Tìm hiểu về báo hiệu kênh kết hợp CSS7

BÀI THẢO LUẬN Họ tên : Vũ Kim Phong MSSV :11110750257 Lớp :K43DVT Câu hỏi: Tìm hiểu về báo hiệu kênh kết hợp CSS7? Nội dung tìm hiểu cụ thể sẽ tìm hiểu trên các ý sau đây. Nguyên tắc chung của báo hiệu số 7 ? Vì sao cần SCCP và các chức năng của nó ? Báo hiệu giữa BSC và MS ? Biên bản LAPD ? Giao thức LAPm ? Sử dụng ở đâu trong hệ thống GSM ? MAP là gì ? Chức năng ? ISUP là gì ? Chức năng ? I. Nguyên tắc chung của báo hiệu SS7 và chức năng của SCCP. 1.1. Báo hiệu SS7 trong mạng GSM Trong SS7, các bản tin báo hiệu được định hướng qua mạng để thực hiện các chức năng thiết lập, duy trì, giải phóng cuộc gọi và quản lý mạng. Vì SS7 thực chất là một mạng chuyển mạch gói riêng biệt hoạt động song song cùng với hệ thống tín hiệu thoại, do vậy trong mạng viễn thông có sử dụng SS7 thì tại mỗi node mạng, các thông tin được định tuyến, xử lý luôn bao gồm cả tín hiệu thoại (hoặc số liệu...) và tín hiệu báo hiệu.
. Hình 1.1 . Báo hiệu SS7 trong GSM
 Hình 1.2. Cấu trúc phân lớp OSI và SS7 1.2. Ưu điểm của báo hiệu SS7 - Dung lượng cao: Mỗi kênh báo hiệu có thể mang thông tin báo hiệu cho vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc. - Thời gian thiết lập cuộc gọi giảm. - Tính kinh tế : so với các báo hiệu truyền thống trước đây (CAS, R2..) thì SS7 có số lượng trang thiết bị ít hơn. - Độ tin cậy cao: nhờ sử dụng các mã sửa sai (sử dụng các tổ hợp bit phát hiện lỗi, giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu), khi xảy ra sự cố chức năng MTP-lớp 3 còn có khả năng tự động định lại tuyến và đường báo hiệu. - Tính linh hoạt cao: Hệ thống báo hiệu số 7 cho phép biểu diễn một số lượng rất lớn các tín hiệu báo hiệu vì vậy có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và đáp ứng được sự phát triển của các dịch vụ mới trong tương lai. 1.3. Các thành phần của mạng SS7 - Điểm báo hiệu SP (Signaling Point). Điểm báo hiệu là một node chuyển mạch hoặc một node xử lý trong mạng báo hiệu được cài đặt chức năng báo hiệu số 7 . Ví dụ trong mạng GSM thì các SP ở đây thực chất là các Node (phần tử mạng) như: GMSC, MSC, HLR, AUC... - Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP. SSP là một tổng đài nội hạt trong mạng điện thoại. Một SSP có thể là một tổ hợp giữa một chuyển mạch thoại và chuyển mạch SS7 hoặc đơn giản chỉ là một máy tính nối tới các chuyển mạch của tổng đài nội hạt. - Điểm chuyển giao báo hiệu STP. Tất cả các gói chuyển từ SSP này sang SSP khác thông qua dịch vụ của STP. STP chuyển mạch các bản tin SS7 qua mạng tới đích đến thích hợp của chúng nguyên dạng như khi chúng được truyền ra khỏi SSP - Điểm điều khiển dịch vụ SCP. Điểm điều khiển dịch vụ đóng vai trò là một giao tiếp đến cơ sở dữ liệu của mạng. Các cơ sở dữ liệu này dùng chứa các thông tin về các dịch vụ của thuê bao, định tuyến cho các số liệu đặc biệt, xác định ID. 1.4. Các dạng liên kết - Các liên kết dữ liệu báo hiệu. Một điểm báo hiệu SP trong mạng báo hiệu SS7 được nối tới một điểm báo hiệu SP khác thông qua các liên kết báo hiệu SL (Signalling). Mỗi một liên kết báo hiệu sử dụng một cặp đường truyền để thực hiện truyền dẫn theo cả hai hướng phát và thu trên cùng một tốc độ. + Báo hiệu kênh liên kết (Associated Signalling)
 + Báo hiệu không liên kết (Non-Associated Signalling)
 + Báo hiệu tựa liên kết (Quasi-Associated Signalling)
 1.5. SCCP và chức năng 1.5.1. SCCP Trong mạng GSM thì SCCP được sử dụng trong các trường hợp: - Ở giao diện giữa MSC và BSC (gọi là giao diện A) , SCCP được sử dụng bởi 2 phần ứng dụng : phần ứng dụng BSS (BSSAP) để điều khiển cuộc gọi , các dịch vị liên quan và phần ứng dụng vận hành và bảo dưỡng BSS (BSSOMAP) cho các mục đích khai thác và bảo dưỡng . - Các giao diện giữa các khối trong SS (VLR , HLR , AUC và EIR) sử dụng SCCP cùng với phần ứng dụng khả năng trao đổi (TCAP) và phần ứng dụng di động (MAP). - SCCP định địa chỉ : Nhiều địa chỉ SCCP được cần thiết để truy nhập các thành phần của hệ thống di động và định tuyến các bản tin hoặc hỗ trợ sự trao đổi với các tổng đài của mạng cố định. Các phần sau được coi là các điểm đầu cuối : + Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC). + Bộ ghi định vị thường trú (HLR) + Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) SCCP cung cấp thêm các chức năng cho phần chuyển giao tin báo MTP để cung cấp các dịch vụ mạng hướng liên kết và không liên kết. - SCCP cung cấp các phương tiện để điều khiển các kết nối báo hiệu logic trong một mạng SS7 và chuyển giao các đơn vị báo hiệu qua mạng báo hiệu SS7 có sử dụng hoặc không sử dụng các kết nối báo hiệu logic. - SCCP cung cấp chức năng định tuyến cho phép các bản tin báo hiệu được định tuyến dựa trên GT. - SCCP còn cung cấp một chức năng quản lý để quản lý thông tin về trạng thái của các phân hệ và quảng bá các thông tin này tới các node khác trong mạng. Các phân hệ này là người sử dụng SCCP. - SCCP cung cấp các chức năng bổ xung cho MTP để có thể cung cấp cả hai loại dịch vụ mạng hướng kết nối và không kết nối nhằm trao đổi thông tin báo hiệu giữa các tổng đài và các trung tâm chuyên dụng trong mạng báo hiệu quốc tế. - SCCP phối hợp với MTP tạo nên phần dịch vụ mạng NSP (Network Service Part), tương ứng với lớp mạng trong mô hình OSI.
 Hình 1.3: Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP 1.5.2. Các bản tin và thủ tục của SCCP - Đánh địa chỉ và định tuyến. 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 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 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. - Dịch vụ kết nối vô hướng. Ở dịch vụ kết nối vô hướng tất cả các thông tin định tuyến cần để đưa bản tin báo hiệu tới đích 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 logic 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 kết nối có hướng + Dịch vụ kết nối có hướng là khả năng chuyển giao bản tin báo hiệu qua kết nối báo hiệu đã được thiết lập trước (một đường thiết lập về mặt logic). Kết 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 phải nhóm trở lại. 1.5.3. Chức năng điều hành của 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. Các phần người sử dụng của SCCP (SCCP User). Phần 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 di động (MAP) - Phần ứng dụng IN (INAP). - Phần ứng dụng BSS (BSSAP). Các phân hệ trên được nhận dạng bởi số phân hệ (SSN) trong phần phiên dịch GT của SCCP.
 Báo hiệu giữa BSC và MS ? Biên bản LAPD ? 2.1. Cấu trúc Giao tiếp giữa bộ điều khiển trạm cơ sở và trạm thu phát cơ sở (BTS) được gọi là giao tiếp A- bis. Như vậy giao tiếp này ở trong hệ thống trạm cơ sở (BSS). Có 2 loại kênh thông tin giữa BSC và BTS - Kênh lưu lượng - mang thoại hoặc số liệu cho các kênh vô tuyến - Kênh báo hiệu - mang thông tin báo hiệu cho chính BTS hoặc cho các MS hệ thống trạm cơ sở.
 Giao thức sử dụng để vận chuyển những tin báo báo hiệu giữa BSC và BTS là LAPD (lớp 2), nó có cấu trúc giống như giao thức lớp 2 ở ISDN (báo hiệu của kênh D). LAPD cung cấp 2 loại tín hiệu : - Chuyển giao thông tin không được thừa nhận, không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa chỉ đạt kết quả. - Chuyển giao thông tin được thừa nhận, và hệ thống đảm bảo khung thông tin tới được đích. Cấu trúc khung trong LAPD :
 - Mỗi khung ở giao thức LAPD được giới hạn bởi cờ (Flag) ở dạng chuỗi 8 bit 01111110. Phía thu sử dụng cờ này để đồng bộ điểm khởi đầu của khung. - Để tránh việc gửi nhầm ở bên trong khung người ta sử dụng kỹ thuật chèn bit : phía phát chèn một số “0” sau năm bit “1” liên tiếp còn phía thu sẽ loại bỏ bit “0” này. Phân tích cấu trúc LAPD - Trường địa chỉ SAPI: khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ TEI : khối nhận dạng kết cuối của điểm cuối Được sử dụng để truy nhập vào thực thể đúng và chức năng đúng ở đầu thu. - Trường điều khiển Được sử dụng để điều khiển tuần tự và yêu cầu phát lại. Trường điều khiển phân biệt giữa chế độ có công nhận và không công nhận + Trong chế độ công nhận trường điều khiển chứa N(S) và N(R) đểphát đi số thứ tự phát và số thứ tự thu. N(S) chỉ ra số thứ tự của khung được phát N(R) chỉ ra số thứ tự mà phía phát khung này đang chờ thu. Các số thứ tự được sử dụng để thực hiện giao thức điều khiển luồng có tên là “Cửa sổ trượt”. Giao thức này cho phép phía phát một số khung nhất định (được gọi là “Kích thước cửa sổ”) mà không cần đợi sự công nhận cho mỗi khung. Chức năng LAPD - Quản lý đường truyền (LAPD): là chức năng cơ bản để đảm bảo các đường truyền số liệu ở các kết nối vật lý 64 kbit/s giữa BSC và BTS. Các đường truyền này được cung cấp cho các mục đích sau : + Đường truyền báo hiệu vô tuyến (RSL). + Đường truyền khai thác và bảo dưỡng (OML). + Đường truyền quản lý lớp 2 (L2ML). Mỗi đường vật lý (khe thời gian 64 kbit/s trong luồng 2M) chứa một tập hợp các đường truyền số liệu, mỗi đường truyền số liệu này được đánh số nhận dạng bằng một cặp TEI/SAPI duy nhất. - Thiết lập đường truyền : Trước hết các đường truyền số liệu LAPD được thiết lập ở các đấu nối vật lý giữa BSC và BTS khi lắp đặt hay mở rộng thiết bị. Một đấu nối vật lý được sử dụng cho báo hiệu tới một hay nhiều thiết bị đầu cuối (TRXC chẳng hạn) của BTS. Các thiết bị đầu cuối đấu nối đến đường vật lý này được nhận dạng bởi TEI (đấu nối phần cứng ở phía sau máy khi lắp đặt thiết bị) và lệnh do người khai thác cài đặt. Một đường truyền L2ML sẽ được cung cấp trên tất cả các kết nối vật lý. Sau đó tất cả các thiết bị đầu cuối được trang bị một đường truyền OML và các phần tử báo hiệu vô tuyến được trang bị RLS. - Truyền dẫn số liệu : Trên các đường truyền số liệu đã được thiết lập phát lại và điều khiển luồng tín hiệu được thực hiện để đảm bảo cung cấp dịch vụ an toàn cho lớp 3 trong quá trình truyền dẫn số liệu. Điều khiển luồng thực hiện điều khiển trình tự, kiểm soát số khung thiếu và các điều kiện bận của máy thu. Số lần phát lại được giới hạn bởi thông số của hệ thống - Giám sát đường truyền : Để đảm bảo truyền dẫn tin cậy và hiệu quả các khung LAPD, việc phát hiện lỗi và phát hiện sự cố đường truyền được thực hiện ở lớp 2 để giám sát các đường truyền. - Giải phóng đường truyền : Giao thức LAPD bao hàm chức năng giải phóng đường truyền để phục vụ cho các lớp cao hơn. Báo hiệu giữa BTS và MS (LAPDm) - LAPDm là giao thức sử dụng cho báo hiệu giữa bộ thu phát ở BTS và trạm di động (MS). Giao diện giữa MS và bộ thu phát được gọi là giao diện không gian (Um). Mục đích của giao thức LAPDm là để truyền dẫn báo hiệu qua kênh vô tuyến được an toàn.Điều này có nghĩa là tin báo của lớp 3 có thể được phát trong các điều kiện có điều khiển.LAPDm được đặt ở lớp 2 theo mô hình OSI. Phần người sửdụng đặt ở trên lớp LAPDm (lớp 3). - Giao thức LAPDm tương tự như LAPD đã sử dụng ở giao diện Abis, ngoài ra nó được sửa đổi để phù hợp với các đặc trưng riêng biệt của kênh vô tuyến.
 Hình 3.1. LAPDm theo mô hình OSI - Các chức năng của giao thức LAPDm là : + Sự đấu nối và không đấu nối của các kênh logic. +Thiết lập và giải phóng các kênh số liệu. - Chuyển giao số liệu đến và đi từ MS, sử dụng cả chế độ thừa nhận và không thừa nhận. - LAPDm được điều khiển bằng một khối phần mềm gọi là khối xử lý kênh không gian (ALH) và LAPDm, chúng cùng xử lý tất cả báo hiệu của giao diện không gian. - Chương trình của ALH sẽ được đặt ở TRXC (Bộ điều khiển thu phát), đây là bộ xử lý ở BSS.
 Hình 3.2. Khuôn dạng bản tin của LAPDm - Ở trường địa chỉ, khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ (SAPI) có thể có 2 giá trị khác nhau : SAPI = 0 chỉ thị rằng tin báo hoặc chứa số liệu hoặc chứa tin báo điện thoại.SAPI = 3 chỉ thị đây là bản tin báo cáo. - Trong thủ tục LAPDm, người ta không dùng cờ vì cấu trúc khối có sẵn của lớp vật lý. Một khung LAPDm có cực đại 23 octet (1 byte 8 bit) trên TCH và 21 octet trên SACCH. Những octet không dùng được lấp đầy giá trị không nhầm được, chẳng hạn 00101011.Các khung ít tin có khả năng nhầm với cụm FCCH nên giá trị lấp trên đây ứng với tối thiểu xác xuất nhầm,riêng đường truyền MS-BTS vẫn lấp chỗ trống bằng 1111 1111 theo nếp cũ có từ trước. MAP và các chức năng của MAP - MAP (Mobile Application Part) phần ứng dụng di động cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết được yêu cầu để trao đổi thông tin giữa các phần tử mạng GSM. Ở mô hình OSI , MAP ở trên cả TCAP. Cả MAP va TCAP đều thuộc về lớp 7. TCAP có thể được hỗ trợ bởi các lớp trình bày, lớp phiên và lớp vận chuyển,các dịch vụ và giao thức được gọi là phần dịch vụ trung gian ISP. Đối với các dịch vụ không đấu nối được Map sử dụng thì ISP được coi là trong suốt có nghĩa là không được sử dụng. Vì vậy TCAP phối ghép phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao bản tin MTP phục vụ như nhà cung cấp dịch vụ mạng. - MAP được chia thành 5 thực thể ứng dụng AE (Application Entity): + MAP-MSC + MAP- HLR + MAP-VLR + MAP- EIR + MAP-AUC
- Các thủ tục được thực hiện trong MAP : + Cập nhật vị trí + Hủy bỏ vị trí + Quản lý thông tin của thuê bao + Điều khiển,quản lý,thu nhận các dịch vụ thuê bao. + Chuyển các số liệu bảo mật, nhận thực. + Điều khiển các dịch vụ phụ. + Thực hiện chuyển ô(cell). ISUP và Chức năng - Định nghĩa các chức năng và các bản tin phục vụ cho việc thiết lập và giải phóng cuộc nối ISDN(thoại và dữ liệu). - Cung cấp hàng loạt các dịch vụ như điều khiển cuộc nối chuyển mạch kênh, xác định đường thuê bao, chờ gọi.. - Sử dụng SCCP hoặc các dịch vụ của chính nó để phân phối các bản tin báo hiệu giữa các tổng đài. Các bản tin của ISUP tương tự như của SCCP