Tài liệu ĐỒ ÁN " MẠNG DI ĐỘNG GSM" PHẦN 2 ( CHƯƠNG 5 MẠNG BÁO HIỆU SÔ S7) docx

Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 5 MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7 5.1 Cấu trúc mạng báo hiệu Theo quan điểm chung, mạng viễn thông được cấu trúc theo hai mức khác nhau : mức quốc tế và mức quốc gia. Cấu trúc này cũng được áp dụng cho mạng báo hiệu. Người 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 được chia thành các vùng báo hiệu (Hình 5.2), mỗi vùng được phục vụ bởi một cặp tổng đài STP. Một mạng báo hiệu quốc gia như vậy được 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). Lượng 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 90 Country 1 Country 2 International Network National Network Hình 5.1 Cấu trúc mạng báo hiệu Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp hiệu mạnh hơn bởi vì khi các lỗi xuất hiện ở trong một vùng báo hiệu thì hầu như không ảnh hưởng 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, nhưng vì lý do tin cậy . có ít nhất hai kênh báo hiệu riêng biệt được sử dụng (thường có các kênh báo hiệu nối giữa hai điểm chuyển giao báo hiệu khác nhau). STP tổ hợp / STP không tổ hợp : Có hai loại STP được sử dụng trong mạng báo hiệu là :  STP tổ hợp (Intergrated STP) : STP tổ hợp thường là tổng đài nội hạt hoặc tổng đài quá giang. Điều này có nghĩa là chỉ một phần dung lượng của bộ xử lý có thể được sử dụng cho chức năng STP. STP tổ hợp có các ưu điểm sau :  Thực hiện nhanh.  Hiệu quả giá thành (dùng dung lượng dự trữ ở tổng đài đã lắp đặt).  Tổng lưu lượng báo hiệu thấp hơn ( lưu lượng trên các tuyến giữa các SP và các STP không cần chuyển giao tín hiệu - không có lưu lượng STP). 91 Reg STP SP11 Reg STP SP12 Reg STP Reg STP SP22SP21 National STP National STP National STP National STP Region 1 Region 2 Hình 5.2 Mạng báo hiệu National Network Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp  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 ưu điểm sau :  Toàn bộ dung lượng của bộ xử lý dùng cho chức năng STP.  STP không bị ảnh hưởng bởi lỗi ở các phần khác của tổng đài như 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 được đánh số theo một hệ thống xác định trước. Khi một thông báo được gửi từ một điểm báo hiệu này tới một điểm báo hiệu khác, các số này được 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 tương tự có thể được 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 như sau: CIC OPC DPC  CIC (Circuit Identification Code - Mã nhận dạng mạch) : Nhận dạng mạch thoại mà tin báo thuộc về nó.  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 được đưa ra ở DPC là đích của tin báo mạng báo hiệu (DEST). Trong một tổng đài có một DEST cho mỗi đường thoại đi ra. Điều này nghĩa là sau khi có một đường thoại được chọn cho một cuộc gọi, điểm báo hiệu biết DEST mà các tin báo hiệu thuộc về (nó) sẽ được gửi tới nó. DEST được 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 được nhận dạng ở điểm báo hiệu phù hợp với Mã điểm nhận (DPC) của nhãn thì cuộc nối thoại phải được nhận dạng. Điều này được 92 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp 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 được dịch trong điểm báo hiệu nhận. Trong trường hợp giữa tổng đài nguồn và tổng đài đích không có đường thoại trực tiếp, thí dụ : một cuộc gọi từ A tới C. Khi đó cuộc nối thoại tất nhiên là hướng về phía tổng đài đích (C) theo cách bình thường bằng một hoặc nhiều hơn các tổng đài quá giang (B) (B có các đường thoại trực tiếp tới Avà C). Từ một tổng đài nguồn (A) một đường thoại tới tổng đài chuyển tiếp (B) sẽ được chọn, và DEST liên kết với đường thoại đó sẽ được dùng cho các tin báo báo hiệu. Các thông báo báo hiệu bây giờ sẽ được gửi đến tổng đài quá giang B. Từ tổng đài quá giang B, một đường thoại tới C sẽ được chọn và DEST liên kết với đường này sẽ được dùng cho các tin báo báo hiệu. Vì vậy các tin báo báo hiệu sẽ được hướng tới tới tổng đài quá giang tiếp theo hay tới tổng đài đầu cuối (C). Do đó các đích phù hợp (DEST) phải được xác định ở mỗi điểm báo hiệu. Các quy tắc để xác định DEST :  (SP) - Trong một điểm báo hiệu, DEST được đặt để đại diện cho các đích mà các điểm báo hiệu nối tới chúng bằng các đường thoại trực tiếp.  (STP) - Trong một điểm chuyển giao báo hiệu, DEST được đặt để đại diện cho các đích mà điểm báo hiệu của nó và các điểm báo hiệu phụ thuộc được nối bằng các đường thoại trực tiếp. Chú ý rằng càng xa các điểm chuyển giao báo hiệu có liên quan, quy tắc cơ bản cho DEST được 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 được chọn cho một Mã điểm đích (DPC) riêng biệt. Lựa chọn này phụ thuộc vào các quyền ưu tiên mà đã được ấn định trước đối với các chùm kênh báo hiệu cho đích liên quan. Nếu chùm kênh báo hiệu này có hơn một đường báo hiệu, một phần của mã nhận dạng mạch (CIC) được dùng để quyết định kênh báo hiệu nào trong chùm kênh báo hiệu nên được sử dụng. Tất cả các đích (DEST) trong mỗi điểm báo hiệu cần phải được xác định với các yếu tố đáng quan tâm sau :  Các chùm kênh báo hiệu được sử dụng. 93 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp  Trật tự ưu tiên giữa các bộ đường nối. Hai chùm kênh báo hiệu (LS) được xác định cho mỗi DEST và các chùm kênh báo hiệu này được ấn định các sự ưu 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 được 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 ưu 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 được dùng. Bit số 1 được dùng ở các điểm báo hiệu (SP) và các (STP) quốc gia, trong khi đó bit số 2 được dùng trong các STP vùng. Nếu giá trị bit được dùng là 0 thì chùm kênh báo hiệu mà được xác định đầu tiên sẽ được chọn. Nếu giá trị là 1 thì chùm kênh báo hiệu mà được xác định cuối cùng sẽ được chọn. Cách sử dụng mã nhận dạng mạch này đảm bảo việc chọn đường qua cùng một đường mạng của tất cả các tin báo phụ thuộc vào một cuộc gọi đặc trưng. Một điều kiện tiên quyết cho điều này đó là chùm kênh báo hiệu được chọn không bị lỗi. Việc chia tải được sử dụng cho sự mở rộng lớn nhất có thể, trừ trong các trường hợp nơi mà ở đó có một chùm kênh báo hiệu trực tiếp tới đích liên quan. Trong trường hợp này chùm kênh báo hiệu trực tiếp được ấn định PRIO = 1 và các chùm kênh báo hiệu khác PRIO = 2. Tuy nhiên, quy tắc này cũng có một số ngoại lệ. 11 3 2 1 0 11 3 2 1 0 94 SP and National STP Regional STP CIC Bit CIC 0 or 1 0 or 1 Hình 5.3 Bit 0 or 1 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp 5.5 Định cỡ mạng báo hiệu Lưu lượng 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 trước hết phải có thông tin về lưu lượng (thí dụ như 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 được thực hiện nhờ sử dụng 1 trong 2 công thức của Erlang. Công thức thứ nhất của Erlang : Công thức này được dùng cho hệ thống có tổn thất. Hệ thống có tổn thất được 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 lưu lượng (tính bằng Erlang) theo công thức : A = y * s Công thức thứ hai của Erlang : Công thức này được dùng cho hệ thống có trễ. Hệ thống có trễ được sử dụng để định cỡ thiết bị, như mã người gửi, mã người 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 lưu lượng - chuỗi dịch vụ).  Mật độ lỗi bit (BFI).  Cấp của dịch vụ (GOS) - tổng của trễ chờ đợi trung bình. 95 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp 96 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 lưu lượng thực Tính toán tổng lưu lượng thoại giữa các tổng đài dựa trên dự báo về lưu lượng thoại Dựa trên các dự báo về lưu lượng thoại để tính lưu lượng thoại xuất phát (chủ gọi) chỉ giữa các tổng đài Tính toán số cuộc gọi trong một giây dựa trên lượng thoại và thời gian chiếm trung bình của cuộc gọi Sử dụng lưu lượng 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 lượng của SL để tính Erlang của kênh báo hiệu (SL) Tính toán tải của bộ vi xử lý và số lượng STP cần thiết dựa trên số lượng bit của STP Tính toán số lượng kênh báo hiệu cần thiết cho mỗi một tổng đài Sơ đồ định cỡ mạng báo hiệu CCS 7 Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp 5.6 Định cỡ kênh báo hiệu Trước khi tính toán để định cỡ kênh báo hiệu cần chú ý các điểm chính sau đây :  Kênh báo hiệu được thiết lập từ hai kênh số liệu 64 kbit/s ở hai hướng ngược nhau. (Hình 5.4) Lưu lượng trên các kênh 64 kbit/s là tổng các bản tin hướng thuận và hướng ngược.  Kênh báo hiệu đạt đến dung lượng của chúng nếu mỗi kênh 64 kbit/s đạt đến dung lượng của chúng.  Trong một mạng dự phòng kép, các kênh báo hiệu phải được định cỡ để phục vụ trong trường 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 được định cỡ để chuyển một nửa tải tối đa của chúng đề phòng phục vụ trong những tình huống sự cố. 97 Thiết bị báo hiệu đầu cuối SP1 Thiết bị báo hiệu đầu cuối SP2 Một kênh báo hiệu Hình 5.4 Kênh báo hiệu STP STP STP STP SP Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp  Kênh báo hiệu phải có khả năng chuyển tải 0,3 Erlang trong các điều kiện lưu lượng bình thường ; nghĩa là phục vụ khi có sự cố STP, sự cố truyền dẫn, sự cố phần cứng, và loại peak lưu lượng báo hiệu. a) Để định cỡ kênh báo hiệu trước tiên phải lập được bảng dự báo về tổng lưu lượng thoại giữa các tổng đài của mạng trong giờ bận (busy hour). Lưu lượng thoại này không chứa thành phần lưu lượng 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 = Lưu lượng 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 lượng bit báo hiệu / giây = Số bit báo hiệu trung bình của mỗi cuộc gọi × Số cuộc gọi trong một giây Trong công thức này sử dụng số bit báo hiệu trung bình của cuộc gọi ISUP (giả sử 100 % POSI dịch vụ được phục vụ bởi giao thức ISUP). d) Số lượng Erlang kênh báo hiệu có thể tính dựa trên số lượng 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 lượng bit báo hiệu trong một giây 64.000 98 SP XX 2X Hình 5.5 Chuyển hướng lưu lượng trong trường hợp có sự cố Nguyễn Hà Dương - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp e) Số lượng kênh báo hiệu tối thiểu có thể tìm được bằng cách chia Erlang kênh báo hiệu cho tải kênh báo hiệu ở trạng thái chắc chắn (thông thường 0,3 Erlang) theo công thức sau : Số lượng kênh báo hiệu = Erlang kênh báo hiệu / 0,3 Do ở mỗi vùng có 2 STP nên số kênh báo hiệu phải được làm tròn đến số chẵn gần nhất rồi nhân đôi số kênh báo hiệu lên ta được số kênh cần tìm. 99 . cho mạng báo hiệu. Người 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. nghiệp 5. 5 Định cỡ mạng báo hiệu Lưu lượng 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