Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp chuyên ngành viễn thông Mạng thông tin di động GSM
Trang 1Phần II
ứng dụng báo hiệu số 7 trong mạng gsm
chơng 3
tổng quan về báo hiệu ccs7
3.1 Khái niệm chung về báo hiệu
Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hớng dẫn thông tin từmột điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọithoại.
Thông thờng tín hiệu báo hiệu đợc chia làm hai loại : tín hiệu Báo hiệu mạchvòng thuê bao và tín hiệu Báo hiệu giữa các tổng đài Tín hiệu báo hiệu giữa cáctổng đài lại đợc chia thành tín hiệu Báo hiệu kênh liên kết (CAS), thí dụ nh tínhiệu báo hiệu ở kênh thoại ở trong băng) hoặc ở kênh liên kết gần với kênhthoại, và tín hiệu Báo hiệu kênh chung (CCS), có nghĩa là tất cả các tín hiệu Báohiệu ở một kênh tách biệt với kênh thoại và kênh tín hiệu báo hiệu này đợc dùngcho một số lớn các kênh thoại
Báo hiệu giữa các tổng đài :
Thông tin báo hiệu giữa các tổng đài bao gồm tín hiệu đờng dây và tín hiệucủa bộ đăng ký Các tín hiệu của bộ đăng ký đợc sử dụng trong thời gian thiếtlập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và loại thông tin Các tín hiệu đờng dây đợcsử dụng trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi để giám sát trạng thái của đờngdây Cho tới những năm 1960 tất cả các tín hiệu báo hiệu nh vậy đợc mang hoặcliên kết trực tiếp với kênh thoại Kiểu báo hiệu truyền thống nh thế thờng đợcgọi là báo hiệu kênh liên kết.
Tín hiệu báo hiệu
Thuê bao nối tới tổng đài
Tổng đài nối tới tổng đài
Hình 3.1 Phân loại tín hiệu báo hiệu
Tổng đàiTổng đài
Con số của BB trả lờiĐàm thoại
Xoá ngợcChiếmThừa nhận chiếm
Trang 23.2 Một số loại báo hiệu
3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết (CAS : Channel Associated Signalling)
Một số thí dụ của 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 của các hệ thống báo hiệu này cho thấy rằng hầu hết các cách phát tínhiệu phổ biến là 8 dạng xung hoặc dạng tone (kết hợp của các tần số tone) Đặctrng của loại báo hiệu này là với mỗi kênh thoại có một đờng tín hiệu báo hiệuxác định rõ ràng : hoặc ở đờng thoại, nghĩa là các tín hiệu đợc chuyển giao ởkênh thoại, thí dụ nh báo hiệu trong băng, hoặc ở kênh liên kết nghĩa là các tínhiệu đợc chuyển giao ở kênh báo hiệu tách biệt, thí dụ nh cách sắp xếp đa khungở PCM thì các tín hiệu đờng dây đợc chuyển giao ở khe thời gian thứ 16.
Tất cả các hệ thống báo hiệu này có một số hạn chế nh : tơng đối chậm, dunglợng thông tin bị hạn chế.
3.2.2 Báo hiệu kênh chung (CCS :Common Channel Signalling)
Vào những năm 1960 khi những tổng đài đợc điều khiển đã lu trữ đợc đa vàomạng điện thoại thì rõ ràng là khái niệm báo hiệu mới có thể đa ra nhiều u điểmhơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống Trong khái niệm báo hiệu mới này,các đờng truyền báo hiệu tốc độ cao giữa các bộ xử lý của các tổng đài SPC đợcsử dụng để mang tất cả các báo hiệu còn các mạch thoại để mang tiếng nói Loạibáo hiệu này đợc gọi là báo hiệu kênh chung (CCS) Báo hiệu đợc thực hiện ở cảhai hớng, với một kênh báo hiệu cho mỗi hớng.
Thông tin báo hiệu sẽ đợc chuyển giao đợc tạo nhóm thành các khối tín hiệu(gói số liệu) Bên cạnh những thông tin chỉ dành cho báo hiệu, cũng cần có sựnhận dạng mạch thoại, thông tin địa chỉ (nhãn) và thông tin về điều khiển lỗi.Các tổng đài điều khiển bằng chơng trình đã lu trữ (SPC) cùng với các kênh báohiệu sẽ tạo thành mạng báo hiệu chuyển mạch gói logic riêng biệt.
Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khảdụng :
Hệ thống báo hiệu số 6 của CCITT, nó ra đời vào năm 1968 Hệ thống báohiệu kênh chung CCITT No 6 đợc thiết kế tối u cho lu lợng liên lục địa, sử dụngcác đờng dây Analog Các đờng truyền làm việc với tốc độ thấp 2,4 Kb/s với độdài bản tin bị hạn chế và không có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn Vìnhững hạn chế trên nên hệ thống này không đáp ứng đợc sự phát triển của mạnglới.
Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT, nó đợc giới thiệu vào những năm1979 / 1980 dành cho các mạng quốc gia và quốc tế, sử dụng các trung kế số.Tốc độ truyền dẫn báo hiệu cao (64 Kbit/s) Trong thời gian này giải pháp phân
Xoá thuận
Trang 3lớp trong giao tiếp thông tin đã đợc phát triển tơng đối hoàn chỉnh, đó là hệthống giao tiếp mở OSI, và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã đợcứng dụng trong hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 Hệ thống báo hiệu kênhchung số 7 cũng có thể đợc sử dụng ở các đờng dây Analog Hệ thống báo hiệusố 7 của CCITT không những đợc thiết kế để điều khiển thiết lập và giám sátcác cuộc gọi thoại mà còn cho các cuộc gọi của các dịch vụ phi thoại Hệ thốngnày có một số u điểm so với báo hiệu truyền thống.
Nhanh : trong hầu hết các trờng hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm dớimột giây.
Dung lợng cao : mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vàinghìn cuộc gọi cùng một lúc.
Kinh tế : cần ít thiết bị hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống.
Tin cậy : nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu xen, mạng báo hiệu có thể có độtin cậy cao.
Linh hoạt : hệ thống có thể chứa nhiều tín hiệu, có thể sử dụng cho nhiềumục đích, chứ không chỉ cho điện thoại.
Do có nhiều u điểm nh trên, nên hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT đợc sửdụng cho các dịch vụ viễn thông mới trong mạng nh :
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 là mạng di động số).
3.3 Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT
3.3.1 Các khái niệm cơ bản
3.3.1.1 Điểm báo hiệu
Điểm báo hiệu (SP-Signalling Point) là nút chuyển mạch hoặc xử lý trongmạng báo hiệu có thể thực hiện các chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 củaCCITT Tổng đài điện thoại có chức năng nh là điểm báo hiệu thì phải là tổngđài loại điều khiển bằng chơng trình đã lu trữ SPC vì báo hiệu số 7 là thông tinsố liệu giữa các bộ xử lý Tất cả các điểm báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 đ -ợc nhận dạng bằng một mã duy nhất (14 bit) đợc gọi là mã của điểm báo hiệu.
3.3.1.2 Kênh báo hiệu / Chùm kênh báo hiệu
Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu (SL) để chuyển tảithông tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Về mặt vật lý, kênh báo hiệu baogồm kết cuối báo hiệu ở mỗi đầu của kênh và vài loại môi trờng truyền dẫn (th-ờng là khe thời gian ở đờng truyền PCM) đấu nối 2 kết cuối báo hiệu.
Một số các kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu vớinhau tạo thành chùm kênh báo hiệu.
3.3.1.3 Các phơng thức báo hiệu
Trang 4Phơng thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đờng chuyển thông tin báo hiệu và ờng thoại (hoặc là đờng số liệu) mà thông tin báo hiệu có liên quan tới Có haiphơng thức báo hiệu là :
đ- Phơng thức báo hiệu kết hợp : các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc gọiđi theo cùng đờng với tín hiệu thoại giữa hai điểm kề nhau.
Phơng thức báo hiệu gần kết hợp : các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộcgọi đợc chuyển trên 2 hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu ở tandem đi qua một hoặcnhiều điểm báo hiệu khác với điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích củathông tin báo hiệu Các thông tin báo hiệu đợc chuyển trên tuyến khác với tuyếnthoại.
Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu đi qua đợc gọi là các điểm chuyểngiao báo hiệu (STP).
3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu
Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đợc tạo ra đợc gọi là điểm nguồn Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đi đến đích gọi là điểm đích.
Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu thu đợc trên một kênh báo hiệu vàsau đó chuyển giao cho các kênh khác mà không xử lý nội dung của tin báo thìđợc gọi là điểm chuyển giao báo hiệu (STP).
ở phơng thức báo hiệu gần kết hợp, tin báo đợc chuyển qua một hoặc nhiềuSTP trên đờng từ điểm nguồn tới điểm đích.
3.3.1.5 Tuyến báo hiệu / Chùm tuyến báo hiệu
Tuyến báo hiệu là một đờng đã đợc xác định trớc để tin báo đi qua mạng báohiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích Tuyến báo hiệu bao gồmmột chuỗi SP/STP và đợc đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu Tất cả cáctuyến báo hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệugiữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích đợc gọi là chùm tuyến báohiệu cho mối quan hệ báo hiệu đó.
3.3.1.6 Các bản tin báo hiệu
Trang 5ở báo hiệu kênh chung, thông tin báo hiệu đợc truyền tải theo cách khác sovới các hệ thống báo hiệu truyền thống mà các tín hiệu đợc truyền tải ở dạngxung, các tone, các mã tone
ở Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT, thông tin báo hiệu đợc truyền tảiở các khối tín hiệu, tức là các gói các con số nhị phân (0,1) bố trí nh là bản ghisố liệu với các trờng, trong đó các tổ hợp bit có ý nghĩa khác nhau Thực chấtSS7 của CCITT là một dạng thông tin số liệu chuyển mạch gói.
Trong SS7 của CCITT có 3 loại đơn vị tín hiệu :
Khối tín hiệu tin báo (MSU - Message Signal Unit) chứa các thông tin báohiệu.
Khối tín hiệu trạng thái kênh (LSSU - Link State Signal Unit) đợc sử dụngđể điều hành các kênh báo hiệu.
Khối tín hiệu làm đầy FISU đợc sử dụng nh là làm đầy các tín hiệu và đểchấp nhận.
Khuôn dạng của khối tín hiệu tin báo MSU.
F CK SIF SIO LI Sửalỗi F816 n>28n, 826168
Khuôn dạng của khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU.F CK SF LI Sửalỗi F
SF = trờng trạng thái SIF = trờng thông tin báo hiệuSIO= octet thông tin dịch vụ LI = phần tử chỉ thị độ dài
3.3.1.7 Các khuôn dạng và m tin báoã tin báo
Đơn vị tín hiệu bao gồm một số trờng Một trờng (ở MSU), đó là trờng thôngtin báo hiệu (SIF - Signalling Information Field) phải làm việc với các phần củangời sử dụng, tất cả các trờng khác chứa thông tin cho phần chuyển giao báo
Bit thứ nhất đợc phát
Bit thứ nhất đợc phát
Bit thứ nhất đợc phát
Hình 3.5 Các đơn vị tín hiệu trong SS7 của CCITT
Trang 6hiệu (MTP) Trờng thông tin báo hiệu chứa thông tin báo hiệu ở phần của ngờisử dụng và nhãn hiệu.
Nội dung còn lại của các trờng trong MSU nh sau :
Octet thông tin dịch vụ (SIO - Service Information Octet) : chứa thông tinthuộc về MSU của phần ngời sử dụng.
Phần chỉ thị độ dài (LI - Length Indicator) : chỉ thị số các octet trong các ờng giữa trờng LI và trờng CK Điều này làm cho nó có khả năng phân biệt giữaba loại tín hiệu nh sau :
tr- LI = 0 là khối tín hiệu làm đầy FISU.
LI = 1 hoặc 2 là khối tín hiệu trạng thái kênh LSSU. LI > 2 là khối tín hiệu tin báo MSU.
CK kiểm tra các bit để phát hiện các lỗi bit Việc “sửa lỗi” bao gồm 4 trờng,đó là : số trình tự thuận (FSN - Forward Sequence Number), số trình tự nghịch(BSN - Backward Sequence Number), bit chỉ thị hớng thuận (FIB - ForwardIndicator Bit) và bit chỉ thị hớng nghịch (BIB - Backward Indicator Bit) Nhữngtrờng này đợc sử dụng trong các phơng pháp sửa lỗi để kiểm tra trình tự và yêucầu phát lại.
Cờ F (Flag) chỉ thị sự bắt đầu và kết thúc tin báo.
F CK SIF SIO LI Sửalỗi F8168n,
TUP
Trang 7A System Hệ thống B
User Part Ngời sử dụng
Hình 3.7 Mô hình tham khảo OSI
3.3.2Mô hình OSI và SS7 của CCITT
3.3.2.1 Mô hình OSI
Mô hình tham khảo này cung cấp cấu trúc lý thuyết thuần tuý cho hệ thốngthông tin máy tính Nó gồm 7 lớp phân cấp Mô hình OSI đa ra cách cấu trúc đểxác định các yêu cầu chức năng và kỹ thuật trong xử lý thông tin giữa các ngờisử dụng.
Với mỗi lớp trong mô hình tham khảo có 2 loại tiêu chuẩn đợc tạo ra :
1 Xác định dịch vụ : xác định chức năng mỗi lớp sẽ có và các dịch vụ lớp sẽcung cấp cho ngời sử dụng hoặc cho lớp gần nhất trên nó.
2 Chỉ tiêu kỹ thuật của giao thức : xác định các chức năng nh thế nào ở mộtlớp trong một hệ thống tơng tác và cấp tơng ứng trong một hệ thống khác.
dịch vụ cụ thể cho các lớp ở trên.
Một cách logic thì thông tin giữa các chức năng luôn xảy ra ở cùng mức theocác thủ tục - các giao thức cho mức đó Các chức năng ở cùng mức có thể hiểunhau.
Trong thực tế, dữ liệu không đợc truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thốngnày sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng vật lý) Mỗi tầng chuyển dữ liệuvà thông tin điều khiển xuống tầng ngay dới nó, cứ thế tiếp tục cho tới tầng thấpnhất của hệ thống tơng ứng.
ở hệ thống phát, giao thức ở mỗi lớp bổ sung thêm một số thông tin cho sốliệu thu đợc từ lớp trên Việc bổ sung thờng bao gồm một tiếp đầu.
Trang 8ở hệ thống thu, việc bổ sung đợc sử dụng và bỏ đi ở lớp tơng ứng Khi số liệuđi tới lớp ứng dụng ở phía thu, nó chỉ có số liệu xuất phát ở lớp ứng dụng và ở hệthống phát.
Về vật lý, thông tin đợc chuyển giao từ lớp này đến lớp khác và mỗi lớp đợcbổ sung hoặc cắt đi thông tin của giao thức Thông tin chạy dọc theo các lớp đợcgọi là dịch vụ gốc.
Mô tả các lớp trong mô hình OSI :
Lớp ứng dụng : lớp này cung cấp các dịch vụ hỗ trợ cho quá trình ứng dụng
của ngời sử dụng và điều khiển tất cả các thông tin giữa các ứng dụng Thí dụcó các giao thức để chuyển giao file, xử lý tin báo, lu giữ, khai thác và bảo d-ỡng.
Lớp trình bày : lớp này xác định các số liệu đợc trình bày nh thế nào, có
nghĩa là dùng ngôn ngữ cú pháp nào để thể hiện Lớp trình bày chuyển đổi cúpháp (ngôn ngữ) đã sử dụng ở các lớp ứng dụng thành cú pháp (ngôn ngữ)phổ biến cần thiết cho thông tin giữa các ứng dụng.
Lớp phiên : lớp phiên thiết lập sự đấu nối giữa các lớp trình bày ở các hệ
thống khác nhau Nó cũng điều khiển sự đấu nối, sự đồng bộ của cuộc thoạivà sự cắt cuộc thoại.
Lớp truyền tải :lớp này đảm bảo rằng các dịch vụ đảm bảo chất lợng theo
yêu cầu ứng dụng Nó có các chức năng nh : phát hiện lỗi, sửa lỗi Lớptruyền tải tối u hoá thông tin số liệu nh ghép hoặc tách các luồng số liệu trớckhi chúng đi vào mạng.
Lớp mạng : Cơ sở dịch vụ của lớp mạng là cung cấp một kênh thông suốt
để truyền dẫn số liệu giữa các lớp truyền tải trong các hệ thống khác nhau.Lớp này thiết lập, duy trì và giải phóng sự đấu nối giữa các hệ thống, xử lýđịa chỉ và định tuyến các mạch điện.
Lớp liên kết số liệu : Lớp liên kết số liệu (hay tuyến số liệu) cung cấp các
mạch điểm nối điểm không có lỗi giữa các lớp của mạng Lớp này bao gồmcác nguồn để phát hiện lỗi, sửa lỗi, điều khiển và truyền tải.
Lớp vật lý : Lớp này cung cấp điện, cơ, các thủ tục và chức năng để hoạt
động, bảo dỡng các mạch vật lý để truyền dẫn các bit giữa các lớp liên kết sốliệu Lớp vật lý có chức năng biến đổi số liệu thành tín hiệu thích hợp vớimôi trờng truyền dẫn.
