Báo hiệu và hệ thống thông tin di động

Nội Dung:
CHƯƠNG 5 - BÁO HIỆU
5.1 Mục đích báo hiệu?
5.2 Kỹ thuật báo hiệu
5.3 Các khái niệm trong báo hiệu
5.4 Phân lọai báo hiệu
5.5 Hệ thống báo hiệu số 7 (CCITT SS7)
5.5.1 Tổng quan về kiến trúc báo hiệu CSS7
5.5.2 Mối quan hệ CSS7 và mô hình OSI
5.5.3 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu
5.5.4 Lớp liên kết báo hiệu
5.5.5 Bản tin báo hiệu
CHƯƠNG 6 - HÊ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN THOẠI
6.1 Mạng điện thoại PSTN
6.2 Mạng nội hạt
6.3 Mạng đường dài
6.3 Định tuyến lưu lượng trong mạng quốc gia
6.4 Yếu tố tác động truyền dẫn cự li xa
CHƯƠNG 7 - MẠNG VOIP (chương 15)
7.1 Tổng quan
7.2 Kỹ thuật
7.3 VoIP Gateway
7.4 Media Gateway Controller
7.5 Chuẩn ITU-T Rec. H.323
7.6 Giao thức SIP
7.7 MGCP, Megaco
CHƯƠNG 5 - BÁO HIỆU
5.1 Mục đích của báo hiệu
5.1.1 Khái niệm: IEEE đã định nghĩa: Trong viễn thông, Báo hiệu (sinaling) là
phương tiện để trao đổi thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm khác, các
thông tin này liên quan đến quá trình thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi.

Báo hiệu được phát triển cùng với mạng điện thoại, có nhiều vấn đề về kĩ
thuật báo hiệu chúng ta sẽ giải quết trong chương này với các vấn đề liên quan
của một cuộc gọi trong một mạng viễn thông.
Báo hiệu có ba chức năng chính:
• Báo hiệu giám sát
• Báo hiệu địa chỉ
• Quản lý cuộc gọi
Có hai loại báo hiệu khác nữa là
• Báo hiệu thuê bao
• Báo hiệu tổng đài
5.1.2 Các chức năng của báo hiệu
Chứ năng giám sát: giám sát báo hiệu cung cấp thông tin trên đường dây
hoặc tình trạng kết nối. Nó thông báo cho một chuyển mạch nội bộ hay một tổng
đài tình trạng bận hay rỗi của bên được gọi.
Thông tin về giám sát báo hiệu phải được duy trì điểm tới điểm liên tục
trong suốt quá trình diễn ra cuộc gọi và phải được giải phóng ngay khi ngắt kết
nối cuộc gọi, điều này rất cần thiết cho đối với một thuê bao, nếu có báo bận và
không có bất cứ một cuộc gọi nào đến thuê bao đó, và thông tin này cũng được
dùng để tính cước phí cuộc gọi cho nhà cung cấp dịch vụ.
Báo hiệu địa chỉ: Báo hiệu địa chỉ xác nhận và định tuyến cho một thuê
bao được gọi, dựa vào thông tin từ cuộc gọi để xác nhận thuê bao cần gọi và kết
nối chính xác tới thuê bao đó.
Xác nhận quá trình thiết lập cuộc gọi: Đây là loại báo hiệu cho ta các
tín hiệu trong khi tiến hành một cuộc gọi các tín hiệu đó có thể là âm thanh (tiếng
buzz từ máy được gọi), tín hiệu đổ chuông …Các thuê bao gọi có thể nhận được
các tín hiệu báo hiệu sau:
• Nhạc chờ: tín hiệu này cho thuê bao đang gọi biết là thuê bao bên
kia đang đổ chuông.
• Busyback: tín hiệu này báo thuê bao kia đang bận
• ATB-Trunks busy : có nghĩa là mạng bận

• Tiếng bíp kéo dài: điện thoại bên kia đang để off-hook (kênh máy)
5.2 Kỹ thuật báo hiệu
5.2.1: Truyền bản tin báo hiệu
Bản tin báo hiệu được truyền từ thuê bao này tới thuê bao bên kia qua tổng
đài thông qua các thiết bị chuyển mạch. Bản tin báo hiệu có thể truyền bằng các
phương pháp như:
• Thời gian kéo dài của một xung (mỗi xung trong 1 khoảng thời
gian nhất định mang một ý nghĩa nhất định được quy định bởi hệ
thống)
• Kết hợp của các xung
• Tần số của tín hiệu
• Kết hợp các tần số
• Có hay không có một tín hiệu
• Mã nhị phân
• Đối với hệ thống DC, dựa vào hướng của dòng và lưu lượng truyền
hiện tại.
5.2.2 Sự phát triển của báo hiệu:
Báo hiệu và chuyển mạch có quan hệ chặt chẽ với nhau trong các hệ thống
tổng đài, chuyển mạch sẽ không thể hoạt động nếu nhu không có các thông tin từ
báo hiệu. ISDN là một dịch vụ đầy đủ kỹ thuật cho các thuê bao, sử dụng hệ
thống báo hiệu số duy nhất gọi là DSS-1 (báo hiệu số 1) . Mạng ATM sử dụng hệ
thống báo hiệu số 2, Q.2931 và RFC.3033. Trong những năm 1940 báo hiệu đã
phát triển thành các hệ thống báo hiệu tất cả các tổng đài của các nước đều cần
có một chuẩn về giao diện báo hiệu để các thiết bị có thể “hiểu” được. Trong
phần này chúng ta sẽ tìm hiểu công nghệ báo hiệu sử dụng mạng tương tự với
các thiết bị ghép kênh phân chia tần số. Mặc dù các hệ thống nãy đã lỗi thời so
với mạng số hiên tại nhưng đó là nền tảng để ta nắm được hoạt động cũng như
mục đích của một hệ thống báo hiệu.
5.2.2.1 Đường giám sát báo hiệu
Giới thiệu: đường dây tín hiệu trên các trunk hoạt động dựa trên mức của

dòng DC. Như vậy tín hiệu DC không tương thích với hệ thống FDM, vì các
kênh thoại analog chiếm băng tần từ 300-3400 Hz, vì vậy các tín hiệu DC đã
được chuyển qua tín hiệu AC .
Băng tần báo hiệu: trong băng tần tín hiệu liên quan đến hệ thống báo hiệu
sử dụng các tín hiệu âm thanh, tones, bên trong các kênh thoại thông thường để
chuyển thành tín hiệu báo hiệu. Có hai hệ thống như vậy:
• Loại sử dụng duy nhất một tần số (SF - single frequency)
• Loại sử dụng hai tần số (2VF)
Những tín hiệu sử dụng một trong hai tones nằm trong khoảng 2000 – 3000 Hz
của băng thông.
Báo hiệu tần số duy nhất được sử dụng dành riêng cho giám sát, thường
được gọi là báo hiệu E & M , nó được sử dụng với thiết bị FDM phô biến nhất là
tần số 2600 Hz. Sơ đồ hoạt động được thể hiện ở hình 5.1
Báo hiệu hai tần số (2VF) được sử dụng cho cả việc giám sát và báo hiệu
địa chỉ. Ứng dụng với các thiết bị FDM. Chúng ta có tập hợp các tín hiệu để tạo
ra các âm chỉ thị máy rỗi hay máy bận các tần số này nằm ngay trong băng thoại
2600 Hz nên có thể gây ra khó chịu cho người nghe nên cần có bộ lọc nhiễu. Ví
dụ một cặp tần số điển hình trong hệ thống báo hiệu số 5 là 2400 Hz và 2600 Hz,
sử dụng rộng rãi cho báo hiệu địa chỉ.
Báo hiệu ngoài băng (Out-of-Band Signaling) : với báo hiệu ngoài băng,
bản tin báo hiệu được truyền bên ngoài băng thoại (tức là trên 3.400 Hz). Trong
mọi trường hợp nó là một hệ thống sử dụng duy nhất một tần số. hệ thống sử
dụng báo hiệu ngoài băng này cho biết tình trạng nhàn hoặc rỗi của thuê bao.
Trong tương lai gần báo hiệu ngoài băng được người ta sử dụng có lợi về
cả tính kinh tế lẫn dễ dàng thiết kế. Nhưng xét về lâu dài thì các thiết bị yêu cầu
làm cho báo hiệu ngoài băng thậm chí còn tốn kém hơn bởi vì các thiết bị báo
hiệu này giám sát và báo hiệu mở rộng và có yêu cầu báo hiệu tại mỗi đầu cuối
và tại từng thời điểm khi tín hiệu (FDM) đang được chuyển tải trong hệ thống.
Ưu điểm của báo hiệu ngoài băng là tín hiệu giám sát được cung cấp liên tục cho
dù có tín hiệu tone on hay tones off trong suốt quá trình hội thoại diễn ra. Báo

hiệu trong băng SF và báo hiệu báo hiệu ngoài băng được minh họa trong hình
5.2. Điển hình về áp dụng hệ thống báo hiệu báo hiệu ngoài băng là hệ thống báo
hiệu R-2 phổ biến ở châu Âu.

Báo hiệu E & M : hình thức báo hiệu phổ biến nhất để giám sát các đường
trung kế ở trong mạng tương tự là báo hiệu E & M. Nó xuất phát từ các thiết bị
SF hoặc 2VF như trong hình 5.1, nó trở thành báo hiệu E & M tại các điểm mà
trung kế giao tiếp với chuyển mạch (hình 5.3). Lead đầu tiên được gọi là lead-E,
nó mang tín hiệu đến thiết bị chuyển mạch (được thể hiện trong hình 5.3). Ta
thấy các tín hiệu từ chuyển mạch A và chuyển mạch B ở A trên lead-M và được
chuyển đến B trên lead-E.
Đối với báo hiệu E&M truyền thống ta có bảng dưới đây:

5.2.2.2 Báo hiệu địa chỉ
Bảng 5.2 Thông số hệ thống báo hiệu R1 (Bắc Mỹ)
Báo hiệu địa chỉ bắt nguồn từ các số trong cuộc gọi (kích hoạt hoặc nhấn
nút bàn phím) từ một thuê bao tiến hành cuộc gọi, chuyển mạch nội hạt chấp
nhận yêu cầu và sử dụng thông tin đó kết nối đến thuê bao bên kia. Nếu có nhiều
hơn một chuyển mạch tham gia vào cuộc gọi báo hiệu được yêu cầu giữa các
thiết bị chuyển mạch (cả địa chỉ và giám sát). Báo hiệu địa chỉ giữa các thiết bị
chuyển mạch trong hệ thống này thường gọi là báo hiệu interregister.
Báo hiệu đa tần số : báo hiệu đa tần số (Multifrequency – MF) đã được sử
dụng rộng rãi trên toàn thế giới cho báo hiệu interregister. Nó là một phương
pháp trong băng sử dụng năm hoặc sáu dải tần số, hai dải tại một thời điểm. Nó
hoạt động tốt hơn với cặp dây kim loại, và hệ thống FDM hay TDM. MF là một
hệ thống ổn định và khó có sai sót, có 3 hệ thống MF điển hình được xét dưới
đây:
MF tại bắc Mỹ - hệ thống báo hiệu số 1 (R-1), hệ thống chủ yếu được
dùng ở Mỹ và Canada được công nhận bởi CCITT. Nó là một cặp trong hệ thống

5 xung tần số. Tín hiệu bổ sung cho các chức năng điều khiển được cung cấp bởi
sự kết hợp tần số bằng cách sử dụng một tần số thứ 6 cơ bản. Bảng 5.2 cho thấy
tương ứng với 10 chữ số (0 đến 9) và các chức năng lệnh kết hợp với hai tần số
tương ứng. Đây cũng là điểm khác nhau so với hệ thống R-2.
Bảng 5.3 Hệ thống báo hiệu số 5 và một số điểm khác so với R1
Bảng 5.4 Thông số hệ thống báo hiệu số 5
Hệ thống báo hiệu số 5 tương tự như hệ thống R-1 ở Bắc Mỹ, các thay đổi so
với R-1 được thể hiện ở trong bảng 5.3. Các đường báo hiệu trong hệ thống báo
hiệu số 5 được thể hiện trong bảng 5.4
Hệ thống báo hiệu R-2, được phát triển bởi CCITT như là một hệ thống
báo hiệu ở khu vực châu Âu. Tận dụng sự kết hợp của hai trong số 6 dải tần số,
15 cặp tần số có sẵn, được thể hiện trong bảng 5.5. Nhóm I và A mang thông tin
thứ nhất , nhóm II và B mang thông tin thứ hai được điều khiển bởi các tín hiệu
A-3 hoặc A-5. Với bảng 5.5 10 chữ số được gửi đi trong nhóm I và số lượng chỉ
số từ 1 đến 10 tương ứng trong bảng. Tín hiệu số 15 trong nhóm A chỉ ra tắc
nghẽn trong tổng đài quốc tế hoặc tại ngay đầu ra của nó. Đây là tín hiệu báo
hiệu trở về mang thông tin về trạng thái mạng. Nhóm B bao gồm hầu hết các
thống tin phản hồi đặc biệt thông tin về tình trạng thuê bao.
Bảng 5.5 Hệ thống báo hiệu R2 (Châu Âu)
Bảng 5.6 Mã điều kiên đường dây trong hệ thống R2
Bảng 5.7 Âm xử lý cuộc gọi được sử dụng ở Bắc Mỹ
Dòng tín hiệu trong R-2 có hai kỹ thuật, một trong những kỹ thuật đó được
xét dưới đây và một kỹ thuật còn lại dùng PCM trên luồng E1 được nói đến trong
chương mạng số. Bảng 5.6 cho ta thấy thông tin đường truyền trong mỗi hướng
gửi đi hoặc trả về. Ta có một số tín hiệu sau:
• Tín hiệu chiếm đường truyền (tại tổng đài xuất phát).
• Tín hiệu trả lời
• Tín hiệu xóa về
• Tín hiệu xóa đi
• Tín hiệu chặn

5.2.2.3 Thuê bao quay số dạng tones và nhấn nút (Bắc Mỹ)
Bảng 7.7 và 7.8 quy định các tín hiệu báo hiệu trong một cuộc gọi. Các tổng đài
dựa vào tín hiệu trên xác nhận yêu cầu của thuê bao
Bảng 5.8 Bảng mã cặp tần số tương ứng với nút nhấn ở Bắc Mỹ
5.2.2.3 Thuê bao quay số và nút nhấn
Bảng 5.7 cho thấy tín hiệu tone và thời gian kéo dài của nó thường được sử
dụng ở Bắc Mỹ cho biết tình trạng một thuê bao. Thuê bao có thể quay số hoặc
nhấn nút. Khi một nút được nhấn sẽ có hai tone đồng thời, tương tự như các hệ
thống đa tần được mô tả trước đó. Tồng đài sẽ dựa vào tần số các cặp tone này để
xác định số thuê bao muốn gọi. Bảng 5.8 so sánh kỹ thuật số cuộc gọi đi, quay số
dạng xung và cặp tần số (MF) thông qua tone nhấn nút.
5.3. Các khái niệm trong báo hiệu
5.3.1 Khái niệm về báo hiệu link by link, end to end (báo hiệu từng chặng và
báo hiệu xuyên suốt)
Một yếu tố quan trọng cần xét đến khi thiết kế hệ thống chuyển mạch đó
là hiệu ứng dội hai tín hiệu và sự hài lòng của khác hàng trong vấn đề trễ tín hiệu.
Độ trễ trong quá suốt quá trình thuê bao quay số càng ngắn càng tốt.
Một yếu tố quan trọng khác phải cân nhắc đó là sự chiếm dụng thời gian
trong quá trình thiết lập cuộc gọi liên tục trong hai tổng đài đầu cuối. Thiết bị để
thiết lập cuộc gọi là thiết bị tạo ra kết nối giữa các chuyển mạch và các trunk,
các thiết bị đó rất đắt tiền. Nên vấn đề trong thiết kế hệ thống là tính kinh tế mà
vẫn đảm bảo chất lượng dịch vụ.
Báo hiệu xuyên suốt và báo hiệu từng chặng ảnh hưởng đến khả năng cung
cấp số lượng thuê bao và sự trễ tín hiệu trong cuộc gọi, mỗi kỹ thuật có một điểm
khác nhau. Tuy nhiên chúng ta đang xem xét các cuộc gọi có liên quan đến một
hay nhiều các tổng đài nội hạt trong quá trình thiết lập cuộc gọi, bởi vì tình trạng
này thường xuyên xảy ra với các cuộc gọi đường dài. Báo hiệu liên kết có thể
được định nghĩa là một hệ thống báo hiệu mà tất cả các thông tin địa chỉ thanh
ghi phải được chuyển đến bộ định tuyến thiết lập cuộc gọi. Một khi tổng đài nhận
được sự thay đổi thông tin này, bộ phận điều khiển tổng đài sẽ giải phóng thanh

ghi. Hoạt động tương tự này được thực hiện từ tổng đài quốc gia đến mỗi tổng
đài nội hạt. Hệ thống báo hiệu R-1 là hệ thống điển hình cho báo hiệu liên kết.
Báo hiệu end-to-end (báo hiệu xuyên suốt): cơ bản là quá trình nhận địa chỉ
của các tổng đài nội hạt, các địa chỉ này là thông tin tối thiểu cần thiết để thiết lâp
cuộc gọi. Chẳng hạn như 4 chữ số cuối cùng trong một số điện thoại có bảy chữ
số cần được gửi đến cho tổng đài xuất phát và tổng đài đích. Với hình thức báo
hiệu này cần gửi đi ít các chữ số hơn yêu cầu (và xác nhận) cho việc thiết lập
cuộc gọi. Do đó quá trình báo hiệu được thực hiện nhanh hơn, giảm độ trễ.
Cốt lõi của báo hiệu end-to-end nằm ở điều khiển thanh ghi. Đây là thanh
ghi (đơn vị điều khiển) trong tổng đài xuất phát điều khiển định tuyến cuộc gọi
cho đến khi có một đường dẫn được thiết lập để kết nối hai thuê bao và kết thúc
giải phóng kết nối khi có tín hiệu dập máy. Để chuẩn bị cho thiết lập một cuộc
gọi khác.
Số điện thoại của thuê bao Y là 345-6789, quá trình thiết lập cuộc gọi sử dụng
báo hiệu end-to-end như sau:
• Thanh ghi tại tổng đài xuất phát (OE) nhận, lưu số điện thoại và quay số
345-6789 từ thuê bao X
• Tổng đài xuất phát phân tích và sau đó xác nhận chiếm trunk để kết nối tới
tổng đài B, sau đó nó nhận được tín hiệu từ B rằng các thanh ghi tại B sẵn
sàng (tức tổng đài B đáp ứng).
• Tổng đài xuất phát gửi các chữ số 34, là mức tối thiểu để bảo đảm việc
truyền đúng.
• Tổng đài B xác nhận chữ số 34 và chiếm trunk để trao đổi với tổng đài C,
sau đó tổng đài xuất phát và tổng đài C kết nối trực tiếp nhau qua B
• Tổng đài xuất phát nhận được tín hiệu từ tổng đài C và tiếp tục gửi số 45
tới C
• Tổng đài C phân tích con số nhận được và chiếm trunk để kết nối với TE
(tổng đài đích). Sau đó tổng đài OE kết nối trực tiếp với TE
• Tổng đài OE tiếp tục gửi các chữ số 5678 khi nhận được tín hiệu báo tổng
đài TE sẵn sàng

• Tổng đài TE dò xét tình trạng thuê bao Y và kết nối với nó nếu thuê bao Y
rỗi, khi đó sẽ có tín hiệu để đổ chuông thuê bao Y, nếu không sẽ phát tín
hiệu báo bận…
Chúng ta thấy có một đường báo hiệu được tạo ra và duy trì giữa các tổng đài
và thuê bao trong suốt quá trình cuộc gọi và được giải phóng khi thuê bao ngắt
kết nối. Để thực hiện được quá trình trên các tổng đài phải định tuyến dựa trên
các con số có trong danh sách đã được thiết lập trước trong các thanh ghi của hệ
thống.
R-1 là một hệ thống đòi hỏi ít tín hiệu đáp trả nhất, đó là những tín hiệu cần
thiết, chẳng hạn như tín hiệu “sẵn sàng để gửi” được gửi ngay trên đường dây
thuê bao. R-2 là một hệ thống có đòi hỏi tín hiệu đáp trả nhiều, như tín hiệu tắc
nghẽn, tín hiệu nhàn rỗi
5.3.2 Liên kết và phân chia kênh báo hiệu
Ở đây chúng ta có một khái niệm mới: phân tách kênh báo hiệu. Trước đây
báo hiệu được thực hiện ngay trên kênh thoại của nó, cho dù trong băng hay
ngoài băng. Hình 5.4 minh họa hai khái niệm báo hiệu kênh liên kết và báo hiệu
kênh riêng biệt.
Đường E1 kênh thứ 16 là một ví dụ, nó thực sự là một kênh riêng biệt, nhưng nó
vẫn liên kết với nhóm 30 kênh của các kênh truyền dẫn. Nên chúng ta gọi đây là
kênh báo hiệu quasi-associated
Phân tách kênh báo hiệu là dồn các tín hiệu báo hiệu và truyền tải trên một
đường truyền riêng khác biệt so với kênh thoại mà chúng phục vụ. hình 5.5 mô tả
kênh báo hiệu quasi-associated và hình 5.6 mô tả phân tách kênh báo hiệu.
5.4 Phân loại báo hiệu
Thông thường báo hiệu được chia thành hai loại đó là báo hiệu đường dây
thuê bao và báo hiệu liên tổng đài. Báo hiệu đường dây thuê bao là báo hiệu giữa
máy đầu cuối như là báo hiệu giữa thuê bao và tổng đài nội hạt, còn báo hiệu liên
tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau.
Báo hiệu liên tổng đài có hai loại là báo hiệu kênh kết hợp (CAS: Channel
Associated Signalling) hay còn gọi là báo hiệu kênh riêng và báo hiệu kênh

chung (CCS: Channel Common Signalling). Ta có sơ đồ thể hiện các loại báo
hiệu như ở hình 5.8.
5.4.1 Báo hiệu kênh kết hợp CAS
Báo hiệu kênh kết hợp là hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong các
kênh tiếng hoặc một kênh có liên quan chặt chẽ với kênh tiếng. Như vậy đặc
điểm nổi bật của CAS là đối với mỗi kênh thoại có một đường tín hiệu báo hiệu
riêng đã được ấn định. Các tín hiệu báo hiệu có thể được truyền theo nhiều cách
khác nhau:
• Trong băng: tín hiệu báo hiệu có tần số nằm trong băng tần kênh thoại (0.3
– 3.4) KHz.
• Ngoài băng: tín hiệu báo hiệu có tần số nằm ngoài băng tần kênh thoại. Ví
dụ hệ thống R2 dùng tần số 3825 Hz.
• Trong khe thời gian TS 16 của tổ chức đa khung PCM 30/32 kênh
Tuy nhiên CAS có nhược điểm là tốc độ tương đối thấp, dung lượng thông
tin bị hạn chế, chỉ áp dụng được cho những mạng có dung lượng thấp và các loại
hình dịch vụ còn nghèo nàn.
Từ những năm 1960, khi các tổng đài được điều khiển bằng chương trình lưu trữ
SPC được đưa vào sử dụng trên mạng thoại thì một phương thức báo hiệu mới ra
đời với nhiều đặc tính ưu việt hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống trước
đó.
Trong phương thức báo hiệu này, các đường dữ liệu có tốc độ cao giữa các bộ xử
lý của tổng đài SPC được sử dụng để mang mọi thông tin báo hiệu. Các đường
dữ liệu này tách rời với các kênh tiếng. Mỗi đường dữ liệu này có thể mang
thông tin báo hiệu cho hàng trăm đến hàng nghìn kênh tiếng. Kiểu báo hiệu này
gọi là báo hiệu kênh chung CCS và tiêu biểu là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7). Nội
dung của SS7 sẽ xem kỹ ở phần sau.
5.4.2 Báo hiệu kênh chung CCS
Báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu sử dụng chung một hoặc một số
đường dữ liệu (Signalling Data Link) để truyền thông tin báo hiệu phục vụ cho
nhiều đường trung kế thoại / dữ liệu.

Hình 5.9: Sơ đồ hệ thống báo hiệu kênh chung
Hình 5.10: Tổng quan về hệ thống báo hiệu kênh chung
Các thành phần cơ bản của mạng báo hiệu kênh chung:
Ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn ở phần hệ thống báo hiệu số 7.
5.5 Hệ thống báo hiệu số 7 (CCITT SS7)
Giới thiệu:
Hệ thống CCITT tín hiệu số 7 (gọi tắt là SS-7) được phát triển để đáp ứng
các yêu cầu báo hiệu nghiêm ngặt của tất cả các mạng kỹ thuật số dựa trên các
kênh 64 Kbps. Nó hoạt động theo cách hơi khác so với bá hiệu mà ta đã trình bày
ở phần trước trong chương này. Tuy nhiên, nó vẫn có chức năng giám sát các
mạch và báo hiệu địa chỉ và cũng phải mang tín hiệu tiến độ cuộc gọi và thông
báo các thông tin đến thuê bao được gọi. Những vấn đề này chắc chắn quen
thuộc và không có khác phần đầu chương ta đã trình bày. Sự khác biệt là các
thức nó thực hiện như thế nào. SS-7 là một mạng lưới dữ liệu hoàn toàn dành
riêng cho mạng báo hiệu.
SS-7 được chuẩn hóa thành một tiêu chuẩn quốc tế, mục đích chung của hệ thống
báo hiệu kênh chung là:
• Được tối ưu hóa cho hoạt động với các mạng lưới kỹ thuật số thiết bị
chuyển mạch được sử dụng lưu trữ chương trình điều khiển (SPC), chẳng
hạn như DMS-100 series và 5ESS, đã được thảo luận ở chương mạng số.
• Có thể đáp ứng yêu cầu hiện tại và tương lai của truyền tải thông tin cho
các vi xử lý hoạt động với các mạng viễn thông kỹ thuật số để kiểm soát
cuộc gọi, điều khiển từ xa, truy cập cơ sở dữ liệu và quản lý mạng và bảo trì
báo hiệu.
• Cung cấp một phương tiện đáng tin cậy truyền tải tín hiệu theo đúng trình
tự mà không mất hoặc trùng lặp.
SS-7, trong những năm từ năm 1980, đã trở thành hệ thống báo hiệu cho
ISDN. Điều này là, nếu không có cơ sở hạ tầng của SS-7 nhúng trong mạng kỹ
thuật số, sẽ không có ISDN với truy cập rộng khắp. SS-7 là sự lựa chọn cho báo
hiệu trong PSTN kỹ thuật số mà không cần ISDN.

Như đã đề cập, SS-7 là một hệ thống truyền thông dữ liệu được thiết kế cho
duy nhất mục đích: báo hiệu. Nó không phải là một hệ thống chung chung.
Chúng ta phải xem SS-7 như là một mạng lưới dữ liệu chuyên ngành và một hệ
thống báo hiệu.
5.5.1 Tổng quan về kiến trúc báo hiệu SS7
Mô hình hệ thống mạng báo hiệu SS-7 bao gồm các nút mạng, gọi là điểm
báo hiệu (SP) kết nối với nhau bởi liên kết điểm tới điểm báo hiệu, với tất cả các
liên kết giữa 2 SPs được gọi là một tập hợp liên kết. Khi mô hình được áp dụng
cho một mạng lưới vật lý, phổ biến nhất là có một sự tương ứng một - một giữa
các nút vật lý và các tổ chức hợp lý. Nhưng khi có yêu cầu (ví dụ, một nút
gateway vật lý cần phải là một hệ thống mạng khác). Một nút mạng vật lý có thể
được hợp lý chia thành nhiều hơn một SP, hoặc SP hợp lý có thể được phân phối
trên nhiều hơn một nút vật lý. Những yêu cầu cẩn trọng để đảm bảo rằng các thủ
tục quản lý trong giao thức hoạt động một cách chính xác.
Thông tin giữa 2 SPs có thể được chuyển qua một liên kết thiết lập kết nối
trực tiếp hai điểm. Điều này được gọi là chế độ báo hiệu kết hợp. Thông tin này
cũng có thể là định tuyến thông qua một hoặc nhiều trung gian các SP chuyển
tiếp thông tin tại các tầng mạng. Điều này được gọi là chế độ báo hiệu không kết
hợp. SS-7 hỗ trợ chỉ có một trường hợp đặc biệt của định tuyến này, được gọi là
chế độ báo hiệu kết hợp, trong đó định tuyến tĩnh ngoại trừ thay đổi tương đối
không thường xuyên đáp ứng các sự kiện như lỗi liên kết, bổ sung mới các SP.
SS-7 không bao gồm các thủ tục đầy đủ để duy trì trong chuỗi cung cấp các
thông tin định tuyến đã thay đổi hoàn toàn trên gói dữ liệu.
Chức năng của chuyển tiếp bản tin tại tầng mạng được gọi là điểm chuyển
báo hiệu (STP). Mặc dù kết quả thực tế này chưa hoàn toàn chính xác, logic và
các nút mạng vật lý có chức năng này được thực hiện thường xuyên được gọi là
STP, mặc dù nó có thể cung cấp thêm các chức năng khác nữa. Một phần quan
trọng trong thiết kế hệ thống SS-7 bao gồm cả dự phòng đầy đủ thiết bị và cá
tuyến truyền dẫn vật lý. Việc thiết kế phần lơn dựa vào vị trí liên kết báo hiệu SP
với các chức năng STP, mục tiêu là để hiệu suất có thể được đáp ứng với lượng

lưu lượng dữ liệu dự kiến tối thiểu.
Hình 5.11 là một mô hình cấu trúc mạng SS-7. Chức năng STP được tập
trung trong một số lượng tương đối nhỏ của các nút cơ bản dành riêng cho chức
năng đó. Các STP được phối hợp ghép nối và mỗi cặp STP được kết nối với một
cấu hình bốn điểm như trong hình. Chúng ta cũng có thể nói rằng bốn STP đều
được kết nối trong mạng dạng lưới. Điều này đã chứng tỏ là một mạng xương
sống cực kỳ đáng tin cậy và khả năng hoạt động cao. Các nút khác, chẳng hạn
như các trung tâm chuyển mạch và điểm kiểm soát dịch vụ (SCPS), thường được
kết nối một trong các cặp mối nối của STP, với một hoặc nhiều liên kết đến các
mối nối, phụ thuộc vào lưu lượng tín hiệu.
5.5.2 Mối quan hệ CSS7 và mô hình OSI
Báo hiệu số 7 liên quan đến tới một vài điểm nào đó với OSI. Trong sự
phát triển của SS-7, cần phải có đầy đủ khả năng tương thích với tất cả bảy lớp
của mô hình OSI. Tuy nhiên, phần lớn các nhóm làm việc CCITT chịu trách
nhiệm cho việc cấu hình và thiết kế của SS-7 có liên quan với độ trễ, dùng cho
dữ liệu, điện thoại, hoặc người sử dụng ISDN của kĩ thuật PSTN. Phần trước của
chương đã nói sự trễ tín hiệu có lẽ là vấn đề quan trọng nhất của hiệu suất của
một hệ thống báo hiệu. Để giảm thiểu độ trễ, bảy lớp của mô hình OSI đã được
cắt thành 4 lớp. Trong thực tế, CCITT Q.709 quy định cụ thể là sự trễ không quá
2.2 cho 95% các cuộc gọi. Để thực hiện điều này, một giới hạn được đặt trên số
lượng các điểm chuyển tiếp báo hiệu, được gọi là STP, có thể được đi qua bởi
một bản tin báo hiệu và thiết kế vốn có của SS-7 là một hệ thống bốn lớp. Hình
5.12 trình bày sự liên quan của SS-7 với mô hình tham chiếu OSI. Hãy nhớ rằng
việc giảm số lớp của OSI làm giảm thời gian xử lý. Kết quả là, Hiện tượng trễ tín
hiệu giảm.
Chúng ta nên lưu ý rằng SS-7 lớp 3 là lớp có chức năng mạng lưới báo hiệu bao
gồm báo hiệu chức năng xử lý bản tin báo hiệu và các chức năng quản lý mạng.
Hình 5.13 cho thấy cấu trúc chung của hệ thống báo hiệu SS-7.
Trong phần tiếp chúng ta sẽ tìm hiểu về chức năng của từng lớp cụ thể trong hệ
thống.

5.5.3 Cấu trúc
của hệ thống báo
hiệu
Hình 5.13
minh họa cấu trúc
cơ bản của SS-7,
hệ thống này có
hai phần: phần
truyền bản tin báo
hiệu (MTP) và các
phần người sử
dụng. Phần người
sử dụng có: phần
điện thoại (TUP),
phần dữ liệu người
dùng (DUP), và phần người sử dụng ISDN (ISUP). Hình 5.12 và 5.13 cho thấy
mô hình OSI lớp 1, 2, và 3 tạo ra phần MTP. Các đoạn dưới đây mô tả các chức
năng của các lớp này từ một quan điểm hệ thống.
Lớp 1 xác định các đặc tính vật lý, điện, và chức năng của báo hiệu liên kết
dữ liệu và các phương tiện để truy cập nó. Trong hệ thống mạng kỹ thuật số 64-
kbps đường truyền số là các kết nối cơ bản bình thường. Các liên kết tín hiệu có
thể được truy cập bởi các bộ phận chuyển mạch mà chúng có khả năng cấu hình
lại tự động tín hiệu liên kết.
Lớp 2 thực hiện chức năng liên kết báo hiệu. Nó định nghĩa các chức năng
và thủ tục cho việc truyền bản tin báo hiệu trên một liên kết dữ liệu riêng lẻ. Một
bản tin báo hiệu được chuyển qua liên kết báo hiệu trong các đơn vị tín hiệu có
độ dài thay đổi. Một đơn vị tín hiệu bao gồm kiểm soát thông tin chuyển giao
trong nội dung thông tin của thông điệp báo hiệu. Các chức năng liên kết báo
hiệu bao gồm:
• Phân định một đơn vị tín hiệu bằng cờ.

• Cờ báo chống nhồi bit.
• Phát hiện lỗi thông qua kiểm tra các bit trong mỗi đơn vị tín hiệu.
• Kiểm soát lỗi bằng cách truyền lại và chuỗi đơn vị tín hiệu điều khiển
thiết bị kiểm tra chuỗi số trong mỗi đơn vị tín hiệu và cho phép các báo
nhận liên tục .
• Tín hiệu phát hiện truyền thất bại, các đơn vị giám sát tín hiệu báo lỗi và
báo hiệu khôi phục liên kết bằng các thủ tục đặc biệt.
Layer 3, báo hiệu các chức năng mạng, về nguyên tắc xác định chức năng
truyền tải, thủ tục chung và riêng của từng liên kết báo hiệu. Có hai loại chức
năng trong lớp 3:
• Chức năng xử lý báo hiệu Message-Handling. Trong quá trình chuyển
các bản tin báo hiệu, chức năng này điều khiển các bản tin để chọn liên
kết báo hiệu thích hợp hoặc phần người dùng.
• Chức năng báo hiệu quản lý mạng. Đây là chức năng điều khiển thời
gian định tuyến thực, kiểm soát, và cấu hình lại mạng, nếu cần thiết.
Lớp 4 là phần người dùng. Mỗi một phần người dùng xác định các chức
năng và thủ tục đặc biệt cho người sử dụng cụ thể, cho dù là thoại, dữ liệu, hoặc
một phần người dùng ISDN. Có các phần sử dụng khác nhau như:
• TUP (Telephony User Part) - Phần của user dùng điện thoại.
• DUP (Data User Part) - Phần của user dùng số liệu.
• ISUP (ISDN User Part) - Phần của user dùng ISDN.
• MTUP (Mobile Telephony User Part) - Phần của user dùng di động.
Các bản tin báo hiệu được xác định bởi CCITT Rec. Q.701 như là một gói
thông tin, định nghĩa ở lớp 3 hoặc 4, liên quan đến một cuộc gọi, quản lý giao
diện, sau đó được chuyển nhận là đơn vị báo hiệu bởi các chức năng truyền bản
tin. Mỗi bản tin báo hiệu có chứa "thông tin dịch vụ" bao gồm một thông số dịch
vụ xác định phần người dùng và có thể xem. Phần thông tin báo hiệu hiệu của
bản tin báo hiệu chứa thông tin người dùng, chẳng hạn như dữ liệu hoặc các tín
hiệu điều khiển cuộc gọi, thông tin quản lý, bảo trì và loại định dạng của bản tin
báo hiệu. Nó cũng bao gồm một "nhãn". Nhãn cho phép các tin nhắn được định

tuyến lớp 3 thông qua mạng lưới báo hiệu đến đích của nó và điều khiển các bản
tin đến phần người dùng hoặc mạch khác.
Trên liên kết báo hiệu những thông tin báo hiệu được chứa trong các đơn vị
bản tin báo hiệu (MSUs), nó cũng bao gồm chức năng điều khiển liên quan đến
chức năng lớp 2 trong đường liên kết.
Có một số thuật ngữ được sử dụng trong SS-7 ta sẽ tìm hiểu trước khi đi tiếp:
Điểm báo hiệu: các nút trong mạng sử dụng chung các kênh báo hiệu;
Báo hiệu quan hệ (tương tự như mối quan hệ lưu lượng). Bất kỳ hai báo
hiệu điểm mà khả năng giao tiếp giữa các bộ phận của người dùng sử dụng tương
ứng có được cho để có một mối quan hệ báo hiệu;
Liên kết báo hiệu, báo hiệu liên kết truyền tải bản tin báo hiệu giữa hai điểm
báo hiệu;
Điểm gốc và điểm đích, điểm gốc và điểm đến là điểm của chức năng phần
người dùng nguồn và vị trí của người tiếp nhận phần chức năng tương ứng;
Điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP), STP là một điểm mà một bản tin báo
hiệu nhận được trên một liên kết báo hiệu và được chuyển giao cho liên kết khác;
Nhãn bản tin, Mỗi bản tin báo hiệu có chứa một nhãn. Trong nhãn tiêu
chuẩn, phần được sử dụng cho định tuyến được gọi là nhãn định tuyến. Nhãn
định tuyến bao gồm:
• Điểm xuất phát và các điểm đích của bản tin báo hiệu.
• Một mã được sử dụng để chia sẻ tải, có thể là phần ít quan trọng của
một nhãn, thành phần này xác định một giao diện người dùng sử dụng ở
lớp 4.
Các nhãn tiêu chuẩn thừa nhận rằng mỗi điểm báo hiệu trong một mạng lưới báo
hiệu được gán một mã số nhận dạng, theo một chương trình mã được thành lập
cho mục đích đánh số cho nhãn.
Định tuyến bản tin báo hiệu, việc định tuyến bản tin báo hiệu là quá trình
lựa chọn liên kết báo hiệu để thực hiện truyền bản tin báo hiệu. Định tuyến bản
tin dựa trên phân tích thông tin từ nhãn. Việc định tuyến bản tin kết hợp với định
tuyến dữ liệu tại một điểm báo hiệu đặc biệt.

Phân phối bản tin báo hiệu, là quá trình xác định phần người dùng một tin
nhắn sẽ được chuyển giao. Sự lựa chọn được thực hiện bởi phân tích của các chỉ
số trên nhãn.
Phân biệt bản tin, là quá trình xác định. Khi nhận được một tin nhắn tại một
điểm báo hiệu, có thể đó là điểm đến của bản tin đó hoặc không. Để xác định vấn
đề này phải dựa trên phân tích mã đích, việc định tuyến của nhãn trong tin nhắn.
Nếu báo hiệu là điểm đến, bản tin được gửi đến các bộ phân có chức mà bản tin
đến cần. Nếu không, bản tin sẽ được gửi đến các chức năng định tuyến để chuyển
tiếp vào một liên kết báo hiệu.
5.5.3.1 Quản lí mạng báo hiệu (Signaling Network Management)
Ba phần trong quản lý báo hiệu các khối chức năng được thể hiện trong
hình 5.13. Đây là những báo hiệu quản lý lưu lượng thông, báo hiệu quản lý liên
kết, và báo hiệu quản lý đường.
5.5.3.1.1 Quảng lý lưu lượng báo hiệu.
Chức năng quản lý lưu lượng báo hiệu là:
• Để kiểm soát định tuyến bản tin. Điều này bao gồm sửa đổi bản tin định
tuyến khi có yêu cầu, khả năng tiếp cận tất cả các điểm đến, khôi phục
lại bình thường định tuyến.
• Cùng với những thay đổi của bản tin định tuyến, để kiểm soát việc
chuyển giao các bản tin thu được các tín hiệu lưu lượng theo cách thức
tránh sự bất thường lưu lượng bản tin.
• Điều khiển lưu lượng.
Điều khiển định tuyến bản tin dựa trên phân tích thông tin định trước về tất
cả cho phép khả năng định tuyến khả năng kết hợp với thông tin được cung cấp
bởi tín hiệu quản lý liên kết và báo hiệu các chức năng quản lý tuyến, về tình
trạng mạng lưới tín hiệu (tức là, hiện tại sẵn có của tín hiệu liên kết và tuyến).
Thay đổi trong trạng thái của mạng lưới tín hiệu thường dẫn đến thay đổi
định tuyến bản tin báo hiệu và trạng thái trong việc chuyển giao một số phần của
lưu lượng báo hiệu từ một liên kết khác. Việc chuyển giao bản tin báo hiệu được
thực hiện theo quy định với các thủ tục cụ thể. Những thủ tục chuyển đổi,

changeback, đinh tuyến lại và kiểm soát định tuyến. Các thủ tục được thiết kế để
tránh bất thường trong việc chuyển giao bản tin như mất mát, hoặc cung cấp
nhiều bản tin báo hiệu .
Thủ tục chuyển đổi và changeback liên quan đến thông tin liên lạc với điểm
báo hiệu khác.Ví dụ, trong trường hợp chuyển đổi từ một liên kết báo hiệu thất
bại, Thất bại khi trao đổi thông tin ở hai liên kết đầu cuối (thông qua một đường
thay thế) thông thường cho phép thu hồi bản tin nếu không sẽ bị mất trên các liên
kết đã thất bại.
Một mạng lưới báo hiệu phải có một khả năng lưu lượng tín hiệu cao hơn
lưu lượng truy cập bình thường cung cấp. Tuy nhiên, trong điều kiện quá tải (ví
dụ, do lỗi mạng hoặc lưu lượng tăng rất cao vào giờ cao điểm) chức năng quản lý
lưu lượng truy cập báo hiệu lưu lượng điều khiển giảm thiểu các vấn đề. Một ví
dụ là MTP không thể vận chuyển các tin nhắn đến một đích đến cụ thể trong
trường hợp sự cố tất cả các tuyến đường báo hiệu đó điểm đến điểm. Nếu như
tình trạng xảy ra tại một STP, một chỉ dẫn tương ứng được cấp cho các chức
năng quản lý báo hiệu phổ biến thêm cho các điểm báo hiệu hiệu trong mạng.
5.5.3.1.2 Quản lý liên kết báo hiệu
Quản lý liên kết báo hiệu là kiểm soát các bộ liên kêt kết nội bộ trong hệ
thống. Trong trường hợp có sự thay đổi trong tính khả dụng của một tập hợp các
liên kêt kết nội bộ, nó sẽ khởi tạo và điều khiển tác động với mục tiêu sẵn sàng
khôi phục lại bình thường tập hợp liên kết đó.
Quản lý liên kết báo hiệu tương tự với các chức năng liên kêt báo hiệu ở
mức 2 tiếp nhận tình trạng của các liên kết báo hiệu. Nó cũng khởi đầu hoạt động
ở cấp 2, chẳng hạn như liên kết ban đầu của một đường kết nối của dịch vụ.