Giới thiệu về voice over IP, các giao thức liên quan

Giới thiệu về voice over IP, các giao thức liên quanBáo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Voice over IP Protocols

RTCP RTP

Session Intiation Protocol

MMUSIC (Multi-Party Multimedia Session Control

Working Group) Phiên bản đầu tiên được đưa ra

dưới dạng bản phác thảo (Internet-Draft) vào năm

1997, sau đó vào tháng 3 năm 1999 giao thức SIP

trở thành một tiêu chuẩn được đề nghị (Proposed

standard) và được công bố trong tài liệu RFC

2543

chữa các lỗi, giao thức SIP được công bố bằng tài

liệu RFC 3261 thay thế cho tài liệu cũ

6

Theo tài liệu RFC 3261 của IETF định nghĩa giao thức SIP

như sau :

SIP là giao thức lớp ứng dụng có thể thiết lập, chỉnh sửa, kết

thúc các phiên tương tác giữa hai hay nhiều thành viên tham

gia Những phiên này có thể là các cuộc gọi điện thoại

Internet,sự phân phối đa phương tiện và cả các cuộc hội thoại

đa phương tiện

Redirect Server

SIP Distributed Architecture

Location

Server

Registrar Server

User Agent

Proxy Server

Gateway

PSTN SIP Components

Proxy Server

User Agents

thúc cuộc gọi

trên máy vi tính cá nhân, hay là sự kết hợp của

một card điều hợp điện thoại tương tự với một

điện thoại tiêu chuẩn

… User Agent Clients (UAC) – Đơn vị dùng để thiết lập

server và client để giúp các clients khác thực

hiện các yêu cầu

hoặc chuyển đến các server khác sau khi đã

phiên dịch

…Biên dịch, viết lại hoặc phiên dịch một bản tin

yêu cầu trước khi chuyển đi

Location Server

chuyển hướng SIP(SIP redirect) hoặc proxy

server để nhận được thông tin về các vị trí

khả dụng có liên quan đến cuộc gọi

Redirect Server

… Là một server tiếp nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa

chỉ SIP của phía bị gọi thành 0 (nếu như không xác

định được địa chỉ), hoặc thành các địa chỉ mới và gửi

lại chúng cho client trong tiêu đề Contact của bản tin

Response 3xx

… Không giống proxy server, redirect server không thiết

lập các bản yêu cầu SIP của riêng nó

… Không giống user agent server, redirect server không

nhận hoặc kết thúc cuộc gọi

với một proxy hoặc redirect server và đưa

… INVITE – Thiết lập một cuộc

gọi bằng việc mời user tham

của cuộc gọi.

… CANCEL – Hủy một yêu cầu

đang diễn ra.

… REGISTER – Đăng ký user

… 4xx – Báo rằng yêu cầu bị sai.

… 5xx – Báo rằng yêu cầu hợp

lệ nhưng server không thể hoàn tất được.

… 6xx – Yêu cầu không thể hoàn tất ở bất kỳ server nào.

SIP hoạt động dựa vào việc trao đổi các bản tin SIP( SIP messages) :

ĐĂNG KÝ (Registration)

… Mỗi lần một user sử dụng SIP user

client (SIP IP Phone, PC, or other SIP

device), client đăng ký với

proxy/registration server

… Việc đăng ký có thể xảy ra khi SIP user

client cần thông báo cho

proxy/registration server về vị trí của

nó.

… Thông tin đăng ký được định kỳ cập

nhật (refresh) và mỗi user client phải

đăng ký lại với proxy/registration

server.

… Thông thường proxy/registration server

sẽ đưa thông tin này tới

location/redirect server và lưu ở đó

SIP Phone User

Location/

Redirect Server

REGISTER REGISTER

200 200

Simplified SIP Call Setup and

Teardown

302 (Moved Temporarily)

18

H.323

mạng được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông

quốc tế ITU ( International Telecommunication

Union).

thức, thủ tục cho phép cung cấp dịch vụ

truyền dữ liệu multimedia, audio, video, data

thời gian thực qua mạng chuyển mạch gói

PBN (Packet Based Network) mà không quan

tâm đến chất lượng dịch vụ.

H.323 Components

Packet Based Networks

Multipoint Control Unit Gatekeeper

Circuit Switched Networks

H.323 Terminals

„ Thiết bị đầu cuối H.323 là thiết bị có khả

năng truyền thông hai chiều và nó phải hỗ

trợ các thành phần sau:

…H.225 call control signaling

…H.245 control channel signaling

¾Video codecs support is optional

H.323 Gateway

„ Nhiệm vụ của Gateway là thực hiện kết

nối giữa hai mạng khác nhau (H323

network and non-H323 network).

„ Ví dụ

Một gateway cung cấp dịch vụ kết nối giữa

các thành phần trong mạng chuyển mạch gói

(ví dụ mạng IP) và và mạng chuyển mạch

kênh (ví dụ mạng PSTN)

22

H.323 Gateway

chuyển đổi giao thức trong quá trình thiết lập,

giải phóng cuộc gọi và chức năng biến đổi

khuôn dạng dữ liệu giữa hai mạng khác nhau

„ Như vậy, đối với kết nối giữa hai thiết bị đầu

cuối H323 thì không cần thiết phải có Gateway,

nhưng đối với cuộc gọi có sự tham gia của

mạng chuyển mạch kênh thì bắt buộc phải có

Gateway

H.323 Gatekeepers

„ Gatekeeper có những chức năng sau:

… Dịch địa chỉ.

… Điều khiển truy nhập.

… Điều khiển độ rộng băng thông.

… Điều khiển miền.

… Điều khiển báo hiệu cuộc gọi (optional).

… Giám sát độ rộng băng thông (optional).

… Giám sát cuộc (optional).

„ Mặc dù Gatekeeper là thành phần tùy chọn trong mạng H323 nhưng

nếu có trong mạng tất cả các thiết bị đầu cuối phải đăng ký với

gatekeeper và nhận sự cho phép trước khi thiết lập một cuộc gọi.

H.323 Multipoint Control Unit

gateway tham gia vào một liên kết đa điểm

(multipoint conferences)

… Multipoint Controller (MC) – cung cấp các chức năng

điều khiển ( điều tiết khả năng audio, video, data giữa

các thiết bị đầu cuối theo giao thức H245 ).

… Multipoint Processor (MP) – nhận và xử lý audio,

video và/hoặc dòng dữ liệu.

„ Q.931 - call signaling and call setup.

„ RAS - registration and other admission

control with a gatekeeper.

Call Control and Signaling Data/Fax

Media

IP UDP

RTP

Audio Codec

G.711 G.723 G.729

Video Codec

H.261 H.263 RTCP

H.225 Q.931 H.225 RAS H.245 T.120 T.38

TCP UDP TCP TCP

H.235 Specifies security and encryption for H.323 and H.245 based terminals.

H.450.N H.450.1 specifies framework for supplementary services H.450.N

recommendation specifies supplementary services such as call transfer, call diversion, call hold, call park, call waiting, message waiting indication, name identification, call completion, call offer, and call intrusion.

H.246 Specifies internetworking of H Series terminals with circuit switched

terminals.

„ - Q.931 – A protocol for call control and call setup.

„ - RAS – Registration, admission and status protocol used for communicating between an H.323

endpoint and a gatekeeper.

H.225/Q.931 messages over call signaling channel

H.225/RAS messages over RAS channel

H.225/Q.931 (optional) H.225/Q.931 (optional)

H.245 messages (optional) H.245 messages (optional)

Simplified H.323 Call Setup

… Both endpoints have previously

registered with the gatekeeper.

… Terminal A initiate the call to the

gatekeeper (RAS messages are

exchanged).

… The gatekeeper provides

information for Terminal A to

contact Terminal B.

… Terminal A sends a SETUP

message to Terminal B.

… Terminal B responds with a Call

Proceeding message and also

contacts the gatekeeper for

permission.

… Terminal B sends a Alerting and

Connect message.

… Terminal B and A exchange

Terminal A Gatekeeper Terminal B

H.245 Messages RTP Media Path

Note: This diagram only illustrates a simple point-to-point call setup where call signaling is not routed to the gatekeeper Refer to the H.323 recommendation for more call setup scenarios.

Internet based and web centric

Borrows syntax and messages from HTTP.

SIP is gaining interest.

Interoperability IMTC sponsors interoperability events among SIP, H.323, and MGCP

For more information, visit: http://www.imtc.org/

Media Gateway Control Protocol

What is MGCP?

Media Gateway Control Protocol – Là

giao thức để điều khiển các gateway

thoại từ phần tử điều khiển bên ngoài và

phần tử đó được gọi là media gateway

controllers hoặc call agents

Components

„ Call agent or media gateway

controller

… Provides call signaling,

control and processing

intelligence to the gateway.

… Sends and receives

commands to/from the

gateway.

„ Gateway

… Provides translations

between circuit switched

networks and packet

switched networks.

… Sends notification to the call

agent about endpoint

events.

the call agents.

Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)

Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)

SIP H.323

Media Gateway

34

Simplified Call Flow

… When Phone A goes offhook

Gateway A sends a signal to the

call agent.

… Gateway A generates dial tone

and collects the dialed digits.

… The digits are forwarded to the

call agent.

… The call agent determines how to

route the call.

… The call agent sends commands

to Gateway B

… Gateway B rings phone B.

… The call agent sends commands

to both gateways to establish

RTP/RTCP

Đặc điểm của MGCP

… A master/slave protocol.

„ Assumes limited intelligence at the edge (endpoints) and

intelligence at the core (call agent).

„ Used between call agents and media gateways.

„ Differs from SIP and H.323 which are peer-to-peer

protocols.

… Interoperates with SIP and H.323.

MGCP, SIP and H.323

… MGCP divides call setup/control

and media establishment

functions.

… MGCP does not replace SIP or

H.323 SIP and H.323 provide

symmetrical or peer-to-peer call

setup/control.

… MGCP interoperates with H.323

and SIP For example,

„ A call agent accepts SIP or H.323

call setup requests.

„ The call agent uses MGCP to

control the media gateway.

„ The media gateway establishes

media sessions with other H.323 or

SIP endpoints.

Call Agent/

Media Gateway Controller

Media Gateway

MGCP

H.323 Gateway

H.323 Gateway

H.323

Media RTP/RTCP

In this example, an H.323 gateway is

“decomposed” into:

–A call agent that provides signaling.

–A gateway that handles media.

¾MGCP protocol is used to control the gateway.

Analog Phone

Analog

Phone

Gateway A Gateway B

Analog Phone

Call Agent/

Media Gateway Controller RTP/

RTCP Analog

Phone

H.323

1 A user picks up analog phone and

dials a number.

2 The gateway determines how to

route the call.

3 The two gateways exchange

capabilities information.

4 The terminating gateway rings the

phone.

5 The two gateways establish

RTP/RTCP session with each other.

RTP/RTCP

Giao thức truyền tải thời gian thực

RTP (Real Time Protocol)

các hỗ trợ để truyền tải dữ liệu yêu cầu thời gian

thực như thoại, video

phục thời gian, phát hiện lỗi, bảo an và xác định

nội dung RTP cho phép bên thu phát hiện mất

gói, dựa vào thông tin thời gian bù chính xác sự

biến đổi độ trễ

Hoạt động của giao thức

¾ Các gói tin gửi trên mạng IP có trễ và jitter

không dự đoán được Nhưng các ứng dụng

multimedia yêu cầu một thời gian thích hợp khi

truyền dữ liệu và phát lại

tự và các cơ chế khác liên quan đến thời gian

Bằng các cơ chế này RTP cung cấp sự truyền

tải dữ liệu thời gian thực giữa các thiết bị đầu

cuối qua mạng

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

„ Các cơ chế hoạt động được thực hiện thông qua header

của RTP Hình sau chỉ ra cách mã hóa một gói tin trong

UDP/IP:

„ RTP chạy phía trên UDP nên sử dụng các chức năng

ghép kênh và kiểm tra của UDP TCP và UDP là hai

phương thức chủ yếu nhất được sử dụng trên Internet

TCP cung cấp các kết nối có hướng và truyền dòng dữ

liệu với độ tin cậy cao, trong khi UDP cung cấp dịch vụ

không kết nối và độ tin cậy thấp

42

Nhưng UDP được lựa chọn là giao thức

truyền tải cho RTP vì:

„ Đối với các dữ liệu thời gian thực, độ tin cậy không quan

trọng bằng truyền đúng theo thời gian Hơn nữa sự tin

cậy trong TCP là do cơ chế truyền lại không thích hợp

cho RTP

„ Ví dụ, khi mạng tắc nghẽn một số gói có thể bị mất, chất

lượng dịch vụ của các ứng dụng dù thấp hơn nhưng vẫn

có thể chấp nhận được Nếu các giao thức đảm bảo

được độ tin cậy thì các gói truyền lại sẽ gây nên độ trễ

lớn và tắc nghẽn mạng tăng.

„ Trong một phiên RTP, bên tham dự lần

lượt gửi các gói RTCP mạng thông tin

phản hồi về chất lượng truyền dữ liệu và

thông tin về các thành viên

RFC 1889 định nghĩa 5 kiểu gói tin

RTCP mang thông tin điều khiển:

RR (Receiver Report)

„ Thông báo của bên thu về chất lượng

truyền bao gồm số lượng gói nhiều nhất

nhận được, số các gói bị mất, nhãn thời

gian để tính toán độ trễ vòng giữa bên thu

và bên phát.

46

SR (Sender Report)

„ Thông báo của bên phát, ngoài thông tin

phản hồi về chất lượng truyền như trong

RR, nó còn chứa thông tin về bên gửi

đồng thời cung cấp thông tin đồng bộ giữa

các media, các bộ đếm gói và số lượng

các byte được truyền.

SDES, BYE, APP

Giám sát chất lượng và điều

khiển tắc nghẽn

phân phối dữ liệu, thông tin điều khiển này rất

có ích cho bên phát, bên thu, giám sát

liệu dựa trên thông báo phản hồi của bên thu

bộ hay toàn diện Người quản lý mạng có thể

đánh giá được hiệu suất mạng

50

Xác định nguồn

bởi các số ngẫu nhiên có độ dài 32 bit

dụng Gói tin SDES (mô tả thông tin về nguồn)

chứa các thông tin dạng văn bản được gọi là

các tên quy tắc để xác định bên tham dự cụ thể

trong một phiên Nó bao gồm tên người sử

dụng, số điện thoại, địa chỉ e-mail và các thông

tin khác

Đồng bộ media

„ Các thông báo RTCP của bên phát chứa

thông tin xác định thời gian thực và nhãn

thời gian RTP tương ứng Chúng có thể

được sử dụng để đồng bộ giữa các media

như là đồng bộ thoại với video

Điều chỉnh thông tin điều khiển

„ Các gói RTCP được gửi theo chu kỳ giữa các bên tham

gia.

„ Khi số người tham gia tăng lên thì cần phải cân bằng

giữa thông tin điều khiển mới nhất và hạn chế lưu lượng

điều khiển.

„ Để hỗ trợ một nhóm người sử dụng lớn, RTCP phải

cấm lưu lượng điều khiển rất lớn xuất phát từ tài nguyên

khác của mạng RTP chỉ cho phép tối đa 5% lưu lượng

cho điều khiển trong tổng lưu lượng của phiên làm việc.

„ Việc này được thực hiện bằng cách điều chỉnh tốc độ

phát của RTCP theo số lượng người tham gia.

TỔNG KẾT

54

Tổng kết

cung cấp các dịch vụ: thiết lập, kết thúc cuộc

gọi, điều khiển cuộc gọi, khả năng trao đổi và

các tính năng bổ sung

gateway từ các call agent Trong hệ thống

VoIP, MGCP có thể được sử dụng cùng với

SIP hoặc H.323

truyền tải dữ liệu yêu cầu thời gian thực như

thoại, video RTCP mang thông tin phản hồi

về chất lượng truyền dữ liệu và thông tin về

các thành viên

THANKS FOR YOUR CO-OPERATION !

Phạm Minh Quyết Trần Đăng Lộc

Vũ Tuấn Đạt Điện tử 6 – K48