CHƯƠNG 4 LIÊN KẾT MẠNG VỆ TINH VỚI MẠNG TRÁI ĐẤT
4.4. Báo hiệu và lưu lượng mạng
Liên mạng bao gồm các loại lưu lượng sau: lưu lượng người dùng ,lưu lượng báo hiệu và lưu lượng quản lý . lưu lượng người dùng thì được tạo ra và dùng trực tiếp tại đầu cuối người dùng . Lưu lượng báo hiệu được truyền cho các thuê bao kết nối với các thuê bao khác thơng qua mạng. Lưu lượng quản lý cung cấp thơng tin trong mạng cho việc điều khiển cĩ hiệu quả của lưu lượng người dùng và nguồn tài nguyên mạng để đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ mạng của lưu lượng người dùng. Lưu lượng người dùng phụ thuộc vào lớp ứng dụng cái mà tiêu thụ chính một lượng lớn nguồn tài nguyên mạng (chẳng hạn băng thơng). Lưu lượng quản lý cũng
tiêu thụ một lượng đáng kể tài nguyên. Hình 4.2 minh hoạ mối quan hệ giữa chức năng người dùng ,báo hiệu và quản lý Điều khiển cuộc gọi Chuyển mạch Quản lý mạng Các chức năng của hệ thống khai thác(OSF) Chức năng trung gian(MF) Quản lý mạng Báo hiệu và điều khiển mạng
Mạng truyền dẫn lưu lượng người dùng Khối chuyển mạch Lưu lượng quản lý Lưu lượng báo hiệu Lưu lượng người dùng
Hình 4.2:Mối quan hệ giữa chức năng người dùng,báo hiệu và quản lý
4.4.1. Lưu lượng người dùng và các dịch vụ mạng
Lưu lượng người dùng được tạo ra bởi một loạt các dịch vụ của người sử dụng. Mạng vệ tinh cĩ khả năng hỗ trợ phạm vi rộng của dịch vụ viễn thơng bao gồm điện thoại ,Fax,dữ liệu, ISDN,B-ISDN… . Hình 4.3 mơ tả một số loại kết nối và giao diện mạng. Điện thoại, Fax và các dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ thấp khác nhau thường dựa trên truyền dẫn tương tự ngày nay chúng được triển khai thực hiện và phát triển dựa trên cơng nghệ kỹ thuật số . Trong truyền dẫn tương tự băng thơng của mạng thì
được phân phối trong vùng tần số trong suốt thời gian kết nối mạng ,trong lĩnh vực kỹ
thuật số băng thơng mạng được phân bố trong miền thời gian.
Hình 4.3: ví dụ của kết nối và giao diện mạng.
Việc sử dụng sĩng mang ghép kênh phân chia theo thời gian kỹ thuật số, đặc biệt khi kết hợp với kỹ thuật chẳng hạn điều xung mã vi sai thích ứng (ADPCM), mã hố bit tốc độ thấp và nội suy tiếng nĩi kỹ thuật số (DSI) với thiết bị nhân mạch số
(DCME) cĩ thể làm tăng lưu lượng truyền dẫn trong điều kiện một số lượng lớn kênh trên cùng sĩng mang.
Đối với dịch vụ ISDN truy cập người dùng cơ bản gồm 2 kênh là kênh B 64kbps và kênh D 16kbps nĩ cĩ thể hỗ trợ dịch vụ thoại kỹ thuật số ,dữ liệu 64kbps trong chế độ chuyển mạch gĩi và chuyển mạch mạch ,điện báo,Fax và video quét
chậm . Truy cập chính với tốc độ 2.048Mbps ở châu Âu và 1.544Mbps tại bắc mỹ và Nhật Bản nĩ cĩ thể hỗ trợ Fax nhanh, hội nghị truyền hình ,truyền dẫn dữ liệu tốc độ
cao và âm thanh chất lượng cao hoặc các kênh chương trình âm thanh và dịch vụ
chuyển mạch gĩi dữ liệu ,nĩ cũng cĩ thể hỗ trợ ghép luồng dữ liệu thấp hơn 64kbps.
Đối với dịch vụ băng rộng ISDN người dùng cĩ thể truy cập tốc độ cao 155.520Mbps hoặc cao hơn, nĩ cĩ thể hỗ trợ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu hoặc kết hợp tất cả
các điều này như là dịch vụđa phương tiện.
Sử dụng vệ tinh phải đi đến một tính tốn yêu cầu của thuê bao end-to-end cũng như liên kết báo hiệu/định tuyến của cấu hình mạng đặc trưng .Các yêu cầu của các dịch vụ này cũng cĩ thể khác nhau tuỳ thuộc vào việc hoặc chúng được mang đi trên các mạch riêng trong mạng chính hoặc kết nối chuyển mạch
4.4.2. Hệ thống tín hiệu và báo hiệu lưu lượng
Theo truyền thống, nĩi chung mạng điện thoại được phân loại thành báo hiệu thuê bao và báo hiệu liên chuyển mạch và về mặt chức năng phân thành báo hiệu âm hiệu ,báo hiệu giám sát và báo hiệu địa chỉ. Báo hiệu thuê bao nĩi chuyển mạch nội bộ rằng thuê bao muốn kết nối tới thuê bao khác bằng cách bấm số xác định thuê bao xa. Báo hiệu liên chuyển mạch cung cấp thơng tin cho phép chuyển mạch để định tuyến đúng cuộc gọi, nĩ cũng cung cấp giám sát cuộc gọi trong suốt đường đi, báo hiệu cung cấp thơng tin cho nhà điều hành mạng để tính phí cho việc sử dụng các dịch vụ mạng
Báo hiệu âm hiệu cung cấp các cảnh báo (như chuơng, tin nhắn, tín hiệu gác máy) và xử lý cuộc gọi (như tín hiệu quay số, âm bận và chuơng hồi báo ). Báo hiệu giám sát cung cấp điều khiển hướng tới từ đầu cuối người dùng tới chuyển mạch nội bộ để chiếm ,giữ hoặc giải phĩng kết nối và trạng thái ngược lại bao gồm rỗi ,bận và ngắt kết nối. Báo hiệu địa chỉ được tạo ra từ đầu cuối người dùng bằng cách quay số
hoặc quay số kỹ thuật số và được dùng bởi mạng đểđịnh tuyến cuộc gọi.
Hai yếu tố cần được cân bằng là độ trễ tín hiệu sau khi người dùng quay số và báo hiệu tính cước cho thiết lập cuộc gọi như mạng cần đảm bảo nhu cầu liên kết cho
đến khi cuộc gọi được thiết lập thành cơng hay thất bại 4.4.3. Báo hiệu trong dải
Trong mạng điện thoại, báo hiệu trong dải đề cập đến hệ thống báo hiệu sử
dụng trong âm thoại ,hoặc âm trong kênh âm tiêu chuẩn để truyền thơng tin báo hiệu. Nĩ cũng được chia thành 3 loại :một tần số (SF),hai tần số (TF) và đa tần số (MF). Như kênh thoại tiêu chuẩn chiếm băng tần số từ 300-3400Hz, hệ thống tín hiệu SF và TF sử dụng băng tần tập trung năng lượng thoại thấp .
Tín hiệu SF thì hầu hết được sử dụng cho giám sát. Thơng thường hầu hết sử
dụng tần số 2600Hz đặc biệt là Bắc Mỹ. Trong truyền dẫn 2 dây tần số 2600Hz được sử dụng cho một hướng và 2400Hz theo hướng khác và hình 4.4 a mơ tả khái niệm báo hiệu trong băng của tần số 2600Hz, hình 4.4b minh hoạ 2 báo hiệu ngồi dải
3700Hz sử dụng ở Bắc Mỹ hoặc 3825Hz dùng cho ITU .Tương tự trong mạng số
cũng cĩ báo hiệu trong dải và báo hiệu ngồi dải nhưở hình 4.5.
Hình 4.4 Báo hiệu trong băng và báo hiệu ngồi băng mạng tương tự
Hình 4.5 Báo hiệu trong băng và báo hiệu ngồi băng mạng kỹ thuật số
Báo hiệu 2 tần số thì được sử dụng cho cả giám sát (đường tín hiệu) và báo hiệu địa chỉ. Hệ thống báo hiệu SF và TF thì thường liên kết với hoạt động sĩng mang (FDM). Dịng báo hiệu giám sát “rỗi” đề cập đến điều kiện gác máy trong khi trạng thái bận đề cập đến điều kiện nhấc máy vì vậy đối với báo hiệu đường dây cĩ 2 tín hiệu âm chuơng là tín hiệu âm khi rảnh và tín hiệu âm khi bận.
Ta cĩ thể nhận thấy rằng một vấn đề lớn với báo hiệu trong dải là khả năng “ nĩi át ”,điều này đề cập đến sự kích hoạt sớm hoặc là mất tác dụng của thiết bị giám sát do một chuỗi âm thanh khơng mong muốn thơng qua việc sử dụng kênh thơng dụng. Âm thanh như vậy cĩ thể mơ phỏng theo âm SF (thiết bị giám sát sẽ chuyển kênh trở về trạng thái rỗi) Để tránh khả năng “ nĩi át ” trong mạch SF mạch trễ thời gian hoặc bộ lọc khe cĩ thể được sử dụng để bỏ qua âm tín hiệu, chẳng hạn bộ lọc cĩ
thể là nguyên nhân làm giảm thoại trừ khi chúng được tắt trong cuộc đàm thoại, chúng phải được tắt nếu mạch dùng cho truyền dữ liệu . Vì vậy hệ thống tín hiệu TF hoặc MF cĩ khả năng giải quyết được các vấn đề mà hệ thống SF mắc phải.Tín hiệu TF được sử dụng rộng rãi cho báo hiệu địa chỉ .
Báo hiệu đa tần MF được sử dụng rộng rãi trong báo hiệu địa chỉ giữa các chuyển mạch, nĩ là một phương pháp trong băng sử dụng 5 hay 6 âm tần, 2 lần cùng một thời điểm với mỗi thời điểm cĩ 4 tần số khác nhau tạo ra tín hiệu đặc trưng của 16 nút bấm của điện thoại
4.4.4. Báo hiệu ngồi dải
Với báo hiệu ngồi dải thì thơng tin giám sát được truyền trên 3400Hz của dải thoại thơng thường . Trong tất cả các trường hợp nĩ là hệ thống báo hiệu đơn tần. Thuận lợi của báo hiệu ngồi dải là hệ thống cĩ thể sử dụng hoặc “âm mở” hoặc “âm tắt” khi rảnh. “talk-down” cĩ thể khơng xảy ra vì tất cả các thơng tin giám sát vượt ra xa khỏi dải từđoạn thơng tin thoại của kênh.
Tần số ngồi dải được ưu tiên là 3825Hz trong khi tần số 3700Hz thì được sử
dụng rộng rãi tại US (xem hình 4.4b). Báo hiệu ngồi dải thì được ưa chuộng hơn nhưng hạn chế là khi cĩ yêu cầu nối kênh thì tín hiệu đầu ra cũng phải được nối theo.
4.4.5. Báo hiệu kênh liên kết và khơng liên kết
Thơng thường, báo hiệu thường đi cùng với lưu lượng trên cùng một kênh. Nĩ
được liên kết với cùng một mơi trường, tín hiệu này cĩ thể đi cùng hoặc khơng đi cùng trên một đường truyền hoặc một mơi trường . Thơng thường loại tín hiệu này thường được truyền trên kênh riêng để điều khiển một nhĩm kênh. Một ví dụ điển hình là luồng PCM E1 ở Châu Âu trong đĩ một kênh truyền số riêng biệt hỗ trợ tất cả
báo hiệu giám sát cho 30 kênh lưu lượng . Nĩ cũng liên kết báo hiệu kênh nếu nĩ truyền chung một mơi trường và đường truyền như là liên kết với kênh lưu lượng . Nếu tín hiệu kênh riêng đi theo con đường khác sử dụng mơi trường khác thì nĩ được gọi là báo hiệu khơng liên kết. Xem hình 4.6 hệ thống báo hiệu số 7 (ITU-T SS7) thường sử dụng kênh riêng nhưng cĩ thể liên kết hoặc khơng liên kết. Báo hiệu kênh khơng liên kết cịn được gọi là báo hiệu kênh khơng kết hợp.
Chuyển mạch mạng Xử lý SF SF SF SF sender SF sender SF SF SF Chuyển mạch mạng Xử lý Tổng dài B Tổng đài A Tín hiệu Trung kế Tín hiệu
a)Tiêu chuẩn liên quan báo hiệu kênh Chuyển mạch mạng Xử lý Đầu cuối CCS Đầu cuối CCS Chuyển mạch mạng Xử lý Tổng dài B Tổng đài A Trung kế
b)Báo hiệu kênh riêng với báo hiệu kênh chung (CCS)
Hình 4.6 Báo hiệu liên kết và riêng
4.4.6. Hệ thống báo hiệu số bảy ITU-T( ITU-T SS7)
ITU-T đã phát triển để đáp ứng nhu cầu nâng cao báo hiệu của tất cả các mạng kỹ thuật số dựa trên kênh 74kb/s nĩ cĩ phương thức hoạt động hồn tồn khác với hệ
thống báo hiệu thơng thường, tuy nhiên nĩ phải cung cấp mạch giám sát, báo hiệu địa chỉ , xử lý cuộc gọi và tín hiệu cảnh báo. Nĩ là một mạng dữ liệu dành riêng để báo hiệu giữa liên chuyển mạch cĩ thểđược tĩm tắt như sau:
+ Nĩ được tối ưu hố cho hoạt động mạng số nơi chuyển mạch được sử
dụng để lưu trữ các chương trình điều khiển (SPC)
+ Nĩ đáp ứng yêu cầu truyền thơng tin cho thực hiện liên xử lý của mạng số đa truyền thơng như là điều khiển cuộc gọi, điều khiển từ xa , truy cập và quản lý mạng cơ sở dữ liệu và bảo trì báo hiệu
+ Nĩ cung cấp việc truyền thơng tin tin cậy trong chuỗi chính xác mà khơng bị mất hoặc bị lặp
Từ năm 1980 nĩ được biết đến như là hệ thống báo hiệu cho ISDN . Mơ hình hệ thống mạng báo hiệu số 7 bao gồm các nút mạng , điểm báo hiệu giới hạn mà
được nối liền với nhau thơng qua liên kết báo hiệu điểm -điểm với tất cả các liên kết giữa 2 SP (signalling point) thì được gọi là tập liên kết . Bản tin giữa 2 SP cĩ thể được định tuyến thơng qua tập liên kết liên kết trực tiếp giữa 2 điểm, điều này được xem như là chế độ liên kết của báo hiệu. Bản tin cũng cĩ thể được định tuyến thơng qua một hoặc nhiểu điểm chuyển tiếp tin nhắn trung gian tại lớp mạng ,được gọi là chế độ báo hiệu khơng liên kết , nĩ hỗ trợ trường hợp của định tuyến tĩnh được gọi là chế độ tựa liên kết, trong đĩ định tuyến chỉ thay đổi đáp ứng tới sự việc như là lỗi liên kết hoặc thêm SP mới. Chức năng chuyển tiếp bản tin của lớp mạng được gọi là
điểm chuyển giao báo hiệu.
Cĩ một số các mối quan hệ giữa báo hiệu số 7 và mơ hình tham chiếu OSI/ISO minh hoạ như hình 4.7:
Hình 4.7 Mối quan hệ giữa báo hiệu số 7 và mơ hình tham chiếu OSI
Cĩ thể thấy rằng hệ thống báo hiệu số 7 cĩ 3 lớp tương úng với lớp 1 đến lớp 3 của mơ hình tham chiếu OSI trong mạng truyền thơng . Xử lý ứng dụng trong mạng truyền thơng gọi chức năng giao thức để giao tiếp các mạng với nhau trong nhiều phương thức như là “end users”. Hệ thống báo hiệu cũng bao gồm hoạt động vận hành ,quản lý và bảo dưỡng liên quan đến quá trình truyền thơng, lớp phụ số 4 của hệ
thống báo hiệu số 7 tương ứng với 4 lớp trên của mơ hình OSI và bao gồm cả nhĩm người dùng và nhĩm điều khiển kết nối báo hiệu (SCCP).
Cĩ 3 nhĩm người dùng :nhĩm người dùng điện thoại(TUP), nhĩm người dùng dữ liệu(DUP) và nhĩm người dùng ISDN (ISDN). Lớp 1 đến lớp 3 cùng tạo thành nhĩm truyền bản tin (MTP). SCCP cung cấp các chức năng bổ sung tới MTP cho cả 2 dịch vụ hướng kết nối và khơng kết nối để truyền thơng tin báo hiệu mạch liên quan và khơng liên quan giữa các chuyển mạch và các trung tâm chuyên dụng trong mạng
truyền thơng thơng qua mạng báo hiệu số 7, nĩ ở trên MTP trong mức 4 cùng với phần người dùng
4.4.7. Quản lý mạng
Trong mơ hình tham chiếu OSI cĩ 5 loại chức năng quản lý mạng được định nghĩa như sau: + Quản lý tên và cấu hình. + Quản lý hoạt động. + Quản lý bảo trì. + Quản lý tính cước và + Quản lý bảo mật.
Quản lý tên và cấu hình bao gồm một bộ các chức năng và cơng cụ để xác định và quản lý các thành phần mạng. Chức năng bao gồm khả năng thay đổi cấu hình của
đối tưọng, chỉ định tên cho đối tượng , thu thập thơng tin trạng thái từ các đối tượng (thường xuyên và trong khi khẩn cấp) và điều khiển trạng thái của đối tượng. Hoạt
động bảo trì bao gồm một bộ chức năng và cơng cụ hỗ trợ hoạt động lập kế hoạch và cải tiến của hệ thống bao gồm cơ chế theo dõi và phân tích hoạt động, tham số QoS ,điều chỉnh và điều khiển hệ thống mạng. Quản lý bảo trì bao gồm một bộ các chức năng và cơng cụ để xác định và đối phĩ với các hoạt động khơng bình thường của hệ
thống mạng bao gồm chức năng và cơ chế thu thập các báo cáo lỗi ,chuẩn đốn ,xác
định nguồn lỗi và cĩ những hành động kịp thời.
Quản lý tính cước bao gồm một bộ các chức năng và cơng cụ để hỗ trợ tính cước cho việc sử dụng tài nguyên mạng bao gồm chức năng và cơ chế để thơng báo cho người dùng những chi phí phát sinh ,giới hạn việc sử dụng tài nguyên bằng cách thiết lập một giới hạn chi phí kết hợp với giá cước khi cĩ nhiều tài nguyên mạng
được sử dụng và tính tốn cước phí cho khách hàng.
Quản lý bảo mật bao gồm một bộ các chức năng và cơng cụ để hỗ trợ cho chức năng quản lý và quản lý bảo vệ các đối tượng bao gồm chứng thực, cho phép ,điều khiển truy nhập, mã hố và giải mã hĩa và đăng nhập bảo mật. Chú ý rằng quản lý bảo mật thì được dùng cho cung cấp bảo mật cho mạng hơn là cho người dùng.
4.4.8. Chức năng điều chỉnh và hoạt động của hệ thống mạng
Quản lý mạng được thực hiện trong hệ thống khai thác mạng bao gồm chức năng đặc biệt và chức năng chung người dùng , sau đĩ được chia thành chức năng cơ
sở hạ tầng và chức năng người dùng chung .
Chức năng cơ sở hạ tầng cung cấp cơ sở liên quan đến máy tính cĩ khả năng xử lý một vùng rộng lớn bao gồm các dịch vụ như là truyền thơng vật lý ,truyền