Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Báo hiệu trong mạng viễn thông

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Định nghĩa

Ứng dụng

Page: 1

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Là sự trao đổi các thông tin điều khiển giữa các phần tử
mạng với nhau, nhằm thiết lập, quản lý và giải phóng các
cuộc nối
• Cho phép các phần tử trong mạng viễn thông trao đổi
thơng tin với nhau
• Các chức năng chủ yếu bao gồm
– Điều khiển cuộc gọi và đấu nối
– Hỗ trợ các chức năng quản lý mạng

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 2

1


Thuê bao

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

– Báo hiệu th bao
• Hiện hữu tại liên kết th
bao
• Kiểm sốt cuộc gọi
• Chức năng đơn giản
• Ví dụ: DSS1 trong mạng
ISDN

Cơ bản


Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Tổng đài

Ứng dụng

Page: 3

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

– Báo hiệu mạng (liên đài)
• Hoạt động trong liên lạc giữa
các nút mạng
• Kiểm sốt cuộc gọi và kiểm
sốt mạng
• Có chức năng phức tạp
• Ví dụ: Signalling System 7
(SS7)

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần


Hoạt động

Ứng dụng

Page: 4

2


Kênh kết hợp/kênh chung

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Báo hiệu số 7

Ứng dụng

Page: 5

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng


• Tốc độ dịng số cao (56Kbps & 64 Kbps)
• Lưu lượng thơng tin báo hiệu rải rác (bursty), được truyền
trên mạng chuyển mạch gói khơng liên kết
• Các bản tin báo hiệu có chiều dài thay đổi
• Thiết kế nhằm tối ưu hố hiệu suất sử dụng băng thơng
• Có độ tin cậy và linh hoạt cao
• Tạo ra mơi trường báo hiệu nhất qn đối với các ứng
dụng khác nhau

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 6

3


Cấu hình liên kết

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng


Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Cấu hình liên kết

Ứng dụng

Page: 7

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Associated mode
– Mạng báo hiệu có topology giống như mạng thơng tin
người sử dụng
– Các chuyển mạch báo hiệu trùng với chuyển mạch
thơng tin

• Non Associated mode
– Chuyển mạch báo hiệu và thông tin kết hợp (signalling /
information switches)
– Tồn tại một số chuyển mạch báo hiệu tách rời (STP)
– Mạng báo hiệu có topology khác với mạng thơng tin, có
các liên kết tới các chuyển mạch thông tin


Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 8

4


Tổ chức mạng báo hiệu

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng


Tổ chức mạng báo hiệu

Page: 9

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

SSP

SSP

ITU-TS

Quốc tế

STP

Cổng báo hiệu

STP

Quốc gia

STP
ANSI

SSP
Cơ bản

Cấu trúc


SSP
Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 10

5


Tổ chức mạng báo hiệu

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

SSP
SSP

SCP

Subscriber
STP
STP

Subscriber

STP

STP

SSP
SSP

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

SCP

Hoạt động

Điểm báo hiệu

Ứng dụng

Page: 11

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• SP (Signaling Point)
– Là các nút chuyển mạch hoặc xử lý trong mạng báo hiệu. Có
thể xem SP là trường hợp tổng quát của các loại điểm báo hiệu
dưới đây

• SSP (Service Switching Point)

– Thực chất là các tổng đài số liên kết với nhau bởi hệ thống báo
hiệu SS7

• STP (Service Transfer Point)
– Là các thiết bị chuyển mạch dùng để định tuyến các bản tin báo
hiệu SS7

• SCP (Service Control Point)
– Là các cơ sở dữ liệu tập trung, hỗ trợ các dịch vụ mở rộng

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 12

6


Giao thức báo hiệu

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông


Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

MTP 1

Ứng dụng

Page: 13

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Đường truyền vật lý cho thơng tin báo hiệu
• Tốc độ chuẩn là 64Kbps (CCITT) hoặc 56Kbps
(ANSI)
• Tuy nhiên, hệ thống cũng có thể làm việc với các
đường truyền tốc độ thấp hơn, hoặc analog
modem

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần


Hoạt động

Ứng dụng

Page: 14

7


MTP 2

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Hoạt động giống với HDLC (trường FSN và BSN
trong bản tin báo hiệu)
• Tạo đường truyền tin cậy cho các bản tin báo
hiệu link
• Thực hiện điều khiển luồng, kiểm sốt lỗi và
truyền lại
• Giám sát và kiểm tra tình trạng liên kết báo hiệu
• Đánh số bản tin trước khi truyền

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động


Bản tin báo hiệu

Ứng dụng

Page: 15

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

01111110 Start flag: đánh dấu đầu khung
BSN & Flag: Backward Sequence Number and
associated flag.
FSN & Flag: Forward Sequence Number and associated
flag.
Data Length: độ dài trường số liệu báo hiệu (SIF+SIO)
Data: các dữ liệu ở mức 3 và 4 đưa xuống
Checksum: mã kiểm tra lỗi
01111110 End flag: đánh dấu cuối khung

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng


Page: 16

8


Bản tin báo hiệu

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

SIO: Service Information Octet (vai trò
bản tin, kiểu mạng)
SIF: Signaling Information Field (địa
chỉ nguồn/đích, SLS, dữ liệu lớp 3, 4)
SF: Status Field (báo hiệu trạng thái)

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Bản tin báo hiệu

Ứng dụng

Page: 17


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• MSU: chứa các thông tin báo hiệu như địa chỉ,
dịch vụ… Các trường dữ liệu báo hiệu gồm
SIO và SIF. Giá trị LI lớn hơn 2
• LSSU: mang thơng tin báo hiệu trạng thái kênh,
liên kết. Nó cũng có thể dùng cho một số thực
thể quản lý, điều khiển luồng. Giá trị LI bằng 1
hoặc 2
• FISU: khơng mang thơng tin báo hiệu, dùng để
các điểm báo hiệu nhận biết tính sẵn sàng của
hệ thống. Giá trị LI bằng 0

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 18

9


MTP 3


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Định tuyến các bản tin báo hiệu qua các điểm
báo hiệu. Tái định tuyến khi có liên kết hỏng,
tắc nghẽn …
• Thực hiện chức năng quản lý mạng báo hiệu
- Quản lý lưu lượng
- Quản lý liên kết và tuyến
- Điều khiển luồng và điều khiển tắc nghẽn

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

MTP 3

Page: 19

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

•


Msg Discrimination đọc SIF để biết bản tin có phải forward đi

•

Msg Distribution đọc SIO để biết User Part của bản tin

•

Msg Routing chọn liên kết tiếp theo dựa trên SIF (địa chỉ nguồn đích và
SLS)
Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 20

10


SCCP

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng


• Cung cấp các dịch vụ hướng liên kết và phi liên
kết
• Phiên dịch các thơng tin địa chỉ
• Đóng vai trị giao thức lớp truyền cho các dịch vụ
TCAP (Transaction capabilities applications part)

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

TCAP

Ứng dụng

Page: 21

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Trao đổi các dữ liệu khơng liên quan đến kênh thông
tin giữa các ứng dụng với nhau trên mạng báo hiệu,
dựa trên SCCP
• Truyền các queries/responses giữa các SSP và SCP
• Thu/phát các thơng tin định tuyến …


Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 22

11


TUP

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Cung cấp các chức năng báo hiệu phục vụ việc thiết
lập và giải phóng cuộc gọi
• ISUP có thể thay thế cho TUP

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần


Hoạt động

ISUP

Ứng dụng

Page: 23

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Định nghĩa các chức năng và các bản tin phục vụ cho
việc thiết lập và giải phóng cuộc nối ISDN (thoại và dữ
liệu)
• Cung cấp hàng loạt các dịch vụ như điều khiển các
cuộc nối chuyển mạch kênh, xác định đường thuê
bao, chờ gọi (call waiting) …
• Sử dụng SCCP hoặc các dịch vụ của chính nó để
phân phối các bản tin báo hiệu giữa các tổng đài. Các
bản tin của ISUP tương tự như của SCCP
Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng


Page: 24

12


Tìm hiểu

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Phần ứng dụng của báo hiệu SS7 trong mạng thơng
tin di động
• Hoạt động của các thiết bị protocol analyser (ví dụ:
Inet Turbo-7, và Inet Spectra)

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Tài liệu tham khảo

Ứng dụng

Page: 25

Đại học Bách Khoa

Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Bản thảo bài giảng môn mạng thông tin, khoa Điện tử Viễn thơng, đại học Bách Khoa
• Sharam Hekmat, Communication Networks, 2005

Cơ bản

Cấu trúc

Thành phần

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 26

13


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Chuyển mạch MPLS ()

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch


Giao thức

Nội dung

Ứng dụng

Page: 1

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản về MPLS
Hoạt động
Chuyển mạch
Giao thức LDP
Ứng dụng

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 2


1


Cơ bản

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Chuyển mạch kênh và ATM:
–
–
–
–

Trao đổi nhãn hoặc số xác định khe thời gian
Nhanh do tích hợp vào phần cứng
Kém mềm dẻo, giá thành cao
Hệ báo hiệu phức tạp

• Định tuyến IP:
– Tốc độ chậm, tại sao ?
– Tính mềm dẻo cao
– Báo hiệu đơn giản

MPLS ra đời dựa trên sự kết hợp tính năng của hai
cơng nghệ chuyển mạch nói trên
Sử dụng thiết bị tương tự bộ định tuyến để điều
khiển bộ chuyển mạch phần cứng mức thấp hơn
Cơbản
bản

Cơ

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Vị trí trong mơ hình OSI

Page: 3

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

7. Tầng ứng dụng Application
6.Tầng trình diễn Presentation
5. Tầng phiên Session
4. Tầng giao vận Transport
3.Tầng mạng Network

IP

2.Tầng liên kết dữ liệu Data Link

MPLS

ATM


1. Tầng vật lý Physical
Cơbản
bản
Cơ

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 4

2


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

KEY ACRONYMS

Multiple Protocol Label
Switching; also,
Multiple Protocol Lambda
Switching

MPLS


Cơbản
bản
Cơ

LER

Label Edge Router

LSR

Label Switch Router

LIB

Label Information Base

LSP

Label Switch Path

FEC

Forward Equivalence Class;
also, Functional Equivalent
Class
Chuyển mạch

Hoạt động


Giao thức

Hoạt động

Ứng dụng

Page: 5

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Các bộ định tuyến mang phần mềm xử lý nhãn MPLS
• Các gói IP được đưa đến LER (ingress), nơi nhãn MPLS
được trèn vào rồi truyền đi dọc theo LSP qua các LSR.
Qua mỗi LSR, nhãn được trao đổi giống như trong ATM
• Tại egress LER, nhãn được tháo rỡ và địa chỉ IP được
sử dụng trở lại
• Nếu gói đi qua nhiều mạng thì nhãn có thể được xếp
chồng
Cơ bản

hoạtđộng
động
Hoạt

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng


Page: 6

3


IP

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• Gói được định tuyến dựa trên địa chỉ IP,
khơng có cơ chế đánh dấu
• Khơng có đường đi chung cho các gói
của cùng một kết nối
Cơ bản

hoạtđộng
động
Hoạt

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

MPLS

Page: 7


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

•

Ingress LER truy vấn CSDL để trèn đổi nhãn
MPLS căn cứ vào địa chỉ đích

•

Các gói sau đó được truyền đi trên LSP

•

Tại mỗi LSR lõi, chức năng chuyển mạch không
cần truy nhập địa chỉ mạng (IP)

Cơ bản

hoạtđộng
động
Hoạt

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng


Page: 8

4


MPLS (ví dụ)

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

Cơ bản

Hoạt
hoạtđộng
động

Chuyển mạch

Ứng dụng

Giao thức

MPLS (ví dụ)

Page: 9

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Command


Purpose

Step 1

At R1:
Router# configuration terminal
Router(config)# ip cef distributed
Router(config)# tag-switching advertisetags
Router(config)# interface e0/1
Router(config-if)# tag-switching ip
Router(config-if)# exit
At R3:
Router# configuration terminal
Router(config)# ip cef distributed
Router(config)# tag-switching advertisetags
Router(config)# interface e0/1
Router(config-if)# tag-switching ip

Enables MPLS between R1 and R3.
In order to configure distributed VIP MPLS,
you must configure distributed CEF
switching. Enter the ip cef distributed
command on all routers.

Step 2

At R3:
Router(config)# interface e0/2
Router(config-if)# tag-switching ip

Router(config-if)# exit
At R4:
Router# configuration terminal
Router(config)# ip cef distributed
Router(config)# tag-switching advertisetags
Router(config)# interface e0/2
Router(config-if)# tag-switching ip
Router(config-if)# exit

Enables MPLS between R3 and R4.

Cơ bản

hoạtđộng
động
Hoạt

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 10

5


Truyền gói qua LSP


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

Hốn đổi nhãn

Hoán đổi nhãn

In Label

Out Label

In Label

Out Label

7

9

9

6

9

6

Loại bỏ nhãn

In Label


Out Label

6

-

LSR lõi 2

LSR lõi 1

7

Egress LER
Ấn định nhãn

Ingress LER

Cơ bản

Hoạt động

In Label

Out Label

-

7


chuyểnmạch
mạch
Chuyển

Giao thức

Nhãn MPLS

Ứng dụng

Page: 11

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

•

S: stacked function

•

Exp: experimental bits

•

Label: có thể dựa trên VPI/VCI trong ATM, DLCI
trong Frame Relay...

Cơ bản


Hoạt động

chuyểnmạch
mạch
Chuyển

Giao thức

Ứng dụng

Page: 12

6


FEC

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

•

LER có thể phân loại gói theo các FEC

•

Mỗi FEC ứng với một LSP, cùng địa chỉ đích, cùng thuộc tính QoS...

•


Khi phát hiện FEC mới, ingress LER phối hợp với LSR lân cận để thiết lập
đường LSP, thông qua giao thức LDP, RSVP

Cơ bản

Hoạt động

chuyểnmạch
mạch
Chuyển

Ứng dụng

Giao thức

Dán nhãn tại LER

Page: 13

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Destination /
IP

Port
Number

FEC


Next Hop

Label

Instruction

199.50.5.1

80

B

x.x.x.x.

80

Push

199.50.5.1

443

A

y.y.y.y

17

Push


199.50.5.1

25

IP

z.z.z.z

Cơ bản

Hoạt động

chuyểnmạch
mạch
Chuyển

Giao thức

(Do nothing;
native IP)

Ứng dụng

Page: 14

7


LIB (Label Information Base)


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Label/In

Port In

Label/Out

Port/Out

FEC

Instruction
Next Hop

80

B

40

B

B

Swap

17


A

18

C

A

Swap

Cơ bản

Hoạt động

chuyểnmạch
mạch
Chuyển

Giao thức

Trao đổi nhãn

Ứng dụng

Page: 15

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản


Hoạt động

Chuyển
chuyểnmạch
mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 16

8


Xếp chồng nhãn

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

•

Hai mạng dán nhãn theo những tiêu chí khác nhau

•

Cơ chế đường hầm cho phép hai mạng vận hành độc
lập nhau


Cơ bản

Hoạt động

Chuyển
chuyểnmạch
mạch

Giao thức

LSP, nhãn và LDP

Ứng dụng

Page: 17

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thơng

• LSP, gán nhãn... thường được thiết lập bởi giao
thức LDP, bên cạnh phương thức static
programming (tương tự static routing)
• Các bản tin LDP được truyền đi trên giao thức
TCP đảm bảo độ tin cậy, nhưng các chức năng
như phịng tắc nghẽn có thể khơng cần thiết.
Vấn đề giao thức vẫn đang được nghiên cứu
• Các LSR lân cận được phát hiện dựa trên bản tin
HELLO

Cơ bản


Hoạt động

Chuyển mạch

giaothức
thức
Giao

Ứng dụng

Page: 18

9


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 19


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức

Ứng dụng

Page: 20

10


Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao thức


Các bản tin trong LDP

Ứng dụng

Page: 21

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Bản tin Initialization: khởi tạo phiên LDP giữa 2 LSR
Bản tin KeepAlive: thông báo cho LSR khác duy trì
hoạt động LDP
Bản tin Label Mapping: quảng bá mapping giữa FEC
(tiền tố địa chỉ) và nhãn MPLS
Bản tin Release: được LSR gửi đi khi phát hiện nó
khơng cần chuyển đổi nhãn
Bản tin Label Withdrawal: ngược với Label Mapping

Tìm hiểu CR-LDP (Constraint-based Routing
over Label Distribution Protocol)
Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

giaothức
thức
Giao


Ứng dụng

Page: 22

11


RSVP-TE

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông

Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

Giao
giaothức
thức

RSVP-TE

Ứng dụng

Page: 23

Đại học Bách Khoa
Khoa Điện tử-Viễn thông


Báo hiệu softstate: cần phải làm lặp lại theo
thời gian để duy trì đường truyền
Cơ bản

Hoạt động

Chuyển mạch

giaothức
thức
Giao

Ứng dụng

Page: 24

12