Hệ thống STP và triển khai hệ thống STP stand alone tại VNPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TRỌNG PHAN

HỆ THỐNG STP VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG
“STP STAND-ALONE” TRONG MẠNG
VIỄN THÔNG VNPT

Chuyên ngành: Điện tử viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Kỹ thuật điện tử

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN XUÂN DŨNG

Hà Nội – Năm 2010


MӨC LӨC
TRANG
A. PHҪN MӢ ĈҪU.................................................................................................... 1
1. Tính cҩp thiӃt cӫa ÿӅ tài .......................................................................................... 1
2. Mөc ÿích nghiên cӭu cӫa luұn văn ......................................................................... 2
3. Ĉӕi tѭӧng và phҥm vi nghiên cӭu........................................................................... 2
4. Phѭѫng pháp nghiên cӭu......................................................................................... 2
5. Ĉóng góp cӫa luұn văn............................................................................................ 2
B. PHҪN NӜI DUNG................................................................................................. 4
CHѬѪNG 1: MҤNG BÁO HIӊU TRUYӄN THӔNG.............................................. 4

1.1. Mҥng báo hiӋu truyӅn thӕng ................................................................................ 4
1.1.1. Ĉӏnh nghƭa vӅ báo hiӋu ..................................................................................... 4
1.1.2. Chӭc năng cӫa hӋ thӕng báo hiӋu ..................................................................... 4
1.1.3. Các yêu cҫu cӫa hӋ thӕng báo hiӋu ................................................................... 4
1.1.4. Phân loҥi báo hiӋu ............................................................................................. 5
1.1.5. KiӃn trúc mҥng báo hiӋu sӕ 7............................................................................ 8
1.2.1. So sánh vӟi mô hình OSI ................................................................................ 13
1.2.2. Các lӟp cӫa SS7 .............................................................................................. 15
CHѬѪNG 2: Hӊ THӔNG BÁO HIӊU TҰP TRUNG ........................................... 18
2.1. Sӵ ra ÿӡi hӋ thӕng STP ÿӝc lұp.......................................................................... 18
2.2. Tәng quan vӅ SIGTRAN ................................................................................... 18
2.2.1. Giӟi thiӋu chung vӅ SIGTRAN....................................................................... 18
2.2.2. Sӵ cҫn thiӃt cӫa SCTP và các lӟp thích ӭng ................................................... 19
2.2.3. Các lӟp cӫa SIGTRAN ................................................................................... 23
CHѬѪNG 3: THӴC TRҤNG MҤNG BÁO HIӊU VÀ MӜT SӔ Ĉӄ XUҨT Vӄ
DӎCH VӨ BÁO HIӊU CӪA VNPT ......................................................................... 55
3.1. HiӋn trҥng mҥng báo hiӋu cӫa VNPT ................................................................ 55
3.1.1. Mҥng báo hiӋu quӕc gia .................................................................................. 56
3.1.2. Mҥng báo hiӋu cәng quӕc tӃ ........................................................................... 57

107


3.1.3. Ѭu, nhѭӧc ÿiӇm và ÿòi hӓi nâng cҩp cӫa mҥng báo hiӋu hiӋn tҥi .................. 64
3.2. ĈӅ xuҩt vӅ quy hoҥch mҥng báo hiӋu quӕc tӃ cho dӏch vө chuyӇn vùng di ÿӝng
cӫa VNPT ..........................................................................................................66
CHѬѪNG 4:GIҦI PHÁP CӪA CISCO, TEKELEC VÀ VIӊC TRIӆN KHAI Hӊ
THӔNG STP STAND-ALONE TҤI VNPT ............................................................ 69
4.1. Giҧi pháp STP cӫa Cisco.................................................................................... 69
4.1.1. ThiӃt bӏ Cisco ITP sӱ dөng cho mҥng lõi báo hiӋu STP................................ 69

4.1.2. Cisco ITP thӵc hiӋn chӭc năng cӫa mӝt gateway báo hiӋu ............................ 71
4.1.3. Giҧi pháp STP cӫa Cisco cho VNPT .............................................................. 73
4.2. Giҧi pháp mà Tekelec ÿӅ xuҩt ÿӕi vӟi mҥng báo hiӋu cӫa VNPT..................... 80
4.2.1. Giӟi thiӋu vӅ Tekelec ...................................................................................... 80
4.2.2. ThiӃt bӏ STP EAGLE 5 ISS ............................................................................ 80
4.2.3. Phѭѫng án triӇn khai ....................................................................................... 84
4.2.4. Ĉánh giá vӅ hӋ thӕng “STP Stand-Alone”...................................................... 92
4.2.5. So sánh giӳa hai giҧi pháp triӇn khai cӫa Tekelec và Cisco ........................... 93
4.3. TriӇn khai hӋ thӕng “STP Stand-Alone” tҥi VNPT .......................................... 93
4.3.1. Sӵ cҫn thiӃt phҧi nâng cҩp, mөc tiêu và qui mô xây dӵng hӋ thӕng............... 93
4.3.2. Yêu cҫu kӻ thuұt ÿӕi vӟi phân lӟp 1 ............................................................... 94
4.3.3. Yêu cҫu kӻ thuұt ÿӕi vӟi phân lӟp 2 ................................................................. 101
C. PHҪN KӂT LUҰN ............................................................................................ 104
TÀI LIӊU THAM KHҦO....................................................................................... 106

108


DANH MӨC HÌNH

Hình 1.1: Sѫ ÿӗ báo hiӋu cuӝc gӑi thông thѭӡng ....................................................... 6
Hình 1.2: Phân loҥi báo hiӋu ....................................................................................... 6
Hình 1.3: Các ÿiӇm báo hiӋu....................................................................................... 9
Hình 1.4: KӃt nӕi báo hiӋu ........................................................................................ 11
Hình 1.5: Các loҥi kênh báo hiӋu .............................................................................. 11
Hình 1.6: Các phѭѫng thӭc báo hiӋu ........................................................................ 12
Hình 1.7: Phân cҩp mҥng SS7................................................................................... 13
Hình 1.8: Mô hình phân lӟp OSI và SS7 .................................................................. 14
Hình 1.9: Sѫ ÿӗ chӭc năng cӫa SS7.......................................................................... 16
Hình 2.1: Lӵa chӑn lӟp Transport phù hӧp cho báo hiӋu ......................................... 19

Hình 2.2: NghӁn ÿҫu dòng trong TCP ...................................................................... 22
Hình 2.3: Giҧi quyӃt nghӁn ÿҫu dòng trong SCTP ................................................... 22
Hình 2.4: Các chӭc năng cӫa SCTP.......................................................................... 23
Hình 2.5: Cҩu trúc gói SCTP .................................................................................... 26
Hình 2.6: Cҩu trúc tham sӕ ....................................................................................... 28
Hình 2.7: Cҩu trúc Chunk DATA ............................................................................. 29
Hình 2.8: Cҩu trúc Chunk INIT ................................................................................ 31
Hình 2.9: Cҩu trúc Chunk ACK................................................................................ 33
Hình 2.10: Cҩu trúc Chunk SACK............................................................................ 34
Hình 2.11: Cҩu trúc Chunk HEARTBEAT .............................................................. 35
Hình 2.12: Cҩu trúc Chunk HEARTBEAT ACK ..................................................... 35
Hình 2.13: Cҩu trúc Chunk ABORT......................................................................... 36
Hình 2.14: Cҩu trúc Chunk SHUTDOWN ............................................................... 36
Hình 2.15: Cҩu trúc Chunk SHUTDOWN ACK...................................................... 36
Hình 2.16: Cҩu trúc Chunk ERROR ......................................................................... 37
Hình 2.17: Cҩu trúc Chunk COOKIE ECHO ........................................................... 39
Hình 2.18: Cҩu trúc Chunk COOKIE ACK.............................................................. 39
Hình 2.19: Cҩu trúc Chunk SHUTDOWN COMPLETE ......................................... 39
Hình 2.20: Thӫ tөc khӣi tҥo kӃt nӕi SCTP................................................................ 41
Hình 2.21: Cѫ chӃ chuyӇn giao bҧn tin..................................................................... 42

109


Hình 2.22: Thӫ tөc kӃt thúc mӅm kӃt nӕi SCTP....................................................... 45
Hình 2.23: Mô hình kiӃn trúc cӫa M2PA.................................................................. 46
Hình 2.24: Cҩu trúc bҧn tin M2PA ........................................................................... 47
Hình 2.25: Liên kӃt hoҥt ÿӝng SS7 over IP sӱ dөng M2UA .................................... 48
Hình 2.26: Tính trong suӕt cӫa SG ÿӕi vӟi lӟp mҥng SS7 khi sӱ dөng M2UA ....... 49
Hình 2.27: Mô hình kiӃn trúc M3UA ....................................................................... 50

Hình 2.28: Ĉӏnh tuyӃn trong mҥng IP bҵng Routing Key ........................................ 51
Hình 2.29: Mô hình kiӃn trúc SUA........................................................................... 51
Hình 2.30: Liên kӃt hoҥt ÿӝng ISDN IP sӱ dөng IUA............................................. 52
Hình 3.1: Sѫ ÿӗ mҥng báo hiӋu quӕc gia (nguӗn VTI - năm 2007) ......................... 56
Hình 3.2: Sѫ ÿӗ mҥng báo hiӋu quӕc tӃ (Nguӗn VTI - 2007) .................................. 59
Hình 4.1: Mô hình hoҥt ÿӝng cӫa Cisco ITP ............................................................ 69
Hình 4.2: Mô hình hoҥt ÿӝng cӫa ITP nhѭ Gateway báo hiӋu ................................. 72
Hình 4.3: Mô hình tәng thӇ cӫa Cisco ...................................................................... 74
Hình 4.4: Mô hình tәng thӇ cӫa Cisco theo phѭѫng án 2 ......................................... 76
Hình 4.5: KiӃn trúc mӝt thiӃt bӏ EAGLE 5 ............................................................... 80
Hình 4.6: Cҩu trúc tәng thӇ EAGLE 5...................................................................... 83
Hình 4.7: Mô tҧ ÿӏnh tuyӃn bҧn tin trong hӋ thӕng................................................... 84
Hình 4.8: KiӃn trúc hӋ thӕng “STP Stand-Alone” ÿӅ xuҩt ...................................... 87
Hình 4.9: KiӃn trúc mҥng quҧn lý NetBoss .............................................................. 90

110


DANH MӨC BҦNG BIӆU
Bҧng 2.2: Ý nghƭa các bit cӡ chӍ thӏ phân mҧnh ....................................................... 30
Bҧng 2.3: Các tham sӕ cӫa Chunk INIT ................................................................... 31
Bҧng 2.4: Các tham sӕ trong Chunk INIT ACK....................................................... 34
Bҧng 2.5: Các loҥi lӛi ÿѭӧc thông báo trong Chunk ERROR .................................. 38
Bҧng 3.1: Bҧng thӕng kê sӕ lѭӧng cәng báo hiӋu tҥi các tәng ÿài liên tӍnh............. 57
Bҧng 3.2: Thӕng kê sӕ lѭӧng cәng báo hiӋu quӕc tӃ ............................................... 58
Bҧng 4.1: Dung lѭӧng STP ....................................................................................... 85

111

THUҰT NGӲ VIӂT TҲT
ARD

Application Routing Director

ĈiӅu khiӇn ÿӏnh tuyӃn ӭng dөng

AS

Application Server

Máy chӫ ӭng dөng

ASP

Application Server Process

TiӃn trình máy chӫ ӭng dөng

CAS

Channel Associated Signalling

Báo hiӋu kênh riêng

CCITT International Consultative Committee on
Telegraphy and Telephony
CCS

Common Channel Signaling

Báo hiӋu kênh chung

CIC

Circuit Identification Code

Mã nhұn dҥng mҥch ÿiӋn

DPC

Destination Point Code

Mã ÿiӇm báo hiӋu ÿích

GS

Gateway screening

GTT

Global title translation

GW

Gateway

Cәng

HSL

High speed link

KӃt nӕi tӕc ÿӝ cao

IETF

Internet Engineering Task Force

IN

The Intelligent Network

Mҥng thông minh

INAP

Intelligent Network Application Part

Phҫn ӭng dөng mҥng thông minh

IP

Internet Protocol

Giao thӭc Internet

ISDN

The Intergrated Services Digital Network

Mҥng sӕ tích hӧp ÿa dӏch vө

ISUP

ISDN User Part

Ngѭӡi dùng ISDN

ITP

IP Transfer point

ĈiӇm chuyӇn tiӃp IP

ITU

International Telecommunication Union

Liên minh viӉn thông quӕc tӃ

IUA

ISDN User Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngѭӡi dùng ISDN

LIM

Link Interface Modules

Module giao diӋn kӃt nӕi

LSC

Link State Control

Bӝ ÿiӅu khiӇn trҥng thái liên kӃt

LSL

Low speed link

KӃt nӕi tӕc ÿӝ thҩp

LSSU

Link Status Signal Unit

Ĉѫn vӏ báo hiӋu trҥng thái kênh

112


M2PA MTP2 Peer Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngang hàng MTP2

M2UA MTP2 User Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngѭӡi dùng MTP2

M3UA MTP3 User Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngѭӡi dùng MTP3

MAP

Mobile Application Part

Phҫn ӭng dөng di ÿӝng

MCU

Multipoint Control Unit

Ĉѫn vӏ ÿiӅu khiӇn ÿa ÿiӇm

MDM Message Distribution Module

Module phân phӕi bҧn tin

MFC

Multifrequency Code

Mã ÿa tҫn

MFP

MutiFrequency Pulse

Xung ÿa tҫn

MG

Media Gateway

Cәng truyӅn thông

MGC

Media Gateway Controller

Bӝ ÿiӅu khiӇn cәng truyӅn thông
Giao thӭc ÿiӅu khiӇn cәng truyӅn

MGCP Media Gateway Control Protocol

thông
MLR

Multilayer Routing

Ĉӏnh tuyӃn ÿa lӟp

MNP

Mobile number portability

ChuyӇn dӏch thuê bao di ÿӝng

MS

Media Server

Máy chӫ truyӅn thông

MSC

Mobile Switching Centre

Trung tâm chuyӇn mҥch di ÿӝng

MSU

Message Signaling Unit

Ĉѫn vӏ báo hiӋu bҧn tin

MTP

Message Transfer Part

Phҫn chuyӇn giao bҧn tin

MTU

Maximum Transmission Unit

Ĉѫn vӏ truyӅn dүn lӟn nhҩt

MWTM Mobile Wireless Terminal Management

HӋ thӕng quҧn lý kӃt cuӕi không
dây di ÿӝng

NGN

Next Generation Network

Mҥng thӃ hӋ mӟi

NIF

Nodal Interworking Function

OPC

Originating Point Code

Mã ÿiӇm báo hiӋu nguӗn

OSI

Open System Interconnection

HӋ thӕng giao tiӃp mӣ

PDD

Post Dialling Delay

Ĉӝ trӉ quay sӕ

PLMN The Public Land Mobile Network

Mҥng thông tin di ÿӝng công cӝng

PSDN The Public Switched Data Network

Mҥng chuyӇn mҥch sӕ công cӝng

113


PSTN

Public Switched Telephone Network

RAS

Registration, Authentication and Status

Mҥng chuyӇn mҥch thoҥi công cӝng

protocol
RK

Khóa ÿӏnh tuyӃn

Routing Key

RTCP Real Time Control Protocol

Giao thӭc ÿiӅu khiӇn thӡi gian thӵc

RTP

Real Time Protocol

Giao thӭc vұn chuyӇn thӡi gian thӵc

SAPI

Service Access Point Identifier

Mã nhұn dҥng ÿiӇm truy cұp dӏch vө
Phҫn ÿiӅu khiӇn ghép nӕi báo báo

SCCP Signaling Connection Control Part

hiӋu
SCP

Service Control Point

ĈiӇm ÿiӅu khiӇn dӏch vө

SCTP

Stream Control Transport Protocol

Giao thӭc vұn chuyӇn ÿiӅu khiӇn
luӗng

SEP

Signaling end poind

ĈiӇm ÿҫu cuӕi báo hiӋu

SG

Signaling Gateway

Cәng báo hiӋu

SI

Service Indicator

ChӍ thӏ dӏch vө

SIF

Signaling Information Field

Trѭӡng thông tin báo hiӋu

Sigtran Signaling Transport

Vұn chuyӇn báo hiӋu

SIO

Service Information Octet

Octet thông tin dӏch vө

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thӭc khӣi tҥo phiên

SL

Signaling Link

Liên kӃt báo hiӋu

SLS

Signaling Linkset

Chùm kênh báo hiӋu

SLS

Signalling Link Selection

Mã lӵa chӑn ÿѭӡng báo hiӋu

SMS

Short massage service

Dӏch vө tin nhҳn

SP

Signaling Point

ĈiӇm báo hiӋu

SPC

Signaling Point Code

Mã ÿiӇm báo hiӋu

SR

Signaling Route

TuyӃn báo hiӋu

SRS

Signaling Routeset

Chùm tuyӃn báo hiӋu

SSN

Stream Sequence Number

Sӕ tuҫn tӵ luӗng

114


SSP

Service Switching Point

ĈiӇm chuyӇn mҥch dӏch vө

STP

Signaling Transfer Point

ĈiӇm chuyӇn tiӃp báo hiӋu

SU

Signaling Unit

Ĉѫn vӏ báo hiӋu

SUA

SCCP User Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngѭӡi dùng
SCTP

TCAP Transaction Capabilities Application Part

Phҫn ӭng dөng khҧ năng phiên
dӏch

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thӭc ÿiӅu khiӇn truyӅn

TEI

Terminal Endpoint Identifier

Mã nhұn dҥng ÿҫu cuӕi

TUP

Telephony User Part

Ngѭӡi dùng thoҥi

UA

User Adaptation

(Lӟp) thích ӭng ngѭӡi dùng

UDP

User Datagram Protocol

UP

User Part

Phҫn ngѭӡi sӱ dөng

VF

Voice-Frequency

Tҫn sӕ thoҥi

XDR

Extension data record

Bӝ ghi dӳ liӋu mӣ rӝng

115

A. PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong mạng viễn thông thoại, báo hiệu được xem là hệ thống thần kinh trung
ương của một cơ thể mạng, sự phát triển của mạng viễn thông luôn song hành với
sự phát triển của hệ thống báo hiệu. Báo hiệu là một thành phần không thể thiếu của
mạng viễn thông, có nhiệm vụ thiết lập, duy trì, giải phóng cuộc gọi, điều khiển
chức năng chuyển mạch và truyền tải các bản tin tới hệ thống mạng thông minh
(IN), cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng cho người dùng. Hệ thống báo hiệu
truyền thống trong các hệ thống tổng đài sử dụng mô hình báo hiệu số 7 trên nền
TDM, hỗ trợ kênh báo hiệu số tốc độ 64 kbps cho các dịch vụ thoại, các dịch vụ phi
thoại (data, tin nhắn và các dịch vụ giá trị gia tăng khác) và thông tin quản lý mạng.
Hệ thống báo hiệu SS7 được coi là hệ thống cơ bản được áp dụng rộng rãi trong hầu
hết các mạng viễn thông bởi độ tin cậy cao, thời gian thiết lập cuộc gọi thấp và chất
lượng dịch vụ ổn định. Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm như giá thành khá
cao, khả năng mở rộng hạn chế trong khi lưu lượng càng ngày càng tăng cao, không
tương thích với xu hướng mạng 3G, 4G trong tương lai sử dụng cấu trúc all-IP. Bộ
giao thức SIGTRAN phát triển bởi IETF ra đời đã khắc phục được các nhược điểm
của báo hiệu TDM thuần túy, có khả năng truyền tải trong suốt các bản tin báo hiệu
SS7 ở các lớp trên qua mạng IP nhờ giao thức truyền tải luồng SCTP và các lớp
tương thích người dùng xUA (M2UA, M2PA, M3UA, IUA, SUA). SIGTRAN được
sử dụng rộng rãi trong các mạng thế hệ mới (NGN), các mạng di động 3G, 4G và hệ
thống mạng thông minh.
Trước đây, hệ thống báo hiệu thường tích hợp trong các hệ thống tổng đài,
vừa thực hiện chức năng chuyển mạch, vừa đóng vai trò làm các điểm báo hiệu
(SP), điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP) và các cổng báo hiệu (SG). Trong thời gian
gần đây, nhu cầu thông tin nhất là di động và dữ liệu ngày càng tăng, các dịch vụ
giá trị giá tăng phát triển trên nền tảng mạng thông minh (IN) ngày càng nhiều. Các
hệ thống tổng đài với dung lượng và tính năng báo hiệu hạn chế không đủ đáp ứng

lưu lượng báo hiệu ngày càng lớn. Hơn nữa, việc gắn liền báo hiệu với chuyển

1


mạch sẽ làm cho sơ đồ định tuyến báo hiệu trở nên phức tạp với quá nhiều điểm báo
hiệu, quản lý không tập trung, gây nhiều khó khăn trong khai thác vận hành mạng lưới.
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn
Ngoài việc nghiên cứu lý thuyết về báo hiệu số 7 trên nền TDM và IP
(SIGTRAN), đồ án còn đi sâu vào nghiên cứu mô hình mạng báo hiệu độc lập STP
được triển khai trên mạng viễn thông của VNPT.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Luận văn đi sâu nghiên cứu những kiến thức cơ bản
về báo hiệu SS7 và giao thức SIGTRAN.
- Phạm vi nghiên cứu: Ngoài việc nghiên cứu về báo hiệu SS7 và SIGTRAN,
đề tài còn tập trung phân tích, đánh giá thực trạng, các phương án giải pháp đối với
mạng báo hiệu. Đồ án cũng trình bày mô hình triển khai tại VTI và VTN với hai
giải pháp của hai nhà cung cấp thiết bị là Tekelec và Cisco và phương án triển khai
thực tế trên mạng viễn thông VNPT.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Phương pháp tiếp cận, phân tích.
- Phương pháp đánh giá, hệ thống.
5. Đóng góp của luận văn
Luận văn đã hệ thống hóa lý thuyết về hệ thống báo hiệu SS7 và giao thức
SIGTRAN, phân tích thực trạng, nghiên cứu những đánh giá về các giải pháp đối
với mô hình hệ thống STP độc lập, phương án triển khai và đề xuất những yêu cầu
cũng như những dịch vụ triển khai trên hệ thống đó.

2

Về mặt bố cục, luận văn được trình bày theo 04 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về mạng báo hiệu truyền thống. Chương này trình bày
sơ lược về các loại báo hiệu truyền thống, mô hình và các thành phần chính của
mạng báo hiệu số 7.
Chương 2: Hệ thống báo hiệu tập trung bao gồm các lý thuyết cơ bản nhất về
hệ thống báo hiệu độc lập STP, bộ giao thức SIGTRAN truyền tải báo hiệu số 7 trên
nền IP.
Chương 3: Trình bày thực trạng mạng báo hiệu của VNPT/VTI và một số đề
xuất kiến nghị cho dịch vụ báo hiệu của VTI.
Chương 4: Đưa ra giải pháp triển khai mạng báo hiệu độc lập của Tekelec và
Cisco và lựa chọn giải pháp của VNPT.

3


B. PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: MẠNG BÁO HIỆU TRUYỀN THỐNG
1.1. Mạng báo hiệu truyền thống
1.1.1. Định nghĩa về báo hiệu
Báo hiệu là một trong những chức năng quan trọng nhất của mạng chuyển
mạch, nó phối hợp và điều khiển chức năng của các thành phần trong mạng viễn
thông nhờ khả năng chuyển thông tin (không phải thoại) từ điểm này đến điểm
khác. Các thông tin này sẽ được sử dụng để quản lý mạng, để thiết lập, duy trì, giải
phóng,...cuộc gọi và những dịch vụ khác.
1.1.2. Chức năng của hệ thống báo hiệu
Hệ thống báo hiệu thực hiện ba chức năng chính là:
- Chức năng giám sát: Các tín hiệu giám sát được dùng để nhận biết các
trạng thái đường dây thuê bao và trung kế nhằm quyết định thực hiện thiết lập, duy

trì và giải phóng cuộc gọi. Các trạng thái đó là sự đóng mở của mạch vòng thuê bao,
đường dây bận, rỗi, bình thường, không bình thường.
- Chức năng tìm chọn: Hệ thống báo hiệu phải có khả năng nhận biết, xác
định vị trí vật lý và địa chỉ logic của các thiết bị trên mạng và kết nối các thiết bị đó.
Ví dụ khi thuê bao A gọi cho thuê bao B, số điện thoại mà A nhấn (số điện thoại của
B) là địa chỉ logic, mạng phải có khả năng nhận biết và kết nối tới máy điện thoại B
cũng là vị trí vật lý của B.
- Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng: Trong khi chức năng giám sát và
chức năng tìm chọn liên quan trực tiếp đến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài thì chức
năng quản lý mạng phục vụ cho việc khai thác và duy trì sự hoạt động của mạng. Ví
dụ như các chức năng quản lý lỗi, quản lý tắc nghẽn, thông báo trạng thái các thiết
bị đang bảo dưỡng hay đang hoạt động bình thường, cung cấp thông tin về cước phí.
1.1.3. Các yêu cầu của hệ thống báo hiệu
Yêu cầu tổng quát của hệ thống báo hiệu là các tổng đài phải hiểu được các
bản tin (các thông tin báo hiệu) giữa chúng và có tốc độ xử lý nhanh.

4


Các yêu cầu cụ thể:
- Tốc độ báo hiệu nhanh để giảm được thời gian thiết lập cuộc gọi hay độ trễ
quay số (PDD - Post Dialling Delay).
- Tránh không ảnh hưởng hay giao thoa giữa tiếng nói và báo hiệu.
- Có độ tin cậy cao, rung chuông đúng thuê bao, không lạc địa chỉ.
- Thời gian cung cấp các tín hiệu phải nhanh nhất.
- Thời gian chuyển các con số địa chỉ giữa các tổng đài phải nhanh nhất.
- Thời gian quay số nhanh nhất (tùy thuộc kỹ thuật máy điện thoại).
1.1.4. Phân loại báo hiệu
Khi một thuê bao muốn thực hiện một cuộc gọi cần phải có tín hiệu thông
báo để tổng đài chuẩn bị, đó là khi thuê bao nhấc ống nghe đã đóng mạch vòng thuê

bao và đó là tín hiệu khởi tạo để thông báo cho tổng đài biết thuê bao muốn sử dụng
dịch vụ. Tổng đài sẽ xác nhận bằng việc gửi âm hiệu mời quay số. Thuê bao sẽ nhập
các chữ số địa chỉ của đối tượng cần gọi và các chữ số này sẽ được chuyển thành tín
hiệu và gửi đến tổng đài. Cho đến đây mới chỉ là giao tiếp giữa thuê bao với tổng
đài mà nó trực thuộc và các tín hiệu báo hiệu này được xếp vào nhóm báo hiệu thuê
bao. Để rõ hơn chúng ta theo dõi sơ đồ báo hiệu của một cuộc gọi thông thường như
hình 1.1.
Thông thường, người ta chia các tín hiệu báo hiệu thành hai nhóm là báo
hiệu thuê bao và báo hiệu liên đài:
- Báo hiệu thuê bao là báo hiệu giữa đầu cuối và tổng đài nội hạt, như tín
hiệu mời quay số, tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận.
- Báo hiệu liên đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau, nó mang các thông
tin tương tự như báo hiệu thuê bao. Các tín hiệu trong báo hiệu liên đài được phân
làm 2 nhóm:

5


Hình 1.1: Sơ đồ báo hiệu cuộc gọi thông thường
¾ Các tín hiệu thanh ghi (Register Signal) được sử dụng trong thời gian
thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và thông tin về thuê bao, dịch vụ.
¾ Các tín hiệu đường dây (Line Signal) được sử dụng trong suốt thời gian
cuộc gọi để giám sát trạng thái đường dây.
Phương pháp chuyển báo hiệu liên đài lại được phân thành phương pháp báo
hiệu kênh riêng (CAS - Channel Associated Signaling) và báo hiệu kênh chung
(CCS - Common Channel Signaling).

Hình 1.2: Phân loại báo hiệu

6

1.1.4.1. Báo hiệu kênh riêng CAS
Báo hiệu kênh riêng là phương pháp báo hiệu mà tín hiệu báo hiệu được
chuyển đi trên cùng mạch với tín hiệu thoại, một số hệ thống CAS là:
- 1VF (Voice - Frequency) một tần số thoại (xung thập phân).
- 2VF hai tần số thoại (CCITT số 4).
- MFP (MultiFrequency Pulse) xung đa tần (CCITT số 5, R1).
- MFC (MultiFrequency Code) mã đa tần (R2).
Ở các hệ thống này, tín hiệu báo hiệu thường ở dạng xung hoặc tone được
phát trực tiếp trên đường thông thoại hay trên một kênh liên kết. Ví dụ như báo hiệu
R2 - MFC phát các tín hiệu thanh ghi dưới dạng tone trực tiếp trên kênh thoại còn
các tín hiệu đường dây được chuyển giao dưới dạng xung trên khe thời gian 16 (TS:
Time Slot) của luồng E1 tương ứng.
Các hệ thống báo hiệu kênh riêng có nhược điểm chung như: tốc độ chậm,
dung lượng thấp, hiệu suất thấp, hỗ trợ ít dịch vụ, không đáp ứng được nhu cầu phát
triển và mở rộng dịch vụ.
1.1.4.2. Báo hiệu kênh chung CCS
Vào những năm 1960 khi những tổng đài được điều khiển bằng chương trình
lưu trữ sẵn (SPC: Stored Program Control) được đưa vào sử dụng trong mạng điện
thoại thì một phương pháp báo hiệu mới ra đời có nhiều tính năng ưu việt so với
phương pháp truyền thống. Trong phương pháp mới này thì một số đường truyền
tốc độ cao được dành riêng để truyền các tín hiệu báo hiệu cho nhiều kênh thoại và
không nhất thiết kênh báo hiệu và kênh thoại phải đi chung với nhau. Kiểu báo hiệu
này gọi là báo hiệu kênh chung. Trong báo hiệu kênh chung các thông tin báo hiệu
được chuyển đi dưới dạng gói.
Có hai loại báo hiệu kênh chung được CCITT tiền thân của ITU
(International Telecommunication Union: Liên minh viễn thông quốc tế)
chuẩn hóa:
- Hệ thống báo hiệu kênh chung số 6 (CCSS#6: Common channel signalling

System no.6) được ra đời vào năm 1968 sử dụng cho các đường dây analog và cho
lưu thoại quốc tế.

7


- Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 (CCSS#7, CCS7, CSS7, C7: Common
channel signalling System no.7) ra đời vào những năm 1979 - 1980 dành cho mạng
chuyển mạch số trong nước và quốc tế. Nó hỗ trợ kênh truyền dẫn số 64kbps và cả
đường dây analog, có thể coi CSS7 như mạng truyền số liệu dạng gói độc lập với
mạng thoại, chuyên dùng để truyền các thông tin báo hiệu phục vụ cho việc cung
cấp các dịch vụ thoại, dịch vụ phi thoại và các thông tin quản lý mạng.
Hệ thống SS7 có nhiều ưu điểm nổi bật so với các mạng báo hiệu khác là:
- Nhanh: Phần lớn các trường hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm dưới 1 giây.
- Dung lượng cao: Mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài
ngàn cuộc gọi cùng lúc.
- Kinh tế: Cần ít thiết bị hơn so với các hệ thống báo hiệu truyền thống. Đơn
giản hơn trong việc nâng cấp ví dụ khi cần thêm vào các dịch vụ mới chỉ cần nạp lại
chương trình do SS7 hoạt động trên tổng đài điều khiển bằng chương trình lưu trữ sẵn.
- Độ tin cậy cao: Nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu linh động, uyển chuyển.
Nó cũng có khả năng cung cấp báo hiệu giữa các thành phần mạng không có kết nối
báo hiệu trực tiếp đi kèm với kết nối thoại.
- Linh hoạt: Hệ thống có thể mang thông tin của nhiều loại tín hiệu khác
nhau, cung cấp nhiều dịch vụ cả thoại và phi thoại, có khả năng phát triển thêm các
dịch vụ mới và đáp ứng được nhiều loại mạng được ra đời sau như:
+ PSDN: Mạng chuyển mạch số công cộng
+ ISDN: Mạng số tích hợp đa dịch vụ
+ IN: Mạng thông minh
+ PLMN: Mạng thông tin di động công cộng
1.1.5. Kiến trúc mạng báo hiệu số 7

1.1.5.1. Điểm báo hiệu - SP
Điểm báo hiệu (SP: Signaling Point) là một nút chuyển mạch hoặc một nút
xử lý trong mạng báo hiệu được cài đặt chức năng báo hiệu số 7. Một tổng đài điện
thoại hoạt động như một nút báo hiệu phải là một tổng đài SPC và báo hiệu số 7 là
dạng thông tin số liệu giữa các bộ vi xử lý. Chức năng chính của nó là định tuyến
cho các báo hiệu.

8


Hình 1.3: Các điểm báo hiệu
Các gói báo hiệu được chuyển đi trong mạng và được xử lý độc lập với nhau,
do đó để các gói được chuyển đến đúng đích đến, các phần tử của mạng phải có
danh định và thông tin đó được chứa trong nhãn của mỗi gói cho mục đích định
tuyến. Mỗi SP sẽ được đặt cho một số danh định gọi là mã điểm báo hiệu SPC, số
này là duy nhất trên mạng và có giá trị từ 0 đến 214-1.
Mạng SS7 gồm có 03 loại điểm báo hiệu cơ bản: SSP, STP, SCP.
1.1.5.2. Điểm chuyển tiếp báo hiệu
STP giám sát đích đến của bản tin mà nó quản lý, tra cứu bảng định tuyến và
gửi bản tin theo đường kết nối đã được chọn từ bảng định tuyến mà không xử lý nội
dung của bản tin. Nói cách khác STP thực hiện chức năng như một trung tâm
chuyển mạch gói gồm: định tuyến, giao diện với hệ thống quản lý, bảo dưỡng, hỗ
trợ và khai thác mạng.
1.1.5.3. Điểm chuyển mạch dịch vụ
SSP điều khiển việc thiết lập cuộc gọi, đồng thời có khả năng dừng tiến trình
gọi, yêu cầu những dữ liệu không biết và đưa ra những phản ứng phù hợp với câu
trả lời. Trong thực tế các STP thường bao gồm 02 chức năng STP và SSP. Chúng có
thể thu, phát và chuyển tiếp bản tin báo hiệu.

9

1.1.5.4. Điểm điều khiển dịch vụ
SCP quản lý và cung cấp dữ liệu, các dịch vụ số trong mạng SS7. Những
dịch vụ đó có thể nằm trong chính SCP hoặc SCP làm cổng để truy cập dịch vụ ở
một nơi khác. Mặc dù có hai dạng như vậy nhưng nói chung SCP là điểm có thể
điều khiển nhiều dịch vụ khác nhau.
1.1.5.5. Kênh báo hiệu và chùm kênh báo hiệu
Các điểm báo hiệu liên lạc với nhau thông qua kênh báo hiệu Signaling Link.
Về mặt vật lý, kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ở 2 đầu và môi trường
truyền dẫn (thường là khe thời gian ở đường truyền dẫn PCM) đấu nối 2 đầu báo
hiệu. Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu để chuyển tải thông
tin báo hiệu giữa 2 điểm báo hiệu SP.
Một số kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu với nhau
tạo thành chùm kênh báo hiệu (LS).
Một chùm kênh LS gồm 1 đến 16 kênh báo hiệu. Mỗi đường báo hiệu tín
hiệu trong mạng báo hiệu có khả năng xử lý 4096 mạch thoại, việc an toàn hệ thống
là rất quan trọng. Để bảo vệ chống lại sự có lỗi của đường báo hiệu thì sử dụng hai
đường báo hiệu hoặc hơn mắc song song và được xem là 1 chùm đường báo hiệu.
Tuyến báo hiệu là một đường đã được xác định trước để bản tin đi qua mạng
báo hiệu giữa điểm nguồn và điểm đích báo hiệu. Tuyến báo hiệu bao gồm một
chuỗi SP/STP và được đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu. Tất cảc tuyến báo
hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo
hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích được gọi là chùm tuyến báo hiệu (Route Set) cho
mối quan hệ báo hiệu đó:

10


Hình 1.4: Kết nối báo hiệu

Có 6 loại kênh báo hiệu:
- Loại A: Liên kết STP và điểm cuối báo hiệu (SCP, SSP) đang được sử dụng.
- Loại B: Liên kết giữa 2 STP khác cấp hay khác mạng.
- Loại C: Liên kết 1 STP tới STP dự phòng của nó trong trường hợp nó
không thể chuyển giao bản tin tới đích (một SP khác) vì liên kết bị hư.
- Loại D: Liên kết 2 STP cùng cấp trong một mạng.
- Loại E: Liên kết dự phòng cho A.
- Loại F: Liên kết giữa 2 SSP.

Hình 1.5: Các loại kênh báo hiệu
Các phương thức báo hiệu.
- Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường chuyển thông tin báo hiệu
và đường thoại (hoặc đường số liệu) mà thông tin báo hiệu liên quan tới.

11


- Phương thức báo hiệu kết hợp: Các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc
gọi đi theo cùng đường với tín hiệu hiệu thoại giữa hai điểm kề nhau. Trong hình
1.6 là trường hợp giữa STP với SSP A và SSP B.

Hình 1.6: Các phương thức báo hiệu
- Phương thức báo hiệu bán kết hợp: Các thông tin báo hiệu liên quan đến
cuộc gọi được chuyển trên hai hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu ở các tổng đài quá
giang và đi qua một hoặc nhiều điểm báo hiệu khác tới điểm báo hiệu đích của
thông tin báo hiệu. Trong trường hợp này, các thông tin báo hiệu được chuyển trên
tuyến khác với tuyến điện thoại. Ví dụ trong hình là liên kết giữa SSP A và SSP B
chỉ có kênh thoại, các tín hiệu báo hiệu giữa chúng phải chuyển tiếp qua STP.
1.1.5.6. Phân cấp mạng báo hiệu
Về lý thuyết ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp

ứng các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau. Chẳng hạn, một cấu
trúc mà tất cả các tổng đài trong mạng đều có chức năng làm STP. Một cấu trúc
khác có hình sao với một tổng đài làm chức năng STP để chuyển thông tin báo hiệu
tới các tổng đài chỉ có chức năng SP. Trên thực tế, người ta sử dụng một kiểu cấu
trúc kết hợp cả hai cấu trúc trên.

12


Hình 1.7: Phân cấp mạng SS7
Mạng này sử dụng một số tổng đài làm STP. Việc trao đổi thông tin giữa các
tổng đài sẽ thông qua các STP, như vậy hình thành một mạng báo hiệu đường trục.
Khi đó, chúng ta có cấu trúc gồm 3 mức: Mức điểm báo hiệu SP, mức STP vùng
và mức STP quốc gia. Bên trong mức STP vùng có thể chia thêm mức tùy nhu
cầu mỗi nước.
STP quốc gia còn có nhiệm vụ kết nối quốc tế, vì thế nó có thể thuộc nhiều
mạng khác nhau. Một STP có thể nằm trong 2 vùng quốc gia và 2 vùng quốc tế.
Một quốc gia có tối đa 8 STP quốc tế.
1.2. Mô hình phân lớp của SS7
1.2.1. So sánh với mô hình OSI
Khi CCITT công bố sách vàng năm 1980 thì tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
(ISO: International Standards Organization) cũng giới thiệu mô hình kham khảo
OSI (Open System Interconnection), mô hình mở cho các hệ thống truyền thông tin
trong mạng máy tính. Hai mô hình có cùng cấu trúc module phân lớp, các lớp có
các chức năng riêng và độc lập với các lớp khác, sự thay đổi trong 1 lớp sẽ không
dẫn đến sự thay đổi của lớp khác. Mục đích là để tạo tính tương thích mở giữa các
thiết bị của các hãng khác nhau, chỉ cần chúng bảo đảm đúng chức năng mỗi lớp thì
sẽ hoạt động được với nhau.

13

Hình 1.8: Mô hình phân lớp OSI và SS7
Mô hình phân lớp của SS7 khá giống với mô hình OSI ở 3 lớp dưới và được
gọi là thành phần chuyển giao bản tin (MTP: Message Transfer Part), tuy nhiên mức
4 của SS7 là thành phần người dùng (UP: User Part) tương ứng với 4 lớp trên cùng
của OSI. Hai mô hình này không thực sự tương thích với nhau. Lớp 4, lớp vận
chuyển trong mô hình OSI mô tả 2 phương thức truyền số liệu: Hướng kết nối
(Connection - oriented) và không kết nối (Connectionless) trong khi MTP thì chỉ hỗ trợ
truyền không kết nối. MTP chỉ chuyển giao số liệu với số lượng nhỏ và tốc độ nhanh.
Để khắc phục điều này, năm 1984 trong sách đỏ do CCITT công bố (CCITT
No7 Red Book) đã đưa thêm vào thành phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP
nhằm đáp ứng nhu cầu mở rộng cho các ứng dụng cần thiết. SCCP có khả năng hỗ
trợ 2 phương thức truyền kể trên và tương đương với lớp 4 của mô hình OSI nên
các ứng dụng tương ứng với lớp 5 trở lên trong mô hình OSI sẽ tương thích với nó.

14


Khi đó, SCCP sẽ sử dụng MTP như một phương tiện truyền dẫn tương ứng với lớp
1, 2, 3 của mô hình OSI.
1.2.2. Các lớp của SS7
Mô hình phân lớp của SS7 gồm 4 lớp, mỗi lớp đảm trách chức năng riêng:
• Lớp 1: Các chức năng liên kết báo hiệu mức vật lý.
- Là kênh truyền dẫn số liệu hai chiều
- Cấu trúc đóng gói dữ liệu theo giao thức LAPB-D
- Sử dụng đường truyền dẫn số tốc độ 64kbs
- Các đặc tính lỗi đường truyền tuân theo G.821
- Cấu trúc khung, đặc tính của giao diện tuân theo G.703
• Lớp 2: Các chức năng điều khiển liên kết.

- Đơn vị tín hiệu phân định
- Đơn vị tín hiệu đồng bộ
- Phát hiện lỗi
- Sửa lỗi
- Đồng bộ ban đầu
- Giám sát lỗi kênh báo hiệu
- Các tín hiệu điều khiển luồng
• Lớp 3: Các chức năng quản lý mạng.
- Điều khiển các bản tin báo hiệu:
+ Định tuyến bản tin báo hiệu
+ Phân biệt loại bản tin báo hiệu
+ Phân vùng các bản tin báo hiệu
- Quản lý mạng báo hiệu:
+ Điều hành kênh báo hiệu
+ Điều hành tuyến báo hiệu
+ Điều hành lưu lượng báo hiệu
• Lớp 4: Các chức năng thành phần người dùng.

15