Tài liệu PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI TRONG MẠNG VoIP, chương 2 doc

CHƯƠNG 2 CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP Trong một vài năm trở lại dây, công nghệ VoIP đã trở thành m ột công nghệ hứa hẹn mang lại các lợi ích to lớn cho xã hội, nhi ều tổ chức đã tiến hành nghiên cứu và phát triển các giao thức cho VoIP mà đáng quan tâm hơn cả là hai giao thức H.323 và SIP đang được tiến hành tại nhiều quốc gia trên thế giới. 2.1 Hệ thống VoIP H.323 2.1.1 Gi ới thiệu Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng cho việc truyền thông thoại, video và d ữ liệu qua các mạng dựa trên IP, bao gồm cả Internet. H.323 là khuy ến nghị của ITU, nơi đưa ra các chuẩn truyền thông đa phương tiện trên các mạng LANs, các mạng này không đảm bảo ch ất lượng dịch vụ (QoS). H.323 có th ể dùng cho nhiều cơ cấu mạng khác nhau: chỉ có audio (IP telephony), audio và video (videotelephony), audio và d ữ liệu, tích hợp audio, video và dữ liệu. Nó cũng có thể dùng cho truy ền thông đa điểm đa phương tiện. H.323 cung cấp rất nhiều lo ại hình dịch vụ và có thể dùng trong các lĩnh vực khác nhau. 2.1.2 L ịch sử phát triển của H.323 Ban đầu H.323 là giao thức dành cho LANs (1996), chỉ là kết n ối thoại trên mạng LAN. Sau đó là sử dụng trên mạng WAN, m ạng VoIP riêng và sau cùng là giao thức trên Internet. Trước kia n ó được các giao thức của IETF chấp nhận như RTP- cung cấp khả năng truyề n thoại và video thời gian thực qua mạng IP trên toàn H.323 MCU H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 Gateway H.323 Terminal H.323 Gatekeeper IP Network H.323 system PSTN ISDN V.70 Terminal H.324 T ẻminal Speech Terminal H.320 Terminal Speech Terminal Hình 2.1 Các phần tử kết nối mạng H.323. thế giới nhưng thực tế H.323 lớn hơn so với giao thức chỉ dành riêng cho m ạng LAN. Nhận thức được điều này, ITU-T đã liên tục phát tri ển giao thức này. H.320 cũng tương tự như H.323 vì nó c ũng cung cấp truyền thoại, video và dữ liệu song H.323 lại được thi ết kế cho truyền thông qua mạng gói như Internet, LAN doanh nghiệp hay các mạng dựa trên IP khác trong khi H.320 chỉ thiết kế để dùng cho ISDN. Dù có nhi ều lần bổ sung song điểm tập trung cần phải giải quy ết vẫn là tính tương thích ngược. Mỗi version mới được đưa ra có nhiều đặc điểm nhưng vẫn không thoả mãn được tính phối hợp ho ạt động. H.323 bao gồm các giao thức H.225.0-RAS, Q.931- H.245, RTP/RTCP và các b ộ mã hoá và giải mã thoại, video, dữ liệu như các bộ mã hoá và giải mã thoại (audio) G.711, G.723.1, G.728 ., cho video là H.261 và H.263, cho d ữ liệu là T.120. Các dòng thông tin d ữ liệu được truyền trên giao thức RTP/RTCP. RTP mang thông tin th ực còn RTCP mang thông tin điều khiển và trạng thái. Thông tin báo hi ệu (ngoại trừ RAS) được truyền tin cậy trên giao th ức TCP. Các giao thức sau xử lý về báo hiệu:  RAS: Quản lý việc đăng ký, chấp nhận và trạng thái dùng cho truy ền thông giữa một điểm cuối H.323 với m ột gatekeeper.  Q.931: Quản lý việc thiết lập và điều khiển /kết thúc cu ộc gọi.  H.225: Điều khiển cuộc gọi.  H.245: thảo luận về việc sử dụng kênh và các khả năng.  H.235: bảo mật và nhận thực.  H.450.x: các dịch vụ bổ trợ. 2.1.3 Sơ đồ mạng lưới Hình 2.2 Sơ đồ mạng lưới mạng VoIP. Hình trên cho th ấy vị trí các phần tử cơ bản và kết nối của chúng trong m ạng VoIP sử dụng chuẩn H.323 và kết nối tới các m ạng ngoài. 2.1.4 Bộ giao thức H.323 H.323 cung cấp nhiều loại hình dịch vụ từ thoại đến video và d ữ liệu, thông tin đa phương tiện. Lược đồ sau minh hoạ các giao th ức H.323 khi so sánh với mô hình OSI. Với dịch vụ Audio có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn G (G.711, G.723, G.729) và Video có giao th ức lớp ứng dụng là các chu ẩn H (H.261, H.263), chúng cùng với các giao thức RTCP, RAS, RTP d ựa trên nền giao tức UDP ở lớp vận chuyển. - V ới dịch vụ dữ liệu/fax: có chuẩn riêng, không dựa trên UDP, đó là T.120 cho dữ liệu và T.138 cho fax. - V ới các dịch vụ bổ sung: chỉ nằm trong lớp vận chuyển có các giao th ức báo hiệu và điều khiển, sử dụng TCP ở lớp vận chuyển phía dưới. Hình 2.3 Mô hình giao thức H.323 tương quan với mô hình OSI. Các khuyến nghị giao thức H khác của ITU hoạt động cùng H.323: H.235: Đặc tả tính bảo mật và mã hoá cho các đầu cuối theo H.323 và H.245. H.450.N: H.450.1 đặc tả khung công việc cho các dịch vụ bổ sung như các dịch vụ chuyển cuộc gọi, chuyển hướng cu ộc gọi, giữ cuộc gọi, dừng cuộc gọi, đợi cuộc gọi, chỉ dẫn có tin nhắn chờ, nhận dạng tên, kết thúc cuộc gọi, yêu c ầu cuộc gọi và chỉ dẫn cuộc gọi. H.246: Đặc tả liên mạng giữa các đầu cuối H với các đầu cu ối chuyển mạch kênh. RTP (Real Transfer protocol): Giao th ức vận chuyển thời gian th ực cung cấp các chức năng vận chuyển phù hợp cho các ứng d ụng truyền dữ liệu thời gian thực như audio, video, hay dữ liệu mô ph ỏng qua các dịch vụ mạng như unicast hoặc multicast. RTP không chi ếm giữ nguồn địa chỉ và không đảm bảo chất lượng dịch v ụ cho các dịch vụ thời gian thực. Nó được bổ sung vào dữ liệu UDP trong H.323. RTCP: Đảm bảo giao thức thời gian thực, nó cho phép giám sát lu ồng lưu lượng phân tán trong mạng và thực hiện các chức năng điều khiển luồng, nhận dạng luồng cho các lưu lượng thời gian th ực. Các bản tin điều khiển: Bản tin báo hiệu Q.931, các bản tin thay đổi khả năng H.245, bản tin giao thức RAS được mang trên l ớp TCP tin cậy. Hình 2.4 trình bày các ch ức năng giao thức của hệ thống VoIP s ử dụng H.323 cho Audio. Hình 2.4 Các chức năng giao thức của hệ thống VoIP.  Chức năng điều khiển H.245 dùng kênh điều khiển H.245 để mang bản tin điều khiển đầu cuối-đầu cuối để quản lý hoạt động thực thể H.323. - Các b ản tin: khả năng trao đổi, đóng và mở kênh logic, yêu c ầu ưu tiên mode, bản tin điều khiển luồng, lệnh và ch ỉ thị chung. Audio In/Out Điều khi ển H ệ thống Chuyển tải Mã Audio Chuyển đổi IP Mạng IP (Internet) - Vị trí: thiết lập giữa hai điểm cuối, điểm cuối với MCU, điểm cuối và Gatekeeper. Kênh điều khiển H.245 được mang trên kênh logic 0, kênh logic này m ở từ khi thiết l ập kênh điều khiển H.245 đến khi kết thúc kênh này. - Có 4 lo ại bản tin H.245: Request, Response, Command, Indication. Bản tin Request và Response được sử dụng b ởi các thực thể giao thức, bản tin Request yêu cầu một hành động xác định của máy thu, bao gồm cả những đáp ứ ng ngay lập tức. Bản tin Response đáp ứng lại yêu cầu tương ứng. Bản tin Command yêu cầu một hành động nhưng không yêu cầu đáp ứng. Bản tin Indication chỉ ra m ột thông báo và không yêu cầu bất cứ một hành động ho ặc đáp ứng nào. Đầu cuối H.323 sẽ đáp ứng tất cả yêu c ầu và lệnh H.245 và truyền chỉ thị phản ánh trạng thái c ủa đầu cuối. - Đầu cuối có khả năng phân tích tất cả các bản tin H.245 multimedia System Control Message, gửi và nhận tất c ả các bản tin để thực hiện các chức năng đã được yêu c ầu và các chức năng tuỳ chọn đã được hỗ trợ bởi đầu cu ối. Đầu cuối H.323 sẽ gửi bản tin Function Not Support để đáp ứng bản tin Request, Response hoặc Command mà nó không hiểu được. ● Chức năng báo hiệu của RAS dùng bản tin H.225 để đăng ký, thừa nhận, thay đổi độ rộng băng tần, trạng thái và thủ tục m ở gói giữa điểm cuối và Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS độc lập với kênh báo hiệu cuộc gọi và điều khiển H.245. Thủ tục mở kênh logic H.245 không được dùng để thiết lập kênh báo hi ệu RAS. Trong môi trường mạng không có Gatekeeper, kênh báo hi ệu RAS không được sử dụng. Trong môi trường mạng có Gatekeeper, kênh báo hiệu được mở giữa điểm cuối và Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS được mở trước để thiết lập bất kỳ kênh khác giữa những điểm cuối H.323. ● Chức năng báo hiệu cuộc gọi H.225 để thiết lập kết nối giữa hai điểm cuối H.323 sử dụng các bản tin trong khuyến nghị H.225 và các bản tin được hỗ trợ Q.931. Một kênh điều khiển cu ộc gọi tin cậy (TCP) được tạo ra qua mạng IP trên một c ổng TCP. Cổng này phát đi các bản tin điều khiển cuộc gọi Q.931 để kết nối, giám sát và giải phóng cuộc gọi. Kênh báo hi ệu cuộc gọi độc lập với kênh RAS và kênh điều khiển H.245. Th ủ tục mở kênh logic H.245 không được dùng để thiết lập kênh H.245 và bất kỳ kênh logic nào khác giữa nhi ều điểm cuối H.323. Trong hệ thống không có Gatekeeper, kênh báo hi ệu được mở giữa hai điểm cuối liên quan t ới cuộc gọi. Trong hệ thống có Gatekeeper, kênh báo hiệu cuộc gọi được mở giữa hai điểm cuối và Gatekeeper ho ặc giữa các điểm cuối mà Gatekeeper chọn. . kênh và các khả năng.  H .23 5: bảo mật và nhận thực.  H.450.x: các dịch vụ bổ trợ. 2. 1.3 Sơ đồ mạng lưới Hình 2. 2 Sơ đồ mạng lưới mạng VoIP. Hình trên cho. bảo chất lượng dịch v ụ cho các dịch vụ thời gian thực. Nó được bổ sung vào dữ liệu UDP trong H. 323 . RTCP: Đảm bảo giao thức thời gian thực, nó cho phép giám