Đề tài Hệ thống báo hiệu số 7 (ss7) (Bộ môn: Công nghệ viễn thông)

ˆf & , ì h :int î î î î î î î.K§ î :s\ori î î Tp. Hồ Chí Minh - Tháng 11 Năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA MẠNG MÁY TÍNH & TRUYỀN THÔNG LỚP MMT03 -------o0o------- Báo cáo đề tài: HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 (SS7) Bộ môn : Công Nghệ Viễn Thông GV : Ngô Hán Chiêu SV thực hiện : Nguyễn Hữu Ru 08520582 Nguyễn Thành 08520347 SV th : î î î î î î Õš ÄÈÉ Ÿ À î Ö–ÀCN˜ î î LỜI NÓI ĐẦU Viễn Thông là một trong những ngành kinh tế quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Việc áp dụng những công nghệ tiên tiến vào lĩnh vực viễn thông là rất cần thiết nhằm hiện đại hóa mạng lưới và đa dạng hóa các dịch vụ cũng như nâng cao chất lượng các dịch vụ cho người sử dụng. Những năm vừa qua ngành viễn thông Việt Nam có những bước phát triển vượt bậc, mạng lưới được mở rộng và hiện đại hóa hàng loạt nhờ đó chất lượng dịch vụ được tăng lên rõ rệt và mở ra được nhiều dịch vụ mới. Như tổng đài di động số GSM truyền dẫn số, tổng đài NEAX-61E, NEAX-S, A1000E10… đã được đưa vào áp dụng trên mạng viễn thông Việt Nam. Trong đó việc triển khai và áp dụng hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 được đưa vào năm 1980 đã đạt được nhưng ưu điểm so với các hệ thống báo hiệu trước đó. Hệ thống báo hiệu số 7 đã được sử dụng rộng rãi vì đã đạt được những thành tựu nổi bật là: Tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế, mềm dẻo, linh hoạt và rất đa dạng … Hệ thống này có thể sử dụng rất nhiều mục đích khác nhau đáp ứng được sự phát triển của mạng trong tương lai. t nhi n ng báo hi î î î î î î t là: T î báo hi î î MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................................... 2 I. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU: ............................................................................................. 5 1. KHÁI NIỆM: .................................................................................................................................................. 5 2. CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU: ................................................................................................ 5 3. PHÂN LOẠI BÁO HIỆU: ................................................................................................................................... 6 II. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7: .............................................................................. 7 1. GIỚI THIỆU: ................................................................................................................................................. 7 2. MỘT SỐ ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 (SS7): .................................... 7 III. CÁC PHẦN TỬ CẤU THÀNH MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7 ................................................................ 8 1. ĐIỂM BÁO HIỆU(SIGNALING POINT):....................................................................................................... 8 2. PHÂN CẤP BÁO HIỆU: ................................................................................................................................ 10 IV. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7:......................................................................... 12 V. CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN MTP: ....................................... 14 1. Cấu trúc chức năng MTP mức 1( Đường số liệu báo hiệu SDL): ........................................................... 14 2. MTP MứC 2 ( ĐƯờNG BÁO HIệU SL) : ............................................................................................................... 15 v Các loại bản tin:......................................................................................................................................... 15 a) Đơn vị bản tin báo hiệu (MSU): ............................................................................................................... 16 b) Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh (LSSU-Link Status Signal Unit): ............................................................ 21 c) Đơn vị tín hiệu chèn ( FISU – Fill In Signal Unit): ................................................................................... 23 3. CấU TRÚC MTP-2: .......................................................................................................................................... 23 4. HOạT ĐộNG MTP-2: ......................................................................................................................................... 25 a) Điều khiển luồng (Flow Control): .............................................................................................................. 25 b) Điều khiển lỗi: ............................................................................................................................................ 26 c) Phương pháp kiểm soát lỗi : ...................................................................................................................... 28 d) Vấn đề đồng bộ: ......................................................................................................................................... 29 5. CấU TRÚC CHứC NĂNG MTP MứC 3 (MạNG BÁO HIệU SN): ............................................................................... 30 a) Chức năng xử lý bản tin báo hiệu: ............................................................................................................. 31 b) Chức năng quản trị mạng báo hiệu: .......................................................................................................... 33 VI. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG PHẦN ĐIỀU KHIỂN ĐẤU NỐI BÁO HIỆU SCCP: ...................... 35 1. PHIÊN DịCH ĐÁNH ĐịA CHỉ CủA SCCP: ............................................................................................................. 36 2. DịCH Vụ KHÔNG ĐấU NốI: ................................................................................................................................. 36 3. CÁC DịCH Vụ ĐấU NốI CÓ ĐịNH HƯớNG: ............................................................................................................. 37 4. KHUÔN DạNG BảN TIN SCCP: .......................................................................................................................... 38 5. SƠ Đồ KHốI CấU TRÚC CHứC NĂNG CủA SCCP: ................................................................................................. 39 VII. PHẦN NGƯỜI DÙNG: ............................................................................................................... 39 1. PHầN ứNG DụNG KHả NĂNG GIAO DịCH: ............................................................................................................ 40 a) Giao diện của TCAP: ................................................................................................................................. 40 b) Các ứng dụng của TCAP: .......................................................................................................................... 41 NG KH 41 U TRÚC CH î î î î î î a TCAP: î N TIN î î c) Chức năng của TCAP: ............................................................................................................................... 42 2. ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG ĐA DỊCH VỤ (ISDN USER PART)......................................................................... 43 a) Giao thức của ISUP: .................................................................................................................................. 44 b) Octet thông tin dịch vụ SIO: ....................................................................................................................... 44 c) Trường thông tin báo hiệu SIF: ................................................................................................................. 44 d) Các mã loại bản tin báo hiệu trong ISUP: ................................................................................................. 46 3. PHẦN NGƯỜI DÙNG THOẠI (TUP): ......................................................................................................... 47 a) Bản tin địa chỉ khởi đầu IAM: .................................................................................................................... 48 b) Bản tin địa chỉ tiếp theo SAM: ................................................................................................................... 50 VIII. KẾT LUẬN: ............................................................................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................................... 51 VI I I . 51 U THAM KH î î î î î î a ISUP: î TÀI LI î î I. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÁO HIỆU: 1. Khái niệm: Trong mạng viễn thông, báo hiệu được coi là một phương tiện để chuyển thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm khác, các thông tin và các lệnh này có liên quan đến quá trình thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi. 2. Chức năng của hệ thống báo hiệu: Hệ thống báo hiệu thực hiện 3 chức năng chính đó là: + Chức năng giám sát + Chức năng tìm chọn + Chức năng khai thác, bảo dưỡng mạng Trong đó, chức năng giám sát và chức năng tìm chọn liên quan trực tiếp đến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài, còn chức năng quản lý mạng thì phục vụ cho việc khai thác, duy trì sự hoạt động của mạng lưới. · Chức năng giám sát: Giám sát đường thuê bao, đường trung kế… về các trạng thái: - Có trả lời/Không trả lời. - Bận/Rỗi. - Sẵn sàng/Không sẵn sàng. - Bình thường/Không bình thường. - Duy trì/Giải tỏa. - … Như vậy, các tín hiệu giám sát được dùng để xem xét các đặc tính sẵn có của các thiết bị trên mạng cũng như của thuê bao. · Chức năng tìm chọn: yêu cầu có độ tin cậy cao, tốc độ báo hiệu nhanh, hiệu quả. tin c qu a các thi î î î î î î Bình th î báo hi î î - Chức năng này liên quan đến thủ tục đấu nối: + Báo hiệu về địa chỉ các con số mã số. + Định tuyến, định vị trí và cấp chúng cho thuê bao bị gọi. + Thông báo khả năng tiếp nhận con số. + Thông báo gửi con số tiếp theo … trong quá trình tìm địa chỉ. - Chức năng tìm chọn có liên quan đến thời gian đấu nối một cuộc gọi, đó là thời gian trễ quay số PDD (Post Dialling Delay). + PDD là khoảng thời gian từ khi thuê bao chủ gọi hoàn thành quay số đến khi nhận được hồi âm chuông. +PDD phụ thuộc vào khả năng xử lý báo hiệu giữa các tổng đài, tức là “khả năng tìm chọn” của hệ thống báo hiệu. Điều đó có nghĩa là các hệ thống báo hiệu khác nhau sẽ có thời gian trễ quay số khác nhau. + PDD là một tiêu chuẩn rất quan trọng. Cần PDD càng nhỏ càng tốt để thời gian đấu nối càng nhanh, hiệu quả xâm nhập vào mạng càng cao. · Chức năng vận hành và quản lý: Phục vụ cho việc khai thác mạng một cách tối ưu nhất. Các chức năng này gồm có: - Nhận biết và trao đổi các thông tin về trạng thái tắc nghẽn trong mạng. - Thông báo về trạng thái các thiết bị, các trung kế đang bảo dưỡng hoặc hoạt động bình thường. - Cung cấp các thông tin về cước phí. - Cung cấp các thông tin về lỗi trong quá trình truyền thông tin báo hiệu. - … 3. Phân loại báo hiệu: Thông thường báo hiệu được chia làm 2 loại tùy thuộc vào phương thức xử lý tín hiệu báo hiệu và ứng dụng của nó là báo hiệu cho mạng chuyển mạch kênh và báo hiệu cho mạng chuyển mạch gói. Trong mạng chuyển mạch kênh, báo hiệu được chia thành 2 loại là báo hiệu đường thuê bao và báo hiệu liên đài. Báo hiệu đường thuê bao là báo hiệu thực hiện cho các máy đầu cuối, thường nó là máy điện thoại với tổng đài nội hạt, còn báo hiệu liên tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau. Báo hiệu liên tổng đài gồm 2 loại là báo hiệu kênh riêng CAS (Channel Asociated Signaling) và báo hiệu kênh chung CCS (Common Channel Signaling). Báo hiệu n tho ú u i tù y thu î î î î î î i nhau. î Signal î î kênh riêng hay còn gọi là báo hiệu kênh liên kết là hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong kênh tiếng hoặc trong một kênh có liên quan chặt chẽ với kênh tiếng, còn báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong một kênh tách biệt với các kênh tiếng và kênh báo hiệu này được sử dụng chung cho một số lượng lớn các kênh tiếng. Hình 1: Phân chia hệ thống báo hiệu II. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7: 1. Giới thiệu: Hệ Thống báo hiệu số 7 hay còn gọi là SS7, là cụm từ viết tắt của Signaling System # 7. Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) là hệ thống thứ 2 của CCITT, ra đời vào những năm 1979 – 1980 dành cho mạng chuyển mạch số trong nước và quốc tế, nơi có thể sử dụng hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao (64Kb/s) hoặc cho các đường dây analog. Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT không những được thiết kế để điều khiển, thiết lập, giám sát cho dịch vụ thoại mà còn sử dụng cho các cuộc gọi của dịch vụ phi thoại. Thích ứng với nhiều loại mạng thông tin như: PSTN, Mobile, Data, ISDN, IN…. SS7 là hệ thống báo hiệu kênh chung tối ưu để điều hành trong mạng viễn thông số, nó có sự phối hợp với các tổng đài SPC. SS7 có thể thõa mãn các yêu cầu hiện tại và trong tương lai cho các hoạt động giao dịch giữa các bộ vi xử lý trong mạng viễn thông để báo hiệu điều khiển cuộc gọi, điều khiển từ xa, báo hiệu quản lý và bảo dưỡng. SS7 cung cấp các phương tiện tin cậy để truyền thông tin theo trình tự chính xác, không bị mất hoặc lặp lại thông tin. 2. Một vài ưu điểm và nhược điểm của hệ thống báo hiệu số 7 (SS7): v Ưu điểm: u khi m: ng báo hi î î î î î î 7 (SS7)î báo hi î î ST · Tốc độ nhanh: trong phần lớn các trường hợp thời gian thiết lập cuộc nối dưới 1s. Là do thông tin báo hiệu được truyền trực tiếp giữa các bộ vi xử lý, tín hiệu được điều chế dưới dạng số và theo tốc độ chuẩn 64kb/s của CCITT. · Dung lượng cao: mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho rất nhiều cuộc gọi trong cùng một lúc. Nâng cao hiệu suất của việc sử dụng kênh thông tin trong mạng. · Tính kinh tế: SS7 cần ít thiết bị hơn so với thiết bị truyền thống. Một ưu điểm nữa là SS7 chỉ chiếm kênh khi thuê bao bị gọi nhắc máy · Độ tin cậy cao: nhờ sử dụng mạng báo hiệu dành riêng độc lập và đè lên tuyến truyền tin. Cùng với việc sử dụng các mã sửa sai ( như sử dụng các tổ hợp bít phát hiện lỗi, giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu). · Tính mềm dẻo: do thực hiện việc truyền tin theo gói mà tốc độ báo hiệu có thể thay đổi và đáp ứng được nhiều hơn các dịch vụ giá trị gia tăng. v Nhược điểm: Cần dự phòng cao vì toàn bộ báo hiệu đi chung một kênh, chỉ cần một sai sót nhỏ là ảnh hưởng tới nhiều kênh thông tin. Hệ thống báo hiệu số 7 là hệ thống tiêu biểu của báo hiệu kênh chung CCS nên các thành phần cơ bản, các kiểu báo hiệu cũng giống như báo hiệu kênh chung mà ta đã trình bày ở trên. III. CÁC PHẦN TỬ CẤU THÀNH MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7 Mạng báo hiệu SS7 về bản chất là một mạng chuyển mạch gói hoạt động riêng biệt và song song với hệ thống mạng thoại. Các bản tin được truyền trên mạng thực hiện các chức năng thiết lập, duy trì, giải phóng và quản trị mạng.Các node cấu thành nên mạng báo hiệu được thiết kế, cấu tạo gồm có: các điểm báo hiệu SP, các điểm chuyển tiếp báo hiệu TP, các điểm vừa báo hiệu vừa chuyển tiếp báo hiệu STP được kí hiệu như trong hình dưới đây: Điểm chuyển tiếp báo hiệu (chỉ chuyển tiếp, không có chức năng xử lý). Điểm báo hiệu (điểm đầu cuối báo hiệu) Điểm chuyển tiếp báo hiệu (vừa có chức năng đầu cuối vừa có chức năng của thiết bị chuyển tiếp) Hình 2: Các loại trạm báo hiệu CCS 1. Điểm báo hiệu (signaling point): ST SP u CCS SP  hi î î î î î î a có ch î m chuy î î Điểm báo hiệu (SP) là một node (đầu cuối báo hiệu) trên mạng thực hiện việc chuyển mạch thoại cho các kênh thoại và thực hiện việc chuyển mạch gói cho các gói tin của báo hiệu SS7. Điểm báo hiệu giữ vai trò như một tổng đài (chức năng truyền dẫn và định hướng lưu lượng qua mạng) trong mạng viễn thông Mỗi điểm báo hiệu được xác định duy nhất bởi một mã điểm (Point Code - PC). Các mã điểm (point code) được mang bên trong bản tin báo hiệu để xác định mã điểm nguồn (Origination PC - OPC) và mã điểm đích ( Destination PC - DPC). Mỗi điểm báo hiệu sử dụng bảng định tuyến để chon đích đến chính xác cho mỗi bản tin báo hiệu. v Các dạng của điểm báo hiệu: · Điểm chuyển tiếp dịch vụ: (Service Switching Point – SSP): Một điểm SSP gửi những bản tin báo hiệu tới các SSP khác để thiết lập, quản lý, và giải phóng kênh cuộc gọi được yêu cầu để hoàn tất 1 cuộc gọi. một SSP cũng có thể gửi bản tin tới điểm điều khiển dịch vụ (SCP) để xác định làm thế nào để định tuyến một cuộc gọi. · Điểm chuyển tiếp báo hiệu: (Signaling Transfer Points - STP): Là những tổng đài thực hiện việc chuyển mạch gói để định tuyến lưu lượng mạng giữacác điểm báo hiệu. Một điểm chuyển tiếp báo hiệu STP định tuyến mỗi bản tin đến một liên kết báo hiệu tại đầu ra dựa trên thông tin định tuyến chứa trong bản tin báo hiệu SS7, mà không có khả năng xử lý bản tin này. Một STP có thể là một nut định tuyến báo hiệu thuần túy hoặc cũng có thể gồm cả chức năng của một điểm kết cuối báo hiệu. STP hoạt động như là những Hub trong mạng truyền dữ liệu vì vậy nó nâng cao việc sử dụng nhiều liên kết trực tiếp phải cần giữa các SP. STP cũng được sử dụng để lọc tách các bản tin báo hiệu giữa các mạng khác nhau. Hình 3: Cấu trúc mạng báo hiệu SS7 · Điểm điều khiển dịch vụ báo hiệu: (Service Control Points - SCP) SCP là những cơ sở dữ liệu để từ đó cung cấp những thông tin cần thiết cho khả năng xử lý cuộc gọi đòi hỏi ở mức cao. STP cũng thường được triển khai trong những gắn kết cấu hình ở những đường vật lý riêng biệt xác định như là một hệ thống dự phòng. Lưu lượng mạng được trải hình m   nh î î î î î î u SS7, î cung c î đều trên các đường liên kết, vì vậy nếu một liên kết bị thất bại lưu lượng báo hiệu sẽ được định tuyến lại qua các đường liên kết khác. 2. Phân cấp mạng báo hiệu: Trong SS7, khi hai điểm báo hiệu có khả năng trao đổi bản tin báo hiệu với nhau thông qua mạng báo hiệu thì giữa chúng tồn tại một mối liên hệ báo hiệu. Các liên hệ báo hiệu này có thể sử dụng các phương thức báo hiệu khác nhau, trong đó phương thức báo hiệu được hiểu là mối quan hệ giữa việc truyền dẫn thông tin báo hiệu và đường truyền thoại. · Kiểu kết hợp: (Associated Mode): Trên mỗi tuyến truyền thoại giữa hai tổng đài tồn tại song song với tuyến thoại đó một đường liên kết báo hiệu giữa hai tổng đài. Đây là phương thức báo hiệu đơn giản và ít được sử dụng bởi vì một đường liên kết báo hiệu có thể giữ những bản tin báo hiệu cho vài nghìn trung kế, trong khi hầu hết các nhóm trung kế liên kết giữa 2 tổng đài chỉ là hơn 100 trung kế dẫn đến lãng phí lớn. Hình 4:Phương pháp báo hiệu kiểu kết hợp · Kiểu bán kết hợp (Quassi – Associated Mode) Các đường liên kết báo hiệu không kết nối trực tiếp và song song với đường thoại giữa 2 tổng đài. Mà trái lại nó là những tuyến liên kết báo hiệu được quá giang qua nhiều điểm truyền báo hiệu STP. Điều này làm tăng hiệu suất báo hiệu của mạng, tăng tính kinh tế do tận dụng hết lưu lượng báo hiệu của các đường liên kết báo hiệu. Hình 5:Phương pháp báo hiệu kiểu bán kết hợp v Sự phân cấp của mạng báo hiệu : Về lý thuyết ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau. Chẳng hạn, một cấu trúc mà tất cả tổng đài trong mạng đều mang chức năng làm STP. Một cấu trúc khác có hình sao với một tổng đài làm chức năng STP để chuyển thông tin báo hiệu tới các tổng đài khác chỉ có chức năng SP. Trên thực tế, người ta sử dụng một kiểu cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc nói trên. Mạng này sử dụng một số tổng đài làm chức năng STP. Việc trao đổi thông tin giữa các tổ