Để khắc phục các nhược điểm trên, chúng tôi đưa ra giải pháp báo hiệu tập trung (STP Gateway) bằng việc đưa hệ thống STP độc lập (stand-alone) vào mạng, do đó chức năng STP sẽ được tách biệt khỏi tổng đài MSC và nó giữ vai trò trung tâm của mạng để kết nối đến tất cả các phần tử khác. Hệ thống này tạo ra một số ưu điểm sau:
-Giảm các đường link kết nối trong mạng, quản lý tập trung mạng SS7. -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 truy nhập trái phép từ bên ngoài từ bên ngoài.
Hình sau phân biệt sự khác nhau giữa cấu trúc hình lưới (mesh) và cấu trúc tập trung của hệ thống STP độc lập. Cấu hình STP độc lập có ít đường kết nối hơn cấu hình Mesh, nó giảm độ phức tạp trong mạng, với 2 hệ thống STP độc lập trong mạng sẽ có tính bảo an và độ tin cậy cao của mạng.
Hình 3.2: So sánh hai mô hình mạng
Bằng việc đưa hệ thống STP vào mạng lưới, nhà khai thác dễ dàng phát triển các ứng dụng trong tương lai. Khi đưa thêm một hệ thống mới vào mạng (một tổng đài mới, một hệ thống VAS hoặc một hệ thống mới khác, ...), chỉ cần kết nối các link SS7 của hệ thống đó với hệ thống STP, các ứng dụng mới như number portability, HLR routing/optimisation, free phone, SMS offloading có thể được triển khai trên STP mà không ảnh hưởng đến năng lực xử lý của tổng đài MSC đang hoạt động khi đó hiệu năng hoạt động của MSC tăng thêm 20%.
Hệ thống STP Gateway đóng vai trò là trái tim của mạng báo hiệu SS7, các hệ thống khác trong mạng có thể được kết nối link báo hiệu SS7 đến cả hai 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.
3.3.2 Yêu cầu các tính năng STP Gateway khi triển khai vào mạng di động Viettel
-Phải hỗ trợ được tất cả các giao diện SS7 của mạng hiện tại: SCCP, ISUP, TUP, MAP, CAP, TCAP,... -Phải hỗ trợ được các giao diện báo hiệu trên nền IP (SIP), chuẩn bị cho mạng 3G và tiến tới hệ thống IMS. -Hội tụ SS7 và IP để hỗ trợ các dịch vụ thông minh IN, dịch vụ giá trị gia tăng VAS. -Hệ thống có độ bảo an và độ tin cậy cao. -Đóng vai trò là một STP gateway, hỗ trợ ITU/X.25/SS7 MTP Gateway bảo vệ an toàn mạng hạn chế truy nhập trái phép từ ngoài vào. -Hỗ trợ đa mã điểm báo hiệu chuẩn ANSI/ITU, khả năng định tuyến mạng trong nước và quốc tế. -Hỗ trợ 1.000.000 GTT (bảng nhãn toàn cầu), 3000 bảng MAP. -Năng lực xử lý cao: 30.000MSU/s, 40.000GTT/s. -Hỗ trợ 1024 linksets, 5000 routesets. -Hỗ trợ 100 links tốc độ cao (E1 ATM High Speed links). -Hỗ trợ 200 giao diện SS7/IP 100BaseT Ethernet.
1. 3.4. CÁC BƯỚC TRIỂN KHAI 2. 3.4.1 Giai đoạn 1: Thử nghiệm 2. 3.4.1 Giai đoạn 1: Thử nghiệm
Viettel, chúng tôi lựa chọn thiết bị và đưa vào thử nghiệm lần lượt tất cả các giao thức SS7 trên mạng: BSSMAP, ISUP, SCCP, MAP, CAP... vì vậy các hệ thống BSC, MSC, SMSC, IN, PSTN, và các dịch vụ VAS, ... lần lượt được kết nối đến STP Gateway. Để đảm bảo an toàn của mạng lưới đang hoạt động, mỗi tuyến sẽ chọn một link SS7 trên tổng số links đang hoạt động để thử nghiệm. STP Gateway sẽ được thử nghiệm tại Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh, thời gian thử nghiệm là 03 tháng, sẽ được giám sát tất cả tính năng và hiệu năng hoạt động của hệ thống. Sau đây là sơ đồ thử nghiệm:
Hình 3.3: Mô hình thử nghiệm
← • Tại Hà Nội, hệ thống STP Gateway sẽ được kết nối thử nghiệm với các hệ thống đang hoạt động: MSC1, SMSC1, IN1, HLR1, BSC1, PSTN mỗi đường kết nối thử nghiệm bằng một link SS7.
← • Tại TP. Hồ Chí Minh, hệ thống STP sẽ được kết nối thử nghiệm với các hệ thống đang hoạt động: BSC1, MSC1, HLR, BSC1, PSTN mỗi đường kết nối thử nghiệm bằng một link SS7.
• STP Gateway sẽ được thử nghiệm lần lượt.
- Bước 1: STP Hà Nội sẽ được kết nối với SMSC và MSC tại Hà Nội. Các bản tin ngắn SMS sẽ được định tuyến qua STP Gateway, khai báo SCCP và bảng định tuyến GT (global title) trên nó, và giám sát các bản tin khởi tạo MO, kết cuối MT đi qua.
- Bước 2: sẽ được kết nối đến HLR, IN, BSC, PSTN, SGSN tại Hà Nội.
-Bước 3: STP Hồ Chí Minh sẽ được kết nối đến BSC, MSC, HLR, PSTN tại Hồ Chí Minh và kết nối đến STP Hà Nội.
-Bước 4: MSC1 Hà Nội kết nối đến cả hai STP Hà Nội và Hồ Chí Minh, để kiểm tra tính dự phòng của hệ thống.
← • Các bản tin SS7 sẽ được hoạt động trên link SS7 thử nghiệm, chúng được giám sát online và kiểm tra hiệu năng hoạt động của STP Gateway.
← • Trên mỗi giao diện kết nối, ta đặt máy đo giao thức để kiểm tra các bản tin đi trên giao diện đó so sánh với kết quả báo cáo từ STP Gateway.
← • Sau thời gian thử nghiệm, tổng hợp số liệu đánh giá hệ thống và đề xuất đưa hệ thống vào hoạt động chính thức.
3.4.2 Giai đoạn 2: Đưa vào hoạt động chính thức
Hình 3.4:Mô hình đi vào hoạt động
Để có cấu hình mạng hoạt động hiệu quả và đảm bảo độ tin cậy cao của mạng lưới, chúng tôi đề xuất sử dụng 04 STP Gateway trong mạng di động Viettel như trên hình vẽ. Tại Hà Nội 02 và Hồ Chí Minh 02, mỗi vùng chúng hoạt động đồng thời theo cơ chế load sharing dự phòng cho nhau. 02 STP Gateway tại Hà Nội sẽ được kết nối đến tất cả các Node mạng tại khu vực Hà Nội và Đà Nẵng: BSC, MSC, HLR, IN, SMSC, VAS. 02 STP
Gateway tại Hồ Chí Minh sẽ được kết nối đến tất cả các Node mạng tại khu vực Hồ Chí Minh: BSC, MSC, HLR, VAS.
Mặt khác, để đảm bảo mạng lưới có độ bảo an cao, các Node mạng có chức năng STP được tích hợp trong đó như: tổng đài MSC, HLR, ngoài các links kết nối trực tiếp đến các STP gateway các Node này sẽ được kết nối thành hình ring link SS7 dự phòng. Khi bổ xung thêm Node mới vào mạng, chúng ta chỉ cần kết nối Node đó với 02 STP của từng vùng.
3.4.3. Giai đoạn 3: giải pháp báo hiệu tập trung (STP Gateway) trong mạng NGN-Mobile (thế hệ 3G) Mobile (thế hệ 3G)
Hình 3.5: kiến trúc hệ thống báo hiệu của mạng 3G Viettel
Giải pháp STP Gateway trong mạng di động thế hệ 3G được thể hiện trên hình 3.5, cấu trúc này được phân ra làm hai lớp khác nhau: lớp chuyển mạch (switching) là các MediaGateway (MGw) và lớp điều khiểm (control) gồm các MSC server (MSCS). Báo hiệu trong mạng 3G là loại báo hiệu tập trung, ở mạng lõi người ta xây dựng các trung tâm quản lý báo hiệu STP trên lớp điều khiển, dùng để điều khiển báo hiệu trong toàn mạng và để liên kết với các trung tâm quản lý báo hiệu của các nhà cung cấp dịch vụ khác trong và ngoài nước. Một đặc điểm chính trong mạng NGN-Mobile là tất cả đều hội tụ trên nền IP, do đó giao thức báo hiệu thực hiện chính trên mạng NGN-Mobile là SS7oIP. Điều này cũng được thực hiện thông qua STP Gateway - kết nối các mạng báo hiệu khác nhau thông qua việc chuyển đổi giữa các lớp và điều khiển thực hiện báo hiệu trong nội mạng thông
qua giao thức SS7oIP.
PHẦN 4: KẾT LUẬN
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thông tin di động trên thế giới, khi ngày càng nhiều nước quan tâm đến 3G và đã đưa vào khai thác thương mại ở một vài nước. Tiếp tục phát triển một cách logic, UMTS trở thành một trong những tiêu chuẩn 3G của tổ chức tiêu chuẩn hoá thế giới 3GPP (Tổ chức những người bạn hợp tác về 3G). Sự phát triển bùng nổ của mạng Internet, nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói di động ngày càng tăng, đặc biệt là các dịch vụ truyền thông đa phương tiện dựa trên nền IP chính là động lực thúc đẩy sự phát triển của công nghệ mạng thông tin di động theo một kiến trúc mới tiến tiến, mềm dẻo và linh hoạt hơn, cấu trúc NGN. Có thể nói rằng trong cấu trúc NGN-Mobile, phân hệ IP đa phương tiện chính là phần tử lõi của hệ thống có vai trò như một hạ tầng chung hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện và hiện nay, đã có rất nhiều nhà khai thác mạng thông tin di động trên thế giới triển khai nâng cấp mạng của họ theo cấu trúc mạng NGN-Mobile, thiết lập một mạng thông tin di động đa phương tiện trên nền tảng hoàn toàn IP. Để đáp ứng được tất cả các xu thế phát triển nhanh chóng công nghệ viễn thông đó, mạng báo hiệu cũng phải được phát triển song song để hỗ trợ phát triển các dịch vụ tiên tiến, STP Gateway là giải pháp tốt cho cấu trúc mạng báo hiệu hoạt động hiệu quả và nó phải hội tụ đủ tất cả các giao thức của mạng.
STP Gateway đóng vai trò quan trọng trong mạng báo hiệu số 7, nó sẽ làm thay đổi cấu trúc của mạng lưới, hoạt động hiệu quả và tối ưu hơn. Quy mô mạng lưới ngày càng lớn, dịch vụ phát triển ngày một đa dạng, việc chọn lựa giải pháp báo hiệu tập trung (STP Gateway) ngày càng cần thiết. Nó cũng là tiền đề để phát triển lên công nghệ mới từ thế hệ 2,5G lên thế hệ 3G.
Hệ thống STP Gateway sẽ được đưa vào mạng di động Viettel Mobile thử nghiệm trong một thời gian, đánh giá tính hiệu quả của nó tham gia vào mạng và có kế hoạch triển khai hoạt động chính thức, nó cũng là một giải pháp mạng báo hiệu tiền đề để tiến lên mạng di động thế hệ 3G. THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2G 3G 3GPP AAL AD ADSL AFTPC AG AMPS
CCS7 CDMA CdPA CDR CgPA CIC CMN CNAM CPL CPU CR
CSCF
CSF CSL DER DNS DPCDPCDRx DSP DTMF DUP
DWDM 2 nd Generation 3 nd Generation 3rd Generation Partnership Project ATM Adaptation Layer Analog to Digital Asymmetrical Digital Subscriber Line Affected Point Code and Subsystem Access Gateway Advanced Mobile Phone Service
Americal Nation Standard Institute Application Server Application Server Function Application Server Process Any Time Interrogation Asynchronous Transfer Mode Bearer Control Function Basic Encoding Rule Bearer Independent Call Control Bearer Interworking Function Bearer Relay Node Call Agent CA Function Chanel Associated Signalling Connection Confirm Common Chanel Signalling N0 7 Code Divison Multiple Access Allowed Called Party Address Call Detail Recording Allowed Calling Party Address Curcuit Identification Code Call Mediation Node Calling Name Delivery Service Call Processing Language Central Processing Unit Connection Request
Call Status Control Function
Call Serving Function Component Sublayer Distinguished Encoding Rule Domain Name Server Destination Point Code Destination Point Code Discontinuous Reception Digital Signal Processor Dual Tone MultiFrequancy Data User Part Dense Wavelength Division Multiplexing Thế hệ 2 Thế hệ 3 Dự án công tác mạng thế hệ 3 Lớp thích ứng ATM
Biến đổi tương tự sang số
Đường dây thuê bao số bất đối xứng Mã điểm và phân hệ giả Cổng truy nhập Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến Viện tiêu chuẩn quốc giao Mỹ Máy chủ ứng dụng Chức năng máy chủ ứng dụng Xử lý máy chủ ứng dụng Truy vấn bất cứ lúc nào Chế độ truyền tải không đồng bộ Chức năng điều khiển kênh mang Quy tắc mã hóa căn bản Giao thức điều khiển độc lập kênh mang Chức năng tương tác kênh mang Nút chuyển tiếp kênh mang Tác nhân cuộc gọi Chức năng CA Báo hiệu kênh kết hợp Xác nhận kết nối Báo hiệu kênh chung số 7 Đa truy cập phân chia theo mã Địa chỉ người được gọi được cho phép Bản ghi chi tiết cuộc gọi Địa chỉ người gọi được cho phép Mã nhận dạng kênh Nút dàn xếp cuộc gọi Dịch vụ phân phát tên cuộc gọi Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi Đơn vị xử lý trung tâm Yêu cầu kết nối Chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi Chức năng dịch vụ cuộc gọi Phân lớp thành phần Quy tắc mã hóa phức tạp Máy chủ tên miền Mã điểm đích Mã điểm đích Thu không liên tục Bộ xử lý tín hiệu số Tín hiệu đa tần kép Phần người sử dụng số liệu Ghép kênh phân chia theo bước sóng chặt EDGE
FR GGSN GK GMSC
GPRS GSN GWGWS HLR HSS HTML HTTP I/O IMSI
IN IPISDN ISN ISP ISUP ITU – T
IVRIW-F LAN LNP M2PA M2UA M3UA MAP MC MCF MCU MEGACO MG MGC MGC-F MGCP MG-FMIMO
MMSF
MP MPC MPLS MRF MSF
MSU MTP Enhanced Data rate for GSM Evolution
Packet Radio Service Gateway Serving Node Gateway Gateway Screening Home Location Register Home Subscriber Service Hyper Text Markup Language HyperText Transfer Protocol Input/Output
International Mobile Subscriber Identity
Intelligent Network Internet Protocol Integrated Service Digital Network Interface Serving Node Internet Service Provider ISDN User Part
International Telecommunication Union
– Telephone Interactive Voice Response Interworking Function Local Area Network Local Number Portability MTP 2 Peer - to - Peer Adaptation MTP 2 User Adaptation MTP 3 User Adaptation Mobile Application Part Multipoint Controller Media Control Function Multipoint Control Unit Media Gateway Control Media Gateway Media Gateway Controller MGC Function Media Gateway Control Protocol MG Function
Media Mapping and Switching Function Multipoint Processor
Multi-Point Code Multiprotocol Label Switching Media Resource Function Media Server Function Message Signal Unit Message Transfer Part
Tiêu chuẩn truyền dẫn tốc độ cao cho GSM Chuyển tiếp kiểu khung Node hỗ trợ cổng GPRS Giám sát cổng phương tiện MSC cổng cho dịch vụ tin nhắn Dịch vụ vô tuyến gói chung Nút dịch vụ cổng Cổng phương tiện Bảo vệ Gateway Thanh ghi định vị thường trú Dịch vụ thuê bao thường trú Ngôn ngữ định dạng siêu văn bản Giao thức truyền tải siêu văn bản Đầu vào/ đầu ra Số nhận dạng thuê bao di động toàn cầu Mạng thông minh Giao thức Internet Mạng số tích hợp đa dịch vụ Nút dịch vụ giao diện Nhà cung cấp dịch vụ Internet Phần dữ liệu dành cho người sử dụng ISDN
Liên minh viễn thông thế giới về thoại
Phúc đáp thoại tương tác Chức năng hoạt động tương tác Mạng cục bộ Khả năng thay đổi số Thích ứng MTP mức 2 ngang hàng Thích ứng người sử dụng MTP mức 2 Thích ứng người sử dụng MTP mức 3 Phần ứng dụng di động Bộ điều khiển đa điểm Chức năng điều khiển phương tiện Đơn vị điều khiển đa điểm Giao thức điều khiển cổng phương tiện Cổng phương tiện Bộ điều khiển cổng phương tiện Chức năng MGC Giao thức điều khiển cổng phương tiện Chức năng MG
Chức năng chuyển mạch và ghép nối phương tiện Bộ xử lý đa điểm Mã đa điểm
Chuyển mạch nhãn đa giao thức Chức năng tài nguyên đa phương tiện Chức năng máy chủ phương tiện Đơn vị bản tin Phần truyền tải bản tin MTU Maximum Transfer Unit MTUP Mobile Telephone User Part NAS Network Access Server NGN Next Generation Network NRC Network Reliability Council NSP Network Service Point OLO Other Lisenced Operator OPC Originating Point Code OSI Open Systems Interconnection PC Personal Computer PCR Preventive Cyclic Retransmisson
PDA
PLMN Public Land Mobile Network
PNO Public Network Operator PS Packet Switching PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service R – F Routing Function RANAP Radio Access Network Application Part RFC Request For Comments RG Residential GatewayRLC Release Complete RSVP Resource Reservation Protocol RTCP Real Time Transport Control Protocol
RTP Real Time Transport Protocol SCCP Signalling Connection Control Part SCLC SCCP Connectionless Control SCM SCCP Management SCN Switched Circuit Network SCOC SCCP Connection – Oriented Control SCR SCCP Routing SCTP Stream Control Transport Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SDP Session Description Protocol SDSL Symmetrical Digital Subscriber Line SG-F SG Function SGSN Serving GPRS Support Node SIGTRAN Signalling Transport SIO Service Information Octet SIP – CGI SIP – Common Gateway Interface SLS Signalling Link Selection SMS Short Message Service SMSC