Một số bài viết trên tạp chí bưu chính viễn thông về wimax

WIMAX - CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP MẠNG KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG

ThS. Nguyễn Quốc Khương, TS. Nguyễn Văn Đức, ThS. Nguyễn Trung Kiên, KS. Nguyễn Thu Hà
Giới thiệu:
Chúng ta đã biết đến các công nghệ truy nhập Internet phổ biến hiện nay như quay số qua Modem thoại,
ADSL, hay các đường thuê kênh riêng, hoặc sử dụng các hệ thống vô tuyến như điện thoại di động, hay
mạng WiFi. Mỗi phương pháp truy cập mạng có đặc điểm riêng. Đối với Modem thoại thì tốc độ quá thấp,
ADSL tốc độ có thể lên đến 8Mbit/s nhưng cần có đường dây kết nối, các đường thuê kênh riêng thì giá
thành đắt mà không dễ dàng triển khai đối với các khu vực có địa hình phức tạp. Hệ thống thông tin di
động hiện tại cung cấp tốc độ truyền 9,6Kbit/s quá thấp so với nhu cầu người sử dụng, ngay cả các mạng
thế hệ sau GSM như GPRS (2.5G) cho phép truy cập ở tốc độ lên đến 171,2Kbit/s hay EDGE khoảng 300400Kbit/s cũng chưa thể đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng khi sử dụng các dịch vụ mạng Internet. ở hệ
thống di động thế hệ tiếp theo 3G thì tốc độ truy cập Internet cũng không vượt quá 2Mb/s. Với mạng WiFi
(chính là mạng LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin với khoảng cách
ngắn. Với thực tế như vậy, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ra đời nhằm cung
cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi. Hệ thống
WiMax có khả năng cung cấp đường truyền với tốc độ lên đến 70Mb/s và với bán kính phủ sóng của một
trạm anten phát lên đến 50 km. Mô hình phủ sóng của mạng WiMax tương tự như mạng điện thoại tế bào.
Bên cạnh đó, WiMax cũng hoạt động mềm dẻo như WiFi khi truy cập mạng. Mỗi khi một máy tính muốn
truy nhập mạng nó sẽ tự động kết nối đến trạm anten WiMax gần nhất.
WiMax hoạt động như thế nào?
Thực tế WiMax hoạt động tương tự WiFi nhưng ở tốc độ cao và khoảng cách lớn hơn rất nhiều cùng với
một số lượng lớn người dùng. Một hệ thống WiMax gồm 2 phần:
Trạm phát: giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn có thể phủ sóng một
vùng rộng tới 8000km2
Trạm thu: có thể là các anten nhỏ như các Card mạng cắm vào hoặc được thiết lập sẵn trên Mainboard bên
trong các máy tính, theo cách mà WiFi vẫn dùng
Các trạm phát BTS được kết nối tới mạng Internet thông qua các đường truyền tốc độ cao dành riêng hoặc
có thể được nối tới một BTS khác như một trạn trung chuyển bằng đường truyền thẳng (line of sight), và
chính vì vậy WiMax có thể phủ sóng đến những vùng rất xa.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 1


Hình 1: Mô hình truyền thông của WiMax
Các anten thu/phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia sóng truyền thẳng hoặc các tia phản xạ.
Trong trường hợp truyền thẳng, các anten được đặt cố định trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp
này ổn định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa. Băng tần sử dụng có thể dùng ở tần số cao đến 66GHz vì ở
tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng cũng lớn hơn. Đối với
trường hợp tia phản xạ, WiMax sử dụng băng tần thấp hơn, 2-11GHz, tương tự như ở WiFi, ở tần số thấp
tín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua các vật thể để đến đích.
Các đặc điểm của WiMax
WiMax đã được tiêu chuẩn hoá ở IEEE 802.16. Hệ thống này là hệ thống đa truy cập không dây sử dụng
công nghệ OFDMA có các đặc điểm sau [1]:
Khoảng cách giữa trạm thu và phát có thể tới 50km.
Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa 70Mbit/s.
Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sight) và đường
truyền che khuất NLOS (Non line of sight).

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 2


Dải tần làm việc 2-11GHz và từ 10-66GHz hiện đã và đang được tiêu chuẩn hoá.
Trong WiMax hướng truyền tin được chia thành hai đường lên và xuống. Đường lên có tần số thấp hơn
đường xuống và đều sử dụng công nghệ OFDM để truyền. OFDM trong WiMax sử dụng tổng cộng 2048
sóng mang, trong đó có 1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con mỗi kênh con
tương đương với 48 sóng mang. WiMax sử dụng điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK đến 256QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi dữ liệu như ngẫu nhiên hoá, với mã hoá sửa lỗi Reed Solomon, mã
xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8.

Độ rộng băng tần của WiMax từ 5MHz đến trên 20MHz được chia thành nhiều băng con 1,75MHz. Mỗi
băng con này được chia nhỏ hơn nữa nhờ công nghệ OFDM, cho phép nhiều thuê bao có thể truy cập đồng
thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu quả sử dụng băng tần. Công nghệ này
được gọi là công nghệ đa truy nhập OFDMA (OFDM access).
Cho phép sử dụng cả hai công nghệ TDD (time division duplexing) và FDD (frequency division duplexing)
cho việc phân chia truyền dẫn của hướng lên (uplink) và hướng xuống (downlink).
Về cấu trúc phân lớp, hệ thống WiMax được phân chia thành 4 lớp : Lớp con tiếp ứng (Convergence) làm
nhiệp vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên, lớp đa truy nhập (MAC layer), lớp truyền dẫn
(Transmission) và lớp vật lý (Physical). Các lớp này tương đương với hai lớp dưới của mô hình OSI và
được tiêu chuẩn hoá để có thể giao tiếp với nhiều ứng dụng lớp trên như mô tả ở hình dưới đây.

Hình 2: Mô hình phân lớp trong hệ thống WiMax so sánh với OSI
Công nghệ OFDM cho việc truyền dẫn vô tuyến ở mạng WiMax
WiMax sử dụng công nghệ OFDM ở giao diện vô tuyến để truyền tải dữ liệu và cho phép các thuê bao truy
nhập kênh. Cũng có nhiều công nghệ khác nhau ở giao diện này như FDM, CDMA. Tuy nhiên OFDM đã
chứng tỏ là nó có những ưu việt hơn rất nhiều về tốc độ truyền, tỷ lệ lỗi bit, cũng như hiệu quả sử dụng phổ
tần nên đã được IEEE chọn làm công nghệ truyền dẫn cho truyền thông vô tuyến băng rộng trong chuẩn
IEEE 802.16e. Chú ý rằng môi trường truyền thông vô tuyến là một mỗi trường khắc nghiệt nhất trong
truyền dẫn thông tin. Nó gây suy hao tín hiệu về biên độ cũng như suy hao lựa chọn tần số, kèm theo các
hiệu ứng pha đinh đa đường. Sự suy hao này đặc biệt tăng nhanh theo khoảng cách và ở tần số cao, ngoài ra
còn tùy thuộc vào địa hình là thành thị, đồng bằng hay miền núi mà sự suy giảm cũng khác nhau. Hình 3 và
Bảng 1 ở dưới đây là nghiên cứu trên các hệ thống ISM tần số 2,4GHz và UNII tần số 5,4GHz minh hoạ sự

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 3


suy giảm theo khoảng cách và trên các loại địa hình với các điều kiện truyền dẫn khác nhau.

Hình 3: Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách [2]
Mô tả

Mức độ suy giảm

Khu vực trung tâm thành phố nhiều nhà cao tầng

20dB thay đổi từ phố này tới phố khác

Khu vực ngoại ô ít nhà cao tầng

tăng 10dB tín hiệu so với vùng trung
tâm

Khu nông thôn

tăng 20dB tín hiệu so với vùng ngoại ô

Khu vực địa hình không đều và vùng nhiều cây
cối

công suất tín hiệu thay đổi từ 3-12dB

Bảng 1: Sự suy giảm tín hiệu trong môi trường vô tuyến [3]
Trong môi trường truyền dẫn đa đường, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ
khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu là điều không thể tránh khỏi. ảnh hưởng này sẽ làm biến
dạng hoàn toàn mẫu tín hiệu khiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu. Các kỹ thuật
sử dụng trải phổ trực tiếp DS-CDMA như trong chuẩn 802.11b rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường vì
thời gian trễ có thể vượt quá khoảng thời gian của một ký tự. OFDM sử dụng kỹ thuật truyền song song
nhiều băng tần con nên kéo dài thời gian truyền một ký tự lên nhiều lần. Ngoài ra, OFDM còn chèn thêm

một khoảng bảo vệ (guard interval - GI), thường lớn hơn thời gian trễ tối đa của kênh truyền, giữa hai ký tự
nên nhiễu ISI có thể bị loại bỏ hoàn toàn.
Nhiễu lựa chọn tần số cũng là một vấn đề gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thông tín hiệu. Tuy
nhiên, OFDM cũng mềm dẻo hơn CDMA khi giải quyết vấn đề này. OFDM có thể khôi phục lại kênh
truyền thông qua tín hiệu dẫn đường (Pilot) được truyền đi cùng với dòng tín hiệu thông tin. Ngoài ra, đối
với các kênh con suy giảm nghiêm trọng về tần số thì OFDM còn có một lựa chọn nữa để giảm tỷ lệ lỗi bit
là giảm bớt số bít mã hoá cho một tín hiệu điều chế tại kênh tần số đó.
Mặc dù vậy, OFDM không phải không có nhược điểm, đó là nó đòi hỏi khắt khe về vấn đề đồng bộ vì sự
sai lệch về tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu giao thoa tần
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 4


số (Intercarrier interference - ICI) mà kết quả là phá bỏ sự trực giao giữa các tần số sóng mang và làm tăng
tỷ số bít lỗi (BER). Tuy nhiên OFDM cũng có thể giảm bớt sự phức tạp của vấn đề đồng bộ thông qua
khoảng bảo vệ (GI). Sử dụng chuỗi bảo vệ (GI) cho phép OFDM có thể điều chỉnh tần số thích hợp mặc dù
việc thêm GI cũng đồng nghĩa với việc giảm hiệu quả sử dụng phổ tần số. Ngoài ra OFDM chịu ảnh hưởng
của nhiễu xung, có nghĩa là một xung tín hiệu nhiễu có thể tác động xấu đến một chùm tín hiệu thay vì một
số ký tự như trong CDMA và điều này làm tăng tỷ lệ lỗi bit của OFDM so với CDMA.
Công nghệ truy nhập kênh (OFDMA) cho mạng WiMax
Hoạt động truy nhập kênh ở lớp MAC của WiMax hoàn toàn khác so với WiFi. WiMax hỗ trợ phương
pháp truyền song công FDD và TDD sử dụng kỹ thuật truy nhập TDMA/OFDMA. Ưu điểm của phương
pháp này là nó cho phép linh động thay đổi độ rộng băng tần lên hoặc xuống, dẫn đến có thể thay đổi tốc
độ phát (Upload) hoặc thu (Download) dữ liệu chứ không phải là cố định như trong ASDL hay CDMA.
Trong WiFi tất cả các trạm truy nhập một cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập (Access point - AP), chính vì
vậy khoảng cách khác nhau từ mỗi nút đến AP sẽ làm giảm thông lượng mạng. Ngược lại, ở lớp MAC của
802.16, lịch trình hoạt động cho mỗi thuê bao được định trước, do vậy các trạm chỉ có duy nhất một lần
cạnh tranh kênh truyền dẫn là thời điểm gia nhập mạng. Sau thời điểm này, mỗi trạm được trạm phát gốc
gắn cho một khe thời gian. Khe thời gian có thể mở rộng hay co hẹp lại trong quá trình truyền dẫn. ưu điểm

của việc đặt lịch trình là chế độ truyền dẫn vẫn hoạt động ổn định trong trường hợp quá tải và số lượng thuê
bao đăng ký vượt quá cho phép, và nó cũng có thể tăng được hiệu quả sử dụng băng tần. Việc sử dụng
thuật toán lịch trình còn cho phép trạm phát gốc điều khiển chất lượng dịch vụ (Quality of Service -QoS)
bằng việc cân bằng nhu cầu truyền thông giữa các thuê bao.
Để làm được điều này, hệ thống WiMax thực hiện việc mã hoá và điều chế thích nghi (AMC-Adaptation
Modulation and Coding) để tối ưu hoá băng thông tuỳ thuộc vào điều kiện của kênh truyền. Đối với kênh
truyền tốt (có nghĩa là tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR cao) có thể điều chế ở 64-QAM. Nơi kênh ở chất
lượng thấp hơn thì giảm dần mức điều chế xuống đến QPSK.
Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh được tính ưu việt của WiMax so với WCDMA như Bảng 2.
Bảng 2: So sánh một số tham số giữa OFDM và CDMA [2]

Công nghệ

Số lượng thuê
bao trong một
trạm phủ sóng

Thông lượng
trung bình của
mạng (Mbit/s)

Thông lượng trung Trễ truyền dân
bình của một thuê trung bình của
bao (kbit/s)
một gói (s)

OFDM

40

4,45

1802

2,33

WCDMA
(MMSE)

40

3,83

1170

3,56

WCDMA
(Rake)

40

3,03

490

8,54

Kỹ thuật điều chế và mã hoá thích nghi là một trong những ưu việt của OFDM vì nó cho phép tối ưu hoá
mức điều chế trên mỗi kênh con dựa trên chất lượng tín hiệu (tỷ lệ SNR) và chất lượng kênh truyền dẫn.

Trong công nghệ đa truy nhập OFDMA, các thuê bao được phân chia tài nguyên vô tuyến thông qua việc
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 5


truy nhập vào các sóng mang phụ khác nhau. Hình 4 chỉ ra cho ta thấy làm thế nào để kênh con được lựa
chọn dựa trên mức độ chất lượng tính hiệu nhận được.

Hình 4: Lựa chọn kênh thích hợp cho mỗi user [2]
Ứng dụng và triển vọng phát triển của WiMax
Phủ sóng trong phạm vi rộng, tốc độ truyền tin lớn, hỗ trợ đồng thời nhiều thuê bao và cung cấp các dịnh
vụ như VoIP, Video mà ngay cả ADSL hiện tại cũng chưa đáp ứng được là những đặc tính ưu việt cơ bản
của WiMax. Các đường ADSL ở những khu vực mà trước đây đường dây chưa tới được thì nay đã có thể
truy cập được Internet. Các công ty với nhiều chi nhánh trong thành phố có thể không cần lắp đặt mạng
LAN của riêng mình là chỉ cẩn đặt một trạm phát BTS phủ sóng trong cả khu vực hoặc đăng ký thuê bao
hàng tháng tới công ty cung cấp dịch vụ. Để truy cập tới mạng, mỗi thuê bao được cung cấp một mã số
riêng và được hạn chế bởi quyền truy cập theo tháng hay theo khối lượng thông tin mà bạn nhận được từ
mạng.
Bên cạnh đó, hệ thống WiMax sẽ giúp cho các nhà khai thác di động không còn phải phụ thuộc vào các
đường truyền phải đi thuê của các nhà khai thác mạng hữu tuyến, cũng là đối thủ cạnh tranh của họ. Hầu
hết hiện nay đường truyền dẫn giữa BSC và MSC hay giữa các MSC chủ yếu được thực hiện bằng các
đường truyền dẫn cáp quang, hoặc các tuyến viba điểm-điểm. Phương pháp thay thế này có thể giúp các
nhà khai thác dịch vụ thông tin di đông tăng dung lượng để triển khai các dịch vụ mới với phạm vi phủ
sóng rộng mà không làm ảnh hưởng đến mạng hiện tại. Ngoài ra, WiMax với khả năng phủ sóng rộng,
khắp mọi ngõ ngách ở thành thị cũng như nông thôn, sẽ là một công cụ hỗ trợ đắc lực trong các lực lượng
công an, lực lượng cứu hoả hay các tổ chức cứu hộ khác có thể duy trì thông tin liên lạc trong nhiều điều
thời tiết, địa hình khác nhau.
Hiện tại có nhiều thành phố trên thế giới như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc v.v. đã có kế hoạch triển
khai WiMax, và ngay cả Microsoft cũng quan tâm và coi WiMax như là một tiêu chuẩn và sẽ tích hợp vào

trong các phần mềm của mình vào mạng. Dự đoán các sản phẩm tích hợp WiMax với máy tính cũng sẽ
được cho ra mắt thị trường vào cuối năm 2005.
Tài liệu tham khảo

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 6


[1]. IEEE 802.16a-2003: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems
[2]. A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies, December 2004 – IntelTechnical White Paper.
[3]. />[4].

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 7


TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET

ThS. Đào Trung Thành
1. GIỚI THIỆU
Mạng thế hệ sau (NGN-Next Generation Network) là mạng dựa trên công nghệ chuyển mạnh gói, có khả
năng cung cấp đa dịch vụ, băng rộng, cho phép quản lý chất lượng dịch vụ (QoS). Nó cung cấp cho người
dùng khả năng truy cập không hạn chế các dịch vụ cả hữu tuyến lẫn vô tuyến trên một nền tảng công nghệ
chung (định nghĩa theo ITU-T Study Group 13). NGN là một cách tiếp cận hướng dịch vụ (service driven
approach) cho sự phát triển của mạng viễn thông – tin học [1].
Hiện nay, nhiều nhà cung cấp dịch vụ ICT (Information Communication Technology) trên thế giới đã, đang
và sẽ triển khai các dịch vụ NGN, triple-play (dữ liệu, thoại, hình ảnh) dựa trên công nghệ Ethernet. Công
nghệ Ethernet ban đầu được sử dụng cho mạng LAN. Nhưng với sự tiến bộ gần đây về mặt công nghệ,

Ethernet đang được nhiều nhà cung cấp dịch vụ ICT quan tâm.
Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về dịch vụ Ethernet (Ethernet service), dựa trên công trình (từ
tháng 4 năm 2003) của Metro Ethernet Forum (MEF), một tổ chức các nhà công nghiệp trong lĩnh vực ICT
cổ vũ việc cung cấp hạ tầng mạng Metro sử dụng công nghệ Ethernet. Bài viết có thể giúp người sử dụng
dịch vụ Ethernet hiểu được những dạng và đặc điểm khác nhau của dịch vụ Ethernet, và để giúp cho những
nhà cung cấp diễn đạt rõ ràng khả năng cung cấp dịch vụ của họ.
2. LỢI ÍCH DÙNG DỊCH VỤ ETHERNET
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã cung cấp dịch vụ Metro Ethernet. Một số nhà cung cấp đã mở rộng dịch vụ
Ethernet vuợt xa phạm vi mạng nội thị (MAN) và vuơn đến phạm vi mạng diện rộng (WAN). Hàng ngàn
thuê bao đã được sử dụng dịch vụ Ethernet và số lượng thuê bao đang tăng lên một cách nhanh chóng.
Những thuê bao này bị thu hút bởi những lợi ích của dịch vụ Ethernet đem lại, bao gồm:
- Tính dễ sử dụng.
- Hiệu quả về chi phí (cost effectiveness).
- Linh hoạt.
Tính dễ sử dụng
Dịch vụ Ethernet dựa trên một giao diện Ethernet (Ethernet interface) chuẩn, phổ biến dùng rộng rãi trong
các hệ thống mạng cục bộ (LAN). Hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong LAN đều kết nối dùng
Ethernet, vì vậy việc sử dụng Ethernet để kết nối với nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức
năng quản trị, quản lí và cung cấp (OAM &P).

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 8


Hiệu quả về chi phí
Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành (OPEX-operation
expense):
- Một là, do sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi
phí không đắt.

- Hai là, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác do giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận
hành thấp hơn.
- Ba là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá
mềm dẻo.. Điều này cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần.
Tính linh hoạt
Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn
hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác. Ví dụ: một công ty thuê một giao tiếp
Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối
những đối tác kinh doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP. Với dịch vụ
Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày
ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM,…).
Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến
kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ.
3. MÔ HÌNH DỊCH VỤ ETHERNET
Tất cả các dịch vụ Ethernet sẽ có một vài thuộc tính chung, những dịch vụ khác nhau sẽ khác nhau về một
số các thuộc tính. Mô hình cơ bản của dịch vụ Ethernet được biểu diễn ở hình 1. Dịch vụ Ethernet được
cung cấp bởi mạng Metro Ethernet Network (MEN) của nhà cung cấp. Thiết bị khách hàng CE (Customer
Equipment) gắn vào mạng MEN qua giao tiếp người sử dụng-mạng UNI (User-Network Interface) sử dụng
chuẩn giao diện Ethernet chuẩn với tốc độ 10Mbit/s, 100Mbit/s, 1Gbit/s hoặc 10Gbit/s.

Hình 1: Mô hình cơ bản
Có thể có nhiều UNIs kết nối đến MEN từ một vị trí. Những dịch vụ được xác định theo quan điểm của
thuê bao. Những dịch vụ này dùng các công nghệ truyền dẫn hay các giao thức ở MEN khác nhau như
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 9


SONET, DWDM, MPLS, GFP, … Tuy nhiên, dưới góc độ thuê bao, kết nối mạng về phía thuê bao của
giao diện UNI là Ethernet.

3.1. Kết nối Ethernet ảo
Một thuộc tính cơ bản của dịch vụ Ethernet là kết nối Ethernet ảo (EVC-Ethernet Virtual Connection).
EVC được định nghĩa bởi MEF là “một sự kết hợp của hai hay nhiều UNIs” [2], trong đó UNI là một giao
diện Ethernet, là điểm ranh giới giữa thiết bị khách hàng và mạng MEN của nhà cung cấp dịch vụ.
Nói một cách đơn giản, EVC thực hiện 2 chức năng:
- Kết nối hai hay nhiều vị trí thuê bao (chính xác là UNIs), cho phép truyền các frame Ethernet giữa chúng.
- Ngăn chặn dữ liệu truyền giữa những vị trí thuê bao (UNI) không cùng EVC tương tự. Khả năng này cho
phép EVC cung cấp tính riêng tư và sự bảo mật tương tự Permanent Virtual Circuit (PVC) của Frame
Relay hay ATM.
Hai quy tắc cơ bản sau chi phối, điều khiển việc truyền các Ethernet frame trên EVC. Thứ nhất, các
Ethernet frame đi vào MEN không bao giờ được quay trở lại UNI mà nó xuất phát. Thứ hai, các địa chỉ
MAC của trong Ethernet frame giữ nguyên không thay đổi từ nguồn đến đích. Ngược lại với mạng định
tuyến (routed network), các tiêu đề (header) Ethernet frame bị thay đổi khi qua router. Dựa trên những đặc
điểm này, EVC có thể được sử dụng để xây dựng mạng riêng ảo lớp 2 (Layer 2 Virtual Private NetworkVPN).
MEF định nghĩa 2 kiểu của EVCs.
- Điểm-điểm(Point-to-point).
- Đa điểm - điểm (Multipoint-to-Multipoint).
Ngoài những điểm chung này, dịch vụ Ethernet có thể thay đổi với nhiều cách khác nhau. Phần này thảo
luận về những dạng khác nhau của dịch vụ Ethernet và một vài đặc điểm quan trọng phân biệt chúng từ
những dịch vụ khác.
3.2. Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet (Ethernet Definition Framework)
Để giúp những thuê bao có thể hiểu rõ hơn sự khác nhau trong các Dịch vụ Ethernet, MEF đã phát triển các
Khuôn khổ Định nghĩa dịch vụ Ethernet. Mục tiêu của hệ thống này là:
- Định nghĩa và đặt tên cho các kiểu dịch vụ Ethernet.
- Định nghĩa những thuộc tính (attribute) và các thông số của thuộc tính (attribut parameters) được dùng để
định nghĩa một dịch vụ Ethernet riêng biệt.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 10

Hình 2: Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet
Hiện tại MEF đã và đang xác định (vì chưa thành chuẩn) hai kiểu dịch vụ Ethernet:
- Kiểu Ethernet Line (E-Line) Service – dịch vụ điểm-điểm (point-to-point)
- Kiểu LAN (E-LAN) Service – dịch vụ đa điểm - đa điểm (multipoint-to-multipoint)
Để định rõ một cách hoàn toàn về dịch vụ Ethernet, nhà cung cấp phải xác định kiểu dịch vụ và UNI; các
thuộc tính của dịch vụ EVC đã kết hợp với kiểu dịch vụ đó. Các thuộc tính này có thể được tập hợp lại theo
những dạng sau:
- Giao diện vật lý (Ethernet Physical Interface).
- Thông số lưu lượng (Traffic Parameters)
- Thông số về hiệu năng (Performance Parameters).
- Lớp dịch vụ (Class of Service).
- Service Frame Delivery
- Hỗ trợ các thẻ VLAN (VLAN Tag Support)
- Ghép dịch vụ (Service Multiplexing).
- Gộp nhóm (Bundling).
- Lọc bảo mật (Sercurity Filters).
3.3. Kiểu dịch vụ Ethernet
MEF đã xác định 2 kiểu dịch vụ cơ bản đã được thảo luận bên dưới. Các kiểu khác có thể được định nghĩa
trong tương lai.
3.3.1. Kiểu dịch vụ Ethernet Line
Kiểu Ethernet Line (E-Line Service) cung cấp kết nối ảo điểm-điểm (point-to-point) Ethernet Virtual
Connection (EVC) giữa 2 UNIs được minh họa ở hình 3. E-Line Service được dùng cho việc kết nối

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 11

Ethernet điểm-điểm.
Dạng đơn giản nhất, dịch vụ E-Line có thể cung cấp băng thông đối xứng cho dữ liệu gửi nhận trên hai
hướng không có các đảm bảo tốc độ giữa hai UNI 10 Mbps..

Hình 3. E-Line Service sử dụng Point-to-Point EVC
Dạng phức tạp hơn, dịch vụ E-line có thể cung cấp CIR (Commited Information Rate) và thuộc tính về độ
trễ, jitter,…
Ghép dịch vụ (service multiplexing) cho phép kết hợp nhiều EVC trên một cổng vật lý UNI duy nhất.
Một dịch vụ E-Line có thể cung cấp point-to-point EVCs giữa UNIs tương tự như việc sử dụng Frame
Relay PVCs để nối liền các site với nhau.

Hình 4: Sự tương tự giữa Frame Relay và dịch vụ E-Line
Một dịch vụ E-Line cũng cung cấp việc kết nối point-to-point giữa UNIs tương tự với một dịch vụ thuê
kênh riêng TDM.
Dịch vụ E-Line cũng có một vài đặc điểm cơ bản như Frame Delay, Fram Jitter và Frame Loss tối thiểu và
không có ghép dịch vụ (Service Multiplexing), tức là yêu cầu giao diện vật lý UNI riêng biệt cho mỗi EVC
được minh họa ở hình 5.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 12


Hình 5: Sự tương tự giữa kênh thuê riêng và kiểu dịch vụ E-Line
Tóm lại, một E-Line Service có thể được dùng để xây dựng những dịch vụ tương tự như Frame Relay hay
thuê kênh riêng (private leased line). Tuy nhiên, băng thông Ethernet và việc kết nối thì tốt hơn nhiều…
Một E-Line Service có thể được dùng để xây dựng các dịch vụ tương tự như Frame Relay hay kênh thuê
riêng (private leased line).
3.3.2. Kiểu dịch vụ Ethernet LAN
Kiểu dịch vụ Ethernet LAN (E-LAN) cung cấp kết nối đa điểm, tức là nó có thể kết nối 2 hoặc hơn nhiều

UNIs được minh họa ở hình 6. Dữ liệu của thuê bao được gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc
nhiều dữ liệu của UNIs khác.
Mỗi site (UNI) được kết nối với một multipoint EVC. Khi những site mới (UNIs) được thêm vào, chúng sẽ
được liên kết với multipoint EVC nêu trên do vậy nên đơn giản hóa việc cung cấp và kích hoạt (activation)
dịch vụ. Theo quan điểm của thuê bao, dịch vụ E-LAN làm cho MEN trông giống một mạng LAN ảo.
Dịch vụ E-LAN Service có thể cung cấp một CIR (Committed Information Rate), kết hợp CBS (Committed
Burst Size), EIR (Excess Information Rate) với EBS (Excess Burst Size) (xem phần Bandwidth Profile sau)
và độ trễ, jitter, và tổn thất khung (frame lost).

Hình 6: E-LAN Service type dùng Multipoint EVC
3.3.3. Dịch vụ E-LAN với cấu hình point-to-point
Dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để liên kết chỉ với 2 UNIs (sites). Trong khi điều này có thể xảy ra
tương tự một E-Line Service, có nhiều sự khác biệt khá quan trọng.
Với dịch vụ E-LAN, khi một UNI (site) mới được thêm vào, một EVC mới phải được thiết lập để liên kết
UNI mới với một trong những UNIs hiện thời.
Với dịch vụ E-LAN, khi UNI mới cần được thêm vào ta không cần thêm EVC mới mà đơn giản chỉ thêm
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 13


UNI mới vào EVC đa điểm cũ. Vì thế, E-LAN Service đòi hỏi chỉ một EVC để hoàn tất việc kết nối multisite.
Nói chung, dịch vụ E-LAN có thể kết nối nhiều địa điểm (Multi-site) với nhau, ít phức tạp hơn việc sử
dụng những công nghệ như Frame Relay hoặc ATM.
Tóm lại, MEF định nghĩa hai kiểu dịch vụ chính E-Line và E-LAN, tuy nhiên các hãng, tổ chức tham gia
MEF có cách sử dụng tên cho hai lọai dịch vụ này khác nhau. Vdụ: Cisco đưa ra các dịch vụ Ethernet
Relay Service (ERS) và Ethernet Wire Service (EWS) cho loại E-Line; Ethernet Relay Multipoint Service
(ERMS) và Ethernet Multipoint Service (EMS) cho loại E-LAN[3].
3.4. Các thuộc tính dịch vụ Ethernet
Có rất nhiều thuộc tính liên kết trong dich vụ Ethernet[2], phạm vi bài này chỉ nêu một số các thuộc tính cơ

bản quan trọng nhất cho thiết lập một dịch vụ MAN,WAN dựa trên Ethernet
3.4.1. Ghép dịch vụ (service multiplexing)
Ghép dịch vụ cho phép nhiều UNI thuộc về các EVC khác nhau. UNI như vậy gọi là UNI được ghép dịch
vụ (service multiplexed UNI). Khi UNI chỉ thuộc một EVC thì UNI này gọi là UNI không ghép dịch vụ
(non - multiplexed UNI).

Hình 7 : Ghép kênh dịch vụ
Lợi ích của ghép kênh dịch vụ cho phép chỉ cần một cổng giao diện UNI có thể hỗ trợ nhiều kết nối EVC.
Điều này làm giảm chi phí thêm cổng UNI và dễ dàng trong việc quản trị.
VLAN được cấu hình tại cổng thiết bị khác hàng CE kết nối với UNI được gọi là CE-VLAN. Như vậy, tại
mỗi UNI có một ánh xạ (mapping) giữa CE-VLAN và EVC. Điều này gần giống như ánh xạ giữa DLCI và
PVC trong Frame Relay.
Tính trong suốt VLAN (VLAN transparency): Một EVC có tính trong suốt VLAN khi CE-VLAN không
thay đổi khi khi qua giao diện UNI. Nghĩa là, CE-VLAN của khung đi ra (egress frame) hướng từ MEN ra
mạng của khách hàng luông giống CE-VLAN của khung đi vào (ingress frame). Tính năng này có ưu điểm
làm giảm việc đánh số lại (renumbering) VLAN của khách hàng.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 14


Hình 8 : Ví dụ ánh xạ CE-VLAN và EVC
Trên hình 8, EVC1, EVC2 là có tính trong suốt VLAN còn EVC3 thì không.
3.4.2. Gộp nhóm (Bundling)
Trong cấu trúc frame của 802.1Q thì có một trường 12 bit là VLAN tag. Nhu vậy có tối đa là 4096 VLAN
cho một miền lớp 2 (layer 2 domain). Với tính năng gộp nhóm, có nhiều hơn một CE-VLAN được ánh xạ
vào một EVC tại UNI. Khi tất cả VLAN đều được ánh xạ vào một EVC thì EVC đó có thuộc tính gộp
nhóm tất cả trong một (All-to-one Bundling).
3.4.3. Đặc tính băng thông (Bandwidth profile)

MEF địng nghĩa đặc tính băng thông được ứng dụng ở UNI hay cho một EVC. Đặc tính băng thông là một
giới hạn mà khung Ethernet có thể xuyên qua UNI. Có thể có đặc tính băng thông riêng rẽ cho những
khung vào bên trong MEN và cho những khung đi ra khỏi MEN. Thông số CIR (Committed Information
Rate) cho một Frame Relay PVC là một ví dụ của đặc tính băng thông.
MEF định nghĩa ba thuộc tính sau đây của đặc tính băng thông (hình 9):
- Đặc tính băng thông tại UNI.
- Đặc tính băng thông theo EVC.
- Đặc tính băng thông theo mã xác định lớp dịch vụ (CoS Identifier).
Đặc tính băng thông bao gồm 4 thông số lưu lượng mô tả trong những phần tiếp sau. Những giới hạn này
ảnh hưởng đến thông lượng mà dịch vụ cung cấp. Đặc tính băng thông cho một dịch vụ Ethernet bao gồm
những thông số lưu lượng sau đây:
- CIR (Committed Information Rate)
- CBS (Committed Burst Size)
- EIR (Excess Information Rate)
- EBS (Excess Burst Size)
Một dịch vụ có thể hỗ trợ lên đến 3 dạng khác nhau của đặc tính băng thông <CIR, CBS, EIR, EBS> ở

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 15


UNI. Một trong những dạng đó có thể ứng dụng tại UNI, theo EVC hay theo mã xác định lớp dịch vụ.

Hình 9: Đặc tính băng thông
3.4.4. Thông số hiệu năng (Performance parameters)
Các thông số này ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mà thuê bao cảm nhận được. Thông số hiệu năng được
đánh giá qua các thông số sau:
- Độ khả dụng (Availability)
- Độ trễ khung (Frame Delay)

- Độ trượt khung(Frame Jitter)
- Tỉ lệ tổn thất khung (Frame Loss.)
3.5. Vấn đề an ninh mạng (Network security)
Mạng Metro Ethernet cung cấp mạng riêng ảo lớp 2 (layer 2 VPN) nên những vấn đề an ninh tồn tại tại lớp
2 này như: Từ chối dịch vụ (DoS: Denial of Service), tràn ngập MAC (MAC flooding) giả mạo địa chỉ
MAC (MAC spoofing) cần đặc biệt quan tâm. Hy vọng sẽ sớm trở lại đề tài đáng quan tâm này trong tương
lai.
4. KẾT LUẬN
NGN là xu hướng tất yếu của quá trình phát triển cơ sở hạ tầng ICT. NGN là một cách tiếp cận hướng dịch
vụ (service driven approach). Việc đáp ứng các nhu cầu dịch vụ đa dạng, băng thông rộng, chất lượng cao
là một thách thức cho các nhà cung cấp, khai thác ICT. Dịch vụ Metro Ethernet là một lựa chọn phù hợp
cho khu vực đô thị. Hiện nay, Buu điện Tp. Hồ Chí Minh đang triển khai dịch vụ băng rộng trên nền dịch
vụ Ethernet mà khách hàng đầu tiên là UBND Tp. Hồ Chí Minh.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 16


TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU TRONG MẠNG VIỄN THÔNG
Giới thiệu chung
Báo hiệu trong mạng viễn thông tức là truyền các thông tin điều khiển đến các ứng dụng khác nhau nhằm
đạt được các thủ tục đủ mạnh. Mạng viễn thông toàn cầu đòi hỏi báo hiệu thoả mãn: báo hiệu trong nội bộ
nút mạng và giữa các nút mạng với nhau, giữa nút đầu cuối và máy thuê bao. Hình 1 dưới đây mô tả báo
hiệu trong mạng viễn thông.

Hình 1. Báo hiệu trong mạng viễn thông
Báo hiệu có hai loại: báo hiệu mạng truy nhập, báo hiệu trung kế (báo hiệu liên đài)
II.
Các hệ thống báo hiệu

Đối với mạng truy nhập có các hệ thống báo hiệu sau đây:
Báo hiệu đường dây thuê bao dùng cho mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN-Public
Switching Telecmmunications Network), báo hiệu tương tự
Hệ thống báo hiệu số 1 cho các thuê bao số (DSS1) cho ISDN
1.
Báo hiệu tương tự
Các thông tin về số bị gọi (B called number), từ thuê bao trên các cuộc nối tương tự đến tổng đài được
truyền bằng các số hệ thập phân hoặc là tổ hợp của 2 mã đa tần. Số A là số chủ gọi (A calling number).
Hình 2. mô tả báo hiệu đường dây thuê bao trong PSTN.
III.
Báo hiệu liên đài
Để trao đổi thông tin giữa các nút chuyển mạch trên mạng viễn thông, cần phải có thiết bị báo hiệu và điều
khiển thực hiện báo hiệu. Có hai loại báo hiệu chính dùng cho báo hiệu liên đài:
Báo hiệu kênh liên kết (CAS – Channel Associated Signalling)
Báo hiệu kênh chung (CCS – Common Channel Signalling)
Chi tiết các loại báo hiệu trong hệ thống báo hiệu liên đài được mô tả trên Hình 3. dưới đây:
1.
Báo hiệu kênh liên kết
Báo hiệu kênh liên kết là báo hiệu gần và liên kết với kênh thoại, báo hiệu và thoại truyền trên cùng một
tuyến qua mạng lưới.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 17


Hình 2. Báo hiệu đường dây thuê bao trong PSTN
III.1.a) Các tín hiệu đường dây và tín hiệu ghi
Các tín hiệu được chia làm hai loại: tín hiệu đường dây và tín hiệu ghi
Tín hiệu đường dây cung cấp các thông tin sau:

đường dây rỗi
chiếm đường dây
số B trả lời (B nhấc máy)
các xung tính cước
xoá đường dây
Các tín hiệu ghi mang các thông tin sau đây:
số B (số bị gọi)
các thông tin về trạng thái số B
các thông tin về trạng thái số A (chủ gọi)
III.1.b) Truyền đưa tín hiệu
Các tín hiệu đường dây và tín hiệu ghi đường truyền trên các đường số dưới dạng các khung PCM 30.
Khung PCM, tín hiệu đường dây và tín hiệu ghi trong hệ thống PCM 30/32 được mô tả trên Hình 5 dưới
đây:

Hình 3. Khung PCM, tín hiệu đường dây và tín hiệu ghi trong PCM 30/32
Trên đường truyền PCM 30 với 32 khe thời gian trên một khung, các tín hiệu ghi được truyền trên cùng
một khe thời gian với tín hiệu thoại còn tín hiệu đường dây truyền trên khe thời gian thứ 16 và mỗi cuộc
gọi cần 4 bits trong đa khung của 16 khung. Đối với đường PCM 24 khe thời gian trên một khung thì tín
hiệu hiệu đường dây được truyền đi thông qua 1 bit trong mỗi khung thứ 6, còn tín hiệu ghi truyền trên
kênh thoại như PCM 30/32. Ví dụ chi tiết về CAS được mô tả trên Hình 4 dưới đây:
III.1.c) Tone và thiết bị CAS
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 18


Các tín hiệu ghi chỉ sử dụng trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi, còn tín hiệu đường dây có thể phát đi và thu
về trước đó, trong khi và lúc cuộc gọi kết thúc. Báo hiệu được thực hiện bằng các phần thiết bị đặc biệt. Có
các thiết bị của CAS đó là:
TCD (Transceiver Check Device) thực hiện việc kiểm tra liên tục trung kế

CAT (Code Answer and Tone Sender) đó là bộ phát được lập trình dùng cho tất cả các loại tone bảo
trì
CCD (Conference Call Device) thực hiện dịch vụ kiểu cuộc gọi Tay ba, cuộc gọi hội nghị, giám sát,
gửi nhạc, bản tin, tone, . . .
TRU (Tone Receiving Units) là bộ thu tone dùng cho các chức năng thử lưu lượng (GTT-Generated
Test Traffic) và thử trước (PRT-Progression Test) của tổng đài. GTT tạo ra các cuộc gọi thử đến các tổng
đài bằng các thiết bị trả lời. TRU phát hiện và xác định các mã trả lời cuộc gọi đến. GTT chỉ sử dụng theo
mã hoá luật A, PRT sử dụng theo mã hoá luật .
KRD (Key-set Received Device) sử dụng như bộ thu đa tần (DTMF) tổ hợp cùng bộ phát tone mời
quay số, nó làm việc với cả mã luật A và .
CSKD (Code Sender Key-Set Device) được sử dụng như bộ phát DTMF và làm việc với cả mã luật
A và

Hình 4. Một ví dụ về CAS
III.1.d) Điều hành lưu lượng cùng với CAS
Thiết bị CSR dùng cho tín hiệu ghi và được kết nối đến mạch kết cuối tổng đài (ETC- Exchange Terminal
Circuit) và kênh 64kbps được phân bổ kết nối cho cuộc gọi đặc biệt. Sau đó kênh thoại được dùng cho báo
hiệu ghi và số B được phát đi trên kênh thoại. Tại đầu thu khi thu được số B, kết quả phân tích số B được
dùng làm cơ sở kết nối đến thuê bao B.
CSR trên cả đầu thu và đầu phát được tách khỏi kênh thoại và kênh đó được dùng để truyền tín hiệu thoại
giữa hai thuê bao chủ gọi (A) và bị gọi (B). Khi hai thuê bao được kết nối để trò chuyện với nhau thì chỉ có
khe thời gian thứ 16 được dùng cho báo hiệu, báo hiệu đường dây, giám sát cuộc gọi và cắt kết nối đàm
thoại khi một trong hai thuê bao A hoặc B gác máy.
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 19


2.
Báo hiệu kênh chung (Common Channel Signaling – CCS)

Báo hiệu kênh chung (CCS) là phương pháp báo hiệu trong đó một kênh riêng được dùng để truyền đưa
thông tin báo hiệu liên quan đến các cuộc nối riêng cho thuê bao bằng cách dán nhãn cho các bản tin (các
gói tin). Trước CCS thì các khái niệm thoại và báo hiệu cùng liên kết với nhau. CCS được ITU-T đưa ra
năm 1980 cho cả điện thoại quốc gia và quốc tế. Khi Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) giới thiệu các khái niệm
báo hiệu và thoại tách biệt với nhau. Nó được mô tả trên Hình 5 dưới đây.

Hình 5. Mô hình SS7
Mạng báo hiệu logic sử dụng vào việc truyền thông tin báo hiệu giữa các nút trên mạng, thông tin báo hiệu
được gửi trên tuyến riêng trên mạng báo hiệu. Trước đây SS7 được thiết kế cho mạng thoại, nhưng ngày
nay nó trở thành hữu dụng cho nhiều dịch vụ khác, kênh 64kbps được sử dụng cho kênh báo hiệu và ngoài
ra còn có thể ở tốc độ thấp hơn (2.4kbps - 4.8kbps). Các dịch vụ cần truyền báo hiệu qua SS7 như:
Các mạng điện thoại cố định,
ISDN,
Các mạng dữ liệu,
Các mạng thông minh (IN),
Các dịch vụ di động, . . . .
SS7 đã sử dụng để điều khiển lưu lượng cho tất cả các loại người dùng và dịch vụ do các mạng khác nhau
có yêu cầu như PSTN ISDN, PLMN, IN, . . . các phần người dùng (UP-User Parts) và các phần ứng dụng
(AP-Application Parts) khác nhau đã được nghiên cứu phát triển. SS7 là mạng báo hiệu logic chứ không
phải mạng vật lý, SS7 có thể sử dụng được trên các mạng khác nhau để truyền đưa các thông tin dưới dạng
số hoá giữa các nút khác nhau của mạng. Các ứng dụng SS7 trên Hình 6.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 20


Hình 6. SS7 tốc độ cao và ứng dụng cho các mạng khác
III.2.a) Các lợi ích của SS7
SS7 có các lợi ích cơ bản dưới đây:

Tốc độ cao: thời gian thiết lập cuộc gọi được giảm xuống dưới 1 sec trong tuyệt đại đa số các trường
hợp
Dung lượng lớn: có thể truyền đi một lượng lớn thông tin
Độ tin cậy cao: Báo hiệu được giám sát bởi nhiều chức năng
Độ linh hoạt cao: hệ thống có thể phát nhiều dạng thông tin khác nhau chứ không phải chỉ là dạng
thoại
Giảm số lượng thiết bị: một kênh SS7 có thể phục vụ hàng ngàn kênh thoại
Đa dịch vụ: có thể sử dụng SS7 cho rất nhiều dịch vụ khác nhau chứ không chỉ cho dịch vụ thoại
Hiệu quả kinh tế được nâng cao: do giảm số lượng thiết bị, tốc độ cao, dung lượng lớn, độ tin cậy và
linh hoạt cao, . . . tự nó nâng cao hiệu quả kinh tế
III.2.b) Cấu trúc cơ bản của SS7
Báo hiệu kênh chung có thể coi như dạng dữ liệu thông tin đặc biệt cho nhiều kiểu báo hiệu và thông tin
truyền đưa giữa các bộ xử lý trên các mạng viễn thông. hệ thống báo hiệu kênh chung có thể phân chia
thành:
Các phần dành cho người dùng (UP)
Các phần ứng dụng (AP)
Phần truyền bản tin (MTP - Message Transfer Part)
Đối với UP có thể ví dụ như: người dùng điện thoại (TUP - Telephony User Part) và người dùng ISDN
(ISUP - ISDN User Part). MTP phục vụ như là một hệ thống truyền tải chung cho truyền đưa các bản tin
báo hiệu có độ tin cậy giữa các điểm báo hiệu (SP - Signaling Points) và nó có thể điều hành nhiều phần
người dùng như TUP, ISUP tại cùng một thời điểm. MTP còn kích hoạt đến hệ thống và các thành phần
mạng lưới sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy truyền tải bản tin báo hiệu và nó sẽ làm các việc cần thiết để đảm
bảo cho độ tin cậy truyền tải cao (ví dụ như cấu trúc lại mạng lưới).
UP bao gồm ví dụ TUP & ISUP được thiết lập trong TSS (Trunk & Signaling Subsystem) và nằm trong
mức 4 của kiến trúc OSI gồm 7 lớp, nó có trách nhiệm về việc thông tin được xử lý như thế nào trước và
sau khi truyền dẫn trong mạng.
MTP nằm trong lớp 1 - 3 của OSI và được thiết lập trong hệ thống con báo hiệu kênh chung truyền đưa
các gói báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu trong mạng. MTP có các nhiệm vụ sau:
Kết nối đến mạng lưới
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 21


Thiết lập cuộc nối thông qua mạng lưới
Truyền dẫn thông tin điều khiển
Các gói báo hiệu đó phải là:
Đúng: các lỗi phải được hệ thống phát hiện và chỉnh sửa, các bộ phát và thu tín hiệu không phải sử
dụng bất cứ chức năng phát hiện lỗi và sửa lỗi.
Theo trình tự đúng: nếu bắt buộc phải phát lại thì trật tự các tín hiệu bắt buộc không được thay đổi
Thủ tục ISUP là thủ tục SS7 cung cấp các chức năng báo hiệu yêu cầu hỗ trợ các dịch vụ chính và các dịch
vụ gia tăng cho các ứng dụng thoại, phi thoại trong ISDN. Cấu trúc cơ bản SS7 mô tả trên Hình 7 dưới đây:

Hình 7. Cấu trúc cơ bản SS7
III.2.c) MTP
MTP giống như dịch vụ Bưu chính công cộng, Người dùng bỏ thư viết sẵn địa chỉ người nhận trên phong
bì, dịch vụ Bưu chính cộng cộng chuyển lá thư đó đến người nhận theo địa chỉ ghi trên phong bì. Trong
việc này, người gửi (phát) và người nhận (thu) hoạt động như các UP và nó không liên quan đến việc lá thư
đó được gửi bằng cách nào (bằng máy bay, tàu hoả, cầm tay, . . . ). Dịch vụ Bưu chính công cộng không
cần biết nội dung thư dài ngắn và địa chỉ đúng hay sai (xem Hình 10) dưới đây làm ví dụ mô tả. Nhằm thiết
lập mạng báo hiệu tin cậy cần quan tâm đến hai vấn đề dưới đây:
Độ tin cậy và dự phòng nóng phần cứng: Phần cứng SS7 được thiết lập, gọi là đầu cuối báo hiệu
(ST- Signaling Terminal), một ST trong một tổng đài liên lạc trực tiếp với một ST khác của một tổng đài
khác.
Phần mềm phát hiện lỗi và sửa lỗi: các chức năng phát hiện lỗi tiên tiến, các lỗi được phát hiện và
sửa chữa bằng cách phát lại tín hiệu
Liên lạc trực tiếp giữa một ST trong một tổng đài với một ST trong một tổng đài khác dùng riêng kênh
PCM có thể có hoặc không có kênh số 0, ST kết nối với chuyển mạch nhóm qua kênh này. Thông tin giữa
các tổng đài trong mạng được truyền đưa dưới dạng các gói trong SS7. Các khung được thiết lập như là các
gói dữ liệu có thông tin mào đầu như các cờ và kiểm tra tổng.

Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 22


Hình 10. Cơ quan Bưu chính công cộng
trong đó:
SIF (Signal Information Field) trường thông tin tín hiệu
MSU (Message Signal Unit) đơn vị tín hiệu bản tin
UP (User Part) phần người dùng
Nội dung thông tin thật cần truyền được gửi theo số các octets (tối đa 272) tạo nên trường thông tin tín
hiệu (SIF - Signal Information) trong các đơn vị tín hiệu bản tin (Message Signal Units - MSU). Phần MTP
bao gồm 3 mức thấp nhất SS7, nó được dùng chung cho tất cả các UPs trong một tổng đài và được phân
chia thành Đường dữ liệu báo hiệu (Signaling Data Link - SDL) ở mức 1, các chức năng đường báo hiệu
(Signaling Link Functions - SLF) ở mức 2, và các chức năng mạng báo hiệu (Signaling Networks
Functions - SNF) ở mức 3.
Các mức chức năng MTP được mô tả trên Hình 11 dưới đây:

Hình 11. Các mức chức năng MTP
Mức 1:
Mức 1 thực hiện các chức năng đối với SDL, đó là kênh vật lý dùng để phát các bản tin báo hiệu giữa hai
tổng đài trong mạng. Nếu các thông tin phải phát đi cùng với các xung điện hoặc các xung ánh sáng phụ
thuộc cuộc nối vật lý giữa các tổng đài. Mức 1 có nhiệm vụ biến đổi các thông tin số phải phát đi dưới dạng
đúng. Mức 1 cung cấp kênh cho SDL A là tuyến truyền dẫn song công cho báo hiệu để tạo ra cho hai kênh
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 23

dữ liệu làm việc cùng nhau trong các hướng đối lập và phát đi cùng một tốc độ. SDL có thể là đường số
hoặc tương tự, trong môi trường số nó có tốc độ 64kbps và đó là tốc độ chuẩn của SDL.
Mức 2:
Mức 2 thực hiện các chức năng của SLF bao gồm phát hiện và sửa chữa lỗi đảm bảo truyền dẫn tin cậy các
bản tin báo hiệu trên SDL. SLF được thiết lập trong chức năng ST ở cả phần mềm khu vực và phần mềm
trung tâm. SLF cùng với SDL như là môi trường truyền dẫn và cùng với ST như là bộ điều khiển thu/phát,
cung cấp đường báo hiệu (Signaling Link - SL) cho việc truyền đưa tin cậy các bản tin báo hiệu giữa hai
điểm báo hiệu (SPs) kết nối trực tiếp với nhau.
Mức 3:
Mức 3 thực hiện các chức năng cho SNF, chúng được thiết lập trong phần mềm trung tâm và được chia
làm hai cấp:
Các chức năng điều hành bản tin báo hiệu (điều hành lưu lượng) đảm bảo cho các bản tin báo hiệu
đến đúng địa chỉ đích đến.
Các chức năng điều hành mạng báo hiệu, nó điều hành nghẽn hoặc lỗi trong mạng báo hiệu.
Có hai lưu ý quan trọng:
Luôn nhớ rằng MTP chỉ truyền các thông tin giữa hai tổng đài, còn các thông tin tự nó ví dụ số bị
gọi B sẽ được điều khiển bởi UP.
Vì có các yêu cầu đổi báo hiệu tăng (HSL - High Signaling Link) do đó cần có đường báo hiệu tốc
độ cao (HSSL - High Speed Signaling Link).
III.2.d) Các khái niệm cơ bản SS7
Các khái niệm chung nhất sử dụng trong mạng báo hiệu cho SS7 và vị trí của chúng trong mạng báo hiệu
được mô tả trên Hình 12 dưới đây:

Hình 12. Các khái niệm cơ bản trong SS7
trong đó:
SP (Signaling Point) điểm báo hiệu
STP (Signaling Transfer Point) điểm chuyển tiếp báo hiệu
Ví dụ: SP = 2 – 100, 2 có nghĩa là SP trong mạng quốc gia, 100 là SPC trong mạng quốc gia.
Sự tồn tại các điểm báo hiệu:
Trong mạng báo hiệu SS7, các tổng đài được coi như các điểm báo hiệu (SPs), các SPs được gán các mã

riêng biệt được biết đến là điểm báo hiệu đang tồn tại (SPI - Signaling Point Indentity). Để định nghĩa SP
được thì phải định nghĩa ký hiệu mạng (NI - Network Indicator), mạng báo hiệu quốc tế (0), mạng báo hiệu
quốc gai (2) và mã điểm báo hiệu (SPC - Signaling Point Code). SP được xác định bằng công thức sau: SP
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 24


= NI - SPC. Ví dụ: SP = 2 -100 nghĩa là SP trong mạng quốc gia, 100 nghĩa là SPC trong mạng quốc gia.
Điểm báo hiệu riêng:
Như là từng điểm báo hiệu trong mạng, nó được đặt cho số riêng gọi là điểm báo hiệu riêng (OWNSP Own Signaling Point) .
Các Code điểm báo hiệu:
Điểm báo hiệu, nơi tạo ra bản tin báo hiệu, vị trí của nguồn UP được gọi là điểm gốc (Originating Point).
OPC là mã điểm gốc (Originating Point Codes) đó là SPC dành cho SP phát bản tin báo hiệu. SP là nơi đến
của bản tin báo hiệu, là vị trí của UP thu được gọi là điểm đến (DP-Destination Point), DPC là mã điểm đến
Destination Point Code đó là SPC dành cho SP thu.
Các đường báo hiệu:
Thông tin báo hiệu được phát trong một khe thời gian dùng riêng trên mcác kênh dùng riêng trong mạng
gọi là các đường báo hiệu. Kết nối giữa hai SP, từ ST đến ST trong SS7 gọi là đường báo hiệu (Signaling
Link). Xem Hình 13. SL và SP dưới đây.

Hình 13. Các đường báo hiệu (SL) và các điểm báo hiệu (SP)
Tập đường:
Nhiều đường báo hiệu song song kết nối trực tiếp hai SP thì gọi là tập đường (LS - Link Set). Mặc dù về
nguyên tắc LS bao gồm tất cả các SL nhưng có thể sử dụng hơn 1 LS song song với nhau giữa hai SP.
Điểm truyền báo hiệu:
Có hai kiểu nút khác nhau trong mạng để điều hành các bản tin báo hiệu đó là điểm báo hiệu (SP) và điểm
truyền báo hiệu (STP - Signaling Transfer Point). Nội dung bản tin chỉ được đọc tại điểm đích đó là SP,
trong STP chỉ kiểm tra DPC để xem đích đến cho MSU. Nhãn định tuyến trong MSU bao gồm thông tin về
bản tin được phát đi từ đâu trong mạng, OPC và được phát trên kênh báo hiệu nào, chọn kênh báo hiệu

(SLS - Signaling Link Selection). Mã nhận dạng kênh (CIC - Circuit Identification Code) dùng để nhận
dạng cuộc nối đàm thoại và nút đích đến trong DPC (Destination Point Code). Tổng đài đầu thu với sự trợ
giúp của CIC có thể hiểu rằng phần thiết bị thoại trên kênh PCM nào sẽ được sử dụng cho cuộc gọi đến. Vì
tổng đài đầu thu đã có thông tin về số B, sau đó cuộc nối giữa kênh PCM đến và số B có thể được thiết lập
thông qua chuyển mạch nhóm. Xem Hình 14 dưới đây

Hình 14. Điểm gốc và điểm đến
Một Số Bài Viết Trên Tạp Chí Bưu Chính Viễn Thông

Trang 25