Vài trò của các loại báo hiệu trong việc cung cấp dịch viễn thông

Bài tiểu luận này sẽ trình bày về khía cạnh khả năng tạo dịch vụ của một số báo hiệu phổ dụng đang được dùng trong mạngviễn thông hiện tại cũng như đưa ra nhận xét về khả năng phát triển

M cl c ụclục ụclục

1 Giới thiệu 1

2 Báo hiệu đường dây thuê bao 2

3 Báo hiệu kênh liên kết – Báo hiệu kênh riêng 4

4 Báo hiệu trong hệ thống truy nhập V5.x và GR-303 8

5 Báo hiệu kênh chung 8

5.1 Phần ISUP 13

5.2 Phần INAP 17

5.3 Camel 20

6 Báo hiệu Signtran 21

7 Báo hiệu BICC 21

8 Báo hiệu H323 22

9 Báo hiệu SIP 25

1 Giới thiệu

Trong ngành viễn thông thì báo hiệu đóng vai trò hết sức quan trọng Có thể nói, báo hiệu giốngnhư hệ thống thần kinh, điều khiến toàn bộ cơ thể là các thành phần trong hệ thống viễn thông.Lịch sử về các hệ thống báo hiệu đã trải qua một chặng đường dài từ báo hiệu trong các tổng đàinhân công đến báo hiệu trong các tổng đài số tự động Từ báo hiệu thô sơ kiểu như hệ thống báohiệu DC từ DC1 đến DC 11, báo hiệu AC từ AC1-AC17 đến các báo hiệu đa tần (multifrequency systems) MF1 đến MF6 Từ các báo hiệu kênh riêng như báo hiệu số 5 đến các báohiệu kênh chung hiện đại hơn như báo hiệu số 6, báo hiệu số 7 Từ chỗ báo hiệu chỉ là dành chocác tổng đài trong thoại cố đinh mạng PSTN đến các báo hiệu dành cho VoIP, các báo hiệu chomạng GSM, UMTS, LTE , báo hiệu cho mạng thông minh và IMS Bài tiểu luận này sẽ trình bày

về khía cạnh khả năng tạo dịch vụ của một số báo hiệu phổ dụng đang được dùng trong mạngviễn thông hiện tại cũng như đưa ra nhận xét về khả năng phát triển của chúng trong tương laidựa trên các kinh nghiệm thực tế sau một thời gian làm việc trong ngành viễn thông của ngừoiviết

2 Báo hiệu đường dây thuê bao

Báo hiệu đường dây thuê bao là báo hiệu giữa thuê bao và tổng đài nội hạt Có hai loại báo hiệu

là báo hiệu dành cho điện thoại tương tự và báo hiệu dành cho điện thoại số mà chủ yếu là điện thoại ISDN Ở đây ta chỉ xét đến báo hiệu tương tự, còn báo hiệu ISDN sẽ được nói đến ở phần sau

Để thiết lập cuộc gọi thuê bao “nhấc tổ hợp” máy Trạng thái “nhấc tổ hợp” được tổng đài phát hiện và nó gửi tín hiệu “mời quay số” đến thuê bao Lúc này thuê bao có thể quay số của thuê bao cần gọi Khi quay số xong thuê bao nhận được một số tín hiệu của tổng đài tương ứng với trạng thái như tín hiệu “hồi âm chuông”, tín hiệu “báo bận” hay một số tín hiệu đặc biệt khác

Hình 1: Lưu đồ báo hiệu thuê bao

Báo hiệu thuê bao có thể được chia làm các nhóm báo hiệu sau:

- Tín hiệu giám sát Những tín hiệu này cũng được gọi là tín hiệu đường dây Chúng được gửi bởi thuê bao đến tổng đài nội hạt Các tín hiệu giám sát được gửi để yêu cầu khởi tạo hay kết thúc một kết nối Các tín hiệu giám sát được trả về (trả lời, ngắt kế nối của bị gọi)thay đổi tình trạng của cuộc gọi

- Tín hiệu địa chỉ Tín hiệu này xảy ra khi điện thoại được nhấc máy và thuê bao chủ gọi quay số Có hai loại tín hiệu địa chỉ thường dùng đó là tính xung thập phân DP và tín hiệu

đa tần DTMF

- Tín hiệu chuông Được gửi bởi tổng đài tới thuê bao bị gọi để chỉ ra rằng có thuê bao đang gọi đến

- Tone và âm báo Có những tín hiệu âm tần được gửi cho chủ gọi như tín hiệu mời quay

số, báo bận, báo chuông, báo tắc nghẽn… trong quá trình cuộc gọi

Các loại báo hiệu trên chủ yếu để dành cho thực hiện cuộc gọi trong mạng PSTN Tuy vậy ngày nay cũng có các báo hiệu đường dây thuê bao để cung cấp các dịch vụ bổ sung Khách hàng có thể sử dụng các dịch vụ này bằng cách ấn các mã dịch vụ thường là bắt đầu bởi phím sao * hoặc phím thăng # Các dịch vụ kiểu này thường là các dịch vụ phổ biến sau:

- Cuộc gọi chờ : Nếu một thuê bao đang trong cuộc gọi lại có một cuộc gọi khác gọi đến cho anh ta, tổng đài sẽ gửi tính hiệu đặc biệt cho anh ta Nếu anh ta muốn nhận cuộc gọi thì nhấn phím flash để đưa cuộc gọi hiện tại vào trạng thái chờ và nhận cuộc gọi thứ hai Cũng có thể nhấn phím flash để chuyển qua lại giữa hai cuộc gọi

- Dịch vụ chuyển hướng cuộc gọi (call forwarding) Người dùng có thể dùng dịch vụ này

để chuyển các cuộc gọi để nhận trên một máy thứ ba Tùy thuộc trạng thái cuộc gọi (bận, không trả lời, hay vô điều kiện) mà cuộc gọi được nhận trên một máy thứ ba nào đó Việc kích họat/hủy kích họat dịch vụ này có thể dùng các mã truy nhập dịch vụ (prefix) bắt đầu bởi phím *, # như *1, #1 hoặc các hậu tố (suffix) như phím flash cộng với mã…trong quá trình cuộc gọi

- Dịch vụ báo thức

- Dịch vụ không làm phiền (Do not disturb)

- Đàm thoại hội nghị ba bên

- Nghe xen, nghe trộm

3 Báo hiệu kênh liên kết – Báo hiệu kênh riêng.

Báo hiệu kênh liên kết hay báo hiệu kênh riêng phổ biến gồm có các kiểu báo hiệu đa tần hệ thống Bell, báo hiệu số 5 (CCITT No5), báo hiệu R1, R2 Do hiện tại báo hiệu R2 vẫn còn được dùng phổ biến trong các tổng đài PBX cũng như kết nối giữa PBX và các host nên chỉ

đề cập đến báo hiệu R2 ở đây Đây là hệ thống báo hiệu kênh liên kết, dùng các tổ hợp mã

đa tần MFC để trao đổi thông tin báo hiệu giữa các tổng đài trên mạng viễn thông số liên kết IDN hoặc mạng viễn thông kết hợp số/tương tự Báo hiệu R2 bao gồm hai báo hiệu cơ bản là báo hiệu đường dây và báo hiệu thanh ghi

Báo hiệu đường dây bao gồm những tín hiệu liên quan đến việc chiếm dụng, giám sát và giảitỏa Báo hiệu đường dây dùng khe thời gian thứ 16 của hệ thống PCM 30 để truyền tín hiệu đường dây Sắp xếp tín hiệu báo hiệu đường dây trong khe thời gian thứ 16 của hệ thống PCM 30 tuân theo bảng sau

Trong bốn bit tín hiệu báo hiệu đường dây abcd chỉ sử dụng hai bit a và b cho mỗi hướng, bit c lấy giá trị 0, bit d lấy giá trị 1.

Các trạng thái mạch trong báo hiệu đường dây không xung tính cước và các mã báo hiệu tương ứng được quy định trong bảng sau:

Báo hiệu thanh ghi là báo hiệu mang tính hiệu quay số, loại thuê bao chủ gọi, bị gọi,biểu diễntrang thái của thuê bao chủ gọi, bị gọi Mỗi tín hiệu báo hiệu thanh ghi được tạo bởi một tổ hợp hai tần số Trong tín hiệu báo hiệu thanh ghi hướng đi thì các tần số hướng đi được tổ hợp thành tín hiệu nhóm I và nhóm II Trong tín hiệu báo hiệu thanh ghi hướng về, các tần sốhướng về được tổ hợp thành tín hiệu nhóm A và nhóm B Ý nghĩa các tín hiệu hướng đi nhóm 1 như sau:

Các tín hiệu hướng đi nhóm II như sau

Tín hiệu hướng về nhóm A

Các tín hiệu hướng về nhóm B

Nhận xét Như vậy báo hiệu R2 chỉ có thể đủ sử dụng cho một cuộc gọi thoại cơ bản, không

không thể dùng cho các báo hiệu liên đài giữa các host với nhau hoặc với tandem Nó chỉ có thể

sử dụng giữa các PBX với nhau hoặc PBX với host

4 Báo hiệu trong hệ thống truy nhập V5.x và GR-303.

Một hệ thống truy nhập là một hệ thống phục vụ một số thuê bao và kết nối với tổng đài nội hạt thông qua một số đường truyền tải (E1cho V5.x và T1 GR-303) Với hệ thống truy nhập, trách nhiệm điều khiển cuộc gọi luôn nằm trên tổng đài nội hạt và không có chuyển mạch nội bộ được

hỗ trợ Chức năng báo hiệu chính của mạng truy nhập gồm có:

- Quản lí TS: Chức năng này gán và/hoặc kích họat các khe thời gian trong một luồngE1/T1 cho việc kết nối đến các thuê bao số hoặc analog sau đó giải phóng và/hoặc bỏkích họat chúng khi chúng khong còn đường sử dụng nữa

- Điều khiển cuộc gọi cho thuê bao analog Thực chất tín hiệu mạch vòng thuê bao sẽ đượcchuyển thành tín hiệu số và chuyển đến cho tổng đài và ngược lại

- Chuyển mạch bảo vệ Chức năng này giữa AS và LE (tổng đài nội hạt) khi một kết nốiE1/T1 bị hỏng

- Điều khiển cuộc gọi cho thuê bao ISDN

Các báo hiệu điển hình cho hệ thống truy nhập là GR-303 của Telcordia và V5.1, V5.2 bởi ITU-T và ETSI

Nhận xét Đứng về mặt dịch vụ thì báo hiệu trong hệ thống truy nhập chỉ phục vụ cho việc truy nhập từ thuê bao vào tổng đài nội hạt mà không tự mình tạo ra được dịch vụ Tất cả các logic dịch vụ sẽ vẫn nằm trên tổng đài và báo hiệu trong mạng truy nhập chỉ hỗ trợ việc

“mang” các dịch vụ này đến với người dùng

5 Báo hiệu kênh chung

Trong hệ thống báo hiệu kênh chung như CCS6, CCS7 thì CCS7 là chính là giao thức được sửdụng rộng rãi nhất và thành công nhất Trước hết xin được giới thiệu tổng quan báo hiệu C7

Các thành phần trong mạng báo hiệu CCS7.

SSP (Service Switch Point)

SSP luôn gắn liền với chức năng chuyển mạch Do chuyển mạch được phân cấp (sự phâncấp của hệ thống viễn thông) nên các SSP cũng được phân cấp Một chuyển mạch với chức năngCCS7 sẽ có 2 giao diện:

 giao diện kết nối chức năng thoại

 giao diện kết nối cho dữ liệu CCS7

Có thể nói các chuyển mạch đồng nghĩa với SSP Bởi lẽ, các SSP chuyển báo hiệu chocuộc gọi thành các bản tin báo hiệu CCS7 Chức năng chính của SSP là xử lý cuộc gọi, quản lýcuộc gọi và giúp định tuyến cuộc gọi tới đích

SCP (Service Control Point)

SCP cung cấp các dịch vụ truy cập cơ sở dữ liệu (CSDL) tới mạng điện thoại Ví dụ dịch

vụ của SCP là dịch vụ chuyển đổi số 1-800 (toll-free) hay dịch vụ Local number Portability(LNP) ở Mỹ SCP hoạt động như là một giao diện tới máy tính có lưu CSDL

STP (Service Tranfer Point)

STP được xem như là các router trong mạng CCS7 Chức năng của chúng là định tuyếncác bản tin giữa hai SSP hoặc giữa SCP và SSP Không nhất thiết phải có một STP giữa hai SSP

để truyền tin cho nhau nhưng bản tin muốn từ SSP tới SCP thì nhất thiết phải đi qua STP Thôngthường hai STP thường được nối với nhau thành cặp Trong đó, một STP là STP hoạt động chínhcòn STP kia để dự phòng

Hình 2 Mạng báo hiệu CCS7

Liên kết trong mạng CCS7

Hình 3:Các liên kết trong mạng CCS7

 Liên kết A (Access): Liên kết A nối giữa SSP với STP, hoặc giữa SCP với STP

 Liên kết B (Bridge): Nối giữa STP thuộc cặp này với STP thuộc cặp khác Liên kết nàycho phép mở rộng mạng CCS7 để có thể định tuyến bản tin trong mạng

 Liên kết C (Cross): Liên kết C nối hai STP thành một cặp Việc liên kết này giúp cho haiSTP hoạt động như là một STP chính và một STP dự phòng trong trường hợp STP chính

bị hỏng hoặc tắc nghẽn xảy ra

 Liên kết D (Diagonal): Nối giữa các STP thuộc cấp thấp với STP thuộc cấp cao hơn Ví

dụ như nối giữa STP địa phương (local) với STP liên tỉnh (regional)

 Liên kết E (Extended): Nối trực tiếp một SSP với STP không thuộc chủ của nó

 Liên kết F (Full associated): Nối hai SSP trực tiếp với nhau không cần thông qua STP

Giao thức trong mạng CCS7

SSP

STP

STP

SC P

STP

STP

A links

SP

Hình 4 Giao thức CCS7

 Message Transfer Part (MTP) Lớp 1,2,3 cung cấp giao thức giao vận cho cho tất cả cácgiao thức CCS7 khác Chức năng của MTP bao gồm đặc tính giao diện mạng, truyền tintin cậy, xử lý bản tin và định tuyến

 Signaling Connection Control Part (SCCP) cung cấp dịch vụ định địa chỉ đầu cuối-đầucuối và định tuyến bản tin lớp 4 như Transaction Capabilities Application Part (TCAP)

 Telephone User Part (TUP) là hệ thống báo hiệu link-by-link được sử dụng để kết nối chocuộc gọi thoại và fax

 ISDN User Part (ISUP) là giao thức sử dụng để thiết lập và duy trì kết nối cho cuộc gọithoại và dữ liệu dựa trên mạng kênh

 TCAP cho phép truy cập tới CSDL từ xa, cung cấp các thông tin định truyến và các cácđặc trưng khác cho các thành phần mạng ở xa

Giao thức lớp Lớp vật lý MTP1

Lớp vật lý thiết đặt các đặc tính lý, điện của liên kết báo hiệu Chức năng của lớp nàygiống như Lớp vật lý của mô hình OSI,

Giao thức lớp Liên kết dữ liệu MTP2

Giao thức MTP2 tạo liên kết điểm-điểm đáng tin cậy giữa hai đầu cuối trong mạng vàhoạt động Giao thức MTP2 sử dụng các gói được gọi là đơn vị báo hiệu để truyền các bản tinCCS7 Các đơn vị báo hiệu này cho phép phát hiện lỗi, chỉ thị trạng thái liên kết và bản tin CCS7cần truyền

Giao thức Lớp mạng MTP3

Lớp mạng của CCS7 được gọi là MTP3 Giao thức MTP3 định tuyến bản tin CCS7 dựavào bản tin lớp 2 nhận được MTP3 cung cấp khởi thủy cho phép truyền tin giữa các giao thứclớp 4 như SCCP, ISUP, TUP, và TCAP cũng như truyền và nhận tin từ MTP2

Hình 5 Cấu trúc bản tin MTP3

Bản tin lớp ứng dụng (Signalling Connection Control Part)

SCCP cung cấp dịch vụ mạng ở mức đỉnh của MTP3 Sự kết hợp của hai lớp này đượcgọi là Network Service Part (NSP) của CCS7 TCAP sử dụng dịch vụ của SCCP để truy cậpCSDL trong mạng CCS7 SCCP cung cấp các giao diện dịch vụ tới TCAP và ISUP Dịch vụđịnh tuyến SCCP cho phép STP thực hiện Global Title Translation (GTT) bằng các xác địnhDPC và số hệ thống con trong CSDL đích Các dịch vụ cung cấp bởi SCCP gồm:

 Dịch vụ hướng kết nối (Connection-Oriented Services): SCCP hỗ trợ dịch vụ hướng kếtnối cho TCAP và ISUP nhưng dịch vụ này hiện nay không còn được sử dụng

 Dịch vụ không hướng kết nối: SCCP cung cấp dịch vụ không hướng kết nối lớp Giao vậncho TCAP (Transaction Capabilities Applications Part) Các dịch vụ cả TCAP gồm800,888,900, điện thoại thẻ, ứng dụng mobile SCCP và MTP3 kết hợp với nhau để cungcấp các dịch vụ non-circuit này SCCP cũng cho phép STP thực hiện GTT thay cho tổngđài đầu cuối Tổng đài đầu cuối xem số 800 như là chức năng dịch địa chỉ Bởi vì globaltitle addresses không được định tuyến mà SCCP ở tổng đài đầu cuối sẽ định tuyến bản tintruy vấn tới STP

Bản tin được truyền giữa SCCP và MTP được gọi là Unitdata Messages (UDTs) vàUnitdata Service Messages (UDTSs)

Hình 6 Quá trình truy vấn thông tin trên SCP

Hình vẽ dưới đây miêu tả các ứng dụng trong báo hiệu

SSP

STP

STP

S C P

S C P

800 Query

Routing Info Calling Party

Bản tin Tên đầy đủ Ý nghĩa

IAM Initial Address Sử dụng để thiết lập cuộc gọi Bản tin này thường chứa

số thuê bao bị gọi

ACM Address Complete Thông báo rằng cuộc gọi đang được thiết lập

ANM Answer Phía bị gọi đã có tín hiệu trả lời

REL Release Cuộc gọi bị hủy Cũng có thể sử dụng kiểu bản tin này để

thông báo rằng tổng đài tandem hoặc tổng đài đích khôngthể thiết lập được kết nối

RLC Release Complete Đã nhận được bản tin REL và kênh thoại được hủy

COT Continuity Test Dùng để kiểm tra tính liên tục của đường trunk

CPG Call Process Đang rung chuông thuê bao bị gọi

SUS Suspend Dừng một cuộc gọi nhưng kết nối của nó vẫn được giữ

RES Resume Phục hồi trạng thái cuộc gọi được dừng trước đó.SUS và

RES dùng cùng một cấu trúc bản tin và tham số

FOT Forward Transfer

INR Information Yêu cầu thông tin từ phía tổng đài đích tới tổng đài

Bản tin Tên đầy đủ Ý nghĩa

Request nguồn để lấy thêm thông tin

INF Information Cung cấp thông tin yêu cầu bởi INR

Dịch vụ/chức năng ITU-T ISUP 2000

a Cuộc gọi cơ bản

- Thoại/âm thanh 3.1 kHz

- 64 kbit/s không hạn chế

- Các loại kết nối đa tốc độ

- Các loại kết nối N ? 64 kbit/s

- Báo hiệu địa chỉ Enbloc

- Báo hiệu địa chỉ Overlap

- Lựa chọn mạng chuyển tiếp

- Kiểm tra tính liên tục

- Trao đổi hướng phía trước

- Phân đoạn đơn giản

- Thông báo và âm báo

- Thông tin phân phối truy nhập

- Truyền dẫn thông tin dịch vụ từ xa của người dùng

- Hoãn và phục hồi

- Các thủ tục báo hiệu cho kết nối cho phép năng lực dự trữ

- Thủ tục xác định trễ truyền lan

- Thủ tục báo hiệu điều khiển tiếng vọng nâng cao

- Thủ tục báo hiệu điều khiển tiếng vọng đơn giản

- Tự động quay lại

- Tập hợp và phân tách các mạch và nhóm mạch (trong Q.BICC, mạch=CIC tương đương với CCA-ID)

- Xác minh nhóm CIC (trong Q.BICC, CIC=CCA-ID)

- Chiếm hữu kép (trong Q.BICC, chiếm hữu kép áp dụng cho CIC=CCA-ID và không tham chiếu đến mạch)

- Xử lý báo động truyền dẫn cho các mạch trao đổi số

- Nhận thông tin báo hiệu không có lý do

- Thủ tục năng lực

- Tập hợp trung kế tạm thời

- Điều khiển nghẽ báo hiệu phần người dùng ISDN

- Điều khiển nghẽ tự động

- Tương tác giữa N-ISDN và INAP

- Mã nhận dạng mạch không được trang bị (trong Q.BICC, CIC=CCA-ID)

- Điều khiển tính sẵn có phần người dùng ISDN

- Tạm dừng và hồi phục MTP

- Quá độ dài bản tin

- Định tuyến luân phiên tạm thời (TAR)

- Thủ tục chặn Hop

- Khó đạt được

- Thủ tục đo định vị chủ gọi

b Các thủ tục báo hiệu chung

- Báo hiệu điểm-điểm – phương pháp chuyển dọc

- Báo hiệu điểm-điểm – SCCP kết nối có hướng

- Báo hiệu điểm-điểm – SCCP phi kết nối

- Trao đổi số chung

- Trao đổi chữ số chung

- Thủ tục khai báo chung

- Quay số trực tiếp (DDI)

- Số đa thuê bao (MSN)

- Nhận dạng đường dây gọi (CLIP)

- Cấm nhận dạng đường dây gọi (CLIR)

- Nhận dạng đường dây đã kết nối (COLP)

- Cấm nhận dạng đường dây đã kết nối (COLR)

- Đánh địa chỉ phụ (SUB)

- Cuộc gọi chuyển tiếp bận (CFB)

- Cuộc gọi chuyển tiếp không trả lời (CFNR)

- Cuộc gọi chuyển tiếp tuyệt đối (CFU)

- Lệch hướng cuộc gọi (CD)

- Trao đổi cuộc gọi rõ ràng (ECT)

- Đợi cuộc gọi (CW)

- Giữ cuộc gọi (HOLD)

- Kết thúc cuộc gọi tới các thuê bao bận (CCBS)

- Kết thúc cuộc gọi không trả lời (CCNR)

- Đầu cuối di động (TP)

- Cuộc gọi hội nghị (CONF)

- Dịch vụ ba bên (3 PTY)

- Nhóm người dùng đóng (CUG)

- Quyền ưu tiên và thực hiện trước đa mức (MLPP)

- Chú ý: chỉ truyền thông tin MLPP được hỗ trợ

- Dịch vụ mạng ảo toàn cầu (GVNS)

- Thẻ tính cước viễn thông quốc tế (ITCC)

- Đảo cước (REV)

- Báo hiệu điểm điểm (UUS)

d Một số Các chức năng/dịch vụ gia tăng

- Hỗ trợ các ứng dụng VPN với luồng tin PSSI

- Hỗ trợ số di động (NP)

Nhận xét: Do xuất phát từ việc hỗ trợ phần ngừoi dùng ISDN nên ISUP cũng sẽ hỗ trợ các dịch

vụ tương tự như trong ISDN điển hình là bên cạnh các dịch vụ “bearer”, ISUP có thể hỗ trợ các dịch vụ như hiển thị/hạn chế hiển thị chủ gọi (calling line identification presentation/restriction), báo hiệutừ người dùng đến người dùng (user-to-user signaling), nhóm ngưoi nguời dùng (closed user group service) Việc hỗ trợ các dịch vụ này thông qua việc truyền các tham số của các dịch vụ này trên các đường trung kế liên đài Tất nhiên ISUP gắn chặt chẽ với thế giới TDM

5.2 Phần INAP

INAP là phần ứng dụng của báo hiệu số 7 dành cho mạng thông minh Đây là kiến trúc củaINAP