Ch-ơng 9 Truyền tải báo hiệu Số 7 trong NGN Mở đầu Nh- đã đề cập ở các ch-ơng tr-ớc, chúng ta thấy rằng hiện nay ngành công nghiệp viễn thông đang trải qua thời kỳ của những sự thay đổi lớn lao, định h-ớng và cho phép sự hội tụ của các dịch vụ. Các dịch vụ dữ liệu đang ngày càng trở chiếm một tỷ lệ lớn so với thoại truyền thống. Các nhà khai thác mạng đang tìm kiếm những ph-ơng thức để thống nhất l-u l-ợng thoại và dữ liệu, các nền tảng mạng, và các dịch vụ để giảm chi phí ban đầu, bảo d-ỡng, điều hành mạng. Đó là một trong những nguyên nhân thúc đẩy sự ra đời của mạng thế hệ mới NGN. Trong một số các giải pháp kỹ thuật, hiện nay IP đ-ợc coi là ph-ơng tiện hứa hẹn nhất để từ đó xây dựng các dịch vụ tích hợp mới. IP cung cấp một ph-ơng thức hiệu quả để truyền tải dữ liệu ng-ời sử dụng và cho phép các nhà khai thác mạng mở rộng mạng của hộ cũng nh- xây dựng các dịch vụ mới. Chúng ta cũng nhận thấy rằng các mạng viễn thông hiện đại đang phụ thuộc rất nhiều vào việc trao đổi thông tin báo hiệu và điều khiển một cách nhanh chóng và hiệu quả. Việc báo hiệu giữa các thực thể mạng khác nhau không chỉ hỗ trợ các dịch vụ viễn thông cơ bản mà còn cho phép cung cấp các dịch vụ mạng gia tăng, ví dụ nh- các dịch vụ mạng thông minh hay di động .Các giới hạn về chất l-ợng dịch vụ bị ảnh h-ởng mạnh mẽ bởi hệ thống báo hiệu. Qua hai thập kỷ trở lại đây, hệ thống báo hiệu số 7 đã đ-ợc coi nh- là một hệ thống thống trị trong việc mang thông tin báo hiệu trong mạng viễn thông. Các ứng dụng và dịch vụ hiện tại phụ thuộc nhiều vào hiệu năng cao của SS7. Hiệu năng cao này có đ-ợc chủ yếu là do các cơ chế điều khiển lỗi hiệu quả ở lớp 2 cũng nh- các thủ tục quản lý mạng lớp 3. Tuy nhiên, về mặt logic thì mạng báo hiệu SS7 là một mạng tách biệt, yêu cầu hạ tầng mạng riêng và chia sẻ rất ít nguồn tài nguồn vật lý với mặt phẳng ng-ời sử dụng. Chính vì vậy, trong quá trình xây dựng mạng NGN với xu thế tích hợp giữa mạng chuyển mạch kênh hiện tại với mạng IP, việc kết hợp giữa mạng báo hiệu SS7 hiện tại và mạng trên cơ sở giao thức IP, sử dụng IP để truyền tải các bản tin báo hiệu số 7 ngày càng trở nên quan trọng. Triển khai đ-ợc một kiến trúc kết hợp nh- vậy sẽ cho phép các nhà khai thác mạng lợi dụng đ-ợc những -u điểm của các thiết bị IP trong môi tr-ờng của SS7, tránh đ-ợc việc thay thế mạng báo hiệu hiện tại cũng nh- giảm chi phí đầu t- mới, đồng thời cũng giải quyết đ-ợc các vấn đề đang xuất hiện cùng với sự gia tăng rất nhanh của các mạng SS7 nh- dung l-ợng kênh và chia tải. Việc chuẩn hoá một bộ giao thức để truyền tải báo hiệu SS7 qua mạng IP đã đ-ợc nhóm làm việc SIGTRAN của IETF triển khai. Để việc truyền tải báo hiệu số 7 qua mạng IP (SS7oIP) đ-ợc thành công thì một vấn đề rất quan trọng là SIGTRAN phải cho phép báo hiệu tin cậy và với hiệu năng cao hơn mạng SS7 hiện tại. Trong ch-ơng này, sau khi đã tìm hiểu những vấn đề chung về mạng NGN và mạng báo hiệu số 7 trong các ch-ơng tr-ớc, chúng ta sẽ tìm hiểu về SIGTRAN và giao thức điều khiển báo hiệu chung SCTP. 3.1 SIGTRAN 3.1.1 Giới thiệu khái quát về SIGTRAN SIGTRAN là một nhóm công tác thuộc tổ chức chuẩn hoá quốc tế cho lĩnh vực Internet IETF. Mục đích chính của nhóm là đ-a ra giải pháp truyền tải báo hiệu dạng gói trên mạng chuyển mạch kênh qua mạng IP, đảm bảo đ-ợc các yêu cầu về chức năng và hiệu năng của báo hiệu chuyển mạch kênh. Nhằm phối hợp đ-ợc với mạng chuyển mạch kênh, các mạng IP cần truyền tải các bản tin báo hiệu nh- báo hiệu đ-ờng ISDN (Q.931) hay SS7 (nh- ISUP, SCCP .) giữa các node IP nh- gateway báo hiệu (SG), MGC và MG hoặc cơ sở dữ liệu IP. Trong khuôn khổ đồ án này, chúng ta chỉ giới hạn ở các vấn để liên quan đến việc truyền tải SS7. Nhóm công tác xác định các mục tiêu là: Các yêu cầu về chức năng và hiệu năng: nhóm đ-a ra một số RFC, xác định các yêu cầu về mặt chức năng và hiệu năng để hỗ trợ báo hiệu qua mạng IP. Các bản tin báo hiệu (nhất là SS7) có yêu cầu về độ trễ và mất gói rất cao phải đ-ợc đảm bảo nh- trong mạng thoại hiện tại. Các vấn đề về truyền tải: nhóm công tác đã đ-a ra một RFC "đ-ờng chuẩn" (standard track) định nghĩa việc truyền tải các giao thức báo hiệu sử dụng các giao thức truyền tải mới đ-ợc định nghĩa, dựa trên các yêu cầu đã nêu ở trên. SIGTRAN xác định các ph-ơng tiện mà qua đó các bản tin SS7 có thể đ-ợc truyền dẫn một cách tin cậy qua mạng IP. Kiến trúc này định nghĩa 2 thành phần: một giao thức truyền tải chung để mang các lớp SS7, và một module thích ứng để thực hiện chức năng các lớp thấp hơn của giao thức. Ví dụ nh-: nếu giao thức ban đầu là MTP 3 thì SIGTRAN cung cấp các chức năng t-ơng đ-ơng MTP 2; nếu giao thức ban đầu là TCAP thì SIGTRAN cung cấp các chức năng của SCTP (các lớp không kết nối) và MTP 2 và 3. 3.1.2 Các kiến trúc sử dụng SIGTRAN Hình 3.1 cho thấy một mô hình chức năng chung nhất tách biệt các chức năng của SG, MGC và MG. Mô hình này có thể đ-ợc thực hiện theo nhiều cách khác nhau, với các chức năng đ-ợc thực hiện ở các thiết bị riêng biệt hay đ-ợc kết hợp trong một thực thể vật lý đơn. ở những nơi có sự tách biệt về mặt vật lý giữa các thực thể chức năng, SIGTRAN có thể đ-ợc áp dụng để đảm bảo rằng thông tin báo hiệu chuyển mạch kênh đ-ợc truyền với hiệu năng và chức năng nh- yêu cầu. [MGC] [MG] [MGC] [MG] [SG] [SG] SCN Signal SCN Signal Media Stream Media Stream RTP Stream ST ST ST ST ST ST ST: SIGTRAN RTP: Real Time Protocol Hỡnh 3.1 Kim trỳc chc nng SIGTRAN Nh- chúng ta thấy ở hình vẽ, các giao diện liên quan đến SIGTRAN bao gồm SG tới MGC, SG với SG. SIGTRAN cũng có thể có khả năng đ-ợc sử dụng cho giao diện giữa các MGC hoặc giữa MG và MGC, phụ thuộc vào yêu cầu truyền tải các giao thức báo hiệu kết hợp. 3.1.2.1 Phối hợp SS7 cho điều khiển kết nối Hình 3.2 cho thấy một số ví dụ thực thi những chức năng trên ở các thực thể vật lý đ-ợc sử dụng để phối hợp hoạt động của SS7 và mạng IP cho VoIP, VoATMCó thể có rất nhiều các ví dụ khác, và việc sử dụng SIGTRAN là phụ thuộc vào các ứng dụng khác nhau. Để phối hợp hoạt động của mạng chuyển mạch kênh đ-ợc điều khiển bởi SS7, SG kết cuối các tuyến báo hiệu SS7 và truyền thông tin báo hiệu tới MGC sử dụng SIGTRAN. MG kết cuối các trung kế liên đài và điều khiển trung kế dựa trên các thông tin báo hiệu điều khiển nó nhận đ-ợc từ MGC. Nh- đ-ợc chỉ ra trong hình a) d-ới đây, SG, MG, MGC có thể là các thực thể vật lý khác nhau hay nh- trong tr-ờng hợp b), MGC và MG đ-ợc kết hợp trong cùng một thực thể vật lý. Trong tr-ờng hợp c), tuyến báo hiệu SS7 kết hợp đ-ợc kết cuối bởi cùng một thiết bị (đó là MGU) có chức năng kết cuối trung kế. Trong tr-ờng hợp này, chức năng SG đ-ợc đặt cùng với chức năng MG, và SIGTRAN đ-ợc dùng để "backhaul" báo hiệu điều khiển tới MGCU. "Backhaul" ở đây hiểu là việc truyền báo hiệu từ điểm giao diện của luồng dữ liệu kết hợp (chức năng SG trong MGU) trở lại điểm xử lý cuộc gọi (MGU). Trong một số tr-ờng hợp, chức năng của SG có thể đ-ợc phân chia trong nhiều thực thể vật lý để hỗ trợ phân cấp, cho phép quản lý mạng báo hiệu và các vấn đề liên quan đến đánh địa chỉ. Do đó, SIGTRAN có thể đ-ợc sử dụng giữa các SG cũng nh- là từ SG tới MGC. Điều này đ-ợc minh hoạ trong hình vẽ d-ới đây Trong cấu hình này, có nhiều MGU cùng xử lý dữ liệu kết hợp với báo hiệu (không chỉ có một MGU chứa chức năng SG của chính nó) và chỉ có một SGU. Do đó có thể truyền tải một lớp SS7 giữa các SG1 và SG2, và lớp SS7 khác giữa SG2 và MGC. Ví dụ, SG1 có thể truyền tải MTP3 tới SG2, và SG2 có thể hỗ trợ ISUP tới MGC. . bởi hệ thống báo hiệu. Qua hai thập kỷ trở lại đây, hệ thống báo hiệu số 7 đã đ-ợc coi nh- là một hệ thống thống trị trong việc mang thông tin báo hiệu trong. thể vật lý. Trong tr-ờng hợp c), tuyến báo hiệu SS7 kết hợp đ-ợc kết cuối bởi cùng một thiết bị (đó là MGU) có chức năng kết cuối trung kế. Trong tr-ờng