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

Triệu Thanh Bình Trương Văn Dũng

Đỗ Quang Trung

Tổng quan về VoIP

z Voice Over IP(VoIP) là tập hợp các

giao thức và thiết bị cho phép mã

hoá,truyền đi, định tuyến các cuộc

gọi thoại qua mạng IP.

Các ưu điểm của VoIP

– Tiết kiệm chi phí:

• Tiết kiệm phí liên lạc

• Tiết kiệm chi phí đầu tư và hạ tầng mạng

– Quản lý đơn giản:

• Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì

quản lý 2 mạng riêng rẽ như trước đây

– Sử dụng hiệu quả.

• Hiện nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rãi nhất

• Có rất nhiều ứng dụng đang được khai thác trên cơ sở các

giao thức của mạng IP.

• VoIP có thể kết hợp sử dụng các ứng dụng này để nâng

cao hiệu quả sử dụng mạng

Các ứng dụng của VoIP:

z Internet Telephone:

– Là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể

kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc không

hỗ trợ kết nói vào mạng điện thoại công cộng PSTN

– Internet Telephone có khả năng truyền và nhận tín hiệu âm

thanh trực tiếp từ các mạng số liệu Internet Telephone còn có

thể sử dụng được như một thiết bị truy cập Internet thông

thường Internet Telephone trong tương lai sẽ phát triển mạnh

với mô hình nhà cung cấp dịch vụ.

z Gateway IP – PSTN:

– Kết nối mạng VoIP với PSTN thông thường.Gateway có thể kết

nối trực tiếp hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng kết hợp

với các PBX Gateway IP – PSTN có hai cổng, cổng thứ nhất là

nối với mạng PSTN và cổng thứ hai là nối với mạng Internet

Gateway có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như

chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu sao cho phù hợp các

giao tiếp

Các ứng dụng của VoIP

z Các ứng dụng mở rộng:

– Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể

phát triển thiết kế gateway IP – Mobile để có

thể trực tiếp trao đổi thông tin giữa mạng di

động với mạng Internet Người sử dụng máy di

động không chỉ có thể liên lạc được mà còn có

khả năng truy cập thông tin và sử dụng các

dịch vụ Internet Có thể mở rộng kết hợp các

ứng dụng www với các ứng dụng Web Phone.

Ngoài ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP

như truyền hình hội thảo hay điện thoại có

hình.

Kiến trúc của mạng VoIP

z Theo tiêu chuẩn của tổ chức ETSI, cấu hình

chuẩn của mạng VoIP có thể gồm các phần tử

sau:

– Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP.

– Mạng xương sống, mạng truy nhập IP.

– Gateway điều khiển phương tiện (MGWC).

– Gateway phương tiện (MGW).

– Gateway báo hiệu (SGW).

– Gatekepper (GK).

– Mạng chuyển mạch (SCN).

– Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng điện thoại SCN.

– Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service).

1 Real-time Transport Protocol (RTP)

• RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu

cuối đến đầu cuối (end to end) phục vụ truyền dữ

liệu thời gian thực như audio và video RTP thực

hiện việc quản lý về thời gian truyền dữ liệu và

nhận dạng dữ liệu được truyền Nhưng RTP không

cung cấp bất cứ một cơ chế nào đảm bảo thời gian

truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế

nào giám sát chất lượng dịch vụ Sự giám sát và

đảm bảo về thời gian truyền dẫn cũng như chất

lượng dịch vụ được thực hiện nhờ hai giao thức

RTCP và RSVP.

Các giao thức truyền tải

2 Real-time Transport Control Protocol

(RTCP)

Mặc dù RTP là một giao thức độc lập nhưng thường

được hỗ trợ bởi giao thức RTCP RTCP trả về nguồn các

thông tin về sự truyền thông và các thành phần đích.

Giao thức điều khiển này cho phép gửi về các thông số

về bên thu và tự thích nghi với bên phát cho phù hợp với

bên phát Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải

gửi định kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác

cũng tham gia phiên truyền

Các giao thức truyền tải

(RSVP)

Giao thức RSVP được sử dụng như một giao

thức báo hiệu hỗ trợ cho RTP Mục đích của

RSVP là cung cấp một cơ chế đảm bảo băng

thông cho các hoạt động của các ứng dụng

RSVP gửi tham số chất lượng dịch vụ QoS kết

hợp với các dữ liệu thời gian thực được truyền

trên mạng TCP/IP Hỗ trợ giao thức RTP, giao

thức RSVP có thể giải quyết các lỗi xảy ra trên

đường truyền để đảm bảo các tham số chất

lượng.

1 Session Initiation Protocol(SIP):

SIP là 1 giao thức báo hiệu ở lớp ứng dụng dùng để định

nghĩa sự khởi tạo,sự thay đổi và kết thúc của sự tương

tác,truyền thông đa phương tiện giữa các người dùng.

“Session Initiation Protocol - An application layer

signaling protocol that defines initiation, modification

and termination of interactive, multimedia communication

sessions between users”

IETF RFC 2543 Session Initiation Protocol

Ứng dụng của SIP

Kiến trúc của SIP:

z Là 1 chương trình tức thời hoạt động vừa

là client vừa là server

z Chương trình này được sử dụng để tạo ra

các yêu cầu (requests) thay cho các client.

Một proxy server đảm bảo chức năng định

tuyến và thực hiện các quy tắc (policy) (ví

dụ như đảm bảo người dùng có được

phép gọi hay không)

z Proxy Server có thể biên dịch khi cần

thiết, sửa đổi 1 phần của bản tin yêu cầu

trước khi chuyển đi.

Location Server

Được sử dụng bởi SIP redirect hoặc

proxy server để lấy thông tin về địa

điểm của người được gọi.

z Đồng thời hoạt động với proxy hoặc

redirect server để đưa ra các dịch vụ

khác.

Redirect Server

z Là server nhận các yêu cầu SIP, sắp xếp

các địa chỉ và trả địa chỉ về phía client.

z Khác với Proxy Server, Redirect server

không tự khởi tạo ra các yêu cầu SIP của

riêng nó.

z Nó cũng không chấp nhận hay huỷ cuộc

gọi giống như User Agent Server

SIP Messages – Methods and Responses

– INVITE – Thiết lập cuộc gọi bởi

lời mời của user để tham gia

vào phiên

– ACK - Xác nhận rằng client đã

nhận được một trả lời đến một

yêu cầu INVITE

– BYE - Kết thúc cuộc gọi

– CANCEL - Loại bỏ yêu chờ

– REGISTER – Đăng kí user

– 4xx – Báo yêu cầu thất bại.

– 5xx – Báo server không thực

hiện.

– 6xx – Báo lỗi toàn bộ.

Những thành phần của SIP truyền thông bởi việc trao đổi những bản tin SIP:

Quá trình khởi tạo liên lạc

z Khởi tạo cuộc gọi SIP thông qua 6 bước sau:

1 Đăng kí, Khởi tạo và định vị User

2 Xác định phương tiện truyền thông sử dụng.

3 Xác định sự phản hồi của người được gọi– đồng ý

hoặc từ chối.

4 Thiết lập cuộc gọi.

5 Thay đổi cuộc gọi hoặc giữ cuộc gọi – ví dụ, chuyển

tiếp cuộc gọi.

6 Kết thúc cuộc gọi.

Đăng kí

– Mỗi lần khởi động một thiết

bị SIP user Client(SIP

phone, ) nó sẽ đăng kí với

proxy/registration server.

– Khi thay đổi thông tin về

Client thí nó phải đăng kí lại

với Proxy/Registration

Server.

– Mỗi SIP user client phải tự

động đăng kí lại với

Proxy/registration server

sau một khoảng thời gian.

– Sau khi đăng kí thì

SIP Phone User

Location/

Redirect Server

200 200

SIP Addressing

Dùng Internet URLs

– Uniform Resource Identifiers

– Hỗ trợ cả hai loại địa chỉ Internet và PSTN

Registra Server User Agent User Agent

INVITE

H323

Mô tả các đầu cuối và các thực thể

cung cấp dịch vụ truyền thông đa

phương tiện trên mạng chuyển mạch

Multipoint Control Unit Gatekeeper

Circuit Switched Networks

khiển dòng thông tin,quản lý kênh

loogic để dữ liệu tiếng nói truyền qua

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.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)

H.323

z Terminal A (TA)gửi bản tin ARQ

trên kênh RAS tới gatekeeper

yêu cầu báo hiệu trực tiếp

z GateKeeper(GK)xác nhận và gửi

ACF cho TA cho phép TA có thể

dùng báo hiệu trực tiếp

z TA gửi một bản tin thiết lập

cuộc gọi H225 tới TB yêu cầu

kết nối.

z TB phải đăng kí với GK.Nó gửi

bản tin ARQ tới GK qua kênh

RAS.

z GK xác nhận sự đăng kí bẳng

bản tin ACF gửi tới TB

z TB gửi bản tin H225 báo cho TA

_v4.html

So sánh H323 - SIP – những điểm tương

tự

Về chức năng,SIP và H323 là tương tự

nhau Cả SIP và H323 đều cung cấp:

– Điều khiển,thiết lập và hủy cuộc gọi.

– Các tính năng cơ bản của cuộc gọi như

là chờ cuộc gọi,giữ cuộc gọi,truyền

cuộc gọi,chuyển tiếp,gọi lại,xác định

cuộc gọi,hủy cuộc gọi.

– Khả năng trao đổi

Bảng 1 - SIP và H.323

H.323 SIP

Đầu cuối H323 thông minh.

Users Agent thông minh

H.323 Gatekeeper.

SIP proxy, redirect, location, and registration servers.

Hỗ trợ bởi giao thức H.245.H245 cung cấp cấu trúc bản tin chính xác và chi tiết trên khả năng của đầu cuối

SIP dùng giao thức SDP để trao đổi thông tin.SIP không cung cấp khả năng mở rộng như H323

Bảng 2 - SIP và H.323

Bảo mật Đăng kí: Nếu có GK các điểm

cuối đăng kí và yêu cầu chấp nhận với GK

Sử dụng SIP URL đánh địa chỉ Ex:SIP:100@192.168.1.2

để đảm bảo tài nguyên.

SIP dựa vào giao thức khác như RSVP để thực hiện và đảm bảo chất lượng dịch vụ

MGCP

“

”

MGCP được sử dụng bởi thành phần

điều khiển các cuộc gọi bên ngoài gọi là

Media Gateway Controller (MGC) cho

việc điều khiển các Media Gateway

(MG)

IETF RFC 2705 Media Gateway Control Protocol

Thành phần MGCP

z Call agent or media gateway

controller

– Cung cấp báo hiệu ,điều

khiển và xử lí thông minh

cuộc gọi đến gateway

– Gửi thông báo tơi call

agent về các sự kiện điểm

cuối.

– Thực thi lệnh từ call agent

Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)

Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)

SIP H.323

Media Gateway

–Khi máy A nhấc máy

Gateway A gửi tín hiệu

RTP/RTCP

References

z Để có thêm thông tin về MGCP hãy

truy nhập những link bên dưới:

Kiến trúc của Asterisk

Ứng dụng của hệ thống Asterisk

Asterisk IP PBX