Mạng PSTN vẫn cũn đúng vai trũ khụng thể thay thế trong thời điểm hiện tại, nờn việc kết nối liờn mạng giữa mạng NGN mới hỡnh thành với mạng PSTN là rất quan trọng. Trước khi xem xột việc liờn kết bỏo hiệu giữa hai mạng, chỳng tụi điểm qua cỏc đặc điểm của mạng SS7.
2.4.2.1. Bỏo hiệu SS7 trong mạng PSTN
Cụng nghệ bỏo hiệu kờnh chung, hiện nay đang dựng là SS7, đó được triển khai phổ biến trong mạng PSTN. Trong mạng SS7 bao gồm cỏc điểm bỏo hiệu (Signalling Point) phỏt và thu cỏc bản tin bỏo hiệu SS7. Cú 3 loại điểm bỏo hiệu: Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP hay điểm xử lớ bỏo hiệu), điểm chuyển giao bỏo hiệu (STP) và điểm điều khiển dịch vụ (SCP).
Hỡnh 2-12. Cấu trỳc mạng SS7
Trong phần lớn mạng PSTN hiện tại, cỏc bản tin ISUP (Phần ứng dụng ISDN) được dựng để thiết lập, quản lý và giải phúng cỏc kờnh trung kế chở cỏc kờnh thoại giữa cỏc tổng đài với nhau. Bản tin ISUP cũng chứa cỏc thụng tin về chủ gọi nh số điện thoại và tờn của ngưũi gọi. Giao thức TCAP phục vụ cho trao đổi thụng tin giữa cỏc điểm bỏo hiệu, hỗ trợ cỏc dịch vụ nh toll-free (số điện thoại miễn phớ), calling card, local number portability và mobile roaming và dịch vụ chứng thực. Đõy là cỏc dịch vụ cần thụng tin lưu trữ trong
cỏc cơ sở dữ liệu. TCAP cũng hỗ trợ cỏc dịch vụ non-circuit liờn quan đến thụng tin trao đổi giữa cỏc điểm bỏo hiệu sử dụng điểm điều khiển kết nối bỏo hiệu dịch vụ khụng kết nối.
1) Thực hiện ISUP trong SS7
Hệ thống bỏo hiệu SS7 truyền thụng tin bỏo hiệu trờn kờnh dữ liệu riờng biệt với kờnh lưu lượng thoại. Mạng SS7 là mạng chuyển mạch gúi độc lập với mạng thoại chuyển mạch kờnh. Hỡnh dưới mụ tả mụ hỡnh chồng SS7 giao thức theo mụ hỡnh OSI. Tất cả cỏc thụng tin bỏo hiệu được đúng gúi qua cỏc lớp MTP (Message Transfer Part). Cỏc giao thức MTP 1-2-3 tạo ra một mạng chuyển mạch gúi an toàn, tin cậy, hiệu quả, chuyờn dụng và cú độ sẵn sàng (availability) cao để truyền cỏc thụng tin bỏo hiệu. Cấu trỳc cỏc bản tin MTP rất giống với bản tin của X25.
2) Cỏc MTP
Phần truyền tải bản tin MTP bao gồm 3 lớp riờng biệt. Lớp thấp nhất MTP1, định nghĩa cỏc đặc tớnh vật lý của tuyến liờn kết bỏo hiệu. Nú tương ứng với lớp vật lý của mụ hỡnh bỏo hiệu OSI.
Lớp tiếp theo MTP2, cung cấp cỏc dịch vụ truyền trờn từng tuyến liờn kết bỏo hiệu (link) cho lớp mạng (MTP3), MTP2 cũng đồng thời làm cỏc nhiệm vụ kiểm tra, theo dừi, duy trỡ kờnh bỏo hiệu. MTP2 tương ứng với lớp điều khiển liờn kết dữ liệu trong mụ hỡnh OSI.
Lớp cao nhất là phần chuyển giao bản tin MTP3 cung cấp một số chức năng trong lớp mạng trong mụ hỡnh OSI. MTP3 cung cấp khả năng truyền rộng rói cỏc bản tin trờn mạng tới cỏc user của nú, thường là ISUP và SCCP. Tất cả cỏc thực thể trong mạng bỏo hiệu đều được đỏnh địa chỉ, cỏc địa chỉ này gọi là mó điểm bỏo hiệu, sử dụng trong lớp MTP3.
3) Giao thức điều khiển kết nối bỏo hiệu - SCCP
Phần điều khiển kết nối bỏo hiệu sử dụng dịch vụ truyền cỏc bản tin tin cậy trờn mạng được cung cấp bởi lớp MTP3. SCCP tăng cường cơ chế đỏnh địa chỉ của mạng SS7 bằng cỏch cung cấp cỏc bản tin định tuyến tới nhiều user sử dụng dịch vụ xỏc định bởi địa chỉ SubSystemNumber. Cỏc dịch vụ SS7 nằm trong cỏc thực thể mạng trong một phõn hệ và được đỏnh địa chỉ bằng số SSN (SubSystemNumber) của nú. SCCP cũng tăng cường cung cấp cơ chế đỏnh địa chỉ phớa trờn lớp đỏnh địa chỉ mó điểm bỏo hiệu dựa trờn địa chỉ đỏnh theo nhón toàn cầu (Global Title). Cú thể so sỏnh địa chỉ GT và mó điểm bỏo hiệu nh là dịch vụ tờn miền và địa chỉ số trong mạng IP.
4) Phần ứng dụng khả năng giao dịch - TCAP
Phần ứng dụng khả năng giao dịch là một lớp giao thức, nằm trong lớp phiờn, trỡnh diễn và ứng dụng trong mụ hỡnh OSI. Nó cung cấp cơ chế hỏi đỏp tin cậy và cỏc dịch vụ khai thỏc từ xa tới cỏc user của chớnh nú nh INAP,
MAP, CAP và cỏc ứng dụng mới. TCAP thụng bỏo cho cỏc user tương ứng kết quả thực thi thành cụng hay thất bại. TCAP cũng nằm phớa trờn SCCP và sử dụng cỏc dịch vụ khụng kết nối.
5) ISUP - Phần ứng dụng ISDN
ISUP là giao diện giao tiếp mạng với mạng, thực hiện giữa cỏc nỳt trong mạng điện thoại. Giao thức này được ITU định nghĩa (Q76x) gồm nhúm cỏc bản tin và cỏc hoạt động tương ứng. ISUP xỏc định cả giao thức và chức năng của cỏc phần tử mạng. Chức năng bao gồm xỏc định điều khiển cuộc gọi cho cỏc loại tổng đài khỏc nhau, cỏc thủ tuch duy trỡ bảo dưỡng mạng...
ISUP gồm 2 loại chức năng: liờn qua đến cuộc gọi và khụng liờn qua đến cuộc gọi. Tớnh năng khụng liờn quan đến cuộc gọi thường được sử dụng trong việc duy trỡ mạng. Tớnh năng liờn quan đến cuộc gọi cần để thiết lập và giải phúng cuộc gọi. Thờm vào đú, định nghĩa cơ chế chuyển tải dữ liệu liờn quan đến cuộc gọi trong suốt cuộc gọi.
2.4.2.2. Liờn kết bỏo hiệu giữa mạng SS7 và Chuyển mạch mềm
Bỏo hiệu từ mạng PSTN gửi sang mạng NGN, để tạo lập liờn kết giữa cỏc đầu cuối của hai mạng, nhận được ở Signalling Gateway (SG) hoặc Media Gateway (MG). Với bỏo hiệu MFC R2 hay cỏc cuộc gọi ISDN từ PSTN (sử dụng Q931), cỏc Gateway sẽ nhận cỏc bản tin bỏo hiệu và ỏnh xạ (mapping) cỏc thụng tin cuộc gọi vào cỏc trường của bản tin bỏo hiệu trong mạng NGN (H323, MGCP…) và gửi tới phần điều khiển tương ứng của Softswitch.
Hỡnh 2-13. MG và SG kết nối với PSTN
Với bỏo hiệu kờnh riờng SS7, kờnh bỏo hiệu SS7 (data link) được kết cuối tại Signalling Gateway (một số trường hợp SG được tớch hợp trong MG). SG (một số trường hợp SG được tớch hợp trong MG). Signalling Gateway cung cấp việc kết nối bỏo hiệu trong suốt giữa chuyển mạch kờnh và mạng IP. Signalling Gateway cú thể kết cuối SS7 hoặc chuyển đổi và chuyển tiếp qua mụi trường IP tới Call Agent hay cỏc phần xử lớ cuộc gọi tương ứng của hệ thống Softswitch. Mạng VoIP sử dụng bỏo hiệu SS7 qua mạng VoIP sử dụng giao thức.
1) Giao thức SIGTRAN (SIGnalling TRANsport)
Giao thức sigtran là giao thức tin cậy để truyển tải cỏc bản tin SS7 qua mạng IP. Cấu trỳc gồm 2 thành phần: giao thức truyển tải chung cho cỏc lớp giao thức SS7 và module tương thớch để giả lập cỏc lớp thấp hơn của giao thức. Vớ dụ nếu mụ đun xử lớ SS7 trong Softswitch xử lớ bản tin MTP lớp 3, thỡ giao thức sigtran cung cấp cỏc chức năng tương đương với cỏc chức năng của MTP lớp 2. Nếu nú xử lớ ở mức ISUP và SCCP, thỡ giao thức sigtran cung cấp chức năng giống nh MTP lớp 2 và lớp 3, tương tự đối với TCAP. Do đú
SIGTRAN là một tập cỏc giao thức để giả lập (thực hiện adaptation) SS7 trong mạng IP.
Giao thức Sigtran cung cấp tất cả cỏc chức năng cần thiết để hỗ trợ cho bỏo hiệu SS7 qua mạng IP, bao gồm:
+ Điều khiển luồng.
+ Phõn phối tuần tự cỏc bản tin trong cỏc luồng điều khiển độc lập. + Chỉ ra điểm bỏo hiệu nguồn và đớch.
+ Chỉ ra kờnh thoại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Phỏt hiện lỗi, truyền lại và cỏc thủ tục sửa sai khỏc.
+ Khụi phục lại cỏc thành phần nằm trong cỏc đường chuyển tiếp. + Điều khiển trỏnh nghẽn trờn Internet.
+ Xỏc định trạng thỏi của cỏc thực thể trờn mạng (đang phục vụ, ngừng phục vụ).
+ Hỗ trợ cơ chế bảo mật để bảo vệ cỏc thụng tin bỏo hiệu.
Hỡnh 2-14. SIGTRAN
IETF cũng định nghĩa SCTP (Stream Control Transmission Protocol), hiện được rất nhiều hóng hỗ trợ, để thay thế TCP hoặc UDP khi truyền tải cỏc thụng tin bỏo hiệu qua mạng IP. Mặc dự, TCP chuyển giao thụng tin tin cậy nhưng cú những điểm khụng phự hợp. SCTP giống TCP nhưng cú thờm một số tớnh năng nh đa luồng và đa tuyến (multi streaming, multi homing) để tạo cấu hỡnh dự phũng, phục hồi (redundant, failover) hay message framing (đúng gúi và truyền theo bản tin, khụng truyền theo 1 nhúm byte nh TCP). Cỏc giao thức trong SIGTRAN đều sử dụng SCTP ở mức truyền tải.
2) Cỏc giao thức hỗ trợ truyền bản tin SS7 qua mạng IP trong SIGTRAN
Nếu nh khụng cú cỏc biện phỏp bổ trợ, bản chất ban đầu của mạng IP là khụng đảm bảo và khụng tin cậy, trong khi cỏc mạng SS7 lại cú những tiờu chuẩn rất chặt về chất lượng, độ tin cậy và độ khả dụng. ITU - T đưa ra cỏc tiờu chuẩn để đảm bảo truyền cỏc bản tin SS7 qua mạng IP nh sau:
+ Cỏc thủ tục bỏo hiệu peer-to-peer yờu cầu khoảng thời gian đỏp ứng từ 0.5 sec (500 ms) tới 1.2 seconds (1200 ms).
+ Khụng được cú quỏ 1 bản tin bị mất trong 10 triệu bản tin do lỗi truyền dẫn.
+ Khụng được cú quỏ 1 bản tin sai tuần tự trong 10 tỉ bản tin do lỗi truyền dẫn.
+ Khụng được cú quỏ 1 bản tin chứa lỗi mà khụng xỏc định được bởi giao thức chuyển tải hoặc 1 bản tin trong 1 tỉ bản tin theo chuẩn ANSI.
+ Mức độ khả dụng của tập hợp cỏc tuyến bỏo hiệu (là toàn bộ tập hợp cỏc đường bỏo hiệu từ một điểm bỏo hiệu tới một đớch xỏc định) là 99.9998% hoặc hơn (khoảng thời gian downtime xấp xỉ khoảng 10 phỳt/1 năm).
+ Độ dài bản tin (ngoại trừ payload) là 272 bytes với SS7 băng hẹp và 4091 bytes với SS7 băng rộng.
Để cú thể thực hiện được những chức năng và yờu cầu truyển tải MTP, IETF khuyến nghị 3 giao thức mới: M2UA, M2PA và M3UA. SIGTRAN cho phộp cỏc hóng linh động khi đưa ra cỏc giải phỏp thực hiện SS7 over IP.
Giao thức M2UA (MTP2 User Adaptation Layer)
M2UA là giao thức của IETF cho việc chuyển tải cỏc bản tin bỏo hiệu SS7 MTP lớp 2 qua mạng IP sử dụng giao thức chuyển tải SCTP. Lớp giao thức M2UA cung cấp một tập hợp cỏc dịch vụ tương đương với cỏc dịch vụ mà MTP lớp 2 cung cấp cho MTP lớp 3.
M2UA được sử dụng giữa cỏc phần tử SG và Media Gateway Controller trong mạng VoIP. SG nhận cỏc bản tin SS7 qua giao diện MTP lớp 1 và lớp 2 một điểm bỏo hiệu (SCP và SSP) hoặc điểm chuyển giao bỏo hiệu (STP) trong mạng chuyển mạch cụng cộng. Signalling Gateway kết cuối tuyến bỏo hiệu tại MTP lớp 2 chuyển qua MTP lớp 3 tới MGC hoặc một điểm bỏo hiệu IP trong mạng sử dụng M2UA qua SCTP/IP.
Hỡnh 2-15. Hoạt động của M2UA
Signalling Gateway duy trỡ trạng thỏi khả dụng của tất cả cỏc MGC để quản lý luồng lưu lượng bỏo hiệu qua cỏc liờn kết SCTP đang kớch hoạt.
Giao thức M2PA (MTP2 User Peer-to-Peer Adaptation Layer)
Giống nh M2UA, M2PA là giao thức Sigtran cho việc chuyển tải cỏc bản tin bỏo hiệu phần user SS7 MTP lớp 2 qua mạng IP sử dụng SCTP. Khụng giống M2UA, M2PA được sử dụng để hỗ trợ đầy đủ việc quản lý bản tin MTP lớp 3 và quản lý mạng giữa bất kỳ 2 node SS7 nào giao tiếp với nhau qua mạng IP. Chức năng của điểm bỏo hiệu IP cũng nh cỏc node SS7 truyền thống chỉ sử dụng mạng IP thay cho mạng SS7. Mỗi một điểm chuyển mạch kờnh hay điểm bỏo hiệu IP đều cú một mó điểm bỏo hiệu SS7. Lớp giao thức M2PA cung cấp cựng một tập hợp cỏc dịch vụ mà MTP lớp 2 cung cấp cho MTP lớp 3.
M2PA cú thể được sử dụng giữa SG và MGC, giữa SG và điểm bỏo hiệu trong mạng IP, và giữa 2 điểm bỏo hiệu IP. Điểm bỏo hiệu cú thể sử dụng M2PA qua mạng IP hoặc MTP lớp 2 qua tuyến liờn kết bỏo hiệu SS7 truyền thống để truyền và nhận bản tin bỏo hiệu MTP lớp 3.
M2PA là cụng cụ để tớch hợp mạng SS7 và mạng IP cho phộp cỏc node trong mạng chuyển mạch kờnh truy nhập vào cơ sở dữ liệu của mạng điện thoại IP và cỏc node khỏc trong mạng IP sử dụng bỏo hiệu SS7. Núi cỏch khỏc M2PA cho phộp cỏc ứng dụng IP telephone truy nhập vào cơ sở dữ liệu SS7, như dịch vụ local number portability, calling card, freephony và cơ sở dữ liệu thuờ bao di động. Thờm vào đú sử dụng M2PA qua mạng IP cú nhiều ưu điểm về giỏ thành nếu nh cỏc tuyến liờn kết bỏo hiệu truyền thống được thay thế bằng cỏc kết nối IP.
Túm lại, M2PA và M2UA khỏc nhau ở những điểm dưới đõy: - M2PA: SG là một node SS7 cú một mó điểm bỏo hiệu.
- M2UA: SG khụng phải là một node SS7 và khụng cú mó điểm bỏo hiệu.
- M2PA: kết nối giữa SG và điểm bỏo hiệu IP là một tuyến liờn kết bỏo hiệu.
- M2UA: kết nối giữa SG và Media Gateway Controller khụng phải là một tuyến liờn kết bỏo hiệu. Hơn nữa nú là phần mở rộng của MTP từ SG tới Media Gateway Controller.
- M2PA: SG cú thể cỏc lớp SS7 cao hơn nh SCCP.
- M2UA: SG khụng thể cỏc lớp SS7 cao hơn nh MTP lớp 3. - M2PA: tin cậy MTP lớp 3 cho cỏc thủ tục quản lý. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- M2UA: sử dụng cỏc thủ tục quản lý M2UA.
- M2PA: điểm bỏo hiệu IP sử lý cỏc primitive MTP lớp 2 và lớp 3. - M2UA: Media Gateway Controller chuyển tải cỏc primitive MTP lớp 2 và lớp 3 tới MTP lớp 2 của SG để xử lý.
M3UA là giao thức của IETF để chuyển tải cỏc bản tin bỏo hiệu MTP phần người sử dụng lớp 3 (ISUP, TUP và SCCP) qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP. Cỏc bản tin TCAP và SCCP, cũng cú thể sử dụng M3UA.
M3UA được sử dụng giữa SG và MGC hoặc là cơ sở dữ liệu IP telephone. SG nhận được bỏo hiệu SS7 sử dụng MTP để chuyển tải qua tuyến liờn kết bỏo hiệu SS7. SG kết cuối cỏc cỏc bản tin MTP lớp 2 và lớp 3 và phõn phối cỏc bản tin ISUP, TUP và SCCP hoặc bất kỳ một bản tin MTP lớp 3 nào khỏc, như một kớch hoạt quản lý mạng MTP xỏc định, qua liờn kết SCTP để tới Media Gateway Controller hoặc cơ sở dữ liệu IP telephone.
Hỡnh 2-16. M3UA
Lớp ISUP hoặc SCCP tại điểm bỏo hiệu IP khụng hiểu được cỏc dịch vụ MTP lớp 3 được cung cấp mà cỏc SG ở xa mới hiểu được. Tương tự lớp MTP 3 tại SG cú thể hiểu được phần sử dụng cỏc bản tin tại nú thực sự là của cỏc phần ở xa qua giao thức M3UA. Thực sự là M3UA mở rộng truy nhập vào cỏc dịch vụ MTP lớp 3 tại SG tới cỏc điểm bỏo hiệu IP ở xa. Nếu một điểm bỏo hiệu IP kết nối tới nhiều SG, thỡ lớp M3UA sẽ duy trỡ bản tin về trạng thỏi cấu hỡnh cỏc tuyến khả dụng tới đớch và trạng thỏi nghẽn của cỏc tuyến tới đớch qua từng SG.
M3UA khụng bị giới hạn bởi trường thụng tin bỏo hiệu 272 octet được chỉ định bởi bản tin SS7 MTP lớp 2. Cỏc khối thụng tin lớn hơn được điều khiển trực tiếp bởi M3UA/SCTP mà khụng cần cỏc thủ tục phõn đoạn và tỏi hợp nhất cỏc đoạn ở cỏc lớp cao hơn theo cỏc tiờu chuẩn SCCP và ISUP. Tuy nhiờn, SG cú giới hạn cực đại là 272 octet khi kết nối tới mạng bỏo hiệu SS7 khụng hỗ trợ truyền cỏc khối thụng tin cú kớch thước lớn hơn tới đớch. Đối với mạng MTP băng rộng, SG sẽ phõn mảnh cỏc bản tin ISUP và SCCP lớn hơn 272 octet nh yờu cầu.
Tại SG, lớp M3UA cung cấp liờn kết nối với cỏc chức năng quản lý MTP lớp 3 để hỗ trợ cỏc hoạt động bỏo hiệu khụng liờn kết giữa mạng SS7 và mạng IP. Vớ dụ SG hiển thị MTP-3 user ở xa tại điểm bỏo hiệu IP khi điểm bỏo hiệu đú cú thể tới được hoặc khụng thể tới được hoặc khi xảy ra hiện tượng nghẽn mạng hoặc bị ngăn chặn. Lớp M3UA tại điểm bỏo hiệu IP giữ trạng thỏi của cỏc tuyến để tới được cỏc node SS7 ở xa và cú thể yờu cầu trạng thỏi của cỏc nodes SS7 ở xa từ lớp M3UA tại SG. Lớp M3UA tại điểm