BÁO CÁO MÔN MẠNG VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ Hệ thống mạng điện thoại PSTN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN MẠNG VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ Hệ thống mạng điện thoại PSTN GVHD: ThS Trần Thị Huỳnh Vân TpHCM, ngày 10 tháng 05 năm 2021 MỤC LỤC Phần Trang DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN NỘI DUNG BÁO CÁO I KHÁI NIỆM 5-6 Định nghĩa PSTN Chức PSTN Ưu điểm PSTN Nhược điểm PSTN 5 6 II CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG PSTN 6-7 III BĂNG THÔNG THOẠI IV HỆ THỐNG GHÉP KÊNH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ 8-13 Khái niệm Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) Ghép kênh theo bước sóng (WDM) Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) 10 11 V HỆ THỐNG BÁO HIỆU SS7 13-16 Khái niệm giao thức báo hiệu số Khái niệm báo hiệu Các phần tử báo hiệu ss7 Cấu trúc hệ thống ss7 13 14 15 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang DANH SÁCH SINH VIÊN THAM GIA STT MSSV Họ Tên 18200214 Trương Huỳnh Ái Quốc 18200253 Từ Ngọc Thương 18200241 Huỳnh Đức Thiện 1620081 Nguyễn Đức Hiếu 1720162 Thái Hiền Nhân Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Ghi Nhóm trưởng Trang LỜI NĨI ĐẦU I Ý DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong thời đại nay, xã hội phát triển phồn vinh, hệ thống thông tin liên lạc khơng thể thiếu gia đình doanh nghiệp Để liên lạc với người thân hỏi thăm, đối tác làm ăn nơi xa, tình hình dịch bệnh Covid 19 diễn biến phức tạp phải hạn chế tiếp xúc nhau, nên ta cần hệ thống liên lạc nhanh chất lượng cao để đáp ứng nhu cầu liên lạc làm việc Một số hệ thống đáp ứng nhu cầu hệ thống mạng điện thoại PSTN Nó gồm tập hợp nhiều mạng quốc gia tạo thành mạng quốc tế Do có lịch sử phát triển lâu đời khơng ngừng đổi mạng PSTN hoạt động tốt cung cấp dịch vụ tin cậy (99,999%) Hầu hết sở hạ tầng phục vụ 80% cho PSTN Tập thể thành viên nhóm Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Huỳnh Vân tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian qua Bước đầu làm đồ án cịn nhiều bỡ ngỡ thiếu sót, mong góp ý kiến bạn, để chúng em rút kinh nghiệm để lần sau làm đồ án học tập tốt hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tập thể thành viên nhóm Mạng Viễn Thơng Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang NỘI DUNG BÁO CÁO: ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG MẠNG ĐIỆN THOẠI PSTN Trên hệ thống điện thoại truyền thống Để thiết bị điện thoại liên lạc với phải thơng qua hệ thống chuyển mạch gọi PSTN (Public Switch telephoneNetwork) I KHÁI NIỆM: 1.Định nghĩa PSTN: PSTN phát triển chuẩn ITU (InternationalTelecommunication Union) hệ thống mạng điện thoại chuyển mạch công cộng dựa vào kĩ thuật chuyển mạch tín hiệu điện Nó kết nối đến nhiều hệ thống chuyển mạch khác giới thành hệ thống mạng hội tụ để liên lạc với 2.Chức PSTN: Mạng PSTN sử dụng cho mục đích đàm thoại trực tiếp người với người mà không bị giới hạn thời gian vị trí địa lý thơng qua đường truyền dẫn cáp đồng nối kết thuê bao người dùng Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Mạng điện thoại PSTN sử dụng đường kết nối vật lý người dùng hai đầu mạng Đường kết nối hoạt động độc lập, không bị chiếm dụng với nhiều dịch vụ lúc đường dây cáp vật lý mạng ADSL nên chất lượng gọi mạng PSTN tốt mạng Internet đổi lại chi phí lại đắt nhiều, đặc biệt gọi quốc tế Do có lịch sử phát triển lâu đời chất lượng đàm thoại tốt, an toàn (99,9%) nên mạng PSTN sử dụng ngày Hầu hết sở hạ tầng 80% sử dụng mạng PSTN Ưu điểm PSTN: • PSTN dùng kênh truyền riêng thiết lập kết nối thông qua mạch trung gian người dùng đầu - cuối • Sử dụng băng thơng có dung lượng cao (64 kb/s) • Dịng thơng tin truyền liên tục, tốc độ cao • Độ trễ, độ gói thấp • An toàn đường truyền Nhược điểm PSTN: • Chi phí đầu tư trang thiết bị lớn • Mỗi sợi cáp đồng dùng cho điện thoại • Lãng phí băng thơng đường truyền • Chi phí phải trả cho gọi đắt, gọi quốc tế II CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG PSTN: • Điện thoại Analog (Analog telephone): thiết bị “truyền thống” sử dụng để kết nối đến hệ thống PSTN Và thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu analog (âm người nói) sang tín hiệu số (Digital) để truyền đường dây cáp đồng hai lõi (còn gọi Tip-Ring) Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang • Tín hiệu đầu-cuối (Local loop): đường dây dẫn liên kết nhà cung cấp dịch vụ trạm (PSTN) tới người dùng cuối • Mạch chuyển CO (CO Switch): Cung cấp dịch vụ từ nhà cung cấp tới người dùng (như là: đảm bảo tín hiệu gọi, chuyển hướng gọi,…) • Đường trung kế (Trunk): đường dây trung gian nhà cung cấp dịch vụ trạm PSTN đến CO Switch • Mạch chuyển nội (Private Switch): Dùng cho doanh nghiệp III BĂNG THÔNG THOẠI: Theo CCITT (Ban khuyến nghị quốc tế điện thoại điện báo) khuyến nghị: • Dải tần số kênh thoại 300 → 3400 Hz, BW = 3100Hz • Tần số 800Hz có độ suy hao 0dB • Tần số 300 3400Hz có độ suy hao 8,7 dB Dải thông mạng điện thoại xấp xỉ từ 300 Hz đến 3400 Hz Dải tần số tương ứng với phổ tín hiệu tiếng nói Mạng Viễn Thơng Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang IV HỆ THỐNG GHÉP KÊNH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ: 1.Khái niệm: Trong viễn thông, ghép kênh trình ghép nhiều tín hiệu (hoặc chuỗi liệu) thành tín hiệu (hoặc chuỗi liệu) để truyền xa nhằm tiết kiệm tài nguyên Thiết bị thực việc gọi ghép kênh, đầu thu tách kênh thực việc tách kênh phân đến đầu nhận Ví dụ: 125 µs, 30 mẫu thoại 30 gọi điện thoại khác ghép theo trật tự thành khung truyền đi, đầu nhận, mẫu thoại tách đưa đến người nghe Nếu khơng ghép kênh 30 gọi phải dẫn 30 dây độc lập Hai dạng ghép kênh ghép kênh phân chia thời gian (TDM) ghép kênh phân chia tần số (FDM) Trong thông tin quang, ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) ghép kênh phân chia tần số Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang Kỹ thuật ghép kênh sử dụng băng thông môi trường truyền cao băng thơng mà tín hiệu nguồn liệu cá nhân yêu cầu Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) Trong phương pháp ghép kênh theo tần số (FDM), tín hiệu dịch sang dải tần số khác gửi qua phương tiện truyền thông Các kênh truyền thông chia thành băng tần khác nhau, băng tần truyền tín hiệu tương ứng với nguồn FDM sử dụng truyền dẫn truyền hình cáp, nơi mà tín hiệu tương ứng với kênh truyền hình khác ghép gửi qua cáp Tại máy thu truyền hình, cách áp dụng lọc, kênh đặc biệt tín hiệu xem Đài phát truyền hình thực cách sử dụng FDM, trạm phát sóng cho nhóm nhỏ dãy quang phổ tần số Các tần số trung tâm băng tần gọi tần số sóng mang Hình cho thấy nhiều kênh điện thoại kết hợp sử dụng FDM Mạng Viễn Thơng Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang Hình 1: FDM kênh điện thoại Trong truyền hình cáp, FDM sử dụng để phân phối chương trình kênh khác dải tần số khác FDM dùng phát sóng âm thanh, truyền hình Hệ thống FDM sử dụng rộng rãi hệ thống truyền thơng tín hiệu tương tự Các hệ thống viễn thông sử dụng mạng điện thoại, hệ thống phát truyền hình, v.v… dựa FDM Ghép kênh theo bước sóng (WDM): Wave Division Multiplexing (WDM) – phương thức ghép kênh quang theo bước sóng sử dụng sợi quang học Trong truyền thơng cáp quang, tín hiệu tương ứng với kênh phiên dịch sang tần số quang học (thường biểu diễn bước sóng) truyền Điều thể tần số quang học bước sóng tương đương ký hiệu λ (lambda) Thay truyền tín hiệu cáp quang, có hai (hoặc nhiều hơn) tín hiệu gửi sợi tần số khác (hoặc bước sóng), gọi WDM Năm 1994, điều chứng minh – tần số tín hiệu tách rộng rãi, thường 1310 nm 1550nm Vì vậy, cần sử dụng hai bước sóng tăng gấp đơi cơng suất cáp quang Như hình , WDM lấy tín hiệu từ kênh khác nhau, chuyển chúng thành bước sóng khác nhau, gửi chúng qua sợi quang học.Về mặt khái niệm, giống FDM Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 10 Wave Division Multiplexing sử dụng sợi quang học Dữ liệu nguồn khác gửi thông qua dây cáp quang cách sử dụng bước sóng khác Lợi WDM phát huy tối ưu công suất sợi quang học Lưu ý WDM, cáp quang đơn mang liệu kênh khác bước sóng khác Lợi WDM phát huy cơng suất tối ưu sợi quang học ,tăng thêm từ 16 đến 32 lần cách gửi kênh khác bước sóng khác Bởi bước sóng tương ứng với màu sắc khác nhau, sử dụng WDM hiệu việc truyền liệu tương ứng với kênh khác màu sắc khác Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) Trong thời gian phân chia ghép kênh đồng (TDM), tín hiệu số hóa kết hợp gửi thông qua kênh truyền thông Ghép kênh dùng phương pháp TDM dùng môi trường có tốc độ liệu lớn yêu cầu thiết bị thu phát Trong ghép kênh phân chia theo thời gian, liệu số tương ứng với nguồn khác kết hợp truyền qua phương tiện Thiết bị ghép kênh thu thập liệu từ nguồn, dòng bit kết hợp gửi qua phương tiện truyền dẫn Thiết bị giải mã chia tách liệu tương ứng với nguồn riêng biệt Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 11 Trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), thiết bị chuyển mạch kết nối với thơng qua đường trung chuyển có sử dụng TDM Các loại TDM : • Ghép kênh phân chia thời gian đồng Trong loại này, thuật ngữ đồng biểu thị ghép kênh gán xác khe cho thiết bị lúc thiết bị có thứ để gửi hay khơng Nếu khơng có thứ đó, khe thời gian trống TDM sử dụng khung để nhóm khe thời gian bao gồm chu kỳ hoàn chỉnh khe thời gian • Ghép kênh phân chia thời gian không đồng TDM đồng lãng phí khơng gian khơng sử dụng liên kết khơng đảm bảo việc sử dụng hiệu tồn cơng suất liên kết Điều dẫn đến TDM không đồng Ở khơng đồng có nghĩa linh hoạt khơng cố định Trong TDM khơng đồng bộ, số dịng đầu vào tốc độ thấp ghép thành dòng tốc độ cao Trong TDM không đồng bộ, số lượng vị trí khung số lượng dịng liệu Ngược lại, TDM đồng bộ, số lượng vị trí phải số lượng dịng liệu Đó lý tránh lãng phí lực liên kết Trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), thiết bị chuyển mạch kết nối với thơng qua đường trung chuyển có sử dụng TDM Những đường trung chuyển có 30 kênh thoại ghép lại với ,gọi đường trung chuyển E1 Các đường trung chuyển sử dụng mạng điện thoại cách sử dụng chế TDM gọi đường trung chuyển T1 sóng mang T1 Việc ghép 24 kênh gọi ghép kênh cấp độ Bốn sóng mang T1 ghép để tạo thành sóng mang T2.Bảy sóng mang T2 ghép để tạo thành sóng mang T3 sáu sóng mang T3 ghép kênh để tạo thành sóng mang T4 Các cấp ghép kênh, số Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 12 lượng kênh thoại tốc độ liệu đưa Bảng Lưu ý cấp, bit bổ sung thêm cho khung đồng hóa Bảng 1: kỹ thuật số cấp bậc băng thông mang T1 V HỆ THỐNG BÁO HIỆU SS7: Từ năm 1975, giao thức báo hiệu kênh chung phát triển tổ chức quốc tế ITU-T nhiều công ty lớn giới Hệ thống báo hiệu ITU-T định nghĩa vào năm 1977 có tên gọi SS6 Hệ thống SS7 định nghĩa ITU-T vào năm 1980 Các khuyến nghị dành riêng cho SS7 Q.7xx Vào đầu năm 80 kỷ 20, tổ chức tiêu chuẩn viễn thông quốc tế ITU-T đưa khuyến nghị hệ thống báo hiệu số (ký hiệu SS7) Hệ thống SS7 hệ thống báo hiệu kênh chung thiết kế dành riêng cho mạng viễn thông số Khái niệm giao thức báo hiệu số 7: Giao thức báo hiệu số hay gọi SS7, cụm từ viết tắt Signaling System # 7, tập hợp giao thức điện thoại sử dụng để thiết lập hầu hết gọi mạng PSTN Về sau Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 13 phát triển thêm giao thức, thành phần hỗ trợ báo hiệu cho mạng khác mạng di động mặt đất PLMN, mạng số tích hợp đa dịch vụ ISDN Chức SS7 thiết lập gọi, kết thúc gọi, chuyển đổi số, tính cước, SMS Khái niệm báo hiệu: Báo hiệu trao đổi thông tin thành phần mạng điện thoại với Các thông tin chuyển tải dạng tin Phân loại báo hiệu Các phương pháp báo hiệu phân biệt theo tiêu chí sau: • Loại tín hiệu báo hiệu: – Báo hiệu Analog (như DC, 1VF, 2VF, MF) – Báo hiệu Digital (như CAS, DSS1, SS7) Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 14 • • • • Thơng tin báo hiệu: – Báo hiệu đường dây thuê bao (user – net) – Báo hiệu đường trung kế (net – net) – Báo hiệu qua mạng (user – user) Chế độ báo hiệu: – Báo hiệu lựa chọn – Báo hiệu đường Chiều báo hiệu: – Báo hiệu hướng thuận (call – called) – Báo hiệu hướng ngược (called – call) Phương thức báo hiệu: – Báo hiệu kênh kết hợp (CAS) – Báo hiệu kênh chung (CCS) Các phần tử báo hiệu SS7: Hệ thống SS7 gồm thành phần chính: Điểm chuyển mạch dịch vụ – SSP (Service Switching Point); Điểm trung chuyển báo hiệu – STP (Signaling Transfer Point); Điểm điều khiển báo hiệu – SCP (Service Control Point) Link SS7 • SSP – Điểm chuyển mạch dịch vụ: SSP não mạng SS7 đặt chuyển mạch – Chức SSP xử lý gọi khởi xướng (Originating Call), giang (Transit Call) kết cuối (Terminating Call) cách tạo tin báo hiệu để gửi thông tin liên quan tới gọi tới SSP khác, gửi truy vấn tới sở liệu SCP để thực thi việc định tuyến gọi • STP – Điểm trung chuyển báo hiệu: Chức STP chuyển tiếp tin báo hiệu (hay chức định tuyến báo hiệu) – STP chuyển mạch gói hoạt động hub gửi tin báo hiệu tới STP, SCP hay SSP khác – STP định tuyến tin thông qua việc kiểm tra thông tin định tuyến gắn kèm với tin báo hiệu gửi chúng tới điểm báo hiệu cần thiết Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 15 • SCP – Điểm điều khiển dịch vụ: SCP một tập hợp sở liệu lưu giữ thông tin cần thiết để cung cấp dịch vụ phức tạp so với điều khiển gọi (ví dụ cung cấp dịch vụ gia tăng, dịch vụ tổng đài 1800) • Các loại Link SS7: Các Link SS7 gồm loại: A, B, C, D, E, F… Cấu trúc hệ thống SS7: Hệ thống SS7 cấu trúc theo dạng Mô-đun giống với mơ hình tham chiếu OSI có lớp: lớp thấp 1, 2, tạo thành phần chuyển giao tin báo MTP Lớp chứa thành phần UP (User Part) cho người dùng Một số thành phần UP cho người dùng khác sau: ▪ ▪ ▪ ▪ TUP (Telephony User Part) – Phần user dùng điện thoại DUP (Data User Part) – Phần user dùng số liệu ISUP (ISDN User Part) – Phần user dùng ISDN MTUP (Mobile Telephony User Part) – Phần user dùng di động Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://vnpro.vn https://vi.wikipedia.org https://netviettel.com/ https://site.google.com Mạng Viễn Thông Hệ Thống Mạng Điện Thoại PSTN Trang 17