Báo cáo chuyên đề kết thúc thử việc

ation Part) và phần ứng dụng cho khai thác, bảo dưỡng OMAP (Operation & Maintenence Application Part) như đã mô tả trong hình trên. Chúng cũng tương ứng với lớp 7 trong mô hình OSI. 5.1 Cấu trúc và chức năng của MTP USER USER USER SCCP MTCS MTCS MTCS Signaling Data Link Signaling Data Link MTP Một cách tổng quát, MTP được chia thành 2 phần chính : +) Hệ thống điều khiển truyền bản tin MTCS (Message Transfer Control System ) qua mạng SS7. +) Kênh số liệu thông tin báo hiệu SDL ( Signaling Data Link ) để kết nối và truyền dẫn hai chiều giữa hai điểm báo hiệu (SP). MTP là phần chung cho tất cả các UP khác nhau. Bao gồm các chức năng tương ứng với các mức (Lớp) như sau : (+) Đường số liệu báo hiệu ( Signaling Data Link - Mức 1 ) để đấu nối giữa hai tổng đài và hệ thống điều khiển chuyển giao bản tin MTCS. (+) Chức năng đường báo hiệu ( Signaling Link Function - Mức 2 ) (+) Chức năng mạng báo hiệu ( Signaling Network Function - Mức 3 ). * Đường số liệu báo hiệu ( MTP - Level 1 ) MTP mức 1 tương đương với Lớp vật lý (Lớp 1) trong OSI. Mức này định rõ các đặc tính vật lý, các đặc tính điện, và các đặc tính chức năng của các đường báo hiệu, các đặc tính này được mô tả chi tiết trong các khuyến nghị của CCITT G703, 732 và 734. Đó là các đường truyền dẫn số liệu 2 chiều, gồm 2 kênh hoạt động trên 2 hướng ngược nhau. MUX ST Switch ET ET Switch MUX ST Kênh số liệu báo hiệu - Mức 1 64kb/s G703 PCM 30 G703 Kênh số liệu báo hiệu có thể là số hoặc là analog. Kênh số được thiết lập bởi các kênh truyền dẫn số (64 kb/s) và các bộ chuyển mạch số. Kênh analog được thiết lập bởi kênh truyền dẫn analog tần số thoại (4 KHz) và các MODEM thoại. (*) Đường báo hiệu ( MTP Level 2) Phần chuyển giao bản tin MTP mức 2 kết hợp cùng với MTP mức 1 cung cấp một kênh báo hiệu cho chuyển giao bản tin báo hiệu trực tiếp giữa hai điểm báo hiệu đã đấu nối. MTP mức 2 tương đương với lớp 2 trong mô hình OSI, được biểu thị như sau : MUX ST Switch ET ET Switch MUX ST Kênh số liệu báo hiệu - Mức 1 Mức 2 Mức 2 Các chức năng của đường báo hiệu MTP mức 2 bao gồm : - Đồng bộ các cờ hiệu và xác định giới hạn của đơn vị tín hiệu. - Phát hiện lỗi, giám sát lỗi và sửa lỗi - Đồng bộ ban đầu - Cắt bộ xử lý - Điều khiển luồng báo hiệu mức 2 Mục đích các chức năng của đường báo hiệu MTP mức 2 là để đảm bảo rằng các bản tin được phân chia tới đầu ra một cách chính xác, theo tuần tự đúng và không tổn thất hoặc trùng lặp. (+) Xác định giới hạn của đơn vị tín hiệu - Thời điểm bắt đầu và kết thúc của đơn vị tín hiệu được chỉ thị bởi mô hình cờ (Flag) 8 bit duy nhất : 0 1 1 1 1 1 1 0 - Để đảm bảo trong đơn vị tín hiệu không thể có mô hình bị trùng lặp thì các bít chèn được bổ xung bằng cách thêm các bit 0 vào chuỗi liên tiếp 5 bit của tin báo. Ở phía thu các bit chèn này được tách ra trước tiên cùng với thủ tục xác định cờ hiệu. (+) Phát hiện lỗi : Chức năng phát hiện lỗi được thực hiện nhờ có 16 bit kiểm tra (CK). - Các bit kiểm tra CK ( kiểm tra tổng ) được tạo ra nhờ kết cuối báo hiệu, hoạt động theo một thuật toán đã xác định. Ở phía kết cuối báo hiệu thu, một phương pháp thực hiện tương tự được sử dụng để tính toán kiểm tra tổng, sau đó sẽ được so sánh với tổng kiểm tra đã thu được. - Nếu hai tổng kiểm tra này không bằng nhau thì có nghĩa là tín hiệu đã bị lỗi, sự hiện diện của lỗi sẽ được chỉ thị và khối tín hiệu sẽ bị huỷ bỏ. (+) Sửa lỗi : Trường sửa lỗi (EC) gồm 16 bit gồm 4 nhóm bit chức năng như đã trình bày ở phần trước : FIB, FSN, BIB, BSN. Ở đây chỉ đưa ra ví dụ về thủ tục sửa lỗi cơ bản trong báo hiệu SS7 ( Thủ tục này sử dụng cho các kênh báo hiệu với trễ truyền dẫn cho phép < 15ms ). - Nếu bản tin báo hiệu nhận được hoàn toàn chính xác thì kết cuối báo hiệu phía thu sẽ gửi sự khẳng định bằng cách xen vào số trình tự hướng về (BSN) bằng số trình tự hướng đi (FSN) nhận được trong tất cả các dạng tin báo. Bit chỉ thị hướng về (BIB) được đặt giá trị bằng bit chỉ thị hướng đi (FIB). Khi nhận được tín hiệu khẳng định, phía đầu phát sẽ loại bỏ bản tin khỏi bộ đệm phát lại. - Nếu bản tin báo hiệu nhận được là không chính xác, thì phía thu sẽ gửi phủ định bằng cách đảo bít chỉ thị hướng về (BIB). Số trình tự hướng đi (FSN) của tin báo cuối cùng nhận được là chính xác sẽ được cài vào trường số trình tự hướng về (BSN) để thông báo và yêu cầu phát lại khối tin bị lỗi. Khi nhận được tín hiệu phủ định, phía phát sẽ ngừng truyền khối tín hiệu mới, và truyền lại các khối tín hiệu bị lỗi lưu trong bộ đệm phát lại. (+) Đồng bộ ban đầu : Là thao tác dùng để khởi động một đường báo hiệu hoặc khi phục hồi lại một kênh liên kết sau khi có sự cố. Việc đồng bộ được thực hiện bằng cách trao đổi bắt buộc các đơn vị tín hiệu trạng thái đường ( LSSU ) giữa hai điểm báo hiệu liên quan. Các trạng thái của kênh báo hiệu được đánh dấu bởi 3 bit có trọng số đầu tiên trong trường trạng thái SF của LSSU. ( như đã chỉ ra trong phần giới thiệu các đơn vị tín hiệu ở trên ). (+) Dừng bộ xử lý : Bộ xử lý ngừng hoạt động là trạng thái khi các bản tin báo hiệu không thể được chuyển giao cho các Lớp 3 và Lớp 4. Điều này xảy ra khi bộ xử lý trung tâm có sự cố, nhưng cũng có thể do sự kìm hãm của một kênh báo hiệu nào đó. Khi bộ điều khiển kênh báo hiệu nhận biết được trạng thái ngừng hoạt động này, nó bắt đầu phát liên tiếp các LSSU với trường trạng thái SF có giá trị "100" ( Ngừng bộ xử lý ) và huỷ bỏ toàn bộ các MSU đã nhận được. (+) Điều khiển lưu lượng mức 2 : Điều khiển lưu lượng được bắt đầu khi độ nghẽn được phát hiện ở phía đầu thu qua các bit chỉ thị trạng thái đường trong LSSU và từ chối tiếp nhận tất cả MSU đến. Khi độ nghẽn giảm việc chấp nhận các MSU lại tiếp tục. - Trong khi tắc nghẽn, phía đầu phát sẽ được gửi thông báo về tình trạng này theo chu kỳ, nếu hiện tượng tắc nghẽn tiếp tục kéo dài, đầu phát sẽ chỉ thị kênh lỗi. Hiện tượng nghẽn này sẽ được bộ điều khiển trạng thái kênh LSC thông báo lên MTP mức 3. (*) Chức năng mạng báo hiệu ( MTP-Level 3 ) MTP mức 3 có hai chức năng chính là : - Xử lý các bản tin báo hiệu ( xử lý lưu lượng ) - Quản lý và điều hành mạng báo hiệu Xử lý bản tin báo hiệu Điều hành mạng báo hiệu Các chức năng của kênh báo hiệu Kênh số liệu báo hiệu Các chức năng của mạng báo hiệu Kênh báo hiệu Phần chuyển giao tin báo MTP Các UP Mức 4 Mức 2 Mức 4 Mức 1 Các bản tin báo hiệu Các tín hiệu điều khiển (+) Xử lý bản tin báo hiệu : Mục đích của các chức năng xử lý bản tin báo hiệu là đảm bảo các bản tin báo hiệu xuất phát do một UP riêng biệt nào đó ở một SP ( SP nguồn ) được phân phát tới cùng một phần của UP ở SP đích đã được UP phía đích chỉ ra. Chức năng xử lý bản tin báo hiệu này dựa vào thông tin trong trường Octet thông tin dịch vụ (SIO) và nhãn định tuyến ( LABEL ) để nhận dạng các điểm đích và điểm nguồn. Nhãn định tuyến bao gồm 3 thành phần : - Mã điểm báo hiệu nguồn và mã điểm đích : OPC và DPC - Mã lựa chọn đường báo hiệu : SLS OPC và DPC được dùng để xác định điểm khởi phát và điểm đích của bản tin báo hiệu. SLS được sử dụng để phân tải khi 2 hoặc nhiều đường báo hiệu được đấu nối trực tiếp giữa 2 điểm báo hiệu này. Chức năng xử lý bản tin bao gồm 3 chức năng chính sau : - Chức năng định tuyến bản tin báo - Chức năng phân biệt bản tin báo - Chức năng phân bổ bản tin báo Phân bổ tin báo Phân biệt tin báo Định tuyến tin báo Xử lý bản tin báo hiệu- Mức3 Mức 2 Mức 4 (+) Định tuyến tin báo : Chức năng này được sử dụng ở mỗi SP để xác định đường báo hiệu sẽ được sử dụng để truyền bản tin tới SP đích. Việc định tuyến này phải dựa vào 3 trường thông tin cơ bản là : Phần chỉ thị mạng NI trong trường SIO, trường chọn lựa đường báo hiệu SLS và mã điểm đích DPC trong nhãn định tuyến LABEL ở trường SIF. (+) Phân biệt bản tin : Một SP có thể hoạt động như một điểm đích hoặc như một điểm chuyển giao STP cho bản tin báo hiệu. Nếu một bản tin đến được xác định là không thuộc SP này thì nó sẽ được gửi đến chức năng tạo tuyến, còn nếu DPC chỉ ra chính là địa chỉ của SP này thì nó sẽ được gửi tới chức năng phân bổ bản tin. Việc phân biệt bản tin được thực hiện thông qua việc phân tích NI và DPC có trong bản tin thu được. (+) Phân bổ tin báo : Chức năng phân bổ tin báo được sử dụng tại điểm báo hiệu SP làm nhiệm vụ đưa bản tin báo hiệu thu được tới : - Các phần của người sử dụng - Phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP. - Phần điều hành mạng báo hiệu MTP ( Mức 3 ) - Phần kiểm tra và bảo dưỡng mạng báo hiệu của MTP. Chức năng phân bổ tin báo được thực hiện dựa vào nội dung của khối chỉ thị dịch vụ SI trong trường SIO Trường các dịch vụ Bộ chỉ thị dịch vụ D C B A Mạng quốc tế Dự phòng QT Mạng quốc gia Dành cho sử dụng quốc gia 0 0 1 1 0 1 0 1 D­ D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ... 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 ... 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 ... 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 ... 1 Điều hành mạng báo hiệu Kiểm tra mạng báo hiệu Dự phòng SCCP Phần của người dùng thoại UP ISDN UP số liệu UP số liệu Dự phòng Octet thông tin dịch vụ SIO (+) Quản lý và điều hành mạng báo hiệu Mục đích chính của chức năng quản lý mạng là cung cấp khả năng lập lại cấu hình của mạng báo hiệu trong trường hợp xảy ra sự cố và điều khiển lưu lượng báo hiệu trong trường hợp bị nghẽn. Các chức năng điều hành mạng báo hiệu được chia thành : - Điều hành lưu lượng báo hiệu - Điều hành kênh báo hiệu - Điều hành tuyến báo hiệu (+) Điều hành lưu lượng báo hiệu : ( Signalling Traffic Management ) Chức năng điều hành lưu lượng báo hiệu được sử dụng để chuyển đổi lưu lượng báo hiệu từ kênh hoặc tuyến này tới kênh hoặc tuyến khác. Cũng có thể nó chỉ làm giảm lưu lượng báo hiệu một cách tạm thời trong trường hợp có nghẽn mạch xảy ra. Chức năng điều hành lưu lượng báo hiệu gồm các thủ tục sau : - Thủ tục chuyển đổi ( Change - Over Procedure ) : Thủ tục này dùng để chuyển đổi lưu lượng từ một kênh báo hiệu bị lỗi đến một kênh báo hiệu dự phòng ( alternate link ). Khi thực hiện thủ tục này, các kênh báo hiệu sẽ được truyền lại một cách tuần tự. - Thủ tục chuyển đổi phục hồi ( Change Back Procedure ) : Dùng để chuyển đổi lưu lượng báo hiệu từ một kênh báo hiệu dự phòng về kênh bị sự cố đã được phục hồi. - Thủ tục tái định tuyến bắt buộc ( Forced Rerouting Procedure ) : Là một quá trình chuyển đổi lưu lượng báo hiệu xung quanh một sự cố hư hỏng ở một SP xa trong mạng báo hiệu. Thủ tục này thực hiện bằng cách gửi đi một bản tin ngắn cấm lưu lượng báo hiệu đi qua SP này. - Thủ tục điều khiển luồng ( Flow Control ) : Là thủ tục điều khiển ngưng phát các bản tin mới khi nó không còn có khả năng phân phối các bản tin đó qua mạng. Điều này có thể xảy ra tại một SP bị quá tải. - Thủ tục tái định tuyến có điều khiển ( Controlled Rerouting Procedure) Là một quá trình phục hồi chuyển đổi lưu lượng báo hiệu về một tuyến báo hiệu đã được xác định rõ sau khi thủ tục tái định tuyến bắt buộc đã kết thúc. (+) Điều hành kênh báo hiệu ( Signalling Link Management ) Chức năng này có nhiệm vụ duy trì các khả năng của chùm kênh đã định bằng cách phục hồi các kênh báo hiệu bị hư hỏng, kích hoạt các kênh báo hiệu ở trạng thái rỗi, và ngừng kích hoạt các kênh nào đó đã được đồng bộ. Chức năng điều hành kênh báo hiệu gồm một số thủ tục sau : - Kích hoạt kênh báo hiệu ( Signalling Link Activation ) : đây chính là thủ tục đồng bộ ban đầu. Khi một kênh lần đầu tiên được kích hoạt thì MTP-Mức 3 sẽ chỉ thị cho Mức 2 bắt đầu thực hiện thủ tục đồng bộ và đưa kênh vào hoạt động, đồng thời sẽ chỉ thị cho các điểm báo hiệu lân cận biết rằng kênh đã được kích hoạt. Để thực hiện việc này, mỗi lần kênh được kích hoạt và đưa vào phục vụ thì một bản tin kiểm tra kênh báo hiệu SLTM (Signalling Link Test Message ) được tạo ra và truyền trên kênh. - Phục hồi kênh báo hiệu ( Link Restoration ) là thủ tục đồng bộ sau khi kênh báo hiệu bị hư hỏng bằng việc gọi thủ tục đồng bộ và sử dụng bản tin LSSU để thông báo cho các điểm lân cận biết trạng thái của kênh. Sau khi đồng bộ thì Mức 3 cũng tạo ra một SLTM và truyền trên kênh như thủ tục kích hoạt kênh. - Kích hoạt chùm kênh báo hiệu ( Link Set Activation ) : Kích hoạt một chùm kênh dù ở mức khẩn cấp hay bình thường. ( trong đó chùm kênh này có thể không có kênh báo hiệu nào hoạt động ). - Chỉ định kênh báo hiệu và đầu cuối báo hiệu ( Link and Terminal Activation ) dùng để chỉ định các kênh báo hiệu đến một thiết bị đấu nối báo hiệu nào đó. - Ngừng kích hoạt một kênh báo hiệu ( Link Deactivation ), là thủ tục ngưng hoạt động một kênh báo hiệu nào đó mặc dù nó không có hư hỏng. (+) Điều hành tuyến báo hiệu Chức năng điều hành tuyến báo hiệu được sử dụng để phân bổ thông tin về trạng thái của mạng báo hiệu, nhằm ngăn hoặc giải toả các kênh báo hiệu. Chức năng này bao gồm các thủ tục sau : - Thủ tục điều khiển chuyển giao (Transfer Control) : Chức năng này được thực hiện tại một STP đối với một tin báo có liên quan đến địa chỉ đích nào đó, khi ấy nó phải thông báo cho một hay nhiều SP phía nguồn để hạn chế hoặc không được tiếp tục gửi thêm các tin báo có cấp ưu tiên quy định hoặc thấp hơn. - Thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm ( Transfer Prohibited ) : Được thực hiện tại một SP đang hoạt động như là một STP khi nó phải thông báo cho một hoặc nhiều SP lân cận biết rằng chúng không được định tuyến qua STP này. - Thủ tục được phép chuyển giao ( Transfer Allowed Procedure ) : Được thực hiện tại một STP khi nó phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng chúng có thể thiết lập chuyển đổi lưu lượng báo hiệu qua các tuyến báo hiệu đến điểm đích thông qua STP này. - Thủ tục chuyển giao bị hạn chế ( Transfer Restricted Procedure ) : Cũng được thực hiện tại một STP khi nó phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng nếu có thể chúng không nên định tuyến qua STP này nữa. - Thủ tục kiểm tra chùm tuyến báo hiệu ( Signalling Route Set Test Procedure ) : Được thực hiện tại các SP để kiểm tra xem lưu lượng báo hiệu hướng tới một SP đích nào đó có thể được thiết lập thông qua một STP lân cận hay không. - Thủ tục kiểm tra đỗ nghẽn mạch ở chùm tuyến báo hiệu ( Signalling Route Set Congestion Test Procedure ) : Được thực hiện ở một SP để cập nhật trạng thái nghẽn mạch liên quan tới một chùm tuyến báo hiệu đi đến một Sp nào đó trong mạng. 5.2 Phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP SCCP đã được CCITT đưa vào sách đỏ năm 1984, nó cung cấp các chức năng bổ xung cho MTP như đã trình bày ở phần trên. Khối chức năng SCCP nằm trên MTP trong cấu hình của SS7, là một giao thức sử dụng để truy nhập cơ sở dữ liệu và các điểm truy nhập khác trên mạng, cung cấp các dịch vụ đấu nối có hướng và vô hướng ( không định hướng ). Như vậy SCCP phối hợp với MTP tạo nên phần dịch vụ mạng NSP (Network Service Part) tương ứng với lớp mạng trong mô hình của OSI. SCCP cung cấp tất cả các chức năng của lớp mạng mà các chức năng này không được đề cập đến trong MTP, ví dụ như việc : đánh địa chỉ và đấu nối. Ta có sơ đồ khối cấu trúc chức năng của SCCP : UP Điều khiển kết nối có hướng Điều khiển kết nối vô hướng Điều khiển tạo tuyến MTP Điều hành SCCP SCCP (+) Nguyên tắc đánh địa chỉ của SCCP Để phân phối các bản tin báo hiệu đến đúng điểm đích, trong tạo tuyến của MTP phải sử dụng các thông tin định tuyến có sẵn chứa trong trường chỉ thị dịch vụ (SI) và các mã điểm thu (DPC), vì vậy khả năng định tuyến và chuyển giao tin báo của MTP bị hạn chế, không đáp ứng được với các mạng thông tin đa dịch vụ và nhu cầu phát triển trong tương lai. Trong thông tin báo hiệu, có hai loại địa chỉ khác nhau được sử dụng : địa chỉ cần phiên dịch và địa chỉ không cần phiên dịch. - Đối với địa chỉ cần phiên dịch còn gọi là địa chỉ nhãn toàn cục ( GT- Global Title ). Một nhãn toàn cục là một địa chỉ không cho phép tạo tuyến trực tiếp nên cần đến chức năng phiên dịch của SCCP. SCCP phiên dịch địa chỉ này thành một mã điểm báo hiệu đích (DPC) và một con số phân hệ ( SSN - Subsystem Number ). SSN sẽ xác định User của SCCP tại một điểm báo hiệu, ví dụ như phần quản trị SCCP, phần người sử dụng ISUP hay phần ứng dụng vận hành bảo dưỡng (OMAP). - Đối với loại địa chỉ không cần phiên dịch thì bản thân nó đã có dạng DPC+SSN một cách rõ ràng, nên SCCP và MTP có thể định tuyến trực tiếp. Thường thì các bản tin có địa chỉ không cần phiên dịch này là các bản tin ngắn, chứa thông tin yêu cầu truy vấn cơ sở dữ liệu hoặc điều khiển dịch vụ. (+)Dịch vụ không đấu nối Có hai loại dịch vụ được giao thức SCCP cung cấp là các dịch vụ đấu nối định hướng và các dịch vụ không đấu nối. Ở dịch vụ không đấu nối tất cả các thông tin định tuyến cần để đưa bản tin báo hiệu tới địch phải được nằm ở trong mỗi gói số liệu (đây là dạng thông tin có địa chỉ không cần đến chức năng phiên dịch của SCCP). Không có sự đấu nối lô gíc được thiết lập giữa các nút đầu cuối, có nghĩa là không có các giai đoạn thiết lập và giải phóng kết nối mà chỉ có giai đoạn truyền số liệu. Vì vậy dịch vụ này thường được sử dụng để chuyển giao những lượng nhỏ thông tin giữa những người sử dụng ở xa. Ví dụ như phát tín hiệu cảnh báo từ một tổng đài nội hạt tới OMC, hay ứng dụng trong việc truy vấn cơ sở dữ liệu của một MSC với HLR hay thông tin định vị của MS với VLR. - Dịch vụ loại 0 là dịch vụ không đấu nối cơ bản. Trong loại này đơn vị số liệu bản tin được chuyển từ tầng cao hơn đến SCCP ở nút phát và sau đó chuyển tới SCCP ở nút thu để đi tiếp đến tầng cao hơn. Một bản tin có thể đi qua tuyến đường khác với tuyến mà bản tin trước đó đã đi có nghĩa là nó được gửi đi một cách độc lập, do đó dữ liệu nhận được có thể không theo thứ tự như khi phát. - Dịch vụ loại 1 là dịch vụ không đấu nối có trình tự : Trong loại này sẽ bổ xung thêm cho các đặc tính của loại 0 để tạo ra một trình tự phân phối các bản tin cho SCCP. OMAP SCCP MTP OMAP SCCP MTP Các dịch vụ không đấu nối SL SL LE OMC (+) Dịch vụ đấu nối có hướng Dịch vụ đấu nối có hướng là khả năng chuyển giao bản tin báo hiệu qua đấu nối báo hiệu đã được thiết lập trước ( một đường thiết lập về mặt logic). Việc đấu nối này có thể là tạm thời hoặc vĩnh cửu. Có thể mô tả dịch vụ này như việc gửi một gói tin làm nhiệm vụ hoa tiêu qua mạng và đến nơi nhận. Gói hoa tiêu này sẽ tìm ra và thiết lập một đường đi thành công xuyên qua mạng, các bản tin báo hiệu sau đó sẽ đi theo đường này. Vì vậy người ta còn gọi đây là kiểu định hướng theo mạch ảo. Dịch vụ đấu nối có hướng được sử dụng khi có nhiều tin báo để chuyển giao hoặc các bản tin quá dài, đến mức phải phân ra thành từng đoạn sau đó ở phía thu sẽ phải nhóm trở lại. Có 2 loại dịch vụ đấu nối có hướng sử dụng : - Dịch vụ loại 2 : Là đấu nối định hướng cơ sở, các bản tin báo hiệu giữa các User SCCP được thực hiện nhờ việc thiết lập đấu nối báo hiệu tạm thời hoặc vĩnh cửu. Nhưng chất lượng của dịch vụ không được cao như việc mất tin báo, các lỗi không phát hiện được, nhầm tuần tự . . . - Dịch vụ loại 3 : Loại đấu nối định hướng có điều khiển luồng, các tính chất của loại 2 được bổ xung bằng cách thêm vào chức năng điều khiển luồng, cho phép hạn chế việc thu luồng số liệu từ phía phát. Đồng thời dịch vụ loại 3 còn có khả năng phát hiện mất tin báo hoặc nhầm tuần tự để yêu cầu thiết lập lại sự đấu nối và SCCP sẽ thông báo tới các lớp cao hơn. (+) Chức năng điều hành SCCP Mục đích của chức năng điều hành SCCP là cung cấp các thủ tục để duy trì chất lượng mạng nhờ việc tái định tuyến hoặc điều chỉnh lưu lượng trong mạng khi xảy ra sự cố hoặc tắc nghẽn. Chức năng này chia làm hai phần chức năng : - Điều hành trạng thái điểm báo hiệu (SP) - Điều hành trạng thái phân hệ ( SS ) Điều hành SCCP thu thông tin liên quan đến khả năng truy nhập SP và các phân hệ (SS) để điều chỉnh sự cố. Cấu trúc các bản tin SCCP cơ bản rất giống với bản tin ISUP ( sẽ được trình bày ở phần các người sử dụng UP ). (+) Các phần người sử dụng của SCCP (SCCP Users) Người sử dụng của SCCP là các ứng dụng, hoặc các phân hệ dựa vào các dịch vụ cung cấp của SCCP, cụ thể như sau : - Phần ứng dụng khả năng giao dịch (TCAP) - Phần người sử dụng ISDN ( ISUP ) - Phần ứng dụng vận hành và bảo dưỡng ( OMAP ) - Phần ứng dụng di động (MAP) - Phần ứng dụng IN ( INAP ) - Phần ứng dụng quản lý BSS (BSSMAP) - Phần ứng dụng BSS ( BSSAP ). Các phân hệ trên được nhận dạng bởi số phân hệ ( SSN ) trong phần phiên dịch tiêu đề tổng thể của SCCP. SSN có khả năng phân biệt cực đại lên đến 255 phân hệ. 5.3 Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCAP Phần ứng dụng khả năng giao dịch là một giao thức chung có khả năng đưa các tính chất mới vào trong mạng viễn thông mà không phải phát triển các giao thức mới. Có nghĩa là nó sẽ cung cấp một dịch vụ tổng thể ( giao thức chung ) cho một số lượng lớn các dịch vụ khác nhau mà không có ứng dụng nào ràng buộc với nhau (Khả năng đáp ứng các ứng dụng một cách riêng biệt). TCAP sẽ cung cấp các giao thức và các dịch vụ của lớp ứng dụng. APPL1 APPL2 APPL3 MTP/SCCP = Giao thức chung APPL1 APPL2 APPL3 MTP/SCCP TCAP TCAP - Giao thức thông tin chung Một số các ứng dụng sẽ sử dụng TCAP : - Các ứng dụng của thông tin di động ( MAP ) : cập nhật vị trí, truy vấn cơ sở dữ liệu, SMS, chuyển giao. - Kiểm tra tính hợp pháp và các giao dịch của dịch vụ thẻ tín dụng. - Dịch vụ điện thoại miễn phí - Trao đổi thông tin báo hiệu phi mạch trong các nhóm người sử dụng khép kín (CUG), ví dụ như giữa các thành phần trong hệ thống chuyển mạch (SS) của mạng GSM ( trao đổi dữ liệu giữa HLR và VLR ). - Kiểm tra trạng thái vận hành hoặc khởi tạo vận hành ở các node mạng xa cho các ứng dụng khai thác và bảo dưỡng. TCAP chính là một User của phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP và sử dụng phương thức chuyển giao tin báo không đấu nối. Một ví dụ điển hình trong thông tin di động mà ứng dụng khả năng kết nối này là việc trao đổi các thông tin nhận thực của thuê bao giữa HLR và VLR. Các thông tin nhận thực của thuê bao được gửi từ HLR sang VLR dưới dạng các bản tin của TCAP. Ngoài ra còn nhiều ứng dụng trong các dịch vụ di động như gửi bản tin ngắn, cập nhật trí… Về mặt chức năng, TCAP được chia thành hai lớp nhỏ, đó là lớp phần tử và phân lớp giao dịch. Người sử dụng TC (Khả năng giao dịch) DHA CHA TSL CSL TCAP Tin báo TCAP SCCP Các phân lớp TCAP Xử lý giao dịch (+)Phân lớp phần tử ( CSL - Component SubLayer ) Lớp phần tử cung cấp cho người sử dụng có khả năng yêu cầu hỗ trợ khai thác từ xa và thu các tin tức đáp lại. Có nghĩa là tronng một ứng dụng nào đó người sử dụng có thể yêu cầu sự hướng dẫn từ cơ sở dữ liệu về xử lý cuộc gọi như thế nào. Phân lớp phần tử được chia làm hai phần chức năng là : Xử lý hội thoại (DHA - Dialogue Handle) và xử lý phần tử (CHA - Conponent Handle). (+) Phân lớp giao dịch ( TSL - Transaction SubLayer ) Phân lớp giao dịch cung cấp khả năng để phát các tin báo giữa các phần TCAP khác nhau. Để vận chuyển các tin báo này thì phân lớp giao dịch sử dụng các dịch vụ cung cấp bởi phần dịch vụ của mạng. 5.4 Phần người sử dụng ( UP - User Part ) a) Phần người sử dụng điện thoại (TUP) Phần người sử dụng điện thoại TUP xác định chức năng báo hiệu điện thoại cần thiết ở hệ thống báo hiệu số 7 cho lưu lượng điện thoại quốc gia cũng như quốc tế. Nó cung cấp cùng một tính chất cho báo hiệu của điện thoại cũng như các hệ thống báo hiệu khác của CCITT. Trong mạng báo hiệu, các tín hiệu điện thoại được chuyển giao dưới dạng các đơn vị báo hiệu, với nội dung nằm ở trường SIF trong đơn vị bản tin báo hiệu MSU. Các bản tin báo hiệu TUP được nhóm thành một số nhóm bản tin, mỗi nhóm được xác định bằng mã tiếp đầu H0, mỗi bản tin trong nhóm được xác định bởi mã tiếp đầu H1 khác. Như vậy mỗi bản tin sẽ gồm có hai mã là H0H1. (Mô tả chi tiết bảng mã tiếp đầu của TUP được trình bày ở khuyến nghị Q721, 723, 725). + Cấu trúc bản tin TUP : Tất cả các bản tin TUP đều có một nhãn, hai mã tiếp đầu với độ dài 1 Octet và một số trường phụ khác. Nhãn bao gồm 4 trường phân biệt : USER Infor H0 H1 H1 LABEL CIC OPC DPC SLS 4 Nhãn định tuyến MSU F CK SIF SIO LI EC F 14 14 - Mã điểm đích (DPC) là phần duy nhất để xác định điểm báo hiệu đích - Mã điểm nguồn (OPC) là phần duy nhất để xác định điểm nguồn. - Mã nhận dạng mạch (CIC) là phần duy nhất để xác định xem mạch kết nối là số liệu hay thoại giữa hai điểm báo hiệu nguồn và đích. - Lựa chọn kênh báo hiệu (SLS) là 4 bit có trọng số bé nhất của trường CIC được sử dụng để lựa chọn một kênh báo hiệu từ một chùm kênh. + Nhãn định tuyến (Routing Label) gồm 3 trường DPC, OPC và SLS, nhãn định tuyến được MTP sử dụng để định tuyến các bản tin tới đích đúng. + Các mã tiếp đầu : Mỗi bản tin TUP đều có chứa một Octet (8bit) với hai mã tiếp đầu, đây là phần duy nhất để nhận dạng loại tín hiệu thoại. Sau đây ta xét lưu đồ thiết lập một cuộc gọi thông thường với các kiểu bản tin TUP : SP SP SP STP Đàm thoại IAM (3258) SAO (7) SAO (6) IAM (587) SAO (6) ACM ACM (B tự do) ACM (B trả lời) ANC CBK CLF RLG RLG CLF CBK 1 3 2 5 8 7 6 A B ( ( b) Phần người sử dụng ISDN ( ISUP ) Giống như điện thoại, trong ISDN cũng cần phải truyền các thông tin của người sử dụng và thông tin báo hiệu. Nhưng vì đặc thù của ISDN là nhiều thiết bị sử dụng chung đường truyền nên các thông tin báo hiệu và thông tin của người sử dụng sẽ được truyền trên các kênh độc lập nhau. Thông tin người sử dụng sẽ truyền trên kênh số liệu ( kênh B ) nối với hệ thống chuyển mạch của tổng đài. Còn thông tin báo hiệu sẽ truyền trên kênh báo hiệu (kênh D) và kênh này sẽ được nối với mạng báo hiệu. Các kênh D và B được ghép chung trên một đường truyền số, hình thành nên cấu trúc đặc trưng của một kết nối ISDN. Sau đây ta xét cấu trúc cơ bản của bản tin ISUP : F CK SIF SIO LI EC F D C A B 0 1 0 1 Trường của các dịch vụ phụ Bộ chỉ thị dịch vụ (Bản tin ISUP) MSU Về cơ bản MSU trong ISUP vẫn có cấu trúc chung, gồm các trường : F, CK, SIF, SIO, LI, EC. Nhưng với chức năng riêng biệt của ISUP nên nội dung các trường thông tin có sự thay đổi so với TUP. Trường Octet thông tin dịch vụ (SIO) được dùng để phân biệt những người sử dụng MTP khác nhau. Bộ chỉ thị dịch vụ của phần người sử dụng ISDN được mã hoá là "0101" như hình vẽ. Riêng trường SIF mang các thông tin tạo ra do phần người sử dụng đặc thù của ISDN. SIF USER Infor Routing Label Phần lựa chọn Phần biến đổi bắt buộc Phần cố định bắt buộc Mã loại tin báo CIC + Nhãn định tuyến : Bao gồm SLS (4bit), OPC (14bit), DPC (14bit) SLS OPC DPC + Mã nhận dạng mạch (CIC) : 2 Octet (16 bit ) 8 7 6 5 4 3 2 1 CIC bit có trọng số bé nhất Dự trữ M CIC bit có trọng số lớn nhất M=0 : Mạch vật lý M=1 : Mạch ảo Bit M phân biệt giữa mạch vật lý và mạch ảo. Mạch vật lý là mạch có khả năng chuyển vận thoại và số liệu. Mạch ảo chỉ là sự liên kết đấu nối báo hiệu lôgic của ISUP. + Mã loại tin báo : Gồm 1 Octet ( 8bit ), chỉ xác định chức năng và khuôn dạng của mỗi tin báo ISUP. Mã loại tin báo được chia thành 3 nhóm chức năng cơ bản, mỗi nhóm chỉ thị khuôn dạng một số bản tin riêng biệt : * Mã loại tin báo cho thiết lập cuộc gọi : - Bản tin địa chỉ khởi đầu ( IAM ) chứa các thông tin cần thiết cho việc định tuyến và chiếm kênh đến tổng đài kết cuối. - Bản tin địa chỉ tiếp theo ( SAM ) chứa các thông tin địa chỉ còn lại ( các số quay của thuê bao bị gọi ) cho việc thiết lập cuộc gọi. - Bản tin hoàn thành địa chỉ ( ACM ) được gửi từ tổng đài kết cuối để xác nhận hoàn thành việc nhận các thông tin địa chỉ từ phía tổng đài chủ gọi. - Bản tin trả lời ( ANM ) thông báo cho tổng đài chủ gọi biết rằng thuê bao bị gọi đã nhấc máy, và sau bản tin này, hệ thống bắt đầu tính cước cuộc gọi. (*) Mã loại bản tin cho giải phóng cuộc gọi - Bản tin giải phóng (REL) thông báo giải phóng kết nối mạch thoại khi một trong hai thuê bao cúp máy (hang up). Bản tin này cũng có thể được dùng trong trường hợp việc thiết lập cuộc gọi bị lỗi. - Bản tin hoàn thành giải phóng (RLC) chỉ thị việc giải phóng kết nối đã hoàn thành, sau khi nhận được bản tin này thì mạch thoại đã được giải phóng và sẵn sàng cho một thiết lập cuộc gọi mới. (*) Mã loại bản tin cho việc quản lý mạch - Bản tin phong toả (BLO - Blocking Message), được sử dụng để thông báo phong toả ( Chặn ) một mạch thoại. - Bản tin giải toả (UBL - Unblocking Message), được sử dụng để thông báo huỷ bỏ việc chặn một mạch thoại trước đó. Ba nội dung cuối cùng : Phần cố định bắt buộc, phần biến đổi bắt buộc và phần tuỳ chọn nằm trong nguyên tắc lập khuôn dạng tin báo. + Phần cố định bắt buộc : (Mandatory Fixed Part) Những tham số này bắt buộc cho một loại tin báo riêng biệt và độ dài là cố định sẽ chứa trong phần cố định bắt buộc. Có thể lấy bản tin IAM làm ví dụ cho khái niệm này, các thông số sau sẽ bắt buộc phải có : - Kiểu loại kết nối ( ví dụ kết nối qua một kênh vệ tinh ) - Các yêu cầu cho kênh truyền dẫn ( ví dụ : tốc độ 64 kb/s, phương thức end-to-end ) - Các yêu cầu cho hệ thống báo hiệu ( ví dụ : bản tin ISUP, phương thức end-to-end ). - Kiểu loại thông tin địa chỉ ( ví dụ : thuê bao ISDN ) + Phần biến đổi bắt buộc : (Mandatory Variable Part) Các tham số bắt buộc của độ dài biến đổi sẽ gồm có phần biến đổi bắt buộc, nghĩa là các thông tin chứa trong phần này là bắt buộc phải có nhưng độ dài có thể biến đổi. Sự biến đổi độ dài được thực hiện bằng cách sử dụng một con trỏ chỉ thị bắt đầu của mỗi tham số và trật tự trong tham số đó. Cũng có thể sử dụng bản tin IAM để minh hoạ, như việc gửi số chỉ dẫn hoặc ít nhất một phần địa chỉ cần thiết cho việc định tuyến cuộc gọi đến tổng đài kết cuối. + Phần tuỳ chọn ( Optional Part ) Phần tuỳ chọn bao gồm những tham số có thể xảy ra hoặc có thể không xảy ra ở loại tin báo đặc biệt, có thể có cả ở các tham số có độ dài cố định hoặc biến đổi. Lấy bản tin IAM làm ví dụ : - Số chỉ dẫn của phần thông tin địa chỉ. - Các thông số cho kiểu loại bản tin. - Thông tin về người sử dụng. Sau đây ta xét lưu đồ thiết lập cuộc gọi trong ISUP : SP SP SP Đàm thoại IAM SAM IAM SAM ACM ANM 1 digits A B ( ( ACM ANM REL RLC REL RLC 6 - Ứng dụng SS7 vào mạng GSM 6.1 Cấu trúc chung của mạng báo hiệu trong GSM CM MM RR LAPDm Physical LAPDm Physical RR LAPD Physical BTSM LAPD Physical Physical MTP -2 MTP -3 SCCP BSSAP BTSM RR MTP-1 MTP -2 MTP -3 SCCP BSSAP CM MM MTP -1 MTP -2 MTP -3 SCCP TCAP MAP I S U P T U P A-bis A Um Lớp 7 Lớp 4-6 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 OSI MSC/VLR HLR,AUC,GMSC PSTN MSC BSC BTS MS Cấu trúc mạng báo hiệu GSM theo mô hình OSI Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 Nhìn trên hình vẽ ta có thể thấy rằng trong mạng báo hiệu GSM sử dụng SS7 có 3 loại giao diện chính được định nghĩa giữa MSC - BSC, BSC - BTS và giữa BTS - MS đó là các giao diện : A, A-bis và Um. Ngoài ra, SS7 còn được sử dụng như một giao thức để truyền bản tin giữa các thành phần mạng trong hệ thống chuyển mạch, đó là các giao thức giữa MSC với VLR, HLR, AUC, GMSC và PSTN. Trong đó MTP được sử dụng như là môi trường truyền dẫn kết hợp với SCCP để đảm bảo một mô hình phù hợp với mô hình của OSI, đồng thời bổ sung thêm các chức năng thiết lập đấu nối lôgíc và để định tuyến cũng như đánh địa chỉ. TCAP và MAP đều là các giao thức thuộc lớp 7, trong đó MAP là giao thức riêng dành cho mạng GSM và được sử dụng trong phân hệ chuyển mạch (SS) của PLMN. Sau đây ta xét đến từng giao diện và các giao thức được sử dụng trong một mạng GSM. (+) Giao diện A : DTAP BSSMAP Phân lớp phân bố SCCP MTP BSSAP DTAP BSSMAP Phân lớp phân bố SCCP MTP BSSAP Giao tiếp A Giao diện A là giao diện giữa MSC và BSC được nối với nhau qua một hoặc nhiều luồng PCM. Ngoài một số các khe thời gian dành cho kênh thoại và số liệu, còn có các khe thời gian sử dụng cho báo hiệu. Các khe thời gian này dùng để mang các thông tin báo hiệu cho việc đấu nối thiết lập cuộc gọi, chuyển ô, giải phóng cuộc gọi . . . Các giao thức được sử dụng cho báo hiệu trong giao diện A là BSSAP, SCCP và MTP : - Phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP kết hợp với MTP sử dụng làm phương tiện cung cấp khả năng để mang thông tin báo hiệu giữa MSC và BSS. - BSSAP phát các tin báo liên quan đến một MS cụ thể ở phương thức đấu nối định hướng của SCCP. Giao diện A bao gồm một số thủ tục chính như sau : - Thủ tục quản lý kết nối (CM - Connection Management) phục vụ cho quá trình điều khiển, quản lý cuộc gọi và các dịch vụ bổ sung. - Thủ tục quản lý di động (MM - Mobile Management) có chức năng quản lý vị trí và tính bảo mật của MS. Trong MSC, các bản tin ISUP và TUP sẽ được biến đổi và phân chia theo chức năng áp dụng cho từng thủ tục MM, CM và MAP ( MAP chỉ sử dụng phương thức báo hiệu không theo nối thông ). Các thủ tục CM và MM thuộc lớp 3, các lớp CM và MM được đặt bên trong MSC. Thay cho việc sử dụng các bản tin ISUP tới MS thì các bản tin này được biến đổi vào các bản tin CM, việc biến đổi này được thực hiện ở MSC và biến đổi giữa các bản tin MAP và MM cũng được thực hiện như vậy. Các bản tin điều khiển cuộc gọi như đăng ký các dịch vụ bổ sung cũng được sắp xếp ở bản tin MAP trong MSC. - Thủ tục phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP phục vụ cho việc truyền bản tin CM, MM và điều khiển BSC. BSSAP sử dụng các ứng dụng trong MTP và giao thức SCCP. Thủ tục BSSAP bao gồm hai thành phần con chức năng chính : + BSSMAP (BSS Management Application Part) phục vụ việc quản lý BSC và tiềm năng vô tuyến, chuyển giao các bản tin liên quan đến MS, như quản lý nguồn, điều khiển chuyển ô, lệnh nhắn tin . . . + DTAP (Direct Transfer Application Part) phục vụ cho các bản tin được truyền trong suốt qua mạng đến MS hay từ MS đi. Các bản tin này chứa các thông tin điều khiển cuộc gọi như lệnh rung chuông, các tin báo quản lý di động . . . Sự phân bổ tin báo giữa BSSMAP và DTAP được thực hiện ở một lớp giao thức trung gian giữa SCCP và BSS gọi là Phân lớp phân bổ. (+) Giao diện A-bis : BSC BTS Giao tiếp A Giao tiếp A-bis Đây là giao diện giữa BSC và BTS, các bản tin được trao đổi ở giao diện này có nhiều điểm khởi tạo và điểm đích khác nhau : bản tin giữa BSC và BTS ( để điều khiển BTS ), giữa MS với các phần tử khác nhau của mạng. Giao diện A-bis gồm các thủ tục sau : - Thủ tục quản lý tiềm năng vô tuyến (RR- Radio Resource Management) có chức năng thiết lập, duy trì, nối thông và giải phóng các giao tiếp vô tuyến ở các kênh điều khiển dành riêng. Hầu hết các bản tin RR sẽ được truyền trong suốt qua BTS, tuy nhiên có một số bản tin liên quan mật thiết đến thiết bị vô tuyến ở BTS sẽ được xử lý tại BTS bởi giao thức quản lý BTS (BTSM). - Thủ tục quản lý BTS ( BTSM - BTS Management ) phục vụ việc xử lý một số bản tin RR liên quan đến thiết bị vô tuyến tại BTS, chẳng hạn bản tin mật mã ( Khoá mật mã chỉ được gửi đến BTS mà không gửi đến MS ). - Thủ tục LAPD ( Tương ứng lớp 2 ) phục vụ truy cập đường truyền ở kênh D ( LAPD - Link Access Procedure on D Channel ). Thủ tục LAPD còn có một số các chức năng cơ bản khác là phát hiện lỗi, sửa lỗi và định cỡ khung (dựa vào các Flag ở đầu khung và cuối khung), chức năng này của LAPD đảm bảo khung thông tin tới được đích. F FCS Thông tin Điều khiển Địa chỉ F TEI SAPI 8 16 8/16 8 Khung thông tin Cấu trúc khung của LAPD - Trong cấu trúc khung LAPD, trường thông tin ở lớp 3 chứa cực đại là 249 bytes theo mặc định. - Trường địa chỉ chứa khối nhận dạng điểm truy cập dịch vụ (SAPI - Service Access Point Identifier) để phân biệt dịch vụ bản tin ngắn (SMS) và các phần khác. Các giá trị của SAPI sau đây được sử dụng trong báo hiệu giữa BSC và BTS : 0 Các thủ tục báo hiệu vô tuyến, quản lý lưu lượng lớp 3 và chỉ có các bản tin Abis lớp 3 được truyền đi ở đường này 62 Các thủ tục khai thác bảo dưỡng BTS 63 Các thủ tục quản lý lớp 2 sử dụng cho các đường truyền số liệu dùng chung một kết nối vật lý. Trong đó giá trị SAPI = 0 là quan trọng nhất, riêng hai giá trị của SAPI = 1 và SAPI = 16 không được sử dụng ở GSM. - Khối nhận dạng kết cuối điểm cuối (TEI - Terminal End Point Identifier được sử dụng để truy cập đến thực thể đúng ở đầu thu, nhận dạng TRX ( điều khiển một sóng mang cùng với 8 khe thời gian ở giao diện vô tuyến ). Các giá trị TEI = 0 - 63 được dành cho các địa chỉ cố định, và các giá trị TEI = 64 - 126 được sử dụng cho các địa chỉ bổ sung cho các TRX cần hơn một đường nối báo hiệu. - Trường điều khiển được sử dụng để điều khiển tuần tự và yêu cầu phát lại. Việc đấu nối giữa BSC và BTS nhờ một hoặc nhiều luồng PCM, có vài chức năng được sử dụng ở BTS: sử dụng một số TRX để báo hiệu đến các máy di động, một số chức năng điều khiển cơ sở (BCF - Basic Control Function) trong BTS như bước nhảy tần số, các chức năng chung cho vị trí như là các cảnh báo bên ngoài, nguồn cung cấp . . . Giao thức LAPD cung cấp hai loại tín hiệu : - Truyền thông tin không công nhận, nghĩa là những thông tin này không được đảm bảo truyền thành công đến người nhận. Trong trường hợp này chỉ có các bản tin báo cáo về kết quả đo là sử dụng truyền không công nhận. - Truyền thông tin được công nhận ( trường hợp này thường gặp ), trong đó mỗi thông tin đều được công nhận và hệ thống khẳng định là thông tin đã đạt đến nơi nhận thành công. (+) Giao diện vô tuyến (Um) Báo hiệu trên giao diện vô tuyến giữa BTS và MS sử dụng giao thức LAPDm. Mục đích của giao diện này là đảm bảo cho việc truyền dẫn báo hiệu qua kênh vô tuyến được an toàn, điều này có nghĩa là tin báo của lớp 3 (gồm các bản tin CM, MM và RR) được phát trong điều kiện có điều khiển. Về cơ bản thì giao diện vô tuyến chỉ gồm có thủ tục Lớp 2 là LAPDm, khác với LAPD thì thủ tục LAPDm không có chức năng phát hiện lỗi và sửa lỗi mà chức năng này lại được thực hiện ở lớp 1 ( Physical ), bản tin của LAPDm phải đặt vừa vào các cụm (Burst) nên không thể dài, chứa nhiều thông tin như khung bản tin của LAPD. Giao tiếp Um còn có một phần bản tin RR (phần còn lại đã được BSC gửi tới) được BTS truyền trong suốt qua MS. Ngoài ra tại MS con có các lớp thủ tục MM và CM để giao tiếp với các bản tin CM, MM được truyền trong suốt qua mạng từ MSC tới. Sau đây ta sẽ trình bày cụ thể giao diện Um : CC : Call Control SS : Suplementary Service SMS : Short Message Service CM - Quản lý kết nối CC SS SMS MM - Quản lý di động RR - Quản lý tiềm năng vô tuyến Lớp báo hiệu 2 Lớp báo hiệu 1 Lớp báo hiệu 3 BCCH PCH AGCH RACH SDCCH SACCH FACCH Các chức năng quảng bá CBCH Bm Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến * Lớp báo hiệu 1 : Còn gọi là lớp vật lý trình bày các chức năng cần thiết để truyền các luồng bit trên các kênh vật lý ở môi trường vô tuyến. Lớp nàygiao diện với phần quản lý tiềm năng vô tuyến, ở giao diện này các bản tin được gửi đi liên quan đến ấn định các kênh vật lý cũng như các thông tin hệ thống của lớp vật lý gồm các kết quả đo. Đồng thời lớp vật lý cũng giao diện với các khối chức năng khác như : bộ mã hoá tiếng, các bộ thích ứng đầu cuối để đảm bảo các kênh lưu lượng. Lớp 1 bao gồm các chức năng chính sau : - Sắp xếp các kênh lôgic lên các kênh vật lý. - Mã hoá kênh để phát hiện lỗi ( CRC : Cyclic Redundance Check : Kiểm tra phần dư mã vòng ). - Mã hoá kênh để sửa lỗi FEC ( Forward Error Correction : Sửa lỗi trước) - Mật mã hoá - Chọn ô ở chế độ rỗi - Thiết lập các kênh vật lý dành riêng. - Đo cường độ trường của các kênh dành riêng và cường độ trường của các trạm gốc xung quanh. - Thiết lập định trước thời gian và công suất theo sự điều khiển của mạng. * Lớp báo hiệu 2 : Mục đích của lớp này là cung cấp đường truyền tin cậy giữa MS và mạng. Mỗi kênh Logic được dành riêng một phần tử giao thức và giao thức sử dụng trong lớp này là LAPDm được xây dựng trên cơ sở LAPD của ISDN nhưng có một vài thay đổi để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến và tiết kiệm phổ tần. Chẳng hạn như ở đây không sử dụng kiểm tra tổng như trong cấu trúc chức năng của Lớp 2 - MTP vì mã hoá kênh ở Lớp 1 đã thực hiện chức năng này. Các bản tin LAPD về cơ bản dài đến 249 byte và vì vậy chúng phải được phân đoạn, các số liệu trao đổi giữa Lớp 1 và Lớp 2 là 23 byte đối với BCCH, CCCH, SDCCH và FACCH còn đối với SACCH là 21 byte. * Lớp báo hiệu 3 : Lớp báo hiệu 3 đảm báo các thủ tục báo hiệu giữa trạm di động và mạng, nó được chia thành 3 phân lớp con : CM, MM, RR. + Quản lý tiềm năng vô tuyến (RR) : Lớp con này bao gồm các chức năng cần thiết để thiết lập, duy trì và giải phóng đấu nối tài nguyên vô tuyến trên các kênh điều khiển dành riêng. Các chức năng này bao gồm : - Thiết lập chế độ mật mã. - Thay đổi kênh dành riêng khi vẫn ở ô cũ như SDCCH đến kênh TCH. - Chuyển giao từ một ô này đến ô khác. - Đĩnh nghĩa lại tần số ( sử dụng cho nhảy tần ). Các bản tin của RR được đặt bên trong BSC và được truyền trong suốt qua BTS. + Quản lý di động (MM) : Thực hiện các chức năng liên quan đến di động của thuê bao : - Nhận thực - Ấn định lại TMSI - Nhận dạng trạm di động bằng cách yêu cầu IMSI hay IMEI Các bản tin tới hoặc từ lớp chuyển mạch được truyền trong suốt qua mạng bởi MM. CM ở phía phát yêu cầu thiết lập MM và MM lại yêu cầu thiết lập đấu nối RR. + Quản lý nối thông ( CM ) : Lớp con này bao gồm 3 phần tử như hình vẽ đã chỉ ra : - Điều khiển cuộc gọi ( CC ) cung cấp các chức năng và thủ tục để điều khiển cuộc gọi. Việc thiết lập lại cuộc gọi hay thay đổi trong quá trình gọi các dịch vụ mạng chẳng hạn thay đổi từ tiếng sang số liệu là hai thủ tục đặc biệt trong CC. - Phần tử đảm bảo các dịch vụ bổ xung (SS) xử lý các dịch vụ bổ xung không liên quan đến cuộc gọi như : chuyển hướng cuộc gọi ( khi không trả lời, khi bận, khi không đạt tới thuê bao ), đợi gọi . . . - Phần tử đảm bảo dịch vụ bản tin ngắn (SMS) cung cấp các giao thức để truyền một bản tin ngắn giữa mạng và một MS. Hình dưới đây là cấu trúc tổng quan các giao thức của hệ thống GSM : SS AUC MAP/ISUP IDSN MAP MAP ISUP EIR HLR VLR MAP MAP MAP GMSC MSC ISUP BSSAP MAP-chuyển giao MSC BSS ISUP BSC OSS PSTN LAPD TUP BTS LAPDm MS Để hiểu rõ hơn, ta xét đến một giao thức chung sử dụng cho việc giao tiếp giữa các thành phần của hệ thống chuyển mạch trong mạng GSM sử dụng báo hiệu SS7, đó là Phần ứng dụng di động (MAP - Mobile Application Part). MATPC MLUAP MAP MLCAP MRNAP MFDAP HMAPTC HLUAP HLCAP MAP HRTGMAP HSDPAP TCAP TCAP SCCP MTP SCCP MTP MSC HLR Các đấu nối lôgic Đấu nối vật lý MATPC : Điều phối giao dịch vào MAP MLUAP : Cập nhật vị trí MAP MLCAP : Huỷ vị trí MAP MRNAP : Cung cấp số lưu động MAP MFDAP : Lấy số liệu thuê bao MAP HMAPTC : Điều phối giao dịch đến thường trú MAP HLUAP : Cập nhật vị trí thường trú HLCAP : Huỷ vị trí thường trú HRTGMAP : Xác định tuyến lưu động thường trú GMSC MAP HSDPAP : Cung cấp số liệu thuê bao thường trú MAP MAP là một giao thức đặc biệt phát triển cho mạng di động, nó được sử dụng làm giao thức giữa MSC, VLR, HLR, EIR và giữa các tổng đài MSC với nhau để thông tin với nhau về các thủ tục sau : - Đăng ký vị trí - Xoá vị trí - Huỷ bỏ đăng ký - Điều khiển, quản lý và thu nhận các dịch vụ của thuê bao - Quản lý thông tin của các thuê bao, nghĩa là cập nhật dữ liệu HLR và VLR. - Chuyển giao, cung cấp số lưu động (MSRN) - Chuyển các số liệu bảo mật cho nhận thực và chức năng khác. MAP là một người sử dụng ( User ) của phần ứng dụng khả năng giao dịch (TCAP) và chỉ sử dụng phương thức báo hiệu không nối thông (CL-Connectionless) của SCCP để chuyển giao tin báo. Các giao thức nằm dưới MAP là TCAP, SCCP và MTP. MAP và TCAP đều thuộc lớp 7 Ở hình trên chỉ mô tả một phần giao tiếp sử dụng MAP giữa MSC và HLR. MAP chứa một số khối chức năng để giao tiếp với các phần tử khác được gọi là các phần tử hệ thống ứng dụng (ASE : Application System Element). Các phần tử này đều có khả năng liên lạc đồng thời với các khối chức năng ở HLR chẳng hạn. (+) MAPTC (Điều phối giao dịch vào của MAP) : thực hiện việc phân phối các bản tin MAP đầu vào đến các khối thu. (+) MLUAP (Cập nhật vị trí MAP) : điều khiển cập nhật vị trí cho HLR. Nó lấy nhận dạng HLR từ VLR và gửi đi thông báo "Cập nhật vị trí". Bản tin công nhận thu được từ HLR được gọi là "Đưa vào số liệu thuê bao". Như vậy chức năng MLUAP thực hiện 3 thao tác sau : - Cập nhật vị trí - Đưa số liệu thuê bao vào - Xoá số liệu thuê bao (+) MLCAP (Xoá vị trí thuê bao MAP) : sau khi nhận được thông báo xoá vị trí, nó ra lệnh nhận dạng thuê bao (phân tích IMSI) và sau đó huỷ bản ghi thuê bao ở VLR và cuối cùng gửi công nhận điều này đến HLR. MLCAP chỉ điều khiển một thao tác là xoá vị trí. (+) MRNAP (Cung cấp số lưu động MAP) : điều khiển việc cung cấp số lưu động (MSRN) cho HLR. Nó ra lệnh cho VLR kiểm tra số liệu thuê bao (chẳng hạn như trạng thái) để quyết định có gửi MSRN đến HLR hay không. Nếu có thì MRNAP sẽ lấy MSRN gửi đến HLR. (+) MFDAP ( Lấy số liệu thuê bao di động MAP ) : được sử dụng để lấy số liệu thuê bao từ HLR bằng thông báo "gửi thông số". phần II một số quy trình cho việc định cỡ và thiết kế mạng báo hiệu số 7 I - Những tiêu chí chung cho việc quy hoạch mạng báo hiệu : Hệ thống báo hiệu số 7 chiếm một vị trí rất quan trọng trong các hệ thống viễn thông hiện đại. Nó là nền tảng cho việc kết nối các phần tử trong mạng và giữa các mạng với nhau, đồng thời phải đáp ứng được các nhu cầu phát triển và mở rộng mạng trong tương lai, để đạt được điều này một mạng báo hiệu cần phải đạt được các tiêu chí sau : - Cấu trúc mạng đơn giản - Độ tin cậy cao - Thời gian trễ ngắn - Giá thành hợp lý Cấu trúc mạng đơn giản : Điều này đạt được nhờ việc thiết kế mạng báo hiệu với một cấu trúc hợp lý, và cấu trúc hiện được coi là giải pháp tốt nhất thường được áp dụng trong các mạng viễn thông trên thế giới đó là cấu trúc phân cấp với hai mức STP (STP quốc gia và STP vùng). Độ tin cậy : Là một yếu tố rất quan trọng cần phải quan tâm khi lập kế hoạch mạng báo hiệu. Vì dung lượng của kênh báo hiệu rất cao và lưu lượng báo hiệu tập trung nên sự cố có thể rất hay xảy ra. Thời gian trễ ngắn : Là một trong các ưu điểm chính của hệ thống báo hiệu số 7. Với một mạng có cấu trúc phân cấp đơn giản với các nút và các kênh báo hiệu được định cỡ một cách chính xác thì thời gian trễ có thể có được là tối thiểu ( dưới 1 giây ). Giá thành hợp lý : Sẽ là kết quả của việc định cỡ mạng đúng đắn, tiết kiệm chi phí ( đặc biệt là trong các mạng có quy mô lớn ). II - Quy trình thiết kế mạng báo hiệu số 7 Dựa trên các tiêu chí nêu trên cho việc quy hoạch một mạng báo hiệu, việc thiết kế sẽ bao gồm ba bước cơ bản sau : - Xác định các thông số đầu vào cho thiết kế - Xây dựng cấu trúc mạng - Định cỡ mạng ( các bài toán ) Xác định yêu cầu chung mạng CCS7 và số liệu đầu vào Xây dựng cấu trúc mạng Định tuyến lưu lượng Tính toán kích cỡ mạng Tính toán sơ bộ giá thành Xác định các thông số đầu vào : cấu trúc mạng chuyển mạch, truyền dẫn, lưu lượng các dịch vụ hỗ trợ báo hiệu hiện tại, dự báo kế hoạch phát triển mạng và lưu lượng dịch vụ cho từng giai đoạn. Đồng thời trên cơ sở chỉ tiêu về báo hiệu số 7 xác định số lượng bản tin cần thiết cho mỗi cuộc gọi. - Độ dài các bản tin trong các dịch vụ khác nhau - Khả năng xử lý cực đại và dung lượng cực đại của các SP, STP Xây dựng cấu trúc mạng báo hiệu : là phần quan trọng để tính toán định cỡ mạng. Bước này phải xác định số STP, vị trí STP kết nối giữa chúng và định tuyến lưu lượng, tìm được cấu trúc mạng tối ưu nhất từ những cấu trúc mạng khác nhau. Để thực hiện các tiêu chí này có thể dựa vào các nguyên tắc chung trong việc xây dựng một mạng báo hiệu số 7 như sau : + Nguyên tắc định tuyến : Mỗi điểm SP nên có các kênh báo hiệu kết nối đến hai STP, hoạt động theo nguyên tắc phân tải. Lưu lượng báo hiệu của các điểm báo hiệu khởi tạo và kết cuối thuộc cùng một vùng không được định tuyến ra khỏi vùng này. Đối với một số trường hợp các điểm báo hiệu có lưu lượng cao có thể sử dụng phương pháp kết hợp. + Nguyên tắc lựa chọn kênh báo hiệu Kênh báo hiệu nên chọn ở khe thời gian thứ nhất trong luồng 2 Mb đầu tiên của mỗi hướng. Kênh báo hiệu dự phòng phải có sự khác biệt lớn nhất đối với kênh làm việc về không gian và thời gian. + Nguyên tắc đánh số các trung kế CIC Các kênh của luồng PCM thứ nhất: 102-131 Các kênh của luồng PCM thứ hai: 201-231 Các kênh của luồng PCM thứ n: n01-n31 Tính toán kích cỡ mạng : dựa trên cơ sở cấu trúc mạng đã có tính toán số kênh báo hiệu kết nối giữa các SP, STP với nhau, dung lượng xử lý của từng STP. Trong tính toán kích cỡ mạng, việc định cỡ các kênh báo hiệu và STP là rất quan trọng. Lưu lượng trong mạng báo hiệu bao gồm các tin báo xuất phát từ các dịch vụ khác nhau ( các chuỗi báo hiệu ) với các độ dài của tin báo khác nhau. Để có thể định cỡ mạng báo hiệu thì trước hết phải có thông tin về lưu lượng, ví dụ như có bao nhiêu MSU mà các cuộc gọi tạo ra và độ dài của mỗi MSU là bao nhiêu. Việc định cỡ thiết bị trong các mạng viễn thông có thể được thực hiện nhờ sử dụng một trong hai công thức Erlang. Trong đó, công thức thứ nhất Erlang B ( Hệ thống có tổn thất ) được sử dụng một cách điển hình để định cỡ dung lượng thoại và báo hiệu giữa hai tổng đài. Các tham số đầu vào cần quan tâm trong hệ thống có tổn hao là : - Số lần gọi mỗi đơn vị thời gian - Thời gian chiếm trung bình của mỗi cuộc gọi - Cấp dịch vụ (GOS ) - độ nghẽn (%) Hai tham số đầu tiên đưa ra mật độ của lưu lượng tính bằng Erlang, theo công thức sau : Nếu gọi mật độ lưu lượng là A, số lần gọi mỗi đơn vị thời gian là X và thời gian chiếm trung bình một cuộc gọi là Y, ta có : A = X * Y III - Ví dụ tính toán : Sau đây ta sẽ xét một ví dụ cho tính toán tải của đường báo hiệu cho một tổng đài nội hạt gồm 10.000 thuê bao nối đến một STP. SP STP Speech CCS7 Signalling link 1. Thông số đầu vào : - Tổng số thuê bao : 10.000 thuê bao - Số Erlang cho mỗi thuê bao : 0.1 Erl/subs - Thời gian giữ mạch trung bình (MHTime) : 100 s - Số MSU trung bình cho một cuộc gọi : 5 MSU/cuộc - Độ dài trung bình của một MSU : 18 Octets/MSU 2. Công thức tính : - Số cuộc gọi trong một giây: åSubs*Erl per Subs/MHTime = 10.000*0.01/100 = 10 cuộc/s - Lưu lượng báo hiệu = Octets*MSUs*Cuộc/s (Octets/s) = 18*5*10 = 900 Octets/s - Lưu lượng báo hiệu cho mỗi chiều thu và phát là : 900/2 = 450 Octet/s Theo khuyến nghị của ETSI thì tải của một link SS7 là 20%, vậy ta có số Octets trên một linh là : 8000*20/100 = 1600 Octets. Þ Số link SS7 cần thiết: SS7link = Octets per sec/1600 (Octets/s) = 900/1600 = 0.56 Như vậy chỉ cần 1 link SS7 kết nối từ SP về STP là đủ phục vụ cho 10.000 thuê bao.