nghiên cứu về hệ thống báo hiệu số 7 và ứng dụng của SS7 trong mạng viễn thông

Lời nói đâu
Cùng với sự phát triển như vũ bão của Khoa học kỹ thuật, Công nghệ thông tin cũng không ngừng lớn
mạnh, mạng lưới được mờ rộng và hiện đại hoá. Hàng ioạt các công nghệ tiên tiến trên thể giới như tổng
đài điện tử số, truyền dẫn số PDH & SDH trên cáp sợi quang và vi ba, thông tin đi động số GSM... cùng
các dịch vụ gia tăng của nó đă được đưa vảo áp dụng trên mạng Viễn thông.Trong số đó việc triến khai và
áp dụng hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 trên toàn mạng. Cũng như các hệ thống báo hiệu đã được xây
dựng và sử dụng trên thực tế như hệ thống báo hiệu số 5... hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 được đưa ra
năm ỉ980 đã kết tinh các ưu điếm của các hệ thống báo hiệu trước nó. Các ưu điếm nối bật của hệ thống
báo hiệu SS7 là: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế và rất mềm dẻo. Hệ thong báo
1 triển của mạng trong tương
hiệu này có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng được sự phát
lai.
ứng dụng của hệ thống báo hiệu SS7 rất đa dạng. Nó có thê sử dụng trong nhiều mạng viễn thông khác
nhau như mạng điện thoại, mạng di động số GSM, mạng đa dịch vụ ISDN, mạng thông minh IN...
Mục đích của luận văn này là nghiên cứu về hệ thống báo hiệu số 7 và ứng dụng của SS7 trong mạng viễn
thông.
Nội dung của chuyên đề này được chia làm 3 chương:
•

Chương I: Khái quát về hệ thống báo hiệu số 7

•

Chương II: Hệ thống báo hiệu số 7

•

Chương ITT: ủng dụng của báo hiệu số 7 trong mạng viễn thông

Do kiến thức và kinh nghiệm thực tc còn hạn chế nên bài chuyên đề
không tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn. . Nên sự đóng góp của

thầy cô củng các bạn không chỉ giúp bài chuyên đề của nhóm em có
chất lượng cao hơn mà còn trang bị cho nhóm em một kiên thức vững
vàng hơn trọng nghiên cứu và công tác sau nảy,

1


Các thuật ngữ viẽt tăt

2


Từ viêt tăt
AUC
ASE
BIB
BSC
BSN
EN
BSS
FC
BTS
CAS
FDMA
cc
FIB
CCS
FISU
CIC
FSN

CK
CL
GSM
CO
CR
GT
CSPDN
GTRC
HLR
DCE
IN
DN
IP
DPC
ISDN
DS
ISDN -UP
DUP

Nghĩa tiêng Anh
Authentication Center

Application Service Element Phân tử dịch vụ ứng dụng
Backward Indicator Bit
Base Station Controller

Bit địa chỉ hướng vê
Bộ điêu khiên trạm
gốc

Con sô thứ tự hướng
thiêt
về bị
Equipment Number
Thiêt bi sô
Base Station Subsystem
Phân hệ trạm gôc
Frame Control
Trường
khung
Base Transceiver Station
Trạmđiêu
thu khiên
phát gôc
Báo hiệu kênh riêng
Channel Associated Signalling
Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia
Access
theo tần sổ
Communication Control
Điêu khiên thông tin
Forward Indicator Bit
Bit địa chỉ hướng đi
Báo hiệu kênh chung
Commom
Channel
Signalling
Fill- In Signalling Unit
Đơn vị báo hiệu lâp đầy
Backward Register

Sequence Number

Circuit Indicator Code
Forward Sequence Number
Check Bit
Connection Less
Global System For Mobile
Connetion Orient
Communication
Connection Request
Global Tittle
Circuit Switched Public Data
Global Title Routing Case
Network

Mã nhận dạng kênh
Con sô thứ tự hướng đi
Bit kiêm tra
Phi kết nổi
Hệ thông thông tin di
Hướng kêt nôi
dộng toàn cầu
Yêu
rr /Vcâu
. > kêt
à nôi
Tên toàn câu
Mạng sô liệu công cộng
Trường hợp định tuyến
chuyển mạch kênh

tổng thể
Home Location Register
Bộ ghi định vị thường trú
Data Terminating Equipment Thiêt bị kêt cuôi trung kế
số minh
Intelligent Network
Mạng thông
Directory Number
Chỉ sô thư muc
Internet Protocol
Giao thức liên mạng
Destination Point Code
Mã
điêm
hiệu vụ
thu
Mạng
sổbáo
đa dịch
Intergrated Service Digital
Network
Digital Switching
Chuyên mạch sô
ISDN User Part
Phân người dung ISDN
Data Unit Part
Phân sử đụng cho sô liệu

ISP
EIR

Internet Service Provider
Equipment Identity

ISUP

ISDN User Part

ITU

International
Telecommunication
Union
Local Access
Length Indicator

LA
LI

Nghĩa tiêng Việt
Trung tâm nhận thực

3

Nhà cung câp dịch vu
Bộ ghi nhận dạng
Internet
Phân sử dung mạng số đa
dịch vụ
Liên minh viễn thông

quốc tế
Đường truy nhập
Trường chỉ định độ dài


LNP

Local Number Portability

Di động số nội hạt

LR
LSSU

Matrix Link

Đường mạng

MAP
MCX
MFC

Link Status Signaling Unit

Đơn vị báo hiệu trang thái
kênh
Mobile Application Part
Phân ứng dụng cho di
động
Host Switching Matrix

Ma trận chuyên mach
chính
Đa
tần
cưỡng bức
Multi frequency Compelled

MLPUPE

SS7 Protocol Handler ML

Phân mêm quản trị giao
thức báo hiệu số 7

MS
MSC

Trạm di động

MSU

Mobile Station
Mobile Switching
Central
Message Signaling Unit

Trung tâm chuyên mạch di
động
Đơn vị báo hiệu bản tin

MTP

Message Transfer Part

Phân chuyên giao bản tin

MTUP

Mobile Telephone User Part

NT
OMAP

Network Terminal

Phân sử dụng cho điện
thoại di động
Kêt cuôi mạng

OPC

Operation Maintaince
Application Part
Operation and Mainteanee
Center
Originating Point Code

Phân ứng dụng vận hành
bảo dưỡng
Trung tâm vận hành và

bảo duờng
Mã diêm báo hiệu phát

OSI

Open System Interconnection

Hệ thông giao tiêp mở

PCM

Pulse Code Mudulation

Điêu chê xung mã

OMC

4


PLMN
PSTN

SCCP
SCP
SDL

Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng
mặt đất
Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyên

Network
mạch công cộng
Signalling Connection Control Phân điêu khiên kêt nối
Part
báo hiêu
Service Control Point
Điêm điêu khiên dich vu
Signalling Data Link

Đuờng truyền số liệu báo
hiệu

SF
SI
SIF

Single Frequency
Service Indicator

Đơn tân
Chỉ thi dịch vụ

Signalling Information File

Trường thông tin báo hiệu

SIO

Service Information Octet

Octet thông tin dịch vu

SIGTRAN
SL

Signaling Transport
Signalling Link

Tín hiêu vân tải

SLS

Signalling Link Selection

SLTU

SMC

Subscriber Line Terminating
Unit
Auxiliary Equipment Control
Station
Main Control Station

Truờng lựa chọn đường
báo hiệu
Đon vị kêt cuôi đuờng
thuê bao
Trạm điêu khiên thiết bị
phụ trợ

Trạm điêu khiên chính

SMT

Trunk Control Station

Trạm điêu khiên trung kế

SMX

Matrix Control Station

Trạm điêu khiên ma trận

SP

Signalling Point

Điêm báo hiệu

SMA

5

Đuờng truyên báo hiêu


SPC
SSN
SSP

Signaling Point Code

Mã điêm báo hiệu

Service Switching Point

Điêm chuyên mạch dic vu

SS7

Signaling System 7

Hệ thông báo hiệu sô 7

ST
STP

Signalling Terminal
Signaling Transfer Point

Kẽt cuôi báo hiệu

SU
TCAP

Signalling Unit

Điêm chuyên tiêp báo
hiêu

Đơn vi bản tin

Transation Capability
Application Part

Phần quản trị khả năng
phiên dịch

TDMA

Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia
theo thời gian

TS
TUP

Time Slot
Telephone User Part

UP
VLR

User Part

VOIP

Visitor Location Register

Khe thời gian
Phân người sử dụng điên

thoai
Phân người sử dụng

Bộ đăng ký định vị tạm
trú
Voice Over Internet Protocol Truyên giọng nói trên giao
thức IP

Danh mục các hình vẽ

6


Hình 1.1 Thủ tục báo hiệu trong xừ lý gọi
Hình 1.2 Phân chia hệ thống báo hiệu
Hình 1.3 Sơ đồ báo hiệu kênh chung
Hình 1.4 Mạng báo hiệu kiểu két hợp
Hình 1.5 Mạng báo hiệu kiếu cận kểt hợp
Hình 1.6 Mạng báo hiệu với cấu trúc phân cấp
Hình 1.7 Mạng báo hiệu quốc tế
Hình 2.1 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7.
Hình 2.2 Mô hình OSI
Hình 2.3 Mổi tương quan giữa hệ thống báo hiệu sổ 7 và OSI
Hình 2.4 Cẩu trúc chức năng của SS7
Hình 2.5 MTP mức 1
Hình 2.6 MTP mức 2
Hình 2.7 Các đơn vị tín hiệu trong SS7
Hình 2.8 Trường FC
Hình 2.9 Đơn vị tín hiệu MSU
Hình 2.10 Đơn vị tín hiệu trạng thái đường

Hình 2.1 1 Các trường định tuyến bản tin
Hình 2.12 Sơ đồ khối cấu trúc chức năng của SCCP

Hình 2.13: SCCP sử dụng báo hiệu theo nôi thông qua 2 tông đài A
và B

7


Hình 2.14: SCCP sử dụng báo hiệu không theo nổi thông Hình 2.15
Khuôn dạng bán tin SCCP Hình 3.1. Mạng điện thoại cố định

Hình 3.2 Báo hiệu SS7 trong một mạng chuyển mạch PSTN
Hình 3.3 Mô hình mạng VOIP sử dụng báo hiệu SS7
Hình 3.4: Mô hỉnh kết nối mạng VoIP với PSTN

Hình 3.5. Cẩu trúc phân hệ trong tổng đài A 1000 E10
Hình 3.6. Tổ chức phần mềm UTC
Hình 3.7: Các khâ năng của mạng báo hiệu
Hình 3.8 Cấu trúc mạng GSM

Hình 3.9 Báo hiệu số 7 trong mạng GSM
Hình 3.10 Các thực thể ứng dụng (AE) và các phần tử dịch vụ ứng
dụng (ASE) trong MAP

8


Chương 1: Khái quát về hệ thống báo hiệu
1.1 Đinh nghĩa về báo hiêu:

Trong mạng viễn thông, bảo hiệu được coi là một phương tiện để chuyển thông
tin từ điểm này đến điểm khác, các thông tin và các lệnh nảy liên quan đển thiết lập duy
trì và giải phóng cuộc gọi.
Như vậy có thể nói báo hiệu là hệ thống thần kinh trung ương của một cơ thể
mạng, nó phối hợp và điều khiển các chức năng vả các bộ phận trong mạng viễn thông.
1.2 Cbửc năng của hê thống báo lìiêu:
Hệ thống báo hiệu có 3 chức năng chính, đó là:
Chức năng giám sát.
- Chức năng tìm chọn.
- Chức năng khai thác và 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 hoạt động của mạng lưới.
1.3 Các yêu cầu của hê thống báo hiêu:
Yêu cầu tống quát của hệ thống báo hiệu là các tổng đài phải hiếu được các bản
tin (các thông tin báo hiệu) giữa chúng và xử lý nhanh.
- Tốc độ báo hiệu nhanh.
- Tránh không ảnh hường hay giao thoa giữa tiếng nói và báo hiệu.
- Có độ tin cậy cao, rung chuông đúng thuê bao.
- Thời gian cung cấp các tín hiệu phái nhanh nhất.
- Thời gian chuyển các con số giữa các tống đài phải nhanh nhất.
- Thời gian quay số nhanh nhất.
1.4 Phân loai hê thốne báo hiẽu:
Đe rõ hơn về hệ thong báo hiệu ta có thể xem xét sơ đồ xử lý một cuộc gọi qua

thủ tục báo hiệu:

Tli

Đưcrng

Dạt
Nhủ
Mời
Đị

Tl
iu

T
ổi

Tổia
e íđài

Oưcmg

Đường

Cồng
=>

Hổi âin
Đạt

CTá

Ch
Nha
Pạt

Báo Hiệu cíưÈnig
tliuê
bao
Báo
liiỘLi
liênđài
Báo
hiệu
đường



•

•

•

Quá trình phân tích một cuộc gọi bao gôm các bước sau;
Thứ nhất tin hiệu nhấc máy (off-hook):
Một thuê bao muốn thực hiện cuộc gọi trước hết phải nil ác ống nghe. Thủ tục cẩn thiết
này phát ra tín hiệu nhấc máy, nó thông báo với tổng đài để chuẩn bị cuộc gọi. việc nhấc
ống nghe làm giải phóng một tiếp điểm, điều này tạo thành một mạch vòng giữa tổng
đài và điện thoại, lủc này các tín hiệu hướng đến các phần thích hợp của tống đài được
khởi phát. Khi ống nghe được đặt xuống ở trạng thái rảnh rỗi, tiếp điểm bị ấn xuống,
cuộc gọi không còn được thực thi nhờ vậy tiết kiệm được năng lượng.
Sự nhận dạng thuê bao gọi:
Cuộc gọi được phát hiện tại đơn vị kết cuối đường thuê bao được thực hiện gọi (SLTU:
subscriber line terminating unit) trong tổng đài, đơn vị này đã được quy định chỉ số thiết
hị (EN: equipment number). Chỉ số này cần được dịch sang chỉ số thư mục của thuê bao

(DN: directory number). Do đó cần phâi dùng các bản dịch. Trong tống đài cơ, chúng
được giữ trong bộ dày nối luận lý. Trong tống đài SPC (stored program control), chúng
được giữ trông bộ nhớ cùa máy tính.
Hệ thống điều khiển cũng cần phải nhận dạng thuê bao gọi vì hai lý do: thứ nhất, thuê
bao cần phải trả cước cho cuộc gọi. Thứ hai, cần tiến hành thủ tục kiếm tra xem thuê bao
có được phép thực hiện một cuộc gọi đường dày dài hay không. Thông tin cần thiết
được lun giữ trong các record mô tà chùng loại dịch vụ của thuê bao. Có một record
phân loại dịch vụ cho mỗi kết cuối trên tổng đài nhằm lưu trữ các dạng thông tin về kết
cuối.
Sự phân phối bộ nhở và kết nối các thiết bị dùng chung:
Một chức năng thuộc về nguyên lý bên trong tổng đài là điều khiển. Khi tổng đài nhân
một tín hiệu truy cập (off hook signal), hệ thong điều khiến phải phân phổi thiết bị dùng
chung cho cuộc gọi và cung cấp một đường dẫn cho nó bắt đầu tù’ đường dây gọi. Điều
này hình thành nên nhóm thiết bị bị chiếm dụng lâu, thiết bị này cần thiết trong suốt
cuộc gọi là loại thiết bị sử dụng ngắn hạn chí cần trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi. Loại
thiết bị thứ hai bao gồm bộ thu vả lưu trừ các chữ số cấu thành địa chỉ của thuê bao được
gọi. Các chữ số này không những nhận dạng thuê bao được gọi mà còn cung cấp thông
tin cần thiết đê định tuyến cuộc gọi xuyên qua mạng.
Trong một tong đài cơ, các chữ số được lưu giữ trong register và trong tổng đài SPC
được lưu trữ trong bộ nhớ. Khi bộ nhớ đã được phân phối, một âm hiệu mời quay sổ
được gửi đến thuê bao gọi đe báo rằng tống đài sẵn sàng tiếp nhận các chữ số địa chỉ. Vì
tống đài được thiết kế với các thiết bị lưu trữ trên cơ sở dự báo lưu lượng gọi đến thay
cho lưu lượng tống cộng tối đa khi các thuê bao thực hiện đồng loạt cuộc gọi, do đó có
lúc thiếu bộ nhớ. Tuy nhiên thuê bao sẽ được thông báo điều này qua sự kiện (tạm thời)
không có ầm mời quay số từ tổng đài. Trong tổng đài SPC, khả năng này được giảm
thiểu bằng cách gia tăng kích thước bộ nhớ, mặc dù điều này chỉ có ích khi năng lực xử
lý bắt kịp với sự gia tăng tốc độ cuộc gọi đến.
• Các chữ số địa chỉ:
Sau khi nhận được âm hiệu mời quay số thuê bao nhập vào các chữ số địa chỉ bằng cách
quay số. Các chữ sô được gửi dưới dạng các tín hiệu đền tống đài và được lưu trữ tại đó.

•

Hoạt động báo hiệu là khía cạnh hết sức quan trọng trong hệ thống điện thoại và sẽ được
nghiên cứu kỹ ở các phần sau.
• Phân tích chữ số:
Hệ thống điều khiến phải phân tích các chữ số đế xác định tuyến đi ra từ tống đài cho
cuộc gọi. Nếu cuộc gọi hướng đến thuê bao thuộc tổng đài nội bộ thì chi có một mạch có
thể được định tuyển là đường thuê bao được gọi. Neu đường dây đang làm việc với một
cuộc gọi khác thì cuộc gọi không thể thực hiện và tín hiệu bận được gửi đến thuê bao
gọi. Mặt khác, nếu cuộc gọi hướng đến một thuê bao thuộc tông đài ờ xa nó có thê đirợc
phân phôi bât kỳ một mạch nào trên tuyên thích hợp đi ra khỏi tống đài gốc, việc phần
phối bao gồm cả tuyến dự phòng. Nếu tất cả các mạch đều bận, tín hiệu báo bận cũng
được gửi đen thuê bao và cuộc gọi bị từ chối. Neu có một mạch thích hợp đang rỗi, nó
sẽ bị chiếm lẩy và sẽ không thê sử dụng cho bất kỳ cuộc gọi nào khác. Trong các tông
đài cơ điện việc chiểra giữ này tác động một điều kiện về mức điện và thiết bị kết cuối
của mạch và thường được xem nhu thao tác đánh dấu. Điều này cũng tương tự như trong
tong đài SPC. Tuy nhiên thông tin về mạch thường được lưu giữ trong các bản dưới
dạng phần mềm, trong trường hợp này một mã chi định trong vùng dữ liệu cho trước chỉ
ra trạng thái của một mạch
• Thiết lập đường dẫn chuyến mạch:
Lúc này hệ thống điều khiến biết được các danh định của mạch nhập và mạch xuất
nhiệm vụ kế tiếp của nó là chọn đường dẫn giữa chúng thông qua các chuyển mạch của
tống đài. Bên trong các hệ thống chuyến mạch có các giải thuật chọn các đường dân
chuyên mạch thích hợp. môi điẻm chuyên mạch trên đường dân đã chọn phải được kiểm
tra đế đảm bảo rằng nó không trong trạng thái phục vụ cho cuộc gọi khác và chiếm lấy
nếu nó rỗi.
• Dòng chuông và âm hiệu chuông:
Một tín hiệu phải được gửi đến từ đầu xa đế tiến hành cuộc gọi. Nếu thuê bao được gọi

là cục bộ, điều này được thực hiện thông qua việc gửi dòrsg điện chuông đển kích hoạt
chuông trong máy điện thoại được gọi. Neu thuê bao không phải cục bộ, một tín hiệu
truy cập phải được gửi đen tong đài kế tiếp nhằm kích hoạt nó tiến hành các thao tác
riêng, khi tất cả các kết nối đã được thiết lập cho phép cuộc gọi tiến hành trên mạng nội
hạt hoặc mạng hợp nối hoặc mạng trang kể, dòng điện chuông được gửi đến thuê bao
gọi.
• Tín hiệu trả lời;
Một tin hiệu trả lời nhận được từ thuê bao đầu xa hay tù' tổng đài khác, được nhận
biết bởi hệ thống điều khiển của tổng đài cục bộ. sự truyền phải được chẩp nhận trên
đường dẫn chuyển mạch đã chọn thông qua tong đài. Dòng điện chuông và âm hiệu
chuông phải được xóa trên đường dây thuê bao đầu xa và thuê bao gọi. sau đó haí
phần này được nối với nhau và công việc tính cước cuộc gọi này đối với thuê bao gọi
được khởi động.
Giám sát:
Trong khi cuộc gọi đang được tiến hành, công việc giám sát cũng được thực thi để
tính cước và phát hiện tín hiệu xóa cuộc gọi. Công việc giám sát cũng thục hiện quét
tất cả các dây kết cuối trên tổng đài để phát tín hiệu truy cập của cuộc gọi mới.


*

Trong các mạng được quản lý và bảo trì 1 cách cỏ hiệu quả, hệ thống giám sát yêu
câu thu thập dữ liệu trên mỗi cuộc gọi. Khi cuộc gọi thất bại do thiết bị hỏng, hoặc
các mạch hoặc thiết bị không đủ đê đáp ứng, thông tin này được yêu càu cho công
tác bảo trì quản lý và hoạch định mạng. Dữ liệucho các cuộc gọi thành công được
dùng để tính cước. Vì vậy, công tác giám sát có ý nghĩa quan trọng trong mạng điện
thoại.
Tín hiệu xóa kết nối:
Khi có tín hiệu xóa kết nối được phát ra bởi thuê bao gọi hoặc thuê bao được gọi,
thiết bị tông đài hay hay bộ nhớ được dùng trong kết nối phải được giải phóng và

sẵn sang sử dụng cho các cuộc gọi khác. Thông thường báo hiệu được chia làm 2
loại: báo hiệu đường thuê bao vả báo hiệu liên tổng đài.

Hình 1.2 Phân chia hệ thống báo hiệu
•

Báo hiệu kênh phổi hợp CAS:
Báo hiệu kênh kết hợp lả hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong một
kênh tiếng hoặc trong 1 kênh có lien quan chặt chẽ với kênh tiếng. Như vậy,
đặc điểm nổi bật của CAS là đối với mỗi kênh thoại có 1 đường tín hiệu báo
hiệu riêng đã được ẩn định. Các tín hiệu báo hiệu có thể được truyền theo
nhiều cách khác nhau:
- Trong băng (in band): tín hiệu báo hiệu có tần số nằm trong băng tần
kênh thoại (0.3-3.4kHz).
- Ngoài băng (out band): tín hiệu báo hiệu có tần số nằm ngoài băng tần
kênh thoại (3.4-4 kHz).
Trong khe thời gian TS 16 của tô chức đa khung PCM 30/32 kênh. Tuy
nhiên CAS có nhược điếm là tốc độ tương đối thấp, dung lượng thông


tin bị hạn chế, chi đáp úng được các mạng có dung lượng thấp và các loại hình
dịch vụ còn nghèo nàn.
Từ những năm 1960 một phương thức báo hiệu mới ra đời với nhiều đặc tính ưu
việt. Trong phương thức báo hiệu mới nảy, các đường số liệu tốc độ cao giữa các bộ
xử lý của các tổng đài SPC được sử dụng để mang mọi thông tin báo hiệu. Các
đường số liệu này tách rời với các kênh tiếng. Mỗi đường số liệu này có thể mang
thông tin báo hiệu cho vài trăm đến vài nghìn kênh tiếng. Kiểu báo hiệu mới này
được gọi là báo hiệu kênh chung CCS và tiêu biếu là hệ thống báo hiệu kênh chung
số 7 (SS7: signaling system 7).
Bảo hiệu kênh chung CCS:

Báo hiệu kênh chung là hệ thông báo hiệu sử dụng chung một hoặc một sô đường
số liệu báo hiệu ( signalling data link) để truyền thông tin báo hiệu phục vụ cho
nhiều đường trung kế thoại/ số liệu

S

Nhóm đường trung kế

S

i
TỒNG

TỔNG

ĐAI
Nhỏm kênh báo hiệu SP: Signalỉing Point: Điểm báo hiệu

s

.Ẽ

Hình 1.3 Sơ đồ báo hiệu kênh chung
-

Đường số liệu báo hiệu SDL (signaling data link), còn được gọi là kênh báo hiệu:
là 1 tuyên nôi xác định được sử dụng đê truyền đi những thông tin báo hiệu theo 1
thú tục được xác định sẵn trước giữa 2 tổng đài.
Link set: một số kênh báo hiệu được nhóm lại là tập họp các kênh báo hiệu hoặc còn
gọi là nhóm kênh báo hiệu.

-

Điêm báo hiệu SP (signaling point); mỏi tông đài trong mạng báo hiệu kênh
chung được gọi là SP, mỗi điếm báo hiêu SP trong mạng báo hiệu được đặc
trưng bới một mã điếm báo hiệu SPC (signaling point code)
Điếm chuyến tiếp báo hiệu STP (signaling transfer point): STP không có
chức năng xử lý cuộc gọi, nó chi thực hiện chức năng chuyển tiếp bản tin
báo hiệu giữa các điểm báo hiệu đi (SP a) và điểm báo hiệu đích (SPb).

Tổ chức mạng báo hiệu kênh chung CCS:
* Mạng báo hiệu kiểu kết hợp: đó là mạng báo hiệu mà giữa hai tổng đài ngoài
kênh trung kế thoại được đấu nối trực tiếp còn có các kênh báo hiệu được đấu nối
trực tiếp. Mạng báo hiệu kiêu kết hợp thường được sử dụng trong trường hợp lưu
lượng thoại giữa hai tổng đài lớn.
Nhóm đường írung kế

Hình 1.4 Mạng báo hiệu kiểu kết họp
• Mạng báo hiệu kiểu cận kết hợp: Trong kiểu tổ chức mạng báo hiệu nay, giữa
tống đài đi và tông đài đích chỉ có các kênh thoại, còn thông tin báo hiệu không
được chuyến trực tiếp mà phải qua điếm báo hiệu làm chức năng chuyển tiếp báo
hiệu STP.
\hnni đưĩimg irung kế

Hình 1.5 Mạng báo hiệu kiểu cận kết họp


Phân cấp mang báo hiêu kênh chung CCS
về ]ý thuyết ta có thế tố chức một vài kiếu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng đẩy

đủ các yêu cẩu báo hiệu giữa các tống đài đấu nối với nhau. Mạng này sử dụng một
số tống đài làm chức năng STP. Việc trao đổi thông tin giữa các tống đài ở các vùng
lân cận như vậy hỉnh thành một mạng báo hiệu đường trục. Do đó chúng ta có một
cẩu trúc gồm 3 mức:
Mức 1: STP quổc gia Mức 2:
STP khu vực (vùng)
Mức 3: Điểm đầu cuối báo hiệu SP

íV

)ì ùng V!1^— )\

^ STP q u ố c g i a .
I I S T P v ù n g ^Đ i ế m b á o
hiệu

SP

Hình 1.6 Mạng báo hiệu với cấu trúc phân cấp Ngoài ra để hòa mạng
quốc gia với mạng quốc tế cần thêm mức mạng quốc tế. Trong thực tế các STP quốc
tế có thể làm cả nhiệm vụ điểm chuyển tiếp báo hiệu quốc gia nên nó cũng là STP
quốc gia,

STP

quốc lế
Hình 1.7 Mạng báo hiệu quốc tể

1.5 Kết luận chưoTĩg 1:
Chương 1 đã giới thiệu qua những khái niệm cơ bản về báo hiệu số 7, chức năng
yêu cầu của hệ thong báo hiệu, phân loại hệ thong bảo hiệu Trong mạng viễn
thông, báo hiệu được coi là một phương tiện để chuyển thông tin từ điểm này đến
điểm khác, các thông tin và các lệnh này liên quan đến thiết lập duy trì và giải
phỏng cuộc gọi.Có thế nói báo hiệu là hệ thống thần kinh trung ương của một cơ
thê mạng, nó phôi hợp và điêu khiên các chức năng và các bộ phận trong mạng
viễn thông.

Chương 2: Hệ thống báo hiệu số 7

2.1.

Khái quát về hệ thống báo hiệu số 7

Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT, ra đời vào những năm 1979 1980 dành cho mạng chuyến 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 đương dây analog. Hệ thống
báo hiệu số 7 của CCITT không những được thiết kế đế điều khiến, 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’....

2.2 Đăc điềm của báo hiêu số 7
SS7 được đưa ra trong những năm 79/80, hệ thống báo hiệu này được thiết kế
toi ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số tốc độ 64Kb/s, Trong
thời gian này, giải pháp phân lớp trong giao tiếp thông tin đã được phát trien tương
đối hoàn thiện, đó là hệ thống giao tiếp mơ OSI (open System Interconnection), và
giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã được ứng dụng cho báo hiệu số 7. Hệ
thống báo hiệu số 7 được thiết kể không những chỉ cho điểu khiển thiết lấp, giám sát
các cuộc gọi điện thoại mà cả các dịch vụ phi thoại. Với các 111] điểm và nhược điểm
sau đây:

• Uu điễm:
Tốc độ báo hiệu cao: Thời thiết lập cuộc gọi giảm đến nhỏ hơn ls trong hầu
hết các trường hợp.
Dung lượng lớn: Môi đường báo hiệu có thê mang báo hiệu cho vài trăm cuộc
gọi đồng thời, nâng cao hiệu suất sử dụng kênh thông tin.


Độ tin cậy cao: Bang việc sử dụng các tuyển dự phòng, có thủ tục sửa sai.
Tinh kinh tế: So với hệ thống báo hiệu truyền thống, hệ thống báo hiệu số 7 cần rất ít
thiết bị báo hiệu.

Tinh mềm dẻo: Hệ thống gồm rất nhiều tín hiệu, do vậy có thể sử dụng cho
nhiều mục đích khác nhau, đáp ứng được sự phát triến của mạng trong tương lai. Với
các ưu điểm này, trong tương lai hệ thống báo hiệu số 7 sẽ đóng vai trò rất quan trọng
đối với các dịch vụ mới trong mạng như:
Mạng điện thoại công cộng - PSTN (Public Switched Telephone Network).
Mạng số liên kết đa dịch vụ - ISDN (Intergrated Service Digital Network).
Mạng thông minh - IN (Intelligent Network).
Mạng thông tin di động - PLMN (Public Land Mobile Network).
•
Nhirợc điểmciía SS7:
càn dự phòng cao vì toàn bộ báo hiệu đi chung một kênh, chỉ cần một sai sót nhở là ảnh
hưởng tới nhiều kênh thông tin.
Hệ thống bao 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 mả ta đã
trình bày ở trên.

2.3 Cấu trúc của hê thống báo hiêư số 7:
Báo hiệu sô 7 được hình thành như một đường nôi riêng trong mạng.
Đường nối này dùng đế cung cấp những thông tin báo hiệu cho các nhóm người dùng

khác nhau được gọi là phần người sử dụng UP (User Part). Đó là:
•
Phần người sử dụng điện thoại TUP (telephone User Part).
•
Phần sử dụng cho ISDN (Intergrated Service Digital Network).
•
Phần sử dụng cho số liệu DUP (Data Unit Part).
• Phẩn sử dụng cho điện thoại di động MTUP (Mobile Telephone User Part). Tất
cả các bộ phận sử dụng đều dùng chung một đường dẫn đế trao đôi các
thông tin báo hiệu, đó là phan chuyên giao bản tin MTP (Message Transfer Part). Hiến
nhiên, toàn bộ hoạt động của hệ thống báo hiệu gắn liền vói các tông đài. Cơ sở cấu
trúc đó được minh họa như sau:


Tổng đài A

Hình 2.1 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7.
Cơ sở cấu trúc này có ý nghĩa rất tông quát. Nỏ đặt ra một khả năng liên kết
theo mô hình câu trúc mờ OSI thích ứng theo các lớp hay các múc cho phân sủ dụng
khác nhau. Đó chình là the mạnh của báo hiệu kênh chung số 7.

2.4 Mối tưưng quan SS7 và OSI
2.4.1
Cấu trúc mô hình tham chiếu QSI:

Tổng đài B

Tố chức tiêu chuẩn thế giới ISO đã đưa ra một mẫu tồng quát có giá trị
tham khảo mở rộng cho các cấu hình mạng và dịch vụ viễn thông, đó lả mô hĩnh
đấu nối hệ thống mở OSI.

Lớp ửng Dụng Lớp
Trình Bày Lớp Phiên
Lớp T ruyền T ải Lớp
Mạng
Lớp Liên Két Dữ Liệu
Lớp Vât Lý

Hình 2,2 Mô hình OST


OSI cung cấp một cấu trúc hấp dẫn cho thông tin máy tính theo kiểu phân
lớp, gồm 7 lớp. Đó là: Lớp ứng dụng, lớp trình bày, lóp phiên, lớp vận chuyển, lớp
mạng, lớp liên kết số liệu, lóp vật lý, nó định ra các yêu cầu kỳ thuật và chức năng
trong một thủ tục thông tin giữa người sử dụng (User):
• Lóp ứng dụng ( Application Layer): Cung cấp các dịch vụ để hỗ trợ cho thủ tục
áp dụng của User và điều kiển mọi thông tin giữa các ứng dụng. Ví dụ như
chuyến file, xử lý bản tin, các dịch vụ quay số và công việc vận hành bảo dưỡng.
• Lóp trình bày ( Presentation Laver): Định ra cú pháp biểu thị số liệu, biến đối củ
pháp được sử dụng trong lớp ứng dụng thành cú pháp thông tin cần thiết để thông
tin giữa các lớp ứng dụng, ví dụ như teletẽ sử đụng mã ASCII.
• Lớp phiên ( Session Layer): Thiết ]ập đấu nối giữa các lớp trình bày trong các hệ
thống khác nhau. Nó cùn điều khiến đấu nổi này, đong bộ hội thoại và cắt đấu
nối. Hiện nay nó còn cho phép lớp ứng dụng định ra điềm kiểm tra để băt đâu
việc phát lại nêu truyên dân bị gián đoạn.
• Lóp vận chuyến ( Transport Layer): Đăm bảo được chất lượng dịch vụ mà lớp
ứng dụng yêu cầu, Lớp vận chuyển thực hiện các chức năng: Nhận biết lỗi, sửa
lỗi, điều khiến lưu lượng, lớp ứng dụng tối đa hóa thông tin số liệu bằng cách
ghép và tách các luồng sổ liệu trước khi sổ liệu đến được mạng.
• Lóp mạng (Network Layer): Cung cấp một kênh để truyền thông tin số liệu giữa
các lớp vận chuyển trong các hệ thống khác nhau. Lớp này có chức năng thiết

lập, duy trì, cắt đấu nối giũa các hệ thống, xử lý địa chi và định tuyến qua các
trung kế.
• Lớp liên kết số liệu (DataLink Layer): Cung cấp một trung kế ko lỗi giữa các lóp
mạng, Lớp này có khả năng nhận biết lỗi, sửa lỗi, điều khiển lưu lượng và phát
lại.
• Lóp vật 1Ỷ (Physical Layer): Cung cấp các chức năng về cơ điện và các thủ
tục nguồn để hoạt hóa, bảo dưỡng và khóa các trung kế đế truyền các bit giữa
các lớp đường số liêu. Lớp vật lý còn có các chức năng biến đổi số liệu thành
các tín hiệu phù hợp với môi trường truyền dẫn.
Trong mỗi lóp đều có 2 kiểu tiêu chuẩn:
Thứ nhất là tiêu chuân xác định dịch vụ: Định ra các chức năng cho từng lớp
và các dịch vụ do lớp này cung cap cho User hoặc cho lớp ngay trên nó. Thứ
hai là tiêu chuân vê đặc tính của giao thức: Định rõ sự hòa hợp các chức năng
bên trong một lớp trong hệ thống và lớp tương ứng trong hệ thống khác.


Thù tục thộnp tĩn trong tnô hình tham

Mồi lớp trong mô hình cung cấp các dịch vụ riêng biệt đến những lớp trên
nó. Các đặc tính ưu việt của cấu trúc phân cấp như trong mô hình tham chiếu OSI là
giao thức trong một lớp có thể trao đối mà không ảnh hướng đến các lớp khác. Thực
chât thõng tin giữa các lợp chức năng luôn luõn được thực hiện trên một lọp tương
ứng đối với các giao thức cùa lóp này. Chi có các chức năng trên cùng một lớp mới
hiếu được nhau.
Trong hệ thống phát, giao thức cho từng lóp đư thêm vài thông tin vào số liệu
nhận được tù' lớp trên nó. Trong hệ thống thu, giao thức của mỗi thức được sử dụng
đế giải quyết cho từng lóp tương ứng. Khi số liệu đen được lớp úng dụng ở phía thu,
nó chỉ gồm số liệu thật mà lớp ứng dụng của phía phát đã gửi.
Thực chất, từng lớp thông tin với lóp tương ứng trong hệ thống khác. Kiểu
thông tin như vậy được gọi lả thông tin ngang mức do giao thức lớp điêu khiên, Thôg

tin được truyền tù' lóp này đến lớp khác trong cùng hệ thống và từng lớp sẽ thực hiện
thêm hoặc bớt các thông tín được gọi là dịch vụ nguyên thúy.

2.4.2

Mối tương quan giữa SS7 vả OSI:

Hệ thống báo hiệu số 7 là một kiểu thông tin sổ liệu chuyển mạcH gói, nó
được cẩu trúc theo kiều module rất giống với mô hình OSI, nhưng nó chi có 4 mức.
Ba mức thấp nhất hợp thành phần chuyến giao bản tin MTP, mức thứ tư gồm các phần
ứng dụng. SS7 không hoàn toàn phù hợp với OSI. Mối tương quan giữa SS7 và OSI
được mô tá trong hình vẽ sau:
Hình 2.3 Mối tương quan giữa hệ thống báo hiệu số 7 và OSI
Sự khác nhau lớn nhất giữa SS7 và OSI trong version đầu tiên là thủ tục
thống tin trong mạng. Mô hình OSI mô tả sự trao đồi số liệu có định hướng
(Connection Oriented), gồm 3 pha thực hiện là thiết lập đẩu nối, chuyển số liệu và
giải phóng đẩu nổi. Còn trong SS7, MTP chì cung cấp dịch vụ vận chuyển không
định hướng (Connectionless) chi có pha chuyển số liệu, do vậy việc chuyển số liệu
sẽ nhanh hơn nhưng với sô lượng ít.
Để đáp ứng được nhu cầu phát triển các dịch vụ trong các ứng dụng nhất
định, năm 1984 người ta phải đưa thêm phần điểu khiển đấu nối bảo hiệu SCCP.
SCCP đề cập đến dịch vụ vận chuyến trong cả mạng có định hướng đẩu nối và
không đấu nổi, nó cung cấp một giao tiếp giữa các lớp vận chuyển và các lớp
mạng để phù hợp với OST. SCCP cho phép sử dụng SS7 dựa trên nền tảng của
MTP, coi MTP như phần mang chung giữa các ứng dụng, sử dụng các giao thức
OSI để trao đối thông tin trong các lớp cao hơn.
OSÍ không những tạo ra một môi trường rộng mở hơn, mà còn có ý nghĩa là
sản xuất và quản lý có thế tập trung trong các ứng dụng và sẽ không còn các vấn đề
về đấu nối các hệ thống với nhau từ các nhà cung cấp khác nhau, cấu trúc module
của OSI còn cho phép sử dụng trục tiếp các thiết bị cũ trong các úng dụng mới, OSI

kết nối các lĩnh vực cách biệt là xử lý số liệu và viễn thông lại với nhau.


Thù tục thộnp tĩn trong tnô hình tham
2.5. Cấu trúc chức năng phân hệ chuyến giao bản tin MTP
2.5.1.

Cấu trúc chức năng cua SS7

Phân cấp của hệ thống báo hiệu số 7 gồm 4 mức từ mức 1
đến mức 4, 3 mức thấp hơn đều nằm trong chuến giao bản
tin MTP. các chức năng này được gọi là MTP mức 1, MTP
mức 2, MTP mức 3
Mức 4
Phần khách hàng
(user part)
Mức3 ro.
704)

Mạng báo hiệu
(signalling
network)

Mức 2
(Q.703)

Đường báo hiệu
(signalling link)

Mưc 1

(Q.702)

Đường sổ liệu báo hiệu
(signalling Data link)

Hình 2.4 Cấu trúc chức năng của SS7
MTP cung cấp một hệ thống vận chuyển không đấu nối đế chuyển giao tin cậy các
bản tin báo hiệu giữa các người sù dụng.
Mức 4 được gọi là phần khách hàng hay còn gọi là phần người sử dụng. Phần khách
hàng điều khiển các tín hiệu được xử lý bởi các thiết bị chuyển mạch. Các ví dụ điên
hình của phần khách hàng là phần người sử dụng điện thoại (TUP) vả phần người sử
dụng ISDN (ISUP)
2.5.2. Cấu trúc chức năng MTP mức 1 (đưò'ng số liệu báo hiệu SDL )
Mức 1 trong phẩn chuyển giao MTP gọí là đường báo hiệu số liệu,nó tương đương
với lớp vật lý (lớp 1) trong mô hình OSI.
Kênh truyền dẫn số

Đườna báo hiêu sổ liêu


Thù tục thộnp tĩn trong tnô hình tham


Thù tục thộnp tĩn trong tnô hình tham

Trong đó : ST là kèt cuôi báo hiệu DS là chuyến mạch số DCE là thiết bị kết
cuối trung kế sô Mức 1 định rõ các đắc tính vật lý, đặc tính điện và đặc tính chức
năng của các đường báo hiệu đấu nổi với các thành phần của hệ thống báo hiệu
số 7.
Đường số liệu báo hiệu là mộ đường truyền dẫn gồm hai kênh số liệu hoạt động

đồng thời trên cá hai hướng ngược nhau vó cùng I tốc độ. Kết cuối báo hiệu tại từng
đầu cuối tố chức chức năng của MTP mức 2 đế phát và thu các bản tin báo hiệu, tốc
độ chuẩn của 1 kênh truyền dẫn số là 56Kb/s hoặc 64Kb/s, mặc dù tốc độ tối thiếu
áp dụng là 4,8Kb/s. các ứng dụng quản trị mạng có thể sử dụng tốc độ thấp hơn
4,8Kb/s.
2.5.3.

cấu trúc chúc năng MTP mức 2 (đường báo hiệu SL)

Phần chuyển giao bản tin MTP mức 2 và MTP mức 1 cung cấp một đường số liệu
cho chuyến giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa hai điếm báo hiệu được đẩu noi
trực tiếp. MTP mức 2 trùng với lớp liên kết số liệu {lớp 2) trong cấu trúc phân cấp
của mô hình OS1,
Các chức nang điều khiển của MTP mức 2 là phát hiện lỗ có thể xảy ra trên
đường truyền, khôi phục lại bàng cách truyền lại và điều khiển lun lượng.
Kênh truyền dẫn sô

ST

DS

DCE

DCE

DS

ST
1

Mức 2
Đườne báo hiêu sổ liêu
Mức 2

Hình 2.6 MTP mức 2
*) Khuôn dạng bản tin
có 3 kiểu đơn vị bản tin (ki hiệu SU), chúng được phân biệt vói nhau bằng gái tri
chứa trong trường chi thị độ dài (LI). Mỗi loại có chức năng khác nhau nhung đều
cấu trúc theo bàn tin của kĩ thuật chuyển mạch gói. Ba kiểu dơn vị đó là :
+ Đơn vị báo hiệu bản tin MSU (Message Signaling Unit)
+ Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU (Link Status Signaling Unit)
+ Đơn vị báo hiệu lấp đầy FlSU(Fill- in Signalling Unit)

F

CK

1
6

LSSU

SIF

SIO

8n. n>2 8

\

LI

FC

F

Rit
1
6