Hệ thống báo hiệu trong mạng thông tin di động thế hệ mới

NGUYỄN ĐỨC HÙNG

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

NGUYỄN ĐỨC HÙNG
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

KHỐ 2010

HÀ NỘI - 2013


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

NGUYỄN ĐỨC HÙNG

HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN VŨ SƠN

HÀ NỘI - 2013


LỜI CAM ĐOAN

Ngoài sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của giảng viên TS. Nguyễn Vũ Sơn,
cịn có sự giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp để tơi hồn thành luận văn này. Luận
văn là sản phẩm của quá trình tìm tịi, nghiên cứu của tác giả về các vấn đề được đặt
ra trong luận văn. Mọi số liệu, quan điểm, phân tích, đánh giá, kết luận của các tài
liệu và các nhà nghiên cứu khác được trích dẫn theo đúng quy định. Vì vậy, tác giả
xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng mình.
Hà nội, tháng 05 năm 2013
Tác giả

Nguyễn Đức Hùng

1


MỤC LỤC
Trang

LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT......................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................. 6
MỞ ĐẦU................................................................................................................ 8

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU ........................... 10
1.1. Tổng quan về mạng báo hiệu ................................................................. 10
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống báo hiệu .............................................. 10
1.1.2. Chức năng của hệ thống báo hiệu ...................................................... 12
1.1.2. Các yêu cầu của hệ thống báo hiệu .................................................... 13
1.1.4. Báo hiệu trên các đường trung kế ...................................................... 13
1.1.4.1. Báo hiệu kênh riêng CAS ............................................................ 14
1.1.4.2. Báo hiệu kênh chung CCS .......................................................... 15
1.2. Hệ thống báo hiệu số 7 ........................................................................... 16
1.2.1. Các khái niệm cơ bản ........................................................................ 16
1.2.1.1. Điểm báo hiệu ............................................................................ 16
1.2.1.2. Điểm chuyển tiếp báo hiệu-STP.................................................. 17
1.2.1.3. Điểm chuyển mạch dịch vụ- SSP ................................................ 17
1.2.1.4. Điểm điều khiển dịch vụ- SCP ................................................... 18
1.2.1.5. Kênh báo hiệu và chùm kênh báo hiệu ....................................... 18
1.2.1.6. Phân cấp mạng báo hiệu. ............................................................. 19
1.2.2. Mô hình phân lớp của SS7 ................................................................ 20
1.2.2.1. Kiến trúc phân tầng mạng SS7 ................................................... 20
1.2.2.2. Các lớp của SS7 .......................................................................... 21
1.2.2.3. Điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control
Part) ........................................................................................................... 24
1.2.2.4. Ứng dụng khả năng giao dịch TCAP (Transaction Capabllities
Application Part) ....................................................................................... 25
1.2.2.5. Sử dụng dịch vụ tích hợp ISUP (Integrated Service User Part) .. 25
1.2.2.6. Người dùng điện thoại TUP (Telephone User Part).................... 25
CHƯƠNG II : BÁO HIỆU TRONG MẠNG NGN ......................................... 27
2.1. Giới thiệu về NGN ................................................................................... 27
2.2. Các giao thức báo hiệu trong NGN .......................................................... 29
2.2.1. H.323 .................................................................................................. 29
2.2.1.1. Tổng quan .................................................................................... 29

2.2.1.2. Cấu trúc của H.323 ...................................................................... 30
2.2.1.3. Chồng giao thức .......................................................................... 33
2.2.1.4. Hoạt động của H.323 ................................................................... 34

2


2.2.1.5. Một số hoạt động điển hình của H323 ........................................ 35
2.2.1.6. Một số bản tin RAS H.225 .......................................................... 39
2.2.1.7. Một số bản tin báo hiệu H.225 ..................................................... 40
2.2.1.8. Một số bản tin điều khiển cuộc gọi H.245 ................................... 40
2.2.2. Megaco ................................................................................................ 40
2.2.2.1. Cấu trúc của Megaco .................................................................... 41
2.2.2.2. Context ......................................................................................... 42
2.2.2.3. Temination.................................................................................... 43
2.2.2.4. Một số lệnh Megaco ..................................................................... 43
2.2.2.5. Hoạt động của Megaco ................................................................. 44
2.2.3. SIP ....................................................................................................... 45
2.2.3.1. Tổng quan ..................................................................................... 45
2.2.3.2. Cấu trúc của SIP ........................................................................... 47
2.2.3.3 Tổng quan về hoạt động của SIP ................................................... 48
2.2.3.4. Các bản tin SIP ............................................................................. 50
2.2.3.5. Các hoạt động chính của SIP........................................................ 52
2.2.3.6. Liên mạng giữa SIP và SS7: ....................................................... 53
CHƯƠNG III: MẠNG BÁO HIỆU CỦA VNPT VÀ GIẢI PHÁP CỦA
CISCO ................................................................................................................. 57
3.1. Mạng báo hiệu của VNPT ........................................................................ 57
3.1.1 Hiện trạng mạng báo hiệu của VNPT ................................................. 57
3.1.1.1. Mạng báo hiệu quốc gia .............................................................. 58
3.1.1.2 Mạng báo hiệu cổng quốc tế ........................................................ 60

3.1.1.3. Phân tích các phương án mạng báo hiệu cho dịch vụ chuyển vùng
di động quốc tế của VNPT ........................................................................ 62
3.1.2. Ưu và nhược điểm mạng báo hiệu của VNPT ................................... 64
3.1.3. Đề xuất về quy hoạch mạng báo hiệu quốc tế cho dịch vụ chuyển
vùng di động của VNPT................................................................................ 64
3.2. Giải pháp STP của Cisco .......................................................................... 66
3.2.1. Cisco ITP như mạng lõi STP ............................................................. 66
3.2.2. Cisco ITP như cổng gateway báo hiệu .............................................. 67
3.2.3. Giải pháp STP của cisco cho VNPT .................................................. 69
3.2.3.1. Diễn tả ......................................................................................... 69
3.2.3.2. Lựa chon 2 Cấu hình tin cậy cao ................................................. 72
3.2.3.3. Hệ thống quản lý mạng (giám sát MWTM và SS7 trên nền XDR)
................................................................................................................... 73
3.2.3.4. Mạng lõi IP .................................................................................. 80
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................... 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 84

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AS
CAS
CCS
CIC
CIC
DNS
DPC
DPC

DUP
FMC
GCF
GK
GRJ
GRQ
GW
HTTP
IETF
IN
ISC
ISDN
ISUP
MC

Application Server
Channel Associated Signalling
Common Channel Signalling
Circuit identifier code
Cisco Information Center
Domain Name System
Destination Point Code
Destination point code
Data User Part
Fixed Mobile Convergence
Gatekeeper Confirmation
Gatekeeper
Gatekeeper Reject
Gatekeeper Request
Gateway

Hypertext Transfer Protocol
Internet Engineering Task Force
Intelligent Network
Cisco IP Solution Center
Intergrated Services Digital Network
Integrated Service User Part
Multipoint Controller

Máy chủ ứng dụng
Báo hiệu kênh riêng
Báo hiệu kênh chung
Mạch mã số nhận dạng
Hệ thống tên miền
Mã điểm đích
Mã điểm đến
Người dùng số liệu
Bản tin công nhận
Bản tin từ chối
Bản tin yêu cầu
Giao thức chuyển siêu văn bản
Mạng thơng minh
Mạng số tích hợp đa dịch vụ
Sử dụng dịch vụ tích hợp
Bộ điều khiển đa điểm
Đơn vị điều khiển đa điểm
Mã đa tần
Xung đa tần
Cổng truyền thơng
Cổng truyền thơng
Mở rộng thư Internet đa mục đích

MCU
MFC
MFP
MG
MGC
MIME

Multipoint Control Unit
MultiFrequency Code
MultiFrequency Pulse
Media Gateway
Media Gateway Controller
Multipurpose Internet Mail
Extension
MP
Multipoint Processor
MS
Media Server
MSU
Message signaling unit
MTP
Message Transfer Part
MTU
Maximum Transmiss ion Unit
MWTM Mobile Wireless Terminal
Management
NGN
Next Generation Network
NP

Number portability
NPS
Network Service Part

Bộ xử lý đa điểm
Máy chủ truyền thông
Số lượng bản tin báo hiệu
Thành phần chuyển giao bản tin
Đơn vị truyền dẫn lớn nhất
Quản lý kết cuối không dây di
động
Mạng thế hệ mới
Chuyển dịch số thuê bao
Phần dịch vụ mạng

4


OPC
OPC
OSI
PC
PDD
PLMN
PSDN
RAS
RCF
RRQ
RTP
SCCP

SCP
SG
SI
SIP
SL
SMS
SP
SR
SRS
SSP
STP
TCAP
TUP
UCF
UP
URJ
URL
URQ
VF
XML

Origination Point Code
Original point code
Open System Interconection
Point Code
Post Dialling Delay
Public Land Mobile Network
Public Switched Data Network
Registration Authentication and
Status protocol

Registration Confirmation
Registration Request
Real Time Protocol
Signalling Connection Control Part
Service Control Point
Signaling Gateway
Service indicator
Session Initiation Protocol
Signaling Linkset
Short massage service
Signaling Point
Signaling Route
Signaling Routeset
Service Switching Point
Signaling Transfer Point
Transaction Capabllities Application
Part
Telephone User Part
Unregister Confirm
User Part
Unregister Reject
Uniform Resource Locator
Unregister Request
Voice-Frequency
Extensible Markup Language

5

Mã điểm nguồn
Mã điểm gốc

Hệ thống mở
Mã điểm
Độ trễ quay số
Mạng thông tin di động công cộng
Mạng chuyển mạch số cơng cộng
Giao thức truy nhập an tồn
Bản tin công nhận đăng ký
Bản tin yêu cầu đăng ký
Giao thức thời gian thực
Điều khiển kết nối báo hiệu
Điểm điều khiển dịch vụ
Cổng báo hiệu
Chỉ số dịch vụ
Giao thức khởi tạo phiên
Chùm kênh báo hiệu
Tính cước theo số lượng tin nhắn
Điểm báo hiệu
Tuyến báo hiệu
Chùm tuyến báo hiệu
Điểm chuyển mạch dịch vụ
Điểm chuyển tiếp báo hiệu
Ứng dụng khả năng giao dịch
Người dùng điện thoại
Bản tin công nhận hủy đăng ký
Thành phần người dùng
Bản tin từ chối hủy đăng ký
Bộ định vị tài nguyên đồng nhất
Yêu cầu hủy bỏ đăng ký
Tần số thoại
Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 : Bảng thống kê số lượng cổng báo hiệu tại các tổng đài liên tỉnh ........... 59
Bảng 3.2 : Thống kê số lượng cổng báo hiệu quốc tế .............................................. 61
Bảng 3.3 : Trạng thái ln sẵn sàng của SpIserver ................................................. 78

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Báo hiệu trong mạng viễn thơng ................................................................. 11
Hình 1.2: Sơ đồ báo hiệu cuộc gọi thông thường ........................................................ 12
Hình 1.3: Các điểm báo hiệu ......................................................................................... 17
Hình 1.4: Kết nối báo hiệu. ............................................................................................ 18
Hình 1.5: Các loại kênh báo hiệu .................................................................................. 19
Hình 1.6: Phân cấp mạng SS7 ....................................................................................... 20
Hình 1.7: Kiến trúc giao thức SS7 và mơ hình OSI .................................................... 21
Hình 1.8: Cấu trúc chức năng của SS7 ......................................................................... 22
Hình 1.9: MTP mức 1 .................................................................................................... 22
Hình 1.10: MTP mức 2 .................................................................................................. 23
Hình 1.11: Cấu trúc chức năng MTP mức 3 ................................................................ 24
Hình 1.12: Sơ đồ chức năng của SS7. .......................................................................... 26
Hình 2.1 : Cấu trúc mạng NGN.................................................................................... 28
Hình 2.2: Cấu trúc của H.323 ........................................................................................ 30
Hình 2.3: Vùng quản lý bởi Gatekeeper ....................................................................... 32
Hình 2.4: Chồng giao thứ c H.323. ............................................................................... 34
Hình 2.5: Các giai đoạn chính của H.323..................................................................... 35
Hình 2.6 Tiến trình thiết lập kênh media...................................................................... 37
Hình 2.7 Thủ tục thay đổi băng thơng .......................................................................... 37
Hình 2.8 : Thủ tục thiết lập cuộc gọi nội vùng ........................................................... 38
Hình 2.9 : Thủ tục thiết lập cuộc gọi liên vùng ......................................................... 38
Hình 2.10 : Thủ tục ngắt kết nối .................................................................................. 39

Hình 2.11 : Mơ hình của hệ thống Megaco ................................................................. 41
6


Hình 2.12 : Hoạt động của Megaco ............................................................................ 45
Hình 2.13 : Hoạt động của Proxy Server..................................................................... 53
Hình 2.14 : Hoạt động của Redirect server .................................................................. 53
Hình 2.15 : Cuộc gọi cơ bản giữa SIP và PSTN .......................................................... 54
Hình 2.16 : Cuộc gọi không thành công giữa SIP và PSTN ..................................... 55
Hình 2.18 : Thủ tục giải tỏa kết nối .............................................................................. 56
Hình 3.1 : Sơ đồ mạng báo hiệu quốc gia .................................................................... 59
Hình 3.2 : Sơ đồ mạng báo hiệu quốc tế ...................................................................... 61
Hình 3.3 : Mơ hình hoạt động của Cisco ITP .............................................................. 66
Hình 3.4:Mơ hình hoạt động của ITP như Gateway báo hiệu .................................... 68
Hình 3.5 : Mơ hình tổng thể........................................................................................... 70
Hình 3.6 : Layer 1 Hà Nội ............................................................................................. 70
Hình 3.7 : Layer 2 Hà Nội ............................................................................................. 71
Hình 3.8 : Layer 1 Hồ Chí Minh ................................................................................... 71
Hình 3.9 : Layer 2 Hồ Chí Minh ................................................................................... 72
Hình 3.10: Mơ hình tổng thể hệ thống của Cisco ........................................................ 73
Hình 3.11: Cấu trúc tổng quan hệ thống giám sát ....................................................... 76
Hình 3.12 :Các thành phần của hệ thống giám sát ...................................................... 77
Hình 3.13 : SpIserver chính và dự phịng kết nối tới hệ thống đĩa ............................ 78

7


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
- Xuất phát từ q trình phát triển của mạng viễn thơng: Cùng với sự phát

triển của khoa học kỹ thuật, viễn thông là một ngành quan trọng trong nền kinh tế
cũng như nhu cầu của cuộc sống trong xã hội hiện đại. Và trong mạng viễn thơng
thì báo hiệu là một phần khơng thể thiếu của mạng viễn thơng. Báo hiệu 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 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
- Xuất phát từ tình hình thực tế nhu cầu của người sử dụng: 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. Hệ thống báo hiệu SS7 ra đời 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, khơng tương thích với xu hướng mạng 3G, 4G trong
tương lai sử dụng cấu trúc all-IP.
Từ những nhu cầu trên, ngoài việc nghiên cứu lý thuyết về báo hiệu số 7 trên
nền TDM và IP (SIGTRAN), luận văn còn đi sâu và nghiên cứu hệ thống báo hiệu
trong mạng NGN. Tìm hiểu về thực trạng mạng báo hiệu của VNPT và một số đề
xuất kiến nghị cho dịch vụ báo hiệu của VTI. Giải pháp của Cisco đối với mạng báo
hiệu VNPT
2. Lịch sử nghiên cứu
Trong thời gian làm việc tại công ty, tác giả đã được tiếp cận , khai thác, vận
hành hệ thống báo hiệu tại VNPT. Tác giả nhận thấy báo hiệu là thành phần khơng
thể thiếu của mạng viễn thơng. Điều đó tạo tiền đề thuận lợi hơn để tác giả tìm hiểu
và hồn thành luận văn này.

8

3. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
-Mục đích : Do yêu cầu thiết yếu của mạng viễn thông trong xã hội hiện đại
đòi hỏi độ tin cậy cao, thời gian thiết lập cuộc gọi thấp và chất lượng dịch vụ ổn
định nên hệ thống báo hiệu SS7 ra đời được áp dụng hầu hết trong các mạng viễn
thông. Luận văn nghiên cứu về hệ thống báo hiệu trong mạng NGN và thực trạng
mạng báo hiệu của VNPT để từ đó đưa ra một số kiến nghị cho mạng di động thế hệ
mới cũng như giải pháp của Cisco đối với hệ thống báo hiệu tại VNPT
-Đối tượng : Nghiên cứu lý thuyết hệ thống báo hiệu trong mạng viễn thơng,
báo hiệu SS7 trong mạng NGN. Tìm hiểu cụ thể hệ thống báo hiệu trong mạng di
động thế hệ mới của VNPT và giải pháp của Cisco.
-Phạm vi : Hệ thống báo hiệu SS7 trong mạng viễn thông của VNPT tại Việt
Nam
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
- Nghiên cứu, tìm hiểu tổng quan về hệ thống báo hiệu trong mạng di động thế
hệ mới .
- Nghiên cứu về báo hiệu trong mạng NGN và các giao thức báo hiệu đặc
trưng của mạng .
- Tìm hiểu về thực trạng mạng báo hiệu của VNPT
- Từ thực tế mạng báo hiệu của VNPT tác giả chỉ ra những ưu, nhược điểm
của nó và đưa ra một số đề xuất cho hệ thống báo hiệu của mạng di động thế hệ mới
.

- Giải pháp STP của Cisco cho mạng báo hiệu tại VNPT.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về mạng

báo hiệu trong mạng di động thế hệ mới, báo hiệu trong mạng NGN.
- Phương pháp tìm hiểu thực tế: Tìm hiểu thực tế mạng báo hiệu tại VNPT từ
đó đưa ra các đề xuất về quy hoạch hệ thống báo hiệu cho mạng di động thế hệ mới

tại VPPT.

9


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU
1.1.

Tổng quan về mạng báo hiệu
Ngày nay hệ thống báo hiệu được xác định như là một kỹ thuật cơ bản và rất

quan trọng để truyền tải thông tin báo hiệu giữa các mạng thoại đi động và cố định,
các mạng gói cũng như các mạng thơng minh. Chồng giao thức báo hiệu được
chuẩn hóa bởi ITU-T và ANSI cho phép kết nồi bất kỳ nhà cung cấp nào trên bất kỳ
mạng nào. Được phát triển và ứng dụng từ những năm 80 của thế kỷ 20 , hệ thống
báo hiệu với nhiều ưu điểm nổi bật của mình đã đem lại cho người sử dụng nhiều
tiện ích như nâng cao chất lượng dịch vụ , độ tin cậy và các dịch vụ mới cũng như
đã và đang đem đến cho các nhà khai thác và quản lý mạng những khoản lợi nhuận
khổng lồ. Do đó chương này được dành để tìm hiểu những vấn đề tổng quan và cơ
bản nhất của hệ thống báo hiệu
1.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống báo hiệu
Trong mạng viễn thông báo hiệu 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 lệnh này
có liên quan đến q trình thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi.
Thơng 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.

10

Hình 1.1: Báo hiệu trong mạng viễn thơng
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 riêng . Hệ thống báo
hiệu này có nhược điểm là tốc độ thấp, dung lượng thơng tin bị hạn chế, chính vì
vậy mà khơng đáp ứng được u 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. Ngồi các thơng tin
về báo hiệu , trong đơn vị báo hiệu cịn 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 80, được thiết kế tối ưu cho mạng quốc gia và sử dụng trung kế
số . Tốc độ của đường báo hiệu đạt 64 kbps. Trong thời gian này mô hình tham
chiếu các hệ thơng mở OSI (Open System Interconection) cũng đã được phát triển
tương đối hoàn chỉnh và được áp dung cho mạng báo hiệu số 7. Hệ thống báo hiệu
số 7 được thiết kế không chỉ cho điều khiển thiết lập, giám sát các cuộc gọi điện
thoại mà cả các dịch vụ phi thoại.

11


Khi một thuê bao muốn thực hiện một cuộc gọi cần phải có tín hiệu thơng báo
để tổng đài chuẩn bị, đó là khi thuê bao nhấc ống nghe đã đóng mạch vịng th 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 thơng
thường như hình :

Hình 1.2: Sơ đồ báo hiệu cuộc gọi thông thường
1.1.2. Chức năng của hệ thống báo hiệu
12


Hệ thống báo hiệu thực hiện 3 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 vịng th bao,có trả
lời/khơng trả lời, đường dây bận/rỗi, bình thường/khơng bình thường, duy trì/giải
tỏa...
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 th 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
một cách tối ưu nhất. 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 thơng tin về cước phí.
1.1.2. 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.
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. Báo hiệu trên các đường trung kế

13


1.1.4.1. Báo hiệu kênh riêng CAS
Là phương thức báo hiệu mà mỗi kênh cuộc gọi lại tồn tại một kênh báo hiệu
dành riêng cho kênh cuộc gọi đó. Các thơng tin báo hiệu chứa các Code điều khiển
cuộc gọi, các Code được truyền trong kênh dành riêng cho báo hiệu trên cùng một
tuyến kết hợp với tuyến của kênh cuộc gọi .
Các loại hệ thống báo hiệu kênh riêng CAS :
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)
Hiệu suất báo hiệu không cao do 1 cuộc gọi chiếm 2 kênh ( kênh thoại và
kênh cho báo hiệu). Khi đó kênh báo hiệu này tồn tại trong suốt thời gian cuộc gọi
dù cuộc gọi có truyền tin hay không ( thông thường các thông tin báo hiệu lại chỉ
được truyền trước và sau khi kết thúc cuộc gọi) . Dẫn đến sự lãng phí khơng thuận
tiện nhất là cho các cuộc gọi chiếm nhiền thời gian như các cuộc gọi truyền dữ liệu

Vì sử dụng mã để báo hiệu nên số lượng các thông tin báo hiệu rất ít do đó
hạn chế khả năng điều khiển, thơng tin báo hiệu cho các dịch vụ giá trị gia tăng qua
mạng .
Kênh báo hiệu được truyền kết hợp cùng tuyến với kênh cuộc gọi do vậy khả
năng tìm kiếm và định tuyến kém cho các đầu cuối không cố định, đồng thời làm
tăng lưu lượng mạng báo hiệu trong quá trình tìm kiếm th bao di động do đó hạn
chế khả năng đáp ứng ngày càng cao của các dịch vụ giá trị gia tăng …
Yêu cầu được đặt ra là cần pảhi có một mạng báo hiệu mới đáp ứng được
mọi dịch vụ mới của công nghệ mạng truyền thông ( cả về dịch vụ thoại và dữ liệu )
ở thời điểm hiện tại và trong tương lai, các đòi hỏi ngày một lớn hơn về nhiều mặt
của khách hàng như đảm bảo chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, lưu lượng lớn và
khả năng đáp ứng nhanh …

14


Tất cả những điều này dẫn đến sự ra đời của mạng báo hiệu mới là mạng báo
hiệu kênh chung CCS đáp ứng được hầu hết các dịch vụ giá trị ra tăng và những đòi
hỏi mới của mạng viễn thông số hiện đại
1.1.4.2. Báo hiệu kênh chung CCS
Báo hiệu kênh chung là báo hiệu mà kênh báo hiệu không dành riêng cho kênh
cuộc gọi nào. Đây là phương thức báo hiệu theo bản tin sao cho mỗi một bản tin
được dùng trong báo hiệu cho một cuộc gọi . Bản tinh có khơn dạng chung cho mọi
cuộc gọi trong đó bản tin có thể được truyền trên kênh dành riêng cho báo hiệu
cùng tuyến với cuộc gọi hoặc có thể truyền trên một hoặc nhiều kênh chung trên các
tuyến khác tuyến cuộc gọi. Do đó nó lập thành một mạng báo hiệu độc lập với
mạng truyền tin, song song và đề lên mạng truyền tin đó.
Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khả
dụng :
Hệ thống thứ nhất là hệ thông báo hiệu kênh chung số 6 của CCITT, nó ra

đời vào đầu năm 1968 được sử dụng dành cho đường dây analog và cho lưu lượng
thoại quốc tế. Các đường làm việc với tốc độ thấp 2,4kb/s với độ dài bản tin bị hạn
chế và khơng có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn. Vì những hạn chế trên mà
hệ thống này không đáp ứng được sự phát triển của mạng.
Hệ thống thứ hai là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) của CCITT, ra đời vào
những năm 1979 – 1980 dành cho mạng chuyển mạch số trong nước và quốc tế ,
nơi có thể sử dụng hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao ( 64kb/s) hoặc cho các đường
dây analog. Hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT không những được thiết kế để điều
khiển, thiết lập , giám sát cho dịch vụ thoại mà còn sử dụng các cuộc gọi của dịch
vụ phi thoại. Thích ứng với nhiều loại mạng thông tin như : PSTN, Mobile, Data,
ISDN, IN …
Những ưu điểm hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) :
Tốc độ nhanh : Trong phần lớn các trường hợp thời gian thiết lập cuộc gọi
giảm dưới 1 giây. Do thông tin báo hiệu được truyền trực tiếp giữa các bộ vi xử lý,
tín hiệu được điều chế dưới dạng số và theo tốc độ chuẩn 64kb/s của CCITT.

15


Dung lượng cao : Mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho rất
nhiều cuộc gọi trong cùng một lúc . Nâng cao hiệu suất của việc sử dụng kênh
thơng tin trong mạng.
Tính kinh tế : SS7 cần ít thiết bị hơn so với thiết bị truyền thống . Một ưu
điểm nữa là SS7 chỉ chiếm kênh khi thuê bao gọi nhấc máy.
Độ tin cậy cao : Nhờ sử dụng mạng báo hiệu dành riêng cho độc lập và đè
lên tuyến truyền tin. Cùng với việc sử dụng các mã sửa sai ( như sử dụng các tổ hợp
bít phát hiện lỗi, giám sát và sửa lỗi cho các bản tin báo hiệu ).
Tính mềm dẻo : Do thực hiện việc truyền tin theo gói mà tốc độ báo hiệu có
thể thay đổi, khả năng phát triển thêm các dịch vụ mới và đáp ứng được nhiều loại
mạng được ra đời sau như:

 PSDN - The Public Switched Data Network: Mạng chuyển mạch số công
cộng.
 ISDN - The Intergrated Services Digital Network: Mạng số tích hợp đa
dịch vụ.
 IN - The Intelligent Network: Mạng thông minh.
 PLMN - The Public Land Mobile Network: Mạng thông tin di động công
cộng.

1.2. Hệ thống báo hiệu số 7
1.2.1. Các khái niệm cơ bản
1.2.1.1. Điểm báo hiệu
Điểm báo hiệu (SP: Signaling Point) là một node (đầu cuối báo hiệu) trên
mạng thực hiện việc chuyển mạch thoại cho các kênh thoại và thực hiện chuỷen
mạch gói cho các gói tin của báo hiệu SS7. Điểm báo hiệu giữ vai trò như một tổng
đài (chức năng truyền dẫn và định hướng lưu lượng qua mạng ) trong mạng viễn
thông.
Mỗi điểm báo hiệu được xác định duy nhất bởi một mã điểm ( Point Code –
PC) . Các mã điểm được mang bên trong bản tinh báo hiệu để xác định mã điểm
nguồn ( Origination PC – OPC) và mã điểm đích ( Destination PC – DPC) . Mỗi
16


điểm báo hiệu sử dụng bảng định tuyến để chọn đích đến chính xác cho mỗi bản tin
báo hiệu .

Hình 1.3: Các điểm báo hiệu
Mạng SS7 gồm có 3 loại điểm báo hiệu cơ bản: SSP, STP, SCP.
1.2.1.2. Điểm chuyển tiếp báo hiệu-STP
STP (Signaling Transfer Point ) là những tổng đài thực hiện việc chuyển mạch
gói để định tuyến lưu lượng mạng giữa các điểm báo hiệu. Một điểm chuyển tiếp

báo hiệu STP định tuyến mỗi bản tin đến một liên kết báo hiệu tại đầu ra dựa trên
thông tin định tuyến chứa trong bản tin báo hiệu SS7 , mà khơng có khả năng xử lý
bản tin này. Một STP có thể là một nút định tuyến báo hiệu thuần túy hoặc cũng có
thể gồm cả chức năng của một điểm kết cuối báo hiệu. STP hoạt động như là những
Hub trong mạng truyền dữ liệu vì vậy nó nâng cao việc sử dụng nhiều liên kết trực
tiếp phải cần giữa các SP . STP cũng được sử dụng để lọc tách các bản tin báo hiệu
giữa các mạng khác nhau
1.2.1.3. Điểm chuyển mạch dịch vụ- SSP
SSP ( Service Switching Point ) điều khiển việc thiết lập cuộc gọi, đồng thời
có khả năng dừng tiến trình gọi, u cầu những dữ liệu không biết và đưa ra những
phản ứng phù hợp với câu trả lời. Một điểm SSP gửi những bản tin báo hiệu tới các
SSP khác để thiết lập, quản lý, giải phóng kênh cuộc gọi được yêu cầu để hồn tất
một cuộc gọi. Một SSP cũng có thể gửi bản tin tới điểm điều khiển dịch vụ (SCP)
để xác định làm thế nào để định tuyến một cuộc gọi .
17


1.2.1.4. Điểm điều khiển dịch vụ- SCP
SCP ( Service Control Point ) là những cơ sở dữ liệu để từ đó cung cấp những
thơng tin cần thiết cho khả năng xử lý cuộc gọi đòi hỏi ở mức cao. SCP quản lý và
cung cấp dữ liệu, các dịch vụ số trong mạng SS7. Lưu lượng mạng được trải điều
trên các đường liên kết vì vậy nếu một liên kết bị thất bại lưu lượng báo hiệu sẽ
được định tuyến lại qua các đường liên kết khác .
1.2.1.5. 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 đấu nối 2 đầu báo hiệu. Môi trường truyền dẫn báo hiệu thường là khe
thời gian 16 (TS16) trong luồng PCM 30 có tốc độ 64Kbps. Đơi khi báo hiệu SS7
được truyền trong liên kết tốc độ thấp 4.8Kbps hay đường dây analog.
Giữa 2 điểm báo hiệu thường có từ 2 ->16 SL song song nhau tạo thành 1

chùm kênh báo hiệu (SL: Signaling Linkset).

Hình 1.4: Kết nối báo hiệu.
Tuyến báo hiệu (SR: Signaling Route) là con đường chuyển giao báo hiệu
giữa 2 SP, nó có thể chỉ là 1 SL nhưng cũng có thể là tập hợp nhiều SL và STP.
Chùm tuyến báo hiệu (SRS: Signaling Routeset) là tập hợp tất cả các tuyến báo hiệu
giữa 2 SP. Từ SP A đến SP B trong hình 1.4 có 2 kênh báo hiệu và có 5 chùm kênh
báo hiệu.
18


Hình 1.5: Các loại kênh 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 phịng của nó trong trường hợp nó khơng
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.
1.2.1.6. Phân cấp mạng báo hiệu.
Trong SS7, khi hai điểm báo hiệu có khả năng trao đổi bản tin báo hiệu với
nhau thơng qua mạng báo hiệu thì giữa chúng tồn tại một mối liên hệ báo hiệu. Các
liên hệ báo hiệu này có thể sử dụng các phương thức báo hiệu khác nhau, trong đó
phương thức báo hiệu được hiểu là mối quan hệ giữa việc truyền dẫn thông tin báo
hiệu và đường truyền thoại .

19

Hình 1.6: 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 cịn 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.
Để đáp ứng được yêu cầu phát triển của mạng viễn thông và đảm bảo chất
lượng báo hiệu cho mỗi cuộc gọi thì mạng báo hiệu SS7 được phân cấp . Các tổng
đài số hiện đại đáp ứng cả chức năng của điểm báo hiệu và điểm chuyển tiếp báo
hiệu. Khi xây dựng mạng viễn thông việc quyết định số mức điểm truyền báo hiệu
STP trong mạng là rất quan trọng. Nếu chỉ giới hạn về mặt chất lượng thì việc xây
dựng mạng có một mức STP được xem là thích hợp hơn cả. Tuy nhiên để đảm bảo
độ tin cậy gần như tuyệt đối thì cần lựa chọn giải pháp có từ hai mức trở lên

1.2.2. Mơ hình phân lớp của SS7
1.2.2.1. Kiến trúc phân tầng mạng SS7

20


Cũng giống như mơ hình OSI, kiến trúc mạng của SS7 cũng được phân lớp.
Tuy nhiên , trong khi mô hình của OSI gồm có 7 lớp thì mơ hình của SS7 chỉ được
phân thành 4 tầng , mỗi tầng đảm nhận những chức năng riêng biệt . Ba lớp thấp
nhất 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). Các phân lớp
MTP1, MTP2, MTP3 chuyển giao bản tin cho phần điều khiển ( phần User ) của nó

Hình 1.7: Kiến trúc giao thức SS7 và mơ hình OSI
1.2.2.2. Các lớp của SS7
Mơ hình phân lớp của SS7 gồm 4 lớp, mỗi lớp đảm trách chức năng riêng:
Lớp 1: Lớp liên kết dữ liệu báo hiệu mức vật lý.
Lớp 2: Lớp liên kết báo hiệu.
Lớp 3: Lớp mạng.
Lớp 4: Lớp người dùng.

21


►

Hình 1.8: Cấu trúc chức năng của SS7
MTP-1 Lớp liên kết dữ liệu báo hiệu mức vật lý (Đường số liệu

báo hiệu)
MTP-1 tương đương với lớp vật lý (lớp 1) trong mơ hình OSI. Lớp MTP-1
chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu vào trong dịng bít để truyền đi trên mạng. Lớp
này chịu trách nhiệm về đặc tính vật lý, đặc tính điện và chức năng của đường báo
hiệu

Trong đó :

Hình 1.9: MTP mức 1
ST – Kết cuối báo hiệu.
DS – Chuyển mạch số.
DCE – Thiết bị kết cuối trung kế số.

Các kênh số liệu báo hiệu có thể là số hoặc analog như là DS1 (1.544 Mbps),

E1(2.048 Mbps), DS0 (64kbps) và DsoA (56kbps). Kênh số được thiết lập bới các
22


kênh truyền dẫn và các bộ chuyển mạch số. Kênh analog được thiết lập bởi những
kênh truyền dẫn analog có tần số thoại (4KHz) và các Modem thoại.
►

MTP-2 Lớp liên kết báo hiệu (Đường báo hiệu )

Xác định chức năng và thủ tục để đảm bảo các bản tin có thể được truyền qua
các đường liên kết báo hiệu . MTP-2 cung cấp các chức năng phát hiện , sửa lỗi, khi
phát hiện lỗi trên đường truyền thì thực hiện việc truyền lại và phân phát tuần tự các
gói tin trên mạng. Cũng như mơ hình OSI, lớp này chỉ liên quan đến việc truyền dẫn
các bản tin từ các máy trạm này đến máy trạm tiếp theo trong mạng mà khơng liên
quan đến việc định tuyến các gói tin trên mạng.

►

Hình 1.10: MTP mức 2
MTP-3 Lớp mạng (Mạng báo hiệu )

MTP lớp 3 cung cấp các chức năng và thủ tục có liên quan đến định tuyến cho
bản tin và quản trị mạng. Chức năng xử lý bản tin là những chức năng định tuyến,
phân loại, điều khiển lưu lượng và phân phối bản tin. Chức năng quản trị mạng gồm
các chức năng quản trị kênh, quản trị lưu lượng và định tuyến . Các chức năng này
được mô tả trong hình sau:

23