(NB) Tiếp nối phần 1, phần 2 giáo trình trình bày về mạng thế hệ mới NGN, sự tiến hoá từ mạng hiện có lên NGN, cấu trúc chức năng của mạng NGN, mạng VOIP, các thành phần của VOIP. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình để nắm bắt nội dung chi tiết.
CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN (NEXT GENERATION NETWORK) Mục tiêu: cung cấp cho sinh viên kiến thức cấu trúc mạng NGN, thành phần NGN dịch vụ mạng NGN 5.1 Sự tiến hoá từ mạng có lên NGN 5.1.1 Chiến lược tiến hố Trong nhiều năm gần đây, công nghiệp Viễn thông trăn trở vấn đề phát triển công nghệ dùng mạng để hỗ trợ nhà khai thác bối cảnh luật viễn thông thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày gia tăng mạnh mẽ Khái niệm mạng hệ (hay gọi mạng hệ NGN) đời với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất ưu công nghệ tiên tiến nhằm đưa nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác đầu tư ban đầu cho nhà kinh doanh Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng sang kiến trúc mạng quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư giai đoạn chuyển tiếp, sớm tận dụng phẩm chất mạng NGN Tuy nhiên bước tiến trình chuyển tiếp cần tạo điều kiện dễ dàng cho mạng để rốt phát triển sang kiến trúc NGN dựa chuyển mạch gói Bất giải pháp chọn lựa hệ thống chuyển mạch truyền thống phải tồn bên cạnh phần tử mạng công nghệ nhiều năm tới Mạng hệ sau tổ chức dựa nguyên tắc sau: + Đáp ứng nhu cầu cung cấp loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện + Mạng có cấu trúc đơn giản + Nâng cao hiệu sử dụng, chất lượng mạng lưới giảm thiểu chi phí khai thác bảo dưỡng + Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển dịch vụ + Độ linh hoạt tính sẵn sàng cao, lực tồn mạnh Việc tổ chức mạng dựa số lượng thuê bao theo vùng địa lý nhu cầu phát triển dịch vụ, khơng tổ chức theo địa bàn hành mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu lượng Ở đây, chủ yếu xem xét q trình tiến hóa cấu trúc từ mạng có lên cấu trúc mạng NGN Như hình vẽ, nhận thấy mạng viễn thông gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với thành mạng “hỗn tạp”, xây dựng cấp quốc gia, nhằm đáp ứng nhiều loại dịch vụ khác Xét đến mạng Internet, mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường đề cập theo loạt giao thức truyền dẫn theo kiến trúc đặc trưng Internet không hỗ trợ QoS dịch vụ có tính thời gian thực ( thoại truyền thống) 45 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Hình 5.1 Nhu cầu tiến hố mạng Do đó, việc xây dựng mạng hệ NGN cần tuân theo tiêu: NGN phải có khả hỗ trợ cho dịch vụ mạng Internet mạng hành Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh cung cấp dịch vụ khác nhau, sử dụng kỹ thuật giao thức khác Một vài dịch vụ nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, tất dịch vụ phải truyền qua mạng cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối Mạng tương lai phải hỗ trợ tất loại kết nối (hay gọi gọi), thiết lập đường truyền suốt thời gian chuyển giao, cho hữu tuyến vơ tuyến Vì vậy, mạng NGN tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn (phát triển thêm chuyển mạch gói) từ mạng Internet công cộng (hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ QoS) 46 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Hình 5.2 Chiến lược phát triển Để thực việc chuyển dịch cách thuận lợi từ mạng viễn thơng có sang mạng hệ mới, việc chuyển dịch phải phân làm ba mức (ở hai lớp: kết nối chuyển mạch) Trước hết chuyển dịch lớp truy nhập truyền dẫn Hai lớp bao gồm lớp vật lý, lớp lớp chọn công nghệ IP làm cho mạng hệ Trong đó: + Cơng nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM chiếm lĩnh lớp vật lý + IP/MPLS làm cho lớp + Công nghệ lớp phải thỏa mãn: • Càng đơn giản tốt • Tối ưu truyền tải gói liệu • Khả giám sát chất lượng, giám sát lỗi bảo vệ, khơi phục mạng có cố phải tiêu chuẩn công nghệ SDH/SONE + Hiện công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) phát triển nhằm đáp ứng tiêu Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp,…) để cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao Hiện nay, việc xây dựng mạng thông minh triển khai cách tồn diện, điều có nghĩa việc chuyển dịch sang mạng NGN bắt đầu Thứ hai chuyển dịch mạng đường dài (mạng truyền dẫn) Sử dụng cổng mạng trung kế tích hợp độc lập, chuyển đến mạng IP ATM, sử dụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng cung cấp dịch vụ Sử dụng phương thức giải vấn đề tắt nghẽn chuyển mạch kênh 47 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Hình 5.3 Sự hội tụ mạng So sánh công nghệ mạng tương lai: Thành phần mạng Mạng truy nhập Công nghệ - Cáp xoắn băng hẹp - Truyền hình cáp số tương tự chuyên dụng - GSM không dây - Cáp quang Chuyển mạch định tuyến - Tổng đài PSTN - Chuyển mạch ATM Chuyển mạch Frame Relay - Định tuyến IP - PHD - SDH Mạng truyền đường trục dẫn Công nghệ tương lai - Cáp xoắn băng hẹp - GSM không dây - Truyền hình cáp số tương tự chuyên dụng - Cáp quang - Cáp xoắn băng rộng - Modem cáp - IP qua vệ tinh - Ethernet - Định tuyến IP Chuyển mạch quang - DWDM Cùng với tiến hóa lớp truy nhập truyền dẫn, chức chuyển mạch tổng đài lớp điều khiển thay phần mềm chuyển mạch thông minh gọi Softswitch (hay Call Agent): 48 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN - Nhà cung cấp đưa tất giải pháp khối chuyểnmạch nhất: Phần cứng, phần mền mà trình ứng dụng - Khách hàng phụ thuộc nhà cung cấp: khơng có đổi mới, chi phí vận hành bảo dưỡng cao - Các giải pháp đưa từ nhiều nhà cung cấp, nhiều mức độ khác với nhiều sản phẩm nguồn mởtheo chuẩn - Khách hàng tự chọn lựa sản phẩm tốt để xây dựng lớp mạng hệ thống Các chuẩn mở cho phép mở rộng giảm chi Thứ ba mạng chuyển dịch mạng nội hạt Tổng đài điện thoại có nhiều giá máy nhiều liệu dịch vụ thoại nội hạt, không đầu tư lớn mà việc cải tạo khó khăn Có thể dùng thiết bị tổng hợp truy nhập băng rộng, có dung lượng lớn, thay giá máy thuê bao có, dùng cổng mạng truy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển mạch mềm phục vụ ứng dụng, bảo đảm cho dịch vụ thoại nội hạt dịch vụ IP 49 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Hình 5.4 Hoạt động chuyển mạch mềm NGN 5.1.2 Sự tiến hoá từ mạng có lên NGN Sự phát triển từ PSTN lên NGN Thoại dịch vụ xét đến hàng đầu q trình xây dựng mạng Do đó, ta xem xét minh họa chuyển dịch thoại từ PSTN sang NGN Mạng PSTN tại: Phát triển lên NGN: 50 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Đối với mạng dịch vụ khác Từ phân tích trên, xây dựng tiến hóa sơ đồ lớp chức mạng: • Mạng tại: 51 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN • Mạng tương lai gần: • Mạng tương lai: 52 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN Sự phát triển mạng hữu tuyến dựa công nghệ IP: Con đường phát triển mạng tạo mạng chuyển mạch gói bên cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại số liệu, cấu hình để vận hành chuyển mạch giang khác Để làm việc này, điều cần thiết mạng chuyển mạch gói phải truyền thơng với PSTN nhờ sử dụng báo hiệu SS7 Truy cập tốc độ cao qua công nghệ DSL (Digital Subcriber Line), 53 CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN modem cáp, đầu cuối di động vô tuyến băng rộng Tuy nhiên truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) xu phát triển tương lai Thoại yếu tố định phát triển sang mạng đa dịch vụ Một số lượng lớn thiết bị xuất thị trường để hộ trợ điện thoại mạng IP Các thiết bị vừa phục vụ cho tư gia khách hàng vừa cho mạng hữu tuyến Có sức nặng đằng sau ý kiến cho IP chọn lựa tất yếu cho tương lai Các cổng VoIP quy mô doanh nghiệp vừa đưa vào hoạt động nhà khai thác có mạng IP tồn cầu, có nhà khai thác Châu Á Tập đồn ITXC ( Internet Telephony Exchange Carrier) có thỏa thuận với Viễn Thông Nhật Bản ( Telecom Japan) để kết cuối lưu lượng nút quốc tế họ nhiều nước Châu Á Công ty VIP Calling có nhiều nút Châu Á, kể nút vừa thông báo Đài Loan Công ty Singtel cung cấp tuyến kết nối từ Singapore tới Trung Quốc Trung Quốc tiến hành thử nghiệm với điện thoại Internet, qua thấy sử dụng cho gọi nội địa nhiều quốc tế VSNL Ấn Độ tiến hành thử nghiệm với điện thoại Internet thu chất lượng thoại thiếu dung lượng đường trục quốc tế Các dịch vụ VoIP bắt đầu sử dụng rộng rãi Hồng Kông từ 1/1/2000 chấm dứt độc quyền HongKong Telecom Nhiều nhà khai thác điện thoại Internet khác chuẩn bị dịch vụ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông Thái Lan Để cung cấp truy nhập tốc độ cao, modem cáp triển khai rộng rãi Mỹ, ADSL triển khai nhiều thành phố Mỹ Những công nghệ bắt đầu phát triển Châu Âu, Châu Á, đặc biệt Trung Quốc, nơi mạng truyền hình cáp tới nhiều gia đình PSTN Trung Quốc thơng báo chuyển sang điện thoại IP, coi sở mạng tương lai họ Các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng hoạch định để cài đặt qua hệ thống “cáp vô tuyến” nhiều vùng Châu Á hãng Sony công bố kế hoạch triển khai mạng vô tuyến băng rộng Nhật Bản vòng ba năm tới Việt Nam có kế hoạch xây dựng mạng hệ Theo cấu hình tổ chức khai thác mạng dựa địa bàn hành mạng Viễn thông Việt Nam, chất lượng dịch vụ viễn thơng cung cấp bị ảnh hưởng Vì vậy, việc cung cấp dịch vụ Viễn thông tổ chức khai mạng dựa số lượng thuê bao theo vùng địa lý, nhu cầu phát triển dịch vụ tổ chức theo lưu lượng đề xuất Tuy nhiên, lộ trình chưa thể cơng bố 5.1.3 Kết luận Xu hướng phát triển mạng Viễn thông theo cấu trúc mạng hệ xu hướng chung giới Mỗi quốc gia, nhà khai thác phải chọn cách đi, lộ trình phù hợp với tình hình thực tế mạng Khơng Việt Nam, nhiều nước thề giới, đặc điểm địa lý, kinh tế, văn hóa, xã hội vùng mà nhu cầu phát triển dịch vụ viễn thơng vùng tồn quốc khác Có chênh lệch lớn nhu cầu khả phát triển dịch vụ, khả thu hồi vốn đầu tư mạng viễn thông vùng nước, đặc biệt đô thị các vùng nông thôn miền núi Mặt khác, với tính chất truyền thơng khơng ngành kinh doanh đơn mà mang 54 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP Chế độ trực tiếp: Gatekeeper có nhiệm vụ cung cấp địa đích mà khơng tham gia vào hoạt động kết nối khác Chế độ chọn đường: Gatekeeper thành phần trung gian, chuyển tiếp thông tin trao đổi bên + Gatekeeper phải thực chức sau: Chức dịch địa chỉ: Gatekeeper thực chuyển đổi địa hình thức (dạng tên gọi hay địa hộp thư) đầu cuối hay Gateway sang địa truyền dẫn (địa IP) Việc chuyển đổi thực cách sử dụng đối chiếu địa cập nhật thường xuyên tin đăng ký Điều khiển truy cập: Gatekeeper cho phép truy cập mạng LAN cách sử dụng tin H.225 ARQ/ACF/ARJ Việc điều khiển dựa cho phép gọi, băng thông, vài thông số khác nhà sản xuất quy định Nó chức rỗng có nghĩa chấp nhận yêu cầu truy nhập đầu cuối Điều khiển độ rộng băng thông: Gatekeeper hỗ trợ tin BRQ/BRJ/BCF cho việc quản lý băng thông Nó chức rỗng nghĩa chấp nhận yêu cầu thay đổi băng thông Quản lý vùng: Ở chữ vùng tập hợp tất phần tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU có đăng ký hoạt động với Gatekeeper để thực liên lạc phần tử vùng hay từ vùng sang vùng khác +Các chức không bắt buộc Gatekeeper: Điều khiển báo hiệu gọi: Gatekeeper lựa chọn hai phương thức điều khiển báo hiệu gọi là: hoàn thành báo hiệu gọi với đầu cuối xử lý báo hiệu gọi thân nó, Gatekeeper lệnh cho đầu cuối kết nối kênh báo hiệu gọi hướng tới Theo phương thức Gatekeeper khơng phải giám sát báo hiệu kênh H.225 Cho phép gọi: Thông qua việc sử dụng báo hiệu H.225, Gatekeeper loại bỏ gọi không phép Những nguyên nhân từ chối bao gồm hạn chế tới từ đầu cuối cụ thể, hay Gateway, hạn chế truy nhập khoảng thời gian định Quản lý băng thơng: Gatekeeper hạn chế số đầu cuối H.323 lúc sử dụng mạng.Thông qua việc sử dụng kênh báo hiệu H.225, Gatekeeper loại bỏ các gọi từ đầu cuối hạn chế băng thông Điều xảy Gatekeeper thấy khơng đủ băng thơng sẵn có mạng để trợ giúp cho gọi Việc từ chối xảy đầu tham gia gọi u cầu thêm băng thơng Nó chức rỗng nghĩa yêu cầu truy nhập đồng ý Quản lý gọi: Một ví dụ cụ thể chức Gatekeeper lập danh sách tất gọi H.323 hướng thực để thị đầu cuối bị gọi bận cung cấp thông tin cho chức quản lý băng thông - Khối điều khiển đa điểm MCU + Khối điều khiển đa điểm (MCU) đwợc sử dụng gọi hay hội nghị cần giữ nhiều kết nối hoạt động Do có số hữu hạn kết nối đồng thời, nên MCU giám sát thoả thuận đầu cuối kiểm tra đầu cuối 73 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP khả mà chúng cung cấp cho hội nghị gọi Các MCU gồm hai phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) Bộ xử lý đa điểm (MP) Bộ điều khiển đa điểm (MC) có trách nhiệm việc thoả thuận định khả đầu cuối Trong xử lý đa điểm sử dụng để xử lý đa phương tiện (multimedia), luồng suốt trình hội nghị gọi đa điểm Bộ xử lý đa điểm (MP) khơng có có nhiều chúng có trách nhiệm trộn chuyển mạch luồng phương tiện truyền đạt việc xử lý bit liệu âm hình ảnh MC tương tác trực tiếp với luồng phương tiện truyền đạt, cơng việc MP Các MC MP cài đặt thiết bị độc lập phần phần tử khác H.323 6.4.1.2 Tập giao thức H.323 - Báo hiệu RAS Cung cấp thủ tục điều khiển tiền gọi mạng H.323 có GK Kênh báo hiệu RAS thiết lập đầu cuối GK trước kênh khác Nó độc lập với kênh báo hiệu gọi kênh điều khiển H.245 Các tin RAS truyền qua mạng thông qua kết nối UDP, thực việc đăng ký, cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái vμ thủ tục huỷ bỏ gọi Báo hiệu RAS gồm trình sau: + Tìm GateKeeper + Đăng ký: Đăng ký trình cho phép GW, đầu cuối MCU tham gia vào vùng báo cho GK biết địa truyền vận địa bí danh + Định vị đầu cuối + Cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái vμ huỷ quan hệ - Báo hiệu điều khiển gọi H.225 74 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP Hình 6.3 Tập giao thức H323 Trong mạng H.323, thủ tục báo hiệu gọi dựa khuyến nghị H.225 ITU Khuyến nghị rõ cách sử dụng trợ giúp tin báo hiệu Q.931 Sau khởi tạo thiết lập gọi Các tin điều khiển gọi tin giữ cho kênh báo hiệu gọi tồn (keepalive) chuyển tới cổng Các tin Q.931 thường sử dụng mạng H.323: • Setup: Được gửi từ thực thể chủ gọi để thiết lập kết nối tới thực thể H.323 bị gọi • Call Proceeding: thị thủ tục thiết lập gọi khởi tạo • Alerting: thị chng bên đích bắt đầu rung • Connect: thông báo bên bị gọi trả lời gọi • Release Complete: thị gọi bị giải phóng • Facility: Đây tin Q.932 dùng để yêu cầu phúc đáp dịch vụbổ sung Nó dùng để cảnh báo gọi định tuyến trực tiếp hay thông qua GK - Giao thức H.245 H245 xử lý tin điều khiển từ đầu cuối đến đầu cuối thực thể H.323 Các thủ tục H.245 thiết lập kênh logic cho việc truyền tín hiệu âm thanh, hình ảnh, liệu thơng tin kênh điều khiển Báo hiệu H.245 thiết lập đầu cuối, đầu cuối với MC đầu cuối với GK Đầu cuối thiết lập kênh điều khiển H.245 cho gọi mà tham gia Một đầu cuối, MCU, GK hỗ trợ nhiều gọi lúc có nhiều kênh điều H.245 tương ứng Khuyến nghị H.245 định nghĩa số thực thể giao thức độc lập trợ giúp cho báo hiệu từ đầu cuối đến đầu cuối sau: • Trao đổi khả năng: Bao gồm tin cho phép xác định khả trao đổi liệu âm đầu cuối tham gia gọi Nó đảm bảo cho bên thu đủ khả nhận xử lý thông tin đầu vào mà khơng bị xung đột Khi biết khả thu đầu cuối nhận, đầu cuối phát giới hạn nội dung thông tin mà truyền khn khổ khả thu Ngược lại, khả truyền cho phép đầu cuối nhận lựa chọn chế độ thu thích hợp Với tín hiệu âm thanh, khả trao đổi bao gồm giải mã tín hiệu thoại họ tiêu chuẩn G: G.729 8kbps, G.711 64kbps, G.723 5,3 6,3 kbps, G.722 48kbps • Quyết định chủ - tớ: Là thủ tục định đầu cuối chủ đầu cuối tớ gọi xác định Mối quan hệ trì suốt thời gian gọi • Trễ vòng (Round Trip delay): Là thủ tục dùng để xác định trễ đầu cuối nguồn đầu cuối đích Bản tin RounđTripDelayRequest đo trễ kiểm tra thực thể giao thức H.245 đầu cuối bên có hoạt động hay khơng • Báo hiệu kênh logic (Logical channel signaling): Báo hiệu kênh logic sử dụng tin OpenLogicalChannel CloseLogicalChannel thủ tục H.245 để đóng mở kênh logic Khi kênh logic mở, tin OpenLogical miêu tả đầy đủ nội dung kênh logic bao gồm kiểu truyền thơng (media type), thuật tốn sử dụng, chức thơng tin khác để bên thu dịch nội dung kênh logic 75 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP • Các thủ tục kết nối nhanh: Có hai thủ tục để thiết lập kênh truyền thông H.245 kết nối nhanh Kết nối nhanh cho phép thiết lập kết nối truyền thông cho gọi điểm tới điểm với lần trao đổi tin vòng (bản tin từ đầu cuối nguồn tới đầu cuối đích lại trở đầu cuối nguồn) • H245 ngầm (Tuneling H.245): Các tin H.245 đóng gói kênh báo hiệu gọi H.225 thay tạo kênh điều khiển H.245 riêng biệt Phuơng pháp cải thiện thời gian thiết lập gọi thời gian định vị tài nguyên Đồng thời cho phép đồng báo hiệu gọi điều khiển Có thể đóng gói nhiều tin H.245 vào tin H.225 Vào thời điểm bất kỳ, đầu cuối chuyển sang kết nối H.245 riêng biệt - Quá trình thiết lập gọi H323 Một gọi trải qua bước sau: • Thiết lập gọi • Khởi tạo truyền thơng trao đổi khả • Thiết lập kênh truyền thơng nghe nhìn • Dịch vụ gọi • Kết thúc gọi 76 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP 6.4.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP SIP (Session Initiation Protcol) giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng dùng để thiết lập, trì, kết thúc phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia) Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, ứng dụng tương tự có liên quan đến phương tiện truyền đạt (media) âm thanh, hình ảnh, liệu SIP sử dụng tin mời (INVITE) để thiết lập phiên để mang thông tin mô tả phiên truyền dẫn SIP hỗ trợ phiên đơn bá (unicast) quảng bá (multicast) tương ứng gọi điểm tới điểm gọi đa điểm Có thể sử dụng năm chức SIP để thiết lập kết thúc truyền dẫn là: định vị thuê bao, khả thuê bao, độ sẵn sàng thuê bao, thiết lập gọi xử lý gọi SIP IETF đ−a RFC 2543 Nó giao thức dựa ý tưởng cấu trúc HTTP(HyperText Transfer Protocol)-giao thức trao đổi thông tin World Wide Web- vμ lμ phần kiến trúc multimedia IETF Các giao thức có liên quan đến SIP bao gồm giao thức RSVP (Resource Reservation 77 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP Protocol), giao thức truyền vận thời gian thực (Real-time Transport Protocol), giao thức cảnh báo phiên SAP (Session Announcement Protocol), giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description Protocol) Các chức SIP độc lập, nên chúng không phụ thuộc vào giao thức thuộc giao thức Mặt khác, SIP hoạt động kết hợp với giao thức báo hiệu khác H.323 SIP giao thức theo thiết kế mở mở rộng để phát triển thêm chức Sự linh hoạt tin SIP cho phép đáp ứng dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm dịch vụ di động 6.4.2.1 Các thành phần hệ thống SIP SIP Components Location Server Redirect Server Registrar Server PSTN User Agent Gateway Proxy Server Proxy Server Hai phần tử hệ thống SIP tác nhân người sử dụng (user agent) máy phục vụ mạng (network server) Bên chủ gọi bị gọi nhận dạng địa SIP • User agent - Client (UAC): Khởi tạo yêu cầu SIP đóng vai trò tác nhân chủ gọi người dùng - Server (UAS): Nhận yêu cầu thay mặt cho người sử dụng gửi trả đáp ứng, đóng vai trò tác nhân bị gọi • Network server - Proxy server: xử lý yêu cầu chuyển đổi nội dung gửi cho server khác - Location server: định vị thuê bao cung cấp thông tin cho proxy redirect server - Redirect server: xác định server chặng thông báo cho client để tự gửi u cầu Redirect server khơng tạo gửi yêu cầu 78 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - Registrar server: tiếp nhận xử lý yêu cầu REGISTER (vd, bật máy thuê bao), thực nhận thực thuê bao 6.4.2.2 Các tin SIP SIP giao thức dựa ký tự văn với cú pháp in trường mào đầu đồng với giao thức truyền siêu văn HTTP (Hypper Text Transfer Protocol) Các tin SIP truyền kết nối TCP bó liệu UDP -SIP Header -INVITE sip:5120@192.168.36.180 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060 From: sip:5121@192.168.6.21 To: Call-ID: c2943000-e0563-2a1ce-2e323931@192.168.6.21 CSeq: 100 INVITE Expires: 180 User-Agent: Cisco IP Phone/ Rev 1/ SIP enabled Accept: application/sdp Contact: sip:5121@192.168.6.21:5060 Content-Type: application/sdp Một số trường mào đầu đơn giản: - INVITE: Để thị thuê bao dịch vụ mời tham gia vào phiên Nó bao gồm mô tả phiên gọi song cơng bên chủ gọi thị phương thức truyền thông (media) tin Theo phương pháp đơn giản bên xác định khả bên bắt đầu phiên hội thoại 79 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - ACK : Những yêu cầu tương ứng với yêu cầu INVITE Chúng xác nhận cuối từ hệ thống cuối chấm dứt giao dịch khởi tạo INVITE - OPTIONS : Bản tin cho phép truy vấn tập hợp khả user agent network server Tuy nhiên yêu cầu không dùng để thiết lập phiên - BYE: Bên chủ gọi bị gọi sử dụng yêu cầu để giải phóng gọi Trước thực giải phóng gọi, user agent gửi yêu cầu tới server để cảnh báo muốn giải phóng phiên làm việc - CANCEL: Yêu cầu cho phép user agent network server xoá bỏ yêu cầu thi hành - REGISTER: yêu cầu client dùng để đăng ký thông tin với SIP server Các tin đáp ứng - 1xx Informational (vd 100 Trying, 180 Ringing) - 2xx Successful (vd 200 OK, 202 Accepted) - 3xx Redirection (vd 302 Moved Temporarily) - 4xx Request Failure (e.g 404 Not Found, 482 Loop Detected) - 5xx Server Failure (e.g 501 Not Implemented) - 6xx Global Failure (e.g 603 Decline) 6.4.2.3 Quá trình thiết lập gọi 80 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - Theo kiểu Proxy : (1) Client gửi tin INVITE chứa thông tin bên bị gọi tới Proxy Server (2) Proxy server xác định vị trí bên bị gọi cách sử dụng địa cung cấp tin INVITE location server (3) Location Server gửi trả lại Proxy Server thông tin yêu cầu (4) Proxy server gửi yêu cầu INVITE tới địa mà vừa xác định (5) Bên bị gọi (server) đáp ứng lại tin thành công 200 OK (6) Proxy server lại đáp ứng lại bên Client tin 200 OK (7)(8) Client xác nhận tin ACK Bản tin gửi qua Proxy server gửi trực tiếp tới bên bị gọi - Theo kiểu redirect: (1) Client gửi tin INVITE chứa thông tin bên bị gọi tới Redirect Server (2 Redirect Server xác định vị trí bên bị gọi cách sử dụng địa cung cấp tin INVITE location server (3) Location Server gửi trả lại Proxy Server thông tin yêu cầu (4) Sau xác định vị trí th bao Redirect server gửi trực tiếp địa vừa nhận cho phía Client 81 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP (5) Client gửi tin ACK tới Redirect server để hoàn tất phiên giao dịch (6) Client gửi trực tiếp yêu cầu INVITE tới bên bị gọi (7)(8) Bên bị gọi đáp ứng tin 200 OK bên chủ gọi xác nhận tin ACK 6.4.3 Real-time Transport Protocol (RTP) RTP coi giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) phục vụ truyền liệu thời gian thực audio video RTP thực việc quản lý thời gian truyền liệu nhận dạng liệu truyền Nhưng RTP không cung cấp chế đảm bảo thời gian truyền không cung cấp chế giám sát chất lượng dịch vụ Sự giám sát đảm bảo thời gian truyền dẫn chất lượng dịch vụ thực nhờ hai giao thức RTCP RSVP Tương tự giao thứ truyền dẫn khác, gói tin RTP (RTP packet) bao gồm hai phần header (phần mào đầu) data (dữ liệu) Nhưng không giống giao thức truyền dẫn khác sử dụng trường header để thực chức điều khiển, RTP sử dụng chế điều khiển độc lập định dạng gói tin RTCP để thực chức Cấu trúc gói tin RTP - Version (2 bit): version RTP (hiện version 2) - Padding (1 bit): có vai trò bit cờ sử dụng để đánh dấu có số byte chèn vào gói - Extension (1 bit): có vai trò bit cờ sử dụng để đánh dấu có header mở rộng header cố định - CSRC count (4 bit): rõ số lượng CSRC (contributing source) - Marker (1 bit): có vai trò bit cờ, trạng thái phụ thuộc vào trường payload type - Payload Type (7 bit): rõ loại thông tin chứa gói - Serquence Number (16 bit): cung cấp số thứ tự gói Cách chế giúp bên thu thu thứ tự gói tin, nhận gói tin bị - Time-stamp (32 bit): tham số đánh dấu thời điểm byte lấy mẫu gói RTP Giá trị time-stamp khởi đầu ngẫu nhiên, gói RTP phát liên tiếp có giá trị time-stemp chúng phát lúc 82 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - Syschronisation source (SSRC) identifier: số nhận dạng nguồn gói liệu Nếu ứng dụng muốn truyền liệu có nhiều dạng khác thời điểm (ví dụ tín hiệu audio video) có phiên truyền riêng cho dạng liệu Sau ứng dụng tập hợp gói tin có nhận dạng SSRC Số nhận dạng gán cách ngẫu nhiên - Contribute source (CSRC) identifer (độ dài thay đổi): điểm đích mà tín hiệu audio đến đích cần trộn lại với giá trị CSRC tập hợp tất giá trị SSRC nguồn mà gửi tín hiệu đến điểm đích Trường CSRC chứa tối đa 15 số nhận dạng nguồn SSRC - Extension header (độ dài thay đổi): chứa thơng tin thểm gói RTP 6.4.4 Real-time Transport Control Protocol (RTCP) Mặc dù RTP giao thức độc lập thường hỗ trợ giao thức RTCP RTCP trả nguồn thông tin truyền thông thành phần đích Giao thức điều khiển cho phép gửi thơng số bên thu tự thích nghi với bên phát cho phù hợp vời bên phát Mỗi người tham gia phiên truyền RTP phải gửi định kỳ gói RTCP tới tất người khác tham gia phiên truyền Tuỳ theo mục đích mà RTCP thực chức năng: - RTCP cung cấp phản hồi chất lượng liệu Các thơng tin giúp cho ứng dụng thực chức điều khiển luồng quản lý tắc nghẽn - RTCP cung cấp nhận dạng mà sử dụng để tập hợp kiểu liệu khác (ví dụ audio video) Điều cần thiết khả không RTP cung cấp - Nhờ việc định kỳ gửi gói tin RTCP mà phiên truyền theo dõi số người tham gia RTP khơng thể sử dụng cho mục đích khơng gửi liệu mà nhận từ người khác - Cuối chức lựa chọn cho phép có thêm thơng tin người tham gia vào phiên truyền Tuỳ thuộc vào giao thức RTP sử dụng cho loại liệu mà RTCP cung cấp thông báo điều khiển khác Có loại thơng báo điều khiển giao thức RTCP cung cấp là: - Sender report (SR): thông báo chứa thông tin thống kê liên quan đến kết truyền tỷ lệ tổn hao, số gói liệu bị mất, khoảng trễ Các thơng báo phát từ phía phát phiên truyền thông - Receiver report (RR): thông báo chứa thông tin thống kê liên quan đến kết nhận điểm cuối Các thông báo phát từ phía thu phiên truyền thông - Source description (SDES): thông báo bao gồm thông số mô tả nguồn tên, vị trí, - Application (APP): thơng báo cho phép truyền liệu ứng dụng Cấu trúc gói tin RTCP 83 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - Version (2 bit): version RTP (version 2) - Padding (1 bit): có chức bit cờ rõ xem gói có byte chèn thêm hay khơng - Report counter (5 bit): số thơng báo chứa gói - Packet type (8 bit): xác định loại thông báo gói (SR RR APP) - Length (16 bit): rõ độ dài gói - Report (độ dài thay đổi): chứa thông báo chi tiết 6.4.5 Resource Reservation Protocol (RSVP) Giao thức RSVP sử dụng giao thức báo hiệu hỗ trợ cho RTP Mục đích RSVP cung cấp chế đảm bảo băng thông cho hoạt động ứng dụng RSVP gửi tham số chất lượng dịch vụ QoS kết hợp với liệu thời gian thực truyền mạng TCP/IP Hỗ trợ giao thức RTP, giao thức RSVP giải lỗi xảy đường truyền để đảm bảo tham số chất lượng Thật vậy, giao thức RTP hỗ trợ việc truyền thông điểm – điểm không quản lý tham số liên kết mạng RSVP tác động máy phát, máy thu mà tác động router mạng RSVP thiết lập trì kết nối cho luồng liệu, xác lập hệ thống quản lý thứ tự gói tạo modun điều khiển để quản lý nguồn tài nguyên nút mạng khác RSVP đưa mơ hình tối ưu để liên kết liệu từ nguồn tới nhiều đích RSVP đóng vai trò quản lý cách lập host đích để tự thích nghi tham số chất lượng khả cung cấp nhu cầu đáp ứng Việc dành riêng tài nguyên yêu cầu bên thu cách phát yêu cầu chất lượng dạng tin RSVP tương thích với nhu cầu chúng Thực tế sử dụng RSVP nhằm đảm bảo chất lượng việc truyền tin Để đảm bảo đường truyền thông suốt điểm cuối phải hoạt động chế độ kết nối Máy thu phải thường xuyên gửi tin RSVP đến router để đảm bảo thông suốt đường truyền RSVP hoạt động sở xử lý gói tin theo yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS Hai thành phần thực chức flowspec filterspec Flowspec có chức kiểm tra luồng liệu truyền yêu cầu dịch vụ ứng dụng mà kết đưa yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS Flowspec đưa u cầu chất lượng dịch vụ filterspec có nhiệm vụ lọc bỏ gói tin mà khơng đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ, gói cung cấp phương thức truyền tốt đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ 6.4.6 Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) Giao thức cho phép thành phần điều khiển gọi điều khiển kết nối trung kế, thiết bị đầu cuối với gateway Các thành phần điều khiển gọi Call Agent SGCP sử dụng để thiết lập, trì giải phóng gọi qua mạng IP Call Agent thực chức báo hiệu gọi gateway thực chức truyền tín hiệu âm SGCP cung cấp năm lệnh điều khiển sau: - Notification Request: yêu cầu gateway phát tín hiệu nhấc đặt máy tín hiệu quay số DTMF 84 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP - Notify: gateway thông báo với Call Agent tín hiệu phát - Create Connection: Call Agent khởi tạo kết nối đầu cuối gateway - Modify Connection: Call Agent dùng lệnh để thay đổi thông số kết nối thiết lập Lệnh dùng để điều khiển luồng cho gói tin RTP từ gateway sang gateway khác - Delete Connection: Call Agent giải phóng kết nối thiết lập Năm lệnh điều khiển gateway thông báo cho call agent kiện xảy Mỗi lệnh hay yêu cầu bao gồm thông số cụ thể cần thiết để thực thi phiên làm việc 6.4.7 Giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) Giao thức MGCP cho phép điều khiển gateway thông qua thành phần điều khiển nằm bên mạng MGCP sử dụng mơ hình kết nối tương tự SGCP dựa kết nối thiết bị đầu cuối gateway Các kết nối kết nối điểm-điểm kết nối đa điểm Ngoài chức điều khiển SGCP, MGCP cung cấp thêm chức sau: - Endpoint Configuration: Call Agent dùng lệnh để yêu cầu gateway xác định kiểu mã hoá phí đường dây kết nối đến thiết bị đầu cuối - AuditEndpoint AuditConnection: Call Agent dùng lệnh để kiểm tra trạng thái kết nối thiết bị đầu cuối - RestartIn-Progress: Gateway dùng lệnh để thông báo với Call Agent thiết bị đầu cuối ngừng sử dụng dịch vụ quay lại sử dụng dịch vụ 85 CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP CÂU HỎI Câu 1: VoIP gì? Câu 2: Trình bày ưu điểm nhược điểm VoIP so với thoại truyền thống? Câu 3: Phân tích thành phần VoIP? Câu 4: Trình bày cấu trúc tập giao thức H.323? Câu 5: Trình bày trình gọi H.323? Câu 6: Giao thức SIP gì? Kể tên nêu chức thành phần hệ thống SIP? Câu 7: Trình bày trình thiết lập gọi giao thức SIP? 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Tiến Ban, Kỹ thuật viễn thông, Học viện công nghệ Bưu viễn thơng, 2007 [2] ThS Nguyễn Văn Đát, Ths Nguyễn Thị Thu Hằng, Tổng quan vể viễn thông, Học viện cơng nghệ Bưu viễn thơng, 2007 [3] Roger L Freeman, Fundamentals of telecommunications, A WileyIntersceince, 1999 87 ... phần chức MGS-F Thực thể kích hoạt MGC-F thực việc điều khiển gọi - IW-F: phần chức MGC-F Nó kích hoạt MGC-F thực báo hiệu mạng báo hiệu khác - R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F 61 CHƯƠNG... định tuyến - Tổng đài PSTN - Chuyển mạch ATM Chuyển mạch Frame Relay - Định tuyến IP - PHD - SDH Mạng truyền đường trục dẫn Công nghệ tương lai - Cáp xoắn băng hẹp - GSM khơng dây - Truyền hình... MS-F: cung cấp dịch vụ tăng cường cho xử lý gọi Nó hoạt động server để xử lý yêu cầu từ AS-F MGC-F - MGC-F: cung cấp logic gọi tín hiệu báo hiệu xử lý gọi cho hay nhiều Media Gateway - CA-F: phần