Phương Thức Đồng Bộ Chủ Tớ (Master Slaver Synchronization)

Hình 3.13: Bản tin ISUP

 Phần người dùng điện thoại TUP:

Phần người dùng điện thoại hỗ trợ việc xử lý các cuộc gọi cơ sở. TUP xử lý các cuộc gọi từ thuê bao tương tự, thuê bao số và truyền số liệu tốc độ thấp.

 Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP:

* SCCP cung cấp dịch vụ mạng phi kết nối và hướng kết nối trên MTP mức 3. Trong khi MTP mức 3 cung cấp mã điểm cho phép các bản tin được gửi đến các điểm báo hiệu cụ thể, SCCP cung cấp các số phân hệ để cho phép các bản tin được gửi đến các ứng dụng cụ thể (gọi là phân hệ) tại các điểm báo hiệu. SCCP được sử dụng như các lớp truyền tải cho các dịch vụ dựa trên TCAP như freephone (800/888), thẻ điện thoại, quay số tắt nội hạt, chuyển vùng không dây và dịch vụ truyền thông cá nhân (personal communications services PCS).

* Biên dịch nhãn toàn cầu: SCCP cũng cung cấp các phương tiện mà một STP có thể thực hiện dịch nhãn toàn cầu (global title translation GTT), một thủ tục mà điểm báo hiệu đích và số phân hệ (SSN) được xác định từ chữ số (nhãn toàn cầu) có trong các bản tin báo hiệu.

Các chữ số nhãn toàn cầu có thể là số bất kỳ (ví dụ, số 800/888, số thẻ cuộc gọi, số nhận dạng thuê bao di động) thích hợp cho các dịch vụ yêu cầu. Bởi vì một STP cung cấp biên dịch nhãn toàn cầu, điểm báo hiệu nguồn không cần phải biết mã điểm đích hoặc số phân hệ của dịch vụ liên quan. Chỉ có STPs cần duy trì một cơ sở dữ liệu của mã điểm đích và số phân hệ ứng với các dịch vụ cụ thể và các đích có thể.

* Định dạng bản tin SCCP: Các chỉ số dịch vụ (SI) của SIO dành cho SCCP có mã là 3 (0011). Các bản tin SCCP được chứa trong SIF của MSU. SIF có các nhãn định tuyến, sau đó là nội dung bản tin SCCP. Bản tin SCCP bao gồm 1 octet trường kiểu dịch vụ định nghĩa phần nội dung còn lại của bản tin (giống hình 3.13).

Mỗi bản tin SCCP chứa một phần bắt buộc cố định (các thông số chiều dài cố

định bắt buộc), phần biến bắt buộc (các thông số chiều dài thay đổi bắt buộc) và một phần tùy chọn có thể chứa trường chiều dài cố định và chiều dài thay đổi. Mỗi tham số phần tùy chọn được xác định bởi 1 octet mã tham số sau đó là trường chỉ số chiều dài. các thông số tùy chọn có thể xảy ra theo thứ tự bất kỳ. Nếu các thông số tùy chọn gồm, kết thúc các tham số tùy chọn cho biết 1 octet chứa toàn 0.

 Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCCP:

* TCAP cho phép triển khai các dịch vụ mạng thông minh tiên tiến bằng cách hỗ trợ trao đổi thông tin không liên quan tới thuê bao giữa các điểm báo hiệu sử dụng dịch vụ phi kết nối SCCP. SSP sử dụng TCAP để truy vấn SCP để xác định số định tuyến tương ứng với một cuộc gọi 800, 888 hoặc 900. SCP sử dụng TCAP để trả lời đáp ứng có chứa các số định tuyến (hoặc lỗi hoặc từ chối) trở lại cho SSP. Các cuộc gọi thẻ cũng xác nhận bằng cách sử dụng TCAP truy vấn và trả lời bản tin. Khi một thuê bao di động di chuyển tới trung tâm chuyển mạch di động (Mobile Switching Center MSC) mới, vị trí người truy nhập tích hợp đăng ký yêu cầu thông tin dịch vụ từ hồ sơ vị trí thuê bao (Home Location Register HLR) bằng cách sử dụng phần ứng dụng di động (mobile application part MAP) thông tin chứa trong các bản tin TCAP. Bản tin TCAP được chứa trong các phần SCCP của MSU. Một bản tin TCAP bao gồm phần giao dịch và phần thành phần.

* Phần giao dịch (transaction portion): Phần giao dịch chứa chỉ số kiểu gói. Có bảy kiểu gói:

Nhiều hướng: Chuyển thành phần theo một hướng duy nhất (không có trả lời).

Truy vấn có cấp phép: khởi tạo một giao dịch TCAP (ví dụ, 1800). Các nút đích có thể kết thúc giao dịch.

Truy vấn không cấp phép: khởi tạo một giao dịch TCAP. không kết thúc giao dịch.

Các nút đích có thể

Đáp ứng: kết thúc giao dịch TCAP. Một đáp ứng với truy vấn 1800 có cấp phép có thể chứa số định tuyến tương ứng với số 800.

Cuộc hội thoại cấp phép: tiếp tục giao dịch TCAP. Các nút đích có thể kết thúc giao dịch.

Cuộc hội thoại không cấp phép: tiếp tục giao dịch TCAP. Các nút đích có thể không kết thúc giao dịch.

Huỷ bỏ: chấm dứt một giao dịch do một tình huống bất thường.

Phần giao dịch cũng chứa địa chỉ giao dịch nguồn (Originating Transaction ID) và trường đáp ứng địa chỉ giao dịch (Responding Transaction ID), trong đó kết hợp giao dịch TCAP với một ứng dụng cụ thể tại các điểm báo hiệu nguồn và đích tương ứng.

* Phần thành phần (Component Portion): sáu loại thành phần sau:

Phần này có chứa các thành phần. Có

Cuộc gọi khẩn (cuối cùng): Cuộc gọi khẩn cho vận hành.

Cuộc gọi khẩn (không cuối): Tương tự như cuộc gọi khẩn (cuối).

Trả về kết quả (cuối): Trả về kết quả của cuộc gọi khẩn cho vận hành.

Trả về kết quả (không cuối): Tương tự trả về kết quả (cuối).

Trả về lỗi: Báo cáo cuộc gọi không thành công.

Từ chối: Chỉ ra rằng gói tin không đúng, hay thành phần đã được nhận.

Phần này bao gồm các thông số, có chứa dữ liệu ứng dụng cụ thể không có trong TCAP.

3.1.3.3.2.5 Ứng dụng:

SS7 là một hệ thống báo hiệu kênh chung CSS tối ưu để điều hành trong các mạng viễn thông có phối hợp với các tổng đài được điều khiển bằng chương trình, SS7 có thể thoả mãn trong hiện tại và cả tương lai các yêu cầu truyền thông tin cho các hoạt động giao dịch giữa các bộ vi xử lý trong mạng viễn thông để báo hiệu điều khiển cuộc gọi điều khiển từ xa và báo hiệu quản lý và bảo dưỡng SS7 cung cấp các phương tiện tin cậy để truyền thông tin theo trình tự chính xác, không bị mất hoặc trung lặp thông tin.

Do vậy, SS7 được ứng dụng trong mạng viễn thông: mạng điện thoại công

cộng PSTN, mạng số tích hợp đa dịch vụ ISDN, mạng thông minh IN, mạng thông tin di động số mặt đất PLMN. SS7 được thiết kế tối ưu cho mạng viễn thông có nhiều điểm mới: tốc độ cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, tính kinh tế, mềm dẻo sử dụng với đa mục đích.

3.2 Đồng bộ

3.2.1 Khái quát chung về đồng bộ

3.2.1.1 Khái niệm đồng bộ, đồng hồ

* Sự cần thiết của đồng bộ:

Trong mạng liên kết số, việc chuyển thông tin trong mạng là các bit với tốc độ rất cao, yêu cầu tốc độ chuyển mạch chính xác với luồng số từ tổng đài khác tới.

Các tốc độ này do các đồng hồ ở các tổng đài phát ra. Nếu các đồng hồ này hoạt động độc lập thì tần số ra của chúng sau một khoảng thời gian sẽ bị lệch nhau (do độ chính xác khác nhau, môi trường, thời gian).

Từ sự sai lệch dẫn đến sự phối hợp không chính xác giữa các tuyến số và tổng đài. Chính là dẫn đến hiện tượng trượt bit, từ đó làm mất hoặc trùng thông tin giữa

đầu phát và đầu thu, và nó là nguyên nhân của sai số, tạp âm....

Từ đó làm

ảnh

hưởng tới chất lượng các dịch vụ. Do vậy cần thiết phải có đồng bộ, để xây dựng mạng đồng bộ người ta thường xây dựng trên cơ sở mạng truyền dẫn và lấy nguồn đồng bộ từ quốc gia và các nút cấp cao.

* Khái niệm đồng bộ, đồng hồ:

Đồng bộ (Synchronous) là các phương thức giữ cho tất cả các thiết bị số trên mạng Viễn thông hoạt động theo cùng một tốc độ. [18]

Để đảm bảo cho các thiết bị trong mạng hoạt động một cách đồng bộ, người ta sử dụng các phương thức đồng bộ: Cận đồng bộ và đồng bộ để tạo ra sự đồng bộ cho mạng lưới và hệ thống theo giới hạn định trước.

Thiết bị để tạo ra tần số dao động với độ chính xác cao và ổn định lâu dài gọi là đồng hồ (Clock). Đồng hồ thường được chế tạo từ tinh thể dao động thạch anh hoặc đồng hồ nguyên tử. Độ chính xác của đồng hồ mạng tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể tại các nút. Đồng hồ cho luồng 2 Mb/s thường có độ chính xác khoảng 1011 (4 MHz).

Đồng bộ mạng: Là kỹ thuật để làm giảm hiện tượng trượt bít xẩy ra, nhằm duy trì tốc độ các luồng bit ở ngõ ra của tổng đài và đường truyền dẫn trong mạng.

* Đồng bộ có ba kiểu: đồng bộ bit, đồng bộ kí tự, đồng bộ khung.

+ Đồng bộ bit: khi nhận một tín hiệu với một chuỗi các điện áp, làm cách nào diễn giải thành chuỗi bit 01. Phải xác định được điểm bắt đầu (hoặc giữa, hoặc cuối) của bit thì mới diễn giải ra được. Việc xác định được các thời điểm đó gọi là đồng bộ bit.

+ Đồng bộ kí tự: sau khi đã đồng bộ bit, ta đã có được một chuỗi các số 01. Giả sử dữ liệu truyền là văn bản, làm cách nào để hiểu chuỗi 01 đó là các kí tự A, B, C hay là gì khác (như các bảng mã đã học). Việc nhóm các chuỗi bit này lại thành kí tự, phân biệt đâu là bit đầu, cuối của nhóm đó gọi là đồng bộ kí tự.

+ Đồng bộ khung (frame): sau khi đã đồng bộ kí tự ta có một chuỗi các kí tự. Phần kí tự điều khiển cũng như văn bản có thể nằm xen kẽ nhau, làm cách nào biết được đâu là đầu, đâu là cuối khối dữ liệu, đâu là các kí tự điều khiển, đó là đồng bộ khung.

Bất kì đồng bộ nào sai thì đều sẽ diễn giải sai dữ liệu, hiểu dữ liệu nhận được khác với dữ liệu được truyền.

3.2.1.2 Nguyên nhân và ảnh hưởng của sai lệch trượt

* Nguyên nhân sai lệch trượt

Đồng hồ do các hãng sản xuất khác nhau (độ chính xác khác nhau)

+ Thạch anh: 107

+ Nguyên tử: 1011

fW =1 MHz

fR= 1,2 MHz

fW < fR

fW =1,2 MHz

fR= 1 MHz

f > f

W R

Hình 3.14: Sai lệch đồng hồ

Do ảnh hưởng nhiệt độ môi trường:

+ Làm các đặc tính truyền dẫn làm trễ truyền dẫn tăng gây ra sự sai lệch về pha tại 2 đầu đường truyền.

+ Tỷ lệ với tốc độ bit và khoảng cách truyền dẫn và sự biến đổi nhiệt độ.

Hiện tượng rung pha (Jitter): Là sự tăng giảm không theo ý muốn về thời gian đến các bit ở đầu cuối tổng đài. Do các thiết bị đường truyền như bộ lặp, bộ ghép kênh số.

* ảnh hưởng của sai lệch trượt đối với các dịch vụ

Tín hiệu thoại PCM: Do có mã dư cao nên tín hiệu thoại ít ảnh hưởng bởi

trượt. Nếu có trượt xẩy ra chỉ gây một vài xung nhiễu (thường không nghe được), hoặc quay sai số, đổ nhầm chuông.

Tín hiệu video: Khi trượt xảy ra có thể bị nhiễu trên hình, có thể bị dừng hình

trong vài giây có thể nghe lạo xạo, ảnh hưởng vừa phải tới chất lượng.

Tín hiệu báo hiệu CCS: Đối với CCS rất nghiêm trọng, do vậy người ta thiết kế sao cho ít ảnh hưởng bởi trượt. Các bản tin có nhiều mã sửa sai, mã phát hiện lỗi (nếu lỗi thì yêu cầu phát lại).

Truyền số liệu: Thông tin là số liệu có độ dư ít nên chịu ảnh hưởng rất lớn bởi trượt. Nếu trượt xẩy ra thì cả khối số liệu phải phát lại, dẫn đến tăng độ trễ truyền dẫn.

Tín hiệu Fax: Khi trượt xẩy ra có thể làm đứt quãng hay xô lệch các đường quét dẫn đến làm biến dạng bức fax, phải phát lại, dễn đến trễ lớn, hiệu suất truyền dẫn thấp.

Truyền văn bản mã hoá: ảnh hưởng rất nghiêm trọng, nếu sai lệch không thể giải mã được, phải truyền lại.

Để khắc phục được các nguyên nhân gây trượt người ta cố gắng thực hiện điều khiển trượt theo giới hạn định trước. Việc này rất khó khăn và tốn kém.

3.2.2 Các phương thức đồng bộ

Mục đích của đồng bộ là để giữ cho đồng hồ phía phát và phía thu hoạt động cùng nhịp với nhau. Khi sử dụng các phương thức đồng bộ phải căn cứ vào: kích thư ớc mạng, các loại và yêu cầu độ chính xác của dịch vụ, sự phát triển của mạng trong tương lai.

Trên thực tế có 2 phương thức đồng bộ hiện đang được sử dụng trên mạng viễn thông là:

+ Phương thức cận đồng bộ dùng trong mạng PDH.

+ Phương thức đồng bộ dùng trong mạng SDH.

3.2.2.1 Phương thức cận đồng bộ

* Phương thức cận đồng bộ (Presynchronization): Là phương thức mà trong đó mỗi hệ thống có một đồng hồ chất lượng cao làm việc hoàn toàn độc lập với nhau điều hành toàn bộ nhịp hệ thống. Đây là phương thức yêu cầu các đồng hồ phải có độ chính xác cao và các đồng hồ nhịp trong mạng phải được kiểm tra định kỳ để hiệu chỉnh tần số, hạn chế sai lệch trượt.

Để hỗ trợ hệ thống hoạt động người ta dùng kỹ thuật đệm (Buffering) được thực hiện ở đầu vào tổng đài, mục đích là bù lại sự rung pha, các thay đổi về pha khi tốc độ bít vào và bít ra không bằng nhau, các bit này bị trễ trong một khoảng thời gian

Cloc Buffer k

Buffer

Cloc k

Buffer

Đường truyền dẫn

Buffer Cloc k

Đồng hồ chủ Đồng hồ chủ

Buffer

Node 1

Node 2

Buffer

Đường truyền dẫn

Buffer

Node 4 Node 3

Cổng quốc tế Cổng quốc tế

Buffer

Cloc k

Buffer

Đường truyền dẫn

Buffer

Cloc k

danh định, sự biến đổi về pha được cân bằng lại bởi sự tăng giảm thời gian nhớ trong các bộ đệm.

Hình 3.15: Phương pháp cận đồng bộ

Mạng sử dụng phương pháp cận đồng bộ là mạng trong đó các đồng hồ tại các nút chuyển mạch độc lập với nhau. Trong chế độ cận đồng bộ sử dụng các đồng hồ có độ chính xác cao hoạt động tự do và các bộ nhớ đệm thích hợp để giảm sai lệch tần số. Các đồng hồ này trong thực tế hoạt động không đồng bộ với nhau nhưng sai lệch tần số được giới hạn để chất lượng đồng bộ chấp nhận được. Các đồng hồ tại mỗi nút phải duy trì độ chính xác cao của chúng trong suốt thời gian làm việc của thiết bị.

Mạng quốc tế là mạng cận đồng bộ vì mỗi mạng quốc gia có có đồng hồ chủ riêng biệt, độc lập. Để đảm bảo chất lượng của kết nối quốc tế, ITU đã đề ra các khuyến nghị cho mạng cận đồng bộ. Đối với đồng hồ chủ quốc gia độ chính xác tối thiểu phải là 10 11.

* Ưu điểm.

Cấu hình mạng đơn giản.

Ổn định tần số không phức tạp.

Tốc độ trượt có thể định lượng được dễ dàng.

Lỗi đường truyền không ảnh hưởng đến đồng bộ.

Phù hợp với tất cả các mạng.

* Nhược điểm.

Giá thành đồng hồ cao, tuổi thọ ngắn (4 năm).

Chi phí đầu tư ban đầu lớn.

* Ứng dụng: Được sử dụng trong mạng quốc tế (tổng đài cổng quốc tế).

3.2.2.2 Phương thức đồng bộ

* Phương thức đồng bộ (Synchronization): Phương thức này còn gọi là cưỡng

bức, có nghĩa là các đồng hồ làm việc phụ thuộc nhau, có thể bị khoá pha theo một tần số chuẩn của đồng hồ tham khảo. Với mục tiêu tránh sai lệch trượt bằng cách hiệu chỉnh tần số hay pha xuyên suốt mạng số.

Một hoặc hai đồng hồ có độ chính xác cao thì được dùng như nguồn đồng hồ chuẩn. Đồng hồ chuẩn điều khiển tần số của tất cả các đồng hồ khác trong mạng.

Bộ so pha

Bộ lọc thông thấp

LPF

Bộ chia tần A

Bộ dao động điều khiển

bằng điện áp