Tìm hiểu và nghiên cứu điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN luận văn tốt nghiệp đại học

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 bất lợi so với chuyển mạch kênh về khả nă

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ_VIỄN THÔNG

- -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI NÓI ĐẦU

Mạng viễn thông của các nước trên thế giới cũng như Việt Nam đang chuyển dần đến mạng thế hệ sau NGN và tiến tới IP hóa với mục tiêu mọi lúc-mọi nơi và bằng mọi phương tiện Nhu cầu về các dịch vụ mạng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi nhiều mức độ chất lượng dịch vụ khác nhau Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng và hội tụ về dịch vụ Tài nguyên của mạng thì có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin ngày càng tăng, chính vì vậy mà hiện tượng tắc nghẽn mạng là khó tránh khỏi

Trong quá trình tìm hiểu, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu và Nghiên cứu

phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN ” Đồ án gồm 3

chương:

- Chương 1: giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ sau

- Chương 2: Công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch và các giao thức của nó

- Chương 3: điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN

Tuy nhiên, mạng NGN là mạng rất rộng lớn và điều khiển chống tắc nghẽn là một vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng ngày càng phát triển rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số lượng người sử dụng tăng vọt và biến đổi động,…Do điều kiện thời gian cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên phần trình bày của em không thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong được sự góp ý của thầy cô cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong khoa Điện tử viễn thông, đặc

biệt cảm ơn thầy Nguyễn Phúc Ngọc, đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn

thành đề tài này

Vinh, ngày 25 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Lê Sỹ Đoàn

MỤC LỤC

M C L CỤ Ụ 3

Danh sách các hình vẽ 4

Danh sách b ng bi uả ể 5

B NG TRA CÁC T VI T T TẢ Ừ Ế Ắ 6

Chương 1 GI I THI U T NG QUAN M NG TH H SAUỚ Ệ Ổ Ạ Ế Ệ 10

1.1 Gi i thi u chớ ệ ương 10

1.2 M ng vi n thông th h sauạ ễ ế ệ 10

1.3 C u trúc m ng NGNấ ạ 16

1.4 T ng k t chổ ế ươ 24ng Ch ng 2 CÔNG NGH CHUY N M CH M M SOFTWITCH VÀ CÁCươ Ệ Ể Ạ Ề GIAO TH C TRONG NGNỨ 25

2.1 Công ngh chuy n m ch m m softwitch ệ ể ạ ề 25

2.3 Giao th c phiên SIPứ 34

2.4 Giao th c H.323ứ 43

2.5 Giao th c BICC ứ 58

2.6 Giao th c MEGACOứ 63

2.7 T ng k t chổ ế ươ 69ng Chương 3 I U KHI N T C NGH N TRONG NGNĐ Ề Ể Ắ Ẽ 70

3.1 Gi i thi u chớ ệ ươ 70ng 3.2 V n ấ đề ắ t c ngh n trong NGNẽ 70

3.3 Các phương pháp i u khi n ch ng t c ngh nđ ề ể ố ắ ẽ 73

3.4 Các tiêu chí ánh giá phđ ương pháp i u khi n ch ng t c ngh nđ ề ể ố ắ ẽ 90 3.5 Thu t toán t ng gi mậ ă ả 94

3.6 K t lu n chế ậ ươ 100ng K T LU N VÀ HẾ Ậ ƯỚNG PHÁT TRI N Ể ĐỂ TÀI 101

Danh sách các hình vẽ Chương 1

Hình 1.2 Nhu c u ti n hoá m ngầ ế ạ 14

Hình 1.3 S h i t gi a các m ngự ộ ụ ữ ạ 16

Hình 1.4 C u trúc m ng th h sau ( góc ấ ạ ế ệ độ ạ m ng) 17

Hình 1.5 C u trúc m ng v d ch v NGN (góc ấ ạ à ị ụ độ ị d ch v )ụ 18

Hình 1.7 C u trúc m ng chuy n m ch a d ch vấ ạ ể ạ đ ị ụ 22

Hình 2.1 V trí c a chuy n m ch m m Softswitch trong mô hình phânị ủ ể ạ ề l p c a m ng NGNớ ủ ạ 26

Hình 2.3 Ch c n ng c a Mediaway Controllerứ ă ủ 28

Hình 2.4 Giao th c s d ng gi a các th nh ph nứ ử ụ ữ à ầ 29

Hình 2.5 Các th nh ph n trong báo hi u SIPà ầ ệ 34

Hình 2.6 Quá trình thi t l p cu c g i qua proxy serverế ậ ộ ọ 41

Hình 2.7 SIP l c u n i báo hi u gi a hai Softswitchà ầ ố ệ ữ 43

Hình 2.9 C u trúc thi t b ấ ế ị đầu cu i H.323ố 45

Hình 2.10 C u t o c a Multipoint Control Unitấ ạ ủ 48

Hình 2.11 Mô hình ho t ạ động c a H.323ủ 48

Hình 2.12 Quá trình thi t l p cu c g iế ậ ộ ọ 54

Hình 2.13 Mô hình m ng ch c n ng c a BICC CS1ạ ứ ă ủ 60

Hình 2.14 Mô hình ch c n ng c a BICC CS2ứ ă ủ 62

Hình 2.15 Quá trình chu n hóa MEGACOẩ 68

Hình 3.1 Hi n tệ ượng x y ra t c ngh nả ắ ẽ 70

Hình 3.2 Hi u qu c a vi c i u khi n t c ngh n ệ ả ủ ệ đ ề ể ắ ẽ 71

Hình 3.3 Môi trường m ng h n t p trong NGNạ ỗ ạ 71

Hình 3.4 Quá trình di n ra t c ngh n ễ ắ ẽ 72

Hình 3.5 C a s t c ngh nử ổ ắ ẽ 75

Hình 3.6 Header ch ng t c ngh n trong gói d li u/xác nh n XCPố ắ ẽ ữ ệ ậ 79

Hình 3.8 Vùng router biên (E) v lõi ( C) v i kh n ng CSFQà ớ ả ă 86

Hình 3.10 H th ng g m n ngệ ố ồ ười dùng chia s m t m ngẻ ộ ạ 95

Hình 3.12 AIMD h i t ộ ụ đế đ ển i m t i uố ư 99

Hình 3.13 AIAD không h i tộ ụ 99

Danh sách bảng biểu

B ng 2.1 Các tr ng thái c a serverả ạ ủ 38

B ng 2.2 Các yêu c u liên m ng gi a SS7-SIPả ầ ạ ữ 42

B ng 2.3 So sánh gi a SIP v H.323ả ữ à 56

B ng 2.4 M t s mã tr vả ộ ố ả ề 67

BẢNG TRA CÁC TỪ VIẾT TẮT

A

Đường truyền thuê bao số bất đồng bộ

Tăng cộng giảm cộng

Tăng cộng giảm nhân

API Application Program Interface

Giao diện ứng dụng

Bộ điều khiển cổng truy cập

Xếp hàng bình đẳng không trạng thái ở router lõi

TCP tăng cường

Sự tương thích cửa sổ rõ

F

Phân bổ băng thông hợp lý cho TCP

Bộ điều khiển bình đẳng

G

Tiện ích liên lạc không dây theo gói

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

Giao thức Internet phiên bản 6

Mạng số tích hợp đa dịch vụ

Hiệp hội viễn thông quốc tế

M

Cổng truyền thông

Tăng nhân giảm nhân

MIMD Multiplicate Increase Multiplicate Decrease

Tăng nhân giảm nhân

Mạng thông tin di động mặt đất công cộng

Mạng điện thoại công cộng

Mạng chuyển mạch dữ liệu công cộng

Mạng thoại chuyển mạch công cộng

Phát hiện sớm ngẫu nhiên

Thời gian vòng truyền

Kênh ảo cho báo hiệu

Giao thức điều khiển lớp ứng dụng

T

Giao thức điều khiển truyền tải

Ghép kênh phân chia theo thời gian

Điều khiển tốc độ thân thiện TCP

Mạng giám sát viễn thông

Thời gian tồn tại

U

Giao thức gói người dùng

V

Thoại trên IP

X

Giao thức điều khiển rõ

Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ SAU

1.1 Giới thiệu chương

Cụm từ “mạng thế hệ sau” bắt đầu được nhắc tới từ năm 1998 NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông truyền thống trên thế giới được hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu (Internet) NGN hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển Chương 1 giới thiệu về Mạng thế hệ sau (NGN), trình bày sơ lược về mạng viễn thông hiện tại, đặc điểm và hạn chế Sau đó, mô tả kiến trúc mạng NGN bao gồm lớp truyền dẫn và truy cập, lớp truyền thông, lớp điều khiển, lớp ứng dụng và lớp quản lý

1.2 Mạng viễn thông thế hệ sau

1.2.1 Định nghĩa

Mạng viễn thông thế hệ sau 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 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 vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính

xác nào cho mạng NGN Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ở trên đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ sau, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.

Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ sau là sự tích hợp mạng thoại PSTN (chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM) với mạng chuyển mạch gói (dựa trên kỹ thuật IP/ATM) Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ

đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN Tuy nhiên, 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 phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần

tử khi tổ chức mạng lưới Việc tiêu chuẩn hoá giao thức giữa các phần tử có thể nối thông các mạng có cấu hình khác nhau

+ NGN là do dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập

với mạng lưới

Với đặc điểm:

- Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi

- Chia tách cuộc gọi với truyền tải

Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ

Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối.

+ NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.

Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng

để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin Nhưng gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”

+ Là mạng có dung lượng, tính thích ứng ngày càng tăng và có đủ dung

lượng để đáp ứng nhu cầu

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 bất lợi so với chuyển mạch kênh về khả năng hổ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu Tuy nhiên, tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet cùng với sự phát triển của các tiêu chuẩn

mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này

Hình 1.1 Topo mạng thế hệ sau.

1.2.3 Nguyên nhân xây dựng mạng thế hệ sau

Đứng trên quan điểm nhà khai thác dịch vụ, những lý do chính dẫn tới mạng thế hệ sau NGN là:

- Giảm thời gian tung ra thị trường cho các công nghệ và các dịch vụ mới (chẳng hạn như tối ưu hoá chu kỳ sử dụng của các thành phần mạng)

- Thuận tiện cho các nhà cung cấp thiết bị, các nhà cung cấp mạng, hay cho những nhà phát triển phần mềm (mềm dẻo trong việc nhập phần mềm mới từ nhiều nguồn khác nhau)

- Giảm độ phức tạp trong vận hành bằng việc cung cấp các hệ thống phân chia theo các khối đã được chuẩn hoá

- Hỗ trợ phương thức phân chia một mạng chung thành các mạng ảo riêng rẽ về mặt logic

1.3.4 Sự triển khai từ mạng hiện có lên mạng NGN

Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụng được mạng NGN Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ tồn tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ mới trong nhiều năm

Ở đây, chủ yếu chúng ta xem xét quá trình tiến hoá về cấu trúc mạng từ mạng hiện có lên cấu trúc mạng NGN

Như hình 1.2, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng rẽ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng được nhiều loại dịch vụ khác nhau Mạng Internet, một mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường được đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúc đặc trưng Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính thời gian thực (như thoại truyền thống)

Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ sau NGN cần tuân theo các chỉ tiêu:

- NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và của mạng hiện hành.

- Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau Một vài dịch vụ có thể chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối

Hình 1.2 Nhu cầu tiến hoá mạng

- Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc gọi), thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến

Mạng hiện tại

PSTN

TDM Access Circuit switching

SONET Transport

ATM, FR

Frame/ Cell Access

ATM switching

SONET Transport

Access

IP ATM

Switching ATM SVCs IP MPLS

SONET Transport optical

Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hoá lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng (hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ QoS).

Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện có sang mạng thế hệ sau, trước hết là chuyển dịch ở lớp truy cập và truyền dẫn Lớp này bao gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế hệ sau Trong đó:

- Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lĩnh ở lớp vật lý

- IP/MPLS làm nền cho lớp 3

- Công nghệ ở lớp 2 phải thoả mãn:

 Càng đơn giản càng tốt

 Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu

 Khả năng giảm sát chất lượng, giảm sát lỗi và bảo vệ, khôi phục mạng khi có sự cố phải chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET

Xây dựng mạng truy cập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp, …)

để có thể cung cấp phương thức truy cập băng rộng hướng đến phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy cập với tốc độ cao hơn Hiện nay, việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai một cách toàn diện, điều đó cũng

có nghĩa là việc chuyển dịch sang mạng NGN đã bắt đầu

Thứ hai là chuyển đổi mạng đường dài (mạng truyền dẫn) Sử dụng cổng mạng trung kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc ATM, rồi sử dụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng và cung cấp dịch vụ Sử dụng

phương thức này có thể giải quyết vấn đề tắc nghẽn trong chuyển mạch kênh.

Hình 1.3 Sự hội tụ giữa các mạng

1.3 Cấu trúc mạng NGN

Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa

có một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ sau như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,…

Nhìn chung từ mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp sau:

- Lớp kết nối (Acess +Transport/Core)

Lớp điều khiển

Lớp truyền thông

Lớp truy cập và truyền dẫn

Lớp truy cập và truyền dẫn

- Lớp kết nối trung gian hay lớp truyền thông (Media)

- Lớp điều khiển (Control)

- Lớp quản lý (Management)

Trong đó, lớp điều khiển rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm

Giao diện mở API

Giao diện mở API

Giao diện mở API

Hình 1.5 Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)

Hình 1.6 Cấu trúc luận lý của NGN

Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu

Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng rẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay

vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy cập và truyền tải Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN

ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS.

Mạng lõi có thể thuộc mạng LAN hay mạng đường trục

Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khi lưu lượng thấp, switch-router có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này

- Thành phần:

Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh của mạng PSTN, kỹ thuật truyền tải chính là IP hay IP/ATM.Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi

1.3.1.2 Phần truy cập

- Lớp vật lý:

Hữu tuyến: Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng Tuy nhiên trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại

Vô tuyến: thông tin di động – công nghệ GSM hoặc CDMA, truy cập

vô tuyến cố định, vệ tinh

- Lớp 2 và lớp 3: Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy cập.

- Thành phần:

Phần truy cập gồm các thiết bị truy cập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến

Các thiết bị truy cập tích hợp (IAD)

Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy cập (tương tự, số, TDM, ATM, IP,…) để truy cập vào mạng dịch vụ NGN

1.3.2 Lớp truyền thông

- Thành phần:

Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông (MG – Media Gateway) bao gồm:

Các cổng truy cập: AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy cập, RG (Residental Gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà.

Các cổng giao tiếp: TG (Trunking Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động,…

- Chức năng:

Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy cập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN, FrameRelay, LAN, vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại

Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy cập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển

1.3.3 Lớp điều khiển.

- Thành phần:

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính

là Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature Server), AS (Application Server)

Theo MSF (MultiService Switching Forum), lớp điều khiển cần được

tổ chức theo kiểu module và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập Ví

dụ có các bộ điều khiển riêng cho các dịch vụ: thoại/báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS,…

- Chức năng:

Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt

từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào.Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện:

Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch

Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng

Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS

Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo.Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển

Hình 1.7 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ

Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và

- Chức năng:

Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ Một số loại dịch vụ sẽ làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy cập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng

Dựa vào mô hình mạng thế hệ mới NGN ở trên ,chuyển mạch mềm SOFTWITCH phải thực hiện các chức năng sau:

- Là trung tâm báo hiệu và điều khiển cuộc gọi trong toàn bộ mạng, quản lý và điều khiển các loại Gateway truy nhập mạng hoạt động theo tất cả các loại giao thức báo hiệu từ H.323, SIP đến MGCP/MEGAO

- giao tiếp với báo hiệu của mạng PSTN (chủ yếu là kết nối với mạng báo hiệu số 7) và liên kết với các hệ thống SOFTWITCH khác

- Tạo ra các môi trường lập trình mở để cho phép các hãng thứ 3 dễ dàng tích hợp và phát triển ứng dụng (trên nền IP) và kết nối với các môi trường cung cấp dịch vụ đã có sẵn

1.4 Tổng kết chương

Vấn đề quan tâm nhiều trong hoạt động của mạng viễn thông là hiệu suất khai thác, hiệu quả kinh tế và sự cạnh tranh Các thiết bị IP phát triển rất nhanh chóng, do đó việc xây dựng mô hình NGN là hợp với nhu cầu của thời đại NGN là mạng thế hệ kế tiếp chứ không phải là mạng hoàn toàn mới Vì vậy khi xây dựng và phát triển theo hướng NGN cần chú ý tới vấn đề kết nối NGN với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa Chương 3 sẽ trình bày vấn đề điều khiển tắc nghẽn trong NGN

Chương 2 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM SOFTWITCH VÀ

CÁC GIAO THỨC TRONG NGN 2.1 Công nghệ chuyển mạch mềm softwitch

2.2.1 Định nghĩa về chuyển mạch mềm softwitch

Chuyển mạch mềm có thể được định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giao thức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyền thông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP (Internet Protocol) Những dịch vụ đó bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và các dịch vụ mới có thể được phát triển trong tương lai Những thiết bị đầu cuối truy nhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại

IP, máy tính, PDAs, máy nhắn tin (pager) Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hoặc nhiều phần chức năng, các chức năngcó thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những hệ thống thiết bị khác nhau

Softswitch nhìn trung cung cấp các chức năng giống như các chức năng của hệ thống chuyển mạch kênh, nó chỉ khác là được thiết kế cho mạng chuyển mạch gói và có khả năng liên kết với mạng PSTN Các tính chất khác biệt của một hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm:

- Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ các giao thức của mạng PSTN, ATM, và IP.Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại

- Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External Trunking ateway),Gateway truy nhập(Access Gateway) và các Server truy nhập từ

xa RAS(Remote Access Server)

- Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo

- Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triển thứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau

- Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office

- Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ based) cho tất các module phần mềm

Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch không phải làm nhiệm

vụ cung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầng mạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói Tức là công nghệ Chuyển mạch mềm không thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gì Tất cả các công việc của Softswitch được thực hiện với một hệ thống các mô đun phần mềm điều khiển và giao tiếp với các phần khác của mạng NGN, chạy trên một hệ thống máy chủ có hiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng ở cấp độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier -Class)

2.2.2 Vị trí của Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng mạng NGN

Do có chứ năng là xử lý cuộc goi (call control) nên vị trí tương ứng của SOFTSWICH trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp điều khiển cuộc gọi và báo hiệu (call control and signaling layer) Và các thực thể chức năng của SOFTSWITCH là MGC-F,CA-F,IW-F,R-F và A-F

Hình 2.1 Vị trí của chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp

của mạng NGN

2.2.3 Các thành phần chính của softwitch

Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gatewway Controller (MGC) Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như :Signaling Gateway (SG), Media Gateway(MG), Media Sever(MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS) Trong đó (MG) là thành phần nằm trong lớp Media Laye,(SG) là thành phần nằm trên cùng lớp với MGC ; MS và AS/FS nằm trên lớp Application and Server Layer Các thành trên được kết nối với nhau theo sơ đồ như sau:

Hình 2.2 Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng NGN.

Một Media Gateway controller có thể quản lý nhiều Media Gateway

Và một MG có thể nối với nhiều mạng nhiều thể loại khác nhau

+Media Gateway Controller

MGC là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thường

được gọi là Softswitch hoặc là Call Agent Các chức năng chính của MGC được thể hiện như trong hình vẽ sau:

Hình 2.3 Chức năng của Mediaway Controller

Theo hình vẽ trên AC-F và IW-F là hai chức năng con của MGC-F AC-Fđược kích hoạt khi MGC-F thực hiện điều khiển cuộc gọi IW-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau Riêng thực thể chức năng Inter-Operator Manager có nhiệm vụ liên lạc,trao đổi thông tin giữa các MGC với nhau MGC có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau bao gồm PSTN,SS7,IP

- trao đổi các bản tin cơ bản giữa các MG-F

- Xử lý bản tin SS7 (Khi sử dụng SIGTRAN)

- Xử lý bản tin lien quan QoS

- Phát hoặc nhận các bản tin báo hiệu

- Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số )

-Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng

-Có thể quản lý các tài nguyên mạng (port,băng tần…)

Các giao thức MG Controller có thể sử dụng:

-Giao thức để thiết lập cuộc gọi :H323,SIP

- Giao thức điều khiển MG :MGCP, Megaco/H,248

-Giao thức điều khiển SG:SIGTRAN(SS7)

- Giao thức để truyền thông tin :RTP , RTCP

Các thành phần của mạng NDN liên lạc với nhau qua các giao thức được thể hiện như trong hình vẽ

Hình 2.4 Giao thức sử dụng giữa các thành phần

2.2.4 Hoạt động của softwitch

Xét trường hợp thuê bao gọi đi là mọt thuê bao thuộc mạng cung cấp dịch cụ truyền thống PSTN Các trường hợp khác thì hoạt động của chuyển mạch mềm cũng tương tự Hoạt động của Softswitch bao gồm các bước sau:

- Khi có một thuê bao (thuộc PSTN) nhấc máy và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý tuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái off-hook của thuê bao Và Signaling Gateway (SG) nối với tổng đài này thông qua mạng báo hiệu SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao.

- SG sẽ báo cho Media Gateway Controller (MGC) trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F đồng thời cung cấp tín hiệu dial-tone cho thuê bao Ta gọi MGC này là caller-MGC

- Caller-MGC gửi yêu cầu tạo kết nối đến Signaling Gateway (SG) nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F

- Các số do thuê bao nhận sẽ thu thập và chuyển đến Caller-MGC

Caller-MGC sử dụng các số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện Các số này sẽ được chuyển đến chức năng R-F,và R-F sử dungjthongo tin lưu trữ của các server để có thể định tuyến cuộc gọi trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gội đi(thuê bao thuộc PSTN): Nếu thuê bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý của Caller-MGC thì thực hiện bước 7 Còn nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác thì thực hiện bước

6 Còn nếu thuê bao này là một đầu cuối khác loại thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi Lúc này thông tin báo hiệu sẽ được một loại Gateway khác xử lý Và quá trình truyền thông tin sẽ diễn ra tương tự như kết nối giưa hai thuê bao loại thông thường.Caller-MGC sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi một MGC khác Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là Callee-MGC) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng Caller-MGC Trong quá trình này,các MGC trung gian luôn phản hồi lại các MGC đã gửi yêu cấu đến nó Các công việc này được thực hiện bởi CA-F

- Callee-MGC gửi yêu cầu tạo kêt nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi(Callee-MG)

- Đồng thời Callee-MGC gửi thông tin đến Callee-SG, thông qua mạng SS7 sẽ làm rung chuông thuê bao bị gọi.

- Khi Callee-SG nhận được bản tin báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sự là rỗi) thì nó sẽ gửi ngược thông tin này trở về Callee-MGC

- Và Callee-MGC sẽ phản hồi trở về Caller-MGC để báo mình đang lien lạc với người được gọi

- Callee-MGC gửi thông tin để cung cấp tin hiệu ring back tone MGC ,qua caller-SG đến người gọi

Caller Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tượng tự các bước trên xảy ra: qua nút báo hiệu số 7,thông tin nhấc máy qua Callee-SG đến Callee-MGC rồi đến Caller-MGC, qua Caller-SG, rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi

- Kết nối giữa thuê bao gọi đi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua Caller-MG và Callee-MG

- Kết thúc cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như lúc thiết lập

2.2.5 Ưu điểm và ứng dụng của softwitch

2.2.5.1 Ưu nhược điểm

- Cho cơ hội về doanh thu : Mang NGN có khả năng cho ra đời những dịch vu giá trị gia tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video Các dịch vụ nay hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống Đặc các nhà khai thác có thể đem dịch vụ mới của mình đến mọi nơi và cho mội đối tượng khách hàng

-Thời gian tiếp cận thị trường ngắn:Do các dịch vụ của NGN được viết trên phần mềm ,nên các dịch vụ mới ra đời cũng dựa trên phàn mềm Điều naỳ làm cho việc triển khai các dịch vụ mới cũng như nâng cấp các dịch vụ đang cung cấp trở nên dễ dàng hơn Ngoài ra, nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ ba để phát triển nhanh chóng dịch vụ

khách hàng yêu cầu Đây chính là một đặc điểm khác biệt của mạng NGN mà các mạng trước đây không có.

- Khả năng thu hút khách hàng của mạng NGN cao : từ sự tiện dụng hội

tụ cả thoại ,video và số liệu đến hàng loạt dịch vụ giá trị gia tăng mới mà nhà khai thác có thể cung cấp cho khách hàng, thêm nữa họ có khả năng kiểm soát các dịch vụ thông tin của mình, điều này làm cho khách hàng luôn thỏa mãn

và lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ, cơ hội kinh doanh của các nhà cung cấp

sẽ lớn hơn và ổn định hơn

- Giảm chi phí xây dựng mạng :chi phí xây dụng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi cho phần mềm không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây Do đó không đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn má chi phí xây dựng mạng sẽ tăng tỷ lệ với nhu cầu và số lượng khách hàng tham gia vào mạng Nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn Đây là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tập tính năng và quy mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế

- Giảm chi phí điều hành mạng: Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mới SOFTSWITCH cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành mạng được giảm đi một phần Hơn nữa,softswitch không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn nhiều năng lượng và nhân lực điều hành Chuyển mạch

gờ đây sẽ là các máy chủ đạt phân tan trong mạng, được điều khiển bởi các giao diện thân thiên người sử dụng (GUI) do đó chi phí điều hành và bảo dưỡng hoạt động của mạng được giảm đạn kể

- Sử dụng bang thông một cách hiệu quả hơn: Do mạng NGN hình thành trên cơ sở là mạng chuyển mạch gói,cho nên với cùng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thì hiệu suất sử dụng băng thông của nó cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh Hơn nữa,theo như thống kê đối với thoại thì 60%

thời gian cuộc gọi là khoảng lặng, mạng NGN có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông một cách đáng kể.

- Cung cấp môi trường tạo tập dịch vụ mềm dẻo :do dich vụ được tạo ra nhờ phần mềm nên môi trường tạo tập dịch vụ mới rất linh hoạt

- quản ly mạng hiệu quả : Đó là do softswitch cho phép giám sat và điều chỉnh họa đông mạng theo thời gian thực, đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa Điều này làm cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn

- Cải thiện dịch vụ: Bằng cách lắp đặt thêm các máy chủ và nâng cấp,phát triển phần mềm cho softswitch, các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ mới với giá thành thấp hơn rất nhiều

- Tiết kiện không gian đặt thiêt bị: Softswitch cho phép các ứng dụng

có thể thi hành bất cứ khu vực nào trên mạng Hơn nữa các thành phần của NGN đặc biệt là MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gian đặt thiết bị nhỏ gọn hơn

- An toàn vốn đầu tư : Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở

có sẵn nên các nhà khai thác những dịch vụ mới Điều này giúp các nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dich vụ do mạng mới cung cấp

2.3 Giao thức phiên SIP

2.3.1 Tổng quan về giao thức SIP

SIP (Session Initiation Protocol )là bộ giao thức điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện Các phiên Multimedia bao gồm thoại Internet,họi nghị,và ứng dụng tương tự có liên quan đến các phương thức truyền đạt như âm thanh, hình ảnh và dữ liệu

Hai phần tử cơ bản trong hệ thống SIP là tác nhân người sử dụng (user agent)

và các máy phục vụ mạng (network server) Bên chủ gọi và bị gọi được nhận dạng bằng các địa chỉ SIP

• User agent

User agent là các ứng dụng hệ thống cuối khách bao gồm máy khách tác nhân người dùng UAC (User Agent Client) và máy phục vụ tác nhân người dùng UAS (User Agent Server) hay còn gọi tương ứng là máy khách (client), máy phục vụ (server)

- Client (UAC): Khởi tạo các yêu cầu SIP và đóng vai trò như tác nhân chủ gọi của người dùng

- Server (UAS): Nhận các yêu cầu và thay mặt cho người sử dụng gửi trả các đáp ứng, đóng vai trò như tác nhân bị gọi

Hình 2.5 Các thành phần trong báo hiệu SIP

• Các máy phục vụ mạng (Network server)

Có hai loại Network server là proxy server và redirect server

- Proxy server: Đóng vai trò đại diện cho các client Nó bao gồm cả các chức năng của server và client Một proxy server thông dịch và viết lại các mào đầu của các bản tin yêu cầu trước khi gửi chúng đến các server khác Việc viết lại mào đầu làm cho proxy server đóng vai trò như nơi khởi tạo các yêu cầu và để đảm bảo rằng các đáp ứng sẽ được gửi về nó thay vì đến thẳng client

- Redirect server: Nhận các bản tin yêu cầu của SIP và gửi một đáp ứng định hướng lại cho client có chứa địa chỉ của server tiếp theo Redirect server không chấp nhận các cuộc gọi cũng như không xử lý hay chuyển tiếp các bản tin yêu cầu của SIP

• Đánh địa chỉ

Địa chỉ SIP hay còn gọi là địa chỉ định vị tài nguyên tổng quan URL (Univeral Resource Locator) Giống như địa chỉ thư điện tử SIP URL có dạng user@host Phần uer có thể là tên người sử dụng hoặc số điện thoại Phần host có thể là tên miền hoặc địa chỉ mạng

Ví dụ : sip: ciscopress@cisco.com

sip: 4085262222@171.171.171.1

• Định vị máy phục vụ (Locating a server)

Một client có thể gửi yêu cầu SIP trực tiếp tới proxy server nội hạt đã được đặt cấu hình với nó hoặc tới địa chỉ IP và cổng của địa chỉ SIP URL tương ứng Gửi một yêu cầu trực tiếp theo cách một tương đối đơn giản, còn gửi yêu cầu SIP theo phươngthức thứ 2 có phức tạp hơn vì những lý do sau:

- Client phải xác định địa chỉ IP và số hiệu cổng của server mà yêu cầu cần gửi tới

- Nếu số hiệu cổng không có trong địa chỉ SIP URL được yêu cầu thì cổng

• Giao dịch SIP

Sau khi xác định được địa chỉ client gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP và nhận một hoặc nhiều đáp ứng từ phía server đích Mọi yêu cầu và đáp ứng của quá trình này đều là một phần của giao dịch SIP Để đơn giản và nhất quán thì các trường trong mào đầu của mọi bản tin yêu cầu phù hợp với các trường của các bản tin đáp ứng

Các giao dịch SIP có thể sử dụng UDP hoặc TCP Trong trường hợp TCP, mọi bản tin yêu cầu và đáp ứng của một giao dịch SIP có thể truyền trên cùng một kết nối TCP hoặc các giao dịch riêng biệt giữa hai thực thể cũng có thể truyền trên cùng một kết nối TCP Nếu sử dụng UDP, đáp ứng gửi về địa chỉ có trong trường mào đầu của bản tin yêu cầu

• Định vị người sử dụng (Locating user)

Bên bị gọi có thể di chuyển từ một hệ thống cuối tới nhiều hệ thống cuối khác

Ví dụ một user di chuyển từ một mạng LAN về nhà mà ở nhà được kết nối với ISP (Internet Service Provider), hoặc tới một điểm kết nối Internet công cộng trong khi đang tham gia hội nghị Do đó, các dịch vụ định vị của SIP phải chứa đựng được

sự linh hoạt và tính di động của hệ thống cuối IP

Vị trí của hệ thống cuối IP có thể được đăng ký với SIP server hoặc các server định vị khác nằm ngoài phạm vi của SIP Trong trường hợp sau thì SIP server lưu trữ danh sách các vị trí dựa trên các server định vị này

Hoạt động và kết quả của việc định vị một user phụ thuộc vào kiểu SIP server đợc sử dụng Một server định hướng lại chỉ gửi lại toàn bộ danh sách vị trí và

cho phép client định vị user một cách trực tiếp, còn một proxy server sẽ thử các địa chỉ này một cách song song cho tới khi cuộc gọi thành công

2.3.2 Các bản tin của SIP

SIP là một giao thức dựa trên ký tự văn bản với cú pháp bản in và các trường mào đầu đồng nhất với giao thức truyền siêu văn bản HTTP (Hypper Text Transfer Protocol) SIP có hai loại bản tin là các bản in yêu cầu do các client tạo ra

và các bản tin đáp ứng do các server trả về Các bản in của SIP truyền trên cùng một kết nối TCP hoặc bó dữ liệu UDP

• Mào đầu bản tin

Các mào đầu bản tin được dùng để xác định bên gọi, bên bị gọi, tuyến, kiểu bản tin của cuộc gọi Có 4 nhóm mào đầu sau:

- Mào đầu chung (General Header): áp dụng cho các bản tin yêu cầu và đáp ứng

- Mào đầu thực thể: Xác định thông tin về loại và chiều dài phần mang bản tin

- Mào đầu yêu cầu: Cho phép client thêm các thông tin yêu cầu phụ

- Mào đầu đáp ứng: Cho phép server thêm các thông tin đáp ứng phụ

• Các bản tin yêu cầu

Các bản tin yêu cầu được user agent và network server dùng để định vị, bắt đầu và quản lý cuộc gọi Có sáu bản tin yêu cầu

- INVITE: Để chỉ thị rằng thuê bao hoặc dịch vụ được mời tham gia vào một phiên Nó bao gồm một mô tả phiên và đối với các cuộc gọi song công thì bên chủ gọi chỉ thị phương thức truyền thông (media) trong bản tin này

Đáp ứng thành công cho một bản tin INVITE song công (200 OK) sẽ mang thông tin về kiểu media nhận của bên bị gọi Theo phương pháp đơn giản này các bên có thể xác định được các khả năng của bên kia và bắt đầu một phiên hội thoại với một số lượng hạn chế các bản tin và chu kỳ truyền tin (round trip)

- ACK: Những yêu cầu này tương ứng với một yêu cầu INVITE Chúng là sự

xác nhận cuối cùng từ một hệ thống cuối và chấm dứt một giao dịch được khởi tạo bởi INVITE

Nếu bên chủ gọi đưa một mô tả phiên vào trong bản tin yêu cầu ACK, phiên làm việc sẽ không sử dụng thêm tham số phụ nào nữa còn ngược lại thì các tham số của phiên có trong bản tin INVITE được sử dụng như mặc định

- OPTIONS: Bản tin này cho phép truy vấn và tập hợp các khả năng của user agent và network server Tuy nhiên yêu cầu này không được dùng để thiết lập phiên

- BYE: Bên chủ gọi và bị gọi sử dụng yêu cầu này để giải phóng cuộc gọi Trước khi thực sự giải phóng cuộc gọi, user agent gửi yêu cầu này tới server để cảnh báo rằng nó muốn giải phóng phiên làm việc

- CANCEL: Yêu cầu này cho phép user agent và network server xoá bỏ bất

kỳ một yêu cầu nào đang thi hành Nó không ảnh hưởng đến các yêu cầu đã được đáp ứng cuối cùng

- REGISTER: yêu cầu này được client dùng để đăng ký thông tin định vị với SIP server

• Các bản tin đáp ứng

Các bản tin đáp ứng dựa trên việc nhận và thông dịch một yêu cầu tương ứng Chúng được gửi đi để đáp ứng các yêu cầu và chỉ thị cuộc gọi thành công hay thất bại bao gồm cả trạng thái của server Có 6 lớp đáp ứng mà trạng thái va các giải thích của chúng được liệt kêt trong bảng sau:

Bảng 2.1 Các trạng thái của server

181 Cuộc gọi đang được gửi đi

407 Nhận dạng proxy được yêu cầu

413 Thực thể yêu cầu quá lớn

415 Kiểu Media không được hỗ trợ

2.3.3 Khả năng tìm gọi song song của SIP

Đây là một trong những chức năng chính của Proxy server bên cạnh chức năng nhận thực và đăng ký với dịch vụ định vị thuê bao để cung cấp các chức năng sau :

• Định tuyến tới vị trí vật lý của thuê bao

• Nếu thuê bao đăng ký nhiều thiết bị đầu cuối thì cùng một thời điểm, Proxy

sẽ thực hiện gửi bản tin Invite tới mọi thiết bị đầu cuối

Ví dụ như: khi thuê bao đăng ký ở hai thiết bị đầu cuối thì cùng một thời điểm, Proxy cố gắng tìm thuê bao ở các vị trí vật lý đó và định tuyến cuộc gọi tới cả hai Sip agent Nếu thuê bao nhất máy ở Sip user agent 1 và trả lời với bản tin 200 OK, proxy sẽ kết thúc quá trình thiết lập cuộc gọi tới user agent này và cũng kết thúc quá trình thiết lập cuộc gọi tới SIP user agent 2 bằng việc gửi bản tin yêu cầu Cancel Cơ chế tìm thuê bao trên có thể cho phép tìm kiếm nhanh chóng thuê bao trong mạng Được áp dụng ở các dịch vụ như tin tức về giao thông tới máy cầm tay, hay các dịch vụ taxi Do SIP có khả năng cập nhật các vị trí của thuê bao, và độ sẵn sàng của các vị trí đó, nên nó có thể thực hiện các định tuyến thông minh hơn đối với mạng PSTN hiện nay

2.3.4 Quá trình thiết lập cuộc gọi của SIP

• Cuộc gọi theo chế độ Proxy Server

Các bước thiết lập cuộc gọi trong chế độ Proxy Server được thể hiện như trên hình 2.6

- Proxy chấp nhận yêu cầu INVITE từ bên chủ gọi (client)

- Proxy server xác định vị trí của bên bị gọi bằng cách sử dụng các địa chỉ được cung cấp trong bản tin INVITE và các dịch vụ định vị (thông thường nó tham vấn server định vị)

- Proxy server gửi yêu cầu INVITE tới địa chỉ mà nó vừa xác định được

- Bên bị gọi (server) cảnh báo cho người sử dụng biết và đáp ứng lại bằng bản