Nhiệm vụ chính của giao thức SIGTRAN là dùng để truyền thơng tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP. Đây là một giao thức truyền tải mới (transport protocol)
được xây dựng để thay thế TCP (Transmission Control Protocol) trong việc truyền tín hiệu SS7.
Lý do việc ra đời của SIGTRAN là do một số hạn chế sau của TCP:
- Các cơ chế truyền đảm bảo sự tin cậy: TCP là giao thức cung cấp việc truyền dữ liệu tin cậy. Việc này được thực hiện thơng qua cơ chế xác nhận (acknowledgments mechanism) và cơ chế tuần tự (sequencing mechanism). Một số ứng dụng cần sự
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Các giao thức báo hiệu
truyền tin cậy nhưng khơng cần sự hỗ trợ của 2 cơ chế trên nên việc sử dụng TCP trong những trường hợp này sẽ gây ra trễ.
- Yêu cầu thời gian thực: Với việc gây ra trễ khơng cần thiết do sử dụng các cơ chế
trên đã làm cho TCP khơng thích hợp với các ứng dụng thời gian thực.
- Cơ chế socket của TCP: Cơ chế này làm phức tạp việc cung cấp khả năng truyền tin cậy của multi-homed host.
- Vấn đề an tồn: TCP dễ bị sự cố với các tấn cơng từ chối dịch vụ (denial-of-service attack). Sau đây là mơ hình chức năng của SIGTRAN.
Mơ hình chức năng
Hình 2.5: Mơ hình chức năng của SIGTRAN
Mơ hình chức năng của SIGTRAN bao gồm 3 thành phần được thể hiện trên hình. Theo thuật ngữ của Softswitch, mơ hình này thể hiện chức năng chính của SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa Signaling Gateway và Media Gateway Controller qua mạng IP.
Lưu ý: cĩ nhiều giao thức thích ứng (Adaptation protocol) được định nghĩa nhưng tại 1 thời điểm chỉ cĩ duy nhất 1 giao thức được sử dụng.
2.3.2. SCTP (Stream Control Transport Protocol)
SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP cĩ chức năng cung cấp việc truyền các bản tin một cách tin cậy giữa các
Hình 2.6: Chức năng của SCTP
Trong đĩ:
Association startup & teardown: Association trong thuật ngữ SCTP được hiểu là một kết nối được thiết lập giữa 2 điểm cuối trước khi thực hiện việc truyền dữ
liệu người dùng (do SCTP là giao thức hướng kết nối). Mỗi điểm cuối SCTP được xác
định bởi 1 địa chỉ IP và số thứ tự cổng.
Chức năng này được kích hoạt để tạo ra một kết nối khi cĩ yêu cầu từ người sử
dụng SCTP.
Sequenced delivery within streams: Được sử dụng để xác định tại thời điểm khởi tạo tổng số dịng và số thứ tự dịng dữ liệu (data stream) của người dùng trên một kết nối. Mỗi dịng là một kênh logic một chiều.
User data fragmentation: Nhiệm vụ của chức năng này là phân đoạn và tập hợp bản tin người dùng .
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Các giao thức báo hiệu
Acknowledgement & congestion avoidance: Mỗi bản tin người dùng (đã
được phân đoạn hay chưa) đều được SCTP gán một số thứ tự truyền TSN (Transmissionsequence number). Nơi nhận sẽ xác nhận tất cả TSN nhận được kể cả
khi số thứ nhận khơng liên tục.
Chunk bundling: Một gĩi SCTP bao gồm một header chung và một hay nhiều chunk. Các loại chunk bao gồm tải dữ liệu, khỏi tạo, kết thúc, …
Packet validation: Dùng để kiểm tra gĩi SCTP thơng qua trường xác nhận và32-bit checksum. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Path management: Dùng để chọn địa chỉ truyền đích cho mỗi gĩi SCTP truyền đi dựa trên lệnh của SCTP user và trạng thái của đích đến. Cấu trúc của gĩi SCTP:
Hình 2.7: Cấu trúc của gĩi SCTP
Hình 2.8: Định dạng của header chung của gĩi SCTP
Với:
Verification tag: bên nhận gĩi này sẽ dùng trường này để kiểm tra sự hợp lệ
của người gĩi.
Checksum: 32 bits này dùng để chứa kết quả checksum của gĩi SCTP.
2.3.3. Các giao thức thích ứng
M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation)
M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua mạng IP. Signaling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đĩng vai trị như một nút trong mạng SS7. M2PA cĩ chức năng tương tự như MTP2.
M2UA (MTP2 User Adaptation)
M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signaling Gateway sử dụng nĩ khơng phải là một nút mạng SS7.
M3UA (MTP3 User Adaptation)
M3UA dùng để truyền bản tin của người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signaling Gateway ở xa.
SUA (SCCP User Adaptation)
SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tài Signaling Gateway ở xa. Để hiểu rõ hơn các giao thức thích nghi trên, xin xem thêm phần so sánh M2PA với M2UA, M3UA với SUA trong phần phụ lục.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Báo hiệu cuộc gọi H.232
CHƯƠNG 3. BÁO HIỆU CUỘC GỌI H.323
3.1. Tổng quan về H.323
H.32x là họ giao thức của ITU-T định nghĩa các dịch vụđa phương tiện qua các mạng khác nhau và H.323 là một phần trong họ này.
H.323 là giao thức xác định các thành phần, các giao thức cũng như các bước thực hiện để cung cấp dịch vụđa phương tiện qua mạng gĩi.
Các dịch vụ đa phương tiện ởđây cĩ thể là truyền tín hiệu tiếng, tín hiệu hình thời gian thực và dữ liệu. Mạng gĩi cĩ thể là Internet, EN (Enterprise Network), LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network).
H.323 cĩ thể cung cấp 1 trong 3 dịch vụ sau tiếng, hình hay dữ liệu cũng như tổ
hợp các dịch vụ trên nên nĩ cĩ thể được ứng dụng ở nhiều nơi nhưứng dụng tại nhà khách hàng, doanh nghiệp hay cơng nghiệp giải trí. Ngồi ra nĩ cĩ thể được sử dụng
để cung cấp dịch vụđa phương tiện đa điểm (multipoint multimedia communications)
3.2. Các thành phần của H.323
Mơ hình mạng H.323 được thể hiện trong hình sau:
Giao thức H.323 định nghĩa 4 thành phần sau: đầu cuối (terminal – được ký hiệu là T), cổng (gateway - GW), bộ giữ cổng (gatekeeper - GK), và đơn vịđiều khiển
đa điểm (multipoint control unit - MCU).
Riêng với GK thì đây là thành phần lựa chọn, cĩ thể cĩ hoặc khơng cĩ trong mạng. Và GW và MCU thường được coi là các điểm cuối (endpoint). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các thành phần này cĩ thể được tập trung trong một hệ thống đơn hay được lắp đặt ở
nhiều hệ thống khác nhau tại những vị trí địa lý cũng như vật lý khác nhau.
Hình 3.2: Mạng H 323
Hình 3.3: Các giao thức thuộc H 323
Phần trình bày các giao thức cũng như hoạt động của các giao thức trong mạng H.323 sẽđược xem xét trong phần sau.
3.2.1. Terminal
Là thành phần dùng trong truyền thơng 2 chiều đa phương tiện thời gian thực
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Báo hiệu cuộc gọi H.232
Đầu cuối H.323 cĩ thể là một máy tính, một điện thoại, điện thoại truyền hình, hệ
thống voicemail, thiết bị IVR (Interactive Voice Response) hay là 1 thiết bịđộc lập cĩ các ứng dụng đa phương tiện H.323. Ngồi ra nĩ cịn tương thích với đầu cuối H.324 của mạng chuyển mạch kênh và mạng di động, đầu cuối H.310 của B-ISDN, đầu cuối H.320 của ISDN, v.v.
Một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các đặc tính sau:
− H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh thơng tin. − H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi.
− RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác với GK. − RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các gĩi thơng tin thoại và hình.
− G.711 cho quá trình mã hĩa và giải mã tiếng nĩi, T.120 cho hội thảo dữ liệu và hỗ
trợ khả năng tương tự của MCU.
Hình sau minh họa các giao thức mà một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ:
Hình 3.4: Chồng giao thức tại đầu cuối H.323 3.2.2. Gateway
GW là thành phần dùng để kết nối 2 mạng khác loại nhau. Một cổng H.323 dùng để liên kết mạng H.323 với mạng khơng phải là mạng chuẩn H.323. Việc kết nối giữa 2 mạng khác loại nhau thực hiện được nhờ việc dịch các giao thức (protocol translation) khác nhau cho quá trình thiết lập và giải tỏa cuộc gọi, việc chuyển đổi
nối với GW. Tuy nhiên một GW sẽ khơng cần thiết cho việc liên lạc giữa các đầu cuối thuộc cùng mạng H.323.
Cấu tạo của một gateway bao gồm một Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) được minh họa trong hình vẽ sau:
Hình 3.5: Cấu tạo của gateway
Chức năng của MGC, MG, SG được trình bày trong chương 1, phần Cấu trúc vật lý của mạng NGN.
Các giao thức mà một GW phải hỗ trợđược minh họa trong hình
Hình 3.6: Chồng giao thức của một Gateway
Các đặc tính cơ bản của một gateway:
− Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Báo hiệu cuộc gọi H.232
− Về phía H.323, GW phải hỗ trợ báo hiệu điều khiển H.245 cho quá trình trao đổi khả
năng hoạt động của terminal cũng như của GW, báo hiệu cuộc gọi H.225, báo hiệu RAS.
− Về phía SCN, GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng chuyển mạch kênh (như SS7 sử dụng trong PSTN). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.3. Gatekeeper
Một GK được xem là bộ não của mạng H.323, nĩ chính là điểm trung tâm cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323. Mặc dù là thành phần tùy chọn nhưng GK cung cấp các dịch vụ quan trọng như việc dịch địa chỉ, sự ban quyền và nhận thực cho đầu cuối terminal và GW, quản lý băng thơng, thu thập số liệu và tính cước. Ngồi ra nĩ cũng cung cấp dịch vụ định tuyến cuộc gọi. Đây là một chức năng cĩ rất nhiều ưu điểm vì quá trình giám sát cuộc gọi cũng nhưđịnh tuyến qua GK sẽ cung cấp hoạt động mạng tốt hơn.
Điều này là do việc GK đưa ra quyết định định tuyến dựa trên rất nhiều yếu tố, ví dụ như yếu tố cân bằng tải giữa các GW.
Hình 3.7: Chức năng của một Gatekeeper Các chức năng cần thiết của một GK:
Chức năng Định nghĩa
Đích địa chỉ Người gọi thường khơng biết địa chỉ IP tại đầu cuối của người nghe mà chỉ biết bí danh của người đĩ. Để thiết kập
Điều khiển quyển truy nhập.
(Admission Control)
Với một tài nguyên mạng cụ thể, người quản trị mạng đặt ra một ngưỡng chỉ số hội thoại cùng một lúc cho phép trên mạng đĩ. Gatekeeper cĩ nhiệm vụ từ chối kết nối mới mỗi khi đạt tới ngưỡng. Nĩ điều khiển quyền truy nhập mạng của người dùng theo mức ưu tiên đã gán trước.
Điều khiển dải thơng
(Bandwidth Control)
Giám sát và điều khiển việc điều khiển giải thơng mạng, đồng thời Gatekeeper cũng phải đảm bảo lưu lượng thơng tin truyền thơng khơng vượt quá tải của mạng do nhà quản trị
mạng đặt ra.
Điều khiển báo hiệu cuộc gọi (Call Signalling Control)
Tùy chọn Gatkeeper cung cấp địa chỉđích cho người gọi theo hai chế độ trực tiếp và chọn đường. Tại chế độ trực tiếp sau khi cung cấp địa chỉ đích Gatekeeper ngừng tham gia hoạt
động “bắt tay” giữa các bên.Tại chế độ chọn đường, địa chỉ đích là địa chỉ của Gatekeeper nên nĩ đĩng vai trị trung gian chuyển tiếp mọi thơng tin trao đổi trong quá trình bắt tay giữa các bên. Gatekeeper xử lý các thơng tin báo hiệu Q.931 trao
đổi giữa các bên. Quản lý giải thơng (Bandwidth Management) Tùy chọn Gatekeeper để giới hạn số cuộc gọi cùng một lúc trong miền của nĩ trong phiên Q.931.
Dịch vụ quản lý cuộc gọi
(Call
Management Service)
Tùy chọn Gatekeeper lưu trữ một danh sách các cuộc gọi hiện thời để cung cấp thơng tin cho việc quản lý giải thơng và để
xác định đầu cuối nào đang bận.
Dịch vụ xác nhận cuộc gọi (Call
Authorilization
Gatekeeper loại bỏ cuộc gọi khi quá trình xác nhận là sai ngay cả khi chưa tới ngưỡng.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Báo hiệu cuộc gọi H.232 Service) Dịch vụ (chỉ dẫn) niên giám (Directory Service)
Cơ sở dữ liệu của Gatekeeper chứa thơg tin về người sử dụng
để phục vụ quá trình tìm kiếm người dùng.
Các chức năng tùy chọn của GK:
− Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
− Chấp nhận cuộc gọi (Call Authorization): GK cĩ quyền quyết định cho một điểm cuối (endpoint) cĩ thể thực hiện một cuộc gọi hay khơng.
− Quản lý cuộc gọi (Call Management): chức năng này cho phép GK lưu trữ tất cả các thơng tin về các cuộc gọi mà nĩ xử lý (các cuộc gọi xuất phát từ vùng hoạt động của nĩ).
Một miền H.323 (zone) trên cơ sở mạng IP là tập hợp của tất cả các đầu cuối. Trong đĩ, mỗi đầu cuối được gán với một bí danh. Mỗi miền được quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là trung tâm đầu não, đĩng vai trị giám sát mọi hoạt động trong miền đĩ. Đây là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiên nếu cĩ mặt GateKeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt động theo các dịch vụ của Gatekeeper đĩ. Mọi thơng tin trao đổi của Gatekeeper
đều được định nghĩa trong RAS. Mỗi người dùng tại đầu cuối được Gatekeeper gán cho một mức ưu tiên duy nhất. Mức ưu tiên này rất cần thiết cho cơ chế báo hiệu cuộc gọi mà cùng một lúc nhiều người sử dụng. H.323 định nghĩa cả những tính chất bắt buộc tối thiểu phải cĩ cho Gatekeeper và các đặc tính tùy chọn.
Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một Gatekeeper gồm: Phiên dịch
địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thơng, quản lý “vùng”
Các chức năng tùy chọn của gatekeeper gồm cĩ: Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi.
Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ cĩ nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà khơng tham gia vào các hoạt động kết nối khác.
Chế độ chọn đường: Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thơng tin trao đổi giữa các bên.
Vùng hoạt động
Một vùng hoạt động H.323 là tập hợp tất cả các đầu cuối, các GW và các MCU chịu sự quản lý duy nhất của một GK. Vùng hoạt động này độc lập với topo của mạng thực tế và cĩ thể bao gồm nhiều đoạn mạng (segment) nối với nhau qua router hay các thiết bị khác.
Mơ hình về một vùng hoạt động đơn giản được minh họa trong hình sau:
Hình 3.8: Một vùng hoạt động 3.2.4. Multipoint Control Unit
Multipoint Control Unit (MCU) là thành phần hỗ trợ trong dịch vụ hội nghịđa
điểm cĩ sự tham gia của từ 2 terminal H.323 trở lên.
Mọi terminal tham gia vào hội nghịđều phải thiết lập một kết nối với MCU. Và MCU quản lý tài nguyên phục vụ cho hội nghị, thương lượng giữa các terminal để xác định loại codec (Coder/Decoder) nào cho tiếng và hình được sử dụng đồng thời xử lý dịng thơng tin truyền.
Một MCU bao gồm 2 thành phần con: bộ điều khiển đa điểm (Multipoint Controller – MC) và thành phần tùy chọn bộ xử lý đa điểm (Multipoint Processor – MP).
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Báo hiệu cuộc gọi H.232
Hình 3.9: Cấu tạo của Multipoint Control Unit
MC cĩ chức năng quản lý báo hiệu cuộc gọi. Trong lúc đĩ, MP xử lý việc trộn và chuyển mạch các dịng thơng tin cũng như các quá trình xử lý thơng tin khác.
3.3. Các giao thức thuộc H.323
Các giao thức thuộc H.323 bao gồm
Giao thức mã hĩa và giải mã cho thoại gồm cĩ: G.711 (64kbps), G.722 (64, 56 và 48kbps), G.723.1 (5.3 và 6.3kbps) và G.729 (8kbps).
Giao thức mã hĩa và giải mã cho tín hiệu hình bao gồm: h.261 và H.263. Giao thức báo hiệu RAS, giao thức báo hiệu cuộc gọi H.245.
3.3.1. Giao thức báo hiệu RAS (H.225.0)
Giao thức RAS (Registration, Admission and Status) là giao thức được sử dụng
để thực hiện việc đăng ký, quản lý việc tham gia của các điểm cuối, thay đổi băng thơng, trao đổi trạng thái và loại bỏ đăng ký giữa các điểm cuối với GK. Các bản tin RAS sẽ được trao đổi qua kênh báo hiệu RAS và kênh báo hiệu này sẽ được thiết lập
đầu tiên trước khi các kênh khác được thiết lập. Ngồi ra, các bản tin RAS được truyền qua giao thức UDP khơng tin cậy nên việc trao đổi các bản tin này cĩ thể bị timeout và dẫn đến việc chúng sẽ
được phát lại. Các bản tin RAS truyền qua UDP nhờ các cổng 1718 (cho multicast) và 1719 (cho unicast – cĩ nghĩa là chỉ truyền đến 1 nơi nhận).
Ghi chú: các endpoint ởđây cĩ thể là GW hay terminal. Phần lớn các bản tin RAS cĩ 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});