Truyền tải báo hiệu 7 trong mạng NGN

Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

MỤC LỤC
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT………………………………...……………..3
LỜI NÓI ĐÀU………………………………………………………………………….7
TÓM TẮT ĐỒ ÁN……………………………………………………………………...8
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG NGN………………………………………….9
1.1.Khái niệm và đặc điểm về mạng NGN……………………………………………..9
1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN…………………………….….…………....9
1.1.2. Các động lực thúc đẩy sự phất triển của mạng NGN……………….…………..10
1.1.3. Các khái niệm và đặc điểm về mạng NGN…………………….……………….11
1.2. Kiến trúc mạng NGN…………… ……………………………….……………..14
1.2.1. Kiến trúc chức năng của mạng NGN…………………..………………………14
1.2.2. Mô hình mạng NGN……………………………………………………………15
1.3. Các thành phần của mạng NGN………………………………………………….16
1.4. Các dich vụ mạng thế hệ mới…………………………..…………………….......17
1.5. Kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống………..………………...19
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7…………………….24
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống báo hiệu số 7…………..…………………………24
2.2. Kiến trúc mạng báo hiệu số 7…………….………………….…………………..25
2.2.1. Các thành phần chính của mạng báo hiệu số 7...………………………………25
2.2.2. Sơ đò chức năng của hệ thống báo hiệu số 7..…………………………………26
2.3. Chồng giao thức báo hiệu số 7………..…………………….……………………27
2.3.1. Sự tương quan giữa SS7 và OSI..……………………………………………...27
2.3.2. Phần chuyển giao bản tin – MTP………………………………………………29

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-9-

Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

2.3.3. Phần điều khiển đấu nối báo hiệu – SCCP……………………………………..33
2.3.4. Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCAP……………………………………..35
2.3.5. Phần người sử dụng ISDM – ISUP…………………………………………….37
CHƯƠNG 3: TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG NGN……………...39
3.1. Sigtran.………………...…………………………………………………………39
3.1.1. Giới thiệu về Sigtran……………………………………...……………………39
3.1.2. Các kiến trúc sử dụng Sigtran………………………………………………….41
3.1.3. Kiến trúc giao thức Sigtran…………………………………………………….43
3.2.

Giao thức điều khiển luồng – SCTP…………...………………………………45

3.2.1. Khái niệm…...………………………………………………………………….45
3.2.2. Mô hình chức năng của SCTP…………………………………………………46
3.2.3. Cơ chế phân phát dữ liệu trong SCTP .………………………………………...49
3.2.4. Cơ chế node đa địa chỉ của STCP……………………………………………...50
3.2.5. Quá trình thiết lập, truyền dữ liệu và huỷ bỏ liên kết giữa hai đầu cuối SCTP..52
3.3.

Giao thức lớp thích ứng ngang hàng người sử dụng phần truyền bản tin
mức hai của SS7 (M2PA)…………………………….………..………………53

3.3.1. Khái niệm và chức năng……………………………………..…………………53
3.3.2. Kiến trúc chức năng M2PA…………………………………………………….54

3.3.3. Các dịch vụ cung cấp bởi M2PA………………………………………………56
3.3.4. Các chức năng cung cấp bởi M2PA……………………………………………57
3.4.

Giao thức lớp thích ứng người sử dụng phần truyền bản tin mức hai
của SS7 (M2UA)……..………………………….…………………….………57

3.4.1. Khái niệm và chức năng………………………………………………………..57
3.4.2. Sử dụng M2UA giữa SG và MGC……………………………………………..58

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-10-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

3.4.3. Các chức năng cung cấp bởi lớp M2UA……………………………………….59
3.4.4. So sánh M2PA và M2UA……………………………………………………...61

3.5.

Giao thức lớp thích ứng người sử dụng phần truyền bản tin mức 3 của
SS7 (M3UA)………………………………...……………………………..….62

3.5.1. Khái niệm và chức năng..………………………………………………………62
3.5.2. Kiến trúc chức năng của M3UA……………………………………………….62
3.5.3. Các dich vụ cung cấp bởi M3UA………………………………………………64

3.6.

Giao thức lớp thích ứng người sử dụng SCCP (SUA)…………………………67

3.6.1. Khái niệm và chức năng…………………………………...…………………...67
3.6.2. Các kiến trúc truyền tải báo hiệu ………………………………………………68
3.6.3. Các dịch vụ cung cấp bởi SUA………………………………………………...70
3.6.4. So sánh M3UA và SUA………………………………………………………..72
CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP SỬ DỤNG BÁO HIỆU SỐ 7 CỦA HÃNG ALCATEL
TẠI VNPT...…………………………………………………………………………..73
4.1. Kiến trúc NGN của ALCATEL………...……………………………………..…73
4.2. Quản trị hệ thống SS7 trong tổng đài ACALTEL 1000 E10………...…………..75
4.2.1. Phân bố phần mềm SS7………………………………………………………..76
4.2.2. Mô hình SS7 trong A1000 E10………………………………………………...76
4.2.3. Phòng vệ phần mềm SS7……………………………………………………….77
4.2.4. Thủ tục quản trị SS7……………………………………………………………80
KẾT LUẬN……………………………………………………………………………83
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………..85

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-11-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
A

AAL
ACF
ACK
ACM
ANM
API
APM
ARQ
ASP
AT
ATM

ATM Adaptation Layer
Admission Confirmation
Acknowledgement
Acknowledgement
Address Complete Message
Answer Message
Application Programming Interface
Application Transport Mechanism
Admission Request
Application Server Process
Access Tandem
Asynchronous Transfer Mode

Lớp thích ứng ATM
Xác nhận chấp nhận đăng nhập
Bản tin xác nhận gói (SS7)
Bản tin hoàn thành địa chỉ (SS7)
Bản tin trả lời (SS7)

Giao diện chương trình ứng dụng
Cơ chế truyền dẫn ứng dụng
Yêu cầu đăng nhập
Tiến trình server ứng dụng
Tổng đài truy nhập
Phương thức truyền không đồng bộ

B
BICC

Bearer Independent Call Control

Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập
kênh mang
C

CIC
CS

Circuit Identification Code
Capability Set

Mã nhận dạng kênh (SS7)
Tập năng lực

DPE
DSP
DTMF

D

Distributed Processing Environment Môi trường xử lý phân tán
Digital Signal Processing
Bộ xử lý tín hiệu số
Dual Tone Multiple Frequency
Xung đa tần
E

ETSI

European Telecommunications
Standard Institute

Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu
G

GGSN
GK
GUI
GW

Gateway GPRS Support Node
Gatekeeper
Graphical User Interface
Gateway

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

Node hỗ trợ GPRS cổng
Giao diện người dùng đồ hoạ

-12-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

H
HTTP

HyperText Transfer Protocol

Giao thức truyền tải siêu văn bản
I

IAM
ID
IDD
IETF
IN
INAP
IP
ISDN
ISUP
ITU

Initial Address Message
Identifier
Interface Identifier
Internet Engineering Task Force

Intelligent Network
Intelligent Network Application Part
Internet Protocol
Integrated Services Digital Network
ISDN User Part
International Telecommunications
Union

Bản tin khởi tạo địa chỉ (SS7)
Nhận dạng
Nhận dạng giao diện
Nhóm kỹ thuật Internet
Mạng thông minh
Phần ứng dụng của mạng thông minh
Giao thức Internet
Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Phần người dùng ISDN
Hiệp hội viễn thông quốc tế

L
LEX

Local Exchange

Tổng đài nội hạt
M

MFC
MG
MGC

MGCP
MGU
MPLS
MTU

Multi Frequency Code
Media Gateway
Media Gateway Controller
Media Gateway Controller Protocol
Media Gateway Unit
Multi-Protocol Label Switching
Maximum Transmission Unit

Mã đã tần
Cổng phương tiện
Thiết bị điều khiển cổng phương tiện
Giao thức điều khiển cổng phương tiện
Đơn vị cổng phương tiện
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Đơn vị truyền dẫn lớn nhất

N
NAS
NGN

Network Access Servers
Next Generation Network

Các máy chủ truy nhập mạng
Mạng thế hệ sau

O

OAM

Operation Administration and
Maintenance

Vận hành khai thác và bảo dưỡng
P

PBX
POTS
PRI
PSTN

Private Branch Exchange
Plain Old Telephone System
Primary Interface
Public Switched Telephone Network

Tổng đài nhánh nội hạt
Hệ thống điện thoại truyền thống
Giao diện cơ bản
Mạng thoại chuyển mạch công cộng

Q
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-13-

Đồ án tốt nghiệp

QoS

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ
R

RAS
REL
RFC
RGW
RLC
RTP

Registration, Admission and Status
Release
Request For Common
Resident Gateway
Release Complete
Real Time Transport Protocol

Đăng ký, chấp nhận và trạng thái
Bản tin giải phóng cuộc gọi (SS7)
Các chuẩn của IETF
Gateway nội hạt

Hoàn thành giải phóng cuộc gọi (SS7)
Giao thức truyền tải thời gian thực
S

SCN
SCF
SDH
SG
SGCP
SGP
SGSN
SGU
SIP
SRF
SRP
SS7
SSF
STP

Switched Circuit Network
Service Control Function
Synchronous Digital Hierarchy
Signalling Gateway
Simple Gateway Control Protocol
Signalling Gateway Process
Serving GPRS Support Node
Signalling Gateway Unit
Session Initiation Protocol
Specialised Resource Function
Special Resource Point

Signalling System number 7
Service Switching Function
Signalling Transfer Point

Mạng chuyển mạch kênh
Chức năng điều khiển dịch vụ
Phân cấp số đồng bộ
Cổng báo hiệu
Giao thức điều khiển cổng đơn giản
Tiến trình cổng báo hiệu
Node hỗ trợ GPRS đang phục vụ
Đơn vị cổng báo hiệu
Giao thức khởi tạo phiên
Chức năng tài nguyên đặc biệt
Điểm tài nguyên đặc biệt
Hệ thống báo hiệu số 7
Chức năng chuyển mạch dịch vụ
Điểm chuyển tiếp báo hiệu
T

TCAP
TCP
TDM

Transaction Capabilities
Application Part
Transfer Control Protocol
Time Division Multiplex

UDP

User Data gram Protocol

VNPT

VietNam Posts and
Telecommunications
Voice over Internet Protocol

Phần ứng dụng khả năng phiên
Giao thức điều khiển truyền tải
Ghép kênh phân chia theo thời gian
U
Giao thức truyền datagram người sử
dụng
V

VoIP

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

Tổng công ty bưu chính viễn thông
Việt Nam
Truyền thoại qua giao thức Internet

-14-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong ngành công nghiệp viễn thông đang diễn ra sự hội tụ của viễn
thông với công nghệ thông tin, hội tụ của các dịch vụ thoại truyền thống và các dịch vụ
dữ liệu mới. Điều này có ảnh hưởng lớn đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông
phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử
dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ phát triển... Để đáp ứng các yêu cầu này, một số nhà
sản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đưa ra các ý
tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ sau NGN.
Trong xu thế đó, ngành viễn thông Việt Nam cũng đang có những bước chuyển
biến và phát triển mới. Mạng viễn thông của Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông đã
được số hoá với các thiết bị hiện đại và các loại hình dịch vụ ngày càng gia tăng cả về
số lượng và chất lượng. Bên cạnh VNPT, một số công ty khác cũng đã và đang từng
bước tham gia vào việc khai thác thị trường cung cấp các dịch vụ viễn thông.
Đứng trước xu hướng tự do hoá thị trường, cạnh tranh và hội nhập, việc phát
triển theo cấu trúc mạng thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất
yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông Việt Nam. Trên thực tế, VNPT đang
từng bước triển khai hạ tầng cơ sở kỹ thuật và đã bước đầu cung cấp một số dịch vụ
NGN cho người sử dụng.
Với xu hướng chuyển dần sang mạng thế hệ sau như vậy, một loạt các vấn đề
được đặt ra như kiến trúc mạng, phối hợp điều khiển, báo hiệu giữa các phần tử trong
mạng, chất lượng dịch vụ,… cho mạng thế hệ sau. Việc xây dựng mạng báo hiệu giữa
các phần tử trong mạng với các giao thức mới phù hợp là vấn đề then chốt quyết định
đến sự hoạt động và chất lượng dịch vụ của toàn bộ mạng.
Trong nhiều năm qua, hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) với nhiều ưu điểm nổi trội đã
được sử dụng rộng rãi trong mạng PSTN và đem lại những hiệu quả to lớn. Thực tế
chúng ta không thể triển khai ngay lập tức một hệ thống mạng mới trọn vẹn, thay thế
toàn bộ hạ tầng cơ sở mạng hiện tại. Vấn đề đặt ra là phải có sự phối hợp hoạt động
giữa mạng hiện tại và mạng NGN, và một trong những vấn đề đó là phải truyền tải

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-15-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

được báo hiệu PSTN mà quan trọng là SS7 qua nền tảng mạng NGN. Điều này có
nghĩa là phải xây dựng một giao thức mới, phù hợp để có thể cho phép thực hiện báo
hiệu SS7 giữa các phần tử mạng trên nền IP (SS7 over IP). Để làm được điều này, một
loạt câu hỏi được đặt ra như: SS7 over IP có sẵn sàng không? Có thể phát triển lên từ
mạng SS7 hiện tại không? độ khả dụng và tin cậy như thế nào? Sự mềm dẻo và phân
cấp ra sao?… Để giải quyết những vấn để này, IETF đã xây dựng một giao thức mới,
cho phép truyền tải tin cậy báo hiệu PSTN nói riêng và đặc biệt là SS7 trên nền IP –
giao thức SIGTRAN.
Sau khi đã trình bày những khái niệm chung nhất có tính chất nền tảng về mạng
NGN và hệ thống báo hiệu số 7, đồ án "Truyền tải báo hiệu SS7 trong NGN” sẽ mô
tả chi tiết đặc điểm, kiến trúc giao thức, vị trí ứng dụng của SIGTRAN cũng như là
giao thức truyền tải báo hiệu mới SCTP và các lớp thích ứng hỗ trợ truyền tải báo hiệu
số 7 qua mạng NGN, trình bày giải pháp sử dụng báo hiệu số 7 trong tổng đài
ALCATEL tại VNPT.
Mặc dù SIGTRAN đã được ứng dụng và triển khai thực tế trong nhiều thiết bị
của các hãng nhưng việc nghiên cứu về chồng giao thức này và các vấn đề liên quan
đòi hỏi một kiến thức sâu rộng và sự đầu tư thoả đáng về thời gian. Do vậy, chắc chắn
đồ án không tránh khỏi những sai sót . Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô
giáo cùng sự góp ý và phê bình của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Hoa Lư đã tạo mọi điều kiện giúp

đỡ và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Sinh viên thực hiện

Đinh Hải Nam

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-16-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Tên đồ án là: “Truyền tải báo hiệu số 7 trong mạng NGN” với nội dung gồm
4 chương :
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ sau NGN, khái niệm, kiến trúc,
đưa ra mô hình NGN cũng như những vấn đề cơ bản để kết nối báo hiệu mạng PSTN
và mạng NGN.
Chương 2: Trình bày khái quát những vấn đề cơ bản về hệ thống báo hiệu số 7:
đặc điểm, ưu điểm, các thành phần mạng, chồng giao thức….
Chương 3: Trình bày về chồng giao thức SIGTRAN và giao thức truyền tải báo
hiệu mới SCTP và các giao thức nằm trong phân lớp thích ứng hỗ trợ truyền tải báo
hiệu SS7 qua mạng NGN, đó là: M2PA, M2UA, M3UA, SUA.
Chương 4: Xem xét ứng dụng hệ thống báo hiệu số 7 trong tổng đài
ALCATEL E10 như một ví dụ diển hình cho việc sử dụng báo hiệu số 7 tại VNPT

Ch¬ng 1. Giíi thiÖu vÒ m¹ng NGN

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-17-


Đồ án tốt nghiệp

1.1.

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Khái niệm và đặc điểm mang NGN

1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN
Có một điều rõ ràng là thị trường thông tin đang thay đổi một cách nhanh
chóng. Sự thay đổi này không chỉ liên quan đến các nhà sản xuất, các nhà nghiên cứu
thị trường viễn thông mà còn tới nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau của xã
hội. Phương thức mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh doanh với
nhau đang dần dần được thay đổi cùng với những thay đổi của nền công nghiệp viễn
thông. Các đường dây điện thoại không chỉ còn mang thông tin thoại mà còn truyền cả
số liệu và video. Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ khác đang được
cung cấp tới các đầu cuối là máy điện thoại, thiết bị di động, máy tính cá nhân, các máy
móc tự động…với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ phía người sử dụng ngày càng
cao. Lưu lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu lượng thông tin thoại và vẫn tăng
không ngừng với tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng của lưu lượng thông tin thoại. Chuyển
mạch kênh, vốn là đặc trưng của mạng PSTN truyền thống trong suốt thế kỷ qua đang
nhường bước cho chuyển mạch gói trong mạng thế hệ sau vì không còn thích hợp nữa
và tỏ ra có nhiều nhược điểm đối với các dịch vụ phi thoại:
-

Sử dụng băng tần không linh hoạt;

-

Lãng phí tài nguyên hệ thống;

-

Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi;

-

Hiệu năng sử dụng không cao;

Để thoả mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận,
các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế
(hoặc bổ sung) cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công
nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang
một thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra các giải pháp chuyển giao thông
tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối hay phi kết nối trên các kênh
ảo. Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng theo các giao thức khác nhau: X25,
IP,...trong đó giao thức IP là giao thức đang được quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển
mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng được sự gia
tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-18-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả
năng cung cấp các loại dịch vụ phong phú và đa dạng, bao gồm cả các dịch vụ đa
phương tiện chứ không riêng gì các dịch vụ thoại.
Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa chọn,
hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc là xây dựng một
mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng
PSTN hiện có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một
sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó là mạng thế
hệ sau NGN – Next Generation Network. Như vậy mạng thế hệ sau (NGN) đã được
hình thành, đó không phải là một cuộc cách mạng mà là một bước phát triển mới.
1.1.2. Các động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ
liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống
mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại,
truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời
được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang
hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay
thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ
Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP.
Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới
yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP
Ngoài những động lực về mặt kỹ thuật thì trong khía cạnh kinh doanh cũng có
các động lực dẫn tới sự ra đời của mạng NGN:
a. Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải
tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển
mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên chúng

chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu
lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với
định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng
dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-19-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung
cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân
bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ
đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần
mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống.
b. Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến
cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt quá
trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ trên
toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham
gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải
có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “những dặm
cuối cùng” của đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. Các mạng
NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho
phép khai thác.
c. Các nguồn doanh thu mới

Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất
hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là
phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của
họ dưới ánh sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm
mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn
trên thị trường viễn thông.
Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch
vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video
1.1.3. Khái niệm và đặc điểm mạng NGN
a. Khái niệm
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp
thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển
NGN. Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó,
định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ
mới nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-20-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói
và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông
tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng
và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động

Hình 1.1. Mạng hợp nhất
Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM
và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các
dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng
dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn
là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động.
Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ
này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một
khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn
trong số đó không được dự tính khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay
b. Đặc điểm
Mạng NGN có 4 đặc điểm chính :
- Nền tảng là hệ thống mạng mở
Do áp dụng cơ cấu mở mà :

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-21-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc
lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập.
Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng
Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới,
nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức

mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông
giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
- Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc
lập với mạng lưới
Mạng NGN là mạng dich vụ thúc đẩy với đặc điểm Chia tách dịch vụ với điều
khiển cuộc gọi và Chia tách cuộc gọi với truyền tải. Mục tiêu chính của chia tách là
làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả
việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của
mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm
cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao.
- Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất
Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng
truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng
cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ
IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền
hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn
mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy
IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu
tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ
sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia.
- Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được
sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so
với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất
lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-22-

Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc
phục những thiếu sót này
1.2.

Kiến trúc mạng NGN

1.2.1. Kiến trúc chức năng của mạng NGN
Kiến trúc của mạng NGN được chia thành 4 lớp chức năng cơ bản là:
- Lớp ứng dụng và dịch vụ
- Lớp điều khiển
- Lớp truyền tải
- Lớp truy nhập
Ngoài các lớp cơ bản nêu trên, trong kiến trúc mạng NGN cũng như các mạng
nói chung còn có lớp chức năng quan trọng nữa là lớp quản lý mạng.

Hình 1.2. Cấu trúc mạng NGN
Dưới đây sẽ mô tả khái quát chức năng và đặc trưng của các lớp trong kiến trúc
mạng NGN
- Lớp ứng dụng và dịch vụ mạng
Lớp ứng dụng và dịch vụ mạng được tổ chức thành một lớp duy nhất cho toàn
mạng nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuê bao một cách thống nhất. Số
lượng nút ứng dụng và dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụ cũng như số lượng và
loại hình dịch vụ, được tổ chức phân tán theo dịch vụ đảm bảo an toàn hệ thống.
Lớp này được liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở

- Lớp điều khiển

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-23-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Lớp điều khiển được tổ chức thành 1 cấp thay vì 3 – 4 cấp như cấu trúc mạng
PSTN truyền thống nhằm giảm tối đa cấp mạng và tận dụng năng lực xử lý cuộc gọi rất
lớn của thiết bị điều khiển thế hệ mới, giảm chi phí đầu tư trên mạng.
Lớp điều khiển có chức năng điều khiển lớp chuyển tải và lớp truy nhập cung
cấp các dịch vụ mạng NGN gồm nhiều modun như modun điều khiển kết nối ATM,
MPLS, điều khiển định tuyến IP, điều khiển kết nối thoại, xử lý các báo hiệu mạng bao
gồm SS7, SIP, MEGACO...
- Lớp chuyển tải
Lớp chuyển tải phải có khả năng chuyển tải các loại lưu lượng như ATM, IP..
Lớp chuyển tải được tổ chức thành hai cấp: đường trục quốc gia và vùng thay vì 3-4
cấp như trong mạng PSTN hiện nay.
- Lớp truy nhập
Lớp truy nhập gồm toàn bộ các nút truy nhập được tổ chức không phụ thuộc
theo địa giới hành chính. Các nút truy nhập của các vùng lưu lượng chỉ được kết nối
đến nút chuyển mạch đường trục của vùng đó qua các nút chuyển mạch nội vùng.
- Lớp quản lý
Lớp quản lý mạng là phần thiết bị quản lý mạng tập trung xuyên suốt tất cả các
lớp khác. Lớp này thực hiện các chức năng quản lý như tính cước, hỗ trợ vận hành, các
xử lý liên quan tới thuê bao hay cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Lớp quản lý mạng có

thể tương tác với các lớp khác thông qua các giao diện chuẩn hay giao diện lập trình
ứng dụng mở API.
1.2.2. Mô hình mạng NGN

Hình 1.3. Mô hình mạng NGN

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-24-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

NGN cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không
phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN,
người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các
thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa
1.3.

Các thành phần của mạng NGN
Xét cấu trúc tổng thể cho mạng NGN
Mạng thông minh

Máy chủ ứng
dụng

Điều khiển
truyền thông

Cổng
báo
hiệu

H.248

H.248

PBX

Cổng truy nhập

H.248

IP/XX
Network

PSTN
Cổng truyền
thông

Cổng truy
nhập
H.248

Cổng truy nhập

Hình 1.4. Cấu trúc tổng thể mạng NGN
- Thiết bị Softswitch

Thiết bị softswitch là thiết bị đầu não trong mạng NGN. Nó làm nhiệm vụ điều
khiển cuộc gọi, báo hiệu và các tính năng để tạo một cuộc gọi trong mạng NGN hoặc
xuyên qua nhiều mạng khác (ví dụ PSTN, ISDN). Softswitch còn được gọi là Call
Agent (vì chức năng điều khiển cuộc gọi của nó) hoặc Media Gateway Controller MGC (vì chức năng điều khiển cổng truyền thông Media Gateway).
Thiết bị Softswtich có khả năng tương tác với mạng PSTN thông qua các cổng
báo hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway). Softswitch điều
khiển cuộc gọi thông qua các báo hiệu, có hai loại chính:
• Ngang hàng (peer-to-peer): giao thức giữa Softswitch và Softswitch,
giao thức sử dụng là BICC hay SIP
• Điều khiển truyền thông: giao tiếp giữa Softswitch và Gateway, giao
thức sử dụng là MGCP hay Megaco/H.248.
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-25-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

- Media Gateway (Cổng truyền thông)
Nhiệm vụ của cổng truyền thông (MG-Media Gateway) là chuyển đổi việc
truyền thông từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng khác, thông thường
là từ dạng mạch (circuit) sang dạng gói (packet), hoặc từ dạng mạch analog/ISDN sang
dạng gói. Việc chuyển đổi này được điều khiển bằng Softswitch. MG thực hiện việc
mã hoá, giải mã và nén dữ liệu.
Ngoài ra, MG còn hỗ trợ các giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống (PSTN)
và các giao thức khác như CAS (Channel Associated Signalling) và ISDN. Tóm lại,
MG cung cấp phương tiện truyền thông để truyền tải thoại, dữ liệu, fax và hình ảnh
giữa mạng truyền thống PSTN và mạng IP.

- Access Gateway (Cổng truy nhập)
Cổng truy nhập (AG - Access Gateway) là một dạng của MG. Nó có khả năng
giao tiếp với máy PC, thuê bao của mạng PSTN, xDSL và giao tiếp với mạng gói IP
qua giao tiếp STM. Ở mạng hiện nay, lưu lượng thoại từ thuê bao được kết nối đến
tổng đài chuyển mạch PSTN khác bằng giao tiếp V5.2 thông qua cổng truy nhập. Tuy
nhiên, trong NGN, cổng truy nhập được điều khiển từ Softswitch qua giao thức MGCP
hay Megaco/H.248. Lúc này, lưu lượng thoại từ thuê bao sẽ được đóng gói và kết nối
vào mạng trục IP.
- Signalling Gateway (Cổng báo hiệu)
Cổng báo hiệu (Signalling Gateway - SG) đóng vai trò như cổng giao tiếp giữa
mạng báo hiệu số 7 (SS7 - Signalling System 7, giao thức được dùng trong PSTN) và
các điểm được quản lý bởi thiết bị Softswitch trong mạng IP. Cổng SG đòi hỏi một
đường kết nối vật lý đến mạng SS7 và phải sử dụng các giao thức phù hợp. SG tạo ra
một cầu nối giữa mạng SS7 và mạng IP, dưới sự điều khiển của Softswitch. SG làm
cho Softswitch giống như một điểm nút bình thường trong mạng SS7. Lưu ý rằng SG
chỉ điều khiển SS7, còn MG điều khiển các mạch thoại thiết lập bởi cơ chế SS7.
- Mạng trục IP
Mạng trục được thể hiện là mạng IP kết hợp công nghệ ATM hoặc MPLS. Vấn
đề sử dụng ATM hay MPLS còn đang tách thành hai xu hướng. Các dịch vụ và ứng
dụng trên NGN được quản lý và cung cấp bởi các máy chủ dịch vụ (server). Các máy
chủ này hoạt động trong mạng thông minh (IN - Intelligent Network) và giao tiếp với
mạng PSTN thông qua SS7.
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-26-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

1.4. Các dịch vụ của mạng thế hệ mới
Dưới đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin tưởng rằng nó sẽ chiếm một vị trí
quan trọng trong NGN :
 Dịch vụ thoại (voice telephony): NGN vẫn cung cấp các loại dịch vụ thoại
đang tồn tại, về mặt dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi.
 Dịch vụ dữ liệu (data service): Thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu
cuối.
 Các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia services): Cho phép nhiều người có
thể tương tác với nhau qua thoại, video, nó cho phép vừa nói chuyện vừa
hiển thị thông tin.
 Mạng riêng ảo (Virtual private networks – VPNs) :
- Thoại VPNs: Cải thiện khả năng mạng cho phép tổ chức phân tán về
mặt địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn
tại với các phần của mạng PSTN.
- Dữ liệu VPNs: Cung cấp thêm các khả năng bảo mật các đặc tả
mạng đó cho phép khách hàng sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một
VPN
 Tính toán mạng công cộng (Public Network Computing - PNC): Cung cấp
các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các
khách hàng.
 Bản tin hợp nhất (Unified Messaging): Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ
voicemail, email, fax mail, pages qua các giao diện chung. Thông qua các
giao diện như vậy, người sử dụng sẽ truy nhập, cũng như là được thông báo,
các loại bản tin khác nhau, độc lập với phương tiện truy nhập.
 Môi giới thông tin (Information Brokering): Bao gồm tìm kiếm và quảng cáo
và cung cấp thông tin đến các khách hàng tương ứng với nhà cung cấp
 Thương mại điện tử (E - commerce): Cho phép khách hàng mua hàng hoá,
dịch vụ được xử lý bằng điện tử trên mạng.
 Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service): Một thuê bao có thể

chuyển một cuộc gọi thông thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-27-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

cách kích chuột trên một trang Web. Cuộc gọi có thể được định đường đến
một tác nhân thích hợp.
 Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming): Cung cấp cho khách
hàng một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi trực tương
tác.
 Quản lý tại gia (Home manager): Với sự ra đời của các thiết bị thông minh,
các dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà.
Ngoài các dịch vụ đã nêu ở trên còn có rất nhiều các dịch vụ khác có thể triển
khai trong môi trường NGN như: Các ứng dụng trong y học, chính phủ điện tử, nghiên
cứu đào tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện, v.v… Như vậy các dịch vụ thế hệ mới là rất
đa dạng và phong phú, việc xây dựng phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt.
Chính vì vậy nó rất tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ
đến cho khách hàng trong môi trường NGN
1.5.

Kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống:

Chúng ta thấy rằng mạng NGN - một mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức
IP sẽ mang lại cho khách hàng nhiều dịch vụ mới với tính linh hoạt và đa dụng cao

hơn. Tuy nhiên, khách hàng cũng đòi hỏi các dịch vụ mới trên nền NGN phải đáp ứng
được QoS và các đặc tính của một mạng thông minh như họ đã có ở mạng PSTN như
độ tin cậy, độ khả dụng, an toàn và chất lượng dịch vụ. Do đó, có thể nhận thấy rằng
trong tương lai gần, hạ tầng mạng PSTN truyền thống không thể bị thay thế một cách
tức thì, vì thế mạng NGN phải được tính đến sự tương thích với môi trường của các
mạng có sẵn. Do vậy, việc kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống là một
vấn đề rất đáng quan tâm.
Để đáp ứng các yêu cầu của thị trường thì phải có một kiến trúc báo hiệu mới
cho phép người sử dụng có thể tiếp cận với các đặc điểm tích cực của cả hai mạng
NGN và PSTN. Kiến trúc này sẽ phải dựa nhiều vào các gateway giữa mạng NGN và
PSTN. Chúng không chỉ có chức năng kết nối đơn thuần mà còn phải cho phép chuyển
đổi báo hiệu giữa hai mạng. Một gateway lý tưởng phải cung cấp khả năng kết nối giữa
các giao thức chuẩn khác nhau, nhưng cũng phải đủ mềm dẻo để hỗ trợ các giao thức
có tính riêng biệt.

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-28-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

Vì NGN thực chất là một mạng gói hoạt động dựa trên giao thức IP nên trong
phần này chúng ta se xem xét sơ lược về việc kết nối báo hiệu giữa mạng PSTN và
mạng IP.
1.5.1. Sơ lược về báo hiệu trong PSTN
PSTN phát triển cùng với rất nhiều giao thức khác nhau phản ánh những kỹ
thuật phổ biến nhất trong giai đoạn đó. Ví dụ, kỹ thuật xung quay số ( Dial Pulse) đã

được thay thế bằng MFC. Đó là một kiểu báo hiệu “trong băng” hay còn gọi là báo
hiệu kênh kết hợp CAS, sử dụng cùng một mạng để truyền báo hiệu và tín hiệu thoại.
Kỹ thuật báo hiệu trong băng được thay thế bởi mạng SS7 vào những năm 1970. Giao
thức SS7 trao đổi thông tin giữa các phần tử trong mạng PSTN bằng cách sử dụng các
tuyến dành riêng để truyền các bản tin báo hiệu đặc biệt. Kiểu báo hiệu này được gọi là
báo hiệu “ngoài băng” hay báo hiệu kênh chung CCS bởi vì mạng báo hiệu được tách
biệt ra khỏi mạng truyền tải thoại. Sự tách biệt này làm tăng đáng kể chất lượng dịch
vụ của mạng bằng cách làm tăng số đường dây và trung kế rỗi để thiết lập được nhiều
cuộc gọi hơn, và bằng cách cho phép truyền được nhiều dữ liệu hơn với tốc độ cao
hơn. Báo hiệu ngoài băng cũng cho phép thực hiện các chức năng của mạng thông
minh IN bằng cách cho phép truy nhập vào các cơ sở dữ liệu đặc biệt được sử dụng bởi
mạng IN. Những dịch vụ giá trị gia tăng này gồm: di động số nội hạt (LNP – local
Number Portability), chuyển tiếp cuộc gọi, nhận dạng chủ gọi, định tuyến cuộc gọi...
Những đặc điểm miêu tả trên liên quan đến mạng báo hiệu trung kế (liên đài). PSTN
cũng có thể thông tin trực tiếp với các thuê bao được kết nối từ xa tới các mạng truy
nhập mà đựơc nối với PSTN thông qua các giao thức truy nhập như V5.2, GR – 303...
Các thuê bao được kết nối tới mạng truy nhập cũng có thể có được các đặc tính và dịch
vụ giá trị gia tăng như các thuê bao được kết nối trực tiếp tới mạng PSTN thông qua
các trung kế PRI.
Mạng truy nhập trở nên quan trọng trong công nghiệp viễn thông với sự bãi bỏ
các quy định. Xuất hiện yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ phải có được các giao diện
với một số lượng lớn các giao thức chuẩn. Đó là những bước quan trọng đầu tiên để
tiến tới một mạng kiến trúc mở. Những dịch vụ này là những yêu cầu cơ bản của bất cứ
mạng hiện đại nào, bao gồm cả mạng thế hệ mới.
Các cuộc gọi thoại qua PSTN là trên cơ sở chuyển mạch kênh, có nghĩa là một
kênh truyền dẫn từ đầu cuối tới đầu cuối dành riêng được mở qua mạng cho mỗi cuộc

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-29-

Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

gọi. Những kênh dành riêng này bao gồm một đường vật lý từ thuê bao đến tổng đài.
Trên quan điểm đó, các bộ ghép kênh số được sử dụng để tăng khả năng truyền dẫn .
Các kênh dành riêng cho mỗi cuộc gọi thực hiện các kỹ thuật ghép kênh phân chia theo
thời gian TDMA hay phân chia theo tần số FDMA.
1.5.2. Báo hiệu trong mạng IP
Ngược lại với mạng chuyển mạch kênh PSTN, mạng IP là một mạng phân tán
trên cơ sở gói. Không có kênh dành riêng nào được tạo ra cho việc truyền dẫn mỗi bản
tin dữ liệu. Các bản tin dài được chia tách thành các gói tin ngắn, mỗi gói tin đều chứa
địa chỉ đến. Các gói tin được truyền qua các nút trung gian (router), nơi mà chúng được
lưu giữ trong thời gian ngắn trước khi được truyền tới node tiếp theo. Vì tuyến hiệu
quả nhất qua Internet có thể thay đổi qua vài tuyến truyền dẫn nên mỗi gói tin có thể đi
qua một tuyến khác nhau để đi đến địa chỉ đích.
Báo hiệu được sử dụng trong thế hệ đầu tiên của các sản phẩm VoIP bị giới hạn
bởi chức năng của nó. Các thủ tục thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi cơ bản đều có thể thực
hiện, nhưng các dịch vụ PSTN/IN lại chưa thể tiếp cận được. Như các phương thức báo
hiệu cũ của PSTN, luồng dữ liệu và thông tin báo hiệu được mang trên cùng một mạng
IP. Luồng dữ liệu, đã được phân chia thành các gói tin như đã mô tả ở trên, được
truyền tải bằng giao thức truyền tải thời gian thực RTP. Cấu trúc của các gói tin được
xác định bằng giao thức IP.
Bên cạnh đó, vì mạng IP là một mạng chuyển mạch gói không hướng kết nối
nên các gói tin riêng biệt của mỗi tín hiệu thoại di chuyển qua các tuyến đường khác
nhau để rồi phải được tổng hợp theo đúng thứ tự tại đích đến cuối cùng. Đặc điểm này
cho phép sử dụng nguồn tài nguyên mạng hiệu quả hơn mạng PSTN nhưng đồng thời
cũng làm tăng nguy cơ mất gói.

Thông tin báo hiệu được sử dụng trong mạng gói IP dựa trên các giao thức đang
phát triển. H.323 là một trong những giao thức chuẩn đầu tiên để báo hiệu trong mạng
VoIP. Các chuẩn giao thức đang được phát triển khác bao gồm: SIP, SS7oIP, RSGP,
MGCP, MEGACO....
Trong mạng IP, thông tin báo hiệu được truyền giữa các phần tử chức năng sau:
- Media Gateway: một MG sẽ kết cuối các cuộc gọi thoại trên các trung kế liên
đài từ mạng PSTN, nén và đóng gói dữ liệu, và phân phát các gói tin này trên mạng IP.
Đối với các cuộc gọi xuất phát từ mạng IP, MG thực hiện những chức năng này theo
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-30-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

thứ tự ngược lại. Đối với các cuộc gọi ISDN từ mạng PSTN, thông tin báo hiệu chuẩn
Q.931 được truyền từ MG tới MGC để xử lý.
- Media Gateway Controller: một MGC thực hiện việc đăng ký và quản lý các
tài nguyên tại các MG. Một MGC trao đổi các bản tin ISUP với các tổng đài trung tâm
thông qua các SG.
- Signalling Gateway: một SG cung cấp sự kết nối trong suốt giữa mạng IP và
mạng chuyển mạch gói. Một SG có thể nhận hay biên dịch và chuyển tiếp tín hiệu báo
hiệu SS7 qua mạng IP tới một MGC hay tới các SG khác. Bởi vì tầm quan trọng của nó
trong mạng, các SG thường được triển khai thành nhóm hai hoặc ba để đảm bảo độ dự
phòng cao.

Hình 1.5. Các phần tử chủ yếu trong mạng NGN
1.5.3 Kết nối báo hiệu giữa mạng PSTN và mạng IP:

Như đã thấy ở trên, chúng ta thấy rằng Signalling Gateway báo hiệu chính là
câu trả lời cho thách thức về việc kết nối giữa mạng IP và mạng PSTN. SG cung cấp sự
kết nối trong suốt giữa mạng IP và mạng chuyển mạch gói. Một SG có thể nhận hay
biên dịch và chuyển tiếp tín hiệu báo hiệu SS7 qua mạng IP tới một MGC hay tới các
SG khác. Việc thông tin giữa SG và MGC thì hầu như hoàn toàn dựa vào giao thức
SIGTRAN – một giao thức được nhóm nghiên cứu của IETF đưa ra.

Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-31-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

SIGTRAN cho phép truyền tải trong suốt các giao thức báo hiệu trên cơ sở gói
qua mạng IP. Nó cũng định nghĩa các phương thức đóng gói, cơ chế giao thức đầu cuối
tới đầu cuối và sự sử dụng các khả năng của IP để hỗ trợ các yêu cầu về hiệu năng và
chức năng cho báo hiệu. Nó có thể được sử dụng để truyền báo hiệu mạng chuyển
mạch kênh giữa một SG và một MGC, hay giữa MG và MGC, giữa các MGC phân tán,
hay giữa hai SG kết nối các điểm báo hiệu hay điểm chuyển tiếp báo hiệu trong mạng
chuyển mạch kênh. Được định nghĩa như vậy, SIGTRAN có thể hỗ trợ việc đóng gói
và vận chuyển rất nhiều các giao thức khác nhau của mạng chuyển mạch kênh. Nó
cũng độc lập với bất cứ chức năng biên dịch báo hiệu mạng chuyển mạch kênh nào
diễn ra tại điểm báo hiệu.

Ch¬ng 2. Tæng quan vÒ hÖ thèng
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-32-


Đồ án tốt nghiệp

Truyền tải báo hiệu số 7 trong mang NGN

b¸o hiÖu sè 7
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống báo hiệu số 7
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.
Thông thường báo hiệu được chia làm hai loại : Báo hiệu đường thuê bao và báo
hiệu liên tổng đài. Báo hiệu đường thuê bao là báo hiệu giữa các máy đầu cuối tức là
giữa máy điện thoại và tổng đài nội hạt. Báo hiệu liên tổng đài là báo hiệu giữa các
tổng đài với nhau.
Báo hiệu liên tổng đài gồm hai loại: Báo hiệu kênh riêng CAS (Channel
Associated Signalling) và báo hiệu kênh chung CCS (Common Channel Signalling).
Báo hiệu kênh riêng là hệ thống báo hiệu trong đó báo hiệu nằm trong kênh tiếng
hoặc trong một số kênh có liên quan chặt chẽ với kênh tiếng. Hệ thống báo hiệu này có
nhược điểm là tốc độ thấp, dung lượng thông tin bị hạn chế, chính vì vậy mà không
đáp ứng được yêu cầu của các dịch vụ mới.
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. Trong báo hiệu CCS, thông tin báo hiệu cần truyền được tạo
thành các đơn vị tín hiệu gọi là các gói số liệu. Ngoài các thông tin về báo hiệu, trong
đơn vị báo hiệu còn có các chỉ thị về kênh tiếng và các thông tin địa chỉ, thông tin điều
khiển lỗi, thông tin quản trị và vận hành mạng.
Hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7 hay SS7) là một hệ thống báo hiệu kênh chung
được Hội đồng tư vấn về Điện báo và Điện thoại quốc tế (CCITT, nay là ITU – T) đưa

ra những năm 79/80, được thiết kế tối ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng trung
kế số. Tốc độ của đường báo hiệu đạt 64kbps. Trong thời gian này, mô hình tham chiếu
các hệ thống mở OSI cũng đã được phát triển tương đối hoàn chỉnh và được áp dụng
cho báo hiệu số 7.

2.2.

Kiến trúc mạng báo hiệu số 7

2.2.1. Các thành phần chính của mạng báo hiệu số 7
Đinh Hải Nam 46K-ĐTVT

-33-