Tổng quan về ứng dụng hệ thống báo hiệu số 7 ở mạng GSM cho giao tiếp A

ệ thống báo hiệu đã được xây dựng và sử dụng trên thực tế như hệ thống báo hiệu R2, báo hiệu số 5… hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 được đưa ra năm 1980 đã kết tinh các ưu điểm của các hệ thống báo hiệu trước nó. Các ưu điểm nổi bật của hệ thống báo hiệu CCS No.7 là: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế và rất mềm dẻo. Hệ thống báo hiệu này có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng được sự phát triển của mạng trong tương lai. ứng dụng của hệ thống báo hiệu CCSNo.7 rất đa dạng. Nó có thể sử dụng trong nhiều mạng viễn thông khác nhau như mạng điện thoại, mạng di động số GSM, mạng đa dịch vụ ISDN, mạng thông minh IN… Hệ thống thông tin di động tế bào số GSM là một hệ thống tiêu chuẩn quốc tế do ITU-T khuyến nghị. Hiện nay hệ thống này đã được đưa vào sử dụng ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam, ở Việt Nam hai Công ty đang khai thác hệ thống này là VMS và VINAPHONE. Hệ thông GSM xây dựng trên cơ sở cải tiến các tiêu chuẩn giao thức của ISDN, đây là một hệ thống đã được số hoá toàn bộ từ thuê bao trở đi. Do đặc thù di động của GSM nên 40% thời gian trong tổng số thời gian cuộc gọi phải được dành cho báo hiệu (ở mạng cố định báo hiệu chỉ dành khoảng 10%). Để đảm bảo báo hiệu cho hệ thống này, báo hiệu CCSNo.7 và cải tiến của nó đã được áp dụng cho mạng GSM. Mục đích của luận văn này là nghiên cứu một vấn đề nóng hổi của mạng GSM là các giao thức báo hiệu ở mạng này. Đây là vấn đề đặt ra cấp bách ở nước ta trong khi mà mạng GSM đã và đang tiếp tục được triển khai để bao phủ các vùng đô thị của toàn quốc. Do không tham gia vào xây dựng tiêu chuẩn, do thiết bị được các hãng nước ngoài chế tạo và lắp đặt nên các chuyên gia Việt Nam không thể không gặp nhiều trở ngại khi điều hành khai thác và phát triển các dịch vụ đa dạng của hệ thống di động GSM. Bản luận văn này nhằm lấp đi một phần nào khoảng trống nói trên. Hệ thống các giao thức báo hiệu ở mạng thông tin di động GSM rất lớn, do thời gian hạn chế nên bản luận văn này chỉ đề cập đến phần cấu trúc của hệ thống báo hiệu CCSNo.7 liên quan đến mạng điện thoại di động số GSM và ứng dụng của nó đối với một giao diện rất quan trọng của mạng GSM là: Giao diện A. Bản luận văn này được chia làm 3 chương: Chương I: Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7 - CCSNo.7 Chương II: Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7 ở mạng GSM Chương III: ứng dụng của báo hiệu CCSNo.7 cho giao tiếp A của mạng GSM. Luận văn này đã được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng - Trưởng Bộ môn Vô tuyến Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo Bưu chính Viễn thông I. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, của tập thể Giáo sư, Phó giáo sư, các Thầy Cô giáo Khoa Điện tử - Viễn thông, Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và các bạn đòng nghiệp trong Công ty Điện thoại Bưu điện Thành phố Hà Nội. Chương I Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7 CCSNo.7 I.1. Các khái niệm * Điểm báo hiệu (Signalling Point-SP) Điểm báo hiệu là một nút chuyển mạch hoặc một nút xử lý trong một mạng báo hiệu được cài đặt chức năng báo hiệu số 7 của CCITT. Một tổng đìa điện thaọi, hoạt động như một nút báo hiệu phải là tổng đài SPC và báo hiệu số 7 là dạng thông tin số liệu giữa các bộ xử lý. Mọi điểm báo hiệu trong một mạng báo hiệu đều được xác định bằng một mã riêng biệt 14 bít, còn gọi là mã điểm báo hiệu. SP là điểm báo hiệu có khả năng xử lý các bản tin báo hiệu có liên quan. * Đường nối báo hiệu (SL) và chùm đường nối báo hiệu (LS) Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 sử dụng đường nối báo hiệu (Singnalling Link-SL) để chuyển các bản tin tín hiệu giữa hai điểm báo hiệu. Trong thực tế, đường nối báo hiệu là một đường truyền trên một phương tiện truyền dẫn nào đó. Một số đường nối báo hiệu truyền song song và trực tiếp giữa điểm báo hiệu được gọi là chùm đường nối báo hiệu (Signalling Link Set). * Các loại điểm báo hiệu (Signalling Poin Modes) Một điểm báo hiệu mà tạo ra các bản tin báo hiệu phát đi được gọi là điểm báo hiệu gốc (O riginating Point). Một điểm báo hiệu là đích đến của bản thân tin báo hiệu được gọi là điểm báo hiệu đích (Destination Point). Một điểm báo hiệu mà nhận tín hiệu báo hiệu trên một đường nối báo hiệu nà và chuyển tiếp sang một đường nối báo hiệu khác, không tiến hành xử lý nội dung và bản tin được gọi là điểm truyền báo tín hiệu. (Signalling Transfer Point - STP) * Các phương thức báo hiệu Trong hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 khi hai điểm báo hiệu có khả năng trao đổi bản tin báo hiệu với nhau thông qua mạng báo hiệu thì có thể nói giữa chúng tồn tại một quan hệ báo hiệu (Signalling relation). Các liên hệ báo hiệu có thể sử dụng phương thức báo hiệu khác nhau, trong đó "phương thức báo hiệu" được hiểu là mối quan hệ đường đi của bản tin báo hiệu và đường tiếng có liên quan. + Phương thức báo hiệu liên kết (Associated mode): Trong phương thức này các bản tin báo hiệu và các đường tiếng giữa hai điểm được truyền trên một tập hợp đấu nối trực tiếp hai điểm này với nhau (Xem hình 1.1) Tựa liên kết Liên kết Đường báo hiệu Đường lưu lượng (Đường tiếng) Hình 1.1. Báo hiệu liên kết và tựa liên kết + Phương thức báo hiệu tựa liên kết (Quassi - associated mode): Trong công thức này các bản tin báo hiệu có liên quan đến đường truyền tiếng các truyền trên tuyến khác với tuyến thoại và qua một hoặc một vài điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP). * Tuyến báo hiệu (Signalling Route) và chùm tuyến báo hiệu (Route) Tuyến báo hiệu là một đường đã xác định trước để các bản tin được truyền giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích qua mạng báo hiệu. Như vậy tuyến báo hiệu sẽ là một chuỗi SP/STP và được đấu nối với nhau qua các chùm đường báo hiệu (SL). Chùm tuyến báo hiệu là tập hợp tất cả các tuyến báo hiệu mà bản tin báo hiệu có thể sử dụng để truyền đưa qua mạng báo hiệu đi từ điểm báo hiệu nguồn đến điểm báo hiệu đích. 1.2. Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7 1.2.1. Sơ đồ khối chức năng Hệ thống báo hiệu số 7 được chia thành một số khối chức năng như sau (xem hình 1.2.): + Phần chuyển bản tin (Message Transfer Part - MTP): Đây là hệ thống vận chuyển chung để chuyển bản tin báo hiệu giữa hai SP. Phần người sử dụng (UP) Phần người sử dụng (UP) Phần truyền bản tin (MTP) Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản của hệ thống báo hiệu số 7. + Phần người sử dụng (User Parts - UP): Đây thực chất là một số định nghĩa phần người sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng của hệ thống báo hiệu. 2MTP chuyển các bản tin báo hiệu giữa các UP khác nhau và hoàn toàn độc lập với nội dung bản tin được truyền. MTP chịu trách nhiệm chuyển chính xác bản tin từ một UP này tới một UP khác. Điều đó có nghĩa là bản tin báo hiệu được kiểm tra chính xác trước khi chuyển cho UP (bản tin báo hiệu sẽ không có lỗi, được chuyển tuần tự và không bị mất hoặc bị gấp đôi). UP là phần tạo ra và phân tích bản tin báo hiệu. Chúng sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu tới một UP khác cùng loại. Hiện tại tồn tại một số loại UP khác trên mạng lưới (Xem hình 1.3.) Phần ứng dụng Phần ứng dụng điều khiển cuộc gọi Quá trình ứng dụng khác Quá trình ứng dụng quản lý hệ thống DUP DUP DUP DUP DUP Chức năng quản lý mạng SCCP MHP-SNM Chức năng đường nối báo hiệu Giao tiếp Giao tiếp Mức 4 Mức 3 Mức 2 Mức 1 Đường nối số hiệu báo hiệu Đường nối số hiệu báo hiệu Kênh truyền dẫn SP M T P CCS7 Ký hiệu: CCS7: Báo hiệu kênh chung số 7; SP: Điểm báo hiệu DUP: Data User Part - Phần người sử dụng số liệu. TUP: Telephone User Part - Phần người sử dụng điện thoại USUP: Integrated Services User Part - Phần người sử dụng ISDN TC: Transaction Capabilities - Các khả năng trao đổi SCCP: Signalling Conection Control Part - Phần điều khiển nối thông báo hiệu. MHP: Phần xử lý bản tin; SNM: Quản lý mạng báo hiệu. MTP: Message Transfer Part: Phần truyền bản tin. Hình 1.3: Cấu trúc chức năng của CSS7 1.2.2. Cấu trúc bản tin báo hiệu Trong hệ thống báo hiệu số 7, thông tin tín hiệu được chuyển trong gói số liệu, còn được gọi là đơn vị báo hiệu (Signal Units), giống như các bản ghi dữ liệu với các trường là các bit mang các ý nghĩa khác nhau. Có ba kiểu đơn vị báo hiệu chính trong hệ thống báo hiệu số 7 như sau (Xem hình 1.4). MSU F CK SIF SIO LI Hiệu chỉnh lỗi F 8 16 8n, n>2 8 2 6 16 8 LSSU F CK SF LI Hiệu chỉnh lỗi F 8 16 8,16 2 6 16 8 FISU F CK LI Hiệu chỉnh lỗi F 8 16 2 6 16 8 Hình 1.4: Đơn vị báo hiệu trong hệ thống báo hiệu số 7 * MSU (Message Signal Unit - Khối tín hiệu bản tin): là đơn vị báo hiệu mang các thông tin báo hiệu. * LSSU (Link Status Signal Unit - Khối tín hiệu trạng thái đường nối): là đơn vị báo hiệu sử dụng để quản lý các đường nối. * FISU (Fill In Signal Unit - Khối tín hiệu đệm): là đơn vị báo hiệu để lấp đầy khoảng trống khi không có thông tin báo hiệu cần chuyển và để công nhận các đơn vị báo hiệu đã chuyển. Trong đơn vị báo hiệu chứa một số trường, một trong các trường quan trọng nhất là trường thông tin báo hiệu (Signalling Information Field - SIF). Đây là trường chứa thông tin trong MTP. Nó chứa thống tin báo hiệu được chuyển tới từ UP và một nhãn (label). (Xem hình 1.5) Thông tin về loại UP sử dụng trong MSU được đặc trưng bằng trường SIO (Serviece In fornation Octet). LI (Length Indicator) chứa thông tin số octets giữa trường LI và trường CK. Thông tin trong trường hợp này khác nhau trong ba kiểu đơn vị báo hiệu: LI = 0: Đơn vị báo hiệu FISU LI = 1 hoặc 2: Đơn vị báo hiệu LSSU LI > 2: Đơn vị báo hiệu MSU. CK (Check bits) chứa thông tin để phát hiện lỗi bit. Error Corection bao gồm 4 trường số thứ tự thuận (Forward Sequence Number- FSN), số thứ tự ngược (Backward Sequence Number - BSN), bít chỉ thị tiến (Forward Indication Bit- FIB), bít chỉ thị lùi (Backward Idicator Bit- BIB). Các tín hiệu này thường được sử dụng để kiểm tra lỗi tuần tự để yêu cầu truyền lại. F (Flag) là cờ hiệu để chỉ thị bắt đầu và kết thúc bản in. *** Hình 1.5. Trường thông tin báo hiệu MSU. 1.3. Cấu trúc mạng báo hiệu số 7 1.3.1. Các thành phần của mạng ã Điểm báo hiệu (Signalling Point - SP) SP là một trong những nút báo hiệu số 7, bao gồm cả MTP và 1 hoặc nhiều phần của người sử dụng được thực hiện. Một tổng đài nội hạt thực hiện hệ thống báo hiệu số 7 là một ví dụ của điểm báo hiệu. ã Điểm truyền báo hiệu (Signalling Transfer Point- STP) STP là một nút trong mạng báo hiệu số 7, nó truyền tín báo thu được tới các điểm báo hiệu khác. Nó chỉ sử dụng các chức năng MTP (đôi khi cũng là các chức năng của SCCP). Tổng đài Tandem là 1 ví dụ về tổng đài có khả năng của điểm truyền báo hiệu kết hợp. Một tổng đài có thể là SP, vừa có thể là STP. ã Cặp STP Để nâng cao độ tin cậy của STP, thì các STP thường làm việc cùng nhau thành từng cặp. Thông thường lưu lượng báo hiệu được chia giữa STP trên cùng 1 tải chung. Trong trường hợp sự cố ở 1 STP này, thì các STP khác phải có khả năng xử lý tất cả các lượng báo hiệu ở STP có sự cố. ã Đường nối báo hiệu (Signalling Link - SL) Đường nối báo hiệu gồm hai đầu cuối báo hiệu đầu nối với các loại môi trường truyền dẫn (như khe thời gian ở hệ thống PCM). ã Chùm đường báo hiệu Một chùm đường nối báo hiệu bao gồm một hoặc nhiều (lên tới 16) các đường báo hiệu song song. 1.3.2. Cấu trúc mạng báo hiệu 7 Điều ưu tiên khi tiến hành lập kế hoạch mạng là thiết lập cấu trúc mạng báo hiệu số 7 trên cơ sở là phương thức báo hiệu tựa liên kết. Rất nhiều nước sử dụng cấu trúc tầng (hình 1.6). Mạng báo hiệu quốc gia được chia thành các mạng báo hiệu vùng. Mỗi vùng được phục vụ bởi một cặp STP (STP - Pair). Các SP trong một vùng được đấu nối tới cặp STP của vùng đó. Các STP của các vùng được đấu nối lên STP quốc gia. Như vậy có hai mức STP và được gọi là: ã STP quốc gia (National STP) ã STP vùng (Regional STP) ***** Hình 1.6: Mạng báo hiệu cấu trúc tầng Trong mạng báo hiệu quốc tế, một hoặc vài tầng được thiết lập. Các điểm truyền báo hiệu quốc tế được gọi là các STP đã được sử dụng: ã STP kết hợp (Intergrated STP): Đây là một tổng đài Transit hoặc nội hạt có chức năng STP. Ưu điểm của loại này là lắp đặt nhanh, giá cả hiệu quả nhưng khả năng xử lý lưu lượng báo hiệu thấp. ã STP độc lập (Stand Alone STP): Đây là một tổng đài đơn giản. Nó chỉ bao gồm phần đầu cuối báo hiệu (Signalling terminal) và phần xử lý chuyển tiếp báo hiệu. Toàn bộ dung lượng xử lý phục vụ cho chức năng STP. Loại STP này sẽ không bị ảnh hưởng bởi lỗi trong các phần khác của tổng đài. Độ tin cậy mạng lưới là một yếu tố quan trọng nhất trong khi tiến hành lập kế hoạch mạng báo hiệu. Thông thường trong cấu trúc mạng báo hiệu sẽ được thiết kế ít nhất là hai hướng khác nhau cho các liên hệ báo hiệu. Trong trường hợp một hướng bị sự cố thì toàn bộ lưu lượng báo hiệu sẽ được chuyển trên hướng còn lại. Trên thực tế có hai kiểu kết nối giữa các mức của mạng báo hiệu như sau: ã Single - Mate (Paired Allocation): Tất cả các đường báo hiệu và STP của một nhóm được nối tới một cặp STP của mức trên (Xem hình 1.7a). Khi một hướng bị sự cố, toàn bộ lưu lượng báo hiệu sẽ được chuyển sang hướng còn lại. Như vậy với kiểu kết nối này STP phải đảm nhiệm được toàn bộ lưu lượng khi STP đối xứng bị sự cố. ã Multiple - Mate (Free Allocation): Trong kiểu này các STP không chỉ phục vụ cho SP, STP của một nhóm, mà nó còn có thể phục vụ cho SP của một vài nhóm khác (Xem hình 1.7b). Với cấu trúc này khi có một STP bị sự cố thì lưu lượng của nó có thể được phân chia cho một vài STP khác. Với cấu trúc Multiple - Mate sẽ đạt được hiệu quả kinh tế cao hơn, tuy nhiên nó sẽ làm mạng báo hiệu trở nên phức tạp không đồng nhất. Khi thiết kế mạng, để giảm chi phí đầu tư, người ta có thể tổ chức các đường báo hiệu trực tiếp giữa các SP, STP có lưu lượng lớn của các vùng hoặc các mức khác nhau. a) Single - Mate b) Multiple - Mate Hình 1.7: Cấu trúc mạng Single - Mate và Multiple - mate. 1.4. Mô hình tham khảo OSI 1.4.1. Giới thiệu Từ lâu chúng ta đã có các tiêu chuẩn để đấu nối bất kỳ một máy điện thoại nào vào mạng và tạo cho thuê bao có thể thông thoại đi khắp nơi trên thế giới. Trong những năm 70, thông tin số liệu đã được phát triển một cách nhanh chóng. Các nhà sản xuất các hệ thống thông tin số liệu khác nhau đã phát triển các tiêu chuẩn riêng của họ cho các thủ tục thông tin số liệu, tạo ra một số tiêu chuẩn riêng biệt cho các hệ thống này. Sự khác nhau về tiêu chuẩn tạo ra nhiều bất lợi cho người sử dụng và nói chung làm tăng các yêu cầu về tiêu chuẩn trong thông tin số liệu quốc tế. Việc tăng các yêu cầu thông tin giữa các hệ thống máy tính khác nhau đòi hỏi phải đưa ra một tiêu chuẩn quốc tế. Viện tiêu chuẩn Anh (BSI) là cơ quan đầu tiên khởi đầu vấn đề này cùng tổ chức tiêu chuẩn thế giới (ISO) trong năm 1979/80. Mục đích là đưa ra một tiêu chuẩn cho phép kết nối các hệ thống thông tin số liệu khác nhau trên toàn thế giới. Năm 1980, ISO đã giới thiệu kết quả công việc tiêu chuẩn hoá theo dạng mô hình tham khảo OSI (Open System Intẻconnection). OSI có nghĩa là hệ thống giao tiếp mở. Các hệ thống mở là các hệ thống sử dụng các thủ tục thông tin đã được tiêu chuẩn hoá được phát triển theo mô hình tham khảo. Do vậy mọi hệ thống mở đầu có khả năng thông tin với nhau. Các hệ thống mở có thể là các máy tính, các tổng đài, các mạng truyền số liệu… Năm 1984, CCITT đã đưa khuyến nghị X.200 mô tả rất chi tiết về mô hình OSI. 1.4.2. Cấu trúc mô hình tham khảo OSI Mô hình tham khảo OSI cung cấp một cấu trúc theo kiểu phân lớp cho các hệ thống thông tin máy tính. Nó bao gồm 7 tầng (Xem hình 1.8). Trong cấu trúc phân lớp, mỗi lớp được xây dựng trên dưới nó và nó cung cấp các dịch vụ cho lớp trên nó. Sự cài đặt dịch vụ là hoàn toàn trong suốt đối với các lớp cao hơn. Các lớp trong cùng một mức của các hệ thống khác nhau sẽ hội thoại với nhau. Các qui tắc và qui ước được dùng các hệ thống khác nhau sẽ hội thoại với nhau. Các qui tắc và qui ước được dùng trong việc hội thoại đó được gọi là giao thức (protocol) của mức đó. Giữa các cặp lớp nằm kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác nguyên thuỷ và các dịch vụ mà lớp dưới cung cấp cho lớp trên. Phần người sử dụng Phần người sử dụng Hệ thống A Các giao thức Hệ thống B Lớp áp dụng Lớp áp dụng Lớp trình bày Lớp trình bày Lớp phiên Lớp phiên Lớp truyền tải Lớp truyền tải Lớp mạng Lớp mạng Lớp đường nối SL Lớp đường nối SL Lớp vật lý Lớp vật lý Đường vật lý Hình 1.8: Mô hình tham khảo OSI Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ lớp thứ i của hệ thống này sang lớp thứ i của hệ thống khác (trừ lớp thấp nhất). Mỗi lớp chuyển dữ liệu và thông tin điều khiển xuống lớp ngay dưới nó, cứ thế tiếp tục cho tới lớp thấp nhất. ở lớp thấp nhất sẽ có đường truyền thông vật lý tới lớp thấp nhất của hệ thống tương ứng. Trong hệ thống, phát giao thức của từng lớp sẽ đưa thêm các thông tin vào số liệu nhận từ lớp trên nó. Việc thêm vào thường là một đề mục, có trường hợp thêm các điểm đánh dấu. Trong hệ thống thu, giao thức cho từng lớp được sử dụng để giải quyết cho từng lớp tương ứng. Khi số liệu lớp áp dụng ở phía thu nó chỉ còn gồm số liệu thật mà lớp áp dụng phía phát gửi. Các chức năng chủ yếu của mỗi tầng như sau: ã Lớp áp dụng (Application layer): Lớp này thiết lập đấu nối giữa các lớp trình bày trong hệ thống khác. Nó còn điều khiển đấu nối, đồng bộ phiên và cắt đấu nối. Quan trọng nhất là nó cho phép lớp trình bày định điểm kiểm tra để bắt đầu việc phát lại nếu truyền dẫn bị gián đoạn. ã Lớp truyền tải (Transporrt layer) Lớp này đảm bảo chất lượng các dịch vụ mạng mà lớp áp dụng yêu cầu. Các chức năng của nó là: nhận biết lỗi, sửa lỗi, điều khiển lưu lượng. Lớp truyền tải tối ưu hoá thông tin số liệu bằng cách ghép và tách các luồng số liệu trước khi số liệu đến được mạng. ã Lớp mạng (Network Layer): Dịch vụ của lớp mạng là cơ sở cung cấp một kênh để truyền thông tin số liệu giữa các lớp vận chuyển trong các hệ thống khác nhau. Lớp mạng có chức năng thiết lập, bảo dưỡng, cắt đấu nối giữa các hệ thống, xử lý địa chỉ và tạo tuyến trung kế. ã Lớp đường nối số liệu (Data link layer): Lớp này cung cấp một trung kế không lỗi giữa các tầng mạng. Lớp này bao gồm các nguồn nhận biết lỗi, sửa lỗi, điều khiển lưu lượng và phát lại. ã Lớp vật lý (Physical layer) Lớp này cung cấp các chức năng về cơ, điện và các thủ tục để hoạt hoá, bảo dưỡng và khoá các kênh trung kế cho việc truyền các bit giữa các đường số liệu. Lớp vật lý còn có chức năng biến đổi số liệu thành các tín hiệu phù hợp với môi trường truyền dẫn. 1.4.3. Quan hệ giữa CCTTT No.7 và OSI Quy định đầu tiên của hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT công bố đầu năm 1980 trong sách vàng (Yellow Book) và cũng cùng năm đó tổ chức tiêu chuẩn quốc tê (ISO) đã giới thiệu mô hình OSI. Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 là một kiểu thông tin số liệu chuyển mạch gói, nó được cấu trúc theo kiểu module, rất giống với mô hình OSI, nhưng nó chỉ có 4 mức tương ứng với 4 nhóm chức năng. Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7, được phát triển trước khi giới thiệu mô hình cấu trúc mở OSI, mục đích của các nhà nghiên cứu hệ thống này là để định nghĩa một hệ thống báo hiệu chứ không phải là một hệ thống thông tin chung (Xem hình 1.9). Chức năng đường nối số liệu báo hiệu cung cấp các dịch vụ lớp vật lý 1 của OSI cung cấp. Đường nối báo hiệu trùng với đường nối số liệu lớp 2 của OSI. Các chức năng mạng rơi vào lớp mạng của OSI. Hệ thống báo hiệu số 7 kết hợp các chức năng mức cao thành một khối được gọi là phần người sử dụng. Mức 3 và SCCP tương ứng với lớp 3 của OSI. TC tương ứng với các lớp 4,5,6. TC ở hình vẽ bao gồm phần xử lý dịch vụ trung gian (TC-ISP:TC- Intermediate Service Part) và phần ứng dụng các khả năng giao dịch (TC Application Part). Theo các khuyến nghị của CCITT thì TC- ISP được dành cho tương lai còn TC hiện nay chủ yếu chứa TCAP. Việc trang bị cho mỗi tổng đài cho phép thâm nhập đến phần các cơ sở dữ liệu. Như vậy ngoài việc kết nối các cuộc gọi phát và thu, trong quá trình xử lý còn thực hiện các xử lý đặc biệt: phát thông tin quay số bởi thuê bao đến trung tâm điều khiển các dịch vụ và thu thông tin về nơi nhận, thông tin kết nối cho các kiểu mạng khác nhau (VD: vị trí đầu cuối di động) và tính cước thông tin cho phần các cơ sở dữ liệu đưa ra các dịch vụ trên cơ sở thông tin thu được. 1.5. Cấu trúc chức năng MTP 1.5.1. Phân chia chức năng của các mức trong MTP Phần MTP là phần chung cho tất cả các UP khác nhau. Nó bao gồm đường nối số liệu báo hiệu (Signalling Data Link - level 1), để đấu nối giữa hai tổng đài và hệ thống điều khiển chuyển bản tin (Message Transfer Control System) - Hệ thống điều khiển chuyển bản tin lại được chia thành 2 phần: chức năng đường nối số liệu báo hiệu (Signalling Link Function - level 2) và chức năng mạng báo hiệu (Signalling Network Function - level 3). (Xem hình 1.10). Ký hiệu: MTP: Message Transfer Part - Phần truyền bản tin SCCP: Signalling Conection Contiel Pavi - Phần điều khiển kết nối báo hiệu ISP: Intermedlate Service Part - Phần dịch vụ trung gian TC: Transaction Capabilities - Các ứng dụng trao đổi TCAP: Transaction Capabilities Application Part - Phần ứng dụng các khả năng giao dịch. ASE: Application Service Elemen - Phần tử dịch vụ ứng dụng AE: Application Elements- Các phần tử ứng dụng SAME: System Management Application - Quá trình ứng dụng quản lý hệ thống. Lưu ý: Chức năng của TC ISP để mở cho nghiên cứu tương lai. Hiện nay thông tin bản tin TCAP được trao đổi trực tiếp với SCCP. Hình 1.9: Mối quan hệ giữa hệ thống báo hiệu số 7 và OSI Hình 1.10. Cấu trúc chung của chức năng hệ thống báo hiệu ã Chức năng đường nối báo hiệu Chức năng đường nối báo hiệu giám sát đường số liệu báo hiệu như phát hiện bản tin lỗi, điều khiển bản tin tuần tự chính xác bản tin nhận và gửi và không để mất bản tin hoặc gấp đôi bản tin. ã Chức năng mạng báo hiệu Chức năng mạng báo hiệu gồm chức năng điều khiển lưu lượng (Message Handling) và quản lý mạng báo hiệu (Signalling Network Management). ã Điều khiển bản tin báo hiệu Xử lý bản tin báo hiệu bao gồm chức năng tạo tuyến cho bản tin tới các đường nối và phân chia chính xác các bản tin nhận được cho các UP. ã Quản lý mạng báo hiệu Trong trường hợp mạng báo hiệu có sự cố do một đường báo hiệu hoặc một điểm báo hiệu nào đó bị hỏng, chức năng này có khả năng cấu hình lại và hoạt hoá đường báo hiệu để duy trì các dịch vụ. Hệ thống báo hiệu số 7 không phải là một hệ thống lớn đơn nhất. Nó là một hệ thống được phân lớp với các lớp (mức) có chức năng bao hàm giao diện (các chức năng và thủ tục) được định nghĩa rõ ràng. Cấu trúc chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 được cho ở hình 1.3. 1.5.2. Đường nối số liệu báo hiệu (MTP mức 1) Mức 1 trong MTP gọi là đường truyền số liệu báo hiệu, nó tương đương với mức 1 trong mô hình OSI. Đường truyền số liệu báo hiệu là một đường truyền dẫn số liệu hai chiều. Nó bao gồm hai kênh số liệu hoạt động đồng thời trên hai hướng ngược nhau với cùng một tốc độ (Xem hình 1.11). ***** ETC: Thiết bị mạch đầu cuối (Equipment Terminal Circuit) MUX: Ghép kênh SWTICH: Thiết bị chuyển mạch ST: Đầu cuối báo hiệu (Signalling Terminal) Hình 1.11: Mức 1 và mức 2 của MTP Đường nối số liệu báo hiệu có thể là đường tín hiệu số hoặc tương tự. Đường nối số liệu báo hiệu số được xây dựng trên kênh truyền dẫn số (64Kb/s) và tổng đài chuyển mạch số. Đường nối số liệu báo hiệu tương tự được xây dựng trên kênh truyền dẫn tương tự (4Khz) và Modem. Chỉ tiêu nói chung Ê 10-6/ Giao thức mức I định nghĩa các đặc tính vật lý, điện và các chức năng của các đường báo hiệu đấu nối với các thành phần CCS No.7. Các đặc tính này được mô tả chi tiết trong khuyến nghị CCTTT G703, G732 và G734. 1.5.3. Đường nối báo hiệu (MTP mức 2) Phần chuyển chức năng đường nối số liệu (mức 2), cùng với đường nối số liệu báo hiệu (mức 1) tạo một đường nối số liệu tin cậy cho việc chuyển các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu được đấu nối trực tiếp. Có ba kiểu đơn vị báo hiệu (MSU, LSSU và FISU), chúng được phân biệt với nhau bằng giá trị chứa trong trường chỉ thị độ dài (LI). (Xem hình 1.12). Chức năng đường báo hiệu bao gồm: ã Chức năng điều khiển đường báo hiệu Thông tin báo hiệu cần chuyển được chứa trong đơn vị báo hiệu MSU. MSU bao gồm một số trường điều khiển và trường thông tin (Xem hình 1.13). Do độ dài của thông tin báo hiệu cần chuyển biến động nên độ dài của MSU cũng không cố định. Các trường điều khiển được xử lý trong tầng 2 để chuyển chính xác các bản tin. *** Hình 1.13: Đơn vị báo hiệu MSU *** MSU: Messaage Signal Unit - Khối tín hiệu bản tin LSSU: Link StatusSignal Unit- Khối tín hiệu trạng thái đường nối FISU: FIll in Signal Unit- Khối tín hiệu điện SF: Status Field - Trường trạng thái SIF: Signalling information Field - Trường thông tin báo hiệu SIO: Service Infornation Octet- Byte thông tin dịch vụ Label: Nhãn Li: Length Indication - Chỉ thị độ dài F: Flag - Cờ CK: Check Sum - Kiểm tra tổng BSN: Backward Sequency Number- Số trình tự ngược FSN: Forward Sequency Number - Số trình tự thuận FIB: Forward Indicator Bit - Bít chỉ thị thuận BIB: Backward Indicator Bit - Bít chỉ thị ngược Hình 1.12: Các kiểu đơn vị báo hiệu ã Sự phân dịnh ranh giới các đơn vị báo hiệu Bắt đầu và kết thúc của đơn vị báo hiệu được chỉ thị bằng một cờ (Flag) có độ dài 8 bit. Nội dung của cờ đó là "01111110". Để tránh nhầm lẫn với đoạn số liệu có dạng trên trong đơn vị báo hiệu người ta thêm một bit "0" vào sau 5 bit "1" xuất hiện liên tục. Bit thêm vào được gọi là bit - stuffing. Khi nhận số liệu ST sẽ xoá các bit này đi. Cờ kết thúc của đơn vị báo hiệu trước cũng là cờ bắt đầu của đơn vị báo hiệu sau. ã Phát hiện lỗi bit (Error Detection) Chức năng phát hiện lỗi sử dụng 16 bit của trường CK trong mỗi đơn vị báo hiệu. Phương pháp kiểm tra là một con số tổng các số liệu đường truyền (Cheksum). ở đầu thu nếu CK tính ra được không trùng với CK trong đơn vị báo hiệu nhận được thì đơn vị báo hiệu đó bị sai. ã Hiệu chỉnh lỗi (Error Correction) Trường Error Correction được sử dụng để điều khiển lưu trình của các bản tin báo hiệu. Nó có độ dài 16 bit và bao gồm các trường con. Số trình tự thuận (Forward Sequence Number - FSN), số trình tự ngược (Backward Sequence Number - BSN), bit chỉ thị thuận (Forward Indicator Bit - FB), bit chỉ thị ngược (Backward Indicator Bit - BIB) (Xem hình 1.14). **** Hình 1.14: Trường hiệu chỉnh lỗi Mỗi bản tin báo hiệu khi truyền được gắn thêm các số tuần tự. Các MSU sẽ được truyền lại khi phát hiện có lỗi. Các LSSU và FISU sẽ không được truyền lại. Có 3 phương pháp để sửa sai: ã Phương pháp sửa sai cơ bản Trong phương pháp này, một đơn vị báo hiệu sau khi đã được truyền sẽ được lưu giữ trong bộ đệm truyền lại (Retransimision Bufer). Nếu bản tin nhận chính xác thì ST phía nhận sẽ gửi bản tin công nhận (Positive Acknowledgemnt) bằng cách chèn FSN và BSN vào đơn vị báo hiệu gửi trả phía phát. Trong đơn vị báo hiệu gửi trả này BIB sẽ được đặt bằng FIB. Khi phía phát nhận được bản tin này nó sẽ xoá đơn vị báo hiệu trong bộ đệm truyền lại. Nếu bản tin nhận được có lỗi, ST phía nhận sẽ gửi bản tin không công nhận (Negative Acknowledgement) bằng cách đảo lại bit BIB, FSN của bản tin chính xác nhận được cuối cùng sẽ được đặt vào BSN của bản tin không công nhận. Khi nhận được bản tin không công nhận phía phát sẽ ngừng truyền đơn vị báo hiệu trong bộ đệm truyền lại sẽ được phát theo thứ tự. ã Phương pháp sửa sai cơ bản với sự nhắc lại Phương pháp này dựa trên cơ sở của phương pháp sửa sai cơ bản có thêm một số đặc tính như sau: a. Mỗi MSU được truyền hai lần liên tiếp nhau. b. Mỗi MSU có cờ (Flag) bắt đầu và kết thúc riêng. ã Phương pháp truyền lại có chu kỳ Một đơn vị số liệu đã được truyền và chưa nhận được bản tin công nhận thì sau một khoảng thời gian nhất định sẽ được phát lại theo thứ tự. Phương pháp này thường được sử dụng cho các đường báo hiệu có thời gian trễ lớn hơn 15ms và cho tất cả các đường báo hiệu thiết lập qua vệ tinh. ã Đồng chỉnh ban đầu (Initial Aligment) LSSU ***** CBA Chỉ thị 000 Trạng thái "O" đồng bộ (out of alignment) 001 Trạng thái "N" đồng bộ bình thường (Normal alignment) 010 Trạng thái "E" đồng bộ khẩn (Emergency alignment) 011 Trạng thái "OS" - Không làm việc (out of service) 100 Trạng thái "PO" - Bộ xử lý bị sự cố (Processor outage) 101 Trạng thái "O"- Bận (Busy) Hình 1.15: Đơn vị báo hiệu LSSU Đồng chỉnh ban đầu được sử dụng khi khởi động một đường báo hiệu hoặc khi khởi tạo lại một đường báo hiệu khi bị sự cố. Quá trình đồng chỉnh dựa trên đơn vị báo hiệu LSSU. Cấu trúc của đơn vị báo hiệu LSSU được mô tả qua hình 1.15. Trong trường hợp SF có 3 bit để đánh dấ trạng thái của đường báo hiệu. Quá trình đồng chỉnh ban đầu là quá trình đo tỷ số lỗi bit để đảm bảo an toàn cho việc thiết lập tin cậy đường báo hiệu. Có hai kiểu đồng chỉnh ban đầu như sau: a. Bình thường: có số octet cần truyền là Pn = 216 tương đương với 8,2s trên đường truyền 64kb/s. b. Khẩn cấp: có số Octet cần truyền là Pn = 216 tương đương với 0,5s trên đường truyền 64Kb/s. Xử lý ngừng hoạt động (Processor outage). Xử lý ngừng hoạt động liên quan tới tình thế khi bản tin báo hiệu không thể thuyền tới chức năng của tầng 3 và 4. Điều này có thể là bộ xử lý trung tâm bị hỏng. Khi bộ điều khiển đường báo hiệu phát hiện ra trạng thái này nó sẽ liên tục gửi đơn vị báo hiệu LSSU và huỷ bỏ toàn bộ các MDU đã nhận được. ã Điều khiển lưu lượng mức 2. Khi đầu thu báo hiệu phát hiện ra hiện tượng nghẽn, nó sẽ gửi một thông báo cho đầu phát thông qua đơn vị báo hiệu LSSU và từ chối chấp nhận tất cả cacs MSU vào. Khi mức độ nghẽn giảm, nó lại tiếp tục chấp nhận các MSU. Trong khi nghẽn, đầu phát sẽ gửi thông báo về tình trạng này theo chu kỳ. Nếu sự tắc nghẽn kéo dài, đầu phát sẽ chỉ thị đường báo hiệu bị lỗi. Hiện tượng tắc nghẽn sẽ được bộ điều khiển đường báo hiệu thông báo lên cho MTP tầng 3. ã Giám sát lỗi đường báo hiệu. Có hai kiểu giám sát đường báo hiệu: giám sát tỷ số lỗi của đơn vị báo hiệu (SUERM) và giám sát tỷ số lỗi đồng chỉnh (AERM). SUERM) được sử dụng khi đường báo hiệu đang trong trạng thái hoạt động . SUERM cung cấp mộtchỉ t._.hị lỗi quá ngưỡng cho phép lên MTP tầng 3 đưa đường báo hiệu vào trạng thái không hoạt động . Bộ giám sá tỷ lệ lỗi của đơn vị báohiệu dựa trên một bộ đếm lỗi đơn vị báo hiệu, kể cả đơn vị báo hiệu FISU. Khi có một đơn vị báo hiệu bị lỗi thì bộ đếm sẽ tăng lên 1 và cứ 256 đơn vị báo hiệu nhận được tốt thì bộ đếm lại giảm đi 1. Khi bộ đếm đạt tới giá trị 64 thì sẽ có cảnh báo về quá mức lỗi cho phép, thông báo này sẽ được gửi tới MTP tầng 3 và đường báo hiệu bị chuyển vào trạng thái không hoạt động . Khi xảy ra mất đồng chỉnh (khi thu được liên tiếp nhiều hơn 6 bít 1), thiết bị giám sát lỗi sẽ thay đổi phương thức đếm, chuyển sang đếm Octet, cứ nhận được 16 Octet bộ đếm lại tăng lên 1 và quá trình lên 1 và quá trình cứ nhận được 16 Octet bộ đếm lại tăng lên 1 và quá trình lên 1 và quá trình đếm sẽ dừng lại sau khi bộ đếm vượt ngưỡng. - AREM được sử dụng trong khi báo hiệu ở trạng thái đồng chỉnh ban đầu. Thiết bị giám sát lỗi đồng chỉnh làmột bộ đếm tuyến tính. Bộ đếm bắt đầu từ 0 tại thời điểm bắt đầu đồng chỉnh và số đếm sẽ tăng thêm 1 sau mỗi lần thu được tin có lỗi. đồng chỉnh ban đầu không thành công nếu vượt giá trị ngưỡng trước khi kết thúc thời gian đồng chỉnh. 1.5.4. Mạng báo hiệu (MTP mức 3). Mức 3 của hệ thống báo hiệu số 7 cung cấp các chức năng và các thủ tục để truyền các bản tin giữa các điểm nút của hệ thống báo hiệu. Mức mạng báo hiệu xây dựng các chức năng quản lý và định tuyến nằm trên mức đường nối báo hiệu. Bằng cách sử dụng các đường nối này mức mạng đảm bảo việc truyền bản tin có độ tin cậy ngay cả khi xảy ra sự cố tại một đường nối nay một nút. Các chức năng của mức 3 được chia thành 2 loại cơ bản: xử lý bản tin báo hiệu và quản lý mạng báo hiệu. ã Xử lý bản tin báo hiệu: Đảm bảo các bản tin được phát đi bởi một phần người sử dụng tại một điểm báo hiệu được đưa đến phần người sử dụng tương ứng tại một nơi nhận đã được xác định trước. Chức năng xử lý bản tin báo hiệu bao hàm phân loại, phân phối và định tuyến. Chức năng này dựa vào bộ chỉ thị của mạng ở trường SIO và nhãn định tuyến chức trong các tin báo nhằm để nhận dạng rã ràng các điểm đầu và điểm cuối. ****** Hình 1.1.6: Chức năng xử lý tin báo hiệu. + Định tuyến tin báo: được sử dụng ở mỗi điểm báo hiệu (SP) để xác định đường nối báo hiệu đi (SL) mà trên đường nối đó bản tin phải được gửi đến điểm chỉ cuối của nó. Việc định tuyến tin báo tới đường nối báo hiệu thích hợp được dựa va ò bộ chỉ thị của mạng (NI - Network Indicator) ở Octet thông báo dịch vụ, ở trường lựa chọn đường nối số liệu (SLS - Signalling Link Selection) và ở mã của địa chỉ cuối ở nhãn định tuyến (DPC - Destination Point Code). Khối tín hiệu tin báo MSU *********** Hình 1.17: Các trường định tuyến tin báo. Các bản tin giống nhau NI, SLS và SPC được định tuyến trên cùng một đường nối báohiệu nếu đường nối báo hiệu không xảy ra sự cố. Trong trường hợp xảy sự cố thì việc định tuyến được thay đổi theo các quy luật đã xác định trước lưu lượng được định tuyến tới đường nối báo hiệu khác trong chùm đường báo hiệu. Nếu tất cả các đường nối báo hiệu trong chùm đường nối có sự cố thì lưu lượng được định tuyến tới các chùm đường nối báo hiệu khác thuộc về cùng một đích. Định tuyến báo cùng có khả năng chia tải do lưu lượng báo hiệu có thể được phân bố trên vài đường nối báo hiệu và vài chùm đường nối. Nó dựa trên 4 bit SLS ở nhãn định tuyến. + Phân loại tin báo: được sử dụng ở SP để xác định xem khi nào bản tin báo thu được tới địa chỉ cuối của nó và khi nào không tới. Chức năng phân loại tin báo được thực hiện do việc phân tích NI và DPC có trong bản tin thu được. Các bản tin báo hiệu thu được có thể được kết cuối trong SP của nó và sau đó các bản tin này được đưa trực tiếp tới chức năng định tuyến để gửi vào đường nối thích hợp về phía địa chỉ cuối của tin báo. + Phân phối tin báo được sử dụng ở SP để phân phát các tin báo thu được tới phần của người sử dụng (NP) thích hợp, tới phần điều khiển đầu nơi báo hiệu (SCCP), tới phần điều hành mang báo hiệu của MTP hoặc tới phần kiểm tra và bảo dưỡng mạng báo hiệu của MTP. Chức năng này đưa bản tin báo hiệu thu được tới người sử dụng thích hợp, dựa vào nội dung của khối chỉ thị dịch vụ (SI) trong Octet thông tin dịch vụ (SIO) chứa trong khối tín hiệu báo (Xemhình 1.18). Mức 4 Mức 3 Mức 2 ***** D C B A D C B A Mạng quốc tế Dự Điều hành mạng báo hiệu trữ Kiểm tra và bảo dưỡng mạng báo hiệu Dự trữ Điều khiển nối thông báo hiệu (SCCP) Phần người sử dụng điện thoại (TUP) Phần người sử dụng ISDN (ISUP) Phần người sử dụng số liệu Phần người sử dụng số liệu Phần người sử dụng kiểm tra MTP Dự trữ Đến Dự trữ Hình 1.18: Phân loại tin báo ã Quản lý mạng báo hiệu: Mục đích là cung cấp khả năng lập lại cấu hình của mạng báo hiệu trong trường hợp có sự cố và điều khiển lưu lượng báo hiệu trong trường hợp bị ứ. + Điều hành lưu lượng báo hiệu: Được sử dụng để chuyển đổi lưu lượng báo hiệu từ đường nối báo hiệu hoặc tuyến báo hiệu này tới đường nối báo hiệu hoặc tuyến báo hiệu khác hoặc tới lưu lượng báo hiệu tạm thời trong trường hợp xảy ra ứ ở điểm báo hiệu. Chức năng này bao gồm các thủ tục sau: - Thay đổi - Thay thế - Tái định tuyến bắt buộc - Tái định tuyến được điều khiển - Tái khởi động điểm báo hiệu - Kiềm chế điều hành - Điều khiển luồng lưu lượng báo hiệu Các thủ tục được mô tả chi tiết trong khuyến nghị Q.704 của CCITT. + Điều hành đường nối báo hiệu: Được sử dụng để phục hồi các đường nối báo hiệu có sự cố để kích hoạt các đường nối báo hiệu rỗi và không kích hoạt các đường nối báo hiệu đã đồng bộ. Chức năng này bao gồm các thủ tục sau: - Kích hoạt đường nối báo hiệu, phục hồi không kích hoạt - Kích hoạt chùm đường nối báo hiệu. - Phân bố tự động kết cuối báo hiệu và các đường nối số liệu báo hiệu. Các thủ tục này được mô tả chi tiết trong khuyến nghị Q.704 của CCITT. + Điều hành tuyến báo hiệu. Được sử dụng để phân bố luồng thông tin về trạng thái của mạng báo hiệu, nhằm ngăn chặn hoặc giải tỏa các tuyến báo hiệu. Chức năng này bao gồm các thủ tục sau: - Thủ tục chuyển giao được điều khiển: thực hiện tại một STP, các bản tin báo hiệu liên quan tới địa chỉ cuối nào đó phải thông báo cho một hay nhiều SP phía địa chỉ đầu để hạn chế hoặc không được tiếp tục gửi thêm các tin báo có cấp ưu tiên quy định hoặcthấp hơn. - Thủ tục chuyển giao bị ngăn cấm: thực hiện tại một điểm báo hiệu đang hoạt động như STP khi phải thông báo cho một hoặc nhiều SP lân cận rằng chúng không được định tuyến qua STP này. - Thủ tục được phép chuyển giao: thực hiện tại một STP khi phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng chúng có thể lập tuyến lưu lượng hướng tới điểm cuối định trước thông qua STP này. - Thủ tục chuyển giao bị hạn chế: thực hiện tại một STP khi phải thông báo cho một hoặc nhiều SP lân cận rằng nếu có không nên định tuyến qua STP đó nữa. - Thủ tục kiểm tra độ ứ chùm tuyến báo hiệu: thực hiện ở một điểm báo hiệu để cập nhật trạng thái ứ liên quan tới chùm tuyến báo hiệu đi đến một điểm cuối nào đó. Các thủ tục này cũng được mô tả chi tiết trong khuyến nghị Q.704 của CCITT.7. 1.6. Phần điều hành nối thông báo hiệu - SCCP: SCCP được bổ xung cho MTP của báo hiệu kênh chung số 7 để đảm bảo các dịch vụ mạng định hướng theo nối thông và không theo nối thông của các thông tin liên quan đến mạch và không liên quan đến mạch. SCCP có thể điều khiển các kết nối báo hiệu logic. Nó cũng có thể truyền số liệu báo hiệu qua mạng khi có và không có nối thông logic. Kết hợp giữa SCCP và MTP được gọi là phần dịch vụ mạng (NSP - Network Service Part). NSP đáp ứng các yêu cầu đối với các dịch vụ lớp 3 theo định nghĩa củamô hình OSI. Sơ đồ khối chức năng của các SCCP cho ở hình 1.19. Đầu cuối ISDN có thể truyền các bản tin giữa các người sử dụng trong quá trình hội thoại. Trong trường hợp này ISUP ở tổng đài khởi đầu sẽ phát thông tin giữa các người sử dụng đến ISUP ỏ tổng đài thu ở dạng đầu cuối. Trong trường hợp thứ nhất ISUP thiết lập một đường nối logic giữa các tổng đài thông qua các SCCP. SCCP của tổng đài khởi đầu sẽ chọn tuyến một cách độc lập và trực tuyến truyền các bản tin với SCCP của tổng đài kết cuối qua STP. STP độc lập với các tổng dài truyền các mạch thông tin. Trường hợp thứ hai được gọi là phương pháp đi cùng khi không có chức SCCP. ISUP sẽ gửi các báo hiệu giữa các đầu cuối cùng với các bản tin đi cùng (PAM- Pass Along Messege). Đi cùng có nghĩa là cùng với mạng viễn thông PAM được phát qua từng tổng dài quá giang trên tuyễn viễn thông. ISUP của tổng đài viễn thông không sử lý mà chỉ xác định nơi nhận và gửi bản tin đến tổng đài kết cuối. Hình 1.19: Sơ đồ khối chức năng SCCP Các dịch vụ SCCP được chia thành hai nhóm: - Các dịch vụ định hướng theo nối thông: - Các dịch vụ định hướng không theo nối thông. Đối với các dịch vụ định hướng theo nối thông hai kiểu kết nối được sử dụng: 1. Các kết nối báo hiệu tạm thời được khởi xướng và điều khiển bởi người sử dụng. Trường hợp này có thể so sánh với các cuộc điện thoại được quay số. 2. Kết nối báo hiệu vĩnh cửu được thiết lập và điều khiển bởi trung tâm khai thác và bảo dưỡng địa phương. Để truyền số liệu, bốn loại giao thức khác nhau đã được định nghĩa: Hai cho các dịch vụ không theo nối thông và hai cho các dịch vụ theo nối thông. Bốn loại giao thức trên như sau: ã Loại 0: Loại không theo nối thông cơ sở Số liệu được truyền tải độc lập với nhau và vì thế có thể bị phân phát không theo thứ tự. Trường hợp này tương ứng với dịch vụ mạng không theo nối thông thuần tuý. ã Loại 1: Loại không theo nối thông có trình tự ở loại giao thức 1, các tính năng của loại 0 được bổ sung thêm điều khiển trình tự. Bằng cách sử dụng trường chọn đường nối báo hiệu cùng một đường nối được chọn cho tất cả báo hiệu trong một cuộc gọi. Điều này đảm bảo điều khiển trình tự và tương tự như dịch vụ tiêu chuẩn mà MTP cung cấp cho các phần người sử dụng. Loại giao thức 0 và 1 cung cấp các chức năng cần thiết để truyền một khối số liệu của dịch vụ mạng (NSDU- Network Service Data Unit). Độ dài cực đại của NSDU là 32 byte ở mạng quốc tế và 256 byte ở mạng quốc gia. ã Loại 2: Loại định hướng theo nối thông cơ sở ở loại 2 giao thức việc truyền NSDU theo hai chiều được thực hiện bằng cách thiết lập các kết nối báo hiệu vĩnh viễn hoặc tạm thời. Trường hợp này tương ứng với dịch vụ mạng định hướng theo nối thông đơn giản. ã Loại 3: Loại định hướng theo nối thông điều khiển luồng. ở loại 3 của giao thức, các tính năng của loại 2 được bổ xung thêm điều khiển luồng liên kết với khả năng truyền số liệu đã được xử lý. Ngoài ra còn có thêm khả năng phát hiện mất mát bản tin và mất trình tự. Trong trường hợp này kết nối báo hiệu được khởi động lại và thông số tương ứng được SCCP gửi đến các lớp cao hơn. 1.6.1. Truyền số liệu định hướng theo nối thông Việc thiết lập các kết nối logic được thực hiện bằng cách trao đổi các tham chiếu giữa hai đầu cuối. Các tham chiếu này được sử dụng trong tất cả các lần truyền số liệu về sau. Lưu đồ thiết lập và giải phóng một kết nối logic được cho ở hình 1.20. Hình 1.20: Thiết lập và giải phóng kết nối logic SCCP (A) phía chủ gọi khởi đầu phát đi một bản tin yêu cầu (CR). Bản tin yêu cầu này chứa số liệu về loại giao thức, địa chỉ SCCP (B) ở phía bị gọi là tham chiến do A chọn. CR cũng có thể chứa địa chỉ A và số liệu của người sử dụng. B trả lời bằng bản tin khẳng định kết nối (CC: Connection Confirmed) chứa số tham chiếu của A và số tham chiếu do B chọn và loại giao thức được chọn. CC cũng có thể chứa số liệu của người sử dụng. Khi tổng đài A nhận được CC thì kết nối số liệu được thiết lập, ở giai đoạn truyền số liệu tiếp theo SCCP sử dụng số tham chiếu do B chọn và SCCP sử dụng số tham chiếu do A chọn. Tháo gỡ kết nối Logic được thực hiện khi A phát đi bản tinđã giải phóng (RLSD: Released) và bản tin này được trả lời bằng bản tin đã hoàn thành giải phóng (RLC: Release Complete). 1.6.2. Truyền số liệu nối thông Kiểu truyền số liệu này không có các số tham chiếu được trao đổi và lưu giữ. Bản tin SCCP, đơn vị số liệu (UDT: Unit Data) chứa mã điểm nhận và mã điểm phá. Mã điểm nhận được sử dụng để định tuyến bản tin đến người sử dụng còn mã điểm phát được sử dụng để truyền bản tin ngược lại phía người sử dụng phát. Bản tin truyền ngược có thể là trả lời về UDT đã được thu hay một bản tin từ một SCCP ở tuyến được chọn để chỉ ra rằng không thể truyền bản tin. UDT cũng chứa một chỉ thị là có cần truyền trả lại bản tin hay không nếu không thể truyền bản tin đến điểm nhận. Lưu đồ số liệu không theo nối thông được cho ở hình 1.21 ****** Hình 6.8: Thiết lập và giải phóng kết nối lôgic 1.6.3. Khuôn dạng SCCP Một bản tin SCCP chứa các thông tin sau: * Nhãn định tuyến * Kiểu bản tin * Phần bắt buộc cố định * Phần tuỳ chọn có thể chứa các trường có độ cố định hay thay đổi. Nhãn định tuyến được xét ở phần "Nhãn định tuyến". Khuôn dạng của SCCP được cho ở hình 1.22. Hình 1.22: Khuôn dạng bản tin SCCP 1.6.4. Quản lý SCCP SCCP cung cấp các chức năng để quản lý trạng thái của các hệ thống con SCCP. Chẳng hạn, các chức năng này được sử dụng để thông báo cho các hệ thống con khác về trạng thái của một hệ thống con và cho phép trao đổi có điều phối trạng thái của các hệ thống con. Cấu trúc bản tin quản lý bản tin SCCP được cho ở bảng 1.6.1. Bảng 1.6.1: Cấu trúc bản tin quảnlý của SCCP Bản tin Mã SSA Hệ thống con được cho phép 01 SSP Hệ thống con bị cấm 02 SST Kiểm tra trạng thái hệ thống con 03 SOR Yêu cầu thôi phục vụ của hệ thống con 04 SOG Cho phép hệ thống con thôi phục vụ 05 ý nghĩa của các bản tin trong bảng 1.6.1 như sau: Hệ thống con được cho phép (SSA: Subsystem Allowed): Được phát đến tất cả các nơi nhận liên quan để thông báo rằng một hệ thống con nước đây bị cấm nay đã được phép. Cho phép hệ thống con thôi phục vụ (SOG: Subysystem out of Sercice Grant): Được phát để trả lời bản tin yêu cầu thôi phục vụ của một hệ thống con và thông báo rằng yêu cầu này đã được chấp nhận. Yêu cầu thôi phục vụ của hệ thống con (SOR: Subsystem Out of Servece Request): Được phát để cho phép các hệ thống con thôi phục vụ mà không làm giảm chất lượng hoạt động của hệ thống. Hệ thống con bị cấm (SSP: Subsystem Prohibited): Được phát đến tất cả các nơi nhận liên quan để thông báo cho quản lý SCCP ở các nơi nhận này về sự cố của một hệ thống con. Kiểm tra trạng thái hệ thống con (SST: Subsytem Status Test): Được phát để kiểm trạng thái một hệ thống con đã bị đánh dấu là cấm. 1.7. Phần người sử dụng điện thoại (TUP) ITU-T đã định nghĩa phần người sử dụng điện thoại cho quốc tế nhưng hầu hết các nước có phiên bản riêng của mình. Các bản tin hầu như giống nhau ở các phiên bản khác nhau nhưng một số bản tin có thể không được aps dụng trong một số phiên bản của từng nước. Trường thông số trong các bản tin được mã hoá khác nhau vì vậy sẽ không được trình bày ở đây. Các bản tin và các khuôn mẫu của chúng cũng như các mã được trình bày trong khuyến nghị ITU-T Q.723 (Xem hình 1.23) Hình 1.23: Khuôn mẫu cơ sở của MSU chứa một bản tin TUP Byte thông tin dịch vụ chỉ ra rằng bản tin thuộc phần người sử dụng điện thoại sẽ có mẫu bit ở chỉ thị dịch vụ là: 0100(4). Nhãn chứa mã nơi nhận và mã nhận dạng mạch (CIC). Đối với luồng 2 Mbit/s mã nhận dạng mạch như sau: Năm bit thấp nhất là sự trình bày cơ hai của khe thời gian được ấn định cho mạch tiếng. Các bit còn lại được sử dụng khi cần thiết để xác định một trong số các hệ thống thực hiện kết nối điểm phát và điểm nhận. Sau nhãn là các mã đầu đề H0 và H1. H0 chỉ thị bản tin thuộc nhóm nào và H1 chỉ thị tên của bản tin trong nhóm. Các bit của H0 và H1 được cho ở bảng 1.6.2. Bảng 1.6.2. Các bit của H0 và H1 Bản tin H1 H0 Các bản tin địa chỉ thuận 1 IAM Bản itn địa chỉ khởi đầu 1 IAI Bản tin địa chỉ khởi đầu với thông số bổ xung 2 SAM Bản tin địa chỉ tiếp theo 3 SAO Bản tin địa chỉ tiếp theo có một báo hiệu 4 Các bản tin thiết lập thuận 2 GSM Bản tin thông tin thiết lập thuận chung 1 COT Báo hiệu tính liên tục 3 CCF Báo hiệu sự cố tính liên tục 4 Bản tin yêu cầu thiết lập dự phòng 3 GRQ Bản tin yêu cầu chung 1 Bản tin ngược thiết lập thành công 4 ACM Bản tin hoàn thành địa chỉ 1 CHG Bản tin tính cước 2 Bản tin ngược thiết lập không thành công 6 SEC Báo hiệu nghẽn thiết bị chuyển mạch 1 CGC Báo hiệu nghẽn nhóm mạch 2 NCC Báo hiệu nghẽn mạch quốc gia 3 ADI Báo hiệu không hoàn thành địa chỉ 4 CFL Báo hiệu sự cố cuộc gọi 5 SSB Báo hiệu thuê bao bận 6 UNN Báo hiệu số không được cấp phát 7 LOS Báo hiệu đường dây bị hỏng 8 SST Phát báo hiệu tông thông tin đặc biệt 9 ACB Báo hiệu cấm thâm nhập A DPN Báo hiệu đường dẫn số không được cung cấp B MPR Tiền tố trung kế bị quay nhầm C EUM Bản tin mở rộng thông tin ngược về thiết lập không thành công. D Các bản tin giám sát cuộc gọi 7 ANU Trả lời, không đủ tiêu chuẩn 0 ANC Trả lời, tính cước 1 ANN Trả lời, không tính cước 2 CBK Xóa ngược 3 CLF Xoá thuận 4 RAN Trả lời lại 5 FƠT Truyền thuận 6 CCL Xoá phía chủ gọi 7 Các bản tin giám sát mạch 7 RLG Phòng vệ giải phóng 1 BLO Chặn 2 BLA Công nhận chặn 3 UBL Giải toả chặn 4 UBA Công nhận giải tỏa chặn 5 CCR Yêu cầu kiểm tra tính liên tục 6 RSC Khởi động lại mạch 7 Các bản tin quản lý mạng 9 ACC Bản tin điều khiển ứ nghẽn tự động 1 1.8. Phần người sử dụng ISDN (ISUP) Phần người sử dụng ISDN là giao thức hệ thống báo hiệu số 7 cung cấp các chức năng cần thiết để hỗ trợ các dịch vụ mạng cơ bản và các dịch vụ bổ xung cho các dịch vụ thoại và phi thoại trong mạng đa số dịch vụ liên kết. ISUP được trình bày ở các khuyến nghị từ Q.761 đến Q.764 của ITU-T. Ngoài ra khuyến nghị ITU-T Q.767 trình bày ISUP sử dụng cho báo hiệu quốc tế. Một bản tin của ISUP chứa các thông tin sau (Xem hình 1.24) * Nhãn định tuyến * Kiểu bản tin * Phần bắt buộc cố định * Phần bắt buộc thay đổi được * Phần tuỳ chọn **** Hình 1.24: MSU chứa bản tin ISUP Byte thông tin dịch vụ SIO cho thấy rằng bản tin thuộc người sử dụng ISUP sẽ có tổ hợp bit: 0101(5) ở chỉ thị dịch vụ. Đối với các hệ thống 2M bit/s mã nhận dạng mạch được mã hoá như sau: * Năm bit thấp nhất là biểu thị cơ hai của số khe thời gian được định cho mạch tiếng. Các bit còn lại được sử dụng khi cần thiết để nhận dạng một trong số nhiều hệ thống kết nối một điểm phát và một điểm thu. * Trước nhãn là một byte chỉ thị kiểu bản tin. Mã kiểu bản tin đưa ra một định nghĩa duy nhất về chức năng và khuôn mẫu của từng bản tin ISUP. Mã này được cho ở bảng 1.6.3 dưới đây: Bảng 1.6.3: Mã kiểu bản tin ISUP Viết tắt Bản tin Mã ACM Hoàn thành địa chỉ 06 ANM Trả lời 09 BLA Công nhận chặn 15 BLO Chặn 13 CCR Yêu cầu kiểm tra tính liên tục 11 CFN Bối rối 2F CGB Chặn nhóm mạch 18 CGBA Công nhận chặn nhóm mạch 1A CGU Giải toả nhóm mạch 19 CGUA Công nhận giải toả nhóm mạch 1B CON Kết nối 07 COT Liên tục 05 CPG Tiến hành gọi 2C CRG Thông tin tính cước CQM Yêu cầu nhóm mạch 2A CQR Trả lời yêu cầu nhóm mạch 2B DRS Giải phóng trễ 27 FAA Phương tiện được chấp thuận 20 FAC Phương tiện 33 FAR Yêu cầu phương tiện 1F FOT Chuyển giao trước 08 FRJ Từ chối phương tiện 21 GRA Công nhận khởi động lại nhóm mạch 29 FRS Khởi động lại nhóm mạch 17 IAM Địa chỉ khởi đầu 01 IDR Yêu cầu nhận dạng 36 INF Thông tin 04 INR Yêu cầu thông tin 03 IRS Trả lời nhận dạng 37 LPA Công nhận đấu vòng 24 NRM Quản lý tài nguyên mạng 32 OLM Quá tải 30 PAM Bản tin đi cùng 28 REL Giải phóng OC RES Làm lại OE RLC Hoàn thành giải phóng 10 RSC Mạch khởi động lại 12 SAM Địa chỉ tiếp theo 38 SGM Phân đoạn 38 SUS Treo OD UBA Công nhận giải toả chặn 16 UBL Giải toả chặn 14 UCIC CIC không được trang bị 2E UPA Phần người sử dụng không sẵn sàng 35 UPT Kiểm tra phần người sử dụng 34 USR Thông tin từ người sử dụng đến người sử dụng 2D ý nghĩa của các bản tin trong bảng 1.6.3 như sau: Bản tin hoàn thành địa chỉ (ACM: Address Complete Message). Phát ở hướng ngược để biểu thị rằng tất cả các tín hiệu địa chỉ cần thiết đã nhận được. Bản tin hoàn thành địa chỉ (ACM: Address Complete Message). Phát ở hướng ngược chiều để biểu thị rằng tất cả các tín hiệu địa chỉ cần thiết đã nhận được. Bản tin trả lời (AM: Answer Message). Phát ở hướng ngược để chỉ thị rằng cuộc gọi đã được trả lời và có thể bắt đầu đếm cước hay đo độ lâu cuộc gọi. Bản tin chặn (BLO: Blocking Message) Chỉ để bảo dưỡng. Được phát để tạo nên một điều kiện ràng buộc đối với một mạch khi gọi ra. Bản tin công nhận chặn (BLA: Blocking Acknowledgement Message) Được phát để trả lời bản tin và thông báo rằng mạch đã bị chặn. Bản tin đang được tiến hành gọi (CPR: Call Progeress). Được phát đi hoặc ở hướng thuận hoặc ở hướng ngược trong quá trình thiết lập hay ở giai đoạn tích cực cuộc gọi để thông báo rằng đã xảy ra một sự kiện quan trọng và phải chuyển sự kiện này đến giao tiếp phát hoặc giao tiếp thu. Bản tin chặn nhóm mạch (CGB: Circuit Group Blocking). Được phát để tạo ra một điều kiện ràng buộc cho nhóm mạch đối với các cuộc gọi ra tiếp theo. Bản tin công nhận chặn nhóm mạch (CGBA: Circuit Group Blocking Acknowledgement). Được phát để trả lời bản tin chặn nhóm mạch và thông báo rằng nhóm mạch được yêu cầu đã bị chặn. Bản tin yêu cầu nhóm mạch (CQM: Circuit Group Query). Được phat để yêu cầu phía đầu xa thông báo về trạng thái của tất cả các mạch trong một phạm vi cho trước. Bản tin yêu cầu trả lời nhóm mạch (CQR: Circuit Group Query Response). Được phát để trả lời bản tin yêu cầu nhóm mạch và thông báo về trạng thái của mạch. Bản tin khởi động lại nhóm mạch (GRS: Circuit Group Reset). Được phát để khởi động lại một nhóm mạch được định nghĩa trước. Bản tin công nhận khởi động lại nhóm mạch (GRA: Circuit Group Reset Aknowledgement). Được phát để trả lời bản tin yêu cầu khởi động lại nhóm mạch và thông báo rằng nhóm mạch yêu cầu đã được khởi động lại. Bản tin giải toả nhóm mạch (CGU: Circuit Group Unblocking). Được phát để xoá bỏ điều kiện ràng buộc cho một nhóm mạch. Bản tin công nhận giải toả nhóm mạch (CGUA: Circuit Group Unblocking Acknowledgement). Được phát để trả lời bản tin giải toả nhóm mạch và thông báo nhóm mạch yêu cầu đã được giải toả. Bản tin thông tin tính cước (CGR: Charge Information). Được phát cho các mục đích thanh quyết toán và tính cước. Bản tin bối rối (CFN: Confusion). Được phát để trả lời cho một bản tin bất kỳ rằng tổng đài không hiểu. Bản tin kết nối (CON: Conect ). Được phát ở hướng ngược để chỉ ra rằng đã nhận được các tín hiệu, địa chỉ cần thiết và đã trả lời. Bản tin tính liên tục (COT: Continuity). Được phát để yêu cầu nối thiết bị kiểm tra tính liên tục. Bản tin yêu cầu kiểm tra tính liên tục (CCR: Continuit Check Request). Được phát ở hướng thuận để thông báo rằng có đảm bảo tính liên tục ở các mạch trước hay không. Bản tin giải phóng trễ (DRS: Delay Release). Được phát để thông báo rằng phía chủ gọi hay phía bị gọi đã được tháo dỡ. Bản tin phương tiện được chấp nhận (FAA: Facility Accepted). Được phát để trả lời bản tin yêu cầu phương tiện và thông báo rằng phương tiện yêu cầu đã được chấp nhận. Bản tin từ chối phương tiện (FRI: Facility Reject). Được phát để trả lời bản tin yêu cầu phương tiện và thông báo rằng phương tiện không được chấp thuận. Bản tin yêu cầu phương tiện (FAR: Facility Request). Được phát để yêu cầu tích cực một phương tiện. Bản tin chuyển giao thuận (FOT: Forward Transfer). Được phát ở hướng thuận khi một khai thác viên ở tổng đài quốc tế ra yêu cầu sự giúp đỡ của khai thác viên ở tổng đài quốc tế vào. Bản tin yêu cầu nhận dạng (IDR: Identification Request). Được phát để yêu cầu một hành động liên quan đến dịch vụ bổ xung cho việc nhận dạng một cuộc gọi ác ý. Bản tin thông tin (INF: Information). Được phát để chuyển thông tin liên quan đến cuộc gọi. Bản tin yêu cầu thông tin (INR: Information Request). Được phát để yêu cầu thông tin liên quan đến cuộc gọi. Bản tin địa chỉ khởi đầu (IAM: Initial Address Message). Được phát ở hướng thuận để yêu cầu chiếm một mạch ra và phát số cũng như thông tin khác liên quan đến định tuyến và điều khiển cuộc gọi. Bản tin công nhận đấu vòng (LPA: Loop Back Acknowledgement). Được phát ở hướng ngược để trả lời bản tin yêu cầu kiểm tra tính liên tục và thông báo rằng dấu vòng đã được thực hiện. Bản tin quản lý tài nguyên mạng (NRM: Network Resourse Management). Được phát để thay đổi các tài nguyên liên quan đến cuộc gọi. Bản tin được phát theo một đường truyền đã được thiết lập ở một hướng bất kỳ, ở một giai đoạn bất kỳ của cuộc gọi. Bản tin quá tải (OLM: Overload Message). Được phát ở hướng ngược để trả lời một bản tin địa chỉ khởi đầu ở các cuộc gọi không được ưu tiên và để yêu cầu chặn tạm thời trung kế. Bản tin đi cùng (PAM: Pass Along Message). Được phát để truyền thông tin giữa 2 điểm báo hiệu theo một đường đi đã được thiết lập (được sử dụng trong thông tin điểm cuối - điểm cuối). Bản tin giải phóng (REL: Release). Được phát để chỉ ra rằng mạch đã được giải phóng. Bản tin hoàn thành giải phóng (RLC: Release Complete). Được phát để trả lời bản tin giải phóng và chỉ ra rằng mạch đã được giải phóng và được chuyển vào trạng thái rồi. Bản tin khởi động lại mạch (RSC: Reset Circuit Message). Được phát để khởi động lại mạch. Bản tin làm lại (RES: Resume). Được phát để chỉ ra rằng phía bị gọi hay phía chủ gọi đã bị treo và đang được kết nối lại. Bản tin phân đoạn (SGM: Segmentation Message). Được phát ở hướng thuận hoặc hướng ngược để truyền bổ sung cho một bản tin quá dài. Bản tin địa chỉ tiếp theo (SAM: Subsequent Address Message). Được phát ở hướng thuận hoặc hướng thuận để mang thông tin bổ sung về số của phía bị gọi. Bản tin treo (SUS: Suspend). Được phát để thông báo rằng phía bị gọi hay phía chủ gọi đã tạm thời bị tháo gỡ. Bản tin giải toả chặn (UBL: Unblocking). Được phát để thông báo rằng đã giải phóng một điều kiện ràng buộc đối với một mạch. Bản tin công nhận giải toả chặn (UBA: Unblocking Acknowledgement). Được phát để trả lời bản tin giải toả chặn và thông báo rằng mạch đã được giải toả. Bản tin CIC không được trang thiết bị (UCIC: Unequipped CIC). Được phát khi nhận được mã chỉ thị không được trang bị. Bản tin phần người sử dụng sẵn sàng (UPA: User part Available). Được phát ở hướng thuận hay hướng ngược để trả lời bản tin kiểm tra phần người sử dụng và chỉ ra rằng phần người sử dụng đã sẵn sàng. Bản tin thông tin người sử dụng đến người sử dụng (USR: User to User Information). Bản tin được sử dụng để chuyển báo hiệu từ người sử dụng đến người sử dụng độc lập với các bản tin điều khiển cuộc gọi. Chương II Tổng quan về hệ thống báo hiệu ở mạng GSM 2.1. Mở đầu GSM là một hệ thống thông minh bao gồm cơ sở dữ liệu là các phần tử chuyển mạch và các thiết bị thu phát vô tuyến. Báo hiệu trong mạng GSM phức tạp hơn trong mạng điện thoại thông thường vì các thuê bao di động (MS) có thể di chuyển quanh mạng, nên phải có yêu cầu cập nhật vị trí địa lý của các MS và để xử lý sự thay đổi sang kênh lưu lượng mới (chuyển ô), khi MS đang di chuyển từ một ô tới ô khác. Điều này yêu cầu phải có một hệ thống báo hiệu nhanh và mạnh. Trong GSM sử dụng hệ thống báo hiệu số 7- CCSN07. Hệ thống báo hiệu số 7 trong GSM được thiết kế để có thể sắp đặt trên mô hình 7 lớp của OSI (khuyến nghị của CCITT X.200). Sự tương ứng giữa CCSN0.7 và mô hình OSI bảy lớp được mô tả ở hình 2.1. 2.2. Báo hiệu giữa MSC và các phần tử khác trong hệ thống con chuyển mạch SS ở phía bên phải của đường thẳng đứng không liên tục ở hình 2.1 là các biên bản cho báo hiệu kênh chung số 7 giữa MSC với VLR, HLR, GMSC và PSTN. Các biên bản giữa MSC và VLR, HLR, GMSC bao gồm: * MAP (MOBILE APPLICATION PART: phần ứng dụng di động) lớp 7. * TCAP (TRANSACTION CAPABILITIES APPLICATION PART; phần ứng dụng các khả năng giao dịch) lớp 7. * SCCP (SIGNALLING CONNECTION AND CONTRON PART; phần đầu nối và điều khiển báo hiệu) lớp 3. Kí hiệu: * CM: Connection management- Quản lý nối thông; MM: Mobility management - quản lý di động. * RR: Radio resource management - Quản lý tiềm năng vô tuyến. * LAPDm: Link access procedures on Dm-channel - Các thủ tục thâm nhập đường truyền ở kênh Dm. * LAPD: Link access procedure on D- channel - Các thủ tục thâm nhập đường truyền ở kênh D * BSTM: BTS management - Quản lý trạm gốc * BSSAP: Base station system application part - Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc * SCCP: Signalling connection and control part - Phần điều khiển và nối thông báo hiệu * MTP: Message transfer part - Phần truyền bản tin * MAP: Mobil application part - Phần ứng dụng di động * TCAP: ISDN user part - Phần ứng dụng các khả năng trao đổi * ISUP: Telephone user part - Phần người sử dụng ISDN * TUP: Telephone user part- Phần người sử dụng điện thoại *** Hình 2.1. Mô hình báo hiệu ở GSM được sắp xếp theo OSI 7 lớp * MTP (MESSAGE TRANSFER PART: phần truyền bản tin) lớp 1,2,3. Các biên bản giữa PSTN và MSC bao gồm: * ISUP/TUP (ISDN USER PART/TELEPHONE USER PART: người sử dụng ISDN/người sử dụng điện thoại) lớp 4-7. * MTP lớp 1,2,3 Trong đó MTP được sử dụng như là môi trường truyền dẫn và để định tuyến cũng như đánh địa chỉ. SCCP được bổ sung cho báo hiệu số 7 để đảm bảo mô hình của CCITT phù hợp với mô hình OSI, SCCP bổ xung các chức năng để thiết lập các đấu nối lôgic và để mở rộng thêm cho việc đánh giá địa chỉ và định tuyến. MTP và SCCP tạo nên phần phục vụ mạng và tương ứng với các lớp 1,2,3 của OSI 7 lớp. TCAP và MAP cả hai đều là các biên bản lớp 7, TCAP đảm bảo chức năng thông tin với các đầu xa của đường báo hiệu và thiết lập các hội thoại nhiều người sử dụng. MAP là biên bản riêng dành cho GSM. Nó được sử dụng ở hệ thống con chuyển mạch SS của PLMN (PUBLIC LAND MOBILE NETWORK: mạng thông tin di động mặt đất). ISDN-UP và TUP là các biên bản lớp 7 giữa PSTN và MSC để thiết lập và giám sát cuộc gọi. 2.3. Giao tiếp A Đây là giao tiếp giữa MSC và BSC của hệ thống con trạm gốc BSS. Giao tiếp này được sử dụng cho các bản tin giữa MSC, BSC và các bản tin giữa MSC và MS. Các bản tin giữa MSC và MS sử dụng các biên bản sau: * CM (CONNECTION MANAGEMENT: quản lý nối thông) được sử dụng để điều khiển quản lý các cuộc gọi (thiết lập, giải phóng và gi._.g SCCP a) Thông số tuỳ chọn ở RR, CC, RLSD b) Thông số bắt buộc ở UDT và DT1 3.3. Phần con ứng dụng quản lý hệ thống con trạm gốc BSSAP Lớp 3 của bản tin BSSMAP có cấu trúc được cho ở hình 3.4. Các kiểu bản tin và các phân tử thông tin được liệt kê ở bảng 3.1. Hình 3.4. Cấu trúc bản tin BSSMAP (lớp 3) Bảng 3.1. Cấu trúc mã kiểu tin của BSSMAP Mã Kiểu mã 0000... * Các bản tin ấn định: (Thiết lập các kênh lưu lượng) 0001 - Yêu cầu ấn định 0010 - Hoàn thành ấn định 0011 - ấn định bị hỏng 0001 * Các bản tin chuyển giao 0000 - Yêu cầu chuyển giao (đến BSC: yêu cầu chuyển giao đến BSC) 0001 - Chuyển giao được yêu cầu (đến MSC: chuyển giao giữa BSC/MSC được yêu cầu) 0010 - Công nhân yêu cầu chuyển giao (đến MSC: cong nhân yêu cầu chuyển giao) 0011 - Lệnh chuyển giao (đến BSC: chứa kênh vô tuyến mới/BTS mà MS phải chuyển tới) 0100 - Hoàn thành chuyển giao (đến MSC: chuyển giao được lệnh đã thành công. 0110 - Chuyển giao bị hỏng (đến MSC: chuyển giao được lệnh không thành công. 0111 - Chuyển giao được thực hiện (đến MSC: BSC đã được thực hiện chuyển giao bên trong). 1000 - Yêu cầu ứng cử chuyển giao (đến BSC: MSC yêu cầu danh sách MS có thể chuyển giao đến một ô khác) 1001 - Trả lời của ứng cử chuyển giao (đến MSC: trả lời yêu cầu ứng cử chuyển giao) 1010 - Từ chối chuyển giao được yêu cầu (đến BSC: chuyển giao được yêu cầu không thành công). 1011 - Phát hiện chuyển giao (đến MSC: Chuyển giao được lệnh không thành công) 0010 * Các bản tin giải phóng: 0000 - Lệnh xoá (giải phóng các kênh lưu lượng) 0001 - Hoàn thành xoá 0010 - Yêu cầu xoá 0011 - Lệnh xoá SAPI “n” (điều khiển ở các đường nối lớp 2 với SAPI khác 0 ở giao tiếp vô tuyến). 0100 Hoàn thành xoá SAPI “n” 0101 - Từ chối SAPI “n” 0011..... * Các bản tin chung 0000 - Khởi động lại (khởi động BSS hay MSC do sự cố) 0001 - Công nhận khởi động lại 0010 - Quá tải (bộ xử lý hay quá tải CCCH) 0010 - Yêu cầu theo dõi (bắt đầu ghi lại theo dõi) 0100 - Khởi động lại mạch (Khởi động lại mạch khi sự cố) 0101 - Công nhận khi khởi động lại mạch 0100..... * Các bản tin tiềm năng mặt đất: 0000 - Chặn (quản lý các mạch/ các khe thời gian giữa MSC và BTS) 0001 - Công nhận chặn 0010 - Giải toả chặn 0011 - Công nhận giải toả chặn 0101...... * Các bản tin tiềm năng vô tuyến: 0000 - Yêu cầu tiềm năng (các kênh vô tuyến có ở các ô BSS) 0001 - Chỉ thị tiềm năng 0010 - Tìm gọi (lệnh khởi đầu chế độ mật mã) 0100 - Cập nhật nhãn loại (thay đổi công suất MS) 0101 - Hoàn thành chế độ mật mã (mật mã được bắt đầu một cách thành công) 0110 - Chỉ thị sắp hàng (chỉ thị trễ khi ấn định kênh lưu lượng) 0111 - Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh (chứa bản tin đầu tiên thu được từ MS thiết lập kết nối SCCP ở giao tiếp A) Mã của các phần tử thông tin ở BSSMAP được cho ở bảng 3.2 Bảng 3.2. Mã của phần tử thông tin của BSSMAP Mã Phần tử thông tin (nhận dạng phần tử thông tin) 00000001 Mã nhận dạng mạch (kênh lưu lượng ở giao tiếp A 00000010 Nhận dạng kênh vô tuyến (mô tả các kênh liên quan đến MS) 00000011 Tiềm năng sẵn sàng (các kênh vô tuyến hiện có ở một ô) 00000100 Nguyên nhân (lý do sự kiện/sự cố) 00000101 Nhận dạng ô (nhận dạng ô vô tuyến) 00000110 Ưu tiên (chỉ thị tính ưu tiên của một yêu cầu) 00000111 Thông tin đầu đề lớp 3 (phân biệt giao thức và nhận dạng giao dịch được sử dụng ở giao tiếp vô tuyến) 00001000 IMSI 00001001 TMSI 00001010 Thông tin mật mã (thuật toán mật mã và khoá mật mã) 00001011 Kiểu kênh (tiếng, số liệu bao gồm tốc độ hay báo hiệu; toàn tốc hay bán tốc) 00001100 Định kỳ (định nghĩa chu kỳ của một số thủ tục đặc biệt) 00001110 Số lượng các MS (số lượng các ứng cử chuyển giao sẽ được gửi tới MSC) 00010000 Môi trường vô tuyến hiện thời (số lượng đo ở các ô vô tuyến để chuyển giao) 00010001 Môi trường của BS “n” (số liệu theo trình tự ưu tiên ở n ô được ưu tiên chuyển giao) 00010010 Thông tin nhãn loại kiểu 2 (loại công suất MS+ khả năng SMS) 00010100 Dải nhiễu được sử dụng (chỉ thị mức nhiễu cho phép) 00010101 Lý do RR (lý do giải phóng RR) 00010110 Số theo dõi (số tham chiếu cho bản ghi theo dõi) 00010111 Thông tin lớp 3 (chứa bản tin RR trong suốt) 00011000 DLCL (chỉ thị đường nối lớp 2 được sử dụng ở giao tiếp vô tuyến) 00011001 Cờ CTX đường xuống (loại bỏ chế độ phát không liên tục) 00011010 Danh sách nhận dạng ô (nhận dạng các ô trong BSS) 00011011 Yêu cầu trả lời (yêu cầu trả lời một bản tin đề nghị chuyển giao) 00011100 Phương pháp chỉ thị tiềm năng (cách mà BSS sẽ truyền thông tin tiềm năng) 00011101 Thông tin nhãn loại kiểu 1 (loại công suất MS) Lớp 3 trong BSSMAP bao gồm các phần tử thông tin. Phần tử thông tin thứ nhất sau chỉ thị độ dài là kiểu bản tin. Nó có độ dài 1 byte là phân loại các bản tin theo các mục đích của chúng. Chẳng hạn "Yêu cầu ấn định", "Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh"… Sau đó là các phần tử thông tin tiếp theo của bản tin. Các phần tử thông tin này có thể là tuỳ chọn (O) hay bắt buộc (M), tuy nhiên bao giờ chúng cũng bắt đầu bằng một nhận dạng phân tử có độ dài là 1 byte. Các phân tử có độ dài thay đổi sau nhận dạng chứa chỉ thị độ dài 1 byte để chỉ ra số byte đi sau chỉ thị này. Như vậy tổng độ dài của một phân tử là giá trị độ dài của chỉ thị độ dài 1 byte để chỉ ra số byte đi sau chỉ thị này. Như vậy tổng độ dài của một phân tử là giá trị độ dài của chỉ thị độ dài +2 (gồm cả giá trị độ dài và bản thân nhận dạng phân tử). Các phân tử có độ dài cố định không có chỉ thị độ dài vì thế sau nhận dạng là nội dung của phần tử. Ta khảo sát bản tin "chặn" làm thí dụ. Bản tin này được BSC sử dụng để thông báo cho MSC nó không thể thâm nhập đến một mạch đất nước. Ngoài kiểu bản tin, bản tin này còn chứa hai thông số: Mã nhận dạng mạch (CIC: Circuit Identification Code) của kênh bị ảnh hưởng và lý do chặn (chẳng hạn: sự cố thiết bị do sự can thiệp của khai thác và bảo dưỡng OAM). Cả hai thông số này là bắt buộc. Trong khi CIC có độ dài 1 byte, nguyên nhân có thể có độ dài từ 3 đến 4 byte, vì thế bản tin cần có chỉ thị độ dài. "Chặn" luôn luôn được truyền ở "số liệu đơn vị" (UDT). Vì thế phần "số liệu" là một thông số bắt buộc của SCCP và có độ dài thay đổi. Tổng kết cấu trúc của phần tử thông tin cho bản tin "chặn" được cho ở bảng dưới đây: Phần tử thông tin Kiểu Độ dài Mã nhận dạng mạch (CIC) M 3 Nguyên nhân M 3-4 ở thí dụ thứ hai ta xét bản tin "Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh". Bản tin này được sử dụng bởi BSC để thiết lập kế nối SCCP. Bản tin này thuộc thủ tục "Bản tin khởi đầu MS" của BSSMAP. Lớp 3 của giao tiếp vô tuyến nhận được ở SABM được gửi đến MSC.BSC bổ xung nhận dạng ô vô tuyến. Như vậy ngoài kiểu bản tin, bản tin này còn chứa nhận dạng ô và số liệu 3 của giao tiếp vô tuyến. Như vậy ngoài kiểu bản tin, bản tin còn nhận dạng ô và số liệu lớp 3 của giao tiếp vô tuyến. Cả hai thông số này đều có độ dài thay đổi, vì thế cần có chỉ thị độ dài. Thông số tuỳ chọn kênh được chọn thông báo rằng kênh nào được chọn ở giao tiếp vô tuyến. Tổng kết cấu trúc của phần tử thông tin cho bản tin "Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh" được cho ở bảng sau: Phần tử thông tin Kiểu Độ dài Mã nhận ô (tế bào) M 3-10 Thông tin lớp 3 M 3-4 Kênh được chọn O 2 "Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh" luôn luôn được phát ở: "Yêu cầu kết nối" (CR). Vậy "số liệu" là một thông số tuỳ chọn của SCCP. Cấu trúc của BSSMAP cho bản tin "Block" (chặn) được cho ở hình 3.5. Bản tin được bắt đầu bằng byte phân biệt 0000 0000 (không trong suốt nghĩa là BSSMAP). Tiếp theo là chỉ thị độ dài (có giá trị là 7). Sau đó là kiểu bản tin "chặn" (Block): 0100 0000. Sau đó là phần tử thông tin CIC thuộc loại thông số bắt buộc và có độ dài 3 byte bao gồm: một byte nhận dạng phần tử (0000 0001) chỉ thị rằng phần tử này là CIC và 2 byte cho giá trị của CIC. Vì độ dài ở đây là cố định nên không có chỉ thị độ dài. Sau phần tử thông tin CIC là phần tử thông tin nguyên nhân thuộc loại thông số bắt buộc và có độ dài thay đổi (3 byte ở trường hợp này). Mở đầu của phần tử thông tin này là nhận dạng lý do: 0000 0100. Vì phần tử thông tin có độ dài thay đổi nên cần có chỉ thị độ dài. Trong trường hợp này chỉ thị độ dài có giá trị bằng 1 (nội dung thông tin có độ dài 1 byte). Nội dung của phần tử "Lý do" được bắt đầu bằng 1 Bit mở rộng có giá trị 0 (không có byte tiếp theo). Sau đó là 3 bit nhận dạng lý do với giá trị. Sau đó là 3 bit nhận dạng loại lý do với giá trị 010 (không có tiềm năng), còn 4 bit sau cùng xác định lý do ở loại này (sự cố thiết bị). "Chặn" là thông số "số liệu" trong "số liệu đơn vị" (UDT) của bản tin SCCP. 3.4. DTAP (Direct Transfer Application Part - Phần ứng dụng truyền trực tiếp). DTAP truyền các bản tin CM và MM trong suốt vì thế các phần tử thông tin của nó giống như các bản tin MN và CM. Mã kiểu bản tin và phần tử thông tin của các bản tin nói trên được cho ở bảng dưới đây. Bảng 3.3: Mã kiểu bản tin MM (Management Mobility: quản lý tính di động) Mã Kiểu bản tin 0x00… * Các bản tin đăng ký 0001 - Chỉ thị rời bỏ IMSI (Chỉ thị không tích cực IMSI/MS) 0010 - Chấp nhận cập nhật vị trí (Điều khiển Roaming) 0100 - Từ chối cập nhật vị trí 1000 - Yêu cầu cập nhật vị trí 0x01…. * Các bản tin bảo mật 0001 - Từ chối nhận thực 0010 - Yêu cầu nhận thực 0100 - Trả lời nhận thực 1000 - Yêu cầu nhận dạng 1001 - Trả lời nhận dạng 1010 - Lệnh cấp phát lại TMSI 1011 - Hoàn thành cấp phát lại TMSI 0x01 * Các bản tin quản lý kết nối: (Điều khiển thâm nhập của CM) 0001 - Công nhận dịch vụ CM 0010 - Từ chối dịch vụ CM 0100 - Yêu cầu dịch vụ CM 1000 - Yêu cầu tái thiết lập CM 0x11…. * Các bản tin pha tạp: 0001 - Trạng thái MM (báo cáo các điều kiện lỗi báo hiệu) Bít 7 ("x" ở các mã trong bảng) được dành cho số trình tự phát trong các bản tin phát từ MS. ở các bản tin phát đi từ mạng bit này có giá trị 0. Bảng 3.4. Mã phần tử thông tin của MM Mã Kiểu bản tin 1001… - Kiểu dịch vụ CM 1100… - Kiểu nhận dạng 1100… - Kiểu cập nhật vị trí 0100001 - Nhận thực thông số RAND (được sử dụng để nhận thựuc và mật mã hoá) 01000010 - Nhận thực thông số SRES (Trả lời MS khi nhận RAND) 01000100 - Lý do từ chối (lý do từ chối yêu cầu MS) Dưới đây là các bảng mã kiểu tin và phần tử thông tin cho CM (Conectionl Management: quản lý kết nối) (CC: Call Control) Mã Kiểu bản tin 0x000000 * Dành cho các bản tin đặc thù trong nước 0001 - Báo chuông 1000 - Khẳng định cuộc gọi 0010 - Đang tiến hành gọi 0111 - Kết nối 1111 - Công nhận kết nối 1110 - Thiết lập khẩn (thiết lập cuộc gọi khẩn ở GSM) 0011 - Đang tiếp diễn 0101 - Thiết lập 0x01…. * Các bản tin thông tin cuộc gọi: 0111 - Thay đổi (được sử dụng để thay một cuộc gọi bằng truyền số liệu) 1111 - Hoàn thành thay đổi 0011 - Từ chối thay đổi 0000 - Thông tin của người sử dụng (truyền thông tin giữa các người sử dụng GSM/SDN) 0x10…. * Các bản tin xoá cuộc gọi (giải phóng cuộc gọi) 0101 - Tháo gỡ kết nối 1101 - Giải phóng 1010 - Hoàn toàn giải phóng 0x11…. * Các bản tin hỗn tạp: 1001 - Điểu khiển ứ nghẽn (điều khiển luồng các bản tin thông tin của người sử dụng) 1110 - Thông báo (thông báo cho người sử dụng phía xa về treo/làm lại) 1101 - Trạng thái (thông báo về các tình trạng lỗi) 0100 - Yêu cầu trạng thái 0101 - Khởi đầu DTMF (điều khiển việc sử dụng bản phím MS ở dạng DTMF 0001 - Dừng DTMF DTMF: Dual Tone Multi Frequency - mã đa tần hai tông - phát trong quá trình kết nối riêng) 0010 - Công nhận dừng DTMF 0110 - Công nhận khởi đầu DTMF 0111 - Từ chối khởi đầu DTMF Bít 7 ("x" ở các mã trong bản trên) được dành cho số trình tự phát trong các bản tin phát từ MS. ở các bản tin phát đi từ mạng bít 7 được mã hoá bằng 0. Bảng 3.6: Mã kiểu bản tin của dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service) Mã Kiểu bản tin 00000001 CP- DATA (truyền bản tin SMS) 00000100 CP-ACK (công nhận bản tin SMS thu được) 00010000 CP- ERROR (chỉ thị lỗi) CP = Control Protocol (Giao thức điều khiển) Bảng 3.7: Các dịch vụ bổ sung không liên quan đến cuộc gọi (SM) Mã Kiểu bản tin 0x01... * Nhóm bản tin giai đoạn thông tin cuộc gọi 1000 - Giữ cuộc gọi (được sử dụng để đưa một cuộc gọi vào trạng thái giữ cuộc gọi khi cần phải đồng bộ các tiềm năng giữa MS và mạng) 1001 - Công nhận giữ cuộc gọi 1010 - Từ chối giữ cuộc gọi 1100 - Nhận lại (được sử dụng để nhận lại cuộc gọi từ giữ cuộc gọi) 1101 - Công nhận nhận lại 1110 - Từ chối nhận lại 0x11... * Nhóm bản tin pha tạp 1010 - Phương tiện (yêu cầu cung cấp các dịch vụ trong quá trình gọi) 1011 - Đăng ký (yêu cầu cung cấp dịch vụ bên ngoài cuộc gọi) Bit 7 (“x” ở các mã trong bảng trên) được dành cho số trình tự phát N (SD) được phát đi trong các bản tin phát từ MS. Trong các bản tin vừa phát đi từ mạng bit này được mã hoá bằng 0. Bảng 3.8: Mã của các phần tử thông tin Mã Kiểu bản tin * Các phần tử thông tin CC 1001.... - Dịch (để mở rộng các tổ hợp mã trong tương lai) 1011... - Mức ứ nghẽn (máy thu đã sẵn sàng hay chưa sẵn sàng) 1101... - Chỉ thị lặp (cách diễn giải các phần tử thông tin được lặp) 10100000 - Thêm số liệu (sẽ có thêm thông tin ở bản tin USER INFO đến) 00000100 - Khả năng mang (mô tả dịch vụ mang) 00001000 - Lý do (thông tin lý do/hội chẩn trong trường hợp giải phóng/lỗi) 00010100 - Trạng thái cuộc gọi (trạng thái hiện thời của một cuộc gọi) 00011100 - Chỉ thị đang tiếp diễn (thông tin tương tác, nghĩa là thông tin có trong băng, không phải cuộc gọi đầu cuối- đầu cuối GSM/ISDN) 00100111 - Chỉ thị thông báo (về treo/làm lại ở phía xa) 00101100 - Phương tiện bàn phím (được sử dụng để yêu cầu các dịch vụ bổ sung) 01011100 - Số BCD của phía chủ gọi 01011101 - Địa chỉ con phí chủ gọi 01011110 - Số BCD của phía bị gọi 01101101 - Địa chỉ con của phía bị gọi 0111100 - Tính tương thích của lớp thấp (mô tả dịch vụ mang) 01111101 - Tính tương thích lớp cao (mô tả dịch vụ truyền xa) 00110100 - Tín hiệu (chuyển thông tin về các tông và các tín hiệu báo chuông) 01111110 - Người sử dụng- người sử dụng (chuyển các bản tin/thông tin giữa các người sử dụng GSM và ISDN) * Các phần tử thông tin SMS: 00000001 - CP- số liệu người sử dụng (chứa bản tin SMS bên trong bản tin CP-DATA) 00000010 - CP- Lý do (chỉ thị lý do của bản tin CP-ERROR) * Các phần tử thông tin SM 00011100 - Phương tiện (được sử dụng để yêu cầu các dịch vụ bổ xung). Để làm thí dụ cho bản tin DTAP ta chọn bản tin “Thiết lập” (Setup) MS đ BSS đ MSC làm thí dụ. BSS loại bỏ khung lớp 2 của bản tin này và bổ xung thêm: * Byte phân biệt (0000 0000 = trong suốt: DTAP) * DLCI (Data Link Control Indentifier). Ba bit cuối hiển thị giá trị của SAPI = 000 (báo hiệu). * Chỉ thị độ dài của lớp 3 (17 byte) Số hiệu lớp 3 cùng với phân hiệu giao thức, nhận dạng giao dịch, kiểu bản tin và tất cả các phần tử thông tin được gửi đến MSC. Bản tin DTAP được cấu trúc như trên được chứa trong bản tin DTI ở thông số “số liệu”. Cấu trúc cụ thể của bản tin “Setup” (thiết lập) trong bản tin DTAP được cho ở hình 3.6. Cần lưu ý rằng có một số bản tin lúc đầu định phát trong suốt từ MS qua BSC đến MSC nhưng BSC lại bổ sung thêm một số thông tin, các bản tin này được gọi là các bản tin MS ban đầu (Initial MS Message), các bản tin này như sau: * Yêu cầu cập nhật vị trí (MM) * Trả lời tìm gọi (RR) * Rời bỏ IMSI (MM) * Yêu cầu dịch vụ CM (MM) * Yêu cầu tái thiết lập CM (MM) Hình 3.6: Bản tin “Setup” trong bản tin DTAP ******* Các bản tin này sẽ được phát đi ở một bản tin BSSMAP có tên nhận dạng là “Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh” (Complete layer 3 information). 3.5. Các chuỗi báo hiệu cho cuộc gọi ở giao tiếp A-BSSMAP (BSS Management Application Part). Bảng 3.9 tổng kết các thủ tục của BSSMAP và sự phân bố các dịch vụ này ở loại giao thức 0 (không theo nối thông) và 2 (theo nối thông). Từ bảng 3.9 ta thấy rằng tất cả các quá trình liên quan đến việc kết nối người sử dụng hiện có đều thuộc loại 2 trong khi đó các thủ tục toàn trình như “chặn” và “giải phóng” các mạch đều được thực hiện ở loại 0. Bảng 3.9: Các thủ tục BSSMAP Thủ tục Loại 0 Loại 2 Bản tin MS ban đầu * ấn định * Giải phóng * Điều kiện chế độ mật mã * Tìm gọi * Chỉ thị cần thiết chuyển giao * Cấp phát tiềm năng chuyển giao * Thực hiện chuyển giao * Cập nhật nhãn loại * Yêu cầu theo dõi * Chỉ thị sắp hàng * Điều kiện đường nối số liệu với SAPI = 0 * Chặn * Khởi động lại * Mạch khởi động lại * Yêu cầu ứng cử chuyển giao * Điều kiện đọng lưu lượng * Thiết lập các kết nối SCCP cũng được thực hiện bởi BSSMAP. Thiết lập này có thể gây ra bởi BSC hoặc MSC. Khi một MS thiết lập một kết nối RR mới ở giao tiếp vô tuyến chẳng hạn cho một cuộc gọi khởi xướng hoặc kết cuối từ MS hay để cập nhật vị trí, BSC đáp lại bằng cách thiếp lập kết nối đến MSC. Đây là: bản tin MS đầu tiên của thủ tục BSSMAP. Mặt khác khi thực hiện chuyển giao đến một BSC mới chính MSC kết nối SCCP. Quá trình này được thực hiện ở các thủ tục “Cấp phát tiềm năng chuyển giao” và “thực hiện chuyển giao”. Quá trình thiếtlập kết nối SCCP bởi BSS và MSC được cho ở hình 3.7. Trong trường hợp thứ nhất MS sử dụng thủ tục phân giải xung đột. Điều này có nghĩa rằng sau khi yêu cầu kênh ở RACH và được ấn định kênh ở AGCH, MS phát đi SABM ở SDCCH được ấn định chứa trường thông tin ở bản tin lớp 3 (chẳng hạn: “Yêu cầu cập nhật vị trí”, “Yêu cầu dịch vụ CM” hay “trả lời tìm gọi”). Khi này thủ tục phân giải xung đột buộc BSC phải thiếtlập kết nối SCCP đến MSC. Để làm được điều này BSC chọn số tham khảo nội bộ và phát bản tin SCCP “Yêu cầu kết nối” (CR) đến MSC. Yêu cầu kết nối chứa số tham khảo nội bộ và bản tin BSSAP “Thông tin lớp 3 đầy đủ”. Bản tin này bao gồm số liệu SABM lớp 3 thu được và nhận dạng tế bào nơi gửi đi yêu cầu. “Thông tin lớp 3 hoàn chỉnh” thuộc về BSSMAP mặc dù nó chứa số liệu lớp 3 không thay đổi từ giao tiếp vô tuyến vì BSS đã bổ xung thêm dữ liệu (nhận dạng tế bào). a) Thiết lập bởi BSS b) Thiết lập bởi MSC Lúc này MSC chọn số tham khảo nội bộ của chính mình và trả lời bằng bản tin “Khẳng định kết nối” (CC). Bản tin này chứa cả hai số tham khảo nội bộ để thiết lập kết nối SCCP. Ngoài ra CC có thể chứa bản tin BSSAP (chẳng hạn bản tin “Nhận thực”, nhưng điều này không cần thiết”. Độc lập với trên, BS có thể trả lời SABM bằng UA (“Công nhận không đánh số”). Bây giờ thì RR cũng được thiết lập. Ngay lập tức kết nối trên được ấn định kết hợp với nhau để có thể trao đổi các bản tin DTAP ở cả hai phía. Có thể xảy ra trường hợp là RR thay đổi do MS chuyển mạch đến kênh khác. Điều này xảy ra ở các trường hợp sau: * ấn định kênh người sử dụng (TCH+ FACCH + SACCH) * Chuyển giao bên trong tế bào * Chuyển giao bên trong BSC ở các trường hợp trên kết nối SCCP vẫn giữ nguyên nhưng BSS thay đổi ấn định kết nối RR. ở trường hợp khác của một bản thiết lập kết nối SCCP (chuyển giao đến BSC mới). Chính MSC sẽ chọn số tham khảo nội bộ trước nhất. Nó phát đi bản tin “Yêu cầu kết nối” (CR) đến BSC mới cùng với số tham khảo nội bộ và bản tin BSSMAP “Yêu cầu chuyển giao”. ở bản tin này MSC thông báo cho MSC về mạch mặt đất được chọn, về cấu hình kênh yêu cầu ở giao tiếp A về khoá mật mã hợp lệ giao tiếp vô tuyến. Việc chọn kênh vô tuyến cần thiết dành cho BSS. BSS cũng chọn số tham khảo nội bộ cho chính mình và thông báo lại cho MS ở bản tin “Khẳng định kết nối” (CC) chứa bản tin BSSMAP “Công nhận yêu cầu chuyển giao”. Bây giờ kết nối SCCP được thiết lập. Khi này chỉ ấn định kênh vô tuyến chứ chứa ấn định kết nối RR. Trước hết MS tự thông báo ở ô mới bằng cụm “Thâm nhập chuyển giao”. Ngay khi BTX phát hiện được cụm này nó phát đi bản tin SCCP “Dạng số liệu 1” (DT1) cùng với bản tin “Phát hiện chuyển giao” đến MSC. Bây giờ thì MS sẽ thiết lập bằng bản tin SABM và đồng thời RR ở FACCH. Khi này kết nối RR được ấn định ở BSS cho kết nối SCCP hiện có. Bằng cách này lại có thể tiếp tục trao đổi các bản tin DTAP. Ngoài ra kết nối RR có thể thay đổi (do chuyển giao bên trong tế bào hay bên trong BSC) mà không ảnh hưởng đến kết nối SCCP và các nối MM, CM. Xoá các kết nối SCCP luôn luôn được khởi đầu bởi MSC. Bình thường thì quá trình này xảy ra như sau: * Kết cuối tiến trình (xoá cuộc gọi, cập nhật vị trí thành công). * Chuyển giao đến BSC khác. Trong các trường hợp trên kết nối SCCP chỉ được xoá khi mạch nối giữa MSC và BSC được giải phóng. MSC phát bản tin SCCP “Giải phóng” (RSSD) cùng với hai số tham khảo nội bộ đến BSC. Bản tin này có thể chứa một bản tin DTAP cuối cùng về bản tin này sau đó được gửi đến MS. BSC sẽ trả lời bằng bản tin “Hoàn toàn giải phóng” (RLC, bản tin này cũng chứa hai số tham khảo). Bây giờ kết nối SCCP đã xong, không liên quan đến BSSMAP. Quá trình xoá SCCP được cho ở hình 3.8. ấn định kênh là công việc của BSSMAP. Khi này MSC buộc bSC chọn một kênh thích hợp ở giao tiếp vô tuyến và ấn định nó cho MS; đồng thời một kênh của người sử dụng giữa MSC và BSC sẽ bị chiếm, khi cần thiết và được nối thông đến kênh của giao tiếp vô tuyến. Phần tử chọn và ấn định kênh vô tuyến luôn luôn là BSC; bằng chỉ thị kiểu kênh yêu cầu MSC buộc BSC phải làm điều này. MSC chọn kênh mặt đất. MSC gửi bản tin BSSMAP “Yêu cầu ấn định” ở DT1 đến DSS. Bản tin này chứa kiểu kênh vô tuyến bị chiếm. Nó bao gồm mục đích (tốc độ/số liệu/báo hiệu), loại kênh (Bm, Lm hay cả hai) và thông tin về mã hoá kênh và tốc độ bit. Nếu một kênh số liệu hoặc tiếng sẽ được chiếm, MSC sẽ bổ xung ấn định một kênh mặt đất của người sử dụng; để vậy “Yêu cầu ấn định” chứa CIC (Mã nhận dạng vạch) của kênh này. Như vậy CIC không được phát ở nhãn định tuyến mở rộng (như trường hợp ISDN và TP) nhưng nó là một bộ phận của số liệu BSSMAP. Ngay sau đó BSS ấn định cho MS một theo kiểu được yêu cầu bằng “Lệnh ấn định”, BSS công nhận bằng bản tin BSSMAP có cùng tên đến MSC. Quá trình ấn định kênh được cho ở hình 3.9. Hình 3.9: ấn định Giải phóng SCCP có thể xảy ra do mấy lí do: * Kết thúc một tiến trình (cùng với xoá một kết nối SCCP) * Chuyển giao thành công * Nguyên nhân ở BSS (chẳng hạn sự cố, can thiệp của OAM). ở trường hợp thứ nhất, MSC gửi đến BSC bản tin BSSMAP “Lệnh xoá cùng với lý do giải phóng” (chẳng hạn “điều khiển cuộc gọi”) ở DT1. Ngay sau đó BSS giải phóng kênh vô tuyến bằng bản tin “giải phóng kênh”. Ngay khi MS giải phóng lớp 2 ở giao tiếp vô tuyến, BSC phát bản tin BSSMAP “Xoá hoàn thành” ở DT1 đến MSC. Cùng với bản tin này kênh mặt đất (nếu như kênh này bị chiếm) cũng được giải phóng. Trong trường hợp thứ hai (chuyển giao thành công), MSC cũng phát đến BSC một DT 1 cùng với bản tin BSSMAP “Lệnh cầu xoá”, nhưng lý do giải phóng là “chuyển giao thành công”. Như vậy không cần trao đổi bản tin với MS, nhưng BSC có thể giải phóng kênh vô tuyến tại chỗ và trả lời ngay đến MSC bằng lệnh “Xoá hoàn thành”. ở trường hợp cuối cùng (giải phóng với lý do ở BSS), BSC gửi đến MSC một DT1 với bản tin BSSMAP “Yêu cầu xoá” cũng có chứa lý do giải phóng (chẳng hạn “can thiệp OAM”, “Sự cố thiết bị”...). Quá trình tiếp theo giống như 2 trường hợp trên: MSC phát đến BSC “lệnh xoá” với lặp lại lý do BSC cung cấp. BSC giải phóng kênh vô tuyến bằng “Giải phóng kênh” và ngay khi MS giải phóng lớp 2 BS công nhận MS bằng “Xoá hoàn thành”. Nếu có một mạch đất được ấn định thì mạch này sẽ được giải phóng. Trong mọi trường hợp MSC xoá kết nối SCCP sau khi giải phóng kênh. Các quá trình giải phóng được cho ở hình 3.10 a) Giải phóng khi kết thúc quá trình tiếp diễn b) Giải phóng vì lý do BSS Hai thủ tục BSSMAP khác đóng vai trò quan trọng cho các cuộc gọi di động là: điều khiển chế độ mật mã và tìm gọi. Điều khiển chế độ mật mã khởi xướng bởi MSC bằng bản tin BSSMAP “Lệnh chế độ mật mã”. Bản tin này được phát ở một DT1 và chứa thông số quan trọng nhất cho giao tiếp vô tuyến là khóa mật mã Kc. BSS đánh giá bản tin, lưu giữ Kc và chuyển đến MS một bản tin cùng tên nhưng không có các thông số (đặc biệt là Kc). Bảng Kc, BTS có khả năng mật mã hoá tất cả các số liệu phát đến trạm MS và giải mật mã tất cả các số liệu từ MS. MS trả lời bằng bản tin “Hoàn thành chế độ mật mã”. Ngay sau đó BSS phát đi ở DT 1 một bản tin BSSMAP có cùng tên đến MSC và điều khiển chế độ mật mã kết thúc. Quá trình trao đổi báo hiệu cho việc lập chế độ mật mã được cho ở hình 3.11. Tìm gọi được khởi xướng bởi MSC bằng bản tin BSSMAP “Tìm gọi” được phát đi ở bản tin “Đơn vị số liệu” SCCP (UDT: một bản tin thuộc loại giao thức 0: không nối thông). Bản tin này chứa IMSI hay TMSI của thuê bao bị gọi cùng với một dạng danh mục các ô có thể có. Khi này BSC có thể gọi thuê bao trong các ô được chỉ thị bằng PCH. Nếu MS nhận ra IMSI của chính mình thì trước hết nó cần được cấp phát một SDCCH (thông qua RACH và AGCH). ở SDCCH này nó thiết lập kết nối lớp 2 và phát đi bản tin “Trả lời tìm gọi” ở SABM. Khi này BTS sẽ phát đi “trả lời tìm gọi” dạng “thông tin lớp 3 hoàn chỉnh” ở CR đến MSC và như vậy thiết lập kế nối SCCP. BTS trả lời SABM bằng UA và công nhận việc thiết lập kế nối lớp 2. Ngoài ra MSC trả lời công nhận CR bằng CC và công nhận việc thiết lập kết nối SCCP... Quá trình trao đỏi báo hiệu cho cuộc tìm gọi được cho ở hình 3.12. Chuyển giao bao gồm một số thủ tục. Ta hãy xét chuyển giao từ một BSC này đến một BSC khác; đây có thể là một chuyển giao bên trong MSC hay giữa hai MSC. Quá trình trao đổi báo hiệu chuyển giao được cho ở hình 3.13 và 3.14. Khi BSC quyết định (dựa trên các kết quả của chính nó hay “thông báo kết quả đo” từ MS) rằng đối với MS này chuyển giao không thể thực hiện bên trong vùng của chính bản thân BSC, nó sẽ phát bản tin BSSMAP “yêu cầu chuyển giao” ở DT1 và MSC (đây là thủ tục “Chỉ thị yêu cầu chuyển giao”). Bản tin này chứa lý do chuyển giao (chẳng hạn “chất lượng đường lên tồi”) cùng với danh sách các ô đích có thể được. Danh sách được lập theo thứ tự ưu tiên có nghĩa là ô thích hợp nhất được xếp trước còn ô ít thích hợp nhất được xếp đặt sau cùng. a) Chỉ thị cần thiết chuyển giao b) Cấp phát tiềm năng chuyển giao BSC lặp lại định kỳ “Cần thiết chuyển giao; khoảng thời gian giữa 2 bản tian “Cần thiết chuyển giao” được định thời bởi bộ định thời T7. Bản tin được lặp cho đến khi xảy ra một trong số các sự kiện sau: * MSC phát đi “Lệnh chuyển giao”. * MSC phát đi “Khởi động lại” * Lý do không giữ chuyển giao thêm nữa, chẳng hạn chất lượng vô tuyến đã được cải tiến. * Quá muộn, nghĩa là mất liên hệ vô tuyến với MS * Cuộc gọi bị xoá Sau khi nhận được “Yêu cầu chuyển giao”, MSC giao tiếp với BSC mới, đây là thủ tục “Cấp phát tiềm năng mới”. Đối với chuyển giao bên trong MSC, MSC cũ sẽ giao tiếp với BSC mới, còn đối với chuyển giao giữa hai MSC thì trước hết phải có liên lạc giữa hai MSC. Trong mọi trường hợp MSC sẽ phát đến BSC mới bản tin BSSMAP “Yêu cầu chuyển giao” ở CR. Bản tin này chứa: * Nhận dạng của ô mới và ô cũ * Kiểu kênh được yêu cầu ở giao tiếp vô tuyến * Khoá mật mã Kc cho giao tiếp vô tuyến * CIC cho kênh của người sử dụng giữa MSC và BSC mới (được chọn bởi MSC). BSC mới sẽ chọn một kênh ở giao tiếp vô tuyến và tạo ra bản tin giao tiếp vô tuyến “Lệnh chuyển giao” để thông báo cho MSC về ô mới, kênh mới và số tham khảo chuyển giao. Tuy nhiên bản tin này không được phát đi bởi BSC mới vì MS vẫn điều chỉnh đến kênh cũ và đến ô cũ. Đúng hơn là BSC mới đặt bản tin giao tiếp vô tuyến (cùng với chỉ thị về kênh được chọn) vào bản tin BSSMAP “Công nhận yêu cầu chuyển giao” và phát nó cùng với CC đến MSC. c) Thực hiện chuyển giao Bước cuối cùng là thủ tục BSSAMP “Thực hiện chuyển giao”. ở bước này MSC phát đến BSC ở DT1 bản tin BSSMAP “Lệnh chuyển giao” chứa bản tin giao tiếp vô tuyến có cùng tên nhận được từ BSC mới (Tất nhiên ở chuyển giao giữa hai MSC phải có thông tin trước giữa hai MSC). Bây giờ thì BSC cũ sẽ phát đi bản tin giao tiếp vô tuyến nói trên do BSC cũ tạo ra. Ngay tiếp theo MS sẽ chuyển từ ô cũ đến ô mới. Trước hết MS tự thông báo ở FACCH mới bằng cụm “Thâm nhập chuyển giao” chứa số tham khảo chuyển giao được cấp phát. Ngay sau khi BSC phát hiện ra một số cụm có số tham khảo chuyển giao đúng, nó sẽ phát đi một DT1 chứa “Phát hiện chuyển giao” đến MSC. Mặc dù MS phát cụm “Thâm nhập chuyển giao” bốn lần, “Phát hiện chuyển giao” chỉ được gửi từ BSC đến MSC một lần. Bây giờ thì MS sẽ thiết lập lớp 2 (và đồng thời kết nói RR) ở FACCH mới và phát đi bản tin đầu tiên “Chuyển giao hoàn thành”; bản tin này cũng được chuyển từ BSC mới đến MSC ở bản tin BSSMAP có cùng tên. Ngay sau đó MSC giải phóng kênh của người sử dụng nối với BSC cũ (DT1 với “Lệnh xoá”; trả lời DT1 với “Hoàn thành xoá”) và sau cùng xoá kế nối SCCP (RLSD; trả lời; RLC). Đến lúc này chuyển giao đã được thực hiện. Đối với chuyển giao bên trong một BSC mới hay một ô, BSC thông báo MSC bằng bản tin BSSMAP “Thực hiện chuyển giao” (ở DT1). Bản tin này chứa nhận dạng ô mới và có thể kênh giao tiếp vô tuyến mới. Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, bản luận văn này đã đưa ra các lý thuyết chủ yếu của hệ thống báo hiệu số 7, trên cơ sở đó đề cập đến hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng di động số GSM và ứng dụng của nó đối với giao tiếp A trong GSM. Thông tin di động tế bào số là một lĩnh vực mới và không ngừng phát triển, ứng dụng của CCS No.7 đối với các giao tiếp trong hệ thống di động GSM cũng rất đa dạng. Hy vọng rằng, bản luận văn này sẽ góp phần cung cấp thêm một số kiến thức về vấn đề báo hiệu, trong lĩnh vực thông tin di động số GSM. Tuy nhiên, trong khuôn khổ thời gian dài cho phép, bản luận văn này không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót nhất định. Nếu thời gian và điều kiện cho phép, bản luận văn này có thể đi sâu nghiên cứu mở thêm ứng dụng của hệ thống CCSNo.7 đối với một số loại giao tiếp khác trong hệ thống thông tin di động GSM như: Abis, Um... Rất mong nhận được ý kiến đóng góp giúp đỡ thêm có các Giáo sư, Phó Giáo sư, Thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng - Trưởng Bộ môn Vô tuyến Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo Bưu chính Viễn thông I, các Giáo sư, Phó Giáo sư, các Thầy cô giáo Khoa Điện tử Viễn Thông Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng Đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và các bạn đồng nghiệp trong Công ty Điện thoại - Bưu điện Hà Nội đã giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. ._.