Giữa H.323 và SIP có nhiều điểm tương đồng. Cả hai đều cho phép điều khiển, thiết lập và huỷ cuộc gọi. Cả H.323 và SIP đều hỗ trợ tất cả các dịch vụ cần thiết, tuy nhiên có một số điểm khác biệt giữa hai chuẩn này.
H.323 hỗ trợ hội nghị đa phương tiện rất phức tạp. Hội nghị H.323 về nguyên tắc có thể cho phép các thành viên sử dụng những dịch vụ như bảng thông báo, trao đổi dữ liệu, hoặc hội nghị video.
SIP hỗ trợ SIP-CGI (SIP-Common Gateway Interface) và CPL (Call Processing Language).
SIP hỗ trợ điều khiển cuộc gọi từ một đầu cuối thứ 3. Hiện nay H.323 đang được nâng cấp để hỗ trợ chức năng này.
SIP H.323
Nguồn gốc IETF ITU-T
Quan hệ mạng Ngang cấp Ngang cấp
Khởi điểm Kế thừa cấu trúc HTTP. Kế thừa Q.931, Q.SIG
Đầu cuối SIP H.323
Server • Proxy Server • Redirect Server • Location Server • Registrar Servers. H.323 Gatekeeper
Khuôn dạng Text, UTF-8 Nhị phân Trễ thiết lập
Giám sát trạng thái cuộc gọi
Có 2 lựa chọn:
• trong thời gian thiết lập cuộc gọi
• suốt thời gian cuộc gọi
Phiên bản 1 và 2: máy chủ phải giám sát trong suốt thời gian cuộc gọi và phải giữ trạng thái kết nối TCP. Điều này hạn chế khả năng mở rộng và giảm độ tin cậy Báo hiệu
quảng bá Có hỗ trợ Không
Chất lượng dịch vụ
Sử dụng các giao thức khác như RSVP, OPS, OSP để đảm bảo chất lượng dịch vụ
Gatekeeper điều khiển băng thông. H.323 khuyến nghị dùng RSVP để lưu dữ tài nguyên mạng.
Bảo mật Đăng ký tại Registrar server, có xác nhận đầu cuối và mã hoá
Chỉ đăng ký khi trong mạng có Gatekeeper, xác nhận và mã hoá theo chuẩn H.235.
Định vị đầu cuối và định tuyến cuộc gọi
Dùng SIP URL để đánh địa chỉ. Định tuyến nhờ sử dụng Redirect và Location server
Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tên ảo H.323 và phương pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong mạng có Gatekeeper. Chức năng định tuyến do Gatekeeper đảm nhiệm.
Tính năng thoại Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ bản
Được thiết kế nhằm hỗ trợ rất nhiều tính năng hội nghị, kể cả thoại, hình ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung nên có thể gây tắc nghẽn ở Gatekeeper Khả năng
Chương 4. KẾT NỐI GIỮA MẠNG VOIP VÀ PSTN 4.1. VẤN ĐỀ KẾT NỐI GIỮA VOIP VÀ PSTN
Như chúng ta đã biết, vấn đề sống còn của một công nghệ mới ra đời là phải tương thích được với các công nghệ trước đó. Với sự hình thành và phát triển trên phạm vi thế giới, mạng PSTN đã trở thành mạng viễn thông rộng lớn nhất. Mạng VoIP không thể tự bản thân nó tồn tại một cách đơn lẻ trên môi trường Internet mà tách rời khỏi hệ thống viễn thông toàn cầu. Chính việc giải quyết được bài toán kết nối mạng PSTN mang lại thành công lớn cho mạng VoIP như ngày hôm nay.
Hình 31.Mô hình kết nối mạng VoIP với PSTN
Qua mô hình kết nối VoIP với PSTN, chúng ta thấy sự có mặt của hai thành phần mới trong mạng VoIP (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Media Gateway: thực hiện nhiệm vụ truyền tải tín hiệu kênh 64kb/s trên đường Trunk thành các gói RTP truyền trên mạng Internet. Đây chính là tín hiệu thoại giữa các người dùng đầu cuối với nhau. Media Gateway có bộ mã hóa với tốc độ bit thấp, có khả năng triệt các khoảng lặng giúp giảm lưu lượng truyền trên mạng không cần thiết.
Signaling Gateway: được xem như là giao diện của mạng VoIP với mạng báo hiệu SS7 của PSTN. Nhờ có Signaling Gateway mà thông tin báo hiệu cuộc gọi
có thể nhận từ PSTN tới mạng VoIP và ngược lại. Signaling Gate truyền bản tin SS7 qua mạng IP thông qua giao thức Sigtran tới Softswitch. Và ở đây, SoftSwitch sẽ làm nhiệm vụ của mình là khởi tạo các bản tin thiết lập cuộc trong mạng VoIP.
Cả hai thiết bị này đều có mặt trong hầu hết các giao thức mạng VoIP khi muồn kết nối với PSTN. Giao thức sử dụng trên Signaling Gateway thì chung cho hầu hết các giao thức báo hiệu VoIP. Trái lại, với mỗi giao thức khác nhau thì việc báo hiệu giữa Media Gateway và SoftSwitch (Gatekeeper với giao thức H.323; SIP Server với giao thức SIP) lại khác nhau.
Một điểm quan trọng cần lưu ý nữa là cả hai thiết bị này đều có hai giao diện: một giao diện với mạng VoIP, một giao diện với mạng PSTN. Chính vì vậy, với Signaling Gateway thì nó cũng có Point Code y như một điểm báo hiệu SS7 thông thường; còn kết nối với Media Gateway là các đường Trunk có đánh số giống như ở mạng PSTN.
Các giao thức được trình bày trong mô hình kết nối giữa mạng VoIP và PSTN sẽ được lần lượt đề cập chi tiết ở phần sau. Nhưng trước hết, chúng ta đi vào nghiên cứu cấu trúc của mạng báo hiệu SS7 để thuận lợi hơn trong việc nghiên cứu.
4.2. MẠNG BÁO HIỆU SS7
4.2.1. Các thành phần trong mạng báo hiệu SS74.2.1.1. SSP (Service Switch Point) 4.2.1.1. SSP (Service Switch Point)
SSP luôn gắn liền với chức năng chuyển mạch. Do chuyển mạch được phân cấp (sự phân cấp của hệ thống viễn thông) nên các SSP cũng được phân cấp. Một chuyển mạch với chức năng SS7 sẽ có 2 giao diện:
giao diện kết nối chức năng thoại giao diện kết nối cho dữ liệu SS7
Có thể nói các chuyển mạch đồng nghĩa với SSP. Bởi lẽ, các SSP chuyển báo hiệu cho cuộc gọi thành các bản tin báo hiệu SS7. Chức năng chính của SSP là xử lý cuộc gọi, quản lý cuộc gọi và giúp định tuyến cuộc gọi tới đích.
4.2.1.2. SCP (Service Control Point)
SCP cung cấp các dịch vụ truy cập cơ sở dữ liệu (CSDL) tới mạng điện thoại. Ví dụ dịch vụ của SCP là dịch vụ chuyển đổi số 1-800 (toll-free) hay dịch vụ Local number Portability (LNP) ở Mỹ. SCP hoạt động như là một giao diện tới máy tính có lưu CSDL.
4.2.1.3. STP (Service Tranfer Point)
STP được xem như là các router trong mạng SS7. Chức năng của chúng là định tuyến các bản tin giữa hai SSP hoặc giữa SCP và SSP. Không nhất thiết phải có một STP giữa hai SSP để truyền tin cho nhau nhưng bản tin muốn từ SSP tới SCP thì nhất thiết phải đi qua STP. Ở một số nước thì chức năng của STP thường được tích hợp vào SSP. Thông thường hai STP thường được nối với nhau thành cặp. Trong đó, một STP là STP hoạt động chính còn STP kia để dự phòng.
Trong đó, mô hình client-server giữa các SSP và SCP; mô hình client-client với hai SSP với nhau. Và STP là chức năng định tuyến bản tin SS7 trong các mô hình này. Thông thường thì SSP chia làm hai loại: quốc gia và quốc tế. Có những SSP có thể có cả hai chức năng này- SSP lai. Mỗi nước sẽ có tối thiểu một SSP lai. SSP này làm nhiệm vụ như một gateway quốc tế nhằm định tuyến bản tin từ phiên bản quốc gia sang phiên bản quốc tế theo chuẩn ITU-T. Như vậy cần STP gateway để định tuyến bản tin giữa các SSP gateway với nhau(chuyển đổi cách đánh địa chỉ giữa các nước).
4.2.2. Liên kết trong mạng SS7
Hình 33.Các liên kết trong mạng SS7
Liên kết A (Access): Liên kết A nối giữa SSP với STP, hoặc giữa SCP với STP. Liên kết B (Bridge): Nối giữa STP thuộc cặp này với STP thuộc cặp khác. Liên
kết này cho phép mở rộng mạng SS7 để có thể định tuyến bản tin trong mạng. Liên kết C (Cross): Liên kết C nối hai STP thành một cặp. Việc liên kết này giúp
cho hai STP hoạt động như là một STP chính và một STP dự phòng trong trường hợp STP chính bị hỏng hoặc tắc nghẽn xảy ra.
Liên kết D (Diagonal): Nối giữa các STP thuộc cấp thấp với STP thuộc cấp cao hơn. Ví dụ như nối giữa STP địa phương (local) với STP liên tỉnh (regional) Liên kết E (Extended): Nối trực tiếp một SSP với STP không thuộc chủ của nó. Liên kết F (Full associated): Nối hai SSP trực tiếp với nhau không cần thông qua
STP.
4.2.3. Định tuyến trong mạng SS7
Việc định tuyến trong mạng SS7 là hop-by-hop trên cơ sở tập các luật sau:
Một bản tin SS7 xuất phát từ SSP tới trực tiếp SSP đích nếu như có liên kết F giữa chúng.
Nếu liên kết F không tồn tại thì bản tin đó được định tuyến từ SSP tới STP chủ của nó qua liên kết A. Nếu như liên kết này không hoạt động thì sẽ sử dụng liên kết A thứ hai nối tới STP dự phòng.
Một bản tin từ SSP chuyển tới STP chủ hoạt động và được chuyển tiếp đi
Nếu bản tin đã đến STP của SSP đích thì được định tuyến qua liên kết A tới SSP đích. Nếu liên kết A này không hoạt động thì sẽ được định tuyến tới liên kết C gắn với STP dự phòng của SSP đích.
Giả sử có một thuê bao ở tổng đài có PC (point code) là 1.4.2 cần thiết lập cuộc gọi với một thuê bao ở tổng đài có PC là 1.4.3. Vì giữa hai tổng đài này không có liên kết F nối trực tiếp nên bản tin báo hiệu SS7 sẽ được định tuyến qua mạng SS7. Ở đây mỗi tổng đài được đại diện là một SSP là giao diện của tổng đài với mạng SS7. Giả sử cuộc gọi của chúng ta có thể được thực hiện với sự có mặt của tổng đài Tandem có PC là 1.4.6 nối trực tiếp với hai tổng đài nguồn và đích. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có một chú ý trước khi đi vào nghiên cứu quá trình thiết lập tuyến của ví dụ này là việc định tuyến của mạng SS7 là hop-by-hop, tức là đường đi sẽ được xác định theo từng chặng trên đường đi của nó. Quá trình định tuyến của mạng SS7 liên hệ chặt chẽ với sự phân cấp của mạng viễn thông, bài toán định tuyến chủ yếu dựa trên mô hình phân chấp (sự có mặt của các tổng đài Toll), các tổng đài Tandem nhằm giảm lưu lượng mạng ở tuyến dưới dồn lên tuyến trên trong một vùng miền. Bài toán định tuyến đơn giản hơn bài toán định tuyến trong mạng gói khác, ví dụ như mạng IP.
Hình 34.Định tuyến bản tin trong mạng SS7
SSP 1.4.2 tra bảng định tuyến xác định rằng không thể thiết lập cuộc gọi trực tiếp tới SSP có PC là 1.4.3 nhưng có thể thông qua tổng đài Tandem có PC=1.4.6. SSP này sẽ gửi bản tin ISUP IAM tới SSP 1.4.6 với OPC là 1.4.2; DPC là 1.4.6 và TCIC thông
báo kênh logic (đường trunk) sẽ được dành cho cuộc gọi trên chặng từ nó đến Tandem. Bản tin này được định tuyến qua STP và được gửi tới SSP 1.4.6. SSP này xác định nó không phải là đích của số thuê bao bị gọi trong bản tin IAM. Nó kiểm tra bảng định tuyến thì thấy rằng đó là thuê bao thuộc SSP 1.4.3. SSP 1.4.6 gửi bản tin với OPC là 1.4.6, DPC là 1.4.3 và TCIC là 89 ý nghĩa giống hệt như báo tin trước. Khi SSP 1.4.3 nhận được bản tin này, nó biết được đây là thuê bao thuộc sự quản lý của nó. SSP điểu khiển báo hiệu phía thuê báo, điều khiển chuyển mạng,.. Các bước báo hiệu tiếp theo được thực hiện tương tự để thiết lập cuộc gọi.
4.2.4. Giao thức trong mạng SS7
Hình 35.Giao thức SS7
Message Transfer Part (MTP) Lớp 1,2,3 cung cấp giao thức giao vận cho tất cả các giao thức SS7 khác. Chức năng của MTP bao gồm đặc tính giao diện mạng, truyền tin tin cậy, xử lý bản tin và định tuyến.
Signaling Connection Control Part (SCCP) cung cấp dịch vụ định địa chỉ đầu cuối-đầu cuối và định tuyến bản tin lớp 4 như Transaction Capabilities Application Part (TCAP).
Telephone User Part (TUP) là hệ thống báo hiệu link-by-link được sử dụng để kết nối cho cuộc gọi thoại và fax.
ISDN User Part (ISUP) là giao thức sử dụng để thiết lập và duy trì kết nối cho cuộc gọi thoại và dữ liệu dựa trên mạng kênh.
TCAP cho phép truy cập tới CSDL từ xa, cung cấp các thông tin định tuyến và các đặc trưng khác cho các thành phần mạng ở xa.
4.2.4.1. Giao thức lớp vật lý MTP1
Lớp vật lý thiết đặt các đặc tính lý, điện của liên kết báo hiệu. Chức năng của lớp này giống như Lớp vật lý của mô hình OSI, có thể là:
Chuẩn T1 hay DS1 truyền trên 2 cặp cáp xoắn đôi với băng thông 1,544Mb/s, với 24 kênh song công 64kb/s và tốc độ đồng bộ khung là 8kb/s
Chuẩn E1 truyền trên 2 cặp cáp xoắn đôi với băng thông 2,048Mb/s với 32 kênh song công, mỗi kênh 64kb/s. Trong đó, một kênh để truyền báo hiệu (TS16) và 1 kênh để truyền đồng bộ
Kênh 56kb/s hoặc 64kb/s
Chuẩn V.35: giao diện giữa đơn vị dịch vụ số (DSU) và thiết bị dữ liệu gói, với quy ước về chân, cấu hình điện cho 37 chân.
4.2.4.2. Giao thức lớp Liên kết dữ liệu MTP2
Giao thức MTP2 tạo liên kết điểm-điểm đáng tin cậy giữa hai đầu cuối trong mạng và hoạt động với cơ chế sau:
Cơ chế phát hiện lỗi và Sửa lỗi trong suốt quá trình truyền tin. Quá trình sủa lỗi được cung cấp bởi mã CRC-16. Nếu phát hiện ra lỗi, MTP2 sẽ yêu cầu truyền lại Đánh số thứ tự các gói cho phép phát hiện ra bản tin bị mất trong quá trình
truyền. Nếu thấy mất bản tin, phía thu sẽ yêu cầu truyền lại. Yêu cầu truyền lại có thế gắn liền với dữ liệu người dùng của bản tin tiếp theo. Dữ liệu này có thế từ ứng dụng lớp 4 đưa xuống (SCCP, ISUP, TUP, or TCAP).
Chỉ thị trạng thái liên kết được duy trì và kiểm soát trong suốt quá trình hoạt động giữa hai trạm
Giao thức MTP2 sử dụng các gói được gọi là đơn vị báo hiệu để truyền các bản tin SS7. Các đơn vị báo hiệu này cho phép phát hiện lỗi, chỉ thị trạng thái liên kết và bản tin SS7 cần truyền. Có 3 loại đơn vị báo hiệu MTP2 như sau:
Fill-in Signal Unit (FISU): cung cấp phát hiện lỗi trong mạng SS7, được truyền khi không có lưu lượng trên mạng để kiểm soát trạng thái hoạt động của mạng.
Hình 36.Cấu trúc bản tin FISU
Link Status Signal Unit (LSSU) cung cấp thông tin về trạng thái đường truyền giữa hai điểm báo hiệu kết nối trực tiếp với nhau.
Hình 37.Cấu trúc bản tin LSSU
Message Signal Unit (MSU): cung cấp cấu trúc cho phép mang thông tin cua bản tin báo hiệu. Thông tin này là trường tải tin cho bản tin cấp cao hơn như SCCP, TUP, ISUP, and TCAP.
Hình 38.Cấu trúc bản tin MSU
4.2.4.3. Giao thức Lớp mạng MTP3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lớp mạng của SS7 được gọi là MTP3. Giao thức MTP3 định tuyến bản tin SS7 dựa vào bản tin lớp 2 nhận được. MTP3 cung cấp khởi thủy cho phép truyền tin giữa các giao thức lớp 4 như SCCP, ISUP, TUP, và TCAP cũng như truyền và nhận tin từ MTP2.
Hình 39.Cấu trúc bản tin MTP3
4.2.4.4. Bản tin Lớp ứng dụng
4.2.4.4.1. (Signalling Connection Control Part)
SCCP cung cấp dịch vụ mạng ở mức đỉnh của MTP3. Sự kết hợp của hai lớp này được gọi là Network Service Part (NSP) của SS7. TCAP (Transaction Capabilities Applications Part) sử dụng dịch vụ của SCCP để truy cập CSDL trong mạng SS7. SCCP cung cấp các giao diện dịch vụ tới TCAP và ISUP. Dịch vụ định tuyến SCCP cho phép STP thực hiện Global Title Translation (GTT) bằng các xác định DPC và số hệ thống con trong CSDL đích. Các dịch vụ cung cấp bởi SCCP gồm:
Dịch vụ hướng kết nối (Connection-Oriented Services): SCCP hỗ trợ dịch vụ hướng kết nối cho TCAP và ISUP nhưng dịch vụ này hiện nay không còn được sử dụng.
Dịch vụ không hướng kết nối: SCCP cung cấp dịch vụ không hướng kết nối lớp Giao vận cho TCAP (Transaction Capabilities Applications Part). Các dịch vụ cả TCAP gồm 800,888,900, điện thoại thẻ, ứng dụng mobile. SCCP và MTP3 kết hợp với nhau để cung cấp các dịch vụ non-circuit này. SCCP cũng cho phép STP thực hiện GTT thay cho tổng đài đầu cuối. Tổng đài đầu cuối xem số 800 như là chức năng dịch địa chỉ. Bởi vì global title addresses không được định tuyến mà SCCP ở tổng đài đầu cuối sẽ định tuyến bản tin truy vấn tới STP.
Bản tin được truyền giữa SCCP và MTP được gọi là Unitdata Messages (UDTs)