Các nhà khai thác mạng đang muốn chuyển dần mạng viễn thông tiến đến kiến trúc mạng IP. Trong khi chưa thể chuyển ngay lên kiến trúc mạng toàn IP thì cả mạng IP và các mạng chuyển mạch kênh truyền thống đều song song tồn tại và cần phải được kết hợp lại vào cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Chắc chắn rằng mạch chuyển mạch kênh sẽ còn tồn tại trong nhiều năm nữa cùng với các dịch vụ IP. Kiến trúc kết hợp có thể là giải pháp tốt nhất cho hầu hết các nhà khai thác vì nó đảm bảo mức độ rủi ro thấp trong quá trình phát triển mạng hiện tại trong khi vẫn cho phép đáp ứng được các dịch vụ mới.
PHẦN 2 MẠNG BÁO HIỆU TẬP TRUNG 2.1. CÁC CẤU TRÚC MẠNG BÁO HIỆU VIỄN THỐNG
2.1.1. Cấu trúc mạng báo hiệu hình lưới ( MESH )
Đối với mạng loại này, chức năng STP được tích hợp vào các tổng đài MSC. Các STP này được kết nối từng đôi với nhau theo dạng mắt lưới (Đây là mô hình các mạng Việt Nam đang sử dụng). Chức năng này dẫn đến một số ưu nhược điểm sau:
Hình 2.1: Mạng hình lưới
Nhược điểm:
-Số đường kết nối links báo hiệu lớn tạo thành hình lưới (mesh) trong mạng. Do đó chi phí đầu tư ban đầu lớn. Mặt khác khi đưa thêm phần tử mới vào mạng, sẽ xuất hiện các link kết nối mới đến tất cả các phần tử đang hoạt động khác. Vì vậy việc thêm mới MSC rất phức tạp và tốn kém.
-Quản lý link báo hiệu phức tạp vì có quá nhiều link. -Chi phí vận hành cao.
-Khi thêm các dịch vụ VAS mới dễ bị ảnh hưởng đến năng lực của tổng đài. -Giảm năng lực xử lý cuộc gọi của tổng đài vì MSC phải xử lí thêm vấn đề báo
hiệu. -Dung lượng và hiệu năng hoạt động của các MSC bị giảm thiểu.
Ưu điểm:
-Mạng lưới có cấu hình này có độ tin cậy và dự phòng rất cao. Khi một số STP bị hỏng thì mạng cũng vẫn không sập được. Mạng loại này thích hợp cho các nhà đầu tư lớn và muốn có độ an toàn cao.
2.1.2. Cấu trúc mạng báo hiệu tập trung
Đối với mạng tập trung, chức năng STP được tách rời khỏi tổng đài MSC và các STP trở thành điểm tập trung trong mạng và được gọi là STP Gateway. Lúc này các tuyến báo hiệu từ các Node mạng sử dụng SS7 được kết nối thẳng về STPGateway.
Hình 2.2: Mạng tập trung
Mạng loại này có các ưu nhược điểm như sau:
Ưu điểm:
-Giảm các đường link kết nối trong mạng, quản lý tập trung mạng SS7. -Tăng dung lượng và hiệu năng hoạt động của MSC vì đã tách rời chức năng
của STP ra khỏi MSC. -Tăng khả năng xử lí cuộc gọi của MSC. -Khi mạng phát triển rộng, độ phức tạp của mạng giảm đáng kể. -Chi phí vận hành khai thác giảm. -Các chức năng kiểm tra, vận hành và bảo dưỡng mạng dễ dàng hơn. -Dễ dàng phát triển các dịch vụ VAS mà không ảnh hưởng đến hiệu năng của
tổng đài MSC. -Bảo vệ mạng an toàn cao, không bị ảnh hưởng từ bên ngoài.
Nhược điểm:
-Khi số lượng phần tử tham gia trên mạng lớn thì hệ thống báo hiệu tập trung STP Gateway có độ tin cậy thấp hơn hệ thống báo hiệu MESH.
-Năng lực xử lý báo hiệu của mỗi điểm STP Gateway có giới hạn, vì vậy khi mạng phát triển lớn, số điểm STP Gateway cần phải tăng theo.
Qua phân tích ở trên, ta thấy mạng báo hiệu tập trung STP Gateway có nhiều ưu việt hơn so với mạng báo hiệu có mô hình MESH.
2.1.3. Mô hình mạng báo hiệu tập trung STP
Bằng việc đưa hệ thống STP Gateway vào mạng lưới, nhà khai thác dễ dàng phát triển các ứng dụng trong tương lai. Khi nhà khai thác quyết định đưa thêm các phần tử mới
vào mạng, chỉ cần kết nối các link SS7 của phần tử đó với hệ thống STP Gateway mà không ảnh hưởng đến năng lực xử lý của tổng đài MSC.
Hình dưới đây mô tả cấu trúc của một mô hình báo hiệu tâp trung. Ta lưu ý rằng các điểm STP luôn được bố trí thành cặp để tăng độ tin cậy
Hình 2.3: Mô hình báo hiệu tập trung
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc triển khai hệ thống STP Gateway vào mạng sẽ làm giảm tải việc định tuyến SS7 của MSC và trên thực tế hiệu năng hoạt động của MSC tăng thêm 20%.
Hệ thống STP Gateway này đóng vai trò là trái tim của mạng báo hiệu, các hệ thống khác trong mạng có thể được kết nối link báo hiệu SS7 đến hệ thống này, và chúng còn đóng vai trò là cổng (gateway) báo hiệu kết nối với các nhà khai thác khác kiểm soát đễ dàng các bản tin đi đến trong và ngoài mạng. Tất cả các đường link SS7 này được quản lý tập trung dễ dàng cho công tác quản trị, khai thác do đó nó sẽ giảm thiểu lỗi có thể xảy ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong hệ thống báo hiệu tập trung, các STP tách khỏi MSC, nhưng chúng vẫn thực hiện toàn bộ các chức năng thông thường của một STP. Ngoài việc tiết kiệm chi phí, giảm độ phức tạp của mạng, tăng hiệu năng của MSC hệ thống báo hiệu tập trung còn có các ưu điểm nổi bật sau :
-Bởi vì tập trung STP Gateway trong mạng, nên có khả năng cung cấp các dịch vụ mới như : free phone, SMS Gateway, GTT, và các dịch vụ data.
-Mở đường cho việc phát triển mạng logic.
-Do việc quản trị, giám sát, và bảo dưỡng đều tập trung nên giảm tối thiễu lỗi có thể sinh ra.
-Dễ dàng kết nối với các mạng khác.
-Độ tin cậy của thiết bị cao. Nếu có dự phòng phù hợp thì mạng có độ tin cậy cao hơn nhiều (so với mạng MESH cả về chi phí đầu tư).
-Hỗ trợ các giao thức SIGTRAN.
Tóm lại, ta thấy mạng báo hiệu tập trung STP Gateway giúp cho nhà khai thác thuận lợi rất nhiều trong cạnh tranh. Nó có độ tin cậy cao, linh hoạt, nhiều tính năng. Thông qua hệ thống báo hiệu tập trung, nhà cung cấp có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ giá trị gia tăng phù hợp, đáp ứng các yêu cầu của mạng với một giá cả hợp lý.
Ta xét một mô hình mạng báo hiệu tập trung như sau:
Mạng này có 3 MSC, đây là một mạng có dung lượng trung bình, phục vụ số thuê bao tối đa khoảng 2 triệu thuê bao.
Ta đi tính lợi ích kinh tế mà mạng này đạt được, theo bảng sau:
Chi phí đầu tư (CAPEX)
Mạng Mesh (MSC)
Stand-Alone
STP Tiết kiệm Ghi chú
MSC tăng hiệu năng hoạt động
Giá thành MSC ($) 3,000,000 Giả sử $3M trên một MSC Lợi ích ($) cho một MSC khi triển khai STP. 600,000 Số MSC đang hoạt động 3 Tổng lợi ích ($ CAPEX) 1,800,000 600,000 1,200,000 Giả sử giá thành của 02 STP là $0.6M.
Do đó, khi triển khai STP vào mạng chúng ta có thể tiết kiệm đầu tư được 1.2 triệu USD.
Ta thấy khi triển khai báo hiệu tập trung, không chỉ có các lợi ích về hiệu năng mạng, về dịch vụ… mà lợi ích về chi phí đầu tư ban đầu là rất lớn.
2.2. CÁC TÍNH NĂNG CỦA STP GATEWAY
STP GATEWAY hoạt động theo phương thức chuyển mạch gói và là bộ định tuyến trong mạng báo hiệu SS7. Một STP có thể hoạt động như một bức tường lửa (firewall), bảo vệ các bản tin với các mạng khác. Các STP định tuyến các bản tin SS7 (dựa trên thông tin được chứa đựng trong định dạng bản tin) các kết nối báo hiệu đi ra qua mạng SS7. Chúng có nhiều tác dụng nhất cho tất cả các thực thể SS7 và là một thành phần chính trong mạng.
Có 3 mức của STP:
← • Điểm chuyển giao báo hiệu quốc gia.
← • Điểm chuyển giao báo hiệu quốc tế.
Hình 2.5: Các mức STP
STP quốc gia: Một STP quốc gia tồn tại trong mạng quốc gia (sẽ thay đổi theo từng quốc gia). Nó có thể truyền tải các bản tin sử dụng cùng giao thức chuẩn quốc gia. Các bản tin này có thể được đi qua một STP quốc gia, nhưng có thể không được chuyển đổi bởi STP quốc gia. Các bộ chuyển đổi giao thức thường kết nối một STP quốc gia và một STP quốc tế bằng việc chuyển từ mã ANSI sang ITU- TS.
STP quốc tế: Một STP quốc tế thực hiện chức năng trong một mạng quốc tế. Nó cung cấp cho kết nối SS7 tất cả các nước, sử dụng giao thức chuẩn ITU-TS. Tất cả các nút kết nối tới một STP quốc tế đều phải sử dụng chuẩn giao thức ITU-TS.
STP Gateway: Một STP Gateway thực hiện chuyển đổi dữ liệu báo hiệu từ một giao thức này sang một giao thức khác. Các STP Gateway thường được sử dụng như một điểm truy cập đến mạng quốc tế. Các giao thức quốc gia được chuyển đổi thành chuẩn giao thức quốc tế. Phụ thuộc vào vị trí của nó, STP Gateway phải có thể sử dụng cả hai chuẩn giao thức quốc tế và quốc gia. Một STP Gateway cũng phục vụ như một giao diện truy nhập vào các cơ sở dữ liệu của mạng khác, chẳng hạn từ một IXC đến một tổng đài cuối. STP Gateway cũng có thể được cấu hình để bảo vệ những người dùng hợp pháp trong mạng. Ngoài ra STP Gateway cũng cung cấp các phép đo lưu lượng và mức độ sử dụng mạng.
2.2.1. Chức năng MTP – SCCP. 2.2.1.1. Khái quát 2.2.1.1. Khái quát
Các chức năng của giao thức MTP và SCCP được hỗ trợ trong hệ thống báo hiệu tập trung như dưới đây: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
← • Các tính năng NRC.
← • Các khả năng MTP nâng cao.
← • Bảo vệ cổng ra vào (gateway).
← • Bảo vệ MAP GSM.
2.2.1.2. Các tính năng NRC
Một nghiên cứu trên phạm vi rộng về các thủ tục báo hiệu SS7 đã được thực hiện bởi các nhóm tiêu chuẩn để tìm ra các yêu cầu cần thiết nhằm cải thiện độ tin cậy của mạng báo hiệu. Nghiên cứu đã thành công và đã đưa ra một số khuyến nghị sau đó đã được xuất bản bởi nhóm quản lý độ tin cậy mạng (NRC–Network Reliability Council). Các tính năng NRC này đã được kết hợp vào các tiêu chuẩn ANSI và Telcordia. Một số các tính năng này cũng được áp dụng đối với mạng ITU và đã đạt được một số thành công lớn. Việc thực hiện các tính năng NRC này sẽ mang lại sự cải thiện đáng kể về độ tin cậy của mạng. Một số tính năng NRC được trình bày dưới đây:
← • Điều khiển xử lý nghẽn do bản tin báo hiệu.
← • Thủ tục khử nghẽn kênh giả.
← • Chống nghẽn dựa theo nhóm kênh vừa mới đưa vào sử dụng.
← • Chống nghẽn từ lưu lượng được tái định tuyến.
← • Phát hiện tuyến vòng MTP.
← • Khởi động lại MTP.
← • Định tuyến theo cụm và đa dạng hoá sự quản lý.
← • Định tuyến SCCP đáp lại sự nghẽn ở lớp MTP.
← • Hỗ trợ mã SLS 8 bít.
← • Các thủ tục dự phòng chống lại sự mất TFR/TCR.
← • Điều khiển luồng MTP.
2.2.1.2.1. Điều khiển xử lý nghẽn do bản tin báo hiệu xử lý
Các thủ tục được bổ sung vào giao thức MTP để điều khiển xử lý nghẽn bản tin báo hiệu STP. Nếu STP có một lỗi bên trong do sự suy giảm dung lượng xử lý bản tin báo hiệu của STP thì một lựa chọn sẽ được bổ sung để yêu cầu lưu lượng được định tuyến lại bằng việc gửi các bản tin TFR đến các điểm báo hiệu kế cận với đích đến của các bản tin bị loại bỏ. Điều này cũng bao gồm các điều khoản loại bỏ các bản tin được ưu tiên.
2.2.1.2.2. Thủ tục khử nghẽn kênh giả
Có thể có một số sự cố/vấn đề trên một kênh trong một nhóm làm cho kênh bị nghẽn, thậm chí khi lưu lượng của cả nhóm kênh không đủ lớn cũng gây nên nghẽn. Ví dụ, một kênh có một số lượng lớn sự phát lại, lưu lượng của kênh có thể tăng cao đủ gây nghẽn
trên đó.
Để khắc phục tình trạng này, hệ thống sẽ khởi động bộ định thời T31 mỗi khi kênh rơi vào trạng thái nghẽn. Nếu kênh vẫn trong trạng thái nghẽn như vậy cho đến khi T31 hết hiệu lực thì kênh này sẽ được loại bỏ khỏi dịch vụ. Kênh sẽ mất gán, sau đó thủ tục gán kênh sẽ được khởi động để gán lại kênh.
Mức nghẽn khi khởi động bộ định thời T31 thích hợp cho cả mức nghẽn 1 và mức nghẽn 2. T31 sẽ được khởi động bất cứ lúc nào kênh rơi vào mức nghẽn này hoặc một mức cao hơn. Một sự tăng mức nghẽn hoặc giảm xuống một mức nghẽn thấp hơn sẽ gây ra khởi động lại bộ định thời. Ví dụ, nếu T31 là 60 giây và một kênh đang đi vào mức nghẽn 1, một bộ định thời T31 60 giây sẽ được khởi động. Nếu sau 45 giây, sự nghẽn kênh tăng lên mức 2, bộ định thời sẽ được khởi động lại. Nếu kênh vẫn ở trong mức nghẽn này khoảng 60 giây, kênh này sẽ bị loại ra khỏi dịch vụ và nó trở nên không được gán. Sau đó thủ tục gán được khởi động, và hệ thống sẽ cố gắng gán lại kênh. Thủ tục này và bộ định thời chỉ được định nghĩa trong các mạng dùng chuẩn ANSI.
2.2.1.2.3. Chống nghẽn trên nhóm kênh mới đưa vào hoạt động
Khi một nhóm kênh lớn lần đầu tiên đưa vào hoạt động, có thể không đủ các kênh để mang lưu lượng ở mức bình thường trên nhóm kênh này. Không có thủ tục này, nhiều nhóm đa kênh có khả năng nghẽn lại cao nếu tất cả lưu lượng bị chiếm và toàn bộ số kênh trong nhóm không ở trạng thái hoạt động (ví dụ nếu TFA được gửi). Trong thực tế một kênh riêng lẻ trong trong một nhóm kênh có thể bị chịu toàn bộ tải của lưu lượng được dự trù cho cả nhóm kênh nếu thủ tục này không được thiết lập. Vì vậy, hệ thống sẽ không phát quảng bá các TFA khi không đủ sẵn các nhóm kênh. Tính năng này chỉ tác động đến các nhóm kênh hoặc các nhóm kênh được kết hợp từ hơn 3 kênh.
Khi một nhóm kênh trước đó không sử dụng đưa vào hoạt động và nếu số lượng kênh sử dụng ít hơn số lượng kênh yêu cầu, hệ thống sẽ không phát quảng bá các TFA. Đối với các mã điểm trước đó bị ngăn chặn sử dụng nhóm kênh như một tuyến ít chi phí nhất, hệ thống sẽ phát quảng bá các TFR. Đối với các mã điểm bị hạn chế trước đó sử dụng nhóm kênh như một một tuyến ít chi phí nhất, hệ thống sẽ không phát quảng bá bất cứ bản tin TFx nào.
2.2.1.2.4. Chống sự nghẽn từ lưu lượng được tái định tuyến
Thủ tục này sẽ triệt tiêu khả năng nghẽn gây nên từ một cụm lưu lượng được tái định tuyến bắt nguồn từ lỗi của các tuyến báo hiệu khác bằng việc đặt tốc độ phát quảng bá các bản tin TFx/TCx. Quy định phát quảng bá này sẽ có tác dụng giải quyết nghẽn hiệu quả hơn.
Sự tái định tuyến có điều khiển được thực hiện bởi một điểm báo hiệu dựa trên sự thu nhận một bản được phép hoặc không được phép truyền, các bản tin này tạo ra trong lưu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lượng được chuyển hướng từ một tuyến ít hiệu quả đến tuyến có hiệu quả hơn. Trong quá trình tái định tuyến có điều khiển, điểm báo hiệu sẽ dừng lưu lượng tới đích liên quan trên tuyến hiện tại. Sau đó nó sẽđệm các bản tin theo một chu kỳ thời gian trước khi định tuyến chúng trên tuyến mới. Điều này được thực hiện để tối thiểu hoá bản tin không theo thứ tự bằng cách cho phép thời gian cho lưu lượng trên tuyến ít hiệu quả đến tới đích của nó.
Sau khi hệ thống phát quảng bá các bản tin TFA/TCA hoặc TFR/TCR thông báo sự thay đổi trạng thái, nhiều điểm báo hiệu có thể thực hiện sự tái định tuyến có điều khiển và giải phóng các bản tin trên tuyến mới gần như đồng thời. Cụm lưu lượng được tái định