Hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng di động số gsm và ứng dụng của nó đối với giao tiếp a trong gsm

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển vũ bão Khoa học kỹ thuật, Công nghệ thông tin không ngừng lớn mạnh, mạng lưới mở rộng đại hố Hàng loạt cơng nghệ tiên tiến giới tổng đài điện tử số, truyền dẫn số PDH & SDH cáp sợi quang vi ba, thông tin di động số GSM… dịch vụ gia tăng đưa vào áp dụng mạng Viễn thông Việt Nam Trong số việc triển khai áp dụng hệ thống báo hiệu kênh chung số toàn mạng Cũng hệ thống báo hiệu xây dựng sử dụng thực tế hệ thống báo hiệu R2, báo hiệu số 5… hệ thống báo hiệu kênh chung số đưa năm 1980 kết tinh ưu điểm hệ thống báo hiệu trước Các ưu điểm bật hệ thống báo hiệu CCS No.7 là: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế mềm dẻo Hệ thống báo hiệu sử dụng cho nhiều mục đích khác đáp ứng phát triển mạng tương lai Ứng dụng hệ thống báo hiệu CCSNo.7 đa dạng Nó sử dụng nhiều mạng viễn thông khác mạng điện thoại, mạng di động số GSM, mạng đa dịch vụ ISDN, mạng thông minh IN… Hệ thống thông tin di động tế bào số GSM hệ thống tiêu chuẩn quốc tế ITU-T khuyến nghị Hiện hệ thống đưa vào sử dụng nhiều nước giới có Việt Nam, Việt Nam hai Cơng ty khai thác hệ thống VMS VINAPHONE Hệ thông GSM xây dựng sở cải tiến tiêu chuẩn giao thức ISDN, hệ thống số hố tồn từ thuê bao trở Do đặc thù di động GSM nên 40% thời gian tổng số thời gian gọi phải dành cho báo hiệu (ở mạng cố định báo hiệu dành khoảng 10%) Để đảm bảo báo hiệu cho hệ thống này, báo hiệu CCSNo.7 cải tiến áp dụng cho mạng GSM Mục đích luận văn nghiên cứu vấn đề nóng hổi mạng GSM giao thức báo hiệu mạng Đây vấn đề đặt cấp bách nước ta mà mạng GSM tiếp tục triển khai để bao phủ vùng đô thị tồn quốc Do khơng tham gia vào xây dựng tiêu chuẩn, thiết bị hãng nước chế tạo lắp đặt nên chuyên gia Việt Nam không gặp nhiều trở ngại điều hành khai thác phát triển dịch vụ đa dạng hệ thống di động GSM Bản luận văn nhằm lấp phần khoảng trống nói Hệ thống giao thức báo hiệu mạng thông tin di động GSM lớn, thời gian hạn chế nên luận văn đề cập đến phần cấu trúc hệ thống báo hiệu CCSNo.7 liên quan đến mạng điện thoại di động số GSM ứng dụng giao diện quan trọng mạng GSM là: Giao diện A Bản luận văn chia làm chương: Chương I: Tổng quan hệ thống báo hiệu số - CCSNo.7 Chương II: Tổng quan hệ thống báo hiệu số mạng GSM Chương III: Ứng dụng báo hiệu CCSNo.7 cho giao tiếp A mạng GSM Luận văn hoàn thành nhờ giúp đỡ tận tình, chu đáo PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng - Trưởng Bộ môn Vô tuyến Khoa Viễn thông Trung tâm đào tạo Bưu Viễn thơng I Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng, tập thể Giáo sư, Phó giáo sư, Thầy Cơ giáo Khoa Điện tử - Viễn thông, Trung tâm đào tạo bồi dưỡng sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội bạn địng nghiệp Cơng ty Điện thoại Bưu điện Thành phố Hà Nội Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ CCSNo.7 1.1 Các khái niệm * Điểm báo hiệu (Signalling Point-SP) Điểm báo hiệu nút chuyển mạch nút xử lý mạng báo hiệu cài đặt chức báo hiệu số CCITT Một tổng đìa điện thaọi, hoạt động nút báo hiệu phải tổng đài SPC báo hiệu số dạng thông tin số liệu xử lý Mọi điểm báo hiệu mạng báo hiệu xác định mã riêng biệt 14 bít, cịn gọi mã điểm báo hiệu SP điểm báo hiệu có khả xử lý tin báo hiệu có liên quan * Đường nối báo hiệu (SL) chùm đường nối báo hiệu (LS) Hệ thống báo hiệu kênh chung số sử dụng đường nối báo hiệu (Singnalling Link-SL) để chuyển tin tín hiệu hai điểm báo hiệu Trong thực tế, đường nối báo hiệu đường truyền phương tiện truyền dẫn Một số đường nối báo hiệu truyền song song trực tiếp điểm báo hiệu gọi chùm đường nối báo hiệu (Signalling Link Set) * Các loại điểm báo hiệu (Signalling Poin Modes) Một điểm báo hiệu mà tạo tin báo hiệu phát gọi điểm báo hiệu gốc (O riginating Point) Một điểm báo hiệu đích đến thân tin báo hiệu gọi điểm báo hiệu đích (Destination Point) Một điểm báo hiệu mà nhận tín hiệu báo hiệu đường nối báo hiệu nà chuyển tiếp sang đường nối báo hiệu khác, không tiến hành xử lý nội dung tin gọi điểm truyền báo tín hiệu (Signalling Transfer Point - STP) * Các phương thức báo hiệu Trong hệ thống báo hiệu kênh chung số hai điểm báo hiệu có khả trao đổi tin báo hiệu với thơng qua mạng báo hiệu nói chúng tồn quan hệ báo hiệu (Signalling relation) Các liên hệ báo hiệu sử dụng phương thức báo hiệu khác nhau, "phương thức báo hiệu" hiểu mối quan hệ đường tin báo hiệu đường tiếng có liên quan + Phương thức báo hiệu liên kết (Associated mode): Trong phương thức tin báo hiệu đường tiếng hai điểm truyền tập hợp đấu nối trực tiếp hai điểm với (Xem hình 1.1) Tựa liên kết Liên kết Đường báo hiệu Đường lưu lượng (Đường tiếng) Hình 1.1 Báo hiệu liên kết tựa liên kết + Phương thức báo hiệu tựa liên kết (Quassi - associated mode): Trong cơng thức tin báo hiệu có liên quan đến đường truyền tiếng truyền tuyến khác với tuyến thoại qua một vài điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP) * Tuyến báo hiệu (Signalling Route) chùm tuyến báo hiệu (Route) Tuyến báo hiệu đường xác định trước để tin truyền điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích qua mạng báo hiệu Như tuyến báo hiệu chuỗi SP/STP đấu nối với qua chùm đường báo hiệu (SL) Chùm tuyến báo hiệu tập hợp tất tuyến báo hiệu mà tin báo hiệu sử dụng để truyền đưa qua mạng báo hiệu từ điểm báo hiệu nguồn đến điểm báo hiệu đích 1.2 Cấu trúc hệ thống báo hiệu số 1.2.1 Sơ đồ khối chức Hệ thống báo hiệu số chia thành số khối chức sau (xem hình 1.2.): + Phần chuyển tin (Message Transfer Part - MTP): Đây hệ thống vận chuyển chung để chuyển tin báo hiệu hai SP Phần người sử dụng (UP) Phần truyền tin (MTP) Phần người sử dụng (UP) Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống báo hiệu số + Phần người sử dụng (User Parts - UP): Đây thực chất số định nghĩa phần người sử dụng khác tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng hệ thống báo hiệu 2MTP chuyển tin báo hiệu UP khác hoàn toàn độc lập với nội dung tin truyền MTP chịu trách nhiệm chuyển xác tin từ UP tới UP khác Điều có nghĩa tin báo hiệu kiểm tra xác trước chuyển cho UP (bản tin báo hiệu lỗi, chuyển khơng bị bị gấp đôi) UP phần tạo phân tích tin báo hiệu Chúng sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu tới UP khác loại Hiện tồn số loại UP khác mạng lưới (Xem hình 1.3.) Phần ứng dụng Phần ứng dụng điều khiển gọi Quá trình ứng dụng khácứng Quá trình DUP DUP DUP dụng quản lý hệ thống DUP DUP Mức SCCP CCS7 Mức Chức quản MHP-SNM lý mạng Mức Chức đường nối báo hiệu SP Giao tiếp Mức Đường nối số hiệu báo hiệu Giao tiếp M T P Đường nối số hiệu báo Kênh hiệu truyền dẫn Ký hiệu: CCS7: Báo hiệu kênh chung số 7; SP: Điểm báo hiệu DUP: Data User Part - Phần người sử dụng số liệu TUP: Telephone User Part - Phần người sử dụng điện thoại USUP: Integrated Services User Part - Phần người sử dụng ISDN TC: Transaction Capabilities - Các khả trao đổi SCCP: Signalling Conection Control Part - Phần điều khiển nối thông báo hiệu MHP: Phần xử lý tin; SNM: Quản lý mạng báo hiệu MTP: Message Transfer Part: Phần truyền tin Hình 1.3: Cấu trúc chức CSS7 1.2.2 Cấu trúc tin báo hiệu Trong hệ thống báo hiệu số 7, thơng tin tín hiệu chuyển gói số liệu, gọi đơn vị báo hiệu (Signal Units), giống ghi liệu với trường bit mang ý nghĩa khác Có ba kiểu đơn vị báo hiệu hệ thống báo hiệu số sau (Xem hình 1.4) MSU F CK SIF SIO 16 8n, n>2 LI Hiệu chỉnh lỗi F 16 LI Hiệu chỉnh lỗi F 16 LI Hiệu chỉnh lỗi F 16 LSSU F CK SF 16 8,16 FISU F CK 16 Hình 1.4: Đơn vị báo hiệu hệ thống báo hiệu số * MSU (Message Signal Unit - Khối tín hiệu tin): đơn vị báo hiệu mang thông tin báo hiệu * LSSU (Link Status Signal Unit - Khối tín hiệu trạng thái đường nối): đơn vị báo hiệu sử dụng để quản lý đường nối * FISU (Fill In Signal Unit - Khối tín hiệu đệm): đơn vị báo hiệu để lấp đầy khoảng trống khơng có thơng tin báo hiệu cần chuyển để công nhận đơn vị báo hiệu chuyển Trong đơn vị báo hiệu chứa số trường, trường quan trọng trường thông tin báo hiệu (Signalling Information Field - SIF) Đây trường chứa thơng tin MTP Nó chứa thống tin báo hiệu chuyển tới từ UP nhãn (label) (Xem hình 1.5) Thơng tin loại UP sử dụng MSU đặc trưng trường SIO (Serviece In fornation Octet) LI (Length Indicator) chứa thông tin số octets trường LI trường CK Thông tin trường hợp khác ba kiểu đơn vị báo hiệu: LI = 0: Đơn vị báo hiệu FISU LI = 2: Đơn vị báo hiệu LSSU LI > 2: Đơn vị báo hiệu MSU CK (Check bits) chứa thông tin để phát lỗi bit Error Corection bao gồm trường số thứ tự thuận (Forward Sequence Number- FSN), số thứ tự ngược (Backward Sequence Number - BSN), bít thị tiến (Forward Indication Bit- FIB), bít thị lùi (Backward Idicator BitBIB) Các tín hiệu thường sử dụng để kiểm tra lỗi để yêu cầu truyền lại F (Flag) cờ hiệu để thị bắt đầu kết thúc in MSU F CK SIF SIO 16 8n n > Thông tin người sử dụng Phần người sử LI Hiệu chỉnh lỗi F 16 Nhãn Phần truyền Hình 1.5 Trường thơng tin báo hiệu MSU 1.3 Cấu trúc mạng báo hiệu số 1.3.1 Các thành phần mạng  Điểm báo hiệu (Signalling Point - SP) SP nút báo hiệu số 7, bao gồm MTP nhiều phần người sử dụng thực Một tổng đài nội hạt thực hệ thống báo hiệu số ví dụ điểm báo hiệu  Điểm truyền báo hiệu (Signalling Transfer Point- STP) STP nút mạng báo hiệu số 7, truyền tín báo thu tới điểm báo hiệu khác Nó sử dụng chức MTP (đôi chức SCCP) Tổng đài Tandem ví dụ tổng đài có khả điểm truyền báo hiệu kết hợp Một tổng đài SP, vừa STP  Cặp STP Để nâng cao độ tin cậy STP, STP thường làm việc thành cặp Thông thường lưu lượng báo hiệu chia STP tải chung Trong trường hợp cố STP này, STP khác phải có khả xử lý tất lượng báo hiệu STP có cố  Đường nối báo hiệu (Signalling Link - SL) Đường nối báo hiệu gồm hai đầu cuối báo hiệu đầu nối với loại môi trường truyền dẫn (như khe thời gian hệ thống PCM)  Chùm đường báo hiệu Một chùm đường nối báo hiệu bao gồm nhiều (lên tới 16) đường báo hiệu song song 1.3.2 Cấu trúc mạng báo hiệu Điều ưu tiên tiến hành lập kế hoạch mạng thiết lập cấu trúc mạng báo hiệu số sở phương thức báo hiệu tựa liên kết Rất nhiều nước sử dụng cấu trúc tầng (hình 1.6) Mạng báo hiệu quốc gia chia thành mạng báo hiệu vùng Mỗi vùng phục vụ cặp STP (STP - Pair) Các SP vùng