2.3.1. Sơ đồ khối chức năng
Hệ thống CCS7 được chia thành một số khối chức năng chính sau (Hình 2.1):
Hình 2.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống CCS7
Phần truyền bản tin (MTP: Message Transfer Part): đây là hệ thống vận chuyển chung để truyền các bản tin báo hiệu giữa hai SP. MTP truyền các bản tin báo hiệu giữa các UP khác nhau và hoàn toàn độc lập với nội dung các bản tin được truyền. MTP chịu trách nhiệm chuyển chính xác bản tin từ một UP này tới một
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
UP khác. Điều này có nghĩa là bản tin báo hiệu được chuyển sẽ được kiểm tra chính xác trước khi chuyển cho UP.
Phần người sử dụng (UP: User Part): đây thực chất là một số định nghĩa phần người sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng của hệ thống báo hiệu. UP là phần tạo ra và phân tích bản tin báo hiệu. Chúng sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu đến một UP khác cùng loại. Hiện đang tồn tại một số UP trên mạng lưới:
− TUP (Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng thoại. − DUP (Data User Part): phần người sử dụng cho mạng số liệu. − ISUP (ISDN User Part): phần người sử dụng cho mạng ISDN.
− MTUP (Mobile Telephone User Part): Phần người sử dụng cho mạng điện thoại di động.
2.3.2. Mối tương quan giữa CCS7 và mô hình OSI
Hệ thống CCS7 là một kiểu thông tin số liệu chuyển mạch gói, nó được cấu trúc theo kiểu module, rất giống với mô hình OSI nhưng nó chỉ có 4 mức. Trong đó 3 mức thấp nhất hợp thành phần chuyển bản tin (MTP), mức thứ tư gồm các phần ứng dụng (Hình 2.2).
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
2.4. PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN – MTP
MTP là phần chung cho tất cả các UP khác nhau. Nó bao gồm đường số liệu báo hiệu (MTP mức 1), để đấu nối giữa 2 tổng đài và hệ thống báo hiệu bản tin.
Hệ thống điều khiển chuyển bản tin được chia làm 2 phần: Chức năng đường báo hiệu (MTP mức 2) và chức năng mạng báo hiệu (MTP mức 3).
Hình 2.3. Cấu trúc chung của MTP
Chức năng đường báo hiệu: chức năng này thực hiện giám sát đường báo hiệu như phát hiện các bản tin lỗi, điều khiển việc gửi và nhận các bản tin một cách tuần tự, không để mất hoặc lặp bản tin.
Chức năng mạng báo hiệu: bao gồm các chức năng xử lý bản tin báo hiệu và quản lý mạng báo hiệu.
– Xử lý bản tin báo hiệu: bao gồm các chức năng tạo tuyến cho các bản tin và phân phối chính xác các bản tin nhận được cho các UP.
– Quản lý mạng báo hiệu: chức năng này có khả năng cấu hình lại và hoạt hóa đường báo hiệu để duy trì các dịch vụ trong các trường hợp có sự cố.
2.4.1. MTP mức 1 (đường số liệu báo hiệu)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
Đường số liệu báo hiệu là một đường truyền dẫn số liệu hai chiều. Nó bao gồm 2 kênh số liệu hoạt động đồng thời trên hai hướng ngược nhau với cùng một tốc độ (Hình 2.4).
Đường số liệu báo hiệu có thể là đường tín hiệu số hoặc tương tự. Đường số liệu báo hiệu được xây dựng trên kênh truyền dẫn số (64 kb/s) và tổng đài chuyển mạch số. Đường số liệu báo hiệu tương tự được xây dựng trên kênh truyền dẫn tương tự tần số thoại (4 kHz) và Modem.
2.4.2. MTP mức 2 (chức năng đường báo hiệu)
MTP mức 2 cùng với MTP mức 1 cung cấp 1 đường số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa 2 điểm báo hiệu được đấu nối trực tiếp. Chức năng đường báo hiệu bao gồm:
Chức năng điều khiển đường báo hiệu.
Các trường điều khiển được xử lý trong mức 2 để chuyển chính xác các bản tin. Sự phân định ranh giới các đơn vị báo hiệu.
Phát hiện lỗi. Sửa sai.
Đồng chỉnh ban đầu. Xử lý ngừng hoạt động. Điều khiển lưu lượng mức 2.
Chỉ thị hiện tượng tắc nghẽn lên mức 3. Giám sát lỗi đường báo hiệu.
2.4.3. MTP mức 3 (chức năng mạng báo hiệu)
Các chức năng của MTP mức 3 được phân chia thành 2 loại cơ bản là các chức năng xử lý bản tin báo hiệu và các chức năng quản trị mạng báo hiệu (Hình 2.5).
a. Xử lý bản tin báo hiệu
Mục đích của chức năng xử lý bản tin báo hiệu là đảm bảo cho các bản tin báo hiệu bắt nguồn từ một UP tại một điểm báo hiệu phát được chuyển đến UP tại điểm báo hiệu thu. Chức năng này gồm:
Định tuyến bản tin báo hiệu. Phân biệt bản tin báo hiệu.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
Phân phối bản tin báo hiệu.
b. Quản trị mạng báo hiệu
Mục đích của các chức năng quản trị mạng báo hiệu là để hoạt hóa các đường báo hiệu mới, để duy trì các dịch vụ báo hiệu, để điều khiển lưu lượng khi xảy ra tắc nghẽn và để cấu hình lại mạng báo hiệu nếu có sự cố. Trong trường hợp đường báo hiệu bị hư hỏng, lưu lượng sẽ được chuyển đến các đường khác trong cùng một nhóm kênh báo hiệu với đường hỏng. Các chức năng này gồm:
Quản trị mạng báo hiệu. Quản trị tuyến báo hiệu. Quản trị lưu lượng báo hiệu.
Hình 2.5. Các chức năng mạng báo hiệu
2.5. PHẦN ĐIỀU KHIỂN ĐẤU NỐI BÁO HIỆU – SCCP2.5.1. Các dịch vụ của SCCP 2.5.1. Các dịch vụ của SCCP
Phiên dịch, đánh địa chỉ của SCCP. Dịch vụ phi kết nối.
Dịch vụ hướng kết nối.
2.5.2. Cấu trúc chức năng của SCCP
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
Điều khiển hướng kết nối SCCP (SCOC): cung cấp các thủ tục cho thiết lập, chuyển giao và giải phóng 1 đấu nối báo hiệu tạm thời. Nó cũng điều khiển công việc truyền số liệu trên các đấu nối này.
Điều khiển phi kết nối SCCP (SCLC): cung cấp các thủ tục chuyển giao số liệu phi kết nối giữa các người dùng; phân phối và tiếp nhận các bản tin quản trị. Định tuyến SCCP (SCR): là chức năng dựa vào MTP để tạo tuyến vật lý từ
điểm báo hiệu này đến điểm báo hiệu khác.
Quản trị SCCP (SCM): cung cấp các thủ tục đảm bảo duy trì sự hoạt động của mạng bằng phương pháp định tuyến dự phòng hoặc điều chỉnh lại lưu lượng nếu xảy ra sự cố, tắc nghẽn,…
Hình 2.6. Cấu trúc chức năng của SCCP
2.5.3. Các thủ tục báo hiệu
a. Các thủ tục hướng kết nối – Giao thức mức 2 và 3
Các thủ tục hướng kết nối bao gồm các pha: thiết lập kết nối, truyền số liệu và giải phóng đấu nối (Hình 2.7).
Thiết lập kết nối: bao gồm các chức năng yêu cầu thiết lập kết nối báo hiệu tạm thời giữa 2 người sử dụng SCCP. Thủ tục này được người sử dụng SCCP khởi tạo bằng cách đưa ra yêu cầu kết nối (N – CONNECT REQUEST). Trước tiên, SCCP gốc phát đi bản tin CR yêu cầu kết nối. Bản tin này chứa một con số thứ
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
tự (do SCCP gốc chọn), mức giao thức và địa chỉ của SCCP nhận. Bản tin CR có thể chứa những thông tin địa chỉ của SCCP phát và dữ liệu của người sử dụng.
Khi nhận được bản tin CR, SCCP nhận trả lời bằng một bản tin xác nhận CC. Bản tin này mang con số thứ tự đã được chọn bởi SCCP phát, một con số thứ tự khác và mức giao thức được chọn bởi SCCP nhận. Khi SCCP phát nhận được bản tin CC, đường kết nối báo hiệu được thiết lập.
Truyền số liệu: số liệu được chuyển đi trong các bản tin số liệu DT1 hoặc DT2. Giải phóng kết nối: đường kết nối báo hiệu được giải phóng bằng các bản tin
giải phóng RLSD và giải phóng hoàn toàn RLC.
b. Các thủ tục phi kết nối – Giao thức mức 0 và 1
Hình 2.7. Thủ tục hướng kết nối SCCP
Các thủ tục phi kết nối cho phép người sử dụng SCCP yêu cầu truyền dẫn số liệu mà không cần thiết lập đường đấu nối.
Yêu cầu N – UNIT DATA được người sử dụng SCCP đưa ra để yêu cầu thực hiện chức năng truyền số liệu. Yêu cầu này cũng được SCCP thu sử dụng để phân phát các bản tin số liệu tới những người sử dụng cuối cùng. Số liệu được truyền đi trong các bản tin UDT.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
2.6. PHẦN ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG GIAO DỊCH – TCAP
CCITT đã định nghĩa khái niệm khả năng giao dịch, viết tắt là TC để cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ khác nhau mà trong đó các ứng dụng không bị ràng buộc lẫn nhau. TCAP là thủ tục ứng dụng của hệ thống báo hiệu số 7. TCAP cung cấp khả năng chuyển giao thông tin không liên quan đến kênh trung kế và các dịch vụ của lớp ứng dụng.
Các dịch vụ của TCAP dựa trên nền dịch vụ không đấu nối. Hiện nay lớp phiên, lớp trình bày, lớp vận chuyển chưa cung cấp một dịch vụ nào.TCAP giao tiếp trực tiếp với SCCP để tạo khả năng sử dụng dịch vụ không đấu nối của SCCP để chuyển thông tin giữa các TCAP (Hình 2.8).
Hình 2.8. Vị trí của TCAP trong hệ thống báo hiệu số 7
2.6.1. Cấu trúc của TCAP
TCAP được chia thành 2 phân lớp: Phân lớp giao dịch và phân lớp thành phần (Hình 2.9).
Phân lớp thành phần có nhiệm vụ nhận các thành phần từ các người sử dụng TC và phân chia các thành phần này đến các người sử dụng TC phía đối phương.
Phân lớp giao dịch có nhiệm vụ quản trị sự trao đổi các bản tin gồm các thành phần giữa các thực thể của 2 TCAP. Sự trao đổi này của các phần tử để thực hiện một ứng dụng được gọi là hội thoại.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
Hình 2.9. Cấu trúc của TCAP a. Phân lớp thành phần (Component Sublayer – CSL)
Phân lớp thành phần cung cấp cho TC – user khả năng gửi các yêu cầu thực hiện cho phía đối phương và nhận trả lời. Phân lớp thành phần lại được chia thành 2 chức năng nhỏ là: Chức năng xử lý hội thoại (DHA) và chức năng xử lý thành phần (CHA). Hai chức năng này liên lạc với TC – user bằng cách gửi và nhận các bản tin, được gọi là các thành phần và hội thoại nguyên thủy.
Hình 2.10. Các phân lớp của TCAP b. Phân lớp giao dịch (Transaction Sublayer – TSL)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Tổng quan về hệ thống CCS7
Phân lớp giao dịch cung cấp khả năng gửi các bản tin giữa các TCAP. Các bản tin này có thể chứa các thành phần từ phân lớp thành phần. Phân lớp này sử dụng các dịch vụ phi kết nối được cung cấp bởi NSP. TSL xử lý một phần của bản tin TCAP được gọi là phần giao dịch (TP). Khi phát hiện ra lỗi trong thành phần, bản tin sẽ bị loại bỏ và nếu gặp quá nhiều lỗi thì quá trình giao dịch sẽ bị loại bỏ.
2.6.2. Các hoạt động của TCAP
Hoạt động của TCAP là sự trao đổi thông tin giữa các thực thể trong lớp TCAP này hoặc là phục vụ sự trao đổi thông tin của lớp trên nhằm cung cấp các dịch vụ thông minh.
Quá trình trao đổi thông tin được khởi đầu khi một quá trình ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyên thủy (primitive) và nó kết thúc do một quá trình ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyên thủy khác. Trong một quá trình trao đổi có thể có nhiều hơn một hoạt động xảy ra. Trong mỗi hoạt động có thể có một hoặc nhiều thành phần. Các thành phần đó là: yêu cầu, báo cáo kết quả, báo lỗi và hủy bỏ.
Một số quá trình trao đổi có thể có một hoặc nhiều bản tin phục vụ cho nó. Bản tin ở đây là đơn vị chuyển giao của lớp dưới. Các bản tin trong cùng một quá trình trao đổi có cùng tham số ID trao đổi (Transaction ID). Tham số này để phân biệt với các bản tin của quá trình trao đổi khác đang đồng thời hoạt động.
Có 2 phương thức trao đổi thông tin: phương thức 1 chiều và phương thức 2 chiều. Việc lựa chọn phương thức trao đổi thông tin nào là do quá trình ứng dụng lựa chọn khi nó khởi đầu một quá trình trao đổi.
Chương 3.
TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU SỐ 7 QUA MẠNG IP – SIGTRAN
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Công nghiệp truyền thông đang trải qua một giai đoạn bùng nổ theo hướng hội tụ của các dịch vụ. Dữ liệu đã trở nên có ý nghĩa hơn trong toàn bộ lưu lượng truyền tải trên mạng so với lưu lượng thoại. Các nhà khai thác đang tìm cách kết hợp giữa lưu lượng thoại và lưu lượng dữ liệu, giữa các mạng lõi và các dịch vụ. Trong số các giải pháp công nghệ được lựa chọn, công nghệ IP hiện đang được quan tâm với tư cách là giải pháp hứa hẹn cho hỗ trợ đa phương tiện để xây dựng các dịch vụ tích hợp mới. Hiện nay đang diễn ra sự tích hợp giữa mạng chuyển mạch kênh truyền thống với mạng IP mới. Các nhà khai thác đang thay thế các mạng điện thoại cố định và di động theo kiến trúc toàn IP và có cả hỗ trợ giao thức báo hiệu số 7. Công nhệ IP cho phép các nhà khai thác mạng có thể mở rộng mạng và xây dựng các dịch vụ mới một cách có hiệu quả. Thành phần các dịch vụ bổ sung thông dụng như SMS, … góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của các mạng báo hiệu.
Hình 3.1 Truyền tải báo hiệu đơn giản qua môi trường IP
Mạng IP có các ưu điểm nổi bật so với mạng trên cơ sở TDM như sau:
Dễ triển khai: Với việc sử dụng gateway báo hiệu sẽ không cần gỡ bỏ mạng SS7 hiện có và các tính năng nâng cao trong tương lai là “trong suốt”.
Giá thành thiết bị thấp hơn: Không cần đầu tư nhiều đối với các phần tử báo hiệu hiện có.
Hiệu quả tốt hơn: Sử dụng SIGTRAN qua IP không yêu cầu các luồng vật lý E1/T1 qua mạng truyền tải SDH. Sử dụng công nghệ truyền tải IP qua SDH, IP qua cáp quang, … có thể đạt thông lượng cao hơn nhiều.
Băng thông cao hơn: Thông tin SIGTRAN qua IP không buộc phải có liên kết như trong SS7 và mạng IP linh động hơn rất nhiều so với mạng TDM.
Các dịch vụ nâng cao: Triển khai mạng lõi IP tạo điều kiện dễ dàng cho sự phát triển hàng loạt các giải pháp mới và các dịch vụ giá trị gia tăng phong phú. 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. Đây là mục đích của nhiều nhóm nghiên cứu chuẩn hóa mà SIGTRAN của IETF là một trong số đó. SIGTRAN đưa ra mô hình kiến trúc cho phép mạng phát triển tiến đến mạng toàn IP. Mô hình kiến trúc này gồm hai thành phần mới: SCTP và một số các giao thức tầng thích ứng người sử dụng (như M2UA, M2PA, M3UA, SUA) – cho phép đáp ứng các phương thức yêu cầu để hội tụ hai mạng này.
3.2. GIỚI THIỆU VỀ SIGTRAN
Sigtran là một nhóm công tác thuộc tổ chức chuẩn hóa quốc tế cho lĩnh vực Internet – IETF. Mục đích chính của nhóm là đưa ra giải pháp truyền tải báo hiệu dạng