BÁO CÁO MÔN MẠNG VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ Hệ thống mạng điện thoại PSTN

Để các thiết bị điện thoại có thể liên lạc được với nhau thì phải thông qua một hệ thống chuyển mạch gọi là PSTN Public Switch telephoneNetwork I.. HỆ THỐNG GHÉP KÊNH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ: 1.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO MÔN MẠNG VIỄN THÔNG

CHỦ ĐỀ

Hệ thống mạng điện thoại

PSTN

GVHD: ThS Trần Thị Huỳnh Vân

TpHCM, ngày 10 tháng 05 năm 2021

MỤC LỤC

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

LỜI CẢM ƠN 4

NỘI DUNG BÁO CÁO 5

I KHÁI NIỆM 5-6 1 Định nghĩa PSTN 5

2 Chức năng của PSTN 5

3 Ưu điểm của PSTN 6

4 Nhược điểm của PSTN 6

II CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG PSTN 6-7 III BĂNG THÔNG THOẠI 7

IV HỆ THỐNG GHÉP KÊNH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ 8-13 1 Khái niệm 8

2 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) 9

3 Ghép kênh theo bước sóng (WDM) 10

4 Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) 11

V HỆ THỐNG BÁO HIỆU SS7 13-16 1 Khái niệm giao thức báo hiệu số 7 13

2 Khái niệm báo hiệu 14

3 Các phần tử báo hiệu của ss7 15

4 Cấu trúc hệ thống ss7 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

DANH SÁCH SINH VIÊN THAM GIA

1 18200214 Trương Huỳnh Ái Quốc

2 18200253 Từ Ngọc Thương

3 18200241 Huỳnh Đức Thiện Nhóm trưởng

4 1620081 Nguyễn Đức Hiếu

5 1720162 Thái Hiền Nhân

LỜI NÓI ĐẦU

I Ý DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong thời đại hiện nay, một xã hội phát triển và phồn vinh, hệ thống thông tin liên lạc không thể thiếu trong gia đình và các doanh nghiệp Để

có thể liên lạc với người thân hỏi thăm, các đối tác làm ăn ở nơi rất xa, nhất là trong tình hình dịch bệnh Covid 19 diễn biến phức tạp chúng ta phải hạn chế tiếp xúc nhau, nên ta cần hệ thống liên lạc nhanh và chất lượng cao để có thể đáp ứng nhu cầu liên lạc và làm việc Một trong số các hệ thống có thể đáp ứng nhu cầu đó là hệ thống mạng điện thoại PSTN

Nó gồm tập hợp nhiều mạng quốc gia tạo thành mạng quốc tế

Do có lịch sử phát triển lâu đời và không ngừng đổi mới mạng PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và cung cấp dịch vụ khá tin cậy (99,999%) Hầu hết cơ sở hạ tầng hiện nay phục vụ trên 80% cho PSTN

Tập thể thành viên nhóm

LỜI CẢM ƠN

Lời cảm ơn đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị

Huỳnh Vân đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu suốt thời gian qua

Bước đầu làm đồ án còn nhiều bỡ ngỡ và thiếu sót, rất mong sự góp ý kiến của cô và các bạn, để chúng em rút ra kinh nghiệm để lần sau làm đồ án và học tập tốt hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tập thể thành viên nhóm

NỘI DUNG BÁO CÁO:

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG MẠNG ĐIỆN THOẠI PSTN

Trên hệ thống điện thoại truyền thống Để các thiết bị điện thoại có thể liên lạc được với nhau thì phải thông qua một hệ thống chuyển mạch gọi là PSTN (Public Switch telephoneNetwork)

I KHÁI NIỆM:

1.Định nghĩa PSTN:

PSTN được phát triển trên chuẩn ITU

(International-Telecommunication Union) là hệ thống mạng điện thoại chuyển mạch công cộng dựa vào kĩ thuật chuyển mạch tín hiệu điện Nó có thể kết nối đến nhiều hệ thống chuyển mạch khác nhau trên thế giới thành một hệ thống mạng hội tụ để có thể liên lạc được với nhau

2.Chức năng của PSTN:

Mạng PSTN được sử dụng cho mục đích đàm thoại trực tiếp giữa người với người mà không bị giới hạn về thời gian và vị trí địa lý thông qua đường truyền dẫn cáp đồng được nối kết giữa thuê bao người dùng

và nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Mạng điện thoại PSTN sử dụng một đường kết nối vật lý giữa người dùng tại hai đầu của mạng

Đường kết nối này hoạt động độc lập, không bị chiếm dụng với nhiều dịch vụ cùng lúc như đường dây cáp vật lý mạng ADSL nên chất lượng cuộc gọi trên mạng PSTN bao giờ cũng tốt hơn trên mạng Internet nhưng đổi lại chi phí lại đắt hơn rất nhiều, đặc biệt là các cuộc gọi quốc

tế Do có lịch sử phát triển lâu đời và chất lượng đàm thoại tốt, an toàn (99,9%) nên mạng PSTN vẫn được sử dụng cho đến ngày nay Hầu hết các cơ sở hạ tầng hiện nay trên 80% là sử dụng mạng PSTN

3 Ưu điểm của PSTN:

• PSTN dùng một kênh truyền riêng được thiết lập kết nối thông qua các mạch trung gian giữa người dùng đầu - cuối

• Sử dụng băng thông có dung lượng cao (64 kb/s)

• Dòng thông tin được truyền đi liên tục, tốc độ cao

• Độ trễ, độ mất gói thấp

• An toàn trên đường truyền

4 Nhược điểm của PSTN:

• Chi phí đầu tư trang thiết bị lớn

• Mỗi sợi cáp đồng chỉ được dùng cho một điện thoại

• Lãng phí băng thông đường truyền

• Chi phí phải trả cho cuộc gọi khá đắt, nhất là khi gọi đi quốc tế

II CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG PSTN:

• Điện thoại Analog (Analog telephone): là thiết bị “truyền thống” được

sử dụng để kết nối đến hệ thống PSTN Và là thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu analog (âm thanh người nói) sang tín hiệu số (Digital) để truyền đi trên đường dây cáp đồng hai lõi (còn được gọi là Tip-Ring)

• Tín hiệu đầu-cuối (Local loop): là đường dây dẫn liên kết giữa nhà cung cấp dịch vụ trạm (PSTN) tới người dùng cuối

• Mạch chuyển CO (CO Switch): Cung cấp các dịch vụ từ nhà cung cấp tới người dùng (như là: đảm bảo tín hiệu cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi,…)

• Đường trung kế (Trunk): là đường dây trung gian giữa nhà cung cấp dịch vụ trạm PSTN đến các CO Switch

• Mạch chuyển nội bộ (Private Switch): Dùng cho các doanh nghiệp

III BĂNG THÔNG THOẠI:

Theo CCITT (Ban khuyến nghị quốc tế về điện thoại và điện báo) khuyến nghị:

• Dải tần số kênh thoại 300 → 3400 Hz, BW = 3100Hz

• Tần số là 800Hz có độ suy hao là 0dB

• Tần số 300 và 3400Hz có độ suy hao là 8,7 dB

Dải thông của mạng điện thoại là xấp xỉ từ 300 Hz đến 3400 Hz

IV HỆ THỐNG GHÉP KÊNH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ:

1.Khái niệm:

Trong viễn thông, ghép kênh là quá trình ghép nhiều tín hiệu (hoặc chuỗi dữ liệu) thành một tín hiệu (hoặc chuỗi dữ liệu) để truyền đi xa nhằm tiết kiệm tài nguyên Thiết bị thực hiện việc này gọi là bộ ghép kênh, ở đầu thu bộ tách kênh thực hiện việc tách các kênh này ra và

phân đến đúng đầu nhận

Ví dụ: trong mỗi 125 µs, 30 mẫu thoại của 30 cuộc gọi điện thoại khác nhau được ghép theo một trật tự thành một khung và truyền đi, ở đầu nhận, các mẫu thoại sẽ tách được ra và đưa đến đúng người nghe Nếu không ghép kênh thì 30 cuộc gọi kia sẽ phải dẫn bằng 30 dây độc lập

Hai dạng ghép kênh cơ bản là ghép kênh phân chia thời gian (TDM)

và ghép kênh phân chia tần số (FDM) Trong thông tin quang, ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) cũng chính là ghép kênh phân chia tần số

Kỹ thuật ghép kênh chỉ được sử dụng khi băng thông của môi

trường truyền cao hơn băng thông mà tín hiệu của các nguồn dữ liệu cá nhân yêu cầu

2 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Trong phương pháp ghép kênh theo tần số (FDM), các tín hiệu được dịch sang dải tần số khác nhau và gửi qua phương tiện truyền thông Các kênh truyền thông được chia thành các băng tần khác nhau, và mỗi băng tần truyền tín hiệu tương ứng với một nguồn

FDM được sử dụng trong truyền dẫn truyền hình cáp, nơi mà tín hiệu tương ứng với các kênh truyền hình khác nhau được ghép và gửi qua cáp Tại máy thu của truyền hình, bằng cách áp dụng bộ lọc, các kênh đặc biệt của tín hiệu có thể được xem Đài phát thanh và truyền hình cũng được thực hiện bằng cách sử dụng FDM, trong đó mỗi trạm phát sóng được cho một nhóm nhỏ trong dãy quang phổ tần số Các tần

số trung tâm của băng tần này được gọi là tần số sóng mang Hình 1 cho thấy nhiều kênh điện thoại có thể kết hợp sử dụng FDM

Hình 1: FDM của kênh điện thoại

Trong truyền hình cáp, FDM được sử dụng để phân phối các

chương trình của các kênh khác nhau trên dải tần số khác nhau FDM cũng được dùng trong phát sóng âm thanh, truyền hình Hệ thống FDM được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông tín hiệu tương tự Các hệ thống viễn thông được sử dụng trong các mạng điện thoại, hệ thống phát thanh truyền hình, v.v… dựa trên FDM

3 Ghép kênh theo bước sóng (WDM):

Wave Division Multiplexing (WDM) – phương thức ghép kênh quang theo bước sóng được sử dụng trong sợi quang học Trong truyền thông cáp quang, tín hiệu tương ứng với một kênh được phiên dịch sang một tần số quang học (thường được biểu diễn ở bước sóng) và được truyền đi Điều này được thể hiện bằng tần số quang học của bước sóng tương đương của nó và ký hiệu là λ (lambda) Thay vì chỉ truyền đi một tín hiệu trong cáp quang, nếu có hai (hoặc nhiều hơn) tín hiệu được gửi

đi trong cùng một sợi ở các tần số khác nhau (hoặc bước sóng), nó được gọi là WDM Năm 1994, điều này đã được chứng minh – tần số tín hiệu

đã được tách rộng rãi, thường 1310 nm và 1550nm

Vì vậy, chỉ cần sử dụng hai bước sóng có thể tăng gấp đôi công suất cáp quang Như trong hình 2 , WDM lấy tín hiệu từ các kênh khác nhau, chuyển chúng thành các bước sóng khác nhau, và gửi chúng qua các sợi quang học.Về mặt khái niệm, nó cũng giống như FDM

Wave Division Multiplexing được sử dụng trong sợi quang học Dữ liệu của các nguồn khác nhau được gửi thông qua các dây cáp quang bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau Lợi thế của WDM là có thể phát huy tối ưu công suất của một sợi quang học Lưu ý rằng trong

WDM, cáp quang đơn mang dữ liệu của các kênh khác nhau trong các bước sóng khác nhau Lợi thế của WDM là có thể phát huy công suất tối

ưu của một sợi quang học ,tăng thêm từ 16 đến 32 lần bằng cách gửi các kênh khác nhau ở các bước sóng khác nhau Bởi vì mỗi bước sóng tương ứng với một màu sắc khác nhau, sử dụng WDM rất hiệu quả trong việc truyền dữ liệu tương ứng với các kênh khác nhau trong các màu sắc khác

nhau

4 Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)

Trong thời gian phân chia ghép kênh đồng bộ (TDM), các tín hiệu

số hóa được kết hợp và gửi thông qua các kênh truyền thông.Ghép kênh dùng phương pháp TDM được dùng khi môi trường có tốc độ dữ liệu lớn hơn yêu cầu của thiết bị thu và phát

Trong ghép kênh phân chia theo thời gian, dữ liệu số tương ứng với các nguồn khác nhau được kết hợp và truyền qua các phương tiện Thiết

bị ghép kênh thu thập dữ liệu từ mỗi nguồn, và các dòng bit kết hợp được gửi qua phương tiện truyền dẫn Thiết bị giải mã chia tách các dữ liệu tương ứng với mỗi nguồn riêng biệt

Trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), các thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau thông qua các đường trung chuyển

có sử dụng TDM

Các loại TDM :

• Ghép kênh phân chia thời gian đồng bộ Trong loại này, thuật ngữ đồng bộ biểu thị rằng bộ ghép kênh sẽ gán chính xác cùng một khe cho mỗi thiết bị mọi lúc ngay cả khi thiết bị có bất cứ thứ gì để gửi hay không Nếu nó không có thứ gì đó, khe thời gian sẽ trống TDM sử dụng các khung để nhóm các khe thời gian bao gồm một chu kỳ hoàn chỉnh của các khe thời gian

• Ghép kênh phân chia thời gian không đồng bộ TDM đồng bộ lãng phí không gian không sử dụng trong liên kết do đó không đảm bảo việc sử dụng hiệu quả toàn bộ công suất của liên kết Điều này đã dẫn đến TDM không đồng bộ Ở đây không đồng

bộ có nghĩa là linh hoạt không cố định Trong TDM không đồng

bộ, một số dòng đầu vào tốc độ thấp được ghép thành một dòng tốc độ cao hơn Trong TDM không đồng bộ, số lượng vị trí trong khung ít hơn sốlượng dòng dữ liệu Ngược lại, trong

TDM đồng bộ, số lượng vị trí phải bằng số lượng dòng dữ liệu

Đó là lý do tại sao nó tránh lãng phí năng lực liên kết

Trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), các thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau thông qua các đường trung chuyển

có sử dụng TDM Những đường trung chuyển trong đó có 30 kênh thoại ghép lại với nhau ,gọi là đường trung chuyển E1

Các đường trung chuyển được sử dụng trong các mạng điện thoại bằng cách sử dụng cơ chế TDM được gọi là đường trung chuyển T1 hoặc sóng mang T1 Việc ghép 24 kênh được gọi là ghép kênh cấp độ 1 Bốn sóng mang T1 như vậy được ghép để tạo thành sóng mang T2.Bảy sóng mang T2 được ghép để tạo thành sóng mang T3 và sáu sóng mang T3 được ghép kênh để tạo thành sóng mang T4 Các cấp ghép kênh, số

lượng kênh thoại và tốc độ dữ liệu được đưa ra trong Bảng 1 Lưu ý rằng

ở mỗi cấp, các bit được bổ sung thêm cho khung và đồng bộ hóa

Bảng 1: kỹ thuật số cấp bậc của băng thông mang T1

V HỆ THỐNG BÁO HIỆU SS7:

Từ năm 1975, các giao thức báo hiệu kênh chung đã được phát triển bởi tổ chức quốc tế ITU-T và nhiều công ty lớn trên thế giới Hệ thống báo hiệu đầu tiên được ITU-T định nghĩa vào năm 1977 có tên gọi là SS6 Hệ thống SS7 được định nghĩa bởi ITU-T vào những năm 1980 Các khuyến nghị dành riêng cho SS7 là Q.7xx

Vào đầu những năm 80 của thế kỷ 20, tổ chức tiêu chuẩn viễn thông quốc tế ITU-T đã đưa ra các khuyến nghị về hệ thống báo hiệu số 7 (ký hiệu SS7) Hệ thống SS7 là hệ thống báo hiệu kênh chung được thiết kế dành riêng cho mạng viễn thông số

1 Khái niệm giao thức báo hiệu số 7:

Giao thức báo hiệu số 7 hay còn gọi là SS7, là cụm từ viết tắt

của Signaling System # 7, là tập hợp các giao thức điện thoại được sử

phát triển thêm các giao thức, thành phần mới hỗ trợ báo hiệu cho các mạng khác như mạng di động mặt đất PLMN, mạng số tích hợp đa dịch

vụ ISDN

Chức năng chính của SS7 là thiết lập cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi, chuyển đổi số, tính cước, SMS

2 Khái niệm báo hiệu:

Báo hiệu là sự trao đổi thông tin giữa các thành phần trong mạng điện thoại với nhau Các thông tin này được chuyển tải dưới dạng các bản tin

Phân loại báo hiệu Các phương pháp báo hiệu được phân biệt theo các

tiêu chí sau:

– Báo hiệu Analog (như DC, 1VF, 2VF, MF)

– Báo hiệu Digital (như CAS, DSS1, SS7)

• Thông tin báo hiệu:

– Báo hiệu đường dây thuê bao (user – net)

– Báo hiệu đường trung kế (net – net)

– Báo hiệu qua mạng (user – user)

– Báo hiệu lựa chọn

– Báo hiệu đường

– Báo hiệu hướng thuận (call – called)

– Báo hiệu hướng ngược (called – call)

– Báo hiệu kênh kết hợp (CAS)

– Báo hiệu kênh chung (CCS)

3 Các phần tử báo hiệu của SS7:

Hệ thống SS7 gồm 4 thành phần chính: Điểm chuyển mạch dịch vụ – SSP (Service Switching Point); Điểm trung chuyển báo hiệu – STP (Signaling Transfer Point); Điểm điều khiển báo hiệu – SCP (Service

SSP là các bộ não của mạng SS7 và được đặt tại các chuyển mạch – Chức năng của SSP là xử lý các cuộc gọi khởi xướng (Originating Call), quá giang (Transit Call) hoặc kết cuối (Terminating Call) bằng cách tạo các bản tin báo hiệu để gửi thông tin liên quan tới cuộc gọi tới các SSP khác, hoặc gửi truy vấn tới cơ sở dữ liệu SCP để thực thi việc định tuyến cuộc gọi

Chức năng chính của STP là chuyển tiếp các bản tin báo hiệu (hay chức năng định tuyến báo hiệu) – STP là một bộ chuyển mạch gói hoạt động như một hub gửi các bản tin báo hiệu tới các STP, SCP hay SSP khác – STP định tuyến các bản tin thông qua việc kiểm tra thông tin định tuyến

• SCP – Điểm điều khiển dịch vụ:

SCP là một một tập hợp các cơ sở dữ liệu lưu giữ thông tin cần thiết để cung cấp các dịch vụ phức tạp hơn so với điều khiển cuộc gọi cơ bản (ví

dụ cung cấp dịch vụ gia tăng, các dịch vụ tổng đài 1800)

Các Link SS7 gồm các loại: A, B, C, D, E, F…

4 Cấu trúc hệ thống SS7:

Hệ thống SS7 được cấu trúc theo dạng Mô-đun và giống với mô hình tham chiếu OSI nhưng chỉ có 4 lớp: 3 lớp thấp 1, 2, 3 tạo thành phần chuyển giao tin báo MTP Lớp 4 chứa các thành phần UP (User Part) cho người dùng Một số thành phần UP cho các người dùng khác nhau như sau: