Nghiên cứu các hệ thống báo hiệu trong mạng viễn thông việt nam

LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, ngành " Điện tử - Viễn thông - Tin học " có bước tiến nhảy vọt, đóng góp tích cực vào phát triển tất lĩnh vực kinh tế, văn hố, xã hội tồn giới Đặc biệt viễn thông ngành mũi nhọn đóng vai trị vơ quan trọng Theo xu thế giới với sách mở cửa phủ, viễn thơng Việt Nam giai đoạn tăng tốc đạt thành tựu đáng kể Ngành viễn thông Việt Nam đóng góp tích cực vào q trình cơng nghiệp hoá đại hoá đất nước Trong mạng viễn thông, hệ thống báo hiệu phương tiện quan trọng để truyền dẫn thông tin Hệ thống báo hiệu hồn thiện thơng tin truyền mạng nhanh chóng, xác, đảm bảo chất lượng cho kết nối Việc ứng dụng hệ thống báo hiệu kênh riêng báo hiệu chung cho mạng quốc tế mạng quốc gia mở rộng không ngừng nhằm cung cấp báo hiệu cho dịch vụ quản lý mạng Như với tầm quan trọng hệ thống báo hiệu, em phân công thực đồ án tốt nghiệp với đề tài " Nghiên cứu hệ thống báo hiệu mạng viễn thông Việt Nam " Đồ án tốt nghiệp bao gồm nội dung sau: - Chương I: Tổng quan hệ thống báo hiệu - Chương II: Hệ thống báo hiệu mã R2 - Chương III: Hệ thống báo hiệu kênh chung số Được giúp đỡ tận tình thầy giáo, thạc sĩ MAI VĂN QUÝ, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian có hạn, khối lượng kiến thức rộng nên đồ án chắn cịn nhiều thiếu sót Em mong giúp đỡ, bảo thầy cô Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông, đặc biệt thầy giáo, thạc sĩ MAI VĂN QUÝ giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU I KHÁI QUÁT Trong mạng viễn thông, báo hiệu việc trao đổi thông tin thành phần tham gia vào nối để thiết lập, giám sát giải phóng gọi Đồng thời báo hiệu dùng để vận hành quản lý mạng viễn thông Thông thường báo hiệu chia thành dạng chính: - Báo hiệu đường dây thuê bao (Subscriber Loop Signalling) - Báo hiệu liên tổng đài (Inter - Exchange Signalling) Hiện nay, báo hiệu liên tổng đài có dạng chính: + Báo hiệu kênh liên kết CAS (Channel Associated Signalling) + Báo hiệu kênh chung CCS (Common Channel Signalling) Báo hiệu Báo hiệu đường dây thuê bao Báo hiệu liên tổng đài Báo hiệu kênh liên kết Báo hiệu kênh chung Hình Phân loại báo hiệu mạng viễn thông II BÁO HIỆU ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO Là báo hiệu thực thuê bao với tổng đài hay tổng đài với thuê bao Để thiết lập gọi thuê bao “nhấc tổ hợp” máy Trạng thái “nhấc tổ hợp” tổng đài phát gửi tín hiệu “mời quay số” đến thuê bao Lúc thuê bao quay số thuê bao cần gọi Khi quay số xong thuê bao nhận số tín hiệu tổng đài tương ứng với trạng thái tín hiệubao “hồi hay bao bịsốgọi tín Th gọiâm chng”, tín hiệu “báo bận”Thuê Tổng đài hiệu đặc biệt khác Nhấc tổ hợp Âm mời quay số Số hiệu thuê bao bị gọi Tín hiệu hồi âm chng Tín hiệu chng Tín hiệu trả lời Đàm thoại Đặt tổ hợp Đặt tổ hợp đường dây th bao Hình Ví dụ báo hiệu III BÁO HIỆU LIÊN TỔNG ĐÀI Là báo hiệu thực tổng đài với Các loại tín hiệu báo hiệu liên tổng đài là: tín hiệu chiếm, tín hiệu cơng nhận chiếm (hay tín hiệu xác nhận chiếm), số hiệu th bao bị gọi, tình trạng tắc nghẽn, xố thuận,bao xoágọi ngược Thuê Tổng đài Tổng đài Thuê bao bị gọi Tín hiệu chiếm Tín hiệu xác nhận chiếm Số hiệu máy bị gọi Tín hiệu trả lời Đàm thoại Tín hiệu xố hướng Tín hiệu xố hướng Hình Ví dụ báo hiệu liên tổng đài Tín hiệu báo hiệu liên tổng đài bao gồm: - Các tín hiệu báo hiệu ghi (Register Signals): sử dụng thời gian thiết lập gọi để chuyển giao địa thông tin thể loại thuê bao - Các tín hiệu báo hiệu đường dây (Line Signals): sử dụng toàn thời gian gọi để giám sát trạng thái đường dây Báo hiệu liên tổng đài ngày có phương pháp sử dụng là: báo hiệu kênh liên kết (CAS) báo hiệu kênh chung (CCS) III.1 Báo hiệu kênh liên kết (Channel Associated Signalling) a) Khái quát báo hiệu kênh liên kết: Là báo hiệu liên tổng đài mà tín hiệu báo hiệu truyền với trung kế tiếng Đặc trưng loại báo hiệu kênh thoại có đường tín hiệu báo hiệu xác định khơng rõ ràng Điều có nghĩa là: - Tín hiệu báo hiệu chuyển giao kênh thoại sử dụng tín hiệu báo hiệu băng tần thoại - Tín hiệu báo hiệu chuyển giao kênh báo hiệu riêng biệt xếp đa khung PCM, tín hiệu báo hiệu đường dây chuyển giao khe thời gian TS16 b) Các hệ thống báo hiệu kênh liên kết: * Hệ thống báo hiệu CCITT 1: Đây hệ thống báo hiệu lâu đời ngày khơng cịn sử dụng Hệ thống báo hiệu sử dụng tần số 500Hz, ngắt quãng 20Hz * Hệ thống báo hiệu CCITT 2: Đây hệ thống báo hiệu sử dụng tần số 600Hz, ngắt quãng 750Hz Hệ thống ngày sử dụng Australia, New Zealand Nam Mỹ * Hệ thống báo hiệu CCITT 3: Đây hệ thống báo hiệu băng sử dụng tần số 2280Hz cho báo hiệu đường dây báo hiệu ghi Ngày hệ thống sử dụng Pháp, Áo, Phần Lan Hungary * Hệ thống báo hiệu CCITT 4: Đây biến thể hệ thống báo hiệu CCITT sử dụng tần số 2040Hz 2400Hz cho báo hiệu đường dây báo hiệu ghi * Hệ thống báo hiệu CCITT 5: Đây hệ thống báo hiệu sử dụng rộng rãi với báo hiệu đường dây sử dụng tần số 2400Hz 2600Hz, báo hiệu ghi sử dụng tổ hợp tần số 700Hz, 900Hz, 1100Hz, 1300Hz, 1500Hz 1700Hz * Hệ thống báo hiệu R1: Đây hệ thống báo hiệu gần giống với hệ thống báo hiệu số 5, sử dụng tần số 2600Hz cho báo hiệu đường dây Báo hiệu ghi giống báo hiệu số * Hệ thống báo hiệu R2: Đây hệ thống báo hiệu sử dụng tần số 3825Hz cho báo hiệu đường dây (với phiên analog) tần số 540Hz tới 1140Hz cho hướng về, tần số từ 1380Hz đến 1980Hz cho hướng với bước tần số 120Hz c) Ưu điểm nhược điểm báo hiệu kênh liên kết: * Ưu điểm: Do báo hiệu kênh liên kết tương đối độc lập với nên có cố kênh báo hiệu kênh cịn lại bị ảnh hưởng * Nhược điểm: - Thời gian thiết lập gọi lâu tốc độ trao đổi thông tin báo hiệu chậm - Dung lượng báo hiệu kênh liên kết nhỏ có số đường dây trung kế giới hạn - Độ tin cậy báo hiệu kênh liên kết khơng cao khơng có đường dây trung kế dự phòng III.2 Báo hiệu kênh chung (Common Channel Signalling) a) Khái quát báo hiệu kênh chung: Là báo hiệu liên tổng đài mà tín hiệu báo hiệu truyền đường số liệu tốc độ cao độc lập với trung kế tiếng Báo hiệu thực hướng, với kênh báo hiệu cho hướng Thông tin báo hiệu cần gửi nhóm thành gói liệu Bên cạnh thơng tin dành cho việc báo hiệu, cần có thêm số thơng tin nhận dạng kênh thoại mà báo hiệu cho, thông tin địa (nhãn) thông tin để điều chỉnh lỗi Các tổng đài điều khiển chương trình lưu trữ (SPC) với kênh báo hiệu tạo thành mạng báo hiệu “Chuyển mạch gói” b) Các hệ thống báo hiệu kênh chung: * Hệ thống báo hiệu CCITT 6: đời đầu năm 1968, sử dụng dành cho đường dây Analog cho lưu thoại quốc tế * Hệ thống báo hiệu CCITT 7: đời vào năm 1979 - 1980 dành cho mạng chuyển mạch số nước quốc tế, hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao (64Kb/s) c) Ưu điểm hệ thống báo hiệu kênh chung: - Thời gian thiết lập gọi nhanh sử dụng đường truyền số liệu tốc độ cao Trong hầu hết trường hợp, thời gian thiết lập gọi giảm giây - Dung lượng báo hiệu kênh chung lớn kênh báo hiệu xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài nghìn gọi lúc - Độ tin cậy báo hiệu kênh chung cao nhờ sử dụng tuyến báo hiệu linh động - Báo hiệu kênh chung có độ linh hoạt cao hệ thống mang thơng tin nhiều loại tín hiệu khác nhau, sử dụng cho nhiều mục đích, khơng phục vụ cho riêng thoại IV CÁC CHỨC NĂNG CỦA BÁO HIỆU Báo hiệu mạng viễn thông bao gồm ba chức bản; - Chức giám sát - Chức tìm chọn - Chức vận hành quản lý mạng 10 Những người sử dụng khả giao dịch gọi người sử dụng TC Mục đích TCAP cung cấp hệ thống chung tổng quát cho việc truyền thông tin nút TCAP giao thức chung có khả đưa tính chất vào mạng viễn thơng cách dễ dàng Nó làm giảm yêu cầu phát triển giao thức có tính chất đưa III.3.5.1 Chức tổng quát TCAP Khi người sử dụng TC muốn bắt đầu thao tác (chẳng hạn diễn dịch số điện thoại miễn phí) nút từ xa, họ phải bắt đầu đàm thoại với người sử dụng TC xa Việc thực cách gửi sở yêu cầu tới giao thức TCAP Tiếp TCAP bắt đầu giao dịch với TCAP xa cách gửi tin TCAP tới nút thơng qua mạng báo hiệu Nhờ có phần dịch vụ mạng NSP mà việc chuyển giao tin báo TCAP xử lý Đối tượng sử dụng TC Hội thoại Đối tượng sử dụng TC Giao dịch TCAP TCAP 4-6 NSP 1-3 SCCP SCCP SCCP MTP MTP 87 MTP SP STP SP III.3.5.2 Các phân lớp TCAP Phần ứng dụng khả giao dịch TCAP chia làm hai phân lớp sau: + Phân lớp phần tử : khối số liệu giao thức trao đổi người sử dụng TC + Phân lớp giao dịch: trao đổi tin báo, có chứa số phần tử hai người sử dụng TC a) Phân lớp phần tử (CSL): Nhờ trợ giúp phân lớp phần tử người sử dụng TC có khả yêu cầu hỗ trợ khai thác từ xa nhận hay nhiều trả lời, chẳng hạn gọi điện thoại miễn phí từ sở liệu để xử lý gọi Phân hệ có hai chức xử lý hội thoại (DHA) xử lý phần tử (CHA) Hai phần chức thông tin với người sử dụng TC nhờ phát thu gọi sở (các sở hội thoại phần tử) 88 b) Phân lớp giao dịch (TSL): Phân lớp cung cấp khả để phát tin báo phần TCAP Những tin báo chứa phần tử thuộc phân lớp phần tử Để vận chuyển tin báo TCAP, phân lớp giao dịch sử dụng dịch vụ cung cấp phần dịch vụ mạng (NSP) Và có dịch vụ cho báo hiệu không đấu nối sử dụng Thủ tục phân lớp giao dịch liên kết tin báo TCAP với giao dịch đặc biệt Nó xếp thông tin điều khiển hội thoại vào thơng tin điều khiển giao dịch, đặc biệt có xếp thông tin hội thoại giao dịch TSL xử lý phần tin báo TCAP phần gọi phần giao dịch (TP) Khi phát thấy lỗi TP tin báo bỏ thích hợp việc giao dịch không thực Người sử dụng TC CSL DHA CHA Xử lý giao dịch TSL TCAP TCAP Tin báo SCCP Hình 39 Các phân lớp TCAP 89 III.3.5.3 Các dịch vụ lớp TCAP * Xử lý hội thoại (DHA) TCAP cung cấp hai loại phương tiện hội thoại sau: hội thoại có cấu trúc hội thoại khơng cấu trúc - Hội thoại có cấu trúc: cho phép người sử dụng TC bắt đầu hội thoại, trao đổi phần tử hội thoại này, sau kết cuối hay bãi bỏ Các hội thoại có cấu trúc cho phép vài luồng phần tử tồn hai người sử dụng TC Mỗi hội thoại sử dụng tham số ID để nhận dạng hội thoại có cấu trúc Đồng thời tham số xác định phần tử gắn liền với tin báo hội thoại - Hội thoại khơng cấu trúc: sử dụng để diễn đạt hoạt động mà không cần phải trả lời Bên cạnh khơng có bắt đầu kết cuối rõ ràng kết hợp với hội thoại không cấu trúc Các hội thoại không cấu trúc kết cuối từ quan điểm TCAP thành phần phát * Xử lý phần tử (CHA) Mỗi phần tử bao gồm yêu cầu để thực vận hành hay trả lời 90 Vận hành thao tác thực đầu xa Yêu cầu hỗ trợ vận hành nhận biết nhờ ID hỗ trợ Điều cho phép số yêu cầu hỗ trợ vận hành giống hay khác tác động tức thời Một hay nhiều trả lời gửi đến vận hành Người sử dụng TC lựa chọn bốn loại vận hành cung cấp tuỳ thuộc vào yêu cầu liên quan tới báo cáo trả lời cho vận hành yêu cầu hỗ trợ Bốn loại vận hành là: - Loại 1: gồm báo cáo thành công cố - Loại 2: có báo cáo cố - Loại 3: có báo cáo thành cơng - Loại 4: khơng có báo cáo thành cơng hay cố Chức xử lý xếp thông tin thành phần vào phần tử ngược lại Tất phần tử vận hành có ID, hỗ trợ phân định người sử dụng TC yêu cầu hỗ trợ Đầu xa đưa trở lại ID hỗ trợ trả lời tới yêu cầu hỗ trợ vận hành Các phần tử đưa riêng biệt người sử dụng TC phân lớp phần tử Người sử dụng TC nguồn phát vài phần tử tới phân lớp phần tử trước chúng phát (trong tin báo đơn) tới đầu xa 91 Khi thu vài phần tử tin báo đơn, phần tử phân phát riêng biệt tới người sử dụng TC theo trật tự chúng cung cấp giao diện nguồn Trong trường hợp hội thoại có cấu trúc, phần xử lý phần tử cung cấp định thời, kết hợp với yêu cầu hỗ trợ vận hành Đồng hồ khởi động phần tử yêu cầu hỗ trợ chuyển tới phân lớp giao dịch Giá trị đồng hồ xác định người sử dụng TC vận hành Khi thu trả lời cho phần tử yêu cầu hỗ trợ đồng hồ dừng Nếu người sử dụng TC bãi bỏ đồng hồ dừng Khi hết giờ, người sử dụng TC thông báo vận hành dừng lại * Phân đoạn tin báo Phần tử thành phần, phân phát từ người sử dụng TC, không phép vượt độ dài tin báo lớn nhất, bao gồm phần đầu bổ sung lớp TCAP cung cấp dịch vụ cho người sử dụng TC, nghĩa TCAP kiểm tra độ dài với phần tử thành phần thu từ người sử dụng TC Phần tử chấp nhận lưu trữ độ dài thoả mãn yêu cầu Ngược lại, độ dài mà không thoả mãn đưa trở lại với người sử dụng TC để phân đoạn * Chất lượng dịch vụ (QOS) 92 Chất lượng dịch vụ có nghĩa người sử dụng TC thị chất lượng dịch vụ chấp nhận được, chất lượng cung cấp lớp Dịch vụ cung cấp cho người sử dụng TC SCCP TCAP hỗ trợ Tham số QOS có tất sở yêu cầu hội thoại xếp TCAP cho tham số tương ứng sở yêu cầu phát tới SCCP * Phân phát Người sử dụng TC thị liệu tin báo có cần phát theo tuyến định mạng báo hiệu Từ đảm bảo cho việc phân phát tin báo này, đồng thời thị tuyến không đảm bảo tin báo phân phát Phân phát sử dụng phân đoạn tin báo xếp vào phân lớp giao thức SCCP Điều có nghĩa TCAP cung cấp SCCP với tham số điều khiển sử dụng để lựa chọn kênh báo hiệu Không phân phát xếp vào phân lớp giao thức SCCP * Phần đưa trở tin báo Nếu tin báo phân phát tới đích người sử dụng TC có lựa chọn, yêu cầu tin báo cần đưa trở 93 Khi tin báo đưa trở lại, TCAP thu thị chứa toàn tin báo lý quay trở lại TCAP sử dụng chế báo cáo ngoại lệ để thông báo cho người sử dụng TC biết điều Khi SCCP thị quay trở lại TCAP tách lấy lại tin báo, lý đưa trở lại ID giao dịch/hội thoại (nếu có khả ứng dụng) gửi sở thị ý TC cho người sử dụng TC có chứa thơng tin Sau đó, người sử dụng TC hoạt động theo cách thích hợp * Báo cáo ngoại lệ Phần xử lý hội thoại (DHA) thơng báo cho người sử dụng TC tình trạng khơng bình thường Khi thu thị tin báo quay trở lại phân lớp phía dưới, tin báo đưa trở lại phân lớp phần tử (CSL) tới người sử dụng TC Phương tiện dựa yêu cầu người sử dụng TC Khi phát khoảng thời gian hội thoại kéo dài khơng bình thường DHA thơng báo cho người sử dụng TC biết điều 94 KẾT LUẬN Đây đề tài mang tính chất tìm hiểu phân tích hệ thống báo hiệu, phương tiện quan trọng mạng viễn thơng Trong q trình thực đề tài, em trang bị kiến thức hệ thống báo hiệu, đặc biệt em tìm hiểu, nghiên cứu hai hệ thống báo hiệu sử dụng mạng viễn thơng Việt Nam Đó hệ thống báo hiệu mã R2 hệ thống báo hiệu số Tuy hai hệ thống có đặc điểm riêng phương tiện hữu hiệu việc truyền dẫn thơng tin Do thời gian có hạn, lực hiểu biết cịn hạn chế mức độ tìm hiểu lý thuyết đồ án chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong dẫn giúp đỡ thầy cô bạn Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, thạc sĩ MAI VĂN Q dẫn nhiệt tình để em hồn thành đồ án 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo hiệu mạng viễn thông – ThS Đỗ Mạnh Cường – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Báo hiệu kênh chung – Tổng công ty bưu viễn thơng Việt Nam – Trung tâm thơng tin bưu điện Bài giảng hệ thống báo hiệu – Học viện bưu viễn thơng Common Channel Signalling Thuật ngữ viết tắt viễn thông – Tổng cơng ty bưu viễn thơng Việt Nam – Trung tâm thông tin bưu điện 96 BẢNG ĐỐI CHIẾU CÁC TỪ ANH – VIỆT Từ viết Từ tiếng Anh tương ứng Từ tiếng Việt tương ứng tắt ACK Acknowledgement ACM Address ANC Tín hiệu xác nhận Complete Bản tin báo hiệu kết thúc Message việc nhận địa Answer, Charge Bản tin báo hiệu trả lời, tính cước ANM Answer Message Bản tin trả lời ANS Answer Signal Tín hiệu trả lời BIB Backward Indicator Bit Bít thị hướng BSN Backward Sequence Số thứ tự hướng Number CAS Channel Associated Báo hiệu kênh liên kết Signalling CBK Clear Back Xoá hướng CC Connection Confirm Xác nhận kết nối CCS Common Channel Báo hiệu kênh chung Signalling CIC Circuit Identification Code Mã nhận dạng mạch 97 CK Check Bit kiểm tra CLF Clear Forward Xoá hướng CR Code Receiver Bộ nhận mã CR Connection Request Yêu cầu kết nối CS Code Sender Bộ truyền mã DPC Destination Point Code Mã điểm báo hiệu đích DSP Destination Signalling Điểm báo hiệu đích Point DT1 Data Form1 Số liệu dạng DT2 Data Form2 Số liệu dạng DUP Data User Part Phần người sử dụng số liệu FAM Forward Address Bản tin địa hướng Message F Flag Cờ hiệu FIB Forward Indicator Bit Bit thị hướng FISU Fill-In Signal Unit Đơn vị báo hiệu lấp đầy FSN Forward Sequence Số thứ tự hướng Number GT Global Title Tiêu đề toàn cầu 98 IAI Initial Address Message Bản tin địa khởi đầu With Additional với thông tin phụ Information IAM Initial Address Message ISDN Intergrated ISUP Bản tin địa khởi đầu Services Mạng số liên kết đa dịch Digital Network vụ ISDN User Part Phần người sử dụng ISDN LI Length Indiacator Trường thị độ dài LS Link Set Chùm liên kết báo hiệu LSC Link State Control Bộ điều khiển trạng thái liên kết LSSU Link Status Signal Unit Đơn vị báo hiệu trạng thái liên kết MSU Message Signal Unit Đơn vị báo hiệu tin MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao tin NI Network Indicator Trường thị mạng NSDU Network Service Data Khối liệu dịch Unit mạng NSP Network Service Part Phần dịch vụ mạng OMAP Operation, OPC vụ Maintenance Phần ứng dụng khai thác and Administration Part bảo dưỡng Original Point Code Mã điểm báo hiệu gốc 99 OSP Original Signalling Point Điểm báo hiệu gốc REL Release Giải phóng kết nối RLC Release Complete Giải phóng hồn tồn RLG Release Guard Giải toả bảo an SAM Subsequent Address Bản tin địa Message SAO Subsequent Address Bản tin địa Message With One Signal SCCP Signalling với tín hiệu địa Connection Phần điều khiển kết nối Control Part báo hiệu SF Status Field Trường thị trạng thái SI Service Indicator Trường thị dịch vụ SIF Signalling Information Trường thông tin báo Field hiệu SIO Service Information Octet Octet thông tin dịch vụ SL Signalling Link Liên kết báo hiệu SLS Signalling Link Selector Trường lựa chọn kênh liên kết báo hiệu SP Signalling Point Điểm báo hiệu SPC Signalling Point Code Mã điểm báo hiệu SR Signalling Route Tuyến báo hiệu SRS Signalling Route Set Chùm tuyến báo hiệu SSN Subsystem Number Số phân hệ 100 STP Signalling Transfer Point Điểm truyền báo hiệu SU Signal Unit Đơn vị tín hiệu SUERM Signal Unit Error Rate Bộ giám sát tỉ lệ đơn Monitor vị báo hiệu bị lỗi TC Transaction Capabilities Các khả giao dịch TS Time Slot Khe thời gian TP Transaction Capabilities Các khả giao dịch TCAP Transaction TUP Capabilities Phần ứng dụng khả Application Part giao dịch Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại UDT Unit Data Đơn vị số liệu UDTS Unit Data Service Dịch vụ đơn vị số liệu UP User Part Phần người sử dụng 101