Nâng cao hiệu quả làm việc giữa các mạng trong hệ thống FixSMS

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACM Address Complete Message Bản tin hoàn thành địa chỉ AE Application Entities Các thực thể ứng dụng AERM Alignment Error Rate Monitor Giám sát tỷ lệ l

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH SÁCH THUẬT NGỮ 7

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 8

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 9

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 12

1.1 Tổng Quan 12

1.2 Cấu Trúc Hệ Thống Báo Hiệu Số 7 14

1.2.1 Điểm chuyển mạch dịch vụ (Service Switching Point SSP) 14

1.2.2 Điểm chuyển giao báo hiệu (Signalling Transfer Point STP) 15

1.2.2.1 STP quốc gia (National STP) 15

1.2.2.2 STP quốc tế (International STP) 16

1.2.2.3 STP cổng nối (Gateway STP) 16

1.2.3 Điểm điều khiển dịch vụ (Service Control Point SCP) 16

1.3 Kênh, Tuyến và Phương Thức Báo Hiệu 17

1.3.1 Điểm báo hiệu – Signalling Point (SP) 17

1.3.2 Kênh báo hiệu & Chùm kênh báo hiệu 17

1.3.3 Tuyến báo hiệu & Chùm tuyến báo hiệu 17

1.3.4 Các phương thức báo hiệu 17

1.4 Phần Chuyển Giao Tin Báo MTP 18

1.4.1 MTP mức 1 – Phisical Layer 18

1.4.2 MTP mức 2 – Signalling Link Layer 18

1.4.2.1 Khuôn dạng cơ bản của bản tin báo hiệu mức II gồm: 19

1.4.2.2 Chức năng phát hiện và sửa lỗi 21

1.4.2.3 Chức năng đồng bộ 22

1.4.2.4 Chức năng giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị tín hiệu 22

1.4.2.5 Chức năng điều khiển luồng mức hai 23

1.4.3 MTP mức 3 – Signalling Network Layer 24

1.4.3.1 Chức năng và khuôn dạng bản tin 24

1.4.3.2 Chức năng điều khiển các bản tin báo hiệu 26

1.4.3.3 Chức năng quản lý mạng báo hiệu 27

1.5 Các Chức Năng Đối Tượng Sử Dụng 7 Mức 4 30

CHƯƠNG II: PHẦN ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5 MAP 32

2.1 Tổng Quan 32

2.2 Cấu Hình Của Mạng Di Động 32

2.3 Các Chức Năng Chính Của MAP 35

2.4 Sử Dụng MAP Để Trao Đổi Thông Tin Trong Mạng Di Động 35

CHƯƠNG III: GIAO THỨC BÁO HIỆU SMPP 38

3.1 Giới Thiệu 38

3.2 Các Khái Niệm Cơ Bản 38

3.2.1 Một Phiên làm việc trong SMPP 38

3.2.2 Các Loại PDU 39

3.2.4 Trạng thái của các phiên làm việc 39

3.3 Các Đặc Tính Của Giao Thức SMPP 41

3.3.1 Một giao thức bất đồng bộ 41

3.3.2 Các phương thức bắt & sửa lỗi 43

3.3.2.1 Các lỗi kết nối 43

3.3.2.2 Các lỗi thao tác 43

3.3.3 Chống tắc nghẽn 44

CHƯƠNG IV: INTERWORKING GIỮA MẠNG CỐ ĐỊNH VÀ MẠNG DI ĐỘNG 47 4.1 Tổng Quan 47

4.2 Giao Thức 1 48

4.2.1 Quá trình “Submission” bản tin từ SM TE lên SM SC 48

4.2.2 Quá trình “Delivery” bản tin từ SM SC đến SM TE 49

4.2.3 Kiến trúc của giao thức 50

4.2.3.1 Tầng vật lý 50

4.2.3.2 Tầng DataLink 50

4.2.3.3 Tầng Transfer Layer 51

4.3 Giao Thức 2 52

4.3.1 Quá trình “Submission” bản tin từ SM TE lên SM SC 52

4.3.2 Quá trình “Delivery” bản tin từ SM SC đến SM TE 52

4.4 Mô Hình Thực Tế 53

CHƯƠNG V: ĐO LƯỜNG VÀ ĐÁNH GIÁ MẠNG 55

5.1 Giới Thiệu 55

5.2 Giới Thiệu Máy Đo K1297 và Cấu Hình Kết Nối 56

5.2.1 Máy đo K1297 56

5.2.2 Cấu hình kết nối 56

5.2.3 Những hạn chế của phương tiện đo 56

5.3 Chương Trình 57

5.3.1 Yêu cầu kỹ thuật 57

5.3.2 Mục đích 57

5.3.3 Các module xử lý & Giải thuật (bằng lời – lưu đồ) 58

5.3.3.1 Module Open file 58

5.3.3.2 Module nhận dạng khuôn dạng file đo 58

5.3.3.3 Module lọc dữ liệu 59

5.3.3.4 Module Phân tích dữ liệu 61

5.3.4 Thiết kế chương trình & Giao diện 63

5.3.5 Kết quả chạy chương trình 64

5.3.6 Ưu khuyết điểm 64

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Tài Liệu Tiếng Việt 67

Tài Liệu Tiếng Anh 67

Tài Liệu Từ Internet 67

PHỤ LỤC 68

Phụ Lục A – Khuôn Dạng File Đo 68

Phụ Lục B 7 Khuôn Dạng Các PDU Của Giao Thức SMPP 71

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ACM Address Complete Message Bản tin hoàn thành địa chỉ

AE Application Entities Các thực thể ứng dụng

AERM Alignment Error Rate Monitor Giám sát tỷ lệ lỗi đồng bộ

ASE Application Service Element Phần tử dịch vụ ứng dụng

AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực

BIB Backward Indicating Bit Bit chỉ thị hướng ngược

BSC Base Service Controller Bộ điều khiển trạm cơ sở

BSDB Business Service Database Cơ sở dữ liệu dịch vụ kinh doanh BSN Backward Sequence Number Số tuần tự hướng ngược

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát cơ sở

CAS Channel Associated Signalling Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp

CCS Common Channel Signalling Hệ thống báo hiệu kênh chung

CIC Circuit Identification Code Mã nhận dạng kênh mạch

CMSDB Call Managerment Service Database Cơ sở dữ liệu dịch vụ quản lý cuộc gọi

DPC Destination Point Code Mã điểm báo hiệu đích

DUP Data User Part Phần đối tượng sử dụng dữ liệu

EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị

FIB Forward Indicating Bit Bit chỉ thị hướng thuận

FISU Fill in Signal Unit Bản tin báo hiệu thay thế

FixSMS Fixed Network SMS Dịch vụ tin nhắn cho mạng cố định FSN Forward Sequence Number Số tuần tự hướng thuận

GSM Global System for Mobile

Communication

Hệ thống viễn thông toàn cầu

HLR Home Location Register Thanh ghi địa chỉ thường trú

IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ khởi đầu

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số các dịch vụ tích hợp

ISUP ISDN User Part Phần đối tượng sử dụng đa dịch vụ ITU International Telecommunication

Union

Tổ chức hợp nhất viễn thông quốc tế LIDB Line Information Database Cơ sở dữ liệu thông tin đường kết nối

LSC Link Status Control Bộ điểu khiển trạng thái liên kết

LSSU Link Status Signal Unit Đơn vị báo hiệu trạng thái liên kết MAP Mobile Application Part Phần thủ tục ứng dụng trong di động

MSC Mobile Service Switching Centre Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di

động MSU Message Signal Unit Đơn vị bản tin báo hiệu

MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao bản tin

NSP Network Service Part Phần dịch vụ mạng báo hiệu số 7 OPC Original Point Code Mã điểm báo hiệu gốc

OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối hệ thống mở

PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công

cộng

RLC Release Complete Message Bản tin hoàn thành giải phóng

SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SIF Service Information Field Trường thông tin báo hiệu

SIM Subscriber Identity Module Mô đun nhận dạng thuê bao

SIO Service Information Octet Octet thông tin dịch vụ

SME Short Message Entity Thực thể tin nhắn ngắn

SM SC Short Message Service Centre Trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn

SM TE Short Message Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối tin nhắn ngắn

SMPP Short Message Peer to Peer Protocol Giao thức truyền tin nhắn ngang hàng SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn

SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7

SSP Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ

STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển giao báo hiệu

SUERM Signal Units Error Rate Monitor Giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị báo hiệu

TC Transaction Capability Khả năng giao dịch

TCAP Transaction Capabitilities

Application Part

Phần ứng dụng khả năng giao dịch

TUP Telephone User Part Phần đối tượng sử dụng điện thoại VLR Visiter Location Register Thanh ghi địa chỉ tạm trú

D

Điểm chuyển giao báo hiệu 6, 14, 15

Điểm chuyển mạch dịch vụ 5, 14

Điểm điều khiển dịch vụ 5, 14, 16

H

Hệ thống báo hiệu kênh chung 4, 12, 17

Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp 4, 12

P phương thức báo hiệu cận kết hợp 17,

18 phương thức báo hiệu kết hợp 17, 18

T tuyến báo hiệu 17, 27, 28, 29

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1: Mô hình báo hiệu số 7 và tham chiếu OSI 13

Hình 2: Cấu trúc điển hình của mạng báo hiệu số 7 14

Hình 3: STP Quốc Gia 15

Hình 4: STP Quốc Tế 16

Hình 5: Phương thức báo hiệu 18

Hình 6: Điều khiển kênh báo hiệu – Mức II 19

Hình 7: Khuôn dạng bản tin mức 2 21

Hình 8: Bộ giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị báo hiệu 23

Hình 9: Cấu trúc MTP mức 3 24

Hình 10: Khuôn dạng Octet thông tin dịch vụ SIO 25

Hình 11:Khuôn dạng Octet thông tin báo hiệu SIF 26

Hình 12: Cấu trúc mạng di động GSM 33

Hình 13: Vị trí của TCAP trong hệ thống báo hiệu số 7 35

Hình 14: Mô hình thực thể ứng dụng MAP 36

Hình 15: Thủ tục Update Location của thuê bao di động 37

Hình 16: Trạng thái OPEN 39

Hình 17: Trạng thái TRANSMITTER 40

Hình 18: Trạng thái RECEIVER 40

Hình 19: Trạng thái TRANSCEIVER 40

Hình 20: Trạng thái OUTBOUND 41

Hình 21: Sử dụng trạng thái OUTBOUND 41

Hình 22: Minh họa đặc tính bất đồng bộ 42

Hình 23: Minh họa cho thủ tục chống tắc nghẽn 46

Hình 24: Mô hình các tầng ISO/OSI của hệ thống SMS qua kết nối PSTN/ISDN 47

Hình 25: Thiết lập kênh dữ liệu giữa SM_TE và SM_SC để Submit bản tin 48

Hình 26: Khuôn dạng số chủ gọi – Giao Thức 1 49

Hình 27: Mối quan hệ giữa chồng giao thức SMS cho GSM và PSTN/ISDN 50

Hình 28: Cấu trúc của thông điệp lớp Datalink 50

Hình 29: Khuôn dạng số chủ gọi – Giao Thức 2 52

Hình 30: Mô hình hệ thống FixSMS trong giai đoạn chạy thử nghiệm 53

Hình 31: Mô hình hệ thống FixSMS trong thực tế dịch vụ 54

Hình 32: Cấu hình kết nối 56

Hình 33: Module Open File 58

Hình 34: Module nhận dạng khuôn dạng file đo 59

Hình 35: Module lọc dữ liệu 60

Hình 36: Module phân tích dữ liệu 62

Hình 37: Thiết kế chương trình 63

Hình 38: Giao diện chính của chương trình 63

Hình 39: Hộp thoại để lựa chọn cách lọc dữ liệu 64

Hình 40: Kết quả thực hiện chức năng phân tích 64

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Các mức cảnh báo tắc nghẽn 45

Bảng 2: Các lỗi có thể xảy ra ở lớp Datalink 51

Bảng 3: Các kiểu tham số của giao thức SMPP 71

Bảng 4: Khuôn dạng tổng quát của các PDU 72

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển rất nhanh chóng của thế giới công nghệ Các ngành công nghệ cụ thể cũng không ngừng tìm tòi, phát triển các lĩnh vực riêng của mình Và trong xu hướng toàn cầu đó các ngành công nghệ đôi khi lại tìm đến nhau, kết hợp lại

để tạo ra một ngành công nghệ mới có những ứng dụng vào tự nhiên và xã hội hết sức mới mẻ và có ích

Phải kể đến ở đây là những ngành như Tin Sinh học, Tin – Y học hay sự kết hợp giữa ngành công nghệ Na nô với các ngành công nghệ khác tạo ra vô số những ứng dụng kỳ thú được dự báo là sẽ làm thay đổi bộ mặt thế giới trong tương lai không xa nữa

Ngành Tin học và Viễn thông cũng vậy Tuy sự kết hợp này không còn mới

mẻ nữa nhưng nó vẫn có nhiều ứng dụng thực tế Trong quá trình phát triển của mình hai ngành ngày càng tìm được nhiều tiếng nói chung và đến ngày nay ranh giới giữa chúng đã bị xóa nhòa Điều đó tạo thuận lợi để các mạng viễn thông và các mạng máy tính có thể liên thông với nhau, có thể trao đổi thông tin với nhau, khai thác tài nguyên của nhau… Công nghệ thông tin và Viễn thông ở Việt Nam cũng không nằm ngoài quy luật chung đó

Là một sinh viên công nghệ thông tin chuyên ngành mạng và hệ thống, tôi đã được học hỏi nhiều về lĩnh vực mạng máy tính Nhưng vẫn còn thiếu kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực viễn thông nên tôi đã rất hào hứng khi nhận làm đề tài tốt nghiệp của mình về lĩnh vực viễn thông Đó là đề tài nghiên cứu về dự án hệ thống tin nhắn cho mạng cố định FixSMS đang được triển khai thực tế ở công ty VTN

Công việc của tôi là nghiên cứu hoạt động liên mạng của hệ thống và viết một chương trình để kiểm soát thông số thành công của hệ thống Theo gợi ý của thầy hướng dẫn, tôi đặt tên đề tài là: “Nâng cao hiệu quả làm việc giữa các mạng trong hệ thống FixSMS” Đó là một hệ thống cho phép gửi và nhận tin nhắn SMS qua mạng điện thoại cố định

Một điều hết sức may mắn cho tôi khi thực hiện đề tài tốt nghiệp này là người hướng dẫn tôi cũng chính là người trực tiếp điều hành dự án Vì vậy trong quá trình làm đồ án ngoài những phần lý thuyết tôi còn được hướng dẫn rất tỷ mỉ về hệ thống thực tế và các quy trình cũng như tiến độ công việc của dự án Điều đó rất có ích cho tôi về sau này

Sau khi đã nghiên cứu kỹ lưỡng nội dung phải làm tôi đã tiến hành thực hiện

và bố trí trình bầy đề tài của mình như sau:

Chương 1: Hệ thống báo hiệu số 7 là hệ thống báo hiệu được dùng phổ biến nhất trên thế giới cũng như ở Việt Nam cho mạng viễn thông, nên việc trình bầy những

khái niệm, giao thức của hệ thống báo hiệu số 7 là không thể thiếu nếu muốn tìm hiểu

Chương 5: Đo lường và đánh giá mạng – đây là chương đề cập đến việc phân tích kết quả đo mạng do máy đo K1297 xuất ra mà tôi đã phải viết chương trình để thực hiện điều đó

Trong thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp và những người thân của tôi Điều này giúp tôi tự tin và vững vàng hơn trước những khó khăn và thách thức

Đặc biệt tôi gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Trung Dũng đã không quản ngại, mặc dù rất bận nhưng đã tận tình hướng dẫn tôi và giúp tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Mong được sự góp ý của mọi người!

Lê Bảo Anh

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7

1.1 Tổng Quan

Trên mạng viễn thông để có thể liên lạc trao đổi thông tin thì cần có hệ thống báo hiệu Hiện nay tồn tại hai hệ thống báo hiệu chủ yếu cho mạng viễn thông là:

Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp (CAS – Chanel Associated Signalling)

Hệ thống báo hiệu kênh chung (CCS – Common Chanel Signalling)

Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp – CAS, sở dĩ gọi như vậy là vì hệ thống này dùng chung một kênh vừa để truyền tín hiệu thoại lại vừa để truyền thông tin báo hiệu cho cuộc liên lạc đó Vì vậy thông tin báo hiệu và tín hiệu thoại cần phải được chia sẻ một cách hợp lý để không xảy ra hiện tượng tranh chấp tài nguyên Cách mà CAS thực hiện là sẽ truyền tín hiệu thoại sau khi những thông tin báo hiệu kết thúc (tức là khi thuê bao bị gọi nhắc máy) Đây là cách thực hiện chủ yếu của các tổng đài chuyển tiếp khi có hai thuê bao muốn liên lạc với nhau Ta dễ dàng nhận thấy tổng thời gian kết nối

sẽ tăng theo số lượng yêu cầu kết nối vì với mỗi kết nối thì thông tin báo hiệu lại phải thiết lập lại từ đầu Mặt khác trong ngành truyền thông hiện nay thì mạng điện thoại không chỉ đơn thuần là để truyền thoại nữa mà nó có thể liên thông với những mạng khác và có thêm rất nhiều các dịch vụ gia tăng khác mà đôi khi tín hiệu thoại không còn cần thiết nữa, vì vậy sẽ rất lãng phí tài nguyên nếu phải để trống khoảng thời gian thoại cho những ứng dụng này Đây cũng là nhược điểm chính của CAS so với CCS

Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS là hệ thống mà các tín hiệu thoại được truyền trên các kênh độc lập với nhau, nhưng các thông tin báo hiệu của các các cuộc gọi đó được truyền trên một kênh báo hiệu chung “Common” Các kênh báo hiệu này tồn tại độc lập trong mạng, nó truyền các tín hiệu điều khiển, giám sát, thông tin địa chỉ… Vì vậy thời gian thiết lập cuộc gọi sẽ giảm đi đáng kể, đồng thời hỗ trợ tốt cho các dịch vụ phi thoại khác đang và sẽ phát triển trong tương lai Vì CCS có nhiều đặc điểm vượt trội nên báo hiệu này đang được sử dụng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới Các tổ chức chuẩn hóa quốc tế liên tục đưa ra những tiêu chuẩn cho hệ thống báo hiệu này, trong đó phải kể đến Hệ thống báo hiệu số 7 (Signalling System No 7, đôi lúc còn được gọi là báo hiệu C7) được CCITT công bố vào năm 1980 và đến năm 1983 nó được ISO đưa ra mô hình để tham chiếu với mô hình OSI chuẩn 7 lớp và chính thức được công nhận là chuẩn trên toàn thế giới

Hệ thống báo hiệu số 7 được phân ra làm nhiều phần, mỗi phần có nhiệm vụ, chức năng khác nhau Sự tương ứng giữa mô hình chuẩn OSI và hệ thống báo hiệu số 7 được thể hiện như trên hình sau Theo đó nó chỉ gồm có 4 lớp chính (mỗi lớp có thể có nhiều phần khác nhau), trong đó 3 lớp thấp nhất của hệ thống tương ứng với 3 lớp thấp của mô hình OSI và thường được gọi là phần chuyển giao tin báo MTP (Message

Transfer Part) Lớp thứ 4 là lớp ứng dụng bao gồm nhiều phần khác nhau như: phần đối tượng sử dụng đa dịch vụ ISUP (ISDN User Part), phần đối tượng sử dụng dữ liệu DUP (Data User Part), phần đối tượng sử dụng điện thoại TUP (Telephone User Part), phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part), phần ứng dụng khả năng giao dịch TCAP (Transaction Capabilities Application Part)… Các phần này được xây dựng để phục vụ cho các đối tượng sử dụng khác nhau của mạng viễn thông Một số phần có liên quan sẽ được trình bầy rõ trong chương này và chương sau của quyển đồ án này

Để có thể hình dung một cách trực quan về hệ thống người ta đã đưa ra mô hình chuẩn sau để tham chiếu với mô hình OSI:

Hình 1: Mô hình báo hiệu số 7 và tham chiếu OSI

USERS của hệ thống báo hiệu C7

TC user

Transaction Capabilities (TC)

SCCP (Level 4)

MTP (Level 1)

Telephone data ISDN B7ISDN (Level 4) OSI MODE

MTP (Level 2) MTP (Level 3)

1.2 Cấu Trúc Hệ Thống Báo Hiệu Số 7

Hệ thống báo hiệu số 7 ngoài chức năng thông thường là báo hiệu cho mạng viễn thông nó còn được thiết kế để dễ dàng tương thích với các hệ thống số sẽ phát triển trong tương lai Vì vậy cấu trúc chủ yếu của nó gồm những thành phần sau:

SSP (Service Switching Point): Điểm chuyển mạch dịch vụ

STP (Signalling Transfer Point): Điểm chuyển giao báo hiệu

SCP (Service Control Point): Điểm điều khiển dịch vụ

Hình 2: Cấu trúc điển hình của mạng báo hiệu số 7 1.2.1 Điểm chuyển mạch dịch vụ (Service Switching Point 7 SSP)

SSP là tổng đài nội hạt hoặc là các mạng thành phần (mạng private, mạng di động…) Có thể coi SSP như các “thuê bao” của STP Nó thực hiện tổ hợp giữa chuyển mạch kênh thoại và chuyển mạch kênh báo hiệu

Nó có các chức năng chính sau:

Thực hiện kết nối các kênh thoại

Khởi tạo và truyền tải các gói tin của báo hiệu SS7 (thường là các bản tin ở level 4 như ISUP)

Thực hiện chức năng chuyển đổi giữa các hệ thống báo hiệu kết nối trực tiếp

SCP

Chức năng truy nhập vào SCP (chủ yếu là truy nhập vào cơ sở dữ liệu)

1.2.2 Điểm chuyển giao báo hiệu (Signalling Transfer Point 7 STP)

Là điểm kết nối của các SSP Có thể coi STP như “tổng đài” của các SSP Nó

là nơi chuyển giao các bản tin SS7 đến các SSP đích hoặc đến các STP chung gian giống như là một trung tâm chuyển mạch gói

Vì vậy nó có các chức năng chính sau đây:

Định tuyến bản tin báo hiệu

Định tuyến theo các yêu cầu đặc biệt (như biên dịch nhẵn toàn cầu GT trong bản tin SCCP)

Giao diện với hệ thống quản lý, bảo dưỡng và hỗ trợ khai thác mạng

STP Quốc Gia

STP Quốc Tế

STP Quốc Gia

1.2.2.2 STP quốc tế (International STP)

Hình 4: STP Quốc Tế

STP quốc tế có chức năng cũng khá giống với STP quốc gia nhưng nó làm việc theo chuẩn chung của quốc tế là: ITU – TS Đồng thời nó chuyển đổi giữa hệ thống SS7 quốc gia và quốc tế cho các cuộc gọi quốc gia đi quốc tế và ngược lại

1.2.2.3 STP cổng nối (Gateway STP)

STP Gateway là chức năng đi kèm với STP quốc gia hoặc quốc tế Nó có chức năng:

Chuyển đổi hệ thống SS7 giữa quốc gia và quốc tế

Chuyển đổi giữa hai giao thức: SS7 và R2 MFC

Chuyển đổi giữa hai giao thức: SS7 quốc gia và ITU – TS

Thực hiện các loại hình trao đổi giao thức mức 4 trong SS7 đối với một số mạng khác như GSM

1.2.3 Điểm điều khiển dịch vụ (Service Control Point 7 SCP)

Là nơi lưu trữ các thông tin, dịch vụ, cơ sở dữ liệu khách hàng Đồng thời cũng

là nơi xử lý những thông tin dịch vụ đó của nhà cung cấp Các loại hình truy nhập trao đổi thông tin bao gồm:

CMSDB (Call Managerment Service Database): Cơ sở dữ liệu dịch vụ quản lý cuộc gọi

LIDB (Line Information Database): Cơ sở dữ liệu thông tin đường kết nối BSDB (Business Service Database): Cơ sở dữ liệu dịch vụ kinh doanh

HLR (Home Location Register): Thanh ghi địa chỉ thường trú

VLR (Visiter Location Register): Thanh ghi địa chỉ tạm trú

STP Quốc Gia

STP Quốc Tế

STP Quốc Gia STP Quốc Gia

Việt Nam

1.3 Kênh, Tuyến và Phương Thức Báo Hiệu

Như trên đã nói thông tin báo hiệu chính là các tín hiệu truyền thông tin dành cho việc thiết lập, giám sát, điều khiển và giải phóng cuộc gọi Các tín hiệu báo hiệu có thể phân thành 5 nhóm:

Tín hiệu giám sát – Supervisory Signals

Tín hiệu thông tin – Information Signals

Tín hiệu địa chỉ Address Signals

Tín hiệu điều khiển – Control Signals

Tín hiệu cảnh báo – Alerting Signals

1.3.1 Điểm báo hiệu – Signalling Point (SP)

Điểm báo hiệu được gọi là điểm nguồn khi thông tin báo hiệu được tạo ra tại

đó

Điểm báo hiệu được gọi là điểm đích khi đó là nơi thông tin báo hiệu đi đến Điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu được truyền đến nó và sau đó được chuyển giao cho điểm báo hiệu khác mà không xử lý nội dung tin báo thì được gọi là điểm chuyển giao báo hiệu STP (Signalling Tranfer Point)

1.3.2 Kênh báo hiệu & Chùm kênh báo hiệu

Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu SL (Signalling Link)

là đường truyền dẫn số để truyền tải thông tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu hoặc đến STP Về mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ST (Signalling Terminate) ở mỗi đầu của kênh và môi trường truyền dẫn (thường là khe thời gian PCM) đấu nối hai kết cuối báo hiệu

Một số các kênh báo hiệu cùng đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu với nhau tạo thành chùm kênh báo hiệu LS (Signalling Links Set)

1.3.3 Tuyến báo hiệu & Chùm tuyến báo hiệu

Tuyến báo hiệu là một đường đã được xác định trước để tin báo đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích Tuyến báo hiệu bao gồm một chuỗi SP/STP và được đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu Tất cả các tuyến báo hiệu mà các thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích được gọi là chùm tuyến báo hiệu cho mỗi quan

hệ báo hiệu đó

1.3.4 Các phương thức báo hiệu

Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường truyền thông tin báo hiệu và đường thoại hoặc đường thông tin số liệu mà thông tin báo hiệu đó phục vụ

Có hai phương thức báo hiệu là: phương thức báo hiệu kết hợp (Assocated) và phương thức báo hiệu cận kết hợp (Quasi Associated)

Trong phương thức báo hiệu kết hợp, các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc “gọi“ đi theo cùng một đường với tín hiệu thoại giữa hai điểm kề nhau

Trong phương thức báo hiệu cận kết hợp, các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc “gọi” được truyền trên các tuyến khác nhau với tuyến thoại Các điểm báo hiệu

mà thông tin báo hiệu đi qua được gọi là điểm chuyển giao báo hiệu STP

Hình 5: Phương thức báo hiệu 1.4 Phần Chuyển Giao Tin Báo MTP

1.4.1 MTP mức 1 – Phisical Layer

Là mức thấp nhấp trong phần chuyển giao tin báo MTP (mức vật lý) Có các đặc tính sau:

Là kênh truyền dẫn số liệu hai chiều

Cấu trúc đóng gói dữ liệu theo giao thức LAPB D

Sử dụng đường truyền dẫn số tốc độ 64 kbps

Các đặc tính lỗi đường truyền tuân theo G.821

Cấu trúc khung, đặc tính của giao diện tuân theo G.703

1.4.2 MTP mức 2 – Signalling Link Layer

MTP mức 2 có chức năng điều khiển trạng thái kênh (Linhk State Control) Nó bao gồm:

Đơn vị tín hiệu phân định

Báo Hiệu

Điều khiển luồng

Tất cả các chức năng trên đều được gọi chung là điều khiển trạng thái kênh (Link State Control)

Hình 6: Điều khiển kênh báo hiệu – Mức II

1.4.2.1 Khuôn dạng cơ bản của bản tin báo hiệu mức II gồm:

Cờ (flag): Dùng để giới hạn và đồng bộ bản tin báo hiệu Cờ này đánh dấu bắt đầu và kết thức của khung Mã cờ này được chọn là (01111110) Để tránh sự xuất hiện của mã này trong nội dung của khung, người ta cài đặt cơ chế tự động “nhồi bit” có chức năng sau: Trong khi truyền, bất cứ lúc nào phát hiện một xâu 5 bit “1” liên tiếp (11111) thì tự động chèn thêm một bit “0” vào Ở đầu thu sẽ tự động xóa bỏ bit “0” này nếu trước đó nhận được 5 bit “1” liên tiếp

Các bit chỉ thị: Các bit được dùng để yêu cầu phát lại trên kênh báo hiệu Có hai loại bit chỉ thị là: bit chỉ thị hướng thuận (FIB – Forward Indicator Bit) và bit chỉ thị hướng ngược (BIB – Backward Indicator Bit), chúng chỉ nhận các giá trị 0 hoặc 1

Số Tuần tự: Có hai loại số tuần tự là:

Số tuần tự hướng thuận FSN (FSN – Forward Sequence Number): Chỉ ra số tuần tự được truyền đi của đơn vị tín hiệu

Phát đi

và thu

về các Bit

SU

SU

LSSU Phần

điều khiển trạng thái kênh LSC

Phần điều khiển

Phần thu

hiện lỗi Phân định và Đồng

bộ

Phần phát tín hiệu

MSU

Hạn chế MSU

Kết nối truyền các bản tin báo hiệu

Các chỉ thị và điều khiển

Số tuần tự hướng ngược BSN (BSN – Backward Sequence Number): Chỉ ra số

tuần tự khi bắt đầu xác nhận đơn vị tín hiệu

Số tuần tự FSN, BSN có dạng mã nhị phân theo chu kỳ tuần tự 0 –127

Trường chỉ thị độ dài (LI 7 Length Indicator): LI phân biệt 3 khối chức

năng sau:

LI = 0 : FISU (Fill in Signal Unit)

LI = 1(hoặc 2) : LSSU (Link Status Signal Unit)

LI > 2 : MSU (Message Signalling Unit)

Trong trường hợp thông tin báo hiệu của MSU dài đến 62 octet hoặc hơn thì LI

sẽ chỉ 63

Thông tin dịch vụ (SIO 7 Service Information Octet): gồm tín hiệu chỉ thị

dịch vụ (SI – Service Indicator) và trường dịch vụ con (SF – Subservice Field)

SI được sử dụng để kết hợp thông tin báo hiệu với đối tượng sử dụng riêng biệt

và chỉ nằm trong các MSU

Thông tin báo hiệu (SIF – Service Information Field): Nó là trường chứa

các thông tin của mức trên, bằng một số nguyên lần các octet (trong khoảng 2

– 272) Giá trị 272 cho phép từng bản tin MSU đáp ứng được các khối thông

tin địa chỉ với độ dài 268 octet qua nhãn định tuyến

Các bit kiểm tra (CK): thường là 16 bit tín hiệu dùng để kiểm tra, phát hiện

và sửa lỗi

Các bit dự phòng (Spare Field): có mã là 0 để dự phòng các trạng thái khác

Bit đầu tiên được phát

F

I

B FSN

B

I

B

Ở cuối mỗi một đơn vị tín hiệu được gửi đi đều có một trường 16 bit kiểm tra

CK Trường này thực hiện việc “tính tổng” các trường từ sau cờ giới hạn cho đến trước

nó và được chèn vào phần cuối của đơn vị tín hiệu (trước cờ kết thúc) Bên thu thực hiện tương tự rồi đem so sánh với trường CK nhận được, nếu có sự sai sót thì bản tin

đó bị hủy bỏ và bộ đếm lỗi đường truyền tăng thêm 1 đơn vị

Sửa lỗi

Mỗi bản tin khi được truyền đi đều có một số thứ tự hướng thuận FSN (số này

sẽ tăng tuần tự từ 1 đến 128, mỗi MSU thu được kế tiếp sẽ nhận giá trị của FSN trước

đó và được cộng thêm 1 nếu có sự xác nhận khẳng định cho MSU trước đó) và được lưu giữ lại trong một bộ đệm để truyền lại khi có lỗi xảy ra Ở phía đầu thu số thứ tự hướng thuận được kiểm tra xem các bản tin có liên tiếp với nhau hay không Cùng lúc

đó việc kiểm tra các bit CK được thực hiện, nếu các kết quả trên đều đúng thì đầu thu

sẽ gửi tín hiệu xác nhận tích cực tới đầu nhận trong đơn vị báo hiệu tiếp theo

Tín hiệu xác nhận này được cấu tạo theo nguyên tắc: Số thứ tự hướng ngược BSN của bản tin báo hiệu tương đương với số tuần tự hướng thuận FSN của MSU nhận

Chú thích:

CK: Các bit kiểm tra BIB: Bit chỉ thị hướng ngược

F: Cờ FSN: Số tuần tự hướng thuận

LI: Chỉ thị độ dài BSN: Số tuần tự hướng ngược

n: số octet trong một SIF SF: Trường trạng thái

FIB: Bit chỉ thị hướng thuận SIF: Trường thông tin báo hiệu

SIO: Octet thông tin dịch vụ

B

I

B BSN

Bit đầu tiên được phát

F

được Bit chỉ thị hướng ngược BIB tương ứng với bit chỉ thị hướng thuận FIB Nếu BIB có giá trị giống FIB tức là công nhận và MSU được xóa khỏi bộ nhớ truyền lại Nếu BIB không giống FIB tức là không công nhận hay MSU bị lỗi hoặc không đúng thứ tự và cần được truyền lại MSU có trường bit chỉ thị hướng thuận FIB mang giá trị

1 sẽ chỉ ra đây là lần truyền đầu tiên, giá trị 0 để chỉ ra đây là lần truyền lại

Ngoài phương pháp sửa lỗi cơ bản trên còn có phương pháp phát lại tuần hoàn

để phòng ngừa Các bản tin báo hiệu đã được gửi đi rồi vẫn được lưu trữ lại trong bộ đệm phát lại cho đến khi nhận được sự khẳng định đối với các bản tin này Trong thời gian không có bản tin báo hiệu mới nào được gửi đi thì tất cả các bản tin vẫn chưa nhận được sự khẳng định sẽ được truyền lặp lại theo chu kỳ Phương pháp này không có sự phủ định Nó được dùng khi các kênh báo hiệu có độ trễ lan truyền lớn hơn 15ms

Kết cuối kênh báo hiệu sẽ lấy mẫu giá trị BSN của các MSU hoặc FISU đã nhận (chúng đã được thống kê kiểm tra lỗi đa thức) Đối với MSU phát trước đó nếu có giá trị FSN giống với giá trị BSN thì sẽ không phải phát lại nữa

Trong trường hợp một MSU hoặc FISU được thu hồi về có giá trị BSN không giống một trong các giá trị trước đó hoặc một giá trị FSN của khối tín hiệu lưu trong bộ đệm phát lại thì có thể hiểu mức 3 của kênh đã bị hỏng

1.4.2.3 Chức năng đồng bộ

Sau mỗi khi bị lỗi cần phải đồng bộ hóa lại liên kết để có thể tiếp tục truyền bản tin Thủ tục đồng bộ được ra lệnh từ mức 3 Ở mức 2 một số các đơn vị báo hiệu trạng thái liên kết LSSU (Link Status Signal Unit) được gửi đi từ bộ điểu khiển trạng thái liên kết LSC (Link Status Control) Mỗi LSSU có trạng thái 0 chỉ ra rằng liên kết đang mất đồng bộ, đầu thu sẽ chờ nhận được cờ giới hạn, khi nhận đúng các LSSU bộ điều khiển trạng thái liên kết sẽ gửi đi các LSSU có trạng thái 1 (đồng bộ bình thường) Sau một khoảng thời gian nhất định liên kết đã được đồng bộ và các FISU sẽ được gửi đi, quá trình xử lý các bản tin báo hiệu lại được tiếp tục

Đơn vị báo hiệu thay thế FISU (Fill in Signal Unit) được gửi đi khi không có MSU nào để gửi Điều này bảo đảm cho dữ liệu luôn truyền đi liên tục trên liên kết

1.4.2.4 Chức năng giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị tín hiệu

Có hai chức năng giám sát lỗi kênh:

Giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị tín hiệu

Giám sat tỷ lệ lỗi đồng bộ

Mỗi kênh báo hiệu đều được giám sát bởi hai bộ giám sát này để đảm bảo tỷ lệ các bản tin không chính xác thu được luôn được khống chế trong một khoảng nhất định

Bộ giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị báo hiệu SUERM (Signal Units Error Rate Monitor) hay còn được gọi là bộ giám sát tỷ lệ lỗi của các bản tin báo hiệu Bộ giám sát này sử dụng thuật toán gáo rò (leaky bucket algorithm) Thuật toán này được thực

hiện nhờ một bộ đếm lên/xuống hay còn được gọi là bộ điều khiển tỷ lệ lỗi bản tin Giá trị bộ đếm được tăng lên 1 đơn vị nếu MSU nhận được bị lỗi và giảm đi một đơn vị nếu sau khi 256 MSU không có lỗi Mức cảnh báo được đặt ở 64 đơn vị Nếu chất lượng của kênh đang hoạt động giảm đi thì kênh này sẽ được bộ giám sát thông báo là không sẵng sàng phục vụ Lưu lượng các bản tin báo hiệu được gửi trên kênh này sẽ được chuyển giao tới kênh khác nhờ các thủ tục chuyển giao

Hình 8: Bộ giám sát tỷ lệ lỗi đơn vị báo hiệu

Bộ giám sát tỷ lệ lỗi đồng bộ AERM (Alignment Error Rate Monitor) được

sử dụng trong khi kênh ở trạng thái thử của thủ tục đồng bộ ban đầu Một bộ đếm tăng

sẽ được sử dụng để giám sát lỗi trong suốt quá trình đồng bộ, cứ mỗi lỗi xuất hiện thì

bộ giám sát AERM sẽ được tăng lên 1 hay nói cách khác nó là nó là tổng giá trị các lỗi của bản tin Khi bộ đếm đạt đến ngưỡng nhất định thì nó sẽ thông báo là kênh từ chối phục vụ và thủ tục đồng bộ được thực hiện lại

1.4.2.5 Chức năng điều khiển luồng mức hai

Điều khiển luồng được bắt đầu khi độ nghẽn được phát hiện ở đầu thu của kênh báo hiệu Đầu thu bị tràn của kênh thông báo tình trạng cho đầu phát từ xa bằng cách cho thông tin báo trạng thái bận SIB trong trường SF của bản tin LSSU, đồng thời

từ chối nhận các bản tin báo hiệu đến Trạng thái SIB chỉ thị kênh báo hiệu ở trạng thái bận Mức 2 bị nghẽn tại điểm phát báo hiệu, khi đầu thu nhận được SIB thì nó sẽ dừng phát MSU và bắt đầu phát các FISU, nếu trạng thái này duy trì trong khoảng từ 3 – 6s thì truyền cho mức 3 một chỉ thị trạng thái kênh hỏng

Khi độ nghẽn giảm đi, việc chấp nhận tất cả các bản tin báo hiệu MSU lại tiếp tục Trong khi độ nghẽn còn tồn tại thì đầu phát được thông báo định kỳ tình trạng về

độ nghẽn này Đầu phát sẽ chỉ thị kênh này có sự cố nếu như tình trạng này còn kéo dài Điều khiển luồng mức 2 cũng dựa vào tiêu chí về ưu tiên giữa các loại bản tin MSU, LSSU, FISU nhưng không quan tâm đến việc ưu tiên giữa các phần người sử dụng ở mức 4

0

64

Mức cảnh báo SUERM +1 cho mỗi MSU phát lại

71 khi 256 MSU thu đúng

1.4.3 MTP mức 3 – Signalling Network Layer

1.4.3.1 Chức năng và khuôn dạng bản tin

Hình 9: Cấu trúc MTP mức 3

Chức năng mạng báo hiệu

Phần kênh báo hiệu MTP mức 2

Các đối

tượng

sử

dụng

Xử lý bản tin báo hiệu

Phân vùng bản tin

Phân loại bản tin

Định tuyến bản tin

Quản lý lưu lượng báo hiệu

Quản lý kênh báo hiệu

Quản lý định tuyến báo hiệu

Kiểm tra và bảo dưỡng MTP

Chú thích:

Các chỉ thị và điều khiển

Luồng bản tin báo hiệu

Chức năng của mạng báo hiệu bao gồm:

Điều khiển các bản tin báo hiệu:

Định tuyến bản tin báo hiệu Phân biệt loại bản tin báo hiệu Phân vùng các bản tin báo hiệu Quản lý mạng báo hiệu

Điều hành kênh báo hiệu Điều hành tuyên báo hiệu Điều hành lưu lượng báo hiệu Mức 3 cung cấp các chức năng dùng để điều khiển chuyển giao các bản tin báo hiệu dựa vào trường chỉ thị dịch vụ SIO và nhẵn định tuyến chứa trong các bản tin báo hiệu để biết được bản tin đó thuộc về phần người sử dụng nào và địa chỉ điểm đích

và điểm nguồn

Hình 10: Khuôn dạng Octet thông tin dịch vụ SIO

Trường SIO được chia thành 2 phần : Trường dịch vụ phụ (Subservice field): chỉ ra loại bản tin

SI Service Indicator

ISDN user part Reserved dành cho phần

sử dụng kiểm tra MTP

Dự phòng

Chỉ thị dịch vụ (Service Indicator): Xác định đối tượng sử dụng (User Part) Trường này chỉ ra dịch vụ đối tượng sử dụng ở nút đến Ví dụ nếu là 0100 = TUP hoặc 0101 = ISUP…

Nhãn bao gồm 3 phần: Mã điểm báo hiệu đích DPC (Destination Point Code) xác định điểm báo hiệu đích của bản tin, mã điểm báo hiệu gốc OPC (Original Point Code) xác định điểm báo hiệu gốc của bản tin, mã nhận dạng kênh mạch CIC (Circuit Identification Code) xác định mạch thoại liên quan tới bản tin

Hình 11:Khuôn dạng Octet thông tin báo hiệu SIF

Mỗi bản tin được gửi tới một tập liên kết, sau đó tới liên kết báo hiệu trong tập tin liên kết đó tùy theo các bit chọn liên kết báo hiệu SLS (các bit này là 4 bit có trọng

số nhỏ nhất trong mã nhận dạng CIC) Mỗi bản tin đều được truyền qua mạng theo một đường định trước được xác định bằng mã SLS Mục đích của mã SLS là để chia sẻ tải tức là chia sẻ lưu lượng báo hiệu giữa các liên kết Nó cho phép phân phối lưu lượng báo hiệu và đảm bảo độ an toàn trong trường hợp có một liên kết nào đó bị lỗi

1.4.3.2 Chức năng điều khiển các bản tin báo hiệu

Định tuyến bản tin

Việc định tuyến được thực hiện sao cho các bản tin có mã định tuyến giống nhau sẽ được định tuyến trên cùng một kênh báo hiệu nếu như kênh báo hiệu không xảy ra sự cố, nó dựa trên 4 bit SLS ở nhãn định tuyến để chọn kênh báo hiệu Trong trường hợp xảy ra sự cố của kênh báo hiệu thì việc định tuyến được thay đổi theo các quy luật đã được xác định trước và lưu lượng được định tuyến tới kênh báo hiệu khác trong chùm kênh Nếu tất cả các kênh báo hiệu trong chùm kênh bị sự cố thì lưu lượng được định tuyến tới các chùm kênh báo hiệu khác thuộc về cùng một đích

báo hiệu đích DPC của bản tin Nếu mã này giống như DPC của điểm báo hiệu thì bản tin này sẽ được đưa tới chức năng phân phối bản tin, ngược lại nếu khác với DPC của điểm báo hiệu thì bản tin sẽ được đưa tới chức năng định tuyến bản tin để tiếp tục gửi tới điểm báo hiệu đích cuối cùng

Phân phối bản tin

Khi bản tin đã được gửi tới đúng điểm báo hiệu đích của mình, nó sẽ được chuyển tới bộ phận phân phối bản tin để từ đó tiếp tục được đưa tới các đối tượng sử dụng tùy theo octet thông tin dịch vụ SIO có trong mỗi bản tin

1.4.3.3 Chức năng quản lý mạng báo hiệu

Chức năng quản lý mạng báo hiệu nhằm mục đích duy trì quá trình báo hiệu một cách liên tục, không bị gián đoạn Tức là nó cung cấp khả năng lập lại cấu hình của mạng báo hiệu trong trường hợp có sự cố và điều khiển lưu lượng báo hiệu trong trường hợp bị tắc nghẽn Việc thực hiện lập lại cấu hình này là nhờ có các thủ tục thích hợp để thay đổi việc định tuyến lưu lượng báo hiệu nhằm tránh các kênh có sự cố hoặc các điểm có liên quan xảy ra sự cố trên tuyến truyền báo hiệu

Điều hành kênh báo hiệu

Chức năng điều hành kênh báo hiệu được sử dụng để khắc phục các kênh báo hiệu có sự cố, kích hoạt các kênh rỗi và không kích hoạt các kênh báo hiệu đã đồng bộ

Bộ điều hành kênh báo hiệu bao gồm các thủ tục sau:

Khởi tạo kênh: Đây là thủ tục đồng bộ ban đầu

Khôi phục kênh: khôi phục lại kênh sau mỗi lần bị lỗi

Ngừng, cấm hoặc duy trì kênh báo hiệu

Phân bổ tự động đến kết cuối báo hiệu và các kênh số báo hiệu

Điều hành tuyến báo hiệu

Chức năng điều hành tuyến báo hiệu được dùng để phân bổ thông tin về trạng thái của mạng báo hiệu, thực hiện chặn hoặc giải tỏa các tuyến báo hiệu

Bộ điều hành tuyến báo hiệu bao gồm các thủ tục sau:

Thủ tục chuyển giao được điều khiển: thủ tục này được thực hiện tại một STP đối với bản tin liên quan tới địa chỉ đích nào đó, khi đó nó phải thông báo cho một hay nhiều SP phía nguồn để hạn chế hoặc không được tiếp tục gửi thêm các bản tin có cấp ưu tiên quy định hoặc thấp hơn

Thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm: được thực hiện tại một điểm báo hiệu đang hoạt động như STP, nhưng tuyến báo hiệu giữa điểm báo hiệu SP này đến một trong những SP lân cận có sự cố thì SP đóng vai trò như STP trên sẽ có nghĩa

vụ thông báo cho các SP lân cận khác biết rằng không được truyền các bản tin qua nó để tới SP kia vì đang có sự cố

Thủ tục được phép chuyển giao: sau khi thực hiện thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm, nếu tuyến báo hiệu trước đó có sự cố nay đã được khôi phục lại thì thủ

tục được phép chuyển giao được thực hiện để thông báo với các SP liên quan

có thể định tuyến lưu lượng qua tuyến trước đó

Thủ tục chuyển giao bị hạn chế: được thực hiện tại một STP khi nó phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng chúng không nên định tuyến qua STP

đó nữa

Thủ tục kiểm tra chùm kênh báo hiệu (chùm tuyến báo hiệu): được thực hiện ở các điểm báo hiệu để kiểm tra xem lưu lượng báo hiệu hướng tới một điểm đích nào đó có thể lập tuyến thông qua một điểm chuyển tiếp STP hay không Thủ tục kiểm tra độ tồn đọng chùm tuyến báo hiệu: được thực hiện tại một điểm báo hiệu để cập nhật trạng thái tồn đọng liên quan tới một chùm tuyến báo hiệu đi đến một điểm đích nào đó

Để thực hiện các thủ tục trên hệ thống báo hiệu số 7 đã đưa ra một loạt các bản tin để điều hành mạng báo hiệu Các bản tin này có nhận dạng riêng bằng 4 bit chỉ thị dịch vụ SI trong octet SIO là “0000”

Điều hành lưu lượng báo hiệu

Điều hành lưu lượng báo hiệu bao gồm:

Xác định mức định tuyến thông thường

Kích hoạt hoặc không kích hoạt kênh báo hiệu

Kích hoạt hoặc không kích hoạt tuyến báo hiệu

Hạn chế tuyến báo hiệu

Kích hoạt điểm báo hiệu

Điều hành lưu lượng báo hiệu được thực hiện giữa hai điểm báo hiệu liên quan với nhau trong mạng báo hiệu để đạt được mục đích là lưu lượng báo hiệu được truyền trên các kênh báo hiệu không bị sự cố Chức năng điều hành lưu lượng báo hiệu được

sử dụng để chuyển đổi lưu lượng báo hiệu từ kênh hoặc tuyến này đến kênh hoặc tuyến khác Nếu có sự ứ đọng lưu lượng báo hiệu ở một điểm báo hiệu thì chức năng này cũng làm giảm tạm thời lưu lượng báo hiệu đến điểm báo hiệu đó Nó sẽ xảy ra trong các trường hợp sau:

Lỗi mạng báo hiệu (các kênh báo hiệu hoặc SP) dẫn đến chùm tuyến không sẵn sàng Trong trường hợp này điều khiển luồng sẽ đưa ra giới hạn khôi phục trạng thái hoạt động của mạng

Nghẽn kênh hoặc điểm báo hiệu dẫn đến quá trình định dạng lại không được thực hiện

Hỏng một phần quan trọng dành cho việc điều hành bản tin được phân bổ của người sử dụng bởi MTP

Khi khả năng truyền bình thường được khôi phục, thì chức năng điều khiển luồng sẽ bắt đầu trạng thái của luồng lưu lượng bình thường

Chức năng điều hành lưu lượng báo hiệu bao gồm các thủ tục sau:

1 Chuyển đổi – Changeover

Chuyển đổi cấu hình mạng Hoạt động chuyển đổi ban đầu Thủ tục cập nhật bộ đệm Hạn chế và thay đổi lưu lượng Thủ tục chuyển đổi khẩn Các thủ tục cho các trạng thái bình thường Khi một kênh truyền báo hiệu có sự cố thì thủ tục này đưa ra phương thức chuyển lưu lượng báo hiệu hiện thời trên kênh có sự cố sang một kênh báo hiệu khác ở trạng thái tốt

2 Chuyển lại – Changeback

Sau khi một kênh báo hiệu có sự cố đã được khắc phục trở lại trạng thái sẵn sàng làm việc, tiếp đó là thủ tục đồng bộ ban đầu được thực hiện đối với kênh báo hiệu này và cuối cùng là thủ tục “chuyển lại” sẽ thông báo cho các điểm báo hiệu có liên quan tới kênh báo hiệu này biết rằng kênh báo hiệu này đã sẵn sàng phục vụ trở lại

Các hoạt động khôi phục ban đầu Thủ thục điều khiển kế tiếp Thủ tục thay đổi

Thủ tục cho các trạng thái bất thường

3 Định tuyến lại bắt buộc

Thủ tục này được bắt đầu trong trường hợp có một tuyến đến một điểm báo hiệu nhất định bị mất liên lạc Bản tin báo hiệu cho điểm báo hiệu trên sẽ được tái định tuyến đến các điểm báo hiệu lân cận để tìm ra các tuyến báo hiệu khác thay thế để tiếp tục được chuyển đến đích Đồng thời các bản tin này sẽ được lưu trữ trong các bộ đệm

để tránh mất mát và không gây ù tắc lưu lượng cho các tuyến khác Khi tuyến báo hiệu được khôi phục thì các bản tin đến điểm báo hiệu nói trên được định tuyến lại theo con đường này và các bản tin chứa trong bộ đệm bắt buộc được tái định tuyến lại đầu tiên

4 Định tuyến lại có điều khiển

Mục đích của việc định tuyến lại có điều khiển nhằm sắp xếp tối ưu hóa định tuyến và hạn chế đến mức thấp nhất việc mất thứ tự các bản tin báo hiệu “Định tuyến lại có điều khiển” chỉ thị thời gian điều khiển thủ tục đảo lưu lượng, quá trình xử lý sẽ giống nhau cho đến khi thủ tục chuyển lại được thực hiện trong một số trường hợp

Thủ tục cơ bản của định tuyến lại có điều khiển được sử dụng trong hai trường hợp:

Thứ nhất, khi tuyến báo hiệu hướng về một điểm đích đang hoạt động (cả trong trường hợp mạng báo hiệu đang khôi phục lỗi đầu xa đang xảy ra trước đó), lưu lượng báo hiệu sẽ được đảo lại về phía điểm đích đó từ sự lựa chọn trong tuyến báo hiệu thông thường đến điểm báo hiệu có liên quan

Thứ hai, khi một bản tin hạn chế truyền được nhận, sau đó chức năng quản lý lưu lượng báo hiệu sẽ quyết định khả năng lựa chọn định tuyến thích hợp (bởi vì khả năng định tuyến thông qua một chùm kênh khác với chỉ định tại bản tin hạn chế truyền

đã thu)

5 Chia tải – Load Sharing

Chia tải là một chức năng quan trọng của MTP mức 3, nó là sự phân bố lưu lượng trên các kênh khác nhau của một chùm kênh báo hiệu Đây còn gọi là chức năng định tuyến bản tin báo hiệu Khi ở trạng thái bình thường tất cả các bản tin có mã định tuyến giống nhau sẽ được đưa vào cùng một tuyến truyền trên các kênh báo hiệu và các STP giống nhau

bị cô lập cục bộ) Vì vậy vấn đề sẽ xảy ra khi tiếp tục phát lưu lượng của người sử dụng bởi số liệu định tuyến sai khi xảy ra nhiều hành động đồng thời (như kích hoạt kênh, thủ tục chuyển lại…), điều này cũng có thể xảy ra với nút của MTP đang khởi tạo

Thủ tục khởi tạo MTP nhằm mục đích bảo vệ cho nút của MTP đang khởi tạo

và cho mạng Đây là thủ tục cho phép định thời MTP đang khởi tạo có số kênh vừa đủ được kích hoạt và tổng đài có đầy đủ số liệu định tuyến của mạng, lúc này lưu lượng của người sử dụng được bắt đầu truyền đi…

8 Điều hành hạn chế

Thủ tục này là để cho phép một cá nhân có thể gửi các bản tin kiểm tra qua kênh báo hiệu đã bị ức chế

9 Điều khiển luồng

Điều khiển luồng lưu lượng báo hiệu của từng đối tượng sử dụng MTP Ở một điểm báo hiệu khi một phần sử dụng nào đó đang có vấn đề ùn tắc lưu lượng báo hiệu thì thủ tục này sẽ thông báo với các điểm báo hiệu đã gửi bản tin đến.Vì vậy lưu lượng báo hiệu đến phần sử dụng này sẽ được giảm thiểu cho nên việc ùn tắc có thể sẽ được giải quyết

1.5 Các Chức Năng Đối Tượng Sử Dụng 5 Mức 4

Các chức năng đối tượng sử dụng ở lớp 4 gồm những chức năng đặc trưng, dành riêng cho từng đối tượng sử dụng mạng (không phải là cho từng người sử dụng

mạng) Nó gồm các phần ứng dụng cho từng đối tượng sử dụng riêng như: ISUP (ISDN User Part), DUP (Data User Part), TUP (Telephone User Part), SCCP (Signalling Connection Control Part) TCAP (Transaction Capabilities Application Part)…

TUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập cho người sử dụng là các thuê bao bình thường Nó điều khiển cuộc gọi trong tổng đài điện thoại bằng cách trao đổi báo hiệu với các tổng đài khác Mỗi tín hiệu điều khiển cuộc gọi được gửi đi đều liên quan tới một mạch thoại nào đó

DUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập hỗ trợ cho dịch vụ truyền tải dữ liệu

SCCP cung cấp các chức năng bổ xung cho mức MTP và thuộc mức trên MTP SCCP cùng với MTP tạo thành phần dịch vụ mạng báo hiệu số 7 – NSP (Network Service Part) Nó cung cấp dịch vụ vận chuyển, sự giao cắt của mạng và định hướng kết nối trong mạng, đồng thời cũng cung cấp giao diện giữa lớp mạng và lớp truyền tải MTP, thông qua SCCP mà tin báo có thể được định tuyến trong cả mạng dựa vào nhãn toàn cầu GT

Sự phát triển của mạng viễn thông là rất nhanh chóng và trong tương lai rất nhiều dịch vụ mới sẽ ra đời, nó đòi hỏi phải chuyển giao báo hiệu giữa các nút mạng nhanh nhất và hiệu quả nhất, để đáp ứng nhu cầu đó các tổ chức chuẩn hóa mạng viễn thông đã đưa ra khái niệm “khả năng giao dịch” TC (Transaction Capability) và một phần quan trọng của nó là “phần ứng dụng khả năng giao dịch” TCAP (Transaction Capabilities Application Part) nhằm hỗ trợ cho các ứng dụng trong môi trường phân tán TCAP là một giao thức chung có khả năng đưa các tính chất mới vào trong mạng viễn thông một cách dễ dàng, do đó sẽ làm giảm việc phát triển thêm các giao thức mới mỗi khi có tính chất mới được đưa ra TCAP dựa trên dịch vụ kết nối không theo kết nối logic trong mạng của SCCP và kết hợp với MTP để đưa ra giao thức báo hiệu end –

to – end Những đối tượng sử dụng các khả năng giao dịch này được gọi là đối tượng

sử dụng TC (TC User) Một trong những TC User quan trọng là “phần thủ tục ứng dụng trong di động” MAP (Mobile Application Part) mà ta sẽ tìm hiểu kỹ trong chương sau

ISUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập hỗ trợ cho dịch vụ ISDN (bao gồm cả dịch vụ thoại và phi thoại) Ngoài ra, ISUP kết hợp với SCCP (mức 4) để cho phép ISUP có thể sử dụng các chức năng của SCCP cho báo hiệu end – to – end

Có rất nhiều các phần ứng dụng của người sử dụng khác nữa, mỗi phần ứng dụng được triển khai để xây dựng những dịch vụ mạng mới của mạng viễn thông

CHƯƠNG II: PHẦN ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN DI

ĐỘNG 7 MAP

2.1 Tổng Quan

Phần ứng dụng trong thông tin di động – MAP (Mobile Application Part) như

đã nói ở chương trước là một user của TCAP Nó cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết để có thể trao đổi thông tin giữa các thành phần của mạng di động Theo mô hình OSI thì cả MAP và TCAP đều ở lớp 7 và được hỗ trợ bởi các lớp dưới Hiện nay, trong

hệ thống báo hiệu số 7 thì phần dịch vụ trung gian ở các lớp 4, 5, 6 chưa được sử dụng, điều đó có nghĩa là các chức năng ở đó được coi là trong suốt

TCAP kết hợp với phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao tin báo MTP làm cơ sở cho phần MAP Nhờ đó MAP có thể cung cấp các tiện ích cần thiết cho việc ứng dụng các dịch vụ thoại và phi thoại trong mạng di động

Nội dung chính của chương này sẽ giải thích rõ về cấu trúc của một mạng di động điển hình đó là GSM và giải thích rõ cách làm thế nào mà các thành phần trong mạng này có thể trao đổi thông tin với nhau

2.2 Cấu Hình Của Mạng Di Động

Cấu hình mạng di động được trình bày chủ yếu ở đây là của mạng GSM Đó là mạng viễn thông lớn nhất hiện nay, không ngừng được phát triển và hiện đang chiếm tỷ

lệ lớn trong toàn bộ các thuê bao trên toàn thế giới

GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống di động toàn cầu

do châu Âu thiết kế nhằm đáp ứng được dung lượng lớn của người sử dụng trên toàn châu Âu cũng như toàn thế giới Hiện nay nó đã phủ sóng ở rất nhiều quốc gia trên thế giới và cũng cả ở Việt Nam Những mạng viễn thông di động lớn của Việt Nam hiện nay cũng đang hoạt động theo tiêu chuẩn của GSM (như Vinaphone, Mobile Phone, Viettel)

Tiêu chuẩn GSM cung cấp một số tính năng như thông tin di động số liệu tốc

độ cao, các dịch vụ gia tăng đa dạng, các máy di động được thiết kế gọn nhẹ, tiêu hao ít năng lượng Ngoài ra nó còn được thiết kế để có thể kết hợp với các mạng PSTN/ISDN

và tương thích với các môi trường di động khác Nhờ vậy khả năng tương tác giữa GSM với các môi trường khác được đảm bảo

Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô cạnh nhau để đảm bảo là

nó có thể phục vụ toàn bộ trong vùng phủ sóng (vì vậy cũng có khi nó được gọi là mạng tổ ong) Mỗi ô có một trạm thu phát cơ sở BTS (Base Transceiver Station) làm việc ở một kênh vô tuyến nhất định Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa Một bộ điều khiển trạm cơ sở BSC (Base

Service Controller) điều khiển một nhóm BTS BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất

Switched Network

Một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC (Mobile Service Switching Centre) phục vụ một số bộ điều khiển trạm cơ sở MSC điều khiển các cuộc gọi đến và đi từ các mạng chuyển mạch công cộng PSTN, mạng số liệu liên kết đa dịch

vụ, mạng di động mặt đất và có thể là các mạng riêng khác

Quản lý mạng di động khác và khá khó khăn hơn các mạng khác ở chỗ ta phải quản lý được vị trí của từng thuê bao di động hay còn gọi là trạm di động MS (Mobile Station) và các dịch vụ gia tăng khác kèm theo mà nó đã đăng ký sử dụng Vì thế ta cần

có một cơ sở dữ liệu ở mạng để theo dõi MS Cơ sở dữ liệu quan trọng nhất là Bộ đăng

ký vị trí thường trú HLR (Home Location Register) Khi một người nào đó mua một đăng ký từ một mạng khai thác GSM Người này sẽ đăng ký HLR ở hãng này HLR chứa thông tin về thuê bao như các dịch vụ bổ xung và các thông tin nhận thực Ngoài

ra sẽ có các thông tin về vị trí MS, nghĩa là hiện thời MS đang ở vùng MSC nào Thông tin này thay đổi khi MS di động, MS sẽ gửi thông tin về vị trí hiện tại của mình qua MSC/VLR về HLR, nhờ vậy đảm bảo phương tiện để thu một cuộc gọi Một vùng mạng di động quản lý PLMN (Public Land Mobile Network) có thể có một hoặc nhiều HLR, điều đó phụ thuộc vào số lượng thuê bao, vào sức chứa của các thiết bị phần cứng và vào tổ chức của mạng Tất cả các dữ liệu về thuê bao di động đều chứa ở đây

để có thể thực hiện chức năng định tuyến cho từng cuộc gọi tới và đi từ các MS Các HLR này không trực tiếp điều khiển một MSC nào

Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Centre) được nối đến HLR Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng bảo mật

Bộ ghi địch vị tạm trú VLR (Visitor Location Register) là cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở trong vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC có 1 VLR (thông thường được đặt trong cùng một thiết bị) Ngay khi MS lưu động đến một vùng MSC mới VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS này từ HLR Ðồng thời HLR sẽ thông báo MS đang ở vùng MSC nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR như một HLR phân bố VLR cũng chứa những thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC

Nếu một người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao GSM, tổng đài ở PLMN sẽ nối cuộc gọi này đến một MSC có trang

bị chức năng đặc biệt gọi là chức năng cổng Tổng đài MSC này gọi là tổng đài MSC cổng GMSC (Gateway MSC) GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của MS cần tìm Ðiều này được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký HLR sẽ trả lời địa chỉ của vùng MSC hiện hành Lúc này MSC có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đạt tới MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS Như vậy có thể nối thông cuộc gọi Ở GSM có sự khác biệt giữa thiết bị vật lí và đăng ký thuê bao GSM có 1 khối nhỏ được gọi là modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module), là một khối vật lí tách riêng, SIM cùng với thiết bị trạm (máy điện thoại di động) hợp thành trạm di động Không có SIM, MS không thể thâm nhập đến mạng di động trừ trường hợp gọi khẩn Khi liên kết đăng ký thuê bao với card SIM chứ không với MS, đăng ký thuê bao có thể xử dụng trạm MS khác như của chính mình, điều nảy

sinh vấn đề khi MS bị mất cắp, vì không có biện pháp để chặn đăng ký thuê bao nếu thiết bị bị mất cắp Chúng ta cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết bị Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) được nối với MSC qua một đường báo hiệu để kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị

2.3 Các Chức Năng Chính Của MAP

Chấp nhận / loại bỏ đăng ký tạm trú của các thuê bao di động

Xóa dữ liệu thuê bao

Gửi và nhận các tham số nhận thực của thuê bao

Cung cấp các thông tin định tuyến

Điều khiển các thủ tục chuyển giao Hand over

Điều khiển các dịch vụ gia tăng của các thuê bao

Các chức năng quản lý liên quan đến bảo mật

Các thủ tục cập nhật / xóa bỏ vị trí của MS trong VLR và HLR…

Cung cấp chức năng phục vụ Roaming cho các MS

2.4 Sử Dụng MAP Để Trao Đổi Thông Tin Trong Mạng Di Động

Nếu xem lại mô hình ở đầu chương 1 ta có thể thấy TCAP và MAP (một User của TCAP) đều ở mức 7 so với mô hình OSI TCAP là một phần của khái niệm TC (Transaction Capabilities), nó cung cấp các giao thức và các dịch vụ của lớp ứng dụng

Mục đích của TCAP là để hỗ trợ cho các ứng dụng tương tác trong môi trường phân tán, TCAP là một giao thức chung có khả năng đưa các tính chất mới vào trong mạng viễn thông một cách dễ dàng, do đó sẽ giảm được việc phát triển thêm các giao thức mới mỗi khi có tính chất mới được đưa ra TCAP dựa trên dịch vụ kết nối không theo kết nối logic trong mạng của SCCP và kết hợp với MTP để đưa ra giao thức báo hiệu đầu cuối – đầu cuối Vị trí và phương cách hoạt động của TCAP trong hệ thống báo hiệu số 7 có thể được minh họa như hình sau:

Hình 13: Vị trí của TCAP trong hệ thống báo hiệu số 7

MAP bao gồm một số thủ tục và giao thức riêng của báo hiệu số 7 được áp dụng cho các dịch vụ trong mạng di động MAP đưa ra các chức năng cần thiết để thực hiện việc trao đổi thông tin liên quan đến các thủ tục chuyển vùng của các thuê bao di động MS MAP được chia thành các thực thể AE (Application Entities) các AE có thể là: MAP – MSC, MAP – VLR, MAP – HLR, MAP – EIR, MAP – AUC Tất cả những thực thể này được phân định tới một phân hệ SSN SCCP sẽ sử dụng SSN để định địa chỉ một thực thể nào đó trong mạng GSM Mỗi AE bao gồm nhiều phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Servive Element) Mỗi ASE là một khối các chức năng, một ASE chỉ có thể liên kết với một ASE tương ứng ở một AE khác

Hình 14: Mô hình thực thể ứng dụng MAP

Việc cập nhật vị trí của thuê báo di động MS được thực hiện như sau (xem hình trang bên): Khi thuê bao di động chuyển đến vị trí thuộc địa chỉ của VLR mới (VLR2) thì VLR2 sẽ truy vấn địa chỉ tạm trú trước đó của MS (là VLR1) bằng cách gửi bản tin “Begin” yêu cầu các thông tin nhận dạng số MS tạm thời Nếu VLR1 trả về kết quả bao gồm các thông tin nhận dạng và nhận thực của MS thì VLR2 sẽ thực hiện truy vấn thẳng vào địa chỉ thường trú (HLR) của MS, quá trình này sẽ thực hiện các yêu cầu thông tin cập nhật vị trí, số liệu thuê bao và đặc điểm dịch vụ của MS Sau khi đã cập nhật địa chỉ tạm trú tại VLR2 cho MS thì HLR sẽ yêu cầu xóa vị trí cũ tại VLR1 của thuê bao

Trên đây chỉ là một ví dụ đơn giản nhất nhưng cũng điển hình nhất để minh họa cho hoạt động của mạng di động sử dụng giao thức MAP Chúng ta sẽ còn phải nhắc đến giao thức MAP trong chương 4

Thực thể ứng dụng AE

MAP7MSC

ASEn ASE2

ASE1

MAP VLR

MAP AUC MAP HLR

SSN=9 SSN=10

SSN=7 SSN=6

SSN=8

SCCP MTP