LVTN Tìm hiểu về VOIP-SIP

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTVoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại trên mạng IPPSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PCM Pulse-Code Modulation Bộ mã hóa mã xung S

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

chân thành và sâu sắc đã trực tiếp hướng dẫn , chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình

Cuối cùng, em xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè đã giúp

đỡ, động viên em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.

Tp HCM, tháng 07 năm 2009

Sinh viên

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP 1

1.1 Tổng quan về mạng VoIP 1

1.2 Đặc tính của mạng VoIP 3

1.2.1 Ưu điểm 3

1.2.2 Nhược điểm 4

Chương 2 CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG VOIP 6

2.1 Giao thức báo hiệu H.323 6

2.1.1 Giới thiệu về giao thức H.323 6

2.1.2 Đặc điểm kĩ thuật của giao thức H.323 6

2.1.3 Những giao thức có liên hệ với H.323 8

2.2 Giao thức báo hiệu MEGACO/H.248 10

2.2.1 Khái niệm Termination và Context 11

2.2.2 Đặc tính, sự kiện, tín hiệu và thống kê 12

2.3 Giao thức báo hiệu SIP 14

2.3.1 Giới thiệu 14

2.3.2 Giới thiệu chung về các thành phần trong mạng SIP 15

Chương 3 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP 17

3.1 Các đặc điểm của SIP 17

3.2 Hệ thống VoIP sử dụng SIP 18

3.2.1 SIP sever 18

3.2.2 SIP proxy 21

3.3 Các loại bản tin SIP 24

3.4 Cấu trúc bản tin SIP 27

3.5 Quá trình thiết lập cuộc gọi SIP 30

Chương 4 THỰC THI LABS 33

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ MỞ RỘNG 39

5.1 So sánh giữa các giao thức 39

5.1.1 So sánh giữa H.323 và SIP 39

5.1.2 So sánh giữa SIP và Megaco 40

5.1.3 So sánh các giao thức 41

5.2 Kết luận và mở rộng 42

5.2.1 Kết luận 42

5.2.2 Mở rộng 42

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

VoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại trên mạng IPPSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng

PCM Pulse-Code Modulation Bộ mã hóa mã xung

SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản trị mạng đơn giản

SIP Session Initiation Protocol Giao thức thiết lập phiên

Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

ToS Type of Service Kiểu dịch vụ

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPv4 IP version 4 Giao thức Internet phiên bản 4

IPv6 IP version 6 Giao thức Internet phiên bản 6

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền thông tin

UDP User Datagram

Protocol Giao thức Datagram người dùngSCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền điều khiển luồng

RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực

RTCP Real Time Control

Protocol Giao thức điều khiển thời gian thựcSigtran Signalling Transport Giao thức truyền báo hiệu SS7 trên mạng IP

ITU-T

International Telecommunication Union-

Telecommunication Standardization Sector

Hiệp hội viễn thông quốc tế - Bộ phận chuẩn viễn thông

RAS Register Admission Status Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông tin trạng thái

SAP

Session Announcement Protocol Giao thức thông báo phiênSDP Session Description

Protocol Giao thức mô tả phiênSS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7

SSP Switch Service Point Điểm dịch vụ chuyển mạch

SCP Signal Control Point Điểm điều khiển báo hiệu

STP Signal Tranfer Point Điểm truyền báo hiệu

MTP Message Tranfer Part Phần truyền bản tin

TCAP

Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng cung cấp giao dịchTUP Telephone User Part Phần người dùng điện thoại

ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số

SCCP Signaling Connection

Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu

M2UA MTP2 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP2M2PA MTP L2 Peer-to-Peer

Adapter Bộ chuyển đổi bản tin lớp 2 ngang hàngM3UA MTP3 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP3IUA ISDN User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng ISDN

SUA SCCP User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng SCCP

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP

1.1 Tổng quan về mạng VoIP

Đầu năm 1995 công ty VOCALTEC đưa ra thị trường sản phẩm phần mềm thực hiện cuộc thoại qua Internet đầu tiên trên thế giới Sau đó có nhiều công ty đã tham gia vào lĩnh vực này Tháng 3 năm 1996, VOLCALTEC kết hợp với DIALOGIC tung ra thị trường sản phẩm kết nối mạng PSTN và Internet Hiệp hội các nhà sản xuất thoại qua mạng máy tính đã sớm ra đời và thực hiện chuẩn hoá dịch vụ thoại qua mạng Internet Việc truyền thoại qua internet đã gây được chú ý lớn trong những năm qua và đã dần được ứng dụng rộng rãi trong thực tế

Có thể định nghĩa: Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet VoIP

là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ VoIP có thể vừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Như vậy, nó đã tận dụng được sức mạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để truyền dữ liệu thông thường

Để có thể hiểu được những ưu điểm của VoIP mang lại, trước hết chúng ta đi vào nghiên cứu sự khác biệt giữa mạng kênh PSTN hiện có với mạng chuyển mạch gói nói chung và mạng VoIP nói riêng

Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Một đặc trưng nổi bật của kĩ thuật này

là hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một “ kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì và dành riêng cho hai trạm cho tới khi cuộc truyền tin kết thúc Thông tin cuộc gọi là trong suốt Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn:

• Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa các trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi Kênh này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã hóa 8 bit)

• Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt Sự trong suốt thể hiện qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ

• Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác.

Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có những ưu điểm nổi bật như chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh đơn giản,

có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt Nhưng ta cũng không thể không nhắc tới những hạn chế của phương thức truyền dữ liệu này như:

• Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu quả này thể hiện qua hai yếu tố Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s Thứ hai là kênh là dành riêng cho một cuộc gọi nhất định Như vậy, ngay cả khi tín hiệu thoại là “lặng” (không có dữ liệu) thì kênh vẫn không được chia sẻ cho cuộc gọi khác

• Tính an toàn: Do tín hiệu thoại được gửi nguyên bản trên đường truyền nên rất dễ bị nghe trộm Ngoài ra, đường dây thuê bao hoàn toàn có thể bị lợi dụng để an trộm cước viễn thông

• Khả năng mở rộng của mạng kênh kém: Thứ nhất là do cơ sở hạ tầng khó năng cấp và tương thích với các thiết bị cũ Thứ hai, đó là hạn chế của hệ thống báo hiệu vốn đã được sử dụng từ trước đó không có khả năng tùy biến cao

Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong chuyển mạch gói mỗi bản tin

được chia thành các gói tin (packet), có khuôn dạng được quy định trước Trong mỗi gói cũng có chứa thông tin điều khiển: địa chỉ trạm nguồn, địa chỉ trạm đích và số thứ tự của gói tin,… Các thông tin điều khiển được tối thiểu, chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để có thể định tuyến được cho các gói tin qua mạng và đưa nó tới đích Tại mỗi node trên tuyến gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp cho tới trạm đích Vì kỹ thuật chuyển mạch gói trong quá trình truyền tin có thể được định tuyến động để truyền tin Điều khó khăn nhất đối với chuyển mạch gói là việc tập hợp các gói tin để tạo bản tin ban đầu; đặc biệt là khi các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng, chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra

Các ưu điểm của chuyển mạch gói:

• Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì trong chuyển mạch gói không có khái niệm kênh cố định và dành riêng, mỗi đường truyền giữa các node có thể được các trạm cùng chia sẻ cho để truyền tin, các gói tin sắp hàng và truyền theo tốc độ rất nhanh trên đường truyền

• Khả năng tryền ưu tiên: Chuyển mạch gói còn có thể sắp thứ tự cho các gói để có thể truyền

đi theo mức độ ưu tiên Trong chuyển mạch gói số cuộc gọi bị từ chối ít hơn nhưng phải chấp nhận một nhược điểm thời gian trễ sẽ tăng lên

• Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại

• Thích nghi tốt nếu như có lỗi xảy ra: Đặc tính này có được là nhờ khả năng định tuyến động của mạng

Bên cạnh những ưu điểm thì mạng chuyển mạch gói cũng bộ lộ những nhược điểm như:

• Trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi được truyền đi

• Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin

• Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, lặp làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết

• Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao

1.2 Đặc tính của mạng VoIP

1.2.1 Ưu điểm

• Giảm chi phí: Đây là ưu điểm nổi bật của VoIP so với điện thoại đường dài thông thường

Chi phí cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy nhập Internet Một giá cước chung sẽ thực hiện được với mạng Internet và do đó tiết kiệm đáng kể các dịch vụ thoại và fax Sự chia sẻ chi phí thiết bị và thao tác giữa những người sử dụng thoại và dữ liệu cũng tăng cường hiệu quả sử dụng mạng Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến làm giảm tốc độ bit từ 64Kbps xuống dưới 8Kbps, tức là một kênh 64Kbps lúc này có thể phục vụ đồng thời 8 kênh thoại độc lập Như vậy, lý dó lớn nhất giúp cho chi phí thực hiện cuộc gọi VoIP thấp chính là việc sử dụng tối ưu băng thông

• Tích hợp dịch vụ nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế cơ sở hạ tầng tích hợp nên có khả năng

hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm thiểu số thiết bị Các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều chia sẻ cùng mạng IP Tích hợp đa dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng các mạng riêng rẽ

• Thống nhất: Vì con người là nhân tố quan trọng nhưng cũng dễ sai lầm nhất trong một

mạng viễn thông, mọi cơ hội để hợp nhất các thao tác, loại bỏ các điểm sai sót và thống nhất các điểm thanh toán sẽ rất có ích Trong các tổ chức kinh doanh, sự quản lý trên cơ sở SNMP (Simple Network Management Protocol) có thể được cung cấp cho cả dịch vụ thoại

và dữ liệu sử dụng VoIP Việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa

hẹn giảm bớt phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh mạng có thể được chia sẻ dễ dàng hơn.

• Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho một cuộc gọi là cố

định Trong VoIP, băng thông được cung cấp một cách linh hoạt và mềm dẻo hơn nhiều Chất lượng của VOIP phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là băng thông Do đó không có sự bắt buộc nào về mặt thông lượng giữa các thiết bị đầu cuối mà chỉ có các chuẩn tuỳ vào băng thông có thể của mình, bản thân các đầu cuối có thể tự điều chỉnh hệ số nén và do đó điều chỉnh được chất lượng cuộc gọi

• Nâng cao ứng dụng và khả năng mở rộng: Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu cho

VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng đa phương tiện (multimedia) và đa dịch vụ Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra nhiều tinh năng mới trong dịch vụ thoại Đồng thời tính mềm dẻo còn tạo khả năng mở rộng mạng và các dịch vụ

• Tính bảo mật cao: VOIP được xây dựng trên nền tảng Internet vốn không an toàn, do đó

sẽ dẫn đến khả năng các thông tin có thể bị đánh cắp khi các gói tin bị thu lượm hoặc định

tuyến sai địa chỉ một cách cố ý khi chúng truyền trên mạng Các giao thức SIP (Session

ineitiation Protocol – giao thức khởi đầu phiên) có thể thành mật mã và xác nhận các thông điệp báo hiệu đầu cuối RTP (Real Time Protocol) hỗ trợ mã thành mật mã của phương thức truyền thông trên toàn tuyến được mã hoá thành mật mã đảm bảo truyền thông an toàn

1.2.2 Nhược điểm

• Chất lượng dịch vụ chưa cao: Các mạng số liệu vốn dĩ không phải xây dựng với mục đích

truyền thoại thời gian thực, vì vậy khi truyền thoại qua mạng số liệu cho chất lượng cuộc gọi không được đảm báo trong trường hợp mạng xảy ra tắc nghẽn hoặc có độ trễ lớn Tính thời gian thực của tín hiệu thoại đòi hỏi chất lượng truyền dữ liệu cao và ổn định Một yếu

tố làm giảm chất lượng thoại nữa là kỹ thuật nén để tiết kiệm đường truyền Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kỹ thuật nén càng phức tạp, cho chất lượng không cao và đặc biệt

là thời gian xử lý sẽ lâu, gây trễ

• Vấn đề tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không ảnh

hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại

• Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất

khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và độ trễ không cố định của

các gói thông tin khi truyền trên mạng Để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm được tốc độ bit xuống), có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần được nâng cấp lên các công nghệ mới như Frame Relay, ATM, để có tốc độ cao hơn hoặc phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service) Tất cả các điều này làm cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện được trong những năm trước đây.

Ngoài ra có thể kể đến tính phức tạp của kỹ thuật và vấn đề bảo mật thông tin (do Internet nói riêng và mạng IP nói chung vốn có tính rộng khắp và hỗn hợp, không có gì bảo đảm rằng thông tin cá nhân được giữ bí mật)

Chương 2 CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG VOIP

2.1 Giao thức báo hiệu H.323

2.1.1 Giới thiệu về giao thức H.323

Những giao thức VoIP có thể được phân loại tùy theo vai trò của chúng trong suốt quá

trình chuyển giao thông điệp H.323 và SIP là những giao thức báo hiệu, các giao thức này

dùng để thiết lập,ngắt và thay đổi cuộc gọi RTP và RTCP cung cấp chức năng mạng vận chuyển end-to-end cho những ứng dụng truyền dữ liệu mà yêu cầu thời gian thực (real-time) như là âm thanh và video Những chức năng đó bao gồm nhận diện loại dữ liệu, số trình tự, tham số thời gian và giám sát tiến trình gởi TRIP, SAP, STUN, TURN… bao gỗm một nhóm các giao thức hỗ trợ có liên quan đến VoIP Sau cùng, bởi vì VoIP gían tiếp dựa vào tầng vận chuyển bên dưới để di chuyển dữ liệu nên đòi hỏi nhiều giao thức như là TCP/IP, DNS, DHCP, SNMP, RSVP và TFTP

2.1.2 Đặc điểm kĩ thuật của giao thức H.323

Bộ giao thức H.323 cho phép những thiết bị kết nối khác nhau có thể liên kết với nhau H.323 được phổ biến bởi tổ chức ITU Giao thức này ban đầu được phát triển cho những ứng dụng đa phương tiện,các thực thể của H.323 cung cấp những tiến trình liên quan đến

vấn đề đồng bộ như thoại, video và kết nối dữ liệu Hỗ trợ cho thoại là chủ yếu, hỗ trợ cho

video, kết nối dữ liệu chỉ là phần mở rộng của H.323.Đặc điểm kỹ thuật của H.323 định nghĩa bốn thực thể H.323 khác nhau như là các đơn vị chức năng của mạng H.323 hoàn chỉnh, những thành phần này của hệ thống H.323 bao gồm thiết bị đầu cuối, gateway,

gatekeeper và các đơn vị điều khiển đa điểm (MCUs)

Thiết bị đầu cuối (điện thoại, softphones, IVRs, thư thoại, máy quay phim, v.v…) là những thiết bị điển hình tác động qua lại với người dùng cuối Phần mềm MS Netmeeting là một ví dụ của thiết bị đầu cuối.Các thiết bị đầu cuối chỉ cung cấp thoại hoặc đa phương tiện như là video và sự cộng tác ứng dụng thời gian thực.

Gateways giải quyết điều khiển tín hiệu và truyền dẫn phương tiện, và là thành phần mở rộng Điển hình của gateway là cung cấp giao diện cho những mạng khác nhau như là

ISDN,PSTN hoặc những hệ thống H.323 khác Bạn có thể nghĩ chức năng của H.323 như là cung cấp một “bộ dịch” Ví dụ như là một gateway H.323 sẽ điều khiển sự đàm thoại của H.323 với SIP hoặc H.323 với ISUP(ISDN User Part) chỉ rõ tính chất thủ tục tín hiệu xen kẽ

cho việc điều khiển cuộc gọi Nghĩ một cách khác thì một gateway cung cấp một giao diện giữa mạng chuyển gói(ví dụ như VoIP) và mạng chuyển mạch(ví dụ như PSTN) Nếu gatekeeper tồn tại, gateway VoIP đăng ký với gatekeeper đó và gatekeeper sẽ tìm ra gateway tốt nhất cho phiên giao dịch chi tiết

Gatekeeper cũng là phân mở rộng của H.323, điều khiển việc giải quyết địa chỉ và cho vào mạng H.323 Chức năng quan trọng nhất của nó là biên dịch địa chỉ giữa địa chỉ ký danh

tượng trưng và địa chỉ IP Ví dụ,với sự có mặt của gatekeeper nó có khả năng gọi tới địa chỉ

có tên là “Tom” thay vì phải gọi tới địa chỉ IP 192.168.10.10 Gatekeeper cũng quản lý các

thiết bị đầu cuối truy cập vào các thiết bị,tài nguyên mạng, và mở rộng hơn là có thể cung cấp các dịch vụ phụ Chúng cũng giám sát việc sử dụng dịch vụ và cung cấp băng thông có

giới hạn Một gatekeeper thì không đòi hỏi một hệ thống H.323 Tuy nhiên nếu có sự hiện

diện của gatekeeper, các thiết bị đầu cuối muốn sử dụng được thì cần phải có sự phục vụ của gatekeeper RAS định nghĩa khái niệm này là sự biên dịch địa chỉ, điều khiển sự đi vào, điều khiển băng thông, sự quản trị miền Các chức năng của gatekeeper và gateway thường được hiện diện trên những thiết bị vật lý đơn giản

MCUs hỗ trợ hội nghị nhiều bên giữa ba hay nhiều thiết bị đầu cuối Chuẩn H.323 cho

phép nhiều kịch bản đàm thoại đặc biệt, hoặc tập trung hay phân quyền

Base-end servers (BES) là một chức năng bổ sung quan trọng trong hạ tầng H.323 BES

có thể cung cấp những dịch vụ cho việc chứng thực người sử dụng, sự ủy quyền dịch vụ, tài chính, nạp điện và hóa đơn, và các dịch vụ khác Trong một mạng đơn giản thì gatekeeper và gateway cung cấp những dịch vụ như thế

2.1.3 Những giao thức có liên hệ với H.323

H.323 có đặc điểm kỹ thuật giống như một chiếc dù chứa đựng một số lượng lớn bộ

máy chính trị có tác động qua lại với nhau bằng nhiều cách thức khác nhau dựa vào bộ dạng,

sự vắng mặt, mối quan hệ mô hình của những thực thể tham gia và loại session (ví dụ như là

audio và video) Có nhiều giao thức con bên trong đặc điểm của giao thức H.323 Để mà có

thể hiểu được toàn bộ những luồng thông điệp bên trong một giao tác VoIP của giao thức

H.323, bản thân chúng ta sẽ tự quan tâm đến những giao thức chung nhất có liên quan đến

công nghệ VoIP Hình 5.2 sẽ cho thấy những giao thức thích hợp và mối quan hệ của chúng

H.323 định nghĩa một tập hợp tổng quát việc thiết lập cuộc gọi và những thủ tục đàm

phán- quan trọng nhất trong các ứng dụng VoIP ngày nay là các giao thức H.225, H.235, H.245 và các bộ phận của dãy tín hiệu Q.900 Các phương pháp vận chuyển dữ liệu cơ bản

được định nghĩa bởi giao thức thời gian thực RTP và RTCP H.323 cũng chỉ rõ một nhóm

audio codes cho sự liên kết VoIP, dãy G.700:

H.225/Q.931 định nghĩa tín hiệu cho việc thiết lập và ngắt cuộc gọi, bao gồm địa chỉ IP

nguồn và địa chỉ IP đích, cổng, mã vùng, và thông tin cổng của giao thức H245

H.225.0/RAS chỉ rõ thông điệp mà mô tả tín hiệu, và thông tin dòng media.

H.245 chỉ rõ thông điệp và thông tin kênh logic cho dòng phương tiện

Real Time Protocol (RTP) mô tả vận chuyển end-to-end của dữ liệu thời gian thực Real Time Control Protocol (RTCP) mô tả việc giám sát end-to-end của việc chuyển

dữ liệu, chất lượng dịch vụ của thông tin cung cấp như là jitter và sự thất lạc trung bình của packet

Codecs G.700 series được sử dụng cho VoIP bao gồm:

G.711 Một trong số codecs lâu đời nhất, G.711 không sử dụng sự nén, vì thế giọng nói

có chất lượng tuyệt vời.Codec này tiêu thụ nhiều dải thông nhất.Đây là codec tương tự được dùng bởi PSTN và ISDN

G.723.1 Codec này được thiết kế cho tổ chức hội nghị video/ kỹ thuật điện thoại thông

qua các đường điện thoại tiêu chuẩn và được tối ưu hóa cho việc mã hóa và giải mã nhanh chóng, chất lượng thoại thuộc loại trung bình

G.729 codec này được sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng VoIP bởi vì nhu cầu

băng thông của nó thấp

2.2 Giao thức báo hiệu MEGACO/H.248

Do IETF và ITU-T hợp tác xây dựng,mô hình kết nối dựa trên các termination và context.Các gói được định nghĩa trong các phụ lục/RFC riêng.Các lớp ứng dụng lớn hơn cho hội nghị đa bên và các cuộc gọi đa phương tiện

Megaco và H.248 giống nhau, đều là giao thức điều khiển MG.Megaco được phát triển bởi IETF(đưa ra vào cuối năm 1998),còn H.248 được đưa ra vào tháng 5/1999 bởi ITU-

T.Sau đó cả IETF và ITU-T hợp tác thống nhất giao thức điều khiển MG,kết quả là vào

tháng 6/2000 chuẩn Megaco/H.248 ra đời.

Megaco/H.248 là báo hiệu giữa SW/MGC với MG (Trunking Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway) Megaco/H.248 điều khiển MG để kết nối các luồng từ ngoài Sơ đồ điều khiển MG của Megaco/H.248 :

2.2.1 Khái niệm Termination và Context

Termination:

_ Một Termination được mô tả bởi một số đặc tính Các đặc tính này được nhóm vào một tập Descriptor (mô tả) trong các lệnh

_ Các Termination có thể được lập trình để tạo ra các tín hiệu

_ Các Termination có thể được lập trình để nhận biết các sự kiện (event)

_ Các số liệu thống kê có thể được thu thập trong một Termination và được thông báo cho MGC

_ Có hai loại Termination:

• Các Termination vật lý (Các Termination bán cố định):

Các Termination này được MGC chọn và tồn tại một cách bán cố định

Ví dụ, một Termination thể hiện một kênh TDM có thể tồn tại trong MG cho đến khi nó bị xoá

• Các Termination tạm thời:

Các Termination này được MG chọn: ví dụ các dòng thông tin như dòng RTP chỉ tồn tại trong thời gian nó được sử dụng

_ Một context thể hiện một mối liên hệ giữa một số termination

_ MGC và MG sử dụng context để thiết lập, duy trì và giải phóng các cuộc gọi VoP._ Các context được nhận dạng bởi Context_Id

_ Giá trị này được MG ấn định và là duy nhất trong MG

_ Một Context mô tả cấu trúc của một phiên tại mức gateway Cấu trúc này định nghĩa các mối liên hệ giữa các termination liên quan đến nhau trong context

2.2.2 Đặc tính, sự kiện, tín hiệu và thống kê

Đặc tính, sự kiện, tín hiệu và thống kê:

- Các sự kiện có thể được nhận ra trong các Termination

tuỳ thuộc vào loại Termination

- Các Termination đường dây analog hỗ trợ các sự kiện sau:

Nhấc máy, gác máy, các số đa tần và các tín hiệu chuyển

đổi khi thuê bao nhấc máy hay gác máy

- Một số sự kiện khác có thể được MG thông báo cho MGC:

net/qualert: MG thông báo về chất lượng mạng bị suy giảm…

rtp/pltrans : MG thông báo về việc chuyển đổi khuôn dạng của RTP…

Tín hiệu:

+ Các tín hiệu có thể được áp dụng cho các Termination tuỳ thuộc vào loại Termination.+ Các tín hiệu tone được tạo ra trên các kênh audio

+Các Termination đường dây analog hỗ trợ các tín hiệu đối với các tín hiệu tone khác nhau:

Dial Tone dt (0x0030)

Ringing Tone rt (0x0031)

Busy Tone bt (0x0032)

Congestion Tone ct (0x0033)

Special Information Tone sit (0x0034)

(Recording) Warning Tone wt (0x0035)

Payphone Recognition Tone prt (0x0036)

Call Waiting Tone cw (0x0037)

Caller Waiting Tone cr (0x0038)

Thống kê:

- Ví dụ về các số liệu thống kê được thông báo cho MGC đối với các

Termination TDM và RTP:

+ Duration: cho biết khoảng thời gian mà termination đã tồn tại trong context

+ Số lượng octet đã gửi và nhận

+ Số lượng các gói RTP đã gửi và nhận

+ Trễ truyền dẫn gói RTP

Các lệnh:

H.248 cung cấp các lệnh để điều khiển các context, termination, đặc tính, sự kiện, tín

hiệu và số liệu thống kê

- Các lệnh để thêm các Termination vào một Context, thay đổi các Termination, loại bỏ các Termination khỏi một Context và để kiểm tra các đặc tính của các Context hay các Termination

- Các lệnh cũng được sử dụng để giám sát các đặc tính của các context và các termination (ví dụ: xác định các sự kiện trong một termination phải thông báo cho MGC, các tín hiệu/hành động được áp dụng cho một Termination)

- Đa số các lệnh được MGC khởi tạo và MG phải trả lời các lệnh này Trường hợp ngoại

lệ là các lệnh Notify và ServiceChange: lệnh Notify được MG gửi cho MGC và lệnh ServiceChange có thể được MG hay MGC gửi

+ Add: Lệnh Add thêm một Termination vào một Context Lệnh Add trên Termination đầu tiên trong một context được sử dụng để tạo context

+ Modify: Lệnh Modify thay đổi các đặc tính, các sự kiện và các tín hiệu của một Termination

+ Subtract: Lệnh Subtract xoá một Termination khỏi context và gửi trả các số liệu thống

kê của bên tham gia vào Termination này trong context

Lệnh Subtract trên Termination cuối cùng trong một context sẽ xoá context này

+ Move: Lệnh Move được sử dụng để chuyển một Termination tới một Context khác.+ AuditValue: Lệnh AuditValue gửi trả trạng thái hiện tại của các đặc tính, các sự kiện, các tín hiệu và các số liệu thống kê của các Termination

+ Notify: Lệnh Notify cho phép MG thông báo cho MGC về các sự kiện xuất hiện trong MG

+ ServiceChange: Lệnh Servicechange có thể được gửi bởi MGC hay MG

2.3 Giao thức báo hiệu SIP

2.3.1 Giới thiệu

Giao thức khởi tạo phiên (SIP) được phát triển bới nhóm làm việc MMUSIC của IETF

với mục đích đề xuất một tiêu chuẩn điều khiển phiên cho các kết nối đa dịch vụ Về cơ bản, hoạt động điều khiển bao gồm khởi tạo, thay đổi và kết thúc một phiên có liên quan đến các phần tử đa phương tiện như video, thoại, tin nhắn, game trực tuyến,… Tháng 11 năm 2000,

SIP được chấp nhận như một giao thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một thành phần chính thức của cấu trúc IMS Cùng với H.323, SIP đã trở thành giao thức báo hiệu được sử

dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP

Các giao thức báo hiệu truyền thống thường có tính xử lý tập trung cao, điển hình là SS7, một giao thức báo hiệu phổ biến nhất trong mạng PSTN Hoạt động của SS7 tập trung tại một số điểm báo hiệu trong một cấu trúc mạng báo hiệu phức tạp Các điểm đầu cuối

hoàn toàn không tham gia vào quá trình xử lý báo hiệu Khác với đặc điểm trên, SIP là giao

thức báo hiệu đồng cấp Nó hoạt động trên một cấu trúc mạng đơn giản, và có khả năng mở

rộng cao Các phần tử của SIP phân tán đến tận biên của mạng và được nhúng tới tận các

điểm đầu cuối

Hoạt động của SIP có sự phối hợp với một số giao thức báo hiệu khác Các giao thức đó

là SDP (giao thức miêu tả phiên) sử dụng SIP như một phương tiện chuyển tải và RTP (giao thức truyền tải thời gian thực) được sử dụng làm phương tiện để chuyển tải SIP.

SIP kế thừa các đặc điểm của hai giao thức Internet đã được phát triển rất phổ biến: đó

là Hyper Text Transport Protocol (HTTP) sử dụng cho Web và Simple Mail Transport

Protocol (SMTP) sử dụng cho e-mail SIP kế thừa của HTTP mô hình thiết kế client-server

và sử dụng URL, URI SIP kế thừa SMTP phương pháp mã hoá văn bản và kiểu của mào đầu Ví dụ SIP sử dụng lại các mào đầu SMTP như To, From, Date, Subject.

So với H.323, mục đích ban đầu của SIP là hỗ trợ VoIP do đó nó đơn giản và gọn nhẹ hơn rất nhiều Tuy nhiên SIP ngày càng được mở rộng không chỉ cho các loại phương tiện khác (ví dụ video) Với những mở rộng của nó, SIP đã phát triển miền phục vụ không kém

gì so với H.323.

Ngày nay hầu hết các phần tử chức năng cấu trúc lên một hệ thống chuyển mạch mềm

đều có hỗ trợ SIP SIP đang được xem như giao thức báo hiệu chính cho mạng NGN.

2.3.2 Giới thiệu chung về các thành phần trong mạng SIP

SIP Client: là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP như SIP phone, chương trình chat,… Đây chính là giao diện và dịch vụ của mạng SIP cho người dùng.

SIP Server: là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP với các chức năng cụ thể như

sau:

1) Proxy Server: là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ chuyển tiếp các SIP request

tới thực thể khác trong mạng Như vậy, chức năng chính của nó trong mạng là định tuyến cho các bản tin đến đích Proxy server cũng cung cấp các chức năng xác thực trước khi cho khai thác dịch vụ Một proxy có thể lưu (stateful) hoặc không lưu trạng thái (stateless) của bản tin trước đó Thông thường, proxy có lưu trạng thái, chúng duy trì trạng thái trong suốt transaction (khoảng 32 giây)

2) Redirect Server: trả về bản tin lớp 300 để thông báo thiết bị là chuyển hướng bản tin tới địa chỉ khác – tự liên lạc thông qua địa chỉ trả về

3) Registrar server: là server nhận bản tin SIP REGISTER yêu cầu và cập nhật thông tin

từ bản tin request vào “location database” nằm trong Location Server

4) Location Server: lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong mạng SIP.

Chương 3 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP3.1 Các đặc điểm của SIP

Để thực hiện chức năng điều khiển phiên, SIP hỗ trợ 5 chức năng sau:

-User location – Xác định vị trí thiết bị đầu cuối khách hàng

-User availability – Xác định trạng thái và tính sẵn sàng của thuê bao bị gọi để bắt đầu thiết lập đường truyền

-User capabilities – Xác định phương tiện và các thông số được sử dụng

-Session setup – Thiết lập các thông số của phiên cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi

-Session management – Tạo, kết thúc, và sửa đổi phiên

SIP không phải là một hệ thống truyền thông được triển khai theo chiều dọc mà nó là

một thành phần được sử dụng cùng với các giao thức khác của IETF để tạo nên một cấu trúc

đa phương tiện hoàn chỉnh Mặc dù SIP được sử dụng kết hợp với các giao thức khác,

nhưng các hoạt động và tính năng cơ bản của nó không phụ thuộc vào các giao thức này

Có năm loại thực thể chính được định nghĩa trong SIP:

-User Agent (UA) đóng vai trò của thiết bị đầu cuối trong báo hiệu SIP UA bao gồm

hai loại User Agent Client (UAC) và User Agent Server (UAS) UAC khởi tạo cuộc gọi và UAS trả lời cuộc gọi Điều này cho phép thực hiện cuộc gọi ngang hàng thông qua mô hình client-server

-Location server: Nó cũng giống như chức năng của một DNS server: chứa thông tin vị

trí/địa chỉ của các UA trên mạng SIP Đầu tiên thì UA báo vị trí của nó về registrar server

( thường được tích hợp vào trong proxy server hay redirect server), tiếp theo thì registrar server sẽ lưu thông tin này trên location server

-Redirect Server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của bị gọi

-Proxy Server tiếp nhận các yêu cầu, quyết định nơi gửi đến và chuyển chúng sang

server kế tiếp (sử dụng nguyên tắc định tuyến next hop) Một SIP proxy server nhận một SIP request từ một user agent hoặc một proxy khác và hành động trên nhân danh của user

agent trong forwarding hoặc responding tời request.Một proxy không phải là B2BUA vì nó