Chức năng quản lý mạng báo hiệu nhằm mục đích duy trì quá trình báo hiệu một cách liên tục, không bị gián đoạn. Tức là nó cung cấp khả năng lập lại cấu hình của mạng báo hiệu trong trường hợp có sự cố và điều khiển lưu lượng báo hiệu trong trường hợp bị tắc nghẽn. Việc thực hiện lập lại cấu hình này là nhờ có các thủ tục thích hợp để thay đổi việc định tuyến lưu lượng báo hiệu nhằm tránh các kênh có sự cố hoặc các điểm có liên quan xảy ra sự cố trên tuyến truyền báo hiệu.
Điều hành kênh báo hiệu
Chức năng điều hành kênh báo hiệu được sử dụng để khắc phục các kênh báo hiệu có sự cố, kích hoạt các kênh rỗi và không kích hoạt các kênh báo hiệu đã đồng bộ.
Bộ điều hành kênh báo hiệu bao gồm các thủ tục sau: Khởi tạo kênh: Đây là thủ tục đồng bộ ban đầu.
Khôi phục kênh: khôi phục lại kênh sau mỗi lần bị lỗi. Ngừng, cấm hoặc duy trì kênh báo hiệu.
Phân bổ tự động đến kết cuối báo hiệu và các kênh số báo hiệu. Điều hành tuyến báo hiệu
Chức năng điều hành tuyến báo hiệu được dùng để phân bổ thông tin về trạng thái của mạng báo hiệu, thực hiện chặn hoặc giải tỏa các tuyến báo hiệu.
Bộ điều hành tuyến báo hiệu bao gồm các thủ tục sau:
Thủ tục chuyển giao được điều khiển: thủ tục này được thực hiện tại một STP đối với bản tin liên quan tới địa chỉ đích nào đó, khi đó nó phải thông báo cho một hay nhiều SP phía nguồn để hạn chế hoặc không được tiếp tục gửi thêm các bản tin có cấp ưu tiên quy định hoặc thấp hơn.
Thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm: được thực hiện tại một điểm báo hiệu đang hoạt động như STP, nhưng tuyến báo hiệu giữa điểm báo hiệu SP này đến một trong những SP lân cận có sự cố thì SP đóng vai trò như STP trên sẽ có nghĩa vụ thông báo cho các SP lân cận khác biết rằng không được truyền các bản tin qua nó để tới SP kia vì đang có sự cố.
Thủ tục được phép chuyển giao: sau khi thực hiện thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm, nếu tuyến báo hiệu trước đó có sự cố nay đã được khôi phục lại thì thủ
tục được phép chuyển giao được thực hiện để thông báo với các SP liên quan có thể định tuyến lưu lượng qua tuyến trước đó.
Thủ tục chuyển giao bị hạn chế: được thực hiện tại một STP khi nó phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng chúng không nên định tuyến qua STP đó nữa.
Thủ tục kiểm tra chùm kênh báo hiệu (chùm tuyến báo hiệu): được thực hiện ở các điểm báo hiệu để kiểm tra xem lưu lượng báo hiệu hướng tới một điểm đích nào đó có thể lập tuyến thông qua một điểm chuyển tiếp STP hay không. Thủ tục kiểm tra độ tồn đọng chùm tuyến báo hiệu: được thực hiện tại một điểm báo hiệu để cập nhật trạng thái tồn đọng liên quan tới một chùm tuyến báo hiệu đi đến một điểm đích nào đó.
Để thực hiện các thủ tục trên hệ thống báo hiệu số 7 đã đưa ra một loạt các bản tin để điều hành mạng báo hiệu. Các bản tin này có nhận dạng riêng bằng 4 bit chỉ thị dịch vụ SI trong octet SIO là “0000”.
Điều hành lưu lượng báo hiệu
Điều hành lưu lượng báo hiệu bao gồm: Xác định mức định tuyến thông thường
Kích hoạt hoặc không kích hoạt kênh báo hiệu Kích hoạt hoặc không kích hoạt tuyến báo hiệu Hạn chế tuyến báo hiệu
Kích hoạt điểm báo hiệu
Điều hành lưu lượng báo hiệu được thực hiện giữa hai điểm báo hiệu liên quan với nhau trong mạng báo hiệu để đạt được mục đích là lưu lượng báo hiệu được truyền trên các kênh báo hiệu không bị sự cố. Chức năng điều hành lưu lượng báo hiệu được sử dụng để chuyển đổi lưu lượng báo hiệu từ kênh hoặc tuyến này đến kênh hoặc tuyến khác. Nếu có sự ứ đọng lưu lượng báo hiệu ở một điểm báo hiệu thì chức năng này cũng làm giảm tạm thời lưu lượng báo hiệu đến điểm báo hiệu đó. Nó sẽ xảy ra trong các trường hợp sau:
Lỗi mạng báo hiệu (các kênh báo hiệu hoặc SP) dẫn đến chùm tuyến không sẵn sàng. Trong trường hợp này điều khiển luồng sẽ đưa ra giới hạn khôi phục trạng thái hoạt động của mạng.
Nghẽn kênh hoặc điểm báo hiệu dẫn đến quá trình định dạng lại không được thực hiện.
Hỏng một phần quan trọng dành cho việc điều hành bản tin được phân bổ của người sử dụng bởi MTP.
Khi khả năng truyền bình thường được khôi phục, thì chức năng điều khiển luồng sẽ bắt đầu trạng thái của luồng lưu lượng bình thường.
1. Chuyển đổi – Changeover
Chuyển đổi cấu hình mạng Hoạt động chuyển đổi ban đầu Thủ tục cập nhật bộ đệm Hạn chế và thay đổi lưu lượng Thủ tục chuyển đổi khẩn
Các thủ tục cho các trạng thái bình thường
Khi một kênh truyền báo hiệu có sự cố thì thủ tục này đưa ra phương thức chuyển lưu lượng báo hiệu hiện thời trên kênh có sự cố sang một kênh báo hiệu khác ở trạng thái tốt.
2. Chuyển lại – Changeback
Sau khi một kênh báo hiệu có sự cố đã được khắc phục trở lại trạng thái sẵn sàng làm việc, tiếp đó là thủ tục đồng bộ ban đầu được thực hiện đối với kênh báo hiệu này và cuối cùng là thủ tục “chuyển lại” sẽ thông báo cho các điểm báo hiệu có liên quan tới kênh báo hiệu này biết rằng kênh báo hiệu này đã sẵn sàng phục vụ trở lại.
Các hoạt động khôi phục ban đầu Thủ thục điều khiển kế tiếp Thủ tục thay đổi
Thủ tục cho các trạng thái bất thường 3. Định tuyến lại bắt buộc
Thủ tục này được bắt đầu trong trường hợp có một tuyến đến một điểm báo hiệu nhất định bị mất liên lạc. Bản tin báo hiệu cho điểm báo hiệu trên sẽ được tái định tuyến đến các điểm báo hiệu lân cận để tìm ra các tuyến báo hiệu khác thay thế để tiếp tục được chuyển đến đích. Đồng thời các bản tin này sẽ được lưu trữ trong các bộ đệm để tránh mất mát và không gây ù tắc lưu lượng cho các tuyến khác. Khi tuyến báo hiệu được khôi phục thì các bản tin đến điểm báo hiệu nói trên được định tuyến lại theo con đường này và các bản tin chứa trong bộ đệm bắt buộc được tái định tuyến lại đầu tiên.
4. Định tuyến lại có điều khiển
Mục đích của việc định tuyến lại có điều khiển nhằm sắp xếp tối ưu hóa định tuyến và hạn chế đến mức thấp nhất việc mất thứ tự các bản tin báo hiệu. “Định tuyến lại có điều khiển” chỉ thị thời gian điều khiển thủ tục đảo lưu lượng, quá trình xử lý sẽ giống nhau cho đến khi thủ tục chuyển lại được thực hiện trong một số trường hợp.
Thủ tục cơ bản của định tuyến lại có điều khiển được sử dụng trong hai trường hợp:
Thứ nhất, khi tuyến báo hiệu hướng về một điểm đích đang hoạt động (cả trong trường hợp mạng báo hiệu đang khôi phục lỗi đầu xa đang xảy ra trước đó), lưu lượng báo hiệu sẽ được đảo lại về phía điểm đích đó từ sự lựa chọn trong tuyến báo hiệu thông thường đến điểm báo hiệu có liên quan.
Thứ hai, khi một bản tin hạn chế truyền được nhận, sau đó chức năng quản lý lưu lượng báo hiệu sẽ quyết định khả năng lựa chọn định tuyến thích hợp (bởi vì khả năng định tuyến thông qua một chùm kênh khác với chỉ định tại bản tin hạn chế truyền đã thu).
5. Chia tải – Load Sharing
Chia tải là một chức năng quan trọng của MTP mức 3, nó là sự phân bố lưu lượng trên các kênh khác nhau của một chùm kênh báo hiệu. Đây còn gọi là chức năng định tuyến bản tin báo hiệu. Khi ở trạng thái bình thường tất cả các bản tin có mã định tuyến giống nhau sẽ được đưa vào cùng một tuyến truyền trên các kênh báo hiệu và các STP giống nhau.
6. Thay đổi khẩn cấp
Thủ tục này được bắt đầu khi thủ tục thay đổi bình thường không thực hiện được.
7. Khởi tạo MTP
Mục đích của thủ tục này là để bảo vệ mạng và điểm báo hiệu khi điểm báo hiệu này bị mất liên lạc sau một thời gian rồi trở lại hoạt động bình thường.
Khi một SP bị cách ly khỏi mạng sau một thời gian nhất định, nó sẽ không đảm bảo duy trì giá trị của số liệu định tuyến (trong trường hợp lý do gây ra bởi việc cô lập thực thể quản lý khỏi nút mạng, chế độ khôi phục lưu lượng sẽ được dành cho phần tử bị cô lập cục bộ). Vì vậy vấn đề sẽ xảy ra khi tiếp tục phát lưu lượng của người sử dụng bởi số liệu định tuyến sai khi xảy ra nhiều hành động đồng thời (như kích hoạt kênh, thủ tục chuyển lại…), điều này cũng có thể xảy ra với nút của MTP đang khởi tạo.
Thủ tục khởi tạo MTP nhằm mục đích bảo vệ cho nút của MTP đang khởi tạo và cho mạng. Đây là thủ tục cho phép định thời MTP đang khởi tạo có số kênh vừa đủ được kích hoạt và tổng đài có đầy đủ số liệu định tuyến của mạng, lúc này lưu lượng của người sử dụng được bắt đầu truyền đi…
8. Điều hành hạn chế
Thủ tục này là để cho phép một cá nhân có thể gửi các bản tin kiểm tra qua kênh báo hiệu đã bị ức chế.
9. Điều khiển luồng
Điều khiển luồng lưu lượng báo hiệu của từng đối tượng sử dụng MTP. Ở một điểm báo hiệu khi một phần sử dụng nào đó đang có vấn đề ùn tắc lưu lượng báo hiệu thì thủ tục này sẽ thông báo với các điểm báo hiệu đã gửi bản tin đến.Vì vậy lưu lượng báo hiệu đến phần sử dụng này sẽ được giảm thiểu cho nên việc ùn tắc có thể sẽ được giải quyết.
1.5. Các Chức Năng Đối Tượng Sử Dụng 5 Mức 4
Các chức năng đối tượng sử dụng ở lớp 4 gồm những chức năng đặc trưng, dành riêng cho từng đối tượng sử dụng mạng (không phải là cho từng người sử dụng
mạng). Nó gồm các phần ứng dụng cho từng đối tượng sử dụng riêng như: ISUP (ISDN User Part), DUP (Data User Part), TUP (Telephone User Part), SCCP (Signalling Connection Control Part). TCAP (Transaction Capabilities Application Part)…
TUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập cho người sử dụng là các thuê bao bình thường. Nó điều khiển cuộc gọi trong tổng đài điện thoại bằng cách trao đổi báo hiệu với các tổng đài khác. Mỗi tín hiệu điều khiển cuộc gọi được gửi đi đều liên quan tới một mạch thoại nào đó.
DUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập hỗ trợ cho dịch vụ truyền tải dữ liệu.
SCCP cung cấp các chức năng bổ xung cho mức MTP và thuộc mức trên MTP. SCCP cùng với MTP tạo thành phần dịch vụ mạng báo hiệu số 7 – NSP (Network Service Part). Nó cung cấp dịch vụ vận chuyển, sự giao cắt của mạng và định hướng kết nối trong mạng, đồng thời cũng cung cấp giao diện giữa lớp mạng và lớp truyền tải MTP, thông qua SCCP mà tin báo có thể được định tuyến trong cả mạng dựa vào nhãn toàn cầu GT.
Sự phát triển của mạng viễn thông là rất nhanh chóng và trong tương lai rất nhiều dịch vụ mới sẽ ra đời, nó đòi hỏi phải chuyển giao báo hiệu giữa các nút mạng nhanh nhất và hiệu quả nhất, để đáp ứng nhu cầu đó các tổ chức chuẩn hóa mạng viễn thông đã đưa ra khái niệm “khả năng giao dịch” TC (Transaction Capability) và một phần quan trọng của nó là “phần ứng dụng khả năng giao dịch” TCAP (Transaction Capabilities Application Part) nhằm hỗ trợ cho các ứng dụng trong môi trường phân tán. TCAP là một giao thức chung có khả năng đưa các tính chất mới vào trong mạng viễn thông một cách dễ dàng, do đó sẽ làm giảm việc phát triển thêm các giao thức mới mỗi khi có tính chất mới được đưa ra. TCAP dựa trên dịch vụ kết nối không theo kết nối logic trong mạng của SCCP và kết hợp với MTP để đưa ra giao thức báo hiệu end – to – end. Những đối tượng sử dụng các khả năng giao dịch này được gọi là đối tượng sử dụng TC (TC User). Một trong những TC User quan trọng là “phần thủ tục ứng dụng trong di động” MAP (Mobile Application Part) mà ta sẽ tìm hiểu kỹ trong chương sau.
ISUP đóng vai trò tạo các chức năng, giao thức truy nhập hỗ trợ cho dịch vụ ISDN (bao gồm cả dịch vụ thoại và phi thoại). Ngoài ra, ISUP kết hợp với SCCP (mức 4) để cho phép ISUP có thể sử dụng các chức năng của SCCP cho báo hiệu end – to – end.
Có rất nhiều các phần ứng dụng của người sử dụng khác nữa, mỗi phần ứng dụng được triển khai để xây dựng những dịch vụ mạng mới của mạng viễn thông.
CHƯƠNG II: PHẦN ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 7 MAP
2.1. Tổng Quan
Phần ứng dụng trong thông tin di động – MAP (Mobile Application Part) như đã nói ở chương trước là một user của TCAP. Nó cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết để có thể trao đổi thông tin giữa các thành phần của mạng di động. Theo mô hình OSI thì cả MAP và TCAP đều ở lớp 7 và được hỗ trợ bởi các lớp dưới. Hiện nay, trong hệ thống báo hiệu số 7 thì phần dịch vụ trung gian ở các lớp 4, 5, 6 chưa được sử dụng, điều đó có nghĩa là các chức năng ở đó được coi là trong suốt.
TCAP kết hợp với phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao tin báo MTP làm cơ sở cho phần MAP. Nhờ đó MAP có thể cung cấp các tiện ích cần thiết cho việc ứng dụng các dịch vụ thoại và phi thoại trong mạng di động.
Nội dung chính của chương này sẽ giải thích rõ về cấu trúc của một mạng di động điển hình đó là GSM và giải thích rõ cách làm thế nào mà các thành phần trong mạng này có thể trao đổi thông tin với nhau.
2.2. Cấu Hình Của Mạng Di Động
Cấu hình mạng di động được trình bày chủ yếu ở đây là của mạng GSM. Đó là mạng viễn thông lớn nhất hiện nay, không ngừng được phát triển và hiện đang chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ các thuê bao trên toàn thế giới.
GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống di động toàn cầu do châu Âu thiết kế nhằm đáp ứng được dung lượng lớn của người sử dụng trên toàn châu Âu cũng như toàn thế giới. Hiện nay nó đã phủ sóng ở rất nhiều quốc gia trên thế giới và cũng cả ở Việt Nam. Những mạng viễn thông di động lớn của Việt Nam hiện nay cũng đang hoạt động theo tiêu chuẩn của GSM (như Vinaphone, Mobile Phone, Viettel).
Tiêu chuẩn GSM cung cấp một số tính năng như thông tin di động số liệu tốc độ cao, các dịch vụ gia tăng đa dạng, các máy di động được thiết kế gọn nhẹ, tiêu hao ít năng lượng. Ngoài ra nó còn được thiết kế để có thể kết hợp với các mạng PSTN/ISDN và tương thích với các môi trường di động khác. Nhờ vậy khả năng tương tác giữa GSM với các môi trường khác được đảm bảo
Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô cạnh nhau để đảm bảo là nó có thể phục vụ toàn bộ trong vùng phủ sóng (vì vậy cũng có khi nó được gọi là mạng tổ ong). Mỗi ô có một trạm thu phát cơ sở BTS (Base Transceiver Station) làm việc ở một kênh vô tuyến nhất định. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. Một bộ điều khiển trạm cơ sở BSC (Base
Service Controller) điều khiển một nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất.
Hình 12: Cấu trúc mạng di động GSM User Level Network Level Signalling Level Database Level ******* ******* ******* ******* ******* ISDN or PSTN Switched Network LE PLMN GMSC MSC MSC Area MSC BSC BSC BTS BTS BTS