Mô hì nh chuẩn OSI do tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (International Standard Organisation) đ −a ra năm 1980 v ới mục đ í ch là do trong mạng truyề n số liệ u, các giao thức rất khó xác đ ị nh chí nh xác, vì thế ng−ời ta phải phâ n nhỏ các giao thức này thành 7 l ớp. ISO đ ã công nhận mô hì nh chuẩn 7 l ớp là cơ sở cho các tiêu chuẩn kỹ thuật trong t−ơ ng lai cho các hệ thống truyề n số liệ u.
L ớp 3 L ớp 2 L ớp 1 L ớp 7 L ớp 6 L ớp 5 L ớp 4 L ớp 3 L ớp 2 L ớp 1 L ớp 7 L ớp 6 L ớp 5 L ớp 4 L ớp 3 L ớp 2 L ớp 1
Hì nh 3.5. Mô hì nh chuẩn OSI.
−u đ iể m của mô hì nh nà y là giao thức của một l ớp có thể thay đ ổ i đ −ợc mà không ảnh h−ởng t ới các l ớp khác và việ c thực hiệ n các chức năng trong một l ớp là tuỳ chọn.
Mô tả tóm tắ t các lớp nh− sau:
L ớp 1 - Lớp vật lý (Physical Layer):
Cung cấp các chức năng về vật lý, đ iệ n và các thủ tục nguồn đ ể hoạt hoá, bảo d−ỡng và khóa các trung kế đ ể truyề n các bí t giữ a các đ −ờng số liệ u. L ớp vật lý còn có chức năng biế n đ ổ i số liệ u thành các tí n hiệ u ph ù h ợp v ới môi tr−ờng truyề n dẫn.
L ớp 2 - L ớp liên kế t dữ liệ u (Data Link Layer):
Cung cấp các mạch kế t nối dữ liệ u đ iể m nối đ iể m không có lỗi giữ a các l ớp mạng. L ớp nà y gồm các nguồn nhận biế t lỗi, sửa lỗi, đ iề u khiể n l−u l−ợng và phát lại.
L ớp 3 - Lớp mạng (Network Layer):
Dị ch vụ cơ bản của l ớp mạng là cung cấp một kênh đ ể truyề n số liệ u giữ a các lớp vậ n chuyể n trong các hệ thống khác nhau. L ớp nà y có chức năng thiế t lập bảo d−ỡng, cắ t đ ấu nối giữ a các hệ thống, xử lý đ ị a chỉ và tạo các tuyế n trung kế .
L ớp 4 - Lớp vận chuyể n (Transport Layer):
Đả m bảo cho các dị ch vụ mạng đ áp ứng đ −ợc chất l−ợng truyề n tin mà l ớp ứng dụng yêu cầu. Các chức năng của nó là: nhận biế t lỗi, sửa lỗi và đ iề u khiể n l−u l−ợng. L ớp nà y làm tối −u hoá thông tin dữ liệ u nh− ghé p và tách luồng dữ liệ u tr−ớc khi chúng đ ế n l ớp mạng.
L ớp 5 - L ớp phiên (Session Layer):
Thiế t lập đ ấu nối giữ a các l ớp trì nh bày trong các hệ thống khác nhau. Nó đ iề u khiể n đ ấu nối này, đ ồng bộ thoại và cắ t đ ấu nối. Nó cho phé p lớp ứng dụng đ ị nh đ iể m kiể m tra đ ể bắ t đ ầu việ c phát lại nế u truyề n dẫn bị gián đ oạn.
L ớp 6 - Lớp trì nh bày (Presentation Layer):
Đị nh ra cú pháp biể u thị số liệ u. L ớp trì nh bà y biế n đổ i cú pháp đ −ợc sử dụng trong l ớp ứng dụng thành cú pháp thông tin cầ n thiế t đ ể thông tin giữ a các l ớp ứng dụng. Ví dụ: Telex sử dụng mã ASCII.
L ớp 7 - L ớp ứng dụng (Applicaton Layer):
Cung cấp các dị ch vụ đ ể hỗ trợ cho quá trì nh ứng dụng của ng−ời sử dụng và đ iề u khiể n thông tin giữ a các ứng dụng. Ví dụ nh− các giao thức cho chuyể n giao File, xử lý bản tin, các dị ch vụ quay số và công việ c vận hành bảo d−ỡng.
3.3.2 Cấu trúc phâ n l ớp của hệ thống báo hiệ u số 7
Và o đ ầu nhữ ng năm 80, trong cuốn Sách Và ng của CCITT, nhữ ng đặ c tr−ng kỹ thuật đ ầu tiên về hệ thống báo hiệ u số 7 đ −ợc công bố và mô hì nh OSI cũng đ −ợc tổ chức ISO gi ới thiệ u c ùng năm ấy. Hệ thống báo hiệ u số 7 là
loại thông tin số liệ u chuyể n mạch gói, có cấu trúc theo modul và giống mô hì nh OSI. Tuy nhiên hệ thống báo hiệ u số 7 chỉ có 4 l ớp thay vì 7 l ớp nh− mô hì nh OSI.
Ba l ớp thấp nhất trong cấu trúc phâ n l ớp của hệ thống báo hiệ u số 7 tạo thà nh phần chuyể n giao bản tin MTP (Message Transfer Part). L ớp thứ 4 là phầ n của ng−ời sử dụng (User Part).
Nh− vậy hệ thống báo hiệ u số 7 không hoà n toàn t−ơ ng hợp v ới mô hì nh OSI. Sự khác nhau cơ bản của 2 mô hì nh này là quá trì nh thông tin trong mạng. Mô hì nh OSI mô tả thông tin có kế t nối giữ a các đ ầu cuối số liệ u. Quá trì nh thông tin gồm 3 trạng thái: thiế t lập, đ ấu nối, chuyể n giao số liệ u và cắ t đ ấu nối. Trong khi đ ó phầ n chuyể n giao bản tin chỉ có cung cấp dị ch vụ chuyể n giao không kế t nối. Phầ n chuyể n giao bản tin chỉ chuyể n giao số liệ u v ới số l−ợng nhỏ và yêu cầ u tốc đ ộ nhanh.
OSI CCSN07 4 2 3 1 MTP L ớp 4,5,6 L ớp 7 L ớp 3 L ớp 2 L ớp 1 Mức 1 Mức 2 Mức 3 SCCP TUP ISUP TCAP OMAP
Hì nh 3.6. Mô hì nh phâ n l ớp hệ thống báo hiệ u số 7.
Trong đ ó:
- SCCP (Signal Connection Control Part): phầ n đ iề u khiể n kế t nối báo hiệ u.
- TCAP (Transaction Capabilities Application Part): phầ n ứng dụng các khả năng giao dị ch.
- OMAP (Operations And Maintenance Application Part): phần ứng dụng khai thác và bảo d−ỡng.
- TUP (Telephone User Part): phần ng−ời sử dụng đ iện thoại.
- ISUP (ISDN User Part): phầ n ng−ời sử dụng mạng số liên kế t đ a dị ch vụ.
- DUP (Data User Part): phầ n ng−ời sử dụng số liệ u.
3.3.3 Các khối chức năng của hệ thống báo hiệ u số 7
3.3.3.1 Phần chuyể n giao bản tin MTP (Message Transfer Part)
Phầ n chuyể n giao bản tin có các chức năng chí nh là chuyể n đ −a các bản tin giữ a nhữ ng ng−ời sử dụng qua mạng báo hiệ u số 7 một cách xuyên suốt và đ áng tin cậy đ ảm bảo tốc đ ộ và đ ộ chí nh xác.
Phầ n chuyể n giao bản tin MTP Đối t−ợng sử dụng UP Đối t−ợng sử dụng UP
Hì nh 3.7. Cấu trúc cơ bản của hệ thống báo hiệ u số 7.
Có thể thấy đ ối t−ợng sử dụng UP gửi đ i các bản tin đ ế n phần chuyể n giao bản tin MTP. Sau đ ó các bản tin sẽ đ−ợc truyề n đ ế n đ úng nơ i nhận. MTP phí a đ ầu nhận sẽ phâ n chia các bản tin này đ ế n đ úng đ ối t−ợng sử dụng cầ n gửi. Từ đ ó có đ −ợc cấu trúc tổ ng quát của MTP:
Kênh liên kế t báo hiệ u Kênh liên kế t báo hiệ u
Hệ thống đ iề u khiể n chuyể n giao bản tin Hệ thống đ iề u khiể n
chuyể n giao bản tin
Đối t−ợng sử dụng UP Đối t−ợng sử dụng UP Đối t−ợng sử dụng UP Điể m chuyể n giao báo hiệ u Hệ thống đ iề u khiể n chuyể n giao bản tin
Phầ n đ iề u khiể n kế t nối báohiệ u SCCP SCCP Đối t−ợng sử dụng UP
Hì nh 3.8. Cấu trúc tổ ng quát của MTP
Phầ n chuyể n giao bản tin chiế m 3 mức thấp nhất trong hệ thống báo hiệ u số 7 nh− trong hì nh d−ới đ â y:
liệ u Mức 4 Các đ ối t−ợng sử dụng Mức 1 Liên kế t dữ Mức 2 Các chức năng liên kế t báo hiệ u Mức 3 Xử lý bản tin báo hiệ u. Các chức năng mạng
Hì nh 3.9. Phần chuyể n giao bản tin MTP.
3.3.3.1.1 Tuyế n liên kế t dữ liệ u báo hiệ u (Mức 1)
Là một tuyế n truyề n dẫn dữ liệ u song h−ớng đ ể báo hiệ u, bao gồm 2 kênh số liệ u hoạt đ ộng v ới nhau trên 2 h−ớng ng−ợc nhau và có c ùng một tốc đ ộ truyề n dẫn. Kênh số liệ u báo hiệ u có thể thuộc dạng số hay dạng t−ơ ng tự. Đối v ới kênh số liệ u dạng số đ−ợc thiế t lập bằ ng các kênh truyề n dẫn số và chuyể n mạch số, tốc đ ộ kênh thoại cơ bản là 64Kb/s . Còn đ ối với kênh số liệ u báo hiệ u dạng t−ơ ng tự đ −ợc thiế t lập bằ ng các kênh truyề n dẫn t−ơ ng tự (4KHz) và các Modem.
Các giao thức ở mức 1 này xác đ ị nh tí nh chất về đ iện, vật lý và các đặ c đ iể m chức năng của kênh số liệ u báo hiệ u.
Các phầ n cứng trong mức 1 này bao gồm các kênh dữ liệ u, thiế t bị đ ầu cuối. Khối chuyể n mạch cũng đ −ợc d ùng đ ể truy cập các kênh truyề n dẫn thông tin cho các đ −ờng báo hiệ u.
Kênh dữ liệ u Thiế t bị đ ầu cuối
Mức 1
Hì nh 3.10. Mức 1.
3.3.3.1.2 Các chức năng liên kế t báo hiệ u (Mức 2)
Các chức năng liên kế t báo hiệ u đ ảm bảo cho việ c truyề n tin một cách an toà n và chí nh xác. Các chức năng chí nh của mức 2 bao gồm:
- Gi ới hạn. - Phát hiệ n lỗi. - Đồng bộ.
Ngoà i ra mức 2 còn có các chức năng sau: đ iề u khiể n cho việ c truyề n, nhận và đ iề u khiể n trạng thái liên kế t.
Mức 1 Điề u khiể n truyề n - Phát hiệ n lỗi - Đồng bộ - Gi ới hạn Điề u khiể n trạng thái liên kế t Điề u khiể n nhận Mức 3 Hì nh 3.11. Mức 2. 40
Các thông tin của hệ thống báo hiệ u số 7 đ −ợc đ óng gói thành 3 loại đ ơn vị bản tin: đ ơ n vị bản tin báo hiệ u MSU (Message Signal Unit), đ ơ n vị bản tin trạng thái liên kế t LSSU (Link Status Signal Unit), đ ơ n vị bản tin lấp đ ầy FISU (Fill-In Signal Unit).
a) Cấu trúc các đ ơn vị bản tin:
+ Đơ n vị bản tin báo hiệ u MSU: chứa các bản tin báo hiệ u đ −ợc trao đ ổ i giữ a nhữ ng ng−ời sử dụng hay giữ a các khối xử lý chức năng quản lý mạng báo hiệ u ở 2 đ iể m báo hiệ u v ới nhau.
F CK SIF SIO LI FIB FSN BIB BSN F 8 16 8*n,n>2 8 2 6 1 7 1 7 8
Hì nh 3.12. Bản tin MSU.
+ Đơ n vị bản tin trạng thái liên kế t LSSU: chứa đ ựng các thông tin liên quan đ ế n hoạt đ ộng của kênh báo hiệ u, phục vụ cho việ c kiể m soát trạng thái đ −ờng dâ y.
F CK SF LI FIB FSN BIB BSN F
8 16 8 hoặ c 16 2 6 1 7 1 7 8
Hì nh 3.13. Bản tin LSSU.
+ Đơ n vị bản tin lấp đ ầy FISU: phát hiệ n sự cố trên đ−ờng báo hiệ u khi không còn bản tin MSU nà o đ −ợc chuyể n sang bên đ ối ph−ơ ng.
F CK LI FIB FSN BIB BSN F
8 16 2 6 1 7 1 7 8
Hì nh vẽ 3.14. Bản tin FISU.
Các tr−ờng trong các dạng gói tin: BIB - Bit chỉ thị h−ớng về . BSN - Số thứ tự h−ớng về . FIB - Bit chỉ thị h−ớng đ i. FSN - Số thứ tự h−ớng đ i. SF - Tr−ờng trạng thái.
SIF - Tr−ờng thông tin báo hiệ u. LI - Chỉ thị đ ộ dài đ ơn vị báo hiệ u. F - Cờ.
SIO - Octet thông tin dị ch vụ.
* Cờ (Flag): đ −ợc d ùng v ới mục đ í ch phâ n đ ị nh giữ a các bản tin, tại thời đ iể m bắ t đ ầu và kế t thúc của bản tin báo hiệ u đ−ợc chỉ thị bởi mô hì nh 8 bit duy nhất hay còn gọi là cờ (01111110). Để đ ảm bảo trong các bản tin không có sự tr ùng lặ p giữ a cờ và tổ h ợp bit thì bit chèn đ −ợc sử dụng.
* Các bit chỉ thị: Các bit chỉ thị đ −ợc sử dụng đ ể yêu cầ u phát lại trên kênh báo hiệ u. Có 2 dạng bit chỉ thị là bit chỉ thị h−ớng về và bit chỉ thị h−ớng đ i.
* Tr−ờng chỉ thị độ dài LI (Length Indicator): Đ−ợc d ùng để chỉ thị số các Octets giữ a hai tr−ờng LI và CK. Nó đ −ợc d ùng đ ể nhận biế t các bản tin khác nhau.
LI = 0: bản tin FISU.
LI = 1 hoặ c 2: bản tin LSSU. LI >2: bản tin MSU.
* Tr−ờng thông tin báo hiệ u SIF (Service Information Field): SIF chứa các thông tin báo hiệ u thật sự của phầ n ng−ời sử dụng.
Nhãn đ ị nh tuyế n Bản tin CIC OPC DPC SLS SIF 8*n 12 (4) 14 14 Hì nh 3.15. Cấu trúc tr −ờng SIF.
Tr−ờng thông tin báo hiệ u gồm có bản tin và nhãn đị nh tuyế n (Label). Trong nhãn đ ị nh tuyế n có:
- Mã nhận dạng mạch CIC (Circuit Identification Code): gồm có 12 bit, để xác đ ị nh kênh thoại liên quan đ ế n báo hiệ u giữ a 2 đ iể m.
Trong CIC ng−ời ta sử dụng 4 bit có số thấp nhất đ ể thực hiệ n lựa chọn kênh liên kế t báo hiệ u SLS (Signalling Link Selector). Chức năng của SLS là phâ n phối phụ tải báo hiệ u sao cho đ ồng đ ề u giữ a các liên kế t thuộc tập liên kế t.
- Mã đ iể m báo hiệ u gốc OPC (Originating Point Code): xác đ ị nh nơ i xuất phát của bản tin.
- Mã đ iể m báo hiệ u đ í ch DPC (Destination Point Code): xác đị nh nơ i đế n của bản tin.
* Octet thông tin dị ch vụ SIO (Service Information Octet): Đ−ợc phâ n thành 2 tr−ờng là tr−ờng chỉ thị dị ch vụ SI (Service Indicator) và tr−ờng dị ch vụ phụ SF (Subservice Field). SF SI NI Dự trữ SIO 2 2 4 Hì nh vẽ 3.16. Cấu trúc tr−ờng SIO. 43
Tr−ờng chỉ thị dị ch vụ SI đ −ợc sử dụng để chỉ ra đ ối t−ợng sử dụng ở nút đ ế n. Ví dụ: 0101=TUP, 0110=DUP… Tr−ờng dị ch vụ phụ SF có tr−ờng NI (Network Indicator) là tr−ờng chỉ thị mạng. 00: Mạng quốc tế 0. 01: Mạng quốc tế 1. 10: Mạng quốc gia 0. 11: Mạng quốc gia 1. * Số thứ tự: Có 2 dạng
Số thứ tự h−ớng đ i FSN (Forward Sequence Number ): chỉ ra số thứ tự của bản tin đ −ợc truyề n đ i theo h−ớng thuận.
Số thứ tự h−ớng về BSN (Backward Sequence Number): chỉ thị số thứ tự bắ t đ ầu xác nhận đ ơn vị tí n hiệ u.
Số thứ tự của FSN và BSN có dạng mã nhị phâ n theo chu kỳ tuầ n tự từ 0 – 127.
* Các bit kiể m tra CK (Check): Các đ ơn vị tí n hiệ u thông th−ờng d ùng 16 bit kiể m tra dà nh cho sửa lỗi.
* Tr−ờng trạng thái SF (Status Field): Chỉ thị trạng thái thông tin báo
hiệ u
b) Việ c thực hiệ n các chức năng của mức 2:
- Chức năng đ ồng bộ các cờ hiệ u và gi ới hạn bản tin:
Một bản tin đ −ợc gi ới hạn bởi cờ đ óng và cờ mở, một cờ 8 bit có giá trị “01111110”. Để tránh lặ p lại các giá trị trong các thà nh phầ n khác của MSU, ta sử dụng quá trì nh nhồi bit. Trong quá trì nh truyề n nế u có 5 bit “1” liên tiế p của tr−ờng thông tin thì bit “0” sẽ đ −ợc chèn và o đ ể tránh nhầ m lẫn v ới các bit cờ. Bên thu sẽ thực hiệ n quá trì nh ng−ợc lại, quá trì nh này sẽ đ ế m 5 bit “1” liên tiế p và loại bỏ bit “0” tiế p theo.
- Chức năng phát hiệ n lỗi và sửa lỗi:
Chức năng nà y đ −ợc thực hiệ n bằ ng cách sử dụng hệ thống truyề n lại các tí n hiệ u xác nhận đ úng/sai (Positive/Negative Acknowledgement). Hệ thống này sử dụng các tr−ờng sau: các bit kiể m tra CK, bit chỉ thị h−ớng đ i FIB, số thứ tự h−ớng đ i FSN, bit chỉ thị h−ớng về BIB, số thứ tự h−ớng về BSN.
Mỗi bản tin h−ớng đ i đ −ợc l−u giữ trong bộ nh ớ đệ m (dành cho việ c truyề n lại) và gán cho một số thứ tự trên h−ớng đ i. Bản tin sau đ ó đ −ợc mã hoá tạo ra tr−ờng bit kiể m tra CK. Bên nhận tin sẽ thực hiệ n giải mã các bit kiể m tra và phâ n tí ch, so sánh xem bản tin có bị lỗi trên đ −ờng truyề n hay không. Đồng thời, số thứ tự của bản tin h−ớng đ i cũng đ −ợc kiể m tra xem các bản tin có nhận đ úng theo trì nh tự không. Nế u phâ n tí ch thấy bản tin nhận đ úng thì sẽ có tí n hiệ u xác nhận đ úng (Positive ACK) gửi về h−ớng phát. Lúc này số thứ