Hệ thống cổng báo hiệu tập trung và ứng dụng tại VNPT

Hệ thống cổng báo hiệu tập trung và ứng dụng tại VNPT Hệ thống cổng báo hiệu tập trung và ứng dụng tại VNPT Hệ thống cổng báo hiệu tập trung và ứng dụng tại VNPT luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Hà Nội – 2010

Trang

L ỜI CAM ĐOAN 4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

DANH MỤC HÌNH VẼ 8

L ỜI MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG BÁO HIỆU TRUYỀN THỐNG 14

1.1 Tổng quan về mạng báo hiệu truyền thống 14

1.1.1 Định nghĩa về báo hiệu 14

1.1.2 Ch ức năng của hệ thống báo hiệu 14

1.1.3 Các yêu cầu của hệ thống báo hiệu 15

1.1.4 Các loại báo hiệu 15

1.1.4.1 Báo hi ệu kênh riêng-CAS 18

1.1.4.2 Báo hi ệu kênh chung CCS 18

1.2 Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 20

1.2.1 Các khái niệm cơ bản 20

1.2.1.1 Điểm báo hiệu 20

1.2.1.2 Điểm chuyển tiếp báo hiệu-STP 21

1.2.1.3 Điểm chuyển mạch dịch vụ- SSP 21

1.2.1.4 Điểm điều khiển dịch vụ- SCP 21

1.2.1.5 Kênh báo hi ệu và chùm kênh báo hiệu 22

1.2.1.6 Các phương thức báo hiệu 23

1.2.1.7 Phân cấp mạng báo hiệu 24

1.2.2 Mô hình phân l ớp của SS7 25

1.2.2.1 So sánh v ới mô hình OSI 25

1.2.2.2 Các lớp của SS7 26

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÁO HIỆU TẬP TRUNG 33

2.2 T ổng quan về SIGTRAN 34

2.2.1 Giới thiệu chung về SIGTRAN 35

2.2.2 Sự cần thiết của SCTP và các lớp thích ứng 35

2.2.3 Ki ến trúc của SIGTRAN 39

2.3 Các l ớp của SIGTRAN 41

2.3.1 Giao thức truyền điều khiển luồng SCTP 41

2.3.2 Các l ớp thích ứng người dùng-xUA 44

2.3.2.1 L ớp thích ứng M2PA 44

2.3.2.2 Lớp thích ứng M2UA 46

2.3.2.3 Lớp thích ứng M3UA 48

2.3.2.4 Lớp thích ứng SUA 50

2.3.2.5 L ớp thích ứng IUA 51

CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG MẠNG BÁO HIỆU VÀ MỘT SỐ ĐỀ XUẤT M ẠNG BÁO HIỆU VNPT 54

3.1 Hiện trạng mạng báo hiệu của VNPT 54

3.1.1 Mạng báo hiệu quốc gia 55

3.1.1.1 K ết nối báo hiệu 55

3.1.1.2 Ch ức năng báo hiệu 55

3.1.2 Mạng báo hiệu cổng quốc tế 57

3.1.2.1 Các chức năng báo hiệu 58

3.1.2.2 Th ống kê lưu lượng báo hiệu 59

3.1.2.3 Dịch vụ báo hiệu 60

3.1.2.4 Mạng báo hiệu cho dịch vụ chuyển vùng di động quốc tế của các đối tác quốc tế 61

3.1.3 Ưu và nhược điểm của mạng báo hiệu hiện tại 63

3.2 Đề xuất về quy hoạch mạng báo hiệu quốc tế cho dịch vụ chuyển vùng di động của VNPT 65

4.1 Gi ải pháp của Tekelec 68

4.1.1 Gi ới thiệu về thiết bị STP EAGLE 5 ISS 68

4.1.2 Giải pháp mà Tekelec đề xuất đối với mạng báo hiệu của VNPT 71

4.2 Triển khai hệ thống cổng báo hiệu độc lập tại VNPT 81

4.2.1 Sự cần thiết phải nâng cấp, mục tiêu và qui mô xây dựng hệ thống 81

4.2.1.1 S ự cần thiết nâng cấp hệ thống 81

4.2.1.2 M ục tiêu xây dựng hệ thống 83

4.2.2 Yêu c ầu kỹ thuật đối với phân lớp 1 84

4.2.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với phân lớp 2 91

K ẾT LUẬN 95

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 96

Tên tôi là Nguyễn Thị Thu Hằng, học viên lớp cao học Điện tử- Viễn thông, khoá 2008 – 2010, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin cam đoan nội dung bản luận văn hoàn toàn là kết quả tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân tôi trên cơ sở hướng dẫn khoa học của TS.Phạm Văn Bình,

giảng viên khoa Điện tử -Viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội Trong luận văn tôi có tham khảo một số tài liệu trong và ngoài nước và có liệt kê đầy đủ trong mục tài liệu tham khảo Luận văn không sao chép từ bất kỳ nguồn tài liệu nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm đối với bản luận văn của mình

ARD Application Routing Director Điều khiển định tuyến ứng

dụng

ASP Application Server Process Tiến trình máy chủ ứng

dụng CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh riêng

CCITT International Consultative Committee on

Telegraphy and Telephony

CIC Circuit Identification Code Mã nhận dạng mạch điện

GS Gateway screening

GTT Global title translation

IETF Internet Engineering Task Force

INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng

thông minh

ISDN The Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch

vụ

ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc

tế

dùng ISDN

liên kết

LSSU Link Status Signal Unit Đơn vị báo hiệu trạng thái

MDM Message Distribution Module Module phân phối bản tin

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng truyền

thông

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng

truyền thông

MNP Mobile number portability Chuyển dịch thuê bao di

động

động

MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn lớn nhất MWTM Mobile Wireless Terminal Management Hệ thống quản lý kết cuối

không dây di động

NIF Nodal Interworking Function

OSI Open System Interconnection Hệ thống giao tiếp mở

PLMN The Public Land Mobile Network Mạng thông tin di động

công cộng PSDN The Public Switched Data Network Mạng chuyển mạch số

công cộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại

công cộng RAS Registration, Authentication and Status protocol

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời

gian thực

gian thực SAPI Service Access Point Identifier Mã nhận dạng điểm truy

cập dịch vụ SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển ghép nối

SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức vận chuyển điều

khiển luồng

SIF Signaling Information Field Trường thông tin báo hiệu

SIO Service Information Octet Octet thông tin dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

hiệu

vụ

dùng SCTP TCAP Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng khả năng

phiên dịch TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển

truyền TEI Terminal Endpoint Identifier Mã nhận dạng đầu cuối

dùng UDP User Datagram Protocol

Bảng 3.1: Bảng thống kê số lượng cổng báo hiệu tại các tổng đài liên tỉnh

(Ngu ồn: VTN-2009) 57

B ảng 3.2: Thống kê số lượng cổng báo hiệu quốc tế (Nguồn VTI-2009) 58

DANH M ỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Báo hiệu trong mạng viễn thông 15

Hình 1.2: Sơ đồ báo hiệu cuộc gọi thông thường 17

Hình 1.3: Phân lo ại báo hiệu 17

Hình 1.4: Các điểm báo hiệu 21

Hình 1.5: Kết nối báo hiệu 22

Hình 1.6: Các loại kênh báo hiệu 23

Hình 1.7: Các phương thức báo hiệu 24

Hình 1.8: Phân c ấp mạng SS7 24

Hình 1.9: Mô hình phân lớp OSI và SS7 25

Hình 1.10: Cấu trúc chức năng của SS7 27

Hình 1.11: MTP m ức 1 27

Hình 1.12: MTP m ức 2 28

Hình 1.13: C ấu trúc chức năng MTP mức 3 29

Hình 1.14: Sơ đồ khối cấu trúc của SCCP 30

Hình 1.15: ISUP trong mô hình 7 lớp 31

Hình 1.16: Sơ đồ chức năng của SS7 32

Hình 2.1: L ựa chọn lớp Transport phù hợp cho báo hiệu 36

Hình 2.2: Nghẽn đầu dòng trong TCP 39

Hình 2.3: Giải quyết nghẽn đầu dòng trong SCTP 39

Hình 2.4: Ch ồng giao thức của Sigtran 40

Hình 2.5: Các ch ức năng của SCTP 42

Hình 2.6: Mô hình kiến trúc của M2PA 45

Hình 2.7: Cấu trúc bản tin M2PA 46

Hình 2.8: Liên kết hoạt động SS7 IP sử dụng M2UA 47

Hình 2.9: Tính trong su ốt của SG đối với lớp mạng SS7 khi sử dụng M2UA 48

Hình 2.10: Mô hình kiến trúc M3UA 49

Hình 2.11: Định tuyến trong mạng IP bằng Routing Key 50

Hình 3.1 : Sơ đồ mạng báo hiệu quốc gia 56

Hình 3.2: Sơ đồ mạng báo hiệu quốc tế 59

Hình 4.1:C ấu trúc tổng thể EAGLE 5 70

Hình 4.2: Mô tả định tuyến bản tin trong hệ thống 71

Hình 4.3: Kiến trúc hệ thống” STP -Stand Alone” đề xuất 73

Hình 4.4: Ki ến trúc mạng quản lý NetBoss 76

Hình 4.5 : Ki ến trúc của IAS 79

L ỜI MỞ ĐẦU

Báo hiệu là một thành phần không thể thiếu của mạng viễn thông, có nhiệm

vụ thiết lập, duy trì, giải phóng cuộc gọi, điều khiển chức năng chuyển mạch và truyền tải các bản tin tới hệ thống mạng thông minh (IN) cung cấp các dịch vụ giá

trị gia tăng cho người dùng Hệ thống báo hiệu truyền thống trong các hệ thống tổng đài sử dụng mô hình báo hiệu số 7 trên nền TDM, hỗ trợ kênh báo hiệu số tốc độ 64 kbps cho các dịch vụ thoại, các dịch vụ phi thoại (data, tin nhắn và các dịch vụ giá

trị gia tăng khác) và thông tin quản lý mạng Hệ thống báo hiệu SS7 được coi là hệ

thống cơ bản được áp dụng rộng rãi trong hầu hết các mạng viễn thông bởi độ tin

cậy cao, thời gian thiết lập cuộc gọi thấp và chất lượng dịch vụ ổn định Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm như giá thành khá cao, khả năng mở rộng hạn chế trong khi lưu lượng càng ngày càng tăng cao, không tương thích với xu hướng mạng 3G, 4G trong tương lai sử dụng cấu trúc all-IP Bộ giao thức SIGTRAN phát triển bởi IETF ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của báo hiệu TDM thuần túy, có

khả năng truyền tải trong suốt các bản tin báo hiệu SS7 ở các lớp trên qua mạng IP

nhờ giao thức truyền tải luồng SCTP và các lớp tương thích người dùng xUA (M2UA, M2PA, M3UA, IUA, SUA) SIGTRAN được sử dụng rộng rãi trong các

mạng thế hệ mới (NGN), các mạng di động 3G, 4G và hệ thống mạng thông minh

Trước đây, hệ thống báo hiệu thường tích hợp trong các hệ thống tổng đài,

vừa thực hiện chức năng chuyển mạch, vừa đóng vai trò làm các điểm báo hiệu (SP), điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP) và các cổng báo hiệu (SG) Trong thời gian

gần đây, nhu cầu thông tin nhất là di động và dữ liệu ngày càng tăng, các dịch vụ giá trị giá tăng phát triển trên nền tảng mạng thông minh (IN) ngày càng nhiều Các

hệ thống tổng đài với dung lượng và tính năng báo hiệu hạn chế không đủ đáp ứng lưu lượng báo hiệu ngày càng lớn Hơn nữa, việc gắn liền báo hiệu với chuyển

mạch sẽ làm cho sơ đồ định tuyến báo hiệu trở nên phức tạp với quá nhiều điểm báo

hiệu, quản lý không tập trung, gây nhiều khó khăn trong khai thác vận hành mạng

lưới Do đó, ngoài việc nghiên cứu lý thuyết về báo hiệu số 7 trên nền TDM và IP (SIGTRAN), đồ án còn đi sâu vào nghiên cứu mô hình mạng báo hiệu độc lập STP

Mô hình này ra đời đã khắc phục được những khó khăn của hệ thống báo

hiệu cũ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai thêm các dịch vụ giá trị gia tăng

mà không bị hạn chế bởi năng lực của hệ thống tổng đài, mô hình mạng báo hiệu đơn giản hơn, dễ dàng trong đấu nối, khai báo, giám sát các kênh báo hiệu Mô hình này đã được triển khai ở rất nhiều operator lớn trên thế giới Ở Việt Nam hiện nay,

tập đoàn bưu chính Viễn thông (VNPT) là một trong những đơn vị đi đầu trong việc triển khai mạng báo hiệu độc lập STP Luận văn cũng trình bày mô hình triển khai

thực tế tại VTI và VTN với giải pháp của nhà cung cấp thiết bị là Tekelec

Về mặt bố cục, luận văn được trình bày theo 04 mục lớn như sau:

Chương I: Tổng quan về mạng báo hiệu truyền thống Chương này trình bày

sơ lược về các loại báo hiệu truyền thống, mô hình và các thành phần chính của

mạng báo hiệu số 7

Chương II: Hệ thống báo hiệu tập trung bao gồm các lý thuyết cơ bản nhất

về hệ thống báo hiệu độc lập STP, bộ giao thức SIGTRAN truyền tải báo hiệu số 7 trên nền IP

Chương III: Trình bày thực trạng mạng báo hiệu của VNPT/VTI và một số

đề xuất kiến nghị cho dịch vụ báo hiệu của VTI

Chương IV: Đưa ra giải pháp triển khai mạng báo hiệu độc lập của Tekelec

ABSTRACT

Signaling is one of the indispensable parts to Telecommunication networks, handling all functions relating to call setup and release, switching and transporting messages to the Intelligent Network (IN) which provides value-added services to users Traditional signaling systems integrated in switching nodes use Signaling System No.7 (SS7) over TDM network, providing 64 kbps signaling channels for all kinds of services such as voice, data, SMS and other value-added services as well as network management information SS7 is widely used in all Telecommunication networks due to its high reliability, short call setup time and stable Quality of Service In other hand, it also has some disadvantages such as high cost, limited capacity while traffic is more and more considerable, thus not adaptive

to all-IP architecture in most of Third Generation (3G) and Forth Generation (4G) networks SIGTRAN protocol set by IETF emerged, overcoming those disadvantages of TDM signaling, transparently transporting high layer SS7 messages over IP networks using Stream Control Transmission Protocol (SCTP) and user adapation layers (M2UA, M2PA, M3UA, IUA, SUA) SIGTRAN is widely used in Next Generation Networks (NGN), 3G, 4G mobile networks as well

as Intelligent Networks

Signaling was integrated in switching system in traditional network, thus one node acted as a switching node as well as a Signaling Point (SP), Signaling Transfer Point (STP) or Signaling Gateway (SG) at the same time Nowadays, traffic demand, especially mobile and data traffic is growing tremendously with more and more valued-added services Traditional switching systems with limited signaling capacity and functionality are difficult to meet higher signaling traffic Moreover, signaling node built in each switching node makes the routing scheme more complex with non-centralized signaling management, thus causing problems in network operation and maintenance Accordingly, in addition to SS7 over TDM and

IP network, Stand-Alone signaling scheme using STP nodes is one of the most

important parts in my thesis Independent signaling system has eliminated the difficulty of traditional ones, smoothly deploy enhanced services without being restricted by the switching node capacity, reducing network complexity, hence make it easier to install, manage and supervise signaling links This scheme has been widely used in many large operators all over the world In Vietnam, VNPT is one of the first companies building Stand-Alone STP network Real network deployment in VNPT/VTI will be discussed in the last chapter of this thesis

To sum up, the outline of this document consists of 04 following chapters: Chapter I: Overview of traditional signaling networks This chapter presents traditional kinds of signaling, network diagram and elements of SS7

Chapter II: Centralized signaling system This chapter includes basic knowledge about Stand-Alone STP, SIGTRAN protocol set transporting SS7 messages over IP networks

Chapter III: Gives the status quo of VNPT/VTI signaling network and some suggestions for VTI signaling

Chapter IV: Describes the solutions for VNPT stand-alone signaling network from Tekelec

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG BÁO HIỆU TRUYỀN

TH ỐNG 1.1 T ổng quan về mạng báo hiệu truyền thống

1.1.1 Định nghĩa về báo hiệu

Trong viễn thông báo hiệu là quá trình trao đổi thông tin hay các lệnh để thiết lập và điều khiển một kết nối cho các dịch vụ khác nhau ví dụ như: thoại (thiết

lập, duy trì, giám sát và giải phóng cuộc gọi) hoặc để quản lý mạng Như vậy, có

thể nói báo hiệu là một hệ thống thần kinh trung ương của một cơ thể mạng, nó phối

hợp và điều khiển các chức năng của các bộ phận trong mạng viễn thông

1.1.2 Ch ức năng của hệ thống báo hiệu

Hệ thống báo hiệu thực hiện 3 chức năng chính là:

• 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 của mạch vòng thuê bao,có trả lời/không trả lời, đường dây bận/rỗi, bình thường/không bình thường, duy trì/giải tỏa

• 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 nhấn (Số điện thoại của 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 khai thác và bảo dưỡng mạng Trong khi chức năng giám sát và

chức năng tìm chọn liên quan trực tiếp đến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài thì chức năng quản lý mạng phục vụ cho việc khai thác và duy trì sự hoạt động của mạng một cách tối ưu nhất Ví dụ như các chức năng quản lý lỗi,

quản lý tắc nghẽn, thông báo trạng thái các thiết bị đang bảo dưỡng hay đang

hoạt động bình thường, cung cấp thông tin về cước phí

1.1.3 Các yêu c ầu của hệ thống báo hiệu

Yêu cầu tổng quát của hệ thống báo hiệu là các tổng đài phải hiểu được các

bản tin (các thông tin báo hiệu) giữa chúng và có tốc độ xử lý nhanh

Các yêu cầu cụ thể:

• Tốc độ báo hiệu nhanh để giảm được thời gian thiết lập cuộc gọi hay độ trễ quay số (PDD - Post Dialling Delay)

• Tránh không ảnh hưởng hay giao thoa giữa tiếng nói và báo hiệu

• Có độ tin cậy cao, rung chuông đúng thuê bao, không lạc địa chỉ

• Thời gian cung cấp các tín hiệu phải nhanh nhất

• Thời gian chuyển các con số địa chỉ giữa các tổng đài phải nhanh nhất

• Thời gian quay số nhanh nhất (tùy thuộc kỹ thuật máy điện thoại)

1.1.4 Các lo ại báo hiệu

Thông thường, người ta chia các tín hiệu báo hiệu thành hai nhóm là báo

hiệu mạng truy nhập và báo hiệu trung kế (báo hiệu liên đài)

Hình 1.1: Báo hi ệu trong mạng viễn thông

• Báo hiệu mạng truy nhập có các báo hiệu là: báo hiệu giữa thiết bị đầu cuối

với nút chuyển mạch chẳng hạn báo hiệu đường dây thuê bao dùng cho mạng chuyển mạch điện thoại công cộng giữa đầu cuối và tổng đài nội hạt, như tín

hiệu mời quay số, tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận

• Báo hiệu liên đài để trao đổi thông tin giữa các nút chuyển mạch trên mạng

viễn thông, cần phải có thiết bị báo hiệu và điều khiển thực hiện báo hiệu, nó mang các thông tin tương tự như báo hiệu thuê bao Các tín hiệu trong báo

hiệu liên đài được phân làm 2 nhóm:

 Các tín hiệu thanh ghi (Register Signal) được sử dụng trong thời gian thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và thông tin về thuê bao,

dịch vụ Tổng đài sẽ xác nhận bằng việc gửi âm hiệu mời quay số Thuê bao sẽ nhập các chữ số địa chỉ của đối tượng cần gọi và các chữ số này sẽ được chuyển thành tín

hiệu và gửi đến tổng đài Cho đến đây mới chỉ là giao tiếp giữa thuê bao với tổng đài mà nó trực thuộc và các tín hiệu báo hiệu này được xếp vào nhóm báo hiệu thuê bao Để rõ hơn chúng ta theo dõi sơ đồ báo hiệu của một cuộc gọi thông thường như hình 1.2

Hình 1.2: Sơ đồ báo hiệu cuộc gọi thông thường

Phương pháp chuyển báo hiệu liên đài lại được phân thành phương pháp báo

hiệu kênh riêng (CAS - Channel Associated Signaling) và báo hiệu kênh chung (CCS - Common Channel Signaling)

Hình 1.3: Phân lo ại báo hiệu

1.1.4.1 Báo hi ệu kênh riêng-CAS

Báo hiệu kênh riêng là phương pháp báo 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 số thoại (Xung thập phân)

• 2VF hai tần số thoại (CCITT số 4)

• MFP (MultiFrequency Pulse) xung đa tần (CCITT số 5, R1)

• MFC (MultiFrequency Code) mã đa tần (R2)

Ở các hệ thống này, tín hiệu báo hiệu thường ở dạng xung hoặc tone được phát trực tiếp trên đường thông thoại hay trên một kênh liên kết Ví dụ: Báo hiệu R2-MFC phát các tín hiệu thanh ghi dưới dạng tone trực tiếp trên kênh thoại còn các tín hiệu đường dây được chuyển giao dưới dạng xung trên khe thời gian 16 (TS: Time Slot) của luồng E1 tương ứng

Các hệ thống báo hiệu kênh riêng có nhược điểm chung như: Tốc độ chậm, dung lượng thấp, hiệu suất thấp, hỗ trợ ít dịch vụ, không đáp ứng được nhu cầu phát triển và mở rộng dịch vụ

Vào những năm 1960 khi những tổng đài được điều khiển bằng chương trình lưu trữ sẵn (SPC: Stored Program Control) được đưa vào sử dụng trong mạng điện thoại thì một phương pháp báo hiệu mới ra đời 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 để truyền các tín hiệu báo hiệu cho nhiều kênh thoại và không nhất thiết kênh báo hiệu và kênh thoại phải đi chung với nhau Kiểu báo hiệu này gọi là báo hiệu kênh chung Trong báo hiệu kênh chung các thông tin báo hiệu được chuyển đi dưới dạng gói

Có hai loại báo hiệu kênh chung được CCITT tiền thân của ITU (International Telecommunication Union: Liên minh viễn thông quốc tế) chuẩn hóa:

• Hệ thống 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 hỗ trợ kênh truyền dẫn số 64kbps và cả đường dây analog, có thể coi CSS7 như mạng truyền số liệu

dạng gói độc lập với mạng thoại, chuyên dùng để truyền các thông tin báo

hiệu phục vụ cho việc cung cấp các dịch vụ thoại, dịch vụ phi thoại và các thông tin quản lý mạng

Hệ thống SS7 có nhiều ưu điểm nổi bật so với các mạng báo hiệu khác là:

• Nhanh: Phần lớn các trường hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm dưới 1 giây

• Dung lượng cao: Mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài ngàn cuộc gọi cùng lúc

• Kinh tế: Cần ít thiết bị hơn so với các hệ thống báo hiệu truyền thống Đơn

giản hơn trong việc nâng cấp ví dụ khi cần thêm vào các dịch vụ mới chỉ cần

nạp lại chương trình do SS7 hoạt động trên tổng đài điều khiển bằng chương trình lưu trữ sẵn

• Độ tin cậy cao: Nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu linh động, uyển chuyển Nó cũng có khả năng cung cấp báo hiệu giữa các thành phần mạng không có kết

nối báo hiệu trực tiếp đi kèm với kết nối thoại

• Linh hoạt: Hệ thống có thể mang thông tin của nhiều loại tín hiệu khác nhau, cung cấp nhiều dịch vụ cả thoại và phi thoại, có khả năng phát triển thêm các

dịch vụ mới và đáp ứng được nhiều loại mạng được ra đời sau như:

 PSDN - The Public Switched Data Network: Mạng chuyển mạch số công cộng

 ISDN - The Intergrated Services Digital Network: Mạng số tích hợp

đa dịch vụ

 IN - The Intelligent Network: Mạng thông minh

 PLMN - The Public Land Mobile Network: Mạng thông tin di động công cộng

1.2 H ệ thống báo hiệu kênh chung số 7

SS7 được đưa ra năm 1980, hệ thống báo hiệu này được thiết kế tối

ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số tốc độ 64Kb/s Trong thời gian này, giải pháp phân lớp trong giao tiếp thong tin đã được phát triển tương đối hoàn thiện, đó là hệ thống giao tiếp mở OSI (Open System Interconection), và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã được ứng dụng vào báo hiệu số 7 Hệ

thống báo hiệu số 7 được thiết kế không chỉ cho điều khiển thiết lập, giám sát các

cuộc gọi điện thoại mà cả các dịch vụ phi thoại

1.2.1 Các khái ni ệm cơ bản

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 phải là một tổng đài SPC và báo hiệu số 7 là

dạng thông tin số liệu giữa các bộ vi xử lý Chức năng chính của nó là định tuyến cho các báo hiệu

Các gói báo hiệu được chuyển đi trong mạng và được xử lý độc lập với nhau,

do đó để các gói được chuyển đến đúng đích đến, các phần tử của mạng phải có danh định và thông tin đó được chứa trong nhãn của mỗi gói cho mục đích định tuyến Mỗi SP sẽ được đặt cho một số danh định gọi là mã điểm báo hiệu SPC, số này là duy nhất trên mạng và có giá trị từ 0 đến 214-1

Hình 1.4: Các điểm báo hiệu

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

STP giám sát đích đến của bản tin mà nó quản lý, tra cứu bảng định tuyến và

gửi bản tin theo đường kết nối đã được chọn từ bảng định tuyến mà không xử lý nội

dung của bản tin Nói cách khác, STP thực hiện chức năng như một trung tâm

chuyển mạch gói gồm: Định tuyến, giao diện với hệ thống quản lý, bảo dưỡng, hỗ

trợ và khai thác mạng

SSP điều khiển việc thiết lập cuộc gọi, đồng thời có khả năng dừng tiến trình

gọi, yêu cầu những dữ liệu không biết và đưa ra những phản ứng phù hợp với câu

trả lời Trong thực tế các STP thường bao gồm 2 chức năng STP và SSP Chúng có

thể thu, phát và chuyển tiếp bản tin báo hiệu

SCP quản lý và cung cấp dữ liệu, các dịch vụ số trong mạng SS7 Những

dịch vụ đó có thể nằm trong chính SCP hoặc SCP làm cổng để truy cập dịch vụ ở

một nơi khác Mặc dù có hai dạng như vậy nhưng nói chung SCP là điểm có thể

điều khiển nhiều dịch vụ khác nhau

1.2.1.5 Kênh báo hi ệu và chùm kênh báo hiệu

Các điểm báo hiệu liên lạc với nhau thông qua kênh báo hiệu Signaling Link

Về mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ở 2 đầu và môi trường truyền dẫn đấu nối 2 đầu báo hiệu Môi trường truyền dẫn báo hiệu thường là khe

thời gian 16 (TS16) trong luồng PCM 30 có tốc độ 64Kbps Đôi khi báo hiệu SS7 được 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 Linkset)

Hình 1.5: K ết nối báo hiệu

Tuyến báo hiệu (SR: Signaling Route) là con đường chuyển giao báo

hiệu giữa 2 SP, nó có thể chỉ là 1 SL nhưng cũng có thể là tập hợp nhiều SL và STP

Chùm tuyến báo hiệu (SRS: Signaling Routeset) là tập hợp tất cả các tuyến báo hiệu giữa 2 SP Từ SP A đến SP B trong hình 1.5 có 2 kênh báo hiệu và có 5 chùm kênh báo hiệu

Hình 1.6: Các lo ại kênh báo hiệu

Có 6 loại kênh báo hiệu:

 Loại A: Liên kết STP và điểm cuối báo hiệu (SCP, SSP) đang được sử dụng

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

 Loại C: Liên kết 1 STP tới STP dự phòng của nó trong trường hợp nó không

thể chuyển giao bản tin tới đích (một SP khác) vì liên kết 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

1.2.1.6 Các phương thức báo hiệu

Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường truyền tín hiệu báo hiệu và đường thoại (hoặc loại dữ 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 1.7 là trường hợp giữa STP với SSP A và SSP B

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

Hình 1.7: Các phương thức báo hiệu

Về lý thuyết ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau Chẳng hạn, một cấu trúc mà tất cả các tổng đài trong mạng đều có chức năng làm STP Một cấu trúc khác có hình sao với một tổng đài làm chức năng STP để chuyển thông tin báo hiệu

tới các tổng đài chỉ có chức năng SP Trên thực tế, người ta sử dụng một kiểu cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc trên

Hình 1.8: Phân c ấp mạng SS7

Mạng này sử dụng một số tổng đài làm STP Việc trao đổi thông tin giữa các

tổng đài sẽ thông qua các STP, như vậy hình thành một mạng báo hiệu đường trục Khi đó, chúng ta có cấu trúc gồm 3 mức: Mức điểm báo hiệu SP, mức STP vùng và

mức STP quốc gia Bên trong mức STP vùng có thể chia thêm mức tùy nhu cầu mỗi nước

STP quốc gia còn có nhiệm vụ kết nối quốc tế, vì thế nó có thể thuộc nhiều

mạng khác nhau Một STP có thể nằm trong 2 vùng quốc gia và 2 vùng quốc tế

Một quốc gia có tối đa 8 STP quốc tế

1.2.2 Mô hình phân l ớp của SS7

Khi CCITT công bố sách vàng năm 1980 thì tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO: International Standards Organization) cũng giới thiệu mô hình kham khảo OSI (Open System Interconnection), mô hình mở cho các hệ thống truyền thông tin trong mạng máy tính Hai mô hình có cùng cấu trúc module phân lớp, các lớp có các chức năng riêng và độc lập với các lớp khác, sự thay đổi trong 1 lớp sẽ không

dẫn đến sự thay đổi của lớp khác Mục đích là để tạo tính tương thích mở giữa các thiết bị của các hãng khác nhau, chỉ cần chúng bảo đảm đúng chức năng mỗi lớp thì

sẽ hoạt động được với nhau

Hình 1.9: Mô hình phân l ớp OSI và SS7

Mô hình phân lớp của SS7 khá giống với mô hình OSI ở 3 lớp dưới và được

gọi là thành phần chuyển giao bản tin (MTP: Message Transfer Part), tuy nhiên mức

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

của OSI Hai mô hình này không thực sự tương thích với nhau Lớp 4, lớp vận chuyển trong mô hình OSI mô tả 2 phương thức truyền số liệu: Hướng kết nối (Connection-oriented) và không kết nối (Connectionless) trong khi MTP thì chỉ hỗ

trợ truyền không kết nối MTP chỉ chuyển giao số liệu với số lượng nhỏ và tốc độ nhanh

Để khắc phục điều này, năm 1984 trong sách đỏ do CCITT công bố (CCITT No7 Red Book) đã đưa thêm vào thành phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP

nhằm đáp ứng nhu cầu mở rộng cho các ứng dụng cần thiết SCCP có khả năng hỗ

trợ 2 phương thức truyền kể trên và tương đương với lớp 4 của mô hình OSI nên các ứng dụng tương ứng với lớp 5 trở lên trong mô hình OSI sẽ tương thích với nó Khi đó, SCCP sẽ sử dụng MTP như một phương tiện truyền dẫn tương ứng với lớp

1, 2, 3 của mô hình OSI

Mô hình phân lớp của SS7 gồm 4 lớp, mỗi lớp đảm trách chức năng riêng:

 Lớp 1: Các chức năng liên kết báo hiệu mức vật lý

 Lớp 2: Các chức năng điều khiển liên kết

 Lớp 3: Các chức năng quản lý mạng

 Lớp 4: Các chức năng thành phần người dùng

Hình 1.10: C ấu trúc chức năng của SS7

► Cấu trúc chức năng MTP mức 1 (Đường số liệu báo hiệu)

Mức 1 trong phần chuyển giao bản tin MTP gọi là đường số liệu báo hiệu, nó tương đương với lớp vật lý (lớp 1) trong mô hình OSI

Đường số liệu báo hiệu là một đường truyền dẫn gồm 2 kênh số liệu hoạt động đồng thời trên cả hai hướng ngược nhau với cùng một tốc độ Kết cuối báo

hiệu tại từng đầu cuối của đường báo hiệu gồm tổ chức chức năng của MTP mức 2

để phát và thu các bản tin báo hiệu Tốc độ chuẩn của một kênh truyền dẫn số là 56Kb/s hoặc 64Kb/s, mặc dù tốc độ tối thiểu cho điều khiển các áp dụng là 4.8Kb/s Các ứng dụng quản trị mạng có thẻ sử dụng tốc độ thấp hơn 4.8Kb/s

► Cấu trúc chức năng MTP mức 2 (Đường báo hiệu SL)

Phần chuyển giao bản tin MTP mức 2 cùng MTP mức 1 cung cấp một đường

số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu được đấu nối trực tiếp MTP mức 2 là phát hiện lỗi có thể xảy ra trên đường truyền, khôi

phục lại bằng cách truyền lại và điều khiển lưu lượng

Hình 1.12: MTP m ức 2

► Cấu trúc chức năng MTP mức 3 (Mạng báo hiệu SN)

MTP lớp 3 cung cấp các chức năng và thủ tục có liên quan đến định tuyến cho bản tin và quản trị mạng MTP mức 3 trùng với lớp mạng (lớp 3) trong 7 lớp

của mô hinh OSI Giả sử các điểm báo hiệu (SP) được nối với các đường báo hiệu (LS) đã được mô tả trong MTP mức 1 và mức 2 Các chức năng của MTP mức 3 được phân chia thành 2 loại cơ bản là các chức năng xử lý báo hiệu và các chức năng quản trị mạng Các chức năng này được mô tả trong hình sau:

Hình 1.13: C ấu trúc chức năng MTP mức 3

► Cấu trúc và chức năng phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP

Phần điều khiể đấu nối báo hiệu SCCP hỗ trợ cho MTP để cung cấp các dịch

vụ mạng không đấu nối có định hướng, cũng như khả năng phiên dịch địa chỉ để truyền các thong tin báo hiệu có liên quan đến mạng chuyển mạch kênh, mạng di

dộng, dịch vụ cơ sở dữ liệu SCCP cùng với MTP mức 3 cung cấp một dịch vụ

mạng tương đương với lớp mạng trong mô hình OSI

Hình 1.14: Sơ đồ khối cấu trúc của SCCP

► Chức năng thành phần người sử dụng

Lớp 4 gồm thành phần điều khiển kết nối và nhiều thành phần người dùng

UP khác nhau Cần lưu ý rằng user ở đây không có nghĩa là người sử dụng mà là network user ví dụ như: cơ sở dữ liệu hay bộ xử lý của tổng đài

Ứng dụng trong điện thoại

Phần người sử dụng điện thoại TUP xác định các chức năng báo hiệu cần thiết trong mạng báo hiệu số 7 cho lưu lượng quốc gia cũng như quốc tế Nó cung

cấp các đặc tính báo hiệu điện thoại giống như các hệ thống báo hiệu khác của ITU TUP sử dụng các khả năng vận chuyển của MTP để cung cấp các báo hiệu liên quan đến mạng chuyển mạch kênh trong điều khiển các cuộc gọi thoại bao gồm cả 2 loại trung kế số và trung kế tương tự

Ứng dụng trong mạng số đa dịch vụ ISUP

Chức năng cơ bản của phần sử dụng mạng số đa dịch vụ là điều khiển các đấu nối mạng chuyển mạch kênh giữa đường thuê bao và các kết cuối của tổng đài,

bao gồm các kết cuối cho các dịch vụ thoại cơ bản, số liệu và các dịch vụ hỗ trợ ISUP cung cấp mọi chức năng cho cả phần sử dụng điện thoại TUP và sử dụng số

liệu DUP và nó đang có xu hướng sẽ thay thế các áp dụng này ISUP cung cấp các

chức năng từ lớp 3 đến lớp 7 trong mô hình phân lớp của OSI và nó được mô tả như hình sau

Hình 1.15: ISUP trong mô hình 7 l ớp

Các thông tin báo hiệu được tạo và tách ghép tại lớp 4 của các user tương ứng Các bản tin được truyền đi bởi các lớp thấp hơn Thông tin trong các bản tin bao gồm thông tin phục vụ hoạt động của các user, loại và định dạng của bản tin

Nó cũng bao gồm các thông tin phục vụ cho việc định tuyến ở lớp 3 Khi qua STP các thông tin ở lớp 4 được giữ nguyên

Hình 1.16: Sơ đồ chức năng của SS7

Lớp 1 đến lớp 3 được gọi chung là thành phần chuyển giao bản tin MTP MTP thực hiện các chức năng chung cho tất cả các bản tin nhằm cung cấp khả năng

vận chuyển trong suốt, chính xác và tin cậy bản tin giữa các UP của mạng

Thông tin báo hiệu do UP tạo ra sẽ được đưa xuống MTP để chuyển tới đúng nơi nhận MTP phía đầu nhận sẽ chuyển lên đúng UP cần nhận

TÓM TẮT CHƯƠNG 1:

Trong chương 1, luận văn đã trình bày các khái niệm về báo hiệu, các chức năng chính của mạng báo hiệu, lý thuyết báo hiệu số 7 với các nội dung: Định nghĩa các thành phần trong mạng SS7, các phương thức và phân cấp trong mạng báo hiệu,

mô hình phân lớp của SS7, so sánh với mô hình OSI,

Nội dung của chương này là cơ sở lý thuyết để có thể hiểu được các vấn đề

sẽ được trình bày trong chương 2: Hệ thống báo hiệu tập trung

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÁO HIỆU TẬP TRUNG

2.1 S ự ra đời hệ thống STP độc lập

Mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network) hay mạng hội tụ là mạng tích hợp công nghệ IP vào viễn thông Nó được xây dựng trên lõi là mạng IP, cho phép đưa các loại dữ liệu, dịch vụ của nhiều mạng khác nhau vào một mạng chung

có khả năng đáp ứng một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả thoại, số liệu và các nhu cầu đa phương tiện

Nhờ tích hợp sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách

đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Trong các mạng điện thoại truyền thống, SS7 là giao thức báo hiệu chủ yếu

Vì thế khi muốn kết nối mạng PSTN vào NGN, cần phải có các giải pháp cho việc đưa báo hiệu SS7 vào NGN mà vẫn bảo đảm tính chính xác, tốc độ, độ linh hoạt và giá trị nội dung của nó khi liên lạc giữa các mạng

Việc kết nối SS7 vào NGN được thông qua cổng báo hiệu SG Còn trung tâm chuyển mạch, làm nhiệm vụ kết nối, quản lý, điều khiển, tính cước cuộc gọi là MGC (hay Call Agent) Vì thế SG cần phải chuyển được nội dung các bản tin SS7 đến MGC mà vẫn đạt được các yêu cầu kể trên

Sigtran ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu đó Nó là giao thức do IETF xây dựng

để làm giao diện liên lạc giữa SG và các điểm báo hiệu trong mạng IP (điển hình là MGC), hiện nay nó vẫn đang được phát triển bởi nhóm làm việc Sigtran (IETF Sigtran Working Group)

H ệ thống báo hiệu hiện nay:

C ấu trúc: Hệ thống có cấu trúc hình mesh dẫn đến số lượng kênh báo hiệu

quá nhiều, không tối ưu

đài đó quá cũ, không có khả năng mở rộng hay nâng cấp các tính năng mới như chuyển tiếp báo hiệu theo định tuyến động; lọc và thống kê các bản tin báo hiệu, SMS; chuyển đổi ITU/ANSI; hỗ trợ INP…

Năng lực hệ thống: Năng lực hệ thống báo hiệu hiện nay chỉ thích hợp với

các dịch vụ truyền thống

thực hiện theo mô hình phân tán là không tối ưu đối với hệ thống mạng báo hiệu cũ quá nhiều (vài trăm) điểm báo hiệu

Như vậy chúng ta có thể nhận thấy các hệ thống báo hiệu số 7 truyền thống được tích hợp trong hệ thống chuyển mạch chỉ thích hợp với mạng thế hệ 2 (2G), từ năm 2000 trở về trước khi lưu lượng và các dịch vụ gia tăng trên báo hiệu không nhiều Tuy nhiên, trong giai đoạn từ năm 2000 tới nay, mạng viễn thông đang có xu hướng IP hoá một cách nhanh chóng, vì vậy SIGTRAN cũng ngày càng phổ biến và được áp dụng triển khai rộng rãi hơn, rất thích hợp với mạng thế hệ thứ 3 (3G)

Thực tế trên thế giới cho thấy với nhu cầu phát triển mạng và dịch vụ như hiện nay, các dịch vụ giá trị gia tăng đều dựa trên cơ sở hệ thống báo hiệu, nhiều nhà cung

cấp dịch vụ viễn thông lớn trên thế giới như France Telecom, Reach, VSNL/Teleglobe, VzB, Qwest, Vodafone, Orange… đó và đang có xu hướng triển khai các hệ thống báo hiệu độc lập, tách khỏi mạng chuyển mạch thoại truyền

thống Trong tương lai khi mạng viễn thông chuyển sang mạng thế hệ mới (3G+)

với xu hướng sử dụng báo hiệu SIP, việc tách mạng báo hiệu khỏi mạng chuyển

mạch thoại truyền thống càng được khẳng định là định hướng hết sức đúng đắn và

cần được triển khai sớm

2.2 T ổng quan về SIGTRAN

2.2.1 Gi ới thiệu chung về SIGTRAN

Sigtran hay còn gọi là “SS7 Over IP” là 1 nhóm làm việc của IETF, được thành lập vào năm 1999 với nhiệm vụ xây dựng 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 mạng IP

Bộ giao thức này bao gồm một lớp vận chuyển mới là Giao thức vận chuyển điều khiển luồng SCTP và các lớp thích ứng người dùng UAL (hay còn gọi là các

lớp thích ứng bản tin báo hiệu) có khả năng thay thế các chức năng của các lớp thấp

của SS7 và ISDN trong môi trường mạng IP

Sigtran hoạt động giữa SG và các thiết bị trong môi trường IP Cơ chế hoạt động của nó là sử dụng các UA để tạo thành đường ngầm trên SCTP để chuyển báo

hiệu đi 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 dẫn như:

Độ tin cậy và tốc độ truyền dẫn

Việc triển khai được Sigtran trong NGN sẽ mang lại nhiều lợi ích:

• Giảm giá thành thiết bị do không cần phải có những khoản đầu tư đắt đỏ trong mạng truyền thống

• Tăng hiệu suất, do tận dụng được ưu thế về công nghệ tiên tiến trong mạng NGN với băng thông, khả năng thông suốt và tính mềm dẻo cao hơn hẳn

• Các dịch vụ cộng thêm: Việc phát triển trên nền NGN cho phép thực hiện đa

giải pháp và việc triển khai các dịch vụ mới đơn giản và nhanh chóng hơn

2.2.2 S ự cần thiết của SCTP và các lớp thích ứng

Giải pháp của Sigtran là xây dựng các đường hầm để vận chuyển các bản tin

của SS7 qua mạng IP, nó sử dụng các lớp thay thế bên dưới để các User SS7 bên trên vẫn hoạt động bình thường còn các lớp này sẽ đóng các bản tin SS7 vào chiếc

vỏ thích hợp và vận chuyển qua mạng IP

Trong mạng IP hiện nay 2 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 đều không phù hợp để vận chuyển dữ liệu báo hiệu

Hình 2.1: L ựa chọn lớp Transport phù hợp cho báo hiệu

TCP (Transmission Control Protocol)

Có vài vấn đề khi sử dụng TCP để mang một giao thức nhạy cảm với thời gian như SS7 Thực tế SS7 được thiết kế cho mục đích sử dụng tương đối khác biệt

TCP là loại luồng byte (byte-streamed), nó cung cấp 1 luồng đơn lẻ dữ liệu

và bảo đảm nó được phân phối đúng theo thứ tự byte, vì thế nó thích hợp cho các

loại dữ liệu lớn và không có cấu trúc như tập tin hay email

TCP tương đối nhạy cảm với độ trễ vì các lỗi mạng: Mất gói hay sự xáo trộn

thứ tự các gói nhận được Khi gặp lỗi như vậy, TCP sẽ giữ lại các gói trong bộ đệm

và chờ cho đến khi nhận đủ các gói để có thể xếp cho đúng thứ tự Lưu ý là hoàn toàn không thích hợp để truyền các bản tin SS7 Nếu chỉ 1 luồng TCP truyền đi các báo hiệu ISUP cho nhiều kết nối, thì chỉ cần bị mất 1 gói thuộc về 1 cuộc gọi nào đó thì sẽ gây lên hậu quả là trễ toàn bộ các bản tin ISUP khác

Một vấn đề khác nữa là chu kỳ của các bộ đếm thời gian TCP, có trường hợp quy định thời gian kết nối, giữ kết nối và định thời truyền lại quá lớn và vượt quá độ

trễ quy định trong viễn thông khi thiết lập cuộc gọi, nhận biết mất kết nối và truyền

lại

UDP (User Datagram Protocol)

UDP là giao thức dựa trên bản tin và cung cấp dịch vụ không kết nối nhanh

Về tốc độ nó thích hợp cho việc truyền các bản tin báo hiệu nhạy cảm với độ

trễ thời gian Tuy nhiên UDP lại chỉ cung cấp dịch vụ datagram không tin cậy Chức năng điều khiển lỗi, ví dụ thứ tự bản tin, phát hiện trùng lặp hay yêu cầu truyền lại

bản tin bị lỗi nếu cần sẽ được thực hiện bởi lớp ứng dụng

SCTP (Stream Control Transport Protocol)

Nhóm làm việc Sigtran của IETF đã định nghĩa ra giao thức SCTP có thể

khắc phục các nhược điểm này của TCP và UDP SCTP là một giao thức vận chuyển mới, được thiết kế với yêu cầu nhạy cảm về thời gian của dữ liệu báo hiệu

Nó phải đủ linh hoạt cho việc sử dụng chung

• Nó có khả năng thích ứng tốc độ, tự điều chỉnh theo tình trạng mạng

• Nó hỗ trợ đa địa chỉ (multi-homing) tức là mỗi điểm cuối SCTP có thể có nhiều địa chỉ IP, các địa chỉ này có thể thuộc các giao diện kết nối độc lập Định tuyến đến một địa chỉ sẽ độc lập với những địa chỉ khác và khi 1 tuyến

bị lỗi thì tuyến khác sẽ được sử dụng Tính năng này giúp SCTP hạn chế rất nhiều ảnh hưởng của các lỗi bị hư đường truyền hay tắc nghẽn mạng

• Nó 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 1 gói SCTP duy nhất (Bundling) và một bản tin báo hiệu cũng có thể 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 bản tin có cấu trúc khung tường 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 hỗ trợ cho khả năng Fragmentation và Bundling

• Một đặc điểm nổi bật nữa của SCTP so với TCP là nó hỗ trợ đa luồng: Dữ

liệu được chia thành nhiều luồng, mỗi luồng phân phối dữ liệu theo trình tự độc lập Tính năng này cho phép các user chia một kết nối IP giữa 2 điểm đầu cuối thành vài luồng dữ liệu, mỗi luồng được gán cho 1 ứng dụng hay tài nguyên riêng Nếu xảy ra 1 lỗi hay trễ trên 1 luồng sẽ không làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của luồng khác

Lấy 1 ví dụ về ưu điểm này của SCTP so với TCP, giả sử TUP trong 1 tổng đài đang quản lý 3 cuộc gọi kết nối Nếu các bản tin TUP được truyền đi bằng TCP thì giống như chúng đi qua 1 cái ống theo tuần tự Giả sử 2 cuộc gọi được giải phóng cùng lúc, nhưng bản tin giải tỏa cuộc gọi 1 bị mất thì cả bản tin giải tỏa cho

cuộc gọi 2 cũng bị giữ lại và chờ cho đến khi TCP nhận ra, yêu cầu truyền lại, nhận

và sắp xếp theo thứ tự Độ trễ trong quá trình này lên tới cả chục giây, độ trễ này vượt quá tiêu chuẩn của PSTN