C 5 1 3 4 1 2 Y ê u c ầ u k ỹ t h u ậ t đ ố i với h ệ t h o n g xứ lý báo h i ệ u 52

3.5 Giải pháp kết nối 59

3.6 Phtrơng pháp thiết kế 62

3.6.1 Thiết kế chung 62

3.6.2 Đ ị n h c ờ D X C 64

3.7 Đánh giá hiệu q u ả 67

KẺT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM K H Ả O 69

Hình I I : C ác điêm hão h iệ u

Hình 1.2: K eí nối bảo h iệu

Hình 1.3: Các loại kênh báo h iệ u

Hình 1.4: C ác phư ơng thức báo h iệ u

Hình 1.5: Phân cấp m ạng S S 7

Hình 1.6: Mô hình phân lớp OS ỉ và SS7

Hình 1.7: S ơ đo chức năng cùa SS7

Hình 1.8: C ác g ia o thức báo hiệu lương ứng càu N G N

Hình 1.9: Mỏ hình m ạng H 323 đơn g ián

Hình 1.10: Mỏ hình m ạng H 323 chi tiế t

Hình J 1 1: C hồng g ia o thức tại đầu c u ố i

Hình Ị 12: c ấ u tạo của G a te w a y

Hình 1.13: C hồng giao thức cùa G a te w a y

Hình 1.14: Chức năng của G atekeeper

Hình 1.15: C ác thành ph ần cùa S I P

Hình 2.1: Lựa chọn lớ p Transport phù hợp cho báo h iệ u

Hình 2.2: Nghẽn đầu d ò n g trong T C P

Hình 2.3: G iói quyết nghẽn đầu dòn g trong S C T P

Hình 2.4: Chồng g ia o thức cùa S ig tra n

Hình 2.5: C ác chức nàng cù a S C T P

Hình 2.6: Mô hình kiến trúc cùa M 2P A

Hình 2.7: Liên két hoạt động S S 7 - IP s ứ dụng M 2U A

Hình 2.8: Tính trong suốt cùa SG đui với lớp m ạng SS7 khi sư dụng M 2 U A

Hình 2.9: Mô hình kiến trúc của M 2 Ư A

Hình 2.10: Mỏ hình kiến trúc của S Ư A

Hình 2.11: Liên kết hoạt độn g ISDN sứ dụng IU A

Hình 2.12: Mô hình hoạt độn g của C isco IT P

Hình 2.13: Mỏ hình h oạt đ ộ n g cùa C isco ITP như G a tew ay báo h iệ u

Hình 2.14: c ấ u hình S T P do C isco khuyến nghị chomang) Viền thông VNPT

Hình 2.15: c ấ u trúc tồn g thế EAGLE 5

Hình 2.16: Mỏ tà định tuyến ban tin trong hệ th ố n g

Hình 2 1 7; c ấ u hình STP do Tekelec khuyến nghị chom angị Viễn thông VNPT 5

6

6

7

8

8

9

10

11

12

12 13

14

15

18 ,22 24 24 25 26 27 27 28 29 29 30 31 ,33 34 37 38 39

Hình 3 1: S ơ đô m ạng báo hiệu liên tinh cua V N P T 43

ỉ lìn h 3 2 : S ơ đo két n o i kênh b áo hiệu lỏ n g đù i c ô n ịỊ IỊUOC tẻ : p h ả n tro n g n ư ớ c 45

Hình 3.3: Sơ đo két nối kênh báo hiệu tông đài cón g (Ịitốc té: phần quốc t é 46

Hình 3.4: Quy hoạch cấu trúc m ạng háo hiệu giai đoạn 2 0 Ị 0 -2 0 ì 5 50

Hình 3.5: c ấ u hình két noi hệ thong công chuyên riếp báo hiệu STP độc l ậ p 60

Hình 3.6: S ơ đồ kết nối chi tiết hệ (hống tách/ghép kênh báo hiệu 61

Hình 3 7: S ơ đổ minh hoạ tỷ lệ kêt nói báo hiệu 66

DANH MỤC BẢNG BIẺU Bàng 3 ì: Hiện trạn g sứ dụng cón g két cuối bútì hiệu lại các tông đài liên tinh 44

Báng 3.2: Thống kê bún tin S C C P 47

Bảng 3.3: Hiện trạn g sứ dụng cổ n g kết cuối báo hiệu tại các tổng đài quốc lé 48

AS Application Server Máy chù ứng dụnu

Committee on Telegraphy and

Telephony

Uy ban cô vân cho điện thoại và thư tín quốc tế

Module

Module truyền thông dữ liệu mờ rộng

GPSM General Purpose Service Module Module xử lý dịch vụ chung

Cong

' 'Báo hiệu tốc độ cao

Network

Mạng sổ tích hợp đa dịch vụ

Organization

Tổ chức tiêu chuẩn thế giới

Union

Liên minh Viễn thông quốc tế

MAC Message Authentication Code Mã nhận thực bàn tin

thông

Network

Mạng chuyển mạch số công cộng

Network

Mạng chuyển mạch thoại công cộng

RAS Registration Authentication and

Status protocol

( Jiao thức dăng ký, xác thực trạng thái

Part

Phan diều khiển uhép nối báo báo hiệu

Protocol

Giao thức vận chuyển điều khiển luồng

SU Signaling Unit Dơn vị báo hiệu

Application Part

Phần irtm dụng kha năng phiên dịch

Telecommunications Group

Tập đoàn Bưu chính Viễn Thông Việt Nam

MỎ ĐÀI)

Trong vài năm trở lại dây tốc độ phát triền các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông cùng các mạng Viền thông tại Việt Nam tăng rất mạnh mẽ và các dịch vụ Viễn thông cũng đà ngày càng đến gần với người dân hơn Song song với nó thì sự cạnh tranh trong việc cung cấp dịch vụ Viền thông cũng ngày càng khốc liệt hom Điều này đòi hỏi các nhà cung câp phai luôn thay dôi phát triển hạ tầng mạng nhằm đáp ứng các vêu cầu ngày càng phona phú cùa dịch vụ

Sự phát triển của mạng Viền thông luôn sona hành với sự phát triển của hệ thống báo hiệu Trước đây, với mạng PSTN thì đã cỏ mạng báo hiệu số 7 Tuy nhiên, khi VNPT phát triển sang mạng NGN thì việc kết hợp báo hiệu giữa hai mạng PSTN

và NGN cũng sẽ là vấn đề quan trọng phải xem xét Do vậy, cần có sự đầu tư tìm hiếu và ứne, dụng các giao thức báo hiệu mới cần thiết cho sự phát triển mạng dựa trên nền tàng sẵn có Không ngoài mục đích này, luận văn đi vào tìm hiểu, nehiên cứu, đánh giá về thực trạnu mạng báo hiệu cùa VNPT và giải pháp thiết lập hệ thống công báo hiệu độc lập đôi với mạng báo hiệu hiện liên tỉnh và quốc tế cùa VNPT

1 Lý do chọn đề tài

Các dịch vụ viễn thông phát triển mạnh tại Việt nam trone, những năm gần đây dần đến nhu cầu báo hiệu tăng cao và các tổng đài có gắn chuyến tiếp báo hiệu đang quá tải, khôna còn khả năng mở rộng Việc đầu tư một loạt các tổng đài mới thay thế sẽ mất nhiều thời gian và kinh phí, trone khi mạng viễn thông lại có xu hướng IP hoá Do vậy, việc tách báo hiệu ra khỏi hệ thống tổng đài chuyển tiếp báo

h i ệ u h i ệ n tại là m ộ t g i ả i D h á p t h í c h h ợ p

2 Tình hình quốc tế và trong nưóc

Hiện nay, hầu hết các nhà khai thác viền thông lớn trên thế giới đều đã phát triển mạng NGN Tuy nhiên, mạng PSTN truyền thống vẫn giữa vai trò rất quan trọng trong việc CUI1Ệ, cấp dịch vụ Điều này cũng có thể nhận thay rất rõ tại Việt Nam, khi mà 2 hệ thong vẫn được vận hành song song Rất nhiều nhà khai thác trên thế giới như France Telecom, Reach, VSNL/Teleglobe, VzB, Qwest, Vodafone, Orange đã và đang có xu hướng triển khai các hệ thống cổng báo hiệu độc lập, tách khỏi mạng chuyển mạch thoại truyền thong

3 Mục tiêu của đề tài

Dưa ra phương pháp xây dựng hệ thống cổng báo hiệu độc lập cho Iĩiạng viễn thôníỉ quốc tể và liên tĩnh của VNPT nhàm giảm tải cho hệ thống tổng đài PSTN hiện tại, mặt khác nhằm chuyển đổi tirơns thích cho việc đấu nối với mạng NGN

4 Kết quả đạt được

Đã đưa ra phương pháp xác định cấu trúc hệ thống và tính toán cụ thể định lượng dung lượns hệ thống cổng báo hiệu độc lập cho VNPT giai đoạn đến 2015

5 Bố cục cua luận văn: Luận văn này được chia thành 03 chương:

Chưong 1: Trình bày tổng quan về mạng báo hiệu trên mạng Viền thông hiệnđại

Chương 2: Trình bày vê giao thức Sigtran và một số giai pháp hệ thống cổng báo hiệu tập trung cho mạng Viễn thông quốc tế và liên tinh cùa VNPT.

Chương 3: Trình bày về phương án thiết kế hệ thống cổng báo hiệu dộc lập cho mạng Viền thông quốc tế và liên tinh cua VNPT

Đê hoàn thành luận văn này tôi đã nhận dược sự giúp đỡ rất nhiều cùa các Thây, Cô và đông nghiệp Qua dây cho tôi gừi lời cám ơn đến các Thầy, Cô trong khoa Diện tử - Viên thông, Đại học Công nghệ - DI ỉ Quốc gia Hà Nội các bạn bè đông nghiệp tại: Ban Viễn thông-VNPT, Công ty Vinaphone (GPC), Mobiphone, VTI VTN Đặc biệt, cho tôi gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo, PGS.TS Nguyền Cảnh Tuấn, người đã hét sức tận tình giúp đờ tôi hoàn thành luận văn này

Học viênMạc Văn Quân

CHUƠNG 1

T Ố N G Q U A N VÊ BÁO HIỆU MẠNG VIẺN THÔ NG

1.1 Tống quan về m ạng báo hiệu truyền thống

1.1.1 Khái niệm báo hiệu

Báo hiệu là một trong những chức năng quan trọng cùa mạng chuyển mạch,

nó phối hợp và điều khiển các chức năng của các bộ phận trong mạng Viễn Ihông nhờ khả năng chuyên thông tin (không phai thoại) từ điêm này đến điêm khác Các thông tin này sẽ được sử dụng để quản lý mạng, để thiết lập duy trì, giải phỏng cuộc gọi và các điều khiển khác cho cuộc gọi và những dịch vụ khác [3]

1.1.2 Chức năng của hệ thống báo hiệu

I lệ thống báo hiệu thực hiện 3 chức năng chính là [3]:

- Chức năng giám sát: các tín hiệu giám sát được dùng để nhận biết các trạng thái đường dây thuê bao và trung kế nhằm quyết định thực hiện thiết lập, duy trì và giải phóng cuộc gọi Các trạng thái đó là: sự đóng mở cùa mạch vòng thuê bao, dường dây bận/rồi, bình thường/không bình thường

- Chức năng tìm chọn: hệ thống báo hiệu phải có khả năng nhận biết, xác định

vị trí vật lý và địa chỉ logic của các thiết bị trên mạng và kết nối các thiết bị đó Ví dụ khi thuê bao A gọi cho thuê bao B, số điện thoại mà A quay (số điện thoại cùa B) là địa chỉ logic, mạng phải có khả năng nhận biết và kết nối tới máy điện thoại B cũng

là vị trí vật lý của B

- Chức năng điều khiển: trong khi chức năng giám sát và chức năng tim chọn liên quan trực tiếp đến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài thì chức năna điều khiển thực hiện việc điều khiển việc truyền thông tin trên mạng

1.1.3 Báo hiệu kênh riêng - CAS [3Ị:

Báo hiệu kênh riêng là phương pháp bảo hiệu mà tín hiệu báo hiệu được chuyển đi trên cùng mạch với tín hiệu thoại, một số hệ thống CAS là:

- 1VF (Voice-Frequency) một tần sổ thoại (Xung thập phân)

- 2VF hai tần số thoại (CCITT sổ 4)

- MFP (MultiFrequency Pulse) xuna đa tần (CCITT số 5, R I)

- MFC (MultiFrequency Code) mã đa tan (R2)

Ở các hệ thống này, tín hiệu báo hiệu thường ở dạng xung (Pulse) hoặc tone 'Sự kết hợp cùa các tan so tone) được phát trực tiếp trên đường thông thoại (On- speech path) hay trên một kênh licn kết (Associated Channel) Ví dụ: báo hiệu R2- VIFC phát các tín hiệu Ihanh íìhi dưới dạng tone trực tiếp trên kênh thoại còn các tín

hiệu đường dây được chuyển giao dưới dạnu xuim trên khe thời gian 16 ( I S: Time Slot) cùa luồng HI tương ứng.

Các hệ thông báo hiệu kênh riêng có nhược điềm chung như: tốc độ chậm,

d u n g l ư ợ n g t h ấ p , h i ệ u s u â t t h ấ p , h ô t r ợ ít d ị c h v ụ k h ô n g đ á p ứ n g đ ư ợ c n h u c ầ u p h á t

triển và mở rộng dịch vụ

1.1.4 Báo hiệu kênh chung - CCS |3ị:

Vào những năm 1960 khi những tông đài dược điêu khiên bằng chương trình lưu trừ sẵn (SPC: Stored Program Control) được đưa vào sử dụng trong mạng điện thoại thì một phương pháp báo hiệu mới ra dời có nhiều tính năng ưu việt so với phương pháp truyền thống Trong phương pháp mới này thì một số đường truyền tốc

độ cao được dành riêng đẻ truyền các tín hiệu báo hiệu cho nhiều kênh thoại đồng nuhĩa với việc tách báo hiệu và thoại trên các kênh khác nhau, gọi là báo hiệu kênh chung Trong báo hiệu kênh chung các thông tin báo hiệu được chuyển đi dưới dạnạ gói (Packet)

Có hai loại báo hiệu kênh chung được CCITT (International Consultative Committee on Telegraphy and Telephony: ỬV ban cố vấn cho điện thoại và thư tín quốc tế) tiền thân của ITU (International Telecommunication Union: Liên minh Viền thông quốc tế) chuàn hóa:

- Hệ thốrm báo hiệu kênh chung số 6 (CCSS#6: Common channel signalling System no.6) được ra đời vào năm 1968 sử dụng cho các đường dây analog và cho lưu thoại quốc tế

- Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 (CCSS#7, CCS7, CSS7, C7: Common channel signalling System No.7) ra đời vào những năm 1979-1980 dành cho mạng chuyển mạch số trong nước và quốc tế Nó hồ trợ kênh truyền dẫn số 64kbps và cả đường dây analog, có thể coi CSS7 như iĩiạng truyền số liệu dạng gói độc lập với mạng thoại, chuyên dùng để truyền các (hông tin báo hiệu phục vụ cho việc cung cấp các dịch vụ thoại, dịch vụ phi thoại và các thông tin quản lý mạng

1 lệ thống SS7 có nhiều ưu điềm nổi bật so với các mạne báo hiệu khác là:

- Nhanh: Thời gian thiết lập cuộc gọi thông thường nhỏ hơn 1 giây

- Dung lượng cao: Mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài ngàn cuộc gọi cùne, lúc

- Kinh tế: Giảm thiểu số lượng thiết bị so với các hệ thống báo hiệu truyền hong Đơn giản hơn trong việc nâns cấp mở rộng Ví dụ khi can thêm vào các dịch /ụ mới chỉ cần nạp lại chương trinh do SS7 hoạt độne, trên tổng đài điều khiển bànẹ :hương trình lưu trừ sẵn

- Độ tin cậy cao: Các tuyến báo hiệu hoạt động linh động, uyển chuyển Có khả lăng cung cấp báo hiệu giữa các thành phần mạng không có kết nối báo hiệu trực iếp đi kèm với kết nối thoại

- Linh hoạt: Hệ thống khá năng mang thòng tin cùa nhiều loại tín hiệu khác nhau, đáp ứng nhicu dịch vụ cả thoại và phi thoại, dê dàng phát triên thêm các dịch

vụ mới với nhiều loại mạng

1.1.5 Tống quan về kiến trúc mạng báo hiệu số 7 |3|:

ỉ ỉ 5.1 Điểm báo hiệu-SP

Điểm báo hiệu (SP: Signaling Point): là một nút chuyển mạch hoặc một nút

xử lý trong mạng báo hiệu được cài đặt chức năng báo hiệu số 7 Một tổng đài điện thoại hoạt động như một nút báo hiệu phái là một tông đài SPC và báo hiệu số 7 là dạng thông tin sô liệu giữa các bộ vi xừ lý Chức năng chính của nỏ là định tuyến cho các báo hiệu

Mạng SS7 gồm có 3 loại điểm báo hiệu cơ bản: SSP, STP, SCP

SSP: Điểm chuyền mạch dịch vụ STP: Điềm chuyền tiêp báo hiệu SCP: Điểm điêu khiển dịch vụ

mmm Liên kết thoại

===== Liên kết SS7

Hình 1.1: Các điểm báo hiệu

STP (Signaling Transfer Point) thực hiện việc giám sát đích đến của bản tin

mà nỏ quản lý, tra cứu bảng định tuyến và gửi bản tin theo đường kết nối đã được chọn từ bàng định tuyên mà không xử lý nội dung cùa bàn tin Nói cách khác, STP thực hiện chức năng như một trung tâm chuyển mạch gói gồm: định tuyến, giao diện với hộ thống quàn lý, bảo dưỡng, hỗ trợ và khai thác mạnR

1.1.5.3 Điểm chuyển mọclt dịch vụ - SSP/SP

Các tổng đài - SSP (Service Switching Point) thực hiện chức năng điều khiển việc thiết lập cuộc gọi, đồng thời có khả năng dừng tiến trình gọi, yêu cầu những dừ liệu không biết và đưa ra nhừne phản ứng phù hợp với câu trả lời Trong thực tế các SSP chính là các tổng đài Host, các STP thường bao gồm 2 chức năne STP và SSP

Co nhiệm vụ thu, phát và chuyển tiếp bản tin báo hiệu

SCP (Service Control Point) thực hiện việc quản lý và cung cấp dừ liệu, các iịch vụ sô trong mạng SS7 Nhữrtíỉ dịch vụ đó có thể nam trong chính SCP hoặc SCP

àm công đê truv cập dịch vụ ở một nơi khác

1.1.5.5 Kênh báo hiệu và chùm kênh háo hiện

Các diêm báo hiệu sẽ liên lạc với nhau thông qua kênh báo hiệu (SL: Signaling Link), v ề mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ờ 2 đầu và môi trường truyền dẫn đau nối 2 đầu báo hiệu Môi trường truyền dần báo hiệu thường là khe thời gian 16 (TSI6) trong luồna PGM 30 có tốc độ 64Kbps Đôi khi háo hiệu SS7 cũng dược truyền trong liên kết tốc độ thấp 4.8Kbps hay đường dây analog

Giữa 2 điểm báo hiệu thường có từ 2 ->16 SL song song nhau tạo thành 1 chùm kênh báo hiệu (SLS: Signaling l inkset)

Kênh báo hiệu

Hình 1.3: Các loại kênh báo hiệu:ó 6 loại kênh báo hiệu:

- Loại A: I.i<3n kết S I P và điếm cuối háo hiệu (SCP, SSP) đang dược sử dụng.

- Loại B: Liên kết giữa 2 STP khác cấp hay khác mạng

- Loại C: Liên kết 1 S Í P tới STP dự phòng của nó trong trường hợp nó không thê chuyên giao bản tin tới đích (một SP khác) vi liên kêt bị hư

- Loại D: Liên kết 2 STP cùng cấp trong một mạng

- Loại E: Liên kết dự phòng cho A

- Loại F: Liên kết giữa 2 SSP

Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường truyền tín hiệu báo hiệu và đường thoại (hoặc loại dừ liệu khác) tương ứng

Phương thức báo hiệu kết hợp là kênh truyền thoại và kênh truyền báo hiệu đi chung một đường Trong hình 2.4 là trưừna hợp giữa STP với SSP A va SSP B

H ình 1.4: C á c p h ư ơ n g thức báo hiệu

Phương thức báo hiệu bán kết hợp là trường hợp đường truyền thoại và đường truyền báo hiệu không đi chung nhau Ví dụ trong hình là liên kết giữa SSP A và SSP B chỉ có kênh thoại, các tín hiệu báo hiệu giữa chúng phải chuyển tiếp qua STP

về lý thuyết, ta có thể tổ chức một số kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng :ác yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nổi với nhau Chang hạn, một cấu trúc mà

at cả các tổng đài trong mạng đều có chức nănc làm STP Một cấu trúc khác có hình

»ao với một tổn^ đài làm chức năng STP để chuyển thông tin báo hiệu tới các tốnR lài chỉ có chức năne, SP

Trên thực tế, tuỳ thuộc vào cách tổ chức mạng mà các nhà khai thác thường

;ử dụne một kiểu cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc trên Mạne này sử dụns một số ổng đài làm STP Việc trao đổi thông tin giữa các tổng đài sẽ thône, qua các STP, ìhư vậy hình thành một mạng báo hiệu đườnu trục Khi đó, chúng ta có cấu trúc gồm

1 mức: mức điểm báo hiệu SP, mức STP vùng và mức STP quốc gia Bên trong mức ỈTP vùng có thể chia thêm mức tùy nhu cầu mồi nước STP quốc gia còn có nhiệm 'Ụ kết nối quốc tế, vì thế nỏ có thể thuộc nhiều mạng khác nhau Một STP có thổ lăm trong 2 vùng quốc gia và 2 vùng quốc tế Một quốc gia có tối đa 8 STP quốc tế

1.1.6 Mô hình phân lớp của SS7.

1.1.6.1 So sánh với mô hình OSI

Hình 1.6: M ô hình phân lớp O S I và SS7

Mô hình phân kýp của SS7 khá giống với mô hình OSI ờ 3 lớp dưới và được gọi là thành phân chuyển giao bản tin (MTP: Message Transfer Part), tuy nhiên mức

ị của SS7 là thành phần người dừng (UP: User Part) tương ứng với 4 lớp trên cùng

;ủa OSI Hai mô hình này không thực sự tương thích với nhau Lớp 4 lớp vận :huyển trone mô hình OSI mô tả 2 phương thức truyền số liệu: hướng kết nối Connection-oriented) và không két nối (Connectionless) trong khi MTP thì chi hỗ

rợ truyền không kết nổi MTP chì chuyển giao số liệu với số lượng nhỏ và tốc độ ìhanh

Đẻ khắc phục diều này năm 1984 trong sách dỏ do CCITT công hố (CCTĨT No7 Red Book) đã dưa thêm vào thành phần diều khiển kết nối háo hiệu (SCCP: Signaling Connection Control Part) nhảm đáp ứna, nhu cẩu mơ rộng cho các ứng dụng can thiết SCCP có khá năng hỗ trợ 2 phương thức truyền kể trên và tương đưưng với lớp 4 cùa mô hình OSI nên các ứng dụng tương ứng với lớp 5 trở lên trong mô hình OSI sẽ tương thích với nỏ Khi đó, SCCP sẽ sử dụng MTP như một

p h ư ơ n g tiệ n t r u y ề n d ẫ n t ư ơ n g ứ n g v ớ i lớ p 1, 2 3 c u a m ô h ìn h O S I

1.1.6.2 Các lớp của s s 7

Mô hình phân lớp cùa SS7 gồm 4 lớp mồi lớp dàm trách chức năng riêng:

H ình 1.7: S ơ đ ồ chứ c n ă ng cùa SS7.

Lớp 4 gồm thành phần điều khiển kết nối và nhiều thành phần người dùns: UP: User Part) khác nhau, cần lưu ý rang user ở đây không có nghĩa là ngưừi sử lụng mà là network user ví dụ như: cơ sờ dừ liệu hay bộ xử lý cùa tổng đài

Các thông tin báo hiệu được tạo và tách ghép tại lứp 4 của các user tirơne ứng

"ác bàn tin được truyền đi bởi các lớp thấp hơn Thông tin trong các bàn tin bao gồm hông tin phục vụ hoạt động của các user, loại và định dạng của bàn tin Nỏ cũng hao ,ồm các thông tin phục vụ cho việc định tuyến ở lớp 3 Khi qua STP các thònu tin ờ

jp 4 dược giữ nguyên

Lớp 1 den lớp 3 được gọi chung là thành phân chuyên giao bản till MTP

M I I’ thực hiện các chức năng chung cho tất cả các bản tin nhàm cung cấp khả năng vận chuyên trong suòt, chính xác và tin cậy bản tin giữa các UP cua mạng

Thông tin báo hiệu do UP tạo ra sẽ dirực dưa xuống MTP để chuyển tới đúng nơi nhận MTP phía đâu nhận sẽ chuyên lên dúng UP cần nhận

1.2 Tổng quan về báo hiệu trong mạng thế hệ mới - NCN [2J-Ị7 ị-ị 8 1

Mạng Viền thôníỉ, thế hệ mới (Next Generation Network-NGN) đang là xu hướng ờ nhiêu nước trên thê giới do các tính chất tiên tiên cùa nó như hội tụ các loại tín hiệu, mạng đồng nhất và băng thông rộng NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và

dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên nền tàng IP, làm việc trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyển NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với câu trúc mạng đa dịch vụ (lựa trên cơ sở hạ tâna có sẵn, với sự hợp nhât các hệ thống quản lý và điều khiển Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hội nghị truyền hình và nhăn tin hợp nhất (unified messaging) như voice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác

Vì là mạng phát triển trên nền IP nên khi phát minh ra mạng NGN, người ta đặc biệt chú ý đến chức năng điều khiển và báo hiệu cuộc gọi, đây chính là phần lõi của mạng NGN Mặc dù NGN đã phát triên và đang được ứng dụng ờ nhiều nước trên thể giưói nhưne đến nay, các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục nghiên cứu xây dựne, các phương thức báo hiệu đè phát huy được hết các ưư thế cùa mạng Các eiao thức báo hiệu phô biên hiện nay được sử dụng trong mạng NGN bao gồm: H.323, SIP, BICC, MGCP (phiên bàn mới là H.248/MEGACO)

F e a tu r e S erver - - ,T -

SIP Media Gateway

Từ những năm cuối cùa thế kỷ 20, công nghệ VoIP (Voice over Internet Protocol - truyền thoại qua giao thức Internet) bát đầu được đưa vào triển khai và càng phát triến mạnh mẽ trong những năm gần dây Các chuẩn và mô hình báo hiệu khác nhau trong mạng VoIP lần lưựt dược sử dụng bất đầu từ 11.323 đến SIP và

11.323 có thể cung cấp 1 trong các loại dịch vụ nlur tiếng, hình hay dữ liệu cũng như tổ hợp các dịch vụ trên nên nó cỏ thể được ứng dụng ở nhiều nơi như ứng dụng tại nhà khách hàng, doanh nghiệp hay cônu nghiệp giải trí Neoài ra nó có thẻ được sử dụng đê cung cấp dịch vụ đa phương tiện đa điểm (multipoint multimedia communications)

1.2.1.1 Các thành phần của H.323

11.323 được định nghĩa 4 thành phần sau: đầu cuối (terminal - T), cổng (gateway - GW), bộ giữ công (gatekeeper - GK), và cl(Tn vị điều khiển đa điểm (multipoint control unit - MCU) Riêng với GK thì đây là thành phần lựa chọn, có Ihể có hoặc không có trong mạng Và GW và MCU thường được coi là các điểm suôi (endpoint) Các thành phần này có thể được tập trung trong một hệ thống đon hay được lăp đặt ở nhiêu hệ thông khác nhau tại những vị trí địa lý cũng như vật lý

<hác nhau Mô hinh mạng H.323 được thể hiện trong các hình 1.9, 1.10:

Mình 1.9: M ô hình m ạng ỉ 1.323 đơn giàn

G.729

G.723.1

H.261H.263

H.255 Call Signalỉ ng

H.245 Call Signali ng

T.120 Data

H ình 1.11: C h ồ n g giao thứ c tại đ ầ u cuối

M ộ t đ ầ u c u ố i I I 3 2 3 p h ả i h ỗ t r ợ c á c đ ặ c t í n h s a u :

- H 2 4 5 c h o v i ệ c t r a o đ ồ i k h ả n ă n g c ù a đ ầ u c u ố i v à đ ể t ạ o c á c k ê n h t h ô n g

- 11.225 c h o q u á t r ì n h b á o h i ệ u v à t h iế t l ậ p c u ộ c g ọ i.

- R A S c h o v i ệ c đ ă n g k ý v à đ i ề u k h i ể n c á c h o ạ t đ ộ n g q u ả n lý k h á c v ớ i G K

- RTP/RTCP dược sử dụng cho việc truyền các ạói thông tin thoại và hình.

- Cì.71 1 T 120 cho hội thảo dữ liệu và hồ trự kha năng tirưng tụ cua MCIJ

ỉ lình 1.11 minh họa các giao thức mà một đẩu cuối 11.323 hồ trự:

b) Gateway (Thiết bị cổng)

(ỈW là thành phần dùng đề liên kết mạniĩ 11.323 với mạng không phải là mạng chuân 11.323 (ví dụ PSTN) Việc kêt nôi giữa 2 mạng khác loại nhau thực hiện dược nhờ việc dịch các giao thức (protocol translation) khác nhau cho quá trình thiết lập

và giải tỏa cuộc gọi, việc chuyển đổi dạng thông tin giữa các mạng khác nhau và việc truyên thông tin giữa các mạng kết nối với GW Tuy nhiên một GW sẽ không cần thiết cho việc liên lạc giừa các đầu cuối thuộc cùng mạng H.323

Cấu tạo của một gateway bao gồm một Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) được minh họa trong hình 1.12:

- Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt độne rong mạng H.323 và mạng

ìử dụng chuyên mạch kênh SCN - Switched Circuit Network)

- v ề phía H.323, GW phải hỗ trợ báo hiệu điều khiển 11.245 cho quá trình rao đổi khả năne; hoạt động của terminal cũng như của GW, báo hiệu cuộc gọi ỉ.225 báo hiệu RAS

- v ề phía SCN, GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt độne trong mạng chuyển nạch kênh (như SS7 sử dụng trong PSTN)

Các giao thức mà một GW phải hồ trợ được minh họa trong hình sau:

Hình 1.13: C h ồ n g giao thức c ù a m ộ t G a te w a y

c) Gatekeeper (bộ giữ cổng)

Một Gatekeeper (GK) được xem là bộ não của mạng I ỉ.323 nó chính là điểm trung tâm cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323 Mặc dù là thành phần tùy chọn nhưng GK cung cấp các dịch vụ quan trọng như việc dịch địa chỉ, sự ban quyền và nhận thực cho đầu cuối terminal và GW quản lý băna, thông, định tuyến, thu thập số liệu và tính cước

Các chức năng cần thiết của một GK:

- Dịch địa chi (Address Translation): một cuộc gọi đi trong mạng H.323 có thê dùng bí danh (alias) đê chi địa chỉ của đâu cuối đích (destination terminal) Do đó

ta cần phải sử đụng chức năng này đổ dịch hí danh sang địa c h í} 1.323 - Quản lý việc thu nhận điểm cuối (Admission Control): GK sử dụng báo hiệu RAS để quàn lý việc [ham gia vào mạng

- H.323 để có thể tham gia vào một kết nối nào đó cùa các điểm cuối dựa

vào một số tiêu chuẩn như băng thông còn trống, sự cho phép hay một số tiêu chuẩn

<hác mà một số yêu cầu đặc biệt khác đòi hỏi đáp ứng

- Điều khiển bans thông (Bandwidth Control): GK điều khiển băng thông lằng báo hiệu RAS Ví dụ nếu người điều hành mạng đã xác định số cuộc gọi tối đa iược thực hiện cùng lúc thì mạng có quyền từ chối bất cứ cuộc gọi nào khi số cuộc

ỊỌÌ tại th ờ i đ i ể m đ ó đ ã đ ạ t đ ế n n g ư ỡ n g n à v

- Quản lý vùng hoạt động (Zone management): GK chỉ có thể thực hiện các :hức năng trên đối với các terminal, GW và MCU thuộc vùng quản lý cùa nó Hay lói cách khác GK định nehĩa các điểm cuối (endpoint) nó quản lý

- Định tuyến: Đây là một chức nănc có rất nhiều ưu điểm vì quá trình giám

át cuộc eọi cũng như định tuyến qua GK sẽ cung cấp hoạt động mạng tốt hơn Điều lày là do việc GK đưa ra quyết định định tuyến dựa trên rất nhiều yếu tố ví dụ như 'ếu tố cân bằng tải giữa các GW

H ình 1.14: C h ứ c n ă n g c ù a m ột G a te k ee p e r

Các chức năng tùy chọn của GK:

- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling) - Chấp nhận cuộc gọi (Call Authorization): GK có quyền quyết định cho một điểm cuối (endpoint) có thể thực hiện một cuộc gọi hay không

- Quản lý cuộc gọi (Call Management): chức năng này cho phép CiK lưu trừ tất cả các thông tin về các cuộc gọi mà nó xử lý (các cuộc gọi đi/đến vùng hoạt động của nó)

- Thu thập số liệu và tình cước (Billing): GK có thể lưu trữ các thông tin nhàm phục vụ việc cước các cuộc gọi

ỉ.2.1.2 Các giao thức thuộc họ H323

a) Các giao thức mã hóa, giải mã cho tín hiệu thoại và hình

Các giao thức mã hỏa và giải mã cho thoại gồm có: G.711 (64kbps), G.722

64, 56 và 48kbps), G.723.1 (5.3 và 6.3kbps) và G.729 (8kbps) Các giao thức mã lóa và giải mã cho tín hiệu hình bao gồm: h.26! và H.263

b) Giao thức báo hiệu RAS (H.225.0)

Giao thức RAS (Registration, Admission and Status): thực hiện việc đăng ký, juan lý việc tham gia cùa các điểm cuối, thay đổi băng thông, trao đổi trạng thái và

1 UV bỏ dăng ký giừa các điểm cuối với GK Các bàn tin RAS sẽ được trao đối qua

;ênh báo hiệu RAS và kênh báo hiệu này sẽ được thiết lập đầu tiên trước khi các lênh khác được thiết lập Các bản tin RAS truyền qua ƯDP nhờ các cổng 1718 (cho nulticast) và 1719 (cho unicast - có nghĩa là chi truyền đến 1 nơi nhận)

Báo hiệu RAS có các chức năng cư bản nlur sau:

- K h á m p h á CìK h a y x á c đ ị n h G K

- Đăng ký diêm cuối

- Xác định vị trí của điểm cuối

- Diều khiển việc tham gia

- Giải phóng kết nối

- Sự thay đổi băne thône

- Trao đổi thông tin trạng thái

c) Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225

H.225 hỗ trực các chức năng báo hiệu cho cuộc gọi, được sử dụng để thiết lập kênh kết nối giữa các đầu cuối Quá trinh trao đổi các bản tin báo hiệu cuộc gọi11.225 được thực hiện qua kênh háo hiệu cuộc gọi, sử dụim giao thức TCP Các bản tin 11.225 được trao đôi trực tiếp giữa các dầu cuối nếu không có GK trong mạngH.323 Neu trong mạng có GK, các bản tin này có thể được truyền trực tiếp giữa các đầu cuối hay được truyền thông qua GK để tới các đầu cuối

d) Giao thức báo hiệu điều khiển Ií.245

H.245 dùne để trao đổi các bản tin điều khiển H.245 từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end, không phải là terminal) giữa các đầu cuối H.323 (endpoint) Các bản tinH.245 được truyền trên kênh điều khiển II.245 Kênh này là kênh luận lý số 0 và luôn luôn được mở (mở thường trực) Các bản tin H.245 dùng để trao đổi về khả năne của các terminal và dùng để yêu cầu mở hay đóng các kênh dạng một chiều Có

4 loại bản tin H.245 là bản tin yêu cẩu (Request), bản tin đáp ứng (Response), bàn tin lệnh (Command) và bản tin chỉ định (Indication)

I.2.2 Giao thức khói tạo phiên SIP

Theo định nghĩa của ITFS, Giao thức khởi tạo phiên - SIP (Session Initiation

Protocol) là giao th ứ c báo hiệu lớp ứng d ụ n s m ô tả việc khởi tạo, thay đổi và giải

phóng các phiên kết nối tương tác đa phương tiện giữa những neười sử dụng

SIP dựa trên ý tưởng và cẩu trúc của HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - giao thức trao đổi thône, tin của Word Wide Web được định nghĩa như một giao thức Client-Server, trong đó các yêu cầu được chủ gọi (Client) đưa ra và bên bị gọi Server) trả lời SIP sử dụng một số trường bản tin và các chương trình mào đầu cùa n'TP, xác định nội dung luồng thông tin theo mào đầu thực thể (mô tà nội dung, - đểu loại) và cho phép xác nhận các phương pháp sử dụne giống nhau được sử dụng rên Web Kinh nghiệm trong sử dụng các giao thức Internet mail (SMTP) dã cung

;ấp rất nhiều cho việc phát triển SIP, trong đỏ tập trune vào khả năng thích Ún2, của )áo hiệu tronmg tương lai

SIP định nghĩa các bàn tin INVITE và ACK giống nhau như bàn tin Setup và Connect irons I ỉ.225, trong đỏ cà hai đều định nghTa quá trình mở rộng kênh đáng

tin cậy mà thông qua đó cuộc gọi có thể di qua Tuy nhiên, khác với H.225, độ tin cậy cùa kênh này không phụ thuộc vào I CP Việc tích hợp độ tin cậy vào lớp ứng dụng này cho phép kêt hợp một cách chặt chẽ các giá trị điều chinh để ứng dụng, có thê tối ưu hoá VoIP

Cuối cùng SIp dựa vào giao thức mô tả phiên SDP (Session DescriptionProtocol), một tiêu chuân khác cùa IETF, dê thực hiện sự sắp xếp tương tự theo cơcấu chuyển đổi dung lượng cùa II.245 SDP được dùng để nhận dạng mã tổng đài trong các cuộc gọi sứ dụng mô tả nnuyên bản đơn SDF cũng được sử dụng để chuyên các phân tử thông tin của giao thức báo hiệu thời gian thực RTSP (Real transfer signalling Protocol) đè sắp xêp các tham số hội nghị đa điểm và định nghĩa khuôn dạng, chung cho nhiều loại thông tin khi được chuyển trong SIP

Giao thức SIP được thiết kế với nhừng tiêu trí hỗ trợ tối đa các giao thức khác

đã ra đời trước đó Giao thức SIP được tích hợp với các giao thức đã có cùa tố chức IETF, nó cỏ khả năng mở rộng, hồ trợ đầu cuối và với SIP thì việc cung cấp dịch vụ mới trờ lên dễ dàng và nhanh chóng khi triển khai SIP cỏ 4 tính năng sau:

- Tích hợp các giao thức đã có của IETF

- Đơn giản và có khă năng mờ rộng

- Hỗ trợ tối đa sự di độnẹ cùa đầu cuối• • * o

- Dề dàng tạo tính năng cho dịch vụ và dịch vụ mới

;uộc gọi T ro ng đó ph ân biệt hai loại U A : U A C (U ser A gent C lien t) và ƯAS (U ser

\gent Server) UAC là một thực thể thực hiện việc khởi tạo một cuộc gọi còn UAS

à một thực thể thực hiện việc nhận cuộc gọi Nhưng cả UAC và UAS đều có thể giải

■>hóng cuộc gọi

b) Proxy Server

Là phân mêm trung gian hoạt động cả nhir Server và cả như Client đê thực ìiện các yêu cầu thay thế cho các đầu cuối khác Tất cả các yêu cầu được xử lý tại :hồ bởi Proxy Server (nếu có thể) hoặc nó chuyển đến cho các máy chủ khác Trong rường hợp Proxy Server không trực tiếp đáp ứng các yêu cầu này thì Proxy Server

ẽ thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển ti

>AI HỌC V-JU< >c G'>\

:>\fó í ÂM ĩ HỬNG í IN

cứ một yêu cầu nào Redirect Server cũng không thực hiện việc chấp nhận hay huỷ cuộc gọi.

e) Registrar Server

Là phần mềm nhận các yêu cầu đănệ ký Register Trong nhiều trườne, hợp Registrar Server đảm nhiệm luôn một sổ chắc năng an ninh như xác nhận người sử dụng Thône thường Registrar Server được cài đặt cùng với Proxy hoặc Redirect Server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao Mồi lần đầu cuối dược bật lên (thí dụ máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đãng ký với Server Neu đầu cuối cần thông tin báo với Server về địa điểm của mình thì bản tin Register được gửi

đi Nói chuníỉ các dâu cuối đều thực hiện việc dăng ký lại một cách định kỳ

1.2.2.2 Các chức năng của SIP

SIP là một giao thức điều khiển tầng ứng dụng có thể thiết lập, duv trì và giải Dhóng các cuộc gọi hoặc các phiên truyền thông Các phiên truyền thông có thể là iiện thoại hội nghị, học từ xa, điện thoại Internet và các ứng dụng tương tự khác SIP :ó thè phục vụ cho các thành viên có phiên đơn hướng và đa hướng (Unicast và Multicast) Người bắt đầu khône nhất thiết là thành viên cùa phiên truyền thông

SIP cũng có thê được dùng dế bầt đầu các phiên cũng như dùng dể mời các thành viên tới phiên hội thoại mà được thông háo và được thiết lập bởi các phương tiện khác SIP hồ trợ các dịch vụ ánh xạ tên và dịch vụ gián tiếp một cách trong suốt

Vì thê nó cho phép thi hành một cách dầy đù các dịch vụ trên ISDN, mạng thoại thông minh và hô trợ các cuộc gọi di độn li cua người dùng có địa chi không cố định

SIP hỗ trợ dịch vụ trung việc thiết lập và két thúc các phiên truyền thông:

- Định vị User: Xác định vị trí cùa User tiến hành hội thoại

SIP cũng có thể tạo ra cuộc gọi hội nghị (cuộc gọi gồm nhiều người tham gia) bàng cách điều khiển một khối đa điểm MCU

SIP là một phần trong bộ giao thức chuẩn cho truyền dòng tin đa phương thức

d o I E T F k h u y ế n n g h ị n h ư R S V P ( R e s o u r c e r e s e r v a t i o n P r o t o c o l - G i a o t h ứ c đ ặ t

trước tài nguyên), RTP (Realtime Transport Protocol - Giao thức truyền tải thời gian thực), SDP (Session Description Protocol - Giao thức mô tả phiên) Tuy nhiên, SIP hoạt động độc lập với các giao thức trên

SIP cũng có thể sử dụng kết hợp với các giao thức báo hiệu và thiết lập cuộc gọi khác Theo cách đó, một hệ thống đầu cuối dùng SIP để xác định địa chỉ hợp lệ cùa một hệ thống và khi đó giao thức từ một địa chỉ gửi đến là giao thức độc lập Ví dụ: SỈP có thể dùne, để chỉ ra ràng người tham gia có thể thôn2, qua H.323, cổng

f 1.245, địa chỉ người dùng rồi dùng H.225 đổ thiết lập cuộc gọi

1.2.2.3 Đánh gỉa SỈP

SÍP là giao thức được tổ chức IETF đưa ra; Nó ra đời với mục đích đơn giàn loá cơ chế báo hiệu và điều khiển cuộc gọi cho VoIP SIP là giao thức dạng text, các ệnh có cấu trúc đơn giản để các thiết bị đầu cuối dề dàng phân tích và sửa đổi

Các ưu điểm nổi bật của SIP là:

- Tính mở rộng một cách tự nhiên của giao thức cho phép dề dàng định Ìghĩa và thi hành trong tương lai

- Cho phép tạo các thiết bị đầu cuối một cách đưn giàn và dễ dàng mà vẫn lảm bào chi phí thấp

Nhược điểm của SIP:

- SIP là giao thức rất mới cần được tiếp tục hoàn thiện

- Nó chi đề cập tới một phạm vi hẹp trong toàn bộ phiên truyền thông nên

an phải được kết hợp với các giao thức khác trong quá trình xây dựng một hệ thống loàn chinh

19

- Khả năng giao tiếp với mạng chuyến mạch kênh kém.

1.2.3 Giao thức điều khiển luồng độc lập - BICC

BICC (Bearer Independent Call Control) là giao thức báo hiệu giữa 2 MGC/Cal! Server, có thể là từ các nhà cung cấp khác nhau, nhàm mục đích đảm bão lưu lượng thoại dùng kỹ thuật gói (VoP - Voice over Packet) Theo ITU-T BICC được thiết kế để có thể tích hợp hoàn toàn với các mạng hiện hữu và bất kỳ hệ thống nào có hỗ trợ việc truyền tái bản tin nhẩn thoại

BỈCC hồ trự các dịch vụ hăng hẹp (PSTN ISDN) một cách độc lập với đường truyền và kỹ thuật truyền tải bản till báo hiệu Bàn tin BICC chuyên chở cả thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển đường truyền BICC góp phần đơn giản hóa các báo hiệu sir dụng cho việc giao tiếp hoạt động eiữa mạng truyền thống vào mạng NGN Nói cách khác, mạng NGN với nền tàng mạng chuyển mạch gói có thể cung cấp đầy đù các dịch vụ băng hẹp thông qua báo hiệu BICC

Trong BICC, giao thức báo hiệu điều khiển đường truyền phụ thuộc vào công nghệ đường truyền lớp dưới như ATM, IP/MPLS

1.2.4 Giao thức điều khiển cổng phưong tiện - MGCP

MGCP (Media Gateway Control Protocol) là giao Ihức ở mức độ ứng dụng dùng để điều khiển các gateway thoại từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi, được gọi là MGC (Media Gateway Controller) hoặc CA (Call Agent)

MGCP là sự bổ sung cùa cả hai giao thức SIP và H.323, được thiết kế đặc biệt như một giao thức bên trong giừa các MC và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc

GW Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bàng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với một thiết bị báo hiệu địa chi giống như H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển mạch kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn MGC thực hiện đầy đủ shức năng báo hiệu trong H.323 và như một H.323 GK MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng tín hiệu anolog từ các mạch điện thoại với các gói tin trong mạng chuyển đổi mạch gói MGCP hoàn toàn tương thích với VoIP GW Nó cung cấp một giải oháp mở cho truyền thông qua inạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP

Như vậy, có thể thấy các giao thức báo hiệu mạng Viễn thông hiện nay rất đa iạng và phong phú, tuỳ theo mô hình mạng mà các nhà cung cấp có thể lựa chọn ứng iụng các giao thức khác nhau nhưne, có một điểm chune mà tất cả các giao thức đều

■>hải tuân thù là chúng phải đều kết nối được Từ đó cũng đặt ra các yêu cầu cho các ihà sản xuất đưa ra các sản phẩm để đáp ứng yêu cầu này

CHƯƠNG 2

GIAO TH Ứ C SIGTRAN VÀ GIẢI PHÁP HỆ THÓNG CỐNG CHUYẾN TIẾP BÁO HIỆU ĐỘC LẬP C H O MẠNG VIÊN THÔ NG Q UÓC TÉ VÀ

LIÊN TỈNH CỦA VNPT

2.1 Khái niệm cống báo hiệu độc lập

Hiện nay, trong hệ thống chuyển mạch TDM cua VNPT, các phần từ của mạng báo hiệu (bao gồm điểm báo hiệu-SP, điểm chuyển tiếp báo hiệu-STP) đang dược tích hợp trong các tồng đài Hệ thống báo hiệu số 7 truyền thống được tích hựp trong hệ thông chuyên mạch chỉ thích hợp với mạng TDM Tuy nhiên, trong vài năm trờ lại đây, nhu cầu sử dụng các dịch vụ Viễn thông tăng cao, đi kèm với đó là nhiều tòng đài mới được lắp đặt dẫn đến tổng đài chuyển tiếp báo hiệu sẽ không còn đù khả năng đáp ứng trong tương lai gần I ỉơn thế nữa, mạng Viễn thông đang có xu hướng chuyên sang NGN một cách nhanh chóng nên việc chuyển đổi báo hiệu eiừa mạng PSTN và mạng NGN cũng cần được nghiên cứu

Khi giao thức SIGTRAN ra đời và phát triển thì giả thiết xây dựng một mạng chuyển tiếp báo hiệu tách khỏi hệ thông tông đài, hoạt độne độc lập với hệ thông tổng đài càng trờ lên thực tế hơn và dễ đàng triển khai hon

2.2 Giao thức SIGTRAN [8]

2.2.1 Giói thiệu chung về SIGTRAN

Sigtran hay còn gọi là “SS7 Over IP” do một nhóm làm việc cùa IETF, được thành lập vào năm 1999 với nhiệm vụ xây dựns kiến trúc cho việc vận chuyển dữ liệu báo hiệu thời gian thực qua mạng IP Kết quả là họ không chỉ xây dựng kiến trúc

mà còn định nghĩa một bộ giao thức mới cho việc vận chuyển bản tin SS7 và ISDN qua mans IP

Bộ giao thức này bao gồm một lớp vận chuyển (Transport layer) mới là Giao thức vận chuyền điều khiển luồng (SCTP: Stream Control Transmission Protocol) và các lớp thích ứng ngirừi dùng (UAL: User Adaptation layer - các lớp thích ứng bản tin báo hiệu) có khả năng thay thể các chức năng của các lớp thấp của SS7 và ISDN trong môi trường mạng IP Như vậy, SIGTRAN là một chồng giao thức cho việc truyền tải báo hiệu chuvên mạch kênh qua mạng IP

Sigtran hoạt động giữa SG và các thiết bị trong môi trường IP Cơ chế hoạt động cùa nó là sử dụng các ƯA để tạo thành đường hầm cho SCTP để chuyển tín hiệu háo hiệu Việc sử dụng đường ngầm khiến mạng IP trở nên trong suốt đối với các bản tin báo hiệu SS7 còn việc sử dụng, SCTP sẽ bảo đảm các yêu cầu về truyền dan như: độ tin cậy và tốc độ truyền dẫn

Việc triển khai Sigtran trong NGN sẽ mans lại nhiều lợi ích, cụ thể như:

- Dễ dàng phát triển các dịch vụ gia tăng: cho phép thực hiện da giải pháp

và việc triên khai các dịch vụ mới đơn giản và nhanh chóng hưn

2.2.2 Sự cầ n thiết của lóp SCTP và các lóp thích ứng.

Trong mạng IP hiện nay hai giao thức phổ biến nhất của lớp 4 là TCP và UDP nhưng thực tế do yêu cầu của báo hiệu là phải nhanh đồng thời bảo đảm độ tin cậy nên cả hai giao thức này đêu không phù hợp đê vận chuyển dừ liệu báo hiệu

sự hồ trợ cùa 2 cơ chế trên nên việc sử dụno TCP trong những trường hợp nàv sẽ gây

ra trễ

- Yêu cầu thời gian thực: Với việc gây ra trễ khône cần thiết do sử dụng các

cơ chế trên đã làm cho TCP không thích hợp với các írne dụng thời gian thực

- Cơ chế socket cùa TCP: Cơ chế này làm phức tạp việc cune cấp khả năng truyền tin cậy cùa multi-homed host

- V â n đ ề a n t o à n : T C P d ề bị s ự c ố với c á c tấ n c ô n g t ừ c h ố i d ị c h vụ.

b) UDP

UDP là giao thức dựa trên bàn tin và cung cấp dịch vụ không kết nói nhanh,

về tốc độ nó thích hợp cho việc truvền các bản tin báo hiệu nhạv cám với độ trễ thời gian Tuy nhiên UDP lại chi cung cấp dịch vụ datagram không tin cậy Chức năng diêu khiên lồi, ví dụ như thứ tự han tin phát hiện trùng lặp hay yêu cầu truyền lại bân tin bị lỗi nếu cần sẽ dược thực hiện bởi lớp ứng dụng

c) SCTP

Các đăc điếm của SCTP:

- Là giao thức Unicast trong đó dừ liệu được trao đổi giữa hai đầu cuối danh

- Có khả năng thích ứne tốc độ, tự điều chỉnh theo tình trạng mạng

- Hỗ trợ đa địa chỉ (multi-homing) tức là mỗi điểm cuối SCTP có thể cónhiều địa chỉ 1P, các địa chỉ này có thể thuộc các giao diện kết nối độc lập Định tuyên đên một địa chỉ sẽ độc lập với những địa chì khác và khi một tuyên bị lôi thì tuyến khác sẽ được sử dụng Tính năng này giúp SCTP hạn chế rất nhiều ảnh hườngcủa các lồi bị hư đương truyền hav tắc nghẽn mạng

- Dùng thủ tục nhận thực và khởi tạo dựa trên cookie để ngăn chặn tấn công

từ chối dịch vụ (denial-of-service attack)

- Nhiều bản tin báo hiệu có thể được gom lại trong một gói SCTP duy nhất (Bundling) và một bản tin báo hiệu cũng có the được chia nhỏ thành nhiều phần (Fragmentation) để truyền đi trong các gói SCTP khác nhau

- SCTP là giao thức hướng bản tin, tức là bàn tin có cẩu trúc khung tườne,minh còn TCP và UDP sử dụng bản tin không cấu trúc và truyền theo luồng byte Việc định nghĩa cấu trúc của gói SCTP cũng hồ trợ cho khả năng Fragmentation và Bunlding

- Một đặc điểm nổi bật nữa của SCTP so với TCP là nỏ hồ trợ đa luồng: dữ liệu được chia thành nhiều luồng, mồi luồng phân phối dữ liệu theo trình tự độc lập (Có thể thấy SCTP là viết tắt của Stream Control Transmission Protocol) Tính năng này cho phép các user chia một kết nối IP giữa hai điểm đầu cuối thành vài luồng dữ liệu luận lý, mỗi luồng được gán cho một írne dụng hay tài nguyên riêng Nếu xảy ra một lồi hay trễ trên mồi luồng sẽ không làm anh hưởng đến sự hoạt động cùa luồng khác

Lấy ví dụ về ưu diêm này của SCI I’ so với TCP, giâ sử TUP trong tổng đài đang quản lý ha cuộc gọi kêl nôi Nêu các han tin TUP được truyền di bàng TCP thì giông như chúng đi qua một cái ông theo tuân tự Giả sứ hai cuộc gọi dược giải phóng cùng lúc nhưng bản tin giải tòa cuộc gọi 1 bị mất thì cả bàn tin giải tỏa cho cuộc gọi 2 cũng bị giữ lại và chờ cho đên khi TCP nhận ra yêu cầu truyền lại nhận

và sắp xêp theo thứ tự Độ trễ trong quá trình này lên tới cà chục giây, độ trề này vượt quá tiêu chuẩn cùa PSTN

Cuộc gọi í

S3—— ] A

Hình 2.2: N ghẽn đầu d ò n g trong T C P

Còn khi bản tin TƯP được truyền đi bằng SCTP:

Trong trường hợp này, bản tin của cuộc gọi 1 bị mất sẽ chỉ ảnh hưởng đến luồng dừ liệu của chính nó, báo hiệu cùa cuộc gọi 2 còn lại vẫn hoạt động bình thường

H ình 2.3: Giải quyết nghẽn đầu d ò n g tro n g S C T P

2.2.3 Kiến trúc của SIGTRAN

Các lớp được định n^hĩa bởi IETF là lớp vận chuyển SCTP và các lớp thích 'rng XƯA (M2UA, M2PA M3ƯA, IUA, SƯA) Các lớp UA được đặt tên theo lớp lịch vụ trong mô hình SS7 mà nó thay thế Ví dụ M3ƯA là lớp thav thế cho MTP3,

ló có khả năng cung cấp các dịch vụ mà MTP3 cung cấp (M3ƯA không thật sự thay

he hoàn toàn các đặc điểm và hoạt động của MTP3), các user của nó sẽ cảm giác ìhư đang được cung cấp dịch vụ bởi lớp MTP3 thực

ớp MTP3 qua mạng IP trong kết nối dạng chú - tứ Ví dụ kết nối giữa SG và MGC v12UA có chức năng tuơns tự như MTP2 tức là quàn lý liên kết và cho phép truyền

>ản tin lớp 3 lên mạng

IP

H ìn h 2.4: C h ồ n g giao th ứ c c ù a S ig tra n

- M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation): M2UA tương

tự như M2ƯA, M2PA cũng được sử dụng để truyền bàn tin lớp MTP3 nhưng tron^ kết nối có quan hệ ngang hàng, ví dụ kết nối giữa 2 SG

- M3UA (MTP3 User Adaptation): M3UA tương đương với MTP3, dùng để truyền bản tin cùa User (như bản tin cùa ISUP, SCCP) trong cả 2 loại két nối chủ - tớ

và kết nối ngang hàng Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 như quản lý mạng, định tuyến bản tin

- SU A (SCCP User Adaptation): s u A cung cấp các dịch vụ của SCCP trongkiến trúc ngang hàng, ví dụ như kêt nối giữa SG và SCP (SCP này năm trong mạngIP).User của nó có thể là TCAP, MAP

- IUA cune, cấp dịch vụ cùa lớp liên kết dữ liệu cùa ISDN (LAPD) User của

nó có thể là lớp 3 cùa ISDN (Q.931)

- V5UA cung cấp các dịch vụ cùa giao thức V5.2

2.2.4 Các lóp của SIGTRAN

2.2.4.1 Giao thức điều khiển luồng SCTP

Dịch vụ vận chuyển SCTP có thể được chia thành một số chức năng như hình 2.5 ở dưới

- Khởi tạo và kết thúc kết nối

- Truyền tuần tự bên tro na, luồng

- Gom Chunk

^

Gom chunk

_ _ — — — - — — — - —

Cõng nhận gói - - - - a_i

Quản lý đưởng truyền

S ig n a llin g Gateway S ig n a llin g Gateway

đó SG nhận bản tin báo hiệu SS7 từ giao diện mạng SS7 tiêu chuẩn và chuvển đến cho SGC Đứng từ phía mạng SS7 sẽ thấy SG đóng vai trò của một kết cuối liên kết báo hiệu

Thành phần người dúng SS7

Hình 2.7: Liên két hoạt động SS7 IP sử dụng M2ƯATrong mô hình trên ta thấy MTP3 ở MGC là User cùa lớp MTP2 ở SG nhưng :à 2 đều không nhận ra được chúng đang hoạt động trên 2 thiết bị riêng rẽ

M2UA dược sử dụne cho các mục đích sau:

- Cung cấp một cơ chế cho phép truyền ban tin háo hiệu User cua MTP2 qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP.

Hình 2.8: T ín h tro n g suốt cùa S G đối với lớp m ạ n g SS 7 khi sử d ụ n g M 2 U A

c) Lớp thích ứng M3UA

M3UA là giao thức hỗ trợ cho việc truyền dần các bản tin báo hiệu cùa vITP3-User (ví dụ như ISUP, SCCP) qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP M3UA ỉiúp cung cấp dịch vụ lớp MTP3 cho User SS7 của MGC do vậy nó mở rộng mạng láo hiệu SS7 sang phía mạng IP

rrong trường hợp này, MTP3 tại SG sẽ không nhận biết được là lớp người dùng SUP của MGC đặt ở xa Tương tự, lớp ISUP hên phía MGC cũng không biết được

à nó đang được phục vụ bởi lớp MTP3 của SG cục bộ Do vậy các bản tin háo hiệu