ĐỒ ÁN " ĐỒ ÁN " MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM -PHẦN 2"( CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU CCS7)

Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt PHẦN II ỨNG DỤNG BÁO HIỆU SỐ TRONG MẠNG GSM CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU CCS7 3.1 Khái niệm chung báo hiệu Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa chuyển hướng dẫn thông tin từ điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát giải phóng gọi thoại Thơng thường tín hiệu báo hiệu chia làm hai loại : tín hiệu Báo hiệu mạch vịng th bao tín hiệu Báo hiệu tổng đài Tín hiệu báo hiệu tổng đài lại chia thành tín hiệu Báo hiệu kênh liên kết (CAS), thí dụ tín hiệu báo hiệu kênh thoại băng) kênh liên kết gần với kênh thoại, tín hiệu Báo hiệu kênh chung (CCS), có nghĩa tất tín hiệu Báo hiệu kênh tách biệt với kênh thoại kênh tín hiệu báo hiệu dùng cho số lớn kênh thoại Tín hiệu báo hiệu Thuê bao nối tới tổng đài Tổng đài nối tới tổng đài CAS CCS Hình 3.1 Phân loại tín hiệu báo hiệu Báo hiệu tổng đài : Thông tin báo hiệu tổng đài bao gồm tín hiệu đường dây tín hiệu đăng ký Các tín hiệu đăng ký sử dụng thời gian thiết lập gọi để chuyển giao địa loại thơng tin Các tín hiệu đường dây sử dụng toàn thời gian gọi để giám sát trạng thái đường dây Cho tới năm 1960 tất tín hiệu báo hiệu mang liên kết trực tiếp với kênh thoại Kiểu báo hiệu truyền thống thường gọi báo hiệu kênh liên kết Tổng đài Tổng đài 25 Chiếm Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt Thừa nhận chiếm Con số B B trả lời Đàm thoại Xoá ngược Xoá thuận 3.2 Một số loại báo hiệu 3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết (CAS : Channel Associated Signalling) Một số thí dụ hệ thống Báo hiệu kênh liên kết (CAS) : 1VF : Một tần số thoại (xung thập phân) 2VF : Hai tần số thoại (CCITT #4) MFP : Xung đa tần (CCITT #5, R1) MFC : Đa tần hoàn toàn (CCITT R2, LME MFC) Tên hệ thống báo hiệu cho thấy hầu hết cách phát tín hiệu phổ biến dạng xung dạng tone (kết hợp tần số tone) Đặc trưng loại báo hiệu với kênh thoại có đường tín hiệu báo hiệu xác định rõ ràng : đường thoại, nghĩa tín hiệu chuyển giao kênh thoại, thí dụ báo hiệu băng, kênh liên kết nghĩa tín hiệu chuyển giao kênh báo hiệu tách biệt, thí dụ cách xếp đa khung PCM tín hiệu đường dây chuyển giao khe thời gian thứ 16 Tất hệ thống báo hiệu có số hạn chế : tương đối chậm, dung lượng thông tin bị hạn chế 3.2.2 Báo hiệu kênh chung (CCS :Common Channel Signalling) 26 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt Vào năm 1960 tổng đài điều khiển lưu trữ đưa vào mạng điện thoại rõ ràng khái niệm báo hiệu đưa nhiều ưu điểm so với hệ thống báo hiệu truyền thống Trong khái niệm báo hiệu này, đường truyền báo hiệu tốc độ cao xử lý tổng đài SPC sử dụng để mang tất báo hiệu mạch thoại để mang tiếng nói Loại báo hiệu gọi báo hiệu kênh chung (CCS) Báo hiệu thực hai hướng, với kênh báo hiệu cho hướng Thông tin báo hiệu chuyển giao tạo nhóm thành khối tín hiệu (gói số liệu) Bên cạnh thông tin dành cho báo hiệu, cần có nhận dạng mạch thoại, thơng tin địa (nhãn) thông tin điều khiển lỗi Các tổng đài điều khiển chương trình lưu trữ (SPC) với kênh báo hiệu tạo thành mạng báo hiệu chuyển mạch gói logic riêng biệt Hiện có hai loại tín hiệu chuẩn khác cho báo hiệu kênh chung khả dụng : Hệ thống báo hiệu số CCITT, đời vào năm 1968 Hệ thống báo hiệu kênh chung CCITT No thiết kế tối ưu cho lưu lượng liên lục địa, sử dụng đường dây Analog Các đường truyền làm việc với tốc độ thấp 2,4 Kb/s với độ dài tin bị hạn chế khơng có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn Vì hạn chế nên hệ thống không đáp ứng phát triển mạng lưới Hệ thống báo hiệu số CCITT, giới thiệu vào năm 1979 / 1980 dành cho mạng quốc gia quốc tế, sử dụng trung kế số Tốc độ truyền dẫn báo hiệu cao (64 Kbit/s) Trong thời gian giải pháp phân lớp giao tiếp thơng tin phát triển tương đối hồn chỉnh, hệ thống giao tiếp mở OSI, giải pháp phân lớp mơ hình OSI ứng dụng hệ thống báo hiệu kênh chung số Hệ thống báo hiệu kênh chung số sử dụng đường dây Analog Hệ thống báo hiệu số CCITT thiết kế để điều khiển thiết lập giám sát gọi thoại mà cho gọi dịch vụ phi thoại Hệ thống có số ưu điểm so với báo hiệu truyền thống Nhanh : hầu hết trường hợp, thời gian thiết lập gọi giảm giây Dung lượng cao : kênh báo hiệu xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài nghìn gọi lúc Kinh tế : cần thiết bị so với hệ thống báo hiệu truyền thống Tin cậy : nhờ sử dụng tuyến báo hiệu xen, mạng báo hiệu có độ tin cậy cao 27 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt Linh hoạt : hệ thống chứa nhiều tín hiệu, sử dụng cho nhiều mục đích, khơng cho điện thoại Do có nhiều ưu điểm trên, nên hệ thống báo hiệu số CCITT sử dụng cho dịch vụ viễn thông mạng : PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ IN : Mạng thông minh PLMN: Mạng thông tin di động mặt đất (đặc biệt mạng di động số) 3.3 Hệ thống báo hiệu số CCITT 3.3.1 Các khái niệm 3.3.1.1 Điểm báo hiệu Điểm báo hiệu (SP-Signalling Point) nút chuyển mạch xử lý mạng báo hiệu thực chức hệ thống báo hiệu số CCITT Tổng đài điện thoại có chức điểm báo hiệu phải tổng đài loại điều khiển chương trình lưu trữ SPC báo hiệu số thông tin số liệu xử lý Tất điểm báo hiệu mạng báo hiệu số nhận dạng mã (14 bit) gọi mã điểm báo hiệu 3.3.1.2 Kênh báo hiệu / Chùm kênh báo hiệu Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng kênh báo hiệu (SL) để chuyển tải thông tin báo hiệu hai điểm báo hiệu Về mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu đầu kênh vài loại môi trường truyền dẫn (thường khe thời gian đường truyền PCM) đấu nối kết cuối báo hiệu Một số kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu với tạo thành chùm kênh báo hiệu 3.3.1.3 Các phương thức báo hiệu Phương thức báo hiệu kết hợp đường chuyển thông tin báo hiệu đường thoại (hoặc đường số liệu) mà thông tin báo hiệu có liên quan tới Có hai phương thức báo hiệu : Phương thức báo hiệu kết hợp : thông tin báo hiệu liên quan đến gọi theo đường với tín hiệu thoại hai điểm kề 28 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt SP SP Mối liên hệ báo hiệu Chùm kênh báo hiệu Hình 3.3 Phương thức báo hiệu kết hợp Phương thức báo hiệu gần kết hợp : thông tin báo hiệu liên quan đến gọi chuyển nhiều chùm kênh báo hiệu tandem qua nhiều điểm báo hiệu khác với điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích thơng tin báo hiệu Các thông tin báo hiệu chuyển tuyến khác với tuyến thoại SP SP STP STP Mối liên hệ báo hiệu Chùm kênh báo hiệu Hình 3.4 Phương thức báo hiệu gần kết hợp Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu qua gọi điểm chuyển giao báo hiệu (STP) 3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu tạo gọi điểm nguồn Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đến đích gọi điểm đích Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu thu kênh báo hiệu sau chuyển giao cho kênh khác mà không xử lý nội dung tin báo gọi điểm chuyển giao báo hiệu (STP) Ở phương thức báo hiệu gần kết hợp, tin báo chuyển qua nhiều STP đường từ điểm nguồn tới điểm đích 3.3.1.5 Tuyến báo hiệu / Chùm tuyến báo hiệu 29 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt Tuyến báo hiệu đường xác định trước để tin báo qua mạng báo hiệu điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích Tuyến báo hiệu bao gồm chuỗi SP/STP đấu nối với kênh báo hiệu Tất tuyến báo hiệu mà thơng tin báo hiệu sử dụng để qua mạng báo hiệu điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích gọi chùm tuyến báo hiệu cho mối quan hệ báo hiệu 3.3.1.6 Các tin báo hiệu Ở báo hiệu kênh chung, thông tin báo hiệu truyền tải theo cách khác so với hệ thống báo hiệu truyền thống mà tín hiệu truyền tải dạng xung, tone, mã tone Ở Hệ thống báo hiệu số (SS7) CCITT, thông tin báo hiệu truyền tải khối tín hiệu, tức gói số nhị phân (0,1) bố trí ghi số liệu với trường, tổ hợp bit có ý nghĩa khác Thực chất SS7 CCITT dạng thơng tin số liệu chuyển mạch gói Trong SS7 CCITT có loại đơn vị tín hiệu :  Khối tín hiệu tin báo (MSU - Message Signal Unit) chứa thơng tin báo hiệu  Khối tín hiệu trạng thái kênh (LSSU - Link State Signal Unit) sử dụng để điều hành kênh báo hiệu  Khối tín hiệu làm đầy FISU sử dụng làm đầy tín hiệu để chấp nhận Khn dạng khối tín hiệu tin báo MSU F CK SIF SIO 16 8n, n>2 LI Sửa lỗi F 16 Khuôn dạng khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU F C K SF 16 hoặ c 16 LI Sửa lỗi F 16 Bit thứ phát Khuôn dạng khối tín hiệu thay FISU F CK LI Sửa lỗi 30 F Bit thứ phát Bit thứ phát Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp 16 16 Đồ án tốt Hình 3.5 Các đơn vị tín hiệu SS7 CCITT Ở hình : F = cờ hiệu CK = kiểm tra SF = trường trạng thái SIF = trường thông tin báo hiệu SIO= octet thông tin dịch vụ LI = phần tử thị độ dài 3.3.1.7 Các khuôn dạng mã tin báo Đơn vị tín hiệu bao gồm số trường Một trường (ở MSU), trường thơng tin báo hiệu (SIF - Signalling Information Field) phải làm việc với phần người sử dụng, tất trường khác chứa thông tin cho phần chuyển giao báo hiệu (MTP) Trường thông tin báo hiệu chứa thông tin báo hiệu phần người sử dụng nhãn hiệu Nội dung lại trường MSU sau : Octet thông tin dịch vụ (SIO - Service Information Octet) : chứa thông tin thuộc MSU phần người sử dụng Phần thị độ dài (LI - Length Indicator) : thị số octet trường trường LI trường CK Điều làm cho có khả phân biệt ba loại tín hiệu sau : LI = khối tín hiệu làm đầy FISU LI = khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU LI > khối tín hiệu tin báo MSU CK kiểm tra bit để phát lỗi bit Việc “sửa lỗi” bao gồm trường, : số trình tự thuận (FSN - Forward Sequence Number), số trình tự nghịch (BSN - Backward Sequence Number), bit thị hướng thuận (FIB Forward Indicator Bit) bit thị hướng nghịch (BIB - Backward Indicator Bit) Những trường sử dụng phương pháp sửa lỗi để kiểm tra trình tự yêu cầu phát lại Cờ F (Flag) thị bắt đầu kết thúc tin báo 31 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp F CK SIF SIO 16 8n, n>2 Thông tin người sử dụng Đồ án tốt LI Sửa lỗi F 16 Bit thứ phát Nhãn hiệu MTP TUP Hình 3.6 Khối tín hiệu tin báo 3.3.2 Mơ hình OSI SS7 CCITT 3.3.2.1 Mơ hình OSI Mơ hình tham khảo cung cấp cấu trúc lý thuyết t cho hệ thống thơng tin máy tính Nó gồm lớp phân cấp Mơ hình OSI đưa cách cấu trúc để xác định yêu cầu chức kỹ thuật xử lý thông tin người sử dụng Với lớp mơ hình tham khảo có loại tiêu chuẩn tạo : Xác định dịch vụ : xác định chức lớp có dịch vụ lớp cung cấp cho người sử dụng cho lớp gần 32 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt Chỉ tiêu kỹ thuật giao thức : xác định chức lớp hệ thống tương tác cấp tương ứng hệ thống khác Người sử dụng User Part A System Hệ thống B Application Ứng dụng Presentation Trình bày Session Phiên Transportation Truyền tải Network Mạng Data Link Tuyến số liệu Physical Vật lý Mạch vật lý Hình 3.7 Mơ hình tham khảo OSI Những ưu điểm mơ hình có cấu trúc kiểu giao thức lớp trao đổi mà khơng ảnh hưởng tới lớp khác việc thực chức lớp tự (tuỳ thuộc nhà cung cấp thiết bị) Mỗi lớp có chức đặc biệt cung cấp dịch vụ cụ thể cho lớp Một cách logic thông tin chức xảy mức theo thủ tục - giao thức cho mức Các chức mức hiểu Trong thực tế, liệu không truyền trực tiếp từ tầng thứ i hệ thống sang tầng thứ i hệ thống khác (trừ tầng vật lý) Mỗi tầng chuyển liệu 33 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt thông tin điều khiển xuống tầng nó, tiếp tục tầng thấp hệ thống tương ứng Ở hệ thống phát, giao thức lớp bổ sung thêm số thông tin cho số liệu thu từ lớp Việc bổ sung thường bao gồm tiếp đầu Ở hệ thống thu, việc bổ sung sử dụng bỏ lớp tương ứng Khi số liệu tới lớp ứng dụng phía thu, có số liệu xuất phát lớp ứng dụng hệ thống phát Về vật lý, thông tin chuyển giao từ lớp đến lớp khác lớp bổ sung cắt thông tin giao thức Thông tin chạy dọc theo lớp gọi dịch vụ gốc Mô tả lớp mô hình OSI : Lớp ứng dụng : lớp cung cấp dịch vụ hỗ trợ cho trình ứng dụng người sử dụng điều khiển tất thơng tin ứng dụng Thí dụ có giao thức để chuyển giao file, xử lý tin báo, lưu giữ, khai thác bảo dưỡng Lớp trình bày : lớp xác định số liệu trình bày nào, có nghĩa dùng ngơn ngữ cú pháp để thể Lớp trình bày chuyển đổi cú pháp (ngôn ngữ) sử dụng lớp ứng dụng thành cú pháp (ngôn ngữ) phổ biến cần thiết cho thông tin ứng dụng Lớp phiên : lớp phiên thiết lập đấu nối lớp trình bày hệ thống khác Nó điều khiển đấu nối, đồng thoại cắt thoại Lớp truyền tải :lớp đảm bảo dịch vụ đảm bảo chất lượng theo yêu cầu ứng dụng Nó có chức : phát lỗi, sửa lỗi Lớp truyền tải tối ưu hố thơng tin số liệu ghép tách luồng số liệu trước chúng vào mạng Lớp mạng : Cơ sở dịch vụ lớp mạng cung cấp kênh thông suốt để truyền dẫn số liệu lớp truyền tải hệ thống khác Lớp thiết lập, trì giải phóng đấu nối hệ thống, xử lý địa định tuyến mạch điện Lớp liên kết số liệu : Lớp liên kết số liệu (hay tuyến số liệu) cung cấp mạch điểm nối điểm khơng có lỗi lớp mạng Lớp bao gồm nguồn để phát lỗi, sửa lỗi, điều khiển truyền tải Lớp vật lý : Lớp cung cấp điện, cơ, thủ tục chức để hoạt động, bảo dưỡng mạch vật lý để truyền dẫn bit lớp liên kết 34 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 nghiệp Đồ án tốt số liệu Lớp vật lý có chức biến đổi số liệu thành tín hiệu thích hợp với mơi trường truyền dẫn 35 ... thông tin báo hiệu sử dụng để qua mạng báo hiệu điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích gọi chùm tuyến báo hiệu cho mối quan hệ báo hiệu 3. 3.1.6 Các tin báo hiệu Ở báo hiệu kênh chung, thông tin. .. báo hiệu Chùm kênh báo hiệu Hình 3. 4 Phương thức báo hiệu gần kết hợp Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu qua gọi điểm chuyển giao báo hiệu (STP) 3. 3.1.4 Các loại điểm báo hiệu Điểm báo hiệu. .. Đồ án tốt Tuyến báo hiệu đường xác định trước để tin báo qua mạng báo hiệu điểm báo hiệu nguồn điểm báo hiệu đích Tuyến báo hiệu bao gồm chuỗi SP/STP đấu nối với kênh báo hiệu Tất tuyến báo hiệu