TIỂU LUẬN bộ môn báo HIỆU và điều KHIỂN kết nối đề tài ỨNG DỤNG của SIP TRONG IMS

s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THANH TRÀ NHÓM TIỂU LUẬN : 17 NHĨM MƠN HỌC : 03 SINH VIÊN THỰC HIỆN : ■%%'\.N'\.NS.NS.NS.NS.N*»NS.N'S.N'S.N*>.N*>.N*>.N'S.N'S.A.%%'\.A.%%'\.A.%%* Mã sv ĐẶNG VIỆT DŨNG B18DCVT058 HỌC VIỆN CÔNGMINH NGHỆ VIỄN THÔNG NGUYỄN TÚ BƯU CHÍNH B18DCVT370 NGUYỄN VĂN TRƯỞNG B18DCVT434 KHOA VIỄN THƠNG ĐẶNG PHƯƠNG NAM B18DCVT298 BÀI TIỂU LUẬN BỘ MÔN: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG CỦA SIP TRONG IMS % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Bài tiểu luận: Báo hiệu điều khiển kết nối - nhóm 17 MỤC LỤC Bài tiểu luận: Báo hiệu điều khiển kết nối - nhóm 17 Danh Mục Hình Vẽ LỜI NĨI ĐẦU Trong năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động mạng PSTN vấn đề quan tâm hàng đầu lĩnh vực thông tin liên lạc Nhiều kiến trúc đời trình phát triển hợp nhât mạng với mục đích tạo mạng IP Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) kiến trúc đời xu phát triển IMS trở thành phân hệ mơ hình mạng hệ (NGN) tất hãng sản xuất thiết bị viễn thông tô chức chuẩn hóa giới Với IMS, người dùng liên lạc khắp nơi nhờ tính di động mạng di động đồng thời sử dụng dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet IMS thực trở thành chìa khóa để hợp mạng di động mạng Internet, phân hệ thiếu kiến trúc NGN IP Mutilmedia System (IMS) kiến trúc gồm nhiều chức gắn kết với thông qua giao tiếp chuẩn hóa nhằm cung cấpcác dịch vụ đa phương tiện qua vùng chuyển mạch gói IP IMS coi kiến trúc cho việc hội tụ mạng thoại,dữ liệu di động Giao thức SIP giao thức xuất nhằm phục vụ cho mạng điện thoại IP ứng dụng rộng rãi Trong cấu trúc mạng NGN, SIP chọn làm giao thức báo hiệu chính, SIP ý ngày sử dụng rộng rãi kiến trúc mạng NGN Tháng 11 năm 2000, SIP chấp nhận giao thức báo hiệu 3GPP trở thành phần thức cấu trúc IMS Đặc điểm SIP đơn giản, mở, dễ dàng triển khai tương thích với giao thức IP có Dưới tiểu luận nhóm 17 chúng em đề tài này, kính mời bạn tìm hiểu Xin cảm ơn ! Chương 1: Tổng quan giao thức SIP Giới thiệu SIP 1.1 Định nghĩa: Giao thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol) giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo, thay đổi giải phóng phiên kết nối tương tác đa phương tiện người sử dụng” Giao thức khởi tạo phiên (Session Initiation Protocol) giao thức báo hiệu sử dụng để thiết lập phiên mạng IP, phiên đơn giản gọi điện thoại chiều, thông báo danh sách tin nhắn hội nghị sử dụng truyền thông đa chiều Ý tưởng ảnh đằng sau SIP cung cấp phương tiện đơn giản, nhẹ nhàng cho việc tạo kết thúc kết nối truyền thông tương tác theo thời gian thực mạng IP, chủ yếu cho thoại cho hội đàm qua video, chat, trị chơi chí chia sẻ ứng dụng SIP giao thức thuộc lớp ứng dụng mơ hình TCP/IP Hình 1.1: Mơ hình giao thức SIP 1.2 Các chức SIP • Thứ nhất, kích thích phát triển mơ hình ứng dụng dịch vụ dựa Web Đây điều kiện thuân lợi nhà cung cấp dịch vụ sử dụng nguồn tài nguyên dồi cơng cụ có sẵn thuận lợi người dung họ quen thuộc với cách sử dụng Web • Thứ hai khả mở rộng, lí SIP giao thức có tính phân bố cao, giao • thức báo hiệu đồng cấp, khác với giao thức báo hiệu truyền thống khác, đặc biệt báo hiệu số 7(SS7) có tính xử lý tập trung cao, hoạt động tập trung số điểm báo hiệu có cấu trúc mạng báo hiệu phức tạp; phần tử SIP phân tán đến tận biên mạng nhúng tới điểm đầu cuối Thứ ba khả phổ cập SIP Được phát triển IETF, SIP kế thừa đặc điểm giao thức HTTP ( sử dụng cho web) SMTP ( sử dụng cho e-mail) Dựa vào ngun tắc có từ mơi trường IP, SIP thiết kế giao thức độc lập ứng dụng, có tính mềm dẻo có khả áp dụng cho nhiều môi trường khác cung cấp dịch vụ đa dạng 1.3 Các chức điều khiển giao thức khởi tạo phiên SIP SIP hỗ trợ chức điều khiển phiên sau: • Định vị người dùng (User location): xác định hệ thống đầu cuối sử dụng • • • • • • • • • truyền thông Các khả người dùng (User capabilities): xác định phương tiện thông số phương tiện sử dụng Tính khả dụng người dùng (User Availability): xác định sẵn sàng bên gọi để tiến hành truyền thông Thiết lập gọi (Call setup): thiết lập thông số gọi hai phía bị gọi chủ gọi Xử lý gọi (Call handling): bao gồm truyền tải kết thúc gọi 1.4 Một số khái niệm SIP Cuộc gọi (Call): Một gọi bao gồm tất thành viên mời tài nguyên chung Client: chương trình ứng dụng gửi yêu cầu SIP ( request) Client ảnh hưởng trực tiếp không đến người sử dụng Client chứa Proxy UA( user agent) Server: chương trình ứng dụng có nhiệm vụ nhận yêu cầu hợp lệ từ dịch vụ gửi trả lại đáp ứng Server Proxy, Redirect, UAS Đáp ứng kết thúc (Final Respond) : đáp ứng kết thúc phiên giao dịch SIP Các tin đáp ứng : 1xx tin chung, 2xx tin nhận thành công, 3xx chuyển địa chỉ, 4xx yêu cầu không đáp ứng tin chứa cú pháp bị lỗi, 5xx cố server, 6xx cố toàn mạng Lời mời (INVITATION): yêu cầu gửi từ User Server đề nghị tham gia vào phiên hội thoại Một lời mời đầy đủ bao gồm yêu cầu INVITE • • • • • • • • • • sau yêu cầu ACK (acknowledge) ACK: in khẳng định client nhận tin trả lời tin INVITE BYE: Bắt đầu kết thúc gọi CANCEL: hủy yêu cầu nằm hàng đợi REGISTER: đầu cuối SIP sử dụng tin để đăng ký với REGISTRAR SERVER OPTIONS: sử dụng để xác định lực server Phiên (Session): theo đặc tả SDP ( giao thức mô tả phiên) phiên đa truyền thơng tập hợp người gửi nhận với dòng liệu từ nơi gửi đến nơi nhận Bản tin: liệu gửi phần tử SIP, phần giao thức Có loại tin tin yêu cầu (Request) đáp ứng (Response) Yêu cầu (Request): tin gửi từ client đến server yêu cầu hoạt động Đáp ứng (Response): tin gửi từ server đến client trạng thái yêu cầu gửi từ client đến server Proxy, Proxy server: hoạt động phần tử trung gian, đóng vai trị Server,Client Các thành phần SIP Các thành phần hệ thống SIP bao gồm thành phần sau: Đầu cuối SIP (UAC/UAS); Proxy server; Location server; Redirect server; Registrar server 2.1 User Agent: thiết bị đầu cuối mạng SIP, máy điện thoại SIP hay máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP UA khởi tạo, thay đổi hay giải phóng gọi Trong phân biệt hai loại UA: UAC (User Agent Client) UAS (User Agent Server) UAC thực thể thực việc khởi tạo gọi UAS thực thể thực việc nhận gọi Nhưng UAC UAS giải phóng gọi 2.2 Proxy Server :máy chủ ủy quyền (Proxy Server): hoạt động phần tử trung gian,cũng client server nhằm mục đích tạo yêu cầu thay mặt cho client khác 2.3 Location Server: phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thơng tin vị trí phía bị gọi cho phần mềm Proxy Server Redirect Server 2.4 Redirect Server: phần mềm nhận yêu cầu SIP chuyển đổi địa SIP sang địa khác gửi lại đầu cuối 2.5 Register Server: phần mềm nhận yêu cầu đăng kí, nhiều trường hợp máy chủ đảm nhiệm chức an ninh xác nhận người dung Địa SIP Địa SIP thường URI với giản đồ SIP, SIPs sử dụng số trường header To, From, Contact để đích SIP URI chứa đồ SIP với dấu ‘:’ sau địa có dạng name@domain địa IPv4, dấu ‘:’sau post number, sau ‘;’, thơng số URI phân cách dấu ‘;’ Ví dụ: sip:tieuluanVT@transform.org: 5060; transport=udp; method=INVITE; ttl=1 ;maddr=240.101.102.103 Số cổng 5060 dành cho SIP, với SIP URI khơng có cổng, giả định 5060, SIPs URI cổng giả định 5061 • Thơng số truyền tải “transport” UDP sử dụng, thông số transport khác có • • • thể TCP,TLS Thơng số Method sử dụng để phương thức sử dụng Giá trị mặc định INVITE Thông số khơng có trường header from, sử dụng header contact để đăng ký Thông số ttl(time to live) sử dụng thống số maddr chứa địa multicast thông số truyền tải chứa UDP Giá trị mặc định Thông số maddr chứa địa multicast mà yêu cầu chuyển hướng Bản tin SIP SIP Là giao thức TEXT sử dụng ký tự UTF-8 Có thể chia làm hai loại chính: yêu cầu đáp ứng Bản tin yêu cầu có loại, khai báo trường thơng số thị (Method) Bản tin đáp ứng phân theo lớp, có thơng số mã trạng thái (Status Code) ta xem loại tin 4.1 Cấu trúc tin SIP Bản tin SIP có ba phần: startline, header body Hình 1.3: Cấu trúc tin SIP Startline: tin SIP bắt đầu với Start Line, Start Line vận chuyển loại tin (phương thức Request, mã đáp ứng tin đáp ứng) phiên giao thức Start line Request-Line (trong yêu cầu) Status-Line (trong đáp ứng) Header: trường Hearder SIP sử dụng để vận chuyển thuộc tính tin để thay đổi ý nghĩa tin Chúng tương tự trường tiêu để tin HTTP theo cú pháp ngữ nghĩa Tiêu đề tin bao gồm bốn loại: tiêu đề chung, tiêu đề yêu cầu, tiêu đề đáp ứng tiêu để thực thể Body:thân tin sử dụng để mô tả phiên khởi tạo (ví dụ: phiên multimedia phần mang loại mã hóa audio video, tốc độ lấy mẫu ), sử dụng để mang liệu dạng text nhị phân (không dịch) mà liên quan đến phiên Phần thân tin xuất tin yêu cầu đáp ứng Các loại Body bao gồm: giao thức mô tả phiên SDP, mở rộng thư điện tử internet đa mục Visìted Network Originating Home Netvvork l-CSCF : (TI IG> J Terminatĩng Netvvork S-CSCE ■ Invite (Initial SDPj3ffer) 2a Invite (Initial SDP Ofjfer) I 2b1 Invite (Initial SDPĨííer) Á I_2b2 Invite (Initial St^p Offer)i Service Control Invite (Imtial S[jP Offer) Offer Response jìa Offer Response I _ !^>b1 Offer Response ị ^ỈẶ-Qíle^Rẹsponse Authorize QoS Resources ^3 Offer Response Response Conf (Of t sDp) 10 Resource Reservation 11 Response Conf (Op^ SDP) 12 Response Coní (Opt SDP) ,14 Conf Ack (Opt SDP)Ì t -13 Conf Ack (Opt SDP) 15 Conf Ack (Opt SDP) 16 Reservation Corrt ! 17 Reservation Coní Ị 20 Reservation Conf ^1 Reservatìon Cork 18 Reservation ffer) otĩer Response Authorize QoS I Resources 7a Offer Response I I i _7bỊ_Offẹr Response Jtí2 Ofíer Response I Offer Response Response Conf (C^ t sDp) 10 Response Conf (ópt SDP) 11 ■ Response Conĩ ^Opt SDP) ,12 Conf Ack (Opt SCP) 13 Resource Reservation ,14 Conf Ack (Opt sp|p) 15 Conf Ack (OptSCP) I -“~ 16 i Reservation Cortf -h r 17 Reservatĩon Conf| i -m -Ị 18 Reservatĩon Conf 19 Alert User ^22 Reservation Corir * Ị 21 Reservation Conti T ^4 Ripging j ^5 Ringing ^0 Reservation Conf ^3._Rịng_ịng ^6 200 OK 27 Approval of QoS Commit ^0 200 OK 31 ACK Originating ^9- 200 OK r 32 ACK Terminating 33 ACK 28 start Media Hình 2.8: Thủ tục kết cuối mobile trường hợp chuyển mạng (16-18) Khi điểm cuối khởi xướng hoàn thành việc chiếm giữ tài nguyên, gửi tin xác nhận thành cơng tới S-CSCF, qua thủ tục S-S S-CSCF chuyển tin tới điểm cuối kết cuối theo kênh báo hiệu Bước 17 tương tự bước tùy theo liệu cấu hình mạng có ẩn hay khơng (19) UE#2 báo cho người dùng đích việc thiết lập phiên diễn (20-22) UE#2 đáp trả tin báo chiếm giữ tài nguyên thành công tới điểm cuối khởi xướng Bước 21 tương tự bước tùy theo liệu cấu hình mạng có bị ẩn hay khơng (23-25) UE thơng báo cho người dùng đợi thị từ người dùng trước hoàn thành thiết lập phiên Nếu thị điều tới đối tác khởi xướng đáp ứng tạm thời dạng tín hiệu rung chng Bản tin gửi tới P-CSCF theo kênh báo hiệu tới điểm cuối khởi xướng Bước 24 tương tự bước tùy thuộc liệu cấu hình mạng có ẩn khơng (26) Khi đối tác đích trả lời, UE gửi đáp ứng SIP 200 OK cuối tới P-CSCF (27) P-CSCF tài nguyên dành trước cho phiên (28) UE bắt đầu luồng phương tiện cho phiên (29-30) P-CSCF gửi tin SIP 200 OK cuối theo đường báo hiệu ngược trở lại S-CSCF Bước 29 tương tự bước tùy theo liệu cấu hình mạng có ẩn khơng (31-33) Đối tác khởi xướng đáp trả tin 200-OK cuối tin xác nhận SIP ACK mà gửi tới S-CSCF qua thủ tục S-S chuyển tới điểm kết cuối theo kênh báo hiệu Bước 32 tương tự bước tùy theo liệu cấu hình mạng có ẩn khơng Dịng thông tin chi tiết MT#2 không đề cập chi tiết Các thủ tục không khác nhiều ngoại trừ việc P-CSCF S-CSCF liên quan tới mạng 2.4 Thủ tục giải phóng phiên Các luồng tin hình trình giải phóng phiên SIP khởi tạo đầu cuối di động Giả sử phiên diễn bearer thiết lập trực tiếp hai mạng khách Ở đây, mạng khách mạng nhà hai trường hợp, việc sử dụng I-CSCF (THIG) mang tính chất lựa chọn (1) Khi đầu cuối di động cúp máy, điều tạo tin yêu cầu SIP BYE từ UE tới P-CSCF (2) Bước xảy trước sau bước đồng thời với bước UE khởi tạo việc giải phóng bearer ngữ cảnh PDP Phân hệ GPRS giải phóng ngữ cảnh PDP Các tài nguyên mạng IP mà bị chiếm giữ cho việc tiếp nhận tin tới thuê bao di động phiên giải phóng Điều xảy GGSN Nếu giao thức Hình 2.9: Thủ tục giải phóng phiên dành riêng tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) dùng để phân bổ tài ngun, tin giải phóng thích hợp cho giao thức dùng (3) Phân hệ GPRS đáp ứng UE (4) P-CSCF/PDF xóa việc xác nhận trao quyền tài nguyên mà trước đề nghị điểm cuối phiên Bước tạo thị giải phóng tới phân hệ GPRS để xác nhận bearer IP gắn với phiên bị xóa bỏ (5) P-CSCF gửi yêu cầu SIP BYE tới I-CSCF (THIG) phần tử mà ẩn S-CSCF đầu cuối cần giải phóng (6) I-CSCF (THIG) gửi yêu cầu SIP BYE tới S-CSCF đầu cuối cần giải phóng (7) Yêu cầu SIP BYE gửi từ S-CSCF tới I-CSCF (THIG) (8) Yêu cầu SIP BYE gửi từ I-CSCF (THIG) tới I-CSCF mạng đối tác lại (9) Yêu cầu SIP BYE chuyển từ I-CSCF mà dùng để xác định vị trí S-CSCF đầu cuối lại (10) Yêu cầu SIP BYE chuyển tới I-CSCF (THIG) (11) I-CSCF (THIG) chuyển yêu cầu SIP BYE tới P-CSCF (12) P-CSCF xóa bỏ việc xác nhận trao quyền tài nguyên mà trước đưa điểm cuối phiên Bước tạo thị tới phân hệ GPRS để xác nhận bearer IP gắn với người dùng phiên bị xóa (13) P-CSCF chuyển yêu cầu SIP BYE tới UE (14) Thuê bao di động đáp trả tin 200 OK, tin gửi lại P- CSCF (15) Bước 15 16 thực đồng thời với bước 14 Thuê bao di động tạo việc giải phóng bearer ngữ cảnh PDP (16) Phân hệ GPRS giải phóng ngữ cảnh PDP Các tài nguyên mạng IP mà bị chiếm giữ cho việc thu nhận tin tới thuê bao di động phiên giải phóng Q trình thực GGSN Nếu giao thức dành tài nguyên RSVP dùng để phân bổ tài ngun, tin giải phóng thích hợp cho giao thức dùng (17) P-CSCF gửi tin 200 OK tới I-CSCF (THIG) (18) I-CSCSF (THIG) gửi tin 200 OK tới S-CSCF (19) S-CSCF đối tác lại gửi tin 200 OK tới I-CSCF lựa chọn (20) I-CSCF lựa chọn chuyển 200 IK tới I-CSCF (THIG) (21) I-CSCF (THIG) chuyển tin 200 OK tới S-CSCF (22) S-CSCF đối giải phóng chuyển tin 200 OK tới I-CSCF (THIG) (23) I-CSCF (THIG) chuyển tin 200 OK tới P-CSCF đối tác giải phóng (24) P-CSCF đối tác giải phóng chuyển tin 200 OK tới UE LỜI KẾT Trong nội dung tiểu luận này, nhóm làm đề tài xin trình bày theo bố cục gồm chương chính: Chương I: Giới thiệu tổng quan giao thức SIP: giúp người đọc nắm kiến thức thành phần thủ tục hoạt động SIP Chương II: Ứng dụng SIP IMS: Sau tìm hiểu SIP IMS, nội dung chương II trình bày hoạt động SIP IMS, thủ tục đăng ký, thiếp lập phiên giải phóng phiên Nhóm làm đề tài chúng em cố gắng tìm hiểu, tổng hợp kiến thức, tư liệu để đưa đến cho bạn nội dung chu đề tài Tuy nhiên, không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận đóng góp ý kiến bạn để hồn thiện tiểu luận, củng cố thêm kiến thức chuyên đề Chúng em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] : Th.s Nguyễn Thanh Trà, Bài Giảng Báo Hiệu Và Điều Khiển Kết Nối - Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng-2012 [2] : OpenIMS and Interoperability with Asterisk/Sip Express VOIP Enterprise Solutions by Fei Yao Li Zhang; Agder University College, Faculty of Engineering and Science (May 2007) [3] : Đề Tài: phân hệ đa phương tiện IMS-website: http: //luanvan.net.vn/luan-van/detaiphan-he-da-phuong-tien-ims-ip-multimedia-subsystem-22627/ [4] : IPv4/IPv6 Inter-working in IMS by using Session Border Controller by Cao Xinzhou , National Key Laboratory of Switching and Networking, Beijing University of Posts and Telecommunications ...Bài tiểu luận: Báo hiệu điều khiển kết nối - nhóm 17 MỤC LỤC Bài tiểu luận: Báo hiệu điều khiển kết nối - nhóm 17 Danh Mục Hình Vẽ LỜI NĨI ĐẦU Trong năm qua xu hướng hội... thống IMS P-CSCF điểm kết nối (chức báo hiệu) đầu cuối IMS mạng IMS - điếm kết hạ tầng IMS người dùng IMS /SIP Theo quan điếm từ SIP P-CSCF đóng vai trị máy chủ outbound/inbound SIP Proxy, điều. .. tục hoạt động SIP Chương II: Ứng dụng SIP IMS: Sau tìm hiểu SIP IMS, nội dung chương II trình bày hoạt động SIP IMS, thủ tục đăng ký, thiếp lập phiên giải phóng phiên Nhóm làm đề tài chúng em