giao thức khởi tạo phiên sip trong mạng ngn

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA: VIỄN THÔNG  BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MẠNG VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI:GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN- SIP TRONG MẠNG NGN NHÓM SINH VIÊN TRÌNH BÀY: NGUYỄN THỊ PHƯỢNG( NT ) NGUYỄN THỊ HÀ VŨ THỊ LAN PHƯƠNG lỚP: L10CQVT4- B HÀ NỘI, 8- 2012 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong một vài năm gần đây nhu cầu về các dịch vụ viễn thông tăng mạnh đã mang lại nhiều lợi ích cho các nhà khai thác viễn thông cũng như các nhà cung cấp thiết bị viễn thông, bên cạnh đó sự ra đời của nhiều công nghệ mới với các ưu điểm nổi trội đã mở ra cơ hội lớn cho cả người sử dụng lẫn nhà cung cấp. Mạng thế hệ mới ( The Next Generation Network ) ra đời nhằm đem lại một cấu trúc mạng mới với chức năng đáp ứng được hầu hết các nhu cầu và đồng thời sẽ là nền tảng kiến tạo cho các dịch vụ viễn thông tiên tiến trong tương lai. Xây dựng một mạng NGN bây giờ là mục tiêu và nhu cầu của nhiều quốc gia trên thế giới với mục đích củng cố và phát triển cơ sở hạ tầng thông tin của quốc gia đó. Đối với Việt Nam, việc triển khai mạng thế hệ mới không chỉ đem lại cho nhà khai thác những lợi ích kinh tế dồi dào mà còn là một bước nhảy vọt giúp cho chúng ta tiến gần hơn đến với thế giới. Cách thức trao đổi thông tin báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản gồm: SIP, BICC, MGCP, MEGACO/H.248, H323. Mặc dù giao thức khởi tạo phiên SIP là một giao thức mới xuất hiện nhưng đã trở thành giao thức báo hiệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP.Trong các cấu trúc mạng NGN, SIP đã được lựa chọn làm giao thức báo hiệu chính. Bài báo cáo này nhóm em sẽ đi sâu vào tìm hiểu về giao thức SIP để thấy rõ được những ưu điểm vượt trội của nó. Nội dung bài báo cáo gồm 2 chương: • Chương 1: Tổng quan mạng NGN • Chương 2: Giao thức khởi tạo phiên SIP Mặc dù chúng em rất cố gắng để hoàn thiện bài nhưng không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự góp ý của thầy để bài báo cáo của nhóm em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin cám ơn thầy! 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1. Giới thiệu Mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) bắt đầu được đề xuất, nghiên cứu thảo luận nhằm chuẩn hóa từ khoảng năm 2003. NGN không phải là một ý tưởng cách mạng. Ở một góc độ nào đó, NGN chính là sự định nghĩa lại ngành công nghệ thông tin và viễn thông thế giới, một cuộc cách mạng dẫn tới sự hội tụ âm thanh, dữ liệu, truyền tải và tính toán. NGN là bước phát triển tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông trên thế giới hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng viễn thông công cộng PSTN, mạng không dây và mạng Internet. NGN hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh và hiệu quả, cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và do đó NGN đã mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển. NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên nền tảng IP, làm việc trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến. NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển. Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất (unified messaging) như voice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác. NGN được xem là một hướng đi tất yếu của ngành viễn thông thế giới. Việc Việt Nam sớm chính thức khai trương mạng viễn thông thế hệ mới NGN hồi tháng 11/2004, vì vậy được xem là một sự tất yếu. Có 3 động lực cho sự phát triển của NGN: Thứ nhất, sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin, viễn thông và đương nhiên sự hội tụ của hai lĩnh vực nóng: CNTT, viễn thông dẫn tới sự ra đời của các 3 ứng dụng mới, công nghệ mới. Các đối thủ cạnh tranh, đặc biệt là những doanh nghiệp mới tận dụng tối đa điều này để cung cấp các dịch vụ mới, nhiều tiện ích. Thứ hai, sự bùng nổ các công nghệ mới như nhận dạng giọng nói, chuyển đổi từ ký tự sang giọng nói cũng là nguyên nhân thúc ép mạng truyền thống dần nhường bước cho mạng NGN trong việc tích hợp các ứng dụng cao cấp hơn, vì mục tiêu phục vụ tốt nhất cho người sử dụng. Động lực thứ 3, những kỳ vọng về Internet bất kỳ ở đâu, bất kể lúc nào dẫn tới sự bùng nổ các phương tiện di động cá nhân có tính năng truy xuất thông tin, giải trí… Mạng Internet sẽ là nguồn cung cấp thông tin còn mạng NGN sẽ là mạng trung gian truyền tải. NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Việc phát triển từ mạng viễn thông truyền thống lên mạng NGN là một hướng đi tất yếu, sớm hay muộn của ngành viễn thông. Tại sao vậy? Mạng viễn thông truyền thống là sự tập hợp của các mạng riêng lẻ: cố định, di động, Internet Mỗi mạng riêng biệt đó chỉ phục vụ cho một loại dịch vụ viễn thông nhất định và không thể sử dụng cho mục đích khác. Mỗi mạng lại đòi hỏi một đội ngũ vận hành, quản lý khác nhau dẫn đến chi phí khai thác cao, hệ thống có tính mở thấp cản trở thời gian dịch vụ đưa ra thị trường. Bên cạnh đó, hệ thống cũ để đáp ứng những đòi hỏi của các loại hình truyền tải khác nhau thì mỗi dịch vụ cần phải có mạng riêng. Một điểm đáng lưu ý trong kiến trúc mạng NGN là việc sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm thay thế các thiết bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh. Các mạng của từng dịch vụ riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm được ví như trái tim hay bộ óc của NGN. 4 1.2. Định Nghĩa Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như : -Mạng đa dịch vụ ( cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau ). -Mạng hội tụ ( hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) -Mạng phân phối ( phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng). -Mạng nhiều lớp ( mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM) Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Và ta có thể định nghĩa một cách khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn thông thế hệ mới là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu giữa cố định và di động. Đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tiềm năng (intelligence) trên mạng. Chính điều này đã làm cho mạng mềm hoá (progamable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. 1.3. Các đặc điểm của NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: • Nền tảng là hệ thống mở. • Là mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng. 5 • Là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một bộ giao thức thống nhất. • Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, tính thích ứng cao và đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà: • Các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử phân theo chức năng và phát triển một cách độc lập. • Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Tiếp đến, mạng NGN là mạng thúc đẩy, với đặc điểm: • Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi • Chia tách cuộc gọi với truyền tải NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất Từ trước đến nay, các mạng viễn thông, mạng máy tính hay truyền hình cáp đã tồn tại và cung cấp dịch vụ một cách riêng biệt. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy là các mạng trao đổi thông tin này cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế mà người ta thường gọi là “ dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau, con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được, đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII). Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới 6 Internet được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng cao, có đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Với việc sử dụng nền chuyển mạch gói và cấu trúc mở, NGN có khả năng cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ yêu cầu băng thông cao như truyền thông đa phương tiện, truyền hình, giáo dục … Vì vậy dung lượng mạng phải ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu người sử dụng, đồng thời mạng NGN cũng phải có khả năng thích ứng với những mạng viễn thông đã tồn tại trước nó nhằm tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có. 1.4. Cấu Trúc Mạng NGN Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truy nhập dịch vụ (service access layer), lớp chuyển tải dịch vụ (service transport/core layer), lớp điều khiển (control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý (management layer). Hình 1 thể hiện cấu trúc của NGN. 7 a. Lớp ứng dụng/dịch vụ Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này. b. Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (ATM+IP) của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. c. Lớp chuyển tải dịch vụ Bao gồm các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi sử dụng ATM hay MPLS cho lớp chuyển tải này. d. Lớp truy nhập dịch vụ Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp quang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập vô tuyến cố định ) 8 e. Lớp quản lý Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh. 1.5. Các Thành Phần Của Mạng NGN Mối tương quan giữa cấu trúc phân lớp chức năng và các thành phần chính của mạng NGN được mô tả trong hình 2. Theo hình 2 ta nhận thấy, các loại thiết bị đầu cuối kết nối đến mạng truy nhập (Access Network), sau đó kết nối đến các cổng truyền thông (Media Gateway) nằm ở biên của mạng trục. Thiết bị quan trọng nhất của NGN là SW nằm ở tâm của mạng trục (còn hay gọi là mạng lõi). SW điều khiển các chức năng chuyển mạch và định tuyến qua các giao thức. 9 Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là : 1.Media Gateway (MG) 2.Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch) 3.Signaling Gateway (SG) 4.Media Server (MS) 5.Application Server (Feature Server) Mô hình cấu trúc mạng và các thành phần chính trong mạng NGN: Hình 3: Các thành phần chính trong NGN 10 [...]... tán Là giao thức báo hiệu mở, mềm dẻo và có khả năng mở rộng, SIP khai thác tối đa công cụ Internet để tạo ra nhiều dịch vụ mới trong mạng NGN Sơ đồ giao thức báo hiệu SIP trong NGN được thể hiện trong hình 7 Hình 7: SIP trong mạng NGN Giao thức khởi tạo phiên SIP thâm nhập vào thiết kế SW không chỉ như một giao thức báo hiệu cuộc gọi mà còn đóng vai trò của một cơ cấu vận chuyển cho các giao thức khác... phòng, doanh nghiệp với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện Với tính thông minh của mạng, NGN cũng tạo tiền đề cho các bước phát triển của công nghệ và các dịch vụ mới trong tương lai 23 CHƯƠNG II: GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN- SIP 2.1 Đặc điểm giao thức khởi tạo phiên: (SIP - Secssion Initiation Protocol ) SIP được phát triển bởi SIP Working Group trong IETF SIP là giao thức báo hiệu điều khiển lớp... với nhau Cách thức trao đổi thông tin báo hiệu và điều khiển đó được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển được sử dụng trong mạng Trong mạng NGN có các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản sau: 16 - H.323 - SIP - BICC - MGCP - MEGACO/H.248 Hình 4: Sơ đồ các giao thức Các giao thức này có thể phân thành 2 loại: - Các giao thức ngang hàng (H.323 ,SIP, BICC) - Các giao thức chủ tớ (MGCP,... của phiên cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi - Call handling (xử lý cuộc gọi): Tạo, kết thúc, và sửa đổi phiên 25 2.3 Các thành phần của hệ thống SIP Hình 2.1: Các thành phần của hệ thống 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. .. Version: Phiên bản SIP là các bản SIP được đưa ra các lần khác nhau Cả hai bản tin Request và Response đều chứa phiên bản của SIP được sử dụng SIP Version Hiện tại phiên bản SIP là 2.0 Trong SIP định nghĩa 6 phương thức (method) cơ bản sau: REGISTER, INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS • REGISTER Trong hội thoại SIP, mỗi bên tham gia (bên bị gọi và bên gọi) được gắn một địa chỉ SIP hay còn gọi là SIP URI SIP. .. năm 1996 và phiên bản mới nhất (version 5) được hoàn thành vào năm 2003 2 SIP (Session Initiation Protocol): SIP là giao thức điều khiển lớp ứng dụng được thiết kế và phát triển bởi IETF Giao thức SIP được sử dụng để khởi tạo, điều chỉnh và chấm dứt các phiên làm việc với một hay nhiều yếu tố tham dự Một phiên được hiểu là một tập hợp nơi gửi, nơi nhận liên lạc với nhau và trạng thái bên trong mối liên... động với mạng điện thoại hiện tại 24 2.2.Các chức năng của SIP SIP là một giao thức điều khiển lớp ứng dụng mà nó có thể thiết lập, sửa đổi và kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (các hội nghị) hay các cuộc gọi điện thoại qua Internet SIP có thể mời các thành viên tham gia vào các phiên truyền thông đơn hướng hoặc đa hướng; bên khởi tạo phiên không nhất thiết phải là thành viên của phiên đó... các giao thức • MEGACO/H.248 nâng cấp • SIP • MGCP • H323 Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy định cách thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các ứng dụng khác Trong khi đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng được tập trung trong các thực thể chức năng điều khiển... tin khi được chuyển trong SIP Giao thức SIP nó được tích hợp với các giao thức đã có của tổ chức IETF, nó có khả năng mở rộng, hỗ trợ đầu cuối và với SIP thì việc cung cấp dịch vụ mới trở nên dễ dàng và nhanh chóng khi triển khai SIP có 5 tính năng sau: • Tích hợp với các giao thức đã có của IETF • Đơn giản và có khả năng mở rộng • Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối • Dễ dàng tạo tính năng mới cho... lớp giao dịch Lớp thứ tư là lớp TU Ngoại trừ, Stateless Proxy, mỗi phần tử SIP đều là một TU, tức đều là đối tượng giao dịch của lớp giao dịch Các yêu cầu gửi bởi TU được coi là các Client của tầng giao dịch và được gửi cùng với địa chỉ IP, địa chỉ port đến đích trả lời yêu cầu 2.6 Các loại bản tin SIP: 29 SIP là giao thức dạng Text sử dụng bộ ký tự ISO 10646 trong mã hoá UTF8 (RFC 2279) Điều này tạo . điều khiển trong mạng NGN được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản gồm: SIP, BICC, MGCP, MEGACO/H.248, H323. Mặc dù giao thức khởi tạo phiên SIP là một giao thức mới xuất. 7. Hình 7: SIP trong mạng NGN Giao thức khởi tạo phiên SIP thâm nhập vào thiết kế SW không chỉ như một giao thức báo hiệu cuộc gọi mà còn đóng vai trò của một cơ cấu vận chuyển cho các giao thức khác. giao thức báo hiệu mở, mềm dẻo và có khả năng mở rộng, SIP khai thác tối đa công cụ Internet để tạo ra nhiều dịch vụ mới trong mạng NGN. Sơ đồ giao thức báo hiệu SIP trong NGN được thể hiện trong