Mạng thông tin di động GSM 5.1

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp chuyên ngành viễn thông Mạng thông tin di động GSM

Chơng 5 mạng báo hiệu số 7 5.1 Cấu trúc mạng báo hiệu

Theo quan điểm chung, mạng viễn thông đợc cấu trúc theo hai mức khác nhau : mức quốc tế và mức quốc gia Cấu trúc này cũng đợc áp dụng cho mạng báo hiệu Ngời ta chia ra mạng báo hiệu quốc gia và mạng báo hiệu quốc tế Các mạng báo hiệu này có thể có các cấu trúc riêng (Hình 5.1)

Mạng đợc chia thành các vùng báo hiệu (Hình 5.2), mỗi vùng đợc phục vụ bởi một cặp tổng đài STP Một mạng báo hiệu quốc gia nh vậy đợc dùng để báo hiệu tới các tổng đài trong các vùng báo hiệu kề nhau Vì vậy ta có một hệ thống báo hiệu gồm 3 mức :

1 Các điểm chuyển giao báo hiệu quốc gia (STP).

2 Các điểm chuyển giao báo hiệu vùng (STP).

3 Các điểm báo hiệu (SP).

Lợng tải ở các tổng đài điểm chuyển giao báo hiệu sẽ giảm xuống do đặt các tổng đài này ở hai mức Một thuận lợi khác của sự sắp xếp này là một mạng báo hiệu mạnh hơn bởi vì khi các lỗi xuất hiện ở trong một vùng báo hiệu thì hầu nh không ảnh hởng tới phần còn lại của mạng

Mỗi tổng đài luôn có hai kênh báo hiệu nối chúng lại với nhau Truyền dẫn tốc

độ cao cho phép nhiều tổng đài thực hiện công việc của chúng với chỉ một kênh báo hiệu, nhng vì lý do tin cậy có ít nhất hai kênh báo hiệu riêng biệt đợc sử dụng (thờng có các kênh báo hiệu nối giữa hai điểm chuyển giao báo hiệu khác nhau)

International

Network

National

Network

Hình 5.1 Cấu trúc mạng báo hiệu

Reg STP SP11

Reg SP12

National STP National STP

Region 1 National

Network

STP tổ hợp / STP không tổ hợp :

Có hai loại STP đợc sử dụng trong mạng báo hiệu là :

 STP tổ hợp (Intergrated STP) :

STP tổ hợp thờng là tổng đài nội hạt hoặc tổng đài quá giang Điều này có nghĩa là chỉ một phần dung lợng của bộ xử lý có thể đợc sử dụng cho chức năng STP STP tổ hợp có các u điểm sau :

 Thực hiện nhanh

 Hiệu quả giá thành (dùng dung lợng dự trữ ở tổng đài đã lắp đặt)

 Tổng lu lợng báo hiệu thấp hơn ( lu lợng trên các tuyến giữa các SP và các STP không cần chuyển giao tín hiệu - không có lu lợng STP)

 STP không tổ hợp hay STP đứng một mình (Stand Alone STP) :

STP không tổ hợp là một tổng đài rất đơn giản Nó bao gồm hệ thống xử lý (APZ) và các kết cuối báo hiệu (ST) và phân hệ báo hiệu kênh chung (ở AXE) STP không tổ hợp có các u điểm sau :

 Toàn bộ dung lợng của bộ xử lý dùng cho chức năng STP

 STP không bị ảnh hởng bởi lỗi ở các phần khác của tổng đài nh ở các STP

tổ hợp

5.2 Đánh số các điểm báo hiệu

Để thuận tiện cho việc nhận dạng các tổng đài trong một mạng, tất cả các

điểm chuyển giao báo hiệu và các điểm báo hiệu đều đợc đánh số theo một hệ thống xác định trớc Khi một thông báo đợc gửi từ một điểm báo hiệu này tới một điểm báo hiệu khác, các số này đợc đại diện bởi mã điểm đích Destination Point Code (DPC) và mã điểm nguồn Originating Point Code (OPC) trong khối tín hiệu tin báo (MSU)

Tất cả các tổng đài trong mạng báo hiệu đều có các số duy nhất của nó Tuy nhiên việc đánh số tơng tự có thể đợc sử dụng trong một mạng khác nào đó

5.3 Các điểm đích trong mạng báo hiệu

Mỗi một Khối tín hiệu thông báo (MSU) chứa một nhãn Nhãn cho một thông báo (MSU - TUP) liên quan đến một cuộc nói chuyện điện thoại có dạng nh sau:

 CIC (Circuit Identification Code - Mã nhận dạng mạch) : Nhận dạng

Reg STP

Reg STP

SP22 SP21

National STP National STP

Region 2

Hình 5.2 Mạng báo hiệu

 OPC (Originating Point Code - Mã điểm nguồn ) : Nhận dạng điểm báo hiệu mà sinh ra tin báo

 DPC (Destination Point Code - Mã điểm đích) : Nhận dạng điểm báo hiệu

mà tin báo dự định gửi cho nó

Số của điểm báo hiệu mà đợc đa ra ở DPC là đích của tin báo mạng báo hiệu (DEST) Trong một tổng đài có một DEST cho mỗi đờng thoại đi ra Điều này nghĩa là sau khi có một đờng thoại đợc chọn cho một cuộc gọi, điểm báo hiệu biết DEST mà các tin báo hiệu thuộc về (nó) sẽ đợc gửi tới nó DEST đợc đặt trong mã điểm đích (DPC) của nhãn cùng với số kết nối thoại trong Mã nhận dạng mạch CIC và số của tổng đài gửi tin báo trong Mã điểm nguồn (OPC) Sau khi một thông báo đợc nhận dạng ở điểm báo hiệu phù hợp với Mã điểm nhận (DPC) của nhãn thì cuộc nối thoại phải đợc nhận dạng Điều này đợc tiến hành nhờ Mã điểm nguồn (OPC) và Mã nhận dạng mạch (CIC), đó là tổng đài nguồn và số của cuộc nối thoại giữa hai tổng đài

Vậy, nếu một cuộc nối thoại không thuộc vào một tuyến từ một tổng đài nguồn thì tổng đài đích sẽ không thể thiết lập cuộc nối thoại Kết quả sẽ là một tin báo báo hiệu “vô chủ” mà không thể đợc dịch trong điểm báo hiệu nhận Trong trờng hợp giữa tổng đài nguồn và tổng đài đích không có đờng thoại trực tiếp, thí dụ : một cuộc gọi từ A tới C Khi đó cuộc nối thoại tất nhiên là h-ớng về phía tổng đài đích (C) theo cách bình thờng bằng một hoặc nhiều hơn các tổng đài quá giang (B) (B có các đờng thoại trực tiếp tới Avà C) Từ một tổng đài nguồn (A) một đờng thoại tới tổng đài chuyển tiếp (B) sẽ đợc chọn, và DEST liên kết với đờng thoại đó sẽ đợc dùng cho các tin báo báo hiệu Các thông báo báo hiệu bây giờ sẽ đợc gửi đến tổng đài quá giang B

Từ tổng đài quá giang B, một đờng thoại tới C sẽ đợc chọn và DEST liên kết với đờng này sẽ đợc dùng cho các tin báo báo hiệu Vì vậy các tin báo báo hiệu

sẽ đợc hớng tới tới tổng đài quá giang tiếp theo hay tới tổng đài đầu cuối (C) Do

đó các đích phù hợp (DEST) phải đợc xác định ở mỗi điểm báo hiệu

Các quy tắc để xác định DEST :

 (SP) - Trong một điểm báo hiệu, DEST đợc đặt để đại diện cho các đích mà các điểm báo hiệu nối tới chúng bằng các đờng thoại trực tiếp

 (STP) - Trong một điểm chuyển giao báo hiệu, DEST đợc đặt để đại diện cho các đích mà điểm báo hiệu của nó và các điểm báo hiệu phụ thuộc đợc nối bằng các đờng thoại trực tiếp

Chú ý rằng càng xa các điểm chuyển giao báo hiệu có liên quan, quy tắc cơ bản cho DEST đợc bổ sung trong đó nó cũng bao gồm cả các điểm báo hiệu bổ sung

5.4 Định tuyến trong mạng báo hiệu

Quá trình định tuyến gồm 2 giai đoạn sau :

Một chùm kênh báo hiệu sẽ đợc chọn cho một Mã điểm đích (DPC) riêng biệt Lựa chọn này phụ thuộc vào các quyền u tiên mà đã đợc ấn định trớc đối với các chùm kênh báo hiệu cho đích liên quan

Nếu chùm kênh báo hiệu này có hơn một đờng báo hiệu, một phần của mã nhận dạng mạch (CIC) đợc dùng để quyết định kênh báo hiệu nào trong chùm kênh báo hiệu nên đợc sử dụng

Tất cả các đích (DEST) trong mỗi điểm báo hiệu cần phải đợc xác định với các yếu tố đáng quan tâm sau :

 Các chùm kênh báo hiệu đợc sử dụng

 Trật tự u tiên giữa các bộ đờng nối

Hai chùm kênh báo hiệu (LS) đợc xác định cho mỗi DEST và các chùm kênh báo hiệu này đợc ấn định các sự u tiên (PRIO) PRIO có thể có một hoặc hai giá trị

Nếu một trong các chùm kênh báo hiệu có PRIO = 1 và các kênh báo hiệu khác có PRIO = 2 thì các thông báo sẽ đợc gửi lên chùm kênh báo hiệu có PRIO

=1 lâu đến chừng nào các chức năng của chùm kênh báo hiệu này hoàn thành Nếu có cùng mức u tiên là PRIO =1 ấn định cho cả 2 chùm kênh báo hiệu thì các chùm kênh báo hiệu này sẽ hoạt đông theo quy tắc chia tải

Chia tải hoạt động bằng cách sử dụng một trong các bit số 1 và số 2 trong mã nhận dạng mạch (CIC) (Hình 5.3) Giá trị này trong bit chỉ ra chùm nào trong 2 chùm kênh báo hiệu nên đợc dùng Bit số 1 đợc dùng ở các điểm báo hiệu (SP)

và các (STP) quốc gia, trong khi đó bit số 2 đợc dùng trong các STP vùng

Nếu giá trị bit đợc dùng là 0 thì chùm kênh báo hiệu mà đợc xác định đầu tiên

sẽ đợc chọn Nếu giá trị là 1 thì chùm kênh báo hiệu mà đợc xác định cuối cùng

sẽ đợc chọn Cách sử dụng mã nhận dạng mạch này đảm bảo việc chọn đờng qua cùng một đờng mạng của tất cả các tin báo phụ thuộc vào một cuộc gọi đặc trng Một điều kiện tiên quyết cho điều này đó là chùm kênh báo hiệu đợc chọn không bị lỗi

Việc chia tải đợc sử dụng cho sự mở rộng lớn nhất có thể, trừ trong các trờng hợp nơi mà ở đó có một chùm kênh báo hiệu trực tiếp tới đích liên quan Trong trờng hợp này chùm kênh báo hiệu trực tiếp đợc ấn định PRIO = 1 và các chùm kênh báo hiệu khác PRIO = 2 Tuy nhiên, quy tắc này cũng có một số ngoại lệ

Lu lợng trong mạng báo hiệu bao gồm các tin báo xuất phát từ các dịch vụ khác nhau (chuỗi báo hiệu) với các độ dài tin báo khác nhau Để có thể định cỡ mạng báo hiệu thì trớc hết phải có thông tin về lu lợng (thí dụ nh có bao nhiêu MSU mà các cuộc gọi tạo ra và độ dài của các MSU là bao nhiêu)

Việc định cỡ thiết bị trong các mạng viễn thông có thể đợc thực hiện nhờ sử dụng 1 trong 2 công thức của Erlang

SP and National STP Regional STP

CIC Bit

CIC

0 or 1

0 or 1 Hình 5.3

Bit

0 or 1

Công thức này đợc dùng cho hệ thống có tổn thất Hệ thống có tổn thất đợc sử dụng một cách điển hình để định cỡ số các mạng thoại giữa hai tổng đài Các tham số đầu vào của hệ thống có tổn hao là :

 Số lần gọi mỗi đơn vị thời gian (y)

 Thời gian chiếm trung bình (s)

 Cấp dịch vụ (GOS - Grade Of Service)

Mật độ của lu lợng (tính bằng Erlang) theo công thức :

A = y * s

Công thức thứ hai của Erlang :

Công thức này đợc dùng cho hệ thống có trễ Hệ thống có trễ đợc sử dụng để

định cỡ thiết bị, nh mã ngời gửi, mã ngời nhận trong một tổng đài và cũng để

định cỡ các kênh báo hiệu và các STP Các tham số đầu vào của hệ thống có trễ khi định cỡ các kênh báo hiệu là :

 Số các MSU trong mỗi đơn vị thời gian

 Độ dài trung bình của các MSU (tuỳ vào hỗn hợp lu lợng - chuỗi dịch vụ)

 Mật độ lỗi bit (BFI)

 Cấp của dịch vụ (GOS) - tổng của trễ chờ đợi trung bình

Tính toán số bit và số bản tin của mỗi cuộc gọi dựa trên chỉ tiêu báo hiệu

Tính toán thời gian chiếm trung bình của mỗi cuộc gọi dựa trên các phép

đo l u l ợng thực

Tính toán tổng l u l ợng thoại giữa các

tổng đài dựa trên dự báo về l u l ợng

thoại

Dựa trên các dự báo về l u l ợng thoại

để tính l u l ợng thoại xuất phát (chủ gọi) chỉ giữa các tổng đài

Tính toán số cuộc gọi trong một giây

dựa trên l ợng thoại và thời gian

chiếm trung bình của cuộc gọi

Sử dụng l u l ợng thoại và thời gian chiếm của cuộc gọi để tính số cuộc

gọi trong một giây.

Sử dụng số cuộc gọi trong một giây

và số bit của mỗi cuộc gọi để tính

toán số bit trong một giây

Tính toán số bit trong một giây ở STP dựa trên số cuộc gọi trong một giây

và số bit của cuộc gọi.

Sử dụng số bit trong một giây và

dung l ợng của SL để tính Erlang của

kênh báo hiệu (SL)

Tính toán tải của bộ vi xử lý và số l ợng STP cần thiết dựa trên số l ợng bit

của STP

Sơ đồ định cỡ mạng báo hiệu CCS 7

5.6 Định cỡ kênh báo hiệu

Trớc khi tính toán để định cỡ kênh báo hiệu cần chú ý các điểm chính sau

đây :

 Kênh báo hiệu đợc thiết lập từ hai kênh số liệu 64 kbit/s ở hai hớng ngợc nhau (Hình 5.4)

Lu lợng trên các kênh 64 kbit/s là tổng các bản tin hớng thuận và hớng ngợc

 Kênh báo hiệu đạt đến dung lợng của chúng nếu mỗi kênh 64 kbit/s đạt

Thiết bị báo

hiệu đầu cuối

SP1

Thiết bị báo hiệu đầu cuối SP2

Một kênh báo hiệu

Hình 5.4 Kênh báo hiệu

 Trong một mạng dự phòng kép, các kênh báo hiệu phải đợc định cỡ để phục vụ trong trờng hợp không có khả năng truy nhập đến một STP do sự cố của STP, sự cố truyền dẫn hoặc sự cố phần cứng Vì vậy kênh báo hiệu phải đợc định

cỡ để chuyển một nửa tải tối đa của chúng đề phòng phục vụ trong những tình huống sự cố

 Kênh báo hiệu phải có khả năng chuyển tải 0,3 Erlang trong các điều kiện

lu lợng bình thờng ; nghĩa là phục vụ khi có sự cố STP, sự cố truyền dẫn, sự cố phần cứng, và loại peak lu lợng báo hiệu

a) Để định cỡ kênh báo hiệu trớc tiên phải lập đợc bảng dự báo về tổng lu lợng thoại giữa các tổng đài của mạng trong giờ bận (busy hour) Lu lợng thoại này không chứa thành phần lu lợng nội hạt (local traffic)

b) Dựa trên thời gian chiếm trung bình của cuộc gọi có thể tính số cuộc gọi trong một giây của giờ bận trong năm theo công thức sau :

Số cuộc gọi / giây = Lu lợng thoại (Erlang)

Thời gian chiếm trung bình của cuộc gọi (s)

c) Sử dụng kết quả của số bit báo hiệu trung bình của mỗi cuộc gọi và số cuộc gọi trong một giây tính số bit báo hiệu trong một giây theo công thức sau đây :

Số lợng bit báo hiệu / giây = Số bit báo hiệutrung bình của

mỗi cuộc gọi  trong một giâySố cuộc gọi

Trong công thức này sử dụng số bit báo hiệu trung bình của cuộc gọi ISUP (giả sử 100 % POSI dịch vụ đợc phục vụ bởi giao thức ISUP)

d) Số lợng Erlang kênh báo hiệu có thể tính dựa trên số lợng bit tin báo hiệu trong một giây và tốc độ bit trên kênh số liệu (64 kb/s) theo công thức sau đây :

Erlang kênh báo hiệu = Số lợng bit báo hiệu trong một giây

64.000

X

SP

2X

Hình 5.5 Chuyển hớng lu lợng trong trờng hợp có

sự cố

e) Số lợng kênh báo hiệu tối thiểu có thể tìm đợc bằng cách chia Erlang kênh báo hiệu cho tải kênh báo hiệu ở trạng thái chắc chắn (thông thờng 0,3 Erlang) theo công thức sau :

Số lợng kênh báo hiệu = Erlang kênh báo hiệu / 0,3

Do ở mỗi vùng có 2 STP nên số kênh báo hiệu phải đợc làm tròn đến số chẵn gần nhất rồi nhân đôi số kênh báo hiệu lên ta đợc số kênh cần tìm