Chương 4
GIAO THỨC XỬ LÝ CUỘC GỌI TRONG CS1000E
4.1-Giao thức H.323 4.1.1- Tổng quan:
Khuyến nghị ITU H.323 là một hệ thống truyền thơng đa phương tiện trên cơ sở gĩi, nĩ bao gồm một tập các khuyến nghị khác. Các khuyến nghị này định nghĩa các chức năng báo hiệu khác nhau cũng như là các dịch vụ video và âm thanh được gĩi hĩa.
Tiêu chuẩn H.323 đầu tiên được chính thức cơng bố và giải quyết các vấn đề cấp phát đa phương tiện trên cơ sở kỹ thuật LAN. Tuy nhiên, khi mạng Internet và IP trở nên phổ biến, nhiều giao thức tiêu chuẩn RFC và các kỹ thuật đã được phát triển dựa trên một số ý tưởng của H.323.
H.323 định nghĩa chi tiết các hoạt động của các thiết bị người dùng, các gateway và các trạm khác. Đầu cuối (endpoint) người dùng H.323 cĩ thể truyền thơng thời gian thực, audio hai chiều, video hoặc dữ liệu với một kết cuối người dùng H.323 khác. Đầu cuối cũng cĩ thể truyền thơng với gateway H.323 hoặc đơn vị điều khiển đa điểm MCU.
4.1.2- Cấu trúc của H.323:
Tiêu chuẩn H.323 đề nghị một cấu trúc mà bao gồm 4 thành phần: đầu cuối, Gateway, Gatekeeper và đơn vị điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control Unit). Cấu trúc này được mơ tả như trong hình sau:
Đầu cuối (terminal):
Hình 3.13. Cấu trúc của H.323 Đầu cuối H.323 Gatekeeper MCU Gateway Đầu cuối H.323 ISDN PSTN
Gatekeeper
Vùng Gateway
Gateway
Hình 3.14. Vùng Gatekeeper
Đây là các điểm cuối khách của LAN cung cấp thơng tin thời gian thực, hai chiều. Tất cả các đầu cuối H.323 đều yêu cầu hổ trợ H.245, H.225, Q.931, trạng thái cơng nhận đăng kí RAS (Registration Admission Status) và các giao thức truyền dẫn thời gian thực RTP (Real-time transport protocol). H.245 được dùng để điều khiển việc sử dụng kênh, trong khi H.225 hoặc Q.931 được dùng cho báo hiệu cuộc gọi, thiết lập và xĩa cuộc gọi. RTP được dùng như là một giao thức truyền dẫn mang thơng tin lưu thoại. RAS được sử dụng bởi điểm cuối để tương tác với gatekeeper. Một đầu cuối H.323 cĩ thể truyền thơng với một đầu cuối H.323 khác, một gateway H.323 hoặc một MCU.
Gateway:
Một gateway H.323 là một điểm cuối trên mạng mà hổ trợ thơng tin hai chiều và thơng tin thời gian thực giữa các đầu cuối H.323 trên mạng IP với các đầu cuối khác trên mạng chuyển mạch PSTN hoặc một gateway H.323 khác. Các gateway là các thiết bị tùy chọn trong cấu trúc H.323 bởi vì các đầu cuối trong một LAN riêng lẻ cĩ thể truyền thơng trực tiếp với nhau mà khơng dùng gateway. Chỉ khi mà truyền thơng cần mở rộng tới các mạng khác như là PSTN thì một gateway sẽ cần đến. Trong các trường hợp, các giao thức H.245 và Q.931 được dùng bởi các điểm cuối và gateway trung gian.
Gatekeeper:
Đây là một thành phần quan trọng trong cấu trúc của H.323 và cĩ chức năng “quản lý”. Nĩ là điểm trung tâm cho tất cả các cuộc gọi trong vùng của nĩ và cung cấp các dịch vụ tới các điểm cuối. Một vùng là sự tập hợp của Gatekeeper và các điểm cuối. Nếu mạng tồn tại nhiều GK thì sẽ được thiết lập thành nhiều vùng. Và mỗi vùng sẽ do một Gatekeeper quản lý. Việc thơng tin giữa các Gatekeeper sẽ được thực hiện thơng qua các bản tin giao tiếp xác định vị trí đầu cuối trong quá trình thiết lập cuộc gọi. Tuy nhiên, Gatekeeper là một thành phần tùy chọn trong cấu trúc của H.323.
H.225 (Q.931) H.245 T.120 G.7xx H.26x RTP RTCP RAS TCP UDP IP Hình 3.15. Chồng giao thức H.323
Điều khiển Dữ liệu Audio Video Điều khiển
Nếu Gatekeeper cĩ mặt trong hệ thống H.323 thì nĩ thực hiện những nhiệm vụ sau: Dịch địa chỉ: cho phép dịch các qui ước, các ký hiệu, các địa chỉ email thành địa chỉ IP để thiết lập liên lạc IP.
Điều khiển cơng nhận: sự truy cập của các đầu cuối cĩ thể được chấp nhận hoặc từ chối dựa vào việc xác nhận địa chỉ nguồn hoặc địa chỉ đích, thời gian hoặc bất kì biến số nào mà Gatekeeper quản lý.
Quản lý cuộc gọi: Gatekeeper hoạt động như là một điểm liên lạc ban đầu cho người gọi, cho hai Gateway hoặc cho hai điểm cuối báo hiệu trực tiếp cho nhau.
Quản lý băng thơng: Gatekeeper cĩ thể yêu cầu các đầu cuối và Gateway thay đổi các thơng số truyền thơng cuộc gọi của cuộc gọi để quản lý sử dụng băng thơng.
Quản lý vùng: Gatekeeper cĩ thể yêu cầu khơng quá một số lượng cuộc gọi nào đĩ qua kết nối cĩ dải tần thấp để tránh giảm sút về chất lượng.
Đơn vị điều khiển đa điểm MCU:
MCU hoạt động như là một điểm cuối trên mạng để cung cấp khả năng cho 3 hoặc nhiều kết cuối và gateway để tham gia vào một hội nghị đa điểm. Nĩ quản lý các tài nguyên hội nghị và các sự thương lượng giữa các điểm cuối để quyết định bộ mã video hoặc audio được sử dụng. MCU bao gồm một bộ điều khiển đa điểm lệnh MC (Multipoint Controler) và bộ xử lý đa điểm tùy chọn MP (Multipoint Processor).
Chức năng của MC là quyết định dung lượng chung của các kết cuối hội nghị, cĩ thể định vị các đầu cuối, Gateway hoặc Gatekeeper. MC cần thiết cho tất cả các hội nghị, nĩ sử dụng giao thức H.245.
MP nhận các luồng dữ liệu audio, video và phân phối chúng tới các điểm cuối tham dự vào hội nghị đa điểm. MP cĩ thể khơng cần đến nhưng sự vắng mặt của nĩ là một gánh nặng trên đầu cuối.
Chồng giao thức H.323:
Hình 3.17. Hoạt động phát hiện Gatekeeper GRQ GCF/GRJ 1 2 Gatekeeper Điểm cuối
Đa số các giao thức trong hình trên đã được giới thiệu ở chương khác nên chương này khơng nĩi đến nữa.
4.1.3- Hoạt động của H.323:
Giao thức H.323 bao gồm nhiều hoạt động để hỗ trợ truyền thơng giữa người dùng và các đầu cuối khác, các gateway và MCU. Hình 3.16 trình bày các giai đoạn chính trong quá trình thiết lập cuộc gọi giữa hai điểm cuối H.323.
Giai đoạn 1: Phát hiện Gatekeeper
Hình 3.17 là một ví dụ về hoạt động của H.323: các thơng điệp được trao đổi cho việc phát hiện gatekeeper. Đây là hoạt động bắt buộc đối với mỗi điểm cuối mỗi khi nĩ đăng nhập mạng. Trong giai đoạn 1, đầu cuối gửi một bản tin yêu cầu Gatekeeper (GRQ, Gatekeeper Request). Bản tin này được khảo sát bởi Gatekeeper, nĩ cĩ thể (hoặc khơng thể) đáp ứng với bản tin cơng nhận Gatekeeper (GCF, Gatekeeper Confirmation).
Phát hiện Đăng kí Thiết lập kết nối Thay đổi dung lượng
Thay đổi kênh logic Truyền tải
Kết thúc
Hình 3.16. Các giai đoạn chính của H.323
RAS và Q.931
H.245
Điểm cuối bắt đầu đặt định thời dựa vào việc phát bản tin GRQ. Nếu khơng nhận được đáp ứng, thời gian quá hạn và một GRQ khác được phát đi. Nếu vấn đề này tiếp tục, nhà điều hành mạng phải dàn xếp để quyết định các vấn đề này. Gatekeeper cĩ thể trả lại bản tin GRJ (Gatekeeper Reject) nếu nĩ chọn khơng làm Gatekeeper của điểm cuối.
Tiến trình phát hiện Gatekeeper cĩ thể hoạt động theo hai cơ chế là multicast và unicast.
Theo cơ chế unicast, các bản tin GRQ sẽ được gởi trên cổng 1719 của giao thức UDP với địa chỉ IP mặc định đã được cấu hình cho nĩ.
Trong cơ chế multicast, để tìm kiếm Gatekeeper, các đầu cuối phải phát các bản tin của nĩ theo địa chỉ multicast 224.0.1.41 vì nĩ khơng được cấu hình địa chỉ IP mặc định của Gatekeeper trên mạng. Theo phương thức này, một đầu cuối cĩ thể nhận được nhiều bản tin GCF từ các Gatekeeper trên mạng. Khi đĩ nĩ phải cĩ cơ chế để lựa chọn một trong số các Gatekeeper đĩ.
Giai đoạn 2: Đăng kí với Gatekeeper
Một khi hoạt động phát hiện Gatekeeper xảy ra, các tiến trình đăng kí bắt đầu. Các hoạt động này định nghĩa một điểm cuối tham gia vào một vùng như thế nào và cung cấp cho Gatekeeper số cổng và địa chỉ của nĩ. Hình 3.18 trình bày sự trao đổi bản tin, điểm cuối gửi bản tin yêu cầu đăng kí (RRQ, Registration Request) tới Gatekeeper. Trong giai đoạn 2, Gatekeeper đáp ứng với bản tin cơng nhận đăng kí (RCF, Registration Confirmation) hoặc bản tin từ chối đăng kí (RRJ, Registration Reject).
Hình 3.18. Tiến trình đăng kí RRQ RCF/RRJ Điểm cuối Gatekeeper URQ UCF/URJ URQ UCF 1 2 3 4 5 6
Gateway A Gateway B 1 2 3 4 5 6 7 8
Hình 3.19. Tiến trình thiết lập kênh media
Điểm cuối hoặc Gatekeeper cĩ thể hủy bỏ việc đăng kí và kết thúc sự liên hệ giữa hai thức thể. Các hoạt động trong giai đoạn 3 và 4 trình bày sự hủy bỏ đăng kí từ điểm cuối với bản tin yêu cầu hủy đăng kí (URQ, Unregister Request). Gatekeeper cĩ thể đáp ứng với bản tin cơng nhận hủy đăng kí (UCF, Unregister Confirm) hoặc bản tin từ chối hủy đăng kí (URJ, Unregister Reject). Như trong giai đoạn 5 và 6, Gatekeeper bắt đầu tiến trình hủy bỏ đăng kí với bản tin URQ và điểm cuối đáp ứng lại với bản tin UCF.
Giai đoạn 3: Thiết lập kênh media
Hình 4.9 trình bày các hoạt động thiết lập kênh media. Kênh điều khiển H.245 được thiết lập giữa Gateway A vàGateway B. Gateway A sử dụng H.245 để đưa ra khả năng của nĩ bằng cách gửi bản tin TerminalCapabilitySet đến Gateway B. Các tiến trình như sau:
Bước 1: Gateway A trao đổi khả năng của nĩ với Gateway B bằng cách gửi bản tin TerminalCapbilitySet H.245.
Bước 2: Gateway B cơng nhận khả năng của A bằng các gửi bản tin cơng nhận TerminalCapabilitySetAcknowledge.
Bước 3: Gateway B trao đổi khả năng của nĩ với Gateway A bằng cách gửi bản tin TerminalCapabilitySet.
Bước 4: Gateway A cơng nhận khả năng của Gateway B bằng cách gửi trả lại bản tin TerminalCapabilitySetAcknowledge.
Bước 5: Gateway A mở kênh media với Gateway B bằng cách gửi bản tin OpenLogicalChannel và địa chỉ truyền tải của kênh RTCP (nếu luồng media được quản lý bởi RTCP).
Bước 6: Gateway B cơng nhận sự thiết lập kênh logic của Gateway A bằng cách gửi bản tin OpenLogicalChannelAcknowledge, bản tin này gồm:
Địa chỉ truyền tải RTP được phân phối bởi Gateway B (địa chỉ này sẽ được sử dụng để truyền luồng media RTP).
Địa chỉ RTCP nhận được từ Gateway A.
Bước 7: Gateway B mở kênh media với Gateway A bằng cách gửi bản tin OpenLogicalChannel bao gồm địa chỉ truyền tải của kênh RTCP.
Bước 8: để hồn thành việc thiết lập thơng tin media hai chiều, Gateway A cơng nhận việc thiết lập kênh logic của Gateway B bằng cách gửi bản tin cơng nhận OpenLogicalChannelAcknowledge, bản tin này bao gồm:
Địa chỉ truyền tải RTP được phân phối bởi Gateway A. Địa chỉ RTCP nhận được từ Gateway B.
Giai đoạn 4: Thay đổi băng thơng
Các điểm cuối (hoặc Gateway) cũng cĩ thể yêu cầu thay đổi băng thơng. Gatekeeper phải quản lý các yêu cầu thay đổi băng thơng này (tăng hoặc giảm). Tiến trình trao đổi giữa các bản tin được trình bày trong hình 3.20 Các tiến trình như sau:
Bước 1: Gateway khởi tạo gửi bản tin yêu cầu băng thơng BRQ đến Gatekeeper để yêu cầu băng thơng mong muốn.
Bước 2: Gatekeeper đáp ứng yêu cầu băng thơng với bản tin BCF.
Bước 3: một kênh logic được thiết lập giữa hai Gateway với băng thơng được chỉ định.
Hình 3.20. Hoạt động thay đổi băng thơng
Gateway Gateway 1 2 3 4 5 6 Gatekeeper
Bước 4: một bản tin BRQ được gửi đến Gatekeeper để yêu cầu thay đổi băng thơng của kết nối (giả sử Gateway này khơng thỏa mãn băng thơng đã chỉ định).
Bước 5: Gatekeeper đáp ứng gateway với bản tin BCF để xác nhận băng thơng mới.
Bước 6: kênh logic được thiết lập lại với băng thơng mới.
Giai đoạn 5,6: Thay đổi mức logic và truyền tải.
Mức logic chính là cuộc gọi Gateway nội vùng và Gateway liên vùng, sự thay đổi mức logic chính là chuyển từ cuộc gọi Gateway nội vùng lên liên vùng.
Thiết lập cuộc gọi Gateway nội vùng.
Bước 1: đầu cuối A quay số điện thoại để gọi cho đầu cuối B.
Bước 2: Gateway A gửi cho Gatekeeper một bản tin ARQ, yêu cầu cho phép gọi đến đầu cuối B.
Bước 3: Gatekeeper tìm đầu cuối B và trả lại một bản tin ACF với địa chỉ IP của Gateway B.
Bước 4: Gateway A gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 cho Gateway B với số điện thoại của đầu cuối B.
Bước 5: Gateway B gửi bản tin ARQ cho Gatekeeper, yêu cầu cho phép trả lời cuộc gọi của Gateway A.
Bước 6: Gatekeeper trả lại bản tin ACF với địa chỉ IP của Gateway A.
Bước 7: Gateway B thiết lập một cuộc gọi đến đầu cuối B.
Bước 8: khi đầu cuối B trả lời, Gateway B gửi kết nối Q.931 đến Gateway A.
Hình 3.21. Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper nội vùng 4 8 Gateway A Gatekeeper Gateway B 1 2 3 6 5 7
Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper liên vùng
Bước 1: đầu cuối A quay số điện thoại của đầu cuối B.
Bước 2: Gateway A gửi bản tin ARQ cho Gatekeeper A, yêu cầu cho phép gọi đến đầu cuối B.
Bước 3: Gatekeeper A tìm và khơng tìm thấy sự đăng kí của đầu cuối B. Gateway A tra các số đầu và nhận thấy trùng khớp với Gatekeeper B. Nĩ gửi bản tin LRQ cho Gatekeeper B và bản tin RIP cho Gateway A.
Bước 4: Gatekeeper B tìm và nhận thấy sự đăng kí của đầu cuối B, nĩ gửi trả lại Gatekeeper A bản tin LCF với địa chỉ IP của Gateway B.
Bước 5: Gatekeeper A trả lại bản tin ACF cho Gateway A với địa chỉ IP của Gateway B.
Bước 6: Gateway A gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 đến Gateway B với số điện thoại của đầu cuối B.
Bước 7: Gateway B gửi cho Gatekeeper B bản tin ARQ, yêu cầu cho phép trả lời cuộc gọi của Gateway A.
Bước 8: Gatekeeper B trả lại bản tin ACF với địa chỉ IP của Gateway A.
Bước 9: Gateway B thiết lập một cuộc gọi đến đầu cuối B.
Bước 10: khi đầu cuối B trả lời, Gateway B gửi bản tin kết nối Q.931 đến Gateway A.
Gia đoạn 7: Kết thúc.
Bước 1: đầu cuối B gác máy.
Bước 2: Gateway B gửi bản tin DRQ đến Gatekeeper B để yêu cầu ngắt kết nối giữa A và B.
Hình 3.22. Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper liên vùng 6 10 2 3 8 7 Gatekeeper A Gateway A Gatekeeper B Gateway B 3 4 1 5 9
Bước 3: Gatekeeper B gửi lại bản tin DCF cơng nhận bản tin DRQ.
Bước 4: Gateway B gửi bản tin giải phĩng kết nối Q.931 đến Gateway A.
Bước 5: Gateway A gửi bản tin DRQ đến Gatekeeper A để yêu cầu ngắt kết nối giữa A và B.
Bước 6: Gatekeeper A gửi lại bản tin DCF.
Bước 7: Gateway A gửi bản tin ngắt kết nối đến A.
4.1.4- Mơ hình mạng cơ bản của H.323:
4.2-Giao thức khởi tạo phiên SIP:
Hình 3.23. Ngắt kết nối Gatekeeper liên vùng Gatekeeper A Gateway A Gatekeeper B Gateway B 1 2 3 4 5 6 7 B A PSTN VN VN LAO TL HK Internet PSTN HK PSTN TL PSTN LAO
Hình 3.24. Mơ hình H.323 cơ bản thơng qua Internet VN: Việt Nam
HK: Hồng Kơng TL: Thái Lan LAO: Lào
4.2.1- Tổng quan:
Giao thức khởi tạo phiên (SIP, Session Initiation Protocol) là một giao thức điều khiển và đã được tiêu chuẩn hĩa bởi IETF (RFC 2543). Nhiệm vụ của nĩ là thiết lập, hiệu chỉnh và xĩa các phiên làm việc giữa các người dùng. Các phiên làm việc cũng cĩ thể là hội nghị đa phương tiện, cuộc gọi điện thoại điểm-điểm, …. SIP được sử dụng kết hợp với các chuẩn giao thức IETF khác như là SAP, SDP và MGCP (MEGACO) để cung cấp một lĩnh vực rộng hơn cho các dịch vụ VoIP. Cấu trúc của SIP cũng tương tự với cấu trúc HTTP (giao thức client-server). Nĩ bao gồm các yêu cầu được gửi đến từ người sử dụng SIP client tới SIP server. Server xử lý các yêu cầu và đáp ứng đến các client. Một thơng điệp yêu cầu, cùng với các thơng điệp đáp ứng tạo nên sự thực thi SIP.
SIP là một cơng cụ hỗ trợ hấp dẫn đối với điện thoại IP vì các lý do sau :
Nĩ cĩ thể hoạt động vơ trạng thái hoặc cĩ trạng thái. Vì vậy, sự hoạt động vơ trạng thái cung cấp sự mở rộng tốt do các server khơng phải duy trì thơng tin về trạng thái cuộc gọi một khi sự thực hiện (transaction) đã được xử lý.
Nĩ cĩ thể sử dụng nhiều dạng hoặc cú pháp giao thức chuyển siêu văn bản HTTP