Đề tài Thiết kế hệ thống báo hiệu số 7 (ss7)

đồ án tốt nghiệp Trang 1 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 Phần I: Hệ thống báo hiệu số 7 (ss7) Ch−ơng I: Khái quát chung về báo hiệu I/ Định nghĩa về báo hiệu: Trong mạng viễn thông, báo hiệu đ−ợc coi là một ph−ơng tiện để chuyển thông tin và các lệnh từ điểm này tới điểm khác, các thông tin và các lệnh này có liên quan đến thiết lập, duy trì và giải phóng cuộc gọi. Nh− vậy, có thể nói báo hiệu là một hệ thống thần kinh trung −ơng của một cơ thể mạng, nó phối hợp và điều khiển các chức năng của các bộ phận trong mạng viễn thông. II/ Chức năng của hệ thống báo hiệu: Hệ thống báo hiệu thực hiện 3 chức năng chính đó là: + Chức năng giám sát + Chức năng tìm chọn + Chức năng khai thác, bảo d−ỡng mạng Trong đó, chức năng giám sát và chức năng tìm chọn liên quan trực tiếp đến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài, còn chức năng quản lý mạng thì phục vụ cho việc khai thác, duy trì sự hoạt động của mạng l−ới. • Chức năng giám sát: Giám sát đ−ờng thuê bao, đ−ờng trung kế… về các trạng thái: - Có trả lời/ Không trả lời. - Bận/ Rỗi. - Sẵn sàng/ Không sẵn sàng. - Bình th−ờng/ Không bình th−ờng. - Duy trì/ Giải toả. - . . . đồ án tốt nghiệp Trang 2 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 Nh− vậy, các tín hiệu giám sát đ−ợc dùng để xem xét các đặc tính sẵn có của các thiết bị trên mạng cũng nh− của thuê bao. • Chức năng tìm chọn: yêu cầu có độ tin cậy cao, tốc độ báo hiệu nhanh, hiệu quả. - Chức năng này liên quan đến thủ tục đấu nối: + Báo hiệu về địa chỉ các con số mã số. + Định tuyến, định vị trí và cấp chúng cho thuê bao bị gọi. + Thông báo khả năng tiếp nhận con số. + Thông báo gửi con số tiếp theo … trong quá trình tìm địa chỉ. - Chức năng tìm chọn có liên quan đến thời gian đấu nối một cuộc gọi, đó là thời gian trễ quay số PDD (Post Dialling Delay). + PDD là khoảng thời gian từ khi thuê bao chủ gọi hoàn thành quay số đến khi nhận đ−ợc hồi âm chuông. + PDD phụ thuộc vào khả năng xử lý báo hiệu giữa các tổng đài, tức là “khả năng tìm chọn” của hệ thống báo hiệu. Điều đó có nghĩa là các hệ thống báo hiệu khác nhau sẽ có thời gian trễ quay số khác nhau. + PDD là một tiêu chuẩn rất quan trọng. Cần PDD càng nhỏ càng tốt để thời gian đấu nối càng nhanh, hiệu quả xâm nhập vào mạng càng cao. • Chức năng vận hành và quản lý: Phục vụ cho việc khai thác mạng một cách tối −u nhất. Các chức năng này gồm có: - Nhận biết và trao đổi các thông tin về trạng thái tắc nghẽn trong mạng. - Thông báo về trạng thái các thiết bị, các trung kế đang bảo d−ỡng hoặc hoạt động bình th−ờng. - Cung cấp các thông tin về c−ớc phí. - Cung cấp các thông tin về lỗi trong quá trình truyền thông tin báo hiệu. - … III/ Các yêu cầu của hệ thống báo hiệu: Yêu cầu tổng quát của hệ thống báo hiệu là các tổng đài phải hiểu đ−ợc các bản tin (các thông tin báo hiệu) giữa chúng và có tốc xử lý nhanh. Các yêu cầu cụ thể: - Tốc độ báo hiệu nhanh để giảm đ−ợc thời gian thiết lập cuộc gọi hay thời gian trễ sau quay số. đồ án tốt nghiệp Trang 3 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 - Tránh không ảnh h−ởng hay giao thoa giữa tiếng nói và báo hiệu. - Có độ tin cậy cao, rung chuông đúng thuê bao, không lạc địa chỉ. - Thời gian cung cấp các tín hiệu phải nhanh nhất. - Thời gian chuyển các con số địa chỉ giữa các tổng đài phải nhanh nhất. - Thời gian quay số nhanh nhất (tuỳ thuộc kỹ thuật máy điện thoại). IV/ Phân loại hệ thống báo hiệu: Để rõ hơn về hệ thống báo hiệu, ta có thể xem xét sơ đồ xử lý một cuộc gọi qua thủ tục báo hiệu: Trả lời ô ô Tổng đài chủ gọi Báo hiệu liên đài Báo hiệu đ−ờng thuê bao Báo hiệu đ−ờng thuê bao Cắt đấu nối Đặt máy Đặt máy Hội thoại Nhấc máy Hồi âm chuông Chuông Địa chỉ Công nhận chiếm Chiếm Địa chỉ Mời quay số Nhấc máy Đặt máy Đặt máy Đ−ờng thuê bao Đ−ờng trung kế Đ−ờng thuê bao Hình 1.1 Thủ tục báo hiệu trong xử lý gọi Tổng đài bị gọi Thuê bao chủ gọi Thuê bao bị gọi Đàm thoại đồ án tốt nghiệp Trang 4 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 Quá trình phân tích một cuộc gọi bao gồm các b−ớc sau: • Tín hiệu nhấc máy (off – hook): Một thuê bao muốn thực hiện một cuộc gọi tr−ớc hết phải nhấc ống nghe. Thủ tục cần thiết này phát ra tín hiệu nhấc máy còn gọi là tín hiệu truy cập đ−ờng truyền, nó thông báo với tổng đài để chuẩn bị điều khiển cuộc gọi. Việc nhấc ống nghe làm giải phóng một tiếp điểm, điều này tạo thành một mạch vòng giữa tổng đài và điện thoại. Khi mạch này hình thành, một thiết bị bên trong tổng đài đ−ợc kích hoạt và một loạt các tín hiệu h−ớng đến các phần thích hợp của tổng đài đ−ợc khởi phát. Khi ống nghe đ−ợc đặt xuống ở trạng thái rảnh rỗi, tiếp điểm bị ấn xuống, tín hiệu truy cập gửi đến tổng đài không còn nữa, mạch vòng bị cắt và cuộc gọi không còn thực thi, nhờ vậy tiết kiệm năng l−ợng. Năng l−ợng trên đ−ờng dây thuê bao đ−ợc cấp bởi nguồn pin trong tổng đài, vì nó yêu cầu dòng một chiều. Nguồn pin đ−ợc sạc bởi nguồn điện xoay chiều thông qua bộ chỉnh l−u, và là nguồn duy trì cung cấp điện cho tổng đài trong một thời gian xác định khi nguồn điện chính bị h−. • Sự nhận dạng thuê bao gọi: Cuộc gọi đ−ợc phát hiện tại đơn vị kết cuối đ−ờng thuê bao thực hiện gọi (SLTU: Subscribers Line Terminating Unit) trong tổng đài, đơn vị này đã đ−ợc qui định chỉ số thiết bị (EN: Equipment Number). Chỉ số này cần đ−ợc dịch sang chỉ số th− mục của thuê bao (DN: Directory Number). Do đó, cần phải dùng các bảng dịch. Trong tổng đài cơ, chúng đ−ợc giữ trong bộ dây nối luận lý. Trong tổng đài SPC (Stored Program Control), chúng đ−ợc giữ trong bộ nhớ của máy tính. Hệ thống điều khiển cũng cần phải nhận dạng thuê bao gọi vì hai lý do: Thứ nhất, thuê bao cần phải trả c−ớc cho cuộc gọi. Thứ hai, cần tiến hành thủ tục kiểm tra xem thuê bao có đ−ợc phép thực hiện một cuộc gọi đ−ờng dài hay không. Thông tin cần thiết đ−ợc l−u giữ trong các record (một phần tử của một tổ chức l−u trữ) mô tả chủng loại dịch vụ của thuê bao. Có một record phân loại dịch vụ cho mỗi kết cuối trên tổng đài nhằm l−u trữ các dạng thông tin về kết cuối. • Sự phân phối bộ nhớ và kết nối các thiết bị dùng chung: Một chức năng thuộc về nguyên lý bên trong tổng đài là điều khiển. Khi tổng đài nhận một tín hiệu truy cập (off – hook signal), hệ thống điều khiển phải phân phối thiết bị dùng chung cho cuộc gọi và cung cấp một đ−ờng dẫn cho nó bắt đầu từ đ−ờng dây gọi. Điều này hình thành nên nhóm thiết bị bị chiếm dụng lâu, thiết bị này cần thiết trong suốt cuộc gọi và loại thiết bị sử dụng ngắn hạn chỉ cần trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi mà thôi. Trong các tổng đài SPC, record của cuộc gọi là ví dụ cho loại thiết bị thứ nhất, nó là một vùng của bộ nhớ bị chiếm giữ trong suốt tiến trình cuộc gọi. Loại thiết bị thứ hai bao gồm bộ thu và l−u trữ các chữ số cấu thành địa chỉ của thuê bao đ−ợc gọi. Các chữ số này không những nhận dạng thuê bao đ−ợc gọi mà còn cung cấp thông tin cần thiết để định tuyến cuộc gọi xuyên qua mạng. đồ án tốt nghiệp Trang 5 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 Trong một tổng đài cơ, các chữ số đ−ợc l−u giữ trong register và trong tổng đài SPC đ−ợc l−u giữ trong bộ nhớ. Khi bộ nhớ đã đ−ợc phân phối, một âm hiệu mời quay số (dial tone) đ−ợc gửi đến thuê bao gọi để báo rằng tổng đài sẵn sàng tiếp nhận các chữ số địa chỉ. Vì tổng đài đ−ợc thiết kế với các thiết bị l−u trữ trên cơ sở dự báo l−u l−ợng gọi đến thay cho l−u l−ợng tổng cộng tối đa khi các thuê bao thực hiện đồng loạt cuộc gọi, do đó có lúc thiếu bộ nhớ. Tuy nhiên, thuê bao sẽ đ−ợc thông báo điều này qua sự kiện (tạm thời) không có âm hiệu mời quay số đ−ợc gửi từ tổng đài. Trong tổng đài SPC, khả năng này đ−ợc giảm thiểu bằng cách gia tăng kích th−ớc bộ nhớ, mặc dù vậy điều này chỉ có ích khi năng lực xử lý bắt kịp với sự gia tăng tốc độ cuộc gọi đến. • Các chữ số địa chỉ: Sau khi nhận đ−ợc âm hiệu mời quay số, thuê bao nhập vào các chữ số địa chỉ bằng cách quay số. Các chữ số đ−ợc gửi d−ới dạng các tín hiệu đến tổng đài và đ−ợc l−u trữ tại đó. Hoạt động báo hiệu là khía cạnh hết sức quan trọng trong hệ thống điện thoại và sẽ đ−ợc nghiên cứu kỹ ở phần sau. • Phân tích chữ số: Hệ thống điều khiển phải phân tích các chữ số để xác định tuyến đi ra từ tổng đài cho cuộc gọi. Nếu cuộc gọi h−ớng đến thuê bao thuộc tổng đài nội bộ thì chỉ có một mạch có thể đ−ợc định tuyến là đ−ờng dây thuê bao đ−ợc gọi. Nếu đ−ờng dây đang làm việc với cuộc đàm thoại khác thì cuộc gọi không thể thực hiện và tín hiệu bận đ−ợc gửi đến thuê bao gọi. Mặt khác, nếu cuộc gọi h−ớng đến một thuê bao thuộc tổng đài ở xa, nó có thể đ−ợc phân phối bất kỳ một mạch nào trên tuyến thích hợp đi ra khỏi tổng đài gốc, việc phân phối bao gồm cả tuyến dự phòng. Nếu tất cả các mạnh đều bận, tín hiệu báo bận cũng đ−ợc gửi đến thuê bao và cuộc gọi bị từ chối. Nếu có một mạch thích hợp đang rỗi, nó sẽ bị chiếm lấy và sẽ không thể sử dụng cho bất kỳ cuộc gọi nào khác. Trong các tổng đài cơ điện, việc chiếm giữ này tác động một điều kiện về mức điện vào thiết bị kết cuối của mạch và th−ờng đ−ợc xem nh− thao tác đánh dấu (marking). Điều này cũng t−ơng tự nh− trong các tổng đài SPC. Tuy nhiên, thông tin về mạch th−ờng đ−ợc l−u giữ trong các bảng d−ới dạng phần mềm, trong tr−ờng hợp này một mã chỉ định trong vùng dữ liệu cho tr−ớc chỉ ra trạng thái của một mạch. • Thiết lập đ−ờng dẫn chuyển mạch: Lúc này hệ thống điều khiển biết đ−ợc các danh định của mạch nhập và mạch xuất. Nhiệm vụ kế tiếp của nó là chọn đ−ờng dẫn giữa chúng thông qua các chuyển mạch của tổng đài. Bên trong các hệ thống chuyển mạch có các giải thuật chọn các đ−ờng dẫn chuyển mạch thích hợp. Mỗi điểm chuyển mạch trên đ−ờng dẫn đã chọn phải đ−ợc kiểm tra để đảm bảo rằng nó không trong trạng thái phục vụ cho cuộc gọi khác và chiếm lấy nếu nó rỗi … Trong các tổng đài cơ điện, việc này đ−ợc thực hiện bằng cách kiểm tra các điều kiện điện, còn trong các tổng đài SPC thì bằng cách dò và chèn vào các entry trong các bảng đã đ−ợc sắp xếp. Trong các tổng đài cơ điện, register (đ−ợc dùng để nhận và l−u trữ các chữ số) phải thôi kết nối khi đ−ờng dẫn đã đ−ợc thiết lập. đồ án tốt nghiệp Trang 6 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 • Dòng chuông và âm hiệu chuông: Một tín hiệu phải đ−ợc gửi đến đầu xa để tiến hành cuộc gọi. Nếu thuê bao đ−ợc gọi là cục bộ, điều này đ−ợc thực hiện thông qua việc gửi dòng điện chuông đến kích hoạt chuông trong máy điện thoại đ−ợc gọi. Nếu thuê bao không phải cục bộ, một tín hiệu truy cập phải đ−ợc gửi đến tổng đài kế tiếp nhằm kích hoạt nó tiến hành các thao tác riêng. Các thao tác này t−ơng tự nh− những gì đã đ−ợc mô tả ở phần trên, bao gồm các tín hiệu gửi lại tổng đài nguồn. Khi tất cả các kết nối đã đ−ợc thiết lập cho phép cuộc gọi tiến hành trên mạng nội hạt hoặc mạng hợp nối hoặc mạng trung kế, dòng điện chuông đ−ợc gửi đến thuê bao gọi. • Tín hiệu trả lời: Một tín hiệu trả lời nhận đ−ợc từ thuê bao đầu xa (trong tr−ờng hợp này là tín hiệu truy cập) hay từ tổng đài khác, đ−ợc nhận biết bởi hệ thống điều khiển của tổng đài cục bộ. Sự truyền phải đ−ợc chấp thuận trên đ−ờng dẫn chuyển mạch đã chọn xuyên qua tổng đài. Dòng điện chuông và âm hiệu chuông phải đ−ợc xoá trên đ−ờng dây thuê bao đầu xa và thuê bao gọi. Sau đó hai phần này đ−ợc nối với nhau và công việc tính c−ớc cuộc gọi này đối với thuê bao gọi đ−ợc khởi động. • Giám sát: Trong khi cuộc gọi đang đ−ợc tiến hành, công việc giám sát cũng đ−ợc thực thi để tính c−ớc và phát hiện tín hiệu xoá cuộc gọi. Công việc giám sát cũng thực hiện quét tất cả các dây kết cuối trên tổng đài để phát hiện tín hiệu truy cập của cuộc gọi mới. Trong các mạng đ−ợc quản lý và bảo trì một cách có hiệu quả, hệ thống giám sát yêu cầu thu thập dữ liệu trên mỗi cuộc gọi. Khi cuộc gọi thất bại do thiết bị hỏng hoặc các mạch hay thiết bị không đủ để đáp ứng, thông tin này đ−ợc yêu cầu cho công tác bảo trì quản lý và hoạch địch mạng. Dữ liệu cho các cuộc gọi thành công đ−ợc dùng để tính c−ớc. Vì vậy, công tác quản lý giám sát có ý nghĩa quan trọng trong mạng điện thoại. Trong các tổng đài cơ điện, điều này chịu ảnh h−ởng của các kết nối dây giữa các thành phần thiết bị riêng và các điểm giám sát. Trong tổng đài SPC, vì điều khiển đ−ợc thực hiện bởi các máy tính nên dữ liệu đ−ợc thu thập và l−u giữ trong phần mềm. Việc xử lý sau đó đ−ợc thực hiện bởi các bộ vi xử lý hay chuyển đến các máy tính bên ngoài tổng đài. • Tín hiệu xoá kết nối: Khi nhận tín hiệu xoá kết nối (đ−ợc phát ra bởi thuê bao gọi hoặc thuê bao đ−ợc gọi), thiết bị tổng đài hay bộ nhớ đ−ợc dùng trong kết nối phải đ−ợc giải phóng và sẵn sàng sử dụng cho các cuộc gọi khác. Thông th−ờng, báo hiệu đ−ợc chia làm hai loại đó là báo hiệu đ−ờng thuê bao và báo hiệu liên tổng đài. Báo hiệu đ−ờng thuê bao là báo hiệu giữa máy đầu cuối, th−ờng là máy điện thoại với tổng đài nội hạt, còn báo hiệu liên tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau. Báo hiệu liên tổng đài gồm hai loại là báo hiệu kênh kết hợp (CAS: Channel Associated Signalling) hay còn gọi là báo hiệu kênh riêng và báo hiệu kênh đồ án tốt nghiệp Trang 7 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 chung (CCS: Channel Common Signalling). Ta có thể mô phỏng sự phân chia này nh− hình vẽ sau: Báo hiệu Báo hiệu trung kế Báo hiệu kênh kết hợp CAS Báo hiệu kênh chung CCS Báo hiệu thuê bao Hình 1.2 Phân chia hệ thống báo hiệu 1. Báo hiệu kênh kết hợp CAS: Báo hiệu kênh kết hợp là hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong kênh tiếng hoặc trong một kênh có liên quan chặt chẽ với kênh tiếng. Nh− vậy, đặc điểm nổi bật của CAS là đối với mỗi kênh thoại có một đ−ờng tín hiệu báo hiệu riêng đã đ−ợc ấn định. Các tín hiệu báo hiệu có thể đ−ợc truyền theo nhiều cách khác nhau: - Trong băng (in band): Tín hiệu báo hiệu có tần số nằm trong băng tần kênh thoại (0,3 ữ 3,4)Khz. - Ngoài băng (out band): Tín hiệu báo hiệu có tần số nằm ngoài băng tần kênh thoại (3,4 ữ 4)Khz. Ví dụ hệ thống R2 của CCITT dùng tần số 3825Hz. - Trong khe thời gian TS 16 của tổ chức đa khung PCM 30/32 kênh. Tuy nhiên, CAS có nh−ợc điểm là tốc độ t−ơng đối thấp, dung l−ợng thông tin bị hạn chế, chỉ đáp ứng đ−ợc các mạng có dung l−ợng thấp và các loại hình dịch vụ còn nghèo nàn. Từ những năm 1960, khi các tổng đài đ−ợc điều khiển bằng ch−ơng trình l−u trữ SPC đ−ợc đ−a vào sử dụng trên mạng thoại thì một ph−ơng thức báo hiệu mới ra đời với nhiều đặc tính −u việt hơn so với các hệ thống báo hiệu truyền thống. Trong ph−ơng thức báo hiệu mới này, các đ−ờng số liệu tốc độ cao giữa các bộ xử lý của các tổng đài SPC đ−ợc sử dụng để mang mọi thông tin báo hiệu. Các đ−ờng số liệu này tách rời với các kênh tiếng. Mỗi đ−ờng số liệu này có thể mang thông tin báo hiệu cho vài trăm đến vài nghìn kênh tiếng. Kiểu báo hiệu mới này đ−ợc gọi là báo hiệu kênh chung CCS và tiêu biểu là hệ thống báo hiệu đồ án tốt nghiệp Trang 8 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 kênh chung số 7 (SS7: Signalling System 7). Nội dung của SS7 sẽ đ−ợc nêu ở ch−ơng II. 2. báo hiệu kênh chung ccs: Báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu sử dụng chung một hoặc một số đ−ờng số liệu báo hiệu (Signalling Data Link) để truyền thông tin báo hiệu phục vụ cho nhiều đ−ờng trung kế thoại/ số liệu.  . .  . . SP: Signalling Point: Điểm báo hiệu Hình 1.3 Sơ đồ báo hiệu kênh chung Các thành phần cơ bản của mạng báo hiệu kênh chung CCS: . Tổng đài a Tổng đài b SP SP Nhóm đ−ờng trung kế Nhóm kênh báo hiệu Tổng đài a Tổng đài b Nhóm đ−ờng trung kế Nhóm kênh báo hiệu (Link set) Tổng đài C SP b SP c STP SP a Nhóm đ−ờng trung kế Nhóm đ−ờng trung kế Hình 1.4 Tổng quan về mạng báo hiệu kênh chung đồ án tốt nghiệp Trang 9 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 - Đ−ờng số liệu báo hiệu SDL (Signalling Data Link), còn đ−ợc gọi là kênh báo hiệu: là một tuyến nối xác định đ−ợc sử dụng để truyền đi những thông tin báo hiệu theo một thủ tục đ−ợc xác định sẵn tr−ớc giữa hai tổng đài. Link set: Một số kênh báo hiệu đ−ợc nhóm lại đ−ợc gọi là tập hợp các kênh báo hiệu hoặc còn gọi là nhóm kênh báo hiệu. - Điểm báo hiệu SP (Signalling Point): mỗi tổng đài trong mạng báo hiệu kênh chung đ−ợc gọi là SP, mỗi điểm báo hiệu SP trong mạng báo hiệu đ−ợc đặc tr−ng bởi một mã điểm báo hiệu SPC (Signalling Point Code). - Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling Tranfer Point): STP không có chức năng xử lý cuộc gọi, nó chỉ thực hiện chức năng chuyển tiếp bản tin báo hiệu giữa các điểm báo hiệu Đi (SP a) và điểm báo hiệu Đích (SP b). Tổ chức mạng báo hiệu kênh chung CCS: Tuỳ theo cách tổ chức mạng báo hiệu mà ta có mạng báo hiệu kiểu kết hợp (Associated Mode) và kiểu cận kết hợp (Quasi- Associated Mode). • Mạng báo hiệu kiểu kết hợp: Đó là mạng báo hiệu mà giữa 2 tổng đài ngoài kênh trung kế thoại đ−ợc đấu nối trực tiếp còn có các kênh báo hiệu đ−ợc đấu nối trực tiếp. Mạng báo hiệu kiểu kết hợp th−ờng đ−ợc sử dụng trong tr−ờng hợp l−u l−ợng thoại giữa 2 tổng đài lớn (số các đ−ờng trung kế thoại lớn). . Tổng đài a Tổng đài b Nhóm đ−ờng trung kế SP b SP a Đ−ờng báo hiệu Hình 1.5 Mạng báo hiệu kiểu kết hợp • Mạng báo hiệu kiểu cận kết hợp: Trong kiểu tổ chức mạng báo hiệu này, giữa tổng đài Đi và tổng đài Đích chỉ có các kênh thoại, còn thông tin báo hiệu không đ−ợc chuyển trực tiếp mà phải qua điểm báo hiệu làm chức năng điểm chuyển tiếp báo hiệu STP. đồ án tốt nghiệp Trang 10 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 . Tổng đài a Tổng đài b Nhóm kênh báo hiệu (Link set) Tổng đài C Nhóm đ−ờng trung kế Nhóm đ−ờng trung kế SP c SP b STP SP a Nhóm đ−ờng trung kế Hình 1.6 Báo hiệu kiểu cận kết hợp Phân cấp mạng báo hiệu kênh chung CCS: Về lý thuyết ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau. Chẳng hạn, một cấu trúc mà tất cả tổng đài trong mạng đều mang chức năng làm STP. Một cấu trúc khác có hình sao với một tổng đài làm chức năng STP để chuyển thông tin báo hiệu tới các tổng đài khác chỉ có chức năng SP. Trên thực tế, ng−ời ta sử dụng một kiểu cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc nói trên. Mạng này sử dụng một số tổng đài làm chức năng STP. Việc trao đổi thông tin giữa các tổng đài ở các vùng lân cận nh− vậy hình thành một mạng báo hiệu đ−ờng trục. Do đó, chúng ta có một cấu trúc gồm 3 mức: Mức 1: STP quốc gia Mức 2: STP khu vực (vùng) Mức 3: Điểm đầu cuối báo hiệu SP Hình vẽ d−ới đây minh hoạ một mạng báo hiệu với cấu trúc phân cấp. đồ án tốt nghiệp Trang 11 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 V ù n g 2 V ù n g 1 S T P q u ố c g ia . S T P v ù n g Đ iể m b á o h iệ u S P Hình 1.7 Mạng báo hiệu với cấu trúc phân cấp Ngoài ra, để hoà mạng quốc gia với mạng quốc tế cần có thêm mức mạng báo hiệu quốc tế, với các STP quốc tế nh− mô tả trong hình 1.8. Trong thực tế các STP quốc tế có thể làm cả nhiệm vụ điểm chuyển tiếp báo hiệu quốc gia nên nó cũng là STP quốc gia. Q u ố c g ia 1 Q u ố c g ia 2 Q u ố c g ia 3 Q u ố c g ia 4 STP q u ố c g ia STP q u ố c tế H ìn h 1 .8 M ạn g b áo h iệu q u ố c tế đồ án tốt nghiệp Trang 12 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 Ch−ơng II: Hệ thống báo hiệu số 7 I/ Đặc điểm của hệ thống báo hiệu số 7: SS7 đ−ợc đ−a ra trong những năm 79/80, hệ thống báo hiệu này đ−ợc thiết kế tối −u cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số tốc độ 64Kb/s. Trong thời gian này, giải pháp phân lớp trong giao tiếp thông tin đã đ−ợc phát triển t−ơng đối hoàn thiện, đó là hệ thống giao tiếp mở OSI (Open System Interconnection), và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã đ−ợc ứng dụng báo hiệu số 7. Hệ thống báo hiệu số 7 đ−ợc thiết kế không những chỉ cho điều khiển thiết lập, giám sát các cuộc gọi điện thoại mà cả các dịch vụ phi thoại. Với các −u điểm và nh−ợc điểm sau đây: • Ưu điểm của SS7: - Tốc độ báo hiệu cao: Thời gian thiết lập một cuộc gọi giảm đến nhỏ hơn 1s trong hầu hết các tr−ờng hợp. - Dung l−ợng lớn: Mỗi đ−ờng báo hiệu có thể mang báo hiệu cho vài trăm cuộc gọi đồng thời, nâng cao hiệu suất sử dụng kênh thông tin. - Độ tin cậy cao: Bằng việc sử dụng các tuyến dự phòng, có thủ tục sửa sai. - Tính kinh tế: So với hệ thống báo hiệu truyền thống, hệ thống báo hiệu số 7 cần rất ít thiết bị báo hiệu. - Tính mềm dẻo: Hệ thống gồm rất nhiều tín hiệu, do vậy có thể sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau, đáp ứng đ−ợc sự phát triển của mạng trong t−ơng lai. Với các −u điểm này, trong t−ơng lai hệ thông báo hiệu số 7 sẽ đóng vai trò rất quan trọng đối với các dịch vụ mới trong mạng nh−: - Mạng điện thoại công cộng – PSTN (Public Switched Telephone Network). - Mạng số liên kết đa dịch vụ – ISDN (Intergrated Service Digital Network). - Mạng thông minh – IN (Intelligent Network). - Mạng thông tin di động – PLMN (Public Land Mobile Network). • Nh−ợc điểm của SS7: Cần dự phòng cao vì toàn bộ báo hiệu đi chung một kênh, chỉ cần một sai sót nhỏ là ảnh h−ởng tới nhiều kênh thông tin. Hệ thống báo hiệu số 7 là hệ thống tiêu biểu của báo hiệu kênh chung CCS nên các thành phần cơ bản, các kiểu báo hiệu cũng giống nh− báo hiệu kênh chung mà ta đã trình bày ở trên. đồ án tốt nghiệp Trang 13 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 II/ cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7: Báo hiệu số 7 đ−ợc hình thành nh− một đ−ờng nối riêng trong mạng. Đ−ờng nối này dùng để cung cấp những thông tin báo hiệu cho các nhóm ng−ời dùng khác nhau đ−ợc gọi là phần ng−ời sử dụng UP (User Part). Đó là: • Phần ng−ời dùng điện thoại TUP (Telephone User Part). • Phần sử dụng cho ISDN (Intergrated Service Digital Network). • Phần sử dụng cho số liệu DUP (Data Unit Part). • Phần sử dụng cho điện thoại di động MTUP (Mobile Telephone User Part). Tất cả các bộ phận sử dụng đều dùng chung một đ−ờng dẫn để trao đổi các thông tin báo hiệu, đó là phần chuyển giao bản tin MTP (Message Transfer Part). Hiển nhiên, toàn bộ hoạt động của hệ thống báo hiệu đều gắn liền với các tổng đài. Cơ sở cấu trúc đó đ−ợc minh hoạ nh− sau: UP UP MTP Tổng đài A Tổng đài B Hình 2.1 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7. Cơ sở cấu trúc này có ý nghĩa rất tổng quát. Nó đặt ra một khả năng liên kết theo mô hình cấu trúc mở OSI thích ứng theo các lớp hay các mức cho phần sử dụng khác nhau. Đó chính là thế mạnh của báo hiệu kênh chung số 7. Phân cấp của hệ thống báo hiệu số 7 gồm 4 mức từ mức 1 đến mức 4, ba mức thấp hơn đều nằm trong phần chuyển giao bản tin MTP. Các mức này đ−ợc gọi là MTP mức 1, MTP mức 2, MTP mức 3 đ−ợc mô tả trong hình 2.2. đồ án tốt nghiệp Trang 14 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 MTP cung cấp một hệ thống vận chuyển không đấu nối để chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa các User. MTP Hình 2.2 Cấu trúc chức năng của SS7 Phần khách hàng (user part) Mạng báo hiệu (Signalling Network) Đ−ờng báo hiệu (Signalling Link) Đ−ờng số liệu báo hiệu (Signalling Data Link) Mức 4 Mức 3 (Q.704) Mức 2 (Q.703) Mức 1 (Q.702) Mức 4 đ−ợc gọi là phần khách hàng hay còn gọi là phần ng−ời sử dụng. Phần khách hàng điều khiển các tín hiệu đ−ợc xử lý bởi các thiết bị chuyển mạch. Các ví dụ điển hình của phần khách hàng là phần ng−ời sử dụng điện thoại (TUP) và phần ng−ời dụng ISDN (ISUP). 1. Mối t−ơng quan giữa SS7 vμ OSI: Cấu trúc mô hình tham chiều OSI: Tổ chức tiêu chuẩn thế giới ISO đã đ−a ra một mẫu tổng quát có giá trị tham khảo mở rộng cho các cấu hình mạngvà dịch vụ viễn thông, đó là mô hình đấu nối hệ thống mở OSI. OSI cung cấp một cấu trúc hấp dẫn cho thông tin máy tính theo kiểu phân lớp, gồm 7 lớp. Đó là: Lớp ứng dụng, lớp trình bày, lớp phiên, lớp vận chuyển, lớp mạng, lớp liên kết số liệu, lớp vật lý, nó định ra các yêu cầu kỹ thuật và chức năng trong một thủ tục thông tin giữa ng−ời sử dụng (User): ♦ Lớp ứng dụng (Application Layer): Cung cấp các dịch vụ để hỗ trợ cho thủ tục áp dụng của User và điều khiển mọi thông tin giữa các ứng dụng. Ví dụ nh− chuyển file, xử lý bản tin, các dịch vụ quay số và công việc vận hành bảo d−ỡng. đồ án tốt nghiệp Trang 15 Nguyễn thị ph−ơng thu – cđ4b – k44 ♦ Lớp trình bày (Presentation Layer): Định ra cú pháp biểu thị số liệu, biến đổi cú pháp đ−ợc sử dụng trong lớp ứng dụng thành cú pháp thông tin cần thiết để thông tin giữa các lớp ứng dụng, ví dụ nh− teletex sử dụng mã ASCII. ♦ Lớp phiên (Session Layer): Thiết lập đấu nối giữa các lớp trình bày trong các hệ thống khác nhau. Nó còn điều khiển đấu nối này, đồng bộ hội thoại và cắt đấu nối. Hiện nay nó còn cho phép lớp ứng dụng định ra điểm kiểm tra để bắt đầu việc phát lại nếu truyền dẫn bị gián đoạn. ♦ Lớp vận chuyển (Transport Layer): Đảm bảo đ−ợc chất l−ợng dịch vụ mà lớp ứng