Chương 3 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG xDSL
3.4 Giao thức cho dịch vụ VoIP
3.4.1 SIP
Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một giao thức báo hiệu mới xuất hiện thực hiện điều khiển phiên cho các kết nối đa dịch vụ. Về cơ bản, hoạt động điều khiển bao gồm khởi tạo, thay đổi và kết thúc một phiên có liên quan đến các phần tử đa phương tiện như video, thoại, tin nhắn, game trực tuyến, ...
SIP đem lại ba năng lực chính cho mạng viễn thông. Thứ nhất, nó kích thích sự phát triển của các mô hình ứng dụng và dịch vụ dựa trên web. Đây là một điều hết sức thuật lợi cho nhà cung cấp dịch vụ do có thể sử dụng một nguồn tài nguyên dồi dào các công cụ sẵn có, đồng thời cũng thuận lợi đối với người sử dụng khi người sử dụng đã quen thuộc với kỹ thuật web và nó cũng đã được triển khai trên phần lớn các thiết bị thông minh ngày nay. Điều này tăng cường khả năng cung cấp các dịch vụ mới một cách nhanh chóng.
Năng lực thứ hai là khả năng mở rộng, do SIP là giao thức báo hiệu đồng cấp và có tính phân bố cao. Khác với các giao thức báo hiệu truyền thống thường có tính xử lý tập trung cao, điển hình là SS7, trong đó hoạt động của nó tập trung tại một số điểm báo hiệu trong một cấu trúc mạng báo hiệu phức tạp; các phần tử của SIP phân tán đến tận biên của mạng và được nhúng tới tận các điểm đầu cuối.
Cuối cùng là khả năng phổ cập của SIP. Được phát triển bởi IETF, SIP kế thừa các đặc điểm của hai giao thức Internet đã được phát triển rất phổ biến: đó là Hyper Text Transport Protocol (HTTP) sử dụng cho Web và Simple Mail Transport Protocol (SMTP) sử dụng cho e-mail. Dựa vào các nguyên tắc có được từ môi trường IP, SIP được thiết kế là giao thức độc lập với ứng dụng, rất mềm dẻo và có khả năng áp dụng trong nhiều môi trường khác nhau và cung cấp các dịch vụ đa dạng.
Tóm lại, đặc điểm của SIP là đơn giản, mở, dễ dàng triển khai, và tương thích với các giao thức IP đã có.
SIP được phát triển bởi SIP Working Group trong IETF. Phiên bản đầu tiên được ban hành vào năm 1999 trong tài liệu RFC 2543. Sau đó, SIP trải qua nhiều thay đổi và cải tiến. Phiên bản mới nhất hiện nay được ban hành trong IETF RFC 3261. RFC 3261 hoàn toàn tương thích ngược với RFC 2543, do đó các hệ thống thực thi theo RFC 2543 hoàn toàn có thể sử dụng với các hệ thống theo RFC 3261.
Một bản tin SIP có hai phần, phần mào đầu và phần thân. Phần thân cho phép phục vụ các ứng dụng khác nhau một cách linh hoạt. Ban đầu phần thân chỉ dùng để chuyển tải các tham số miêu tả phiên SDP như codec, địa chỉ IP đầu cuối, ... Phần thân được sử dụng để mở rộng các ứng dụng của khác nhau của SIP ví dụ như SIP-T cho liên vận PSTN-SIP-PSTN hoặc MSCML (Media Server Control Markup Language) cho dịch vụ hội nghị.
Sự phổ cập của SIP đã dẫn tới việc một loạt nhóm làm việc liên quan đến SIP được thành lập. Nhóm SIPPING (Session Initiation Protocol investigation working group) được thành lập với mục đích nghiên cứu các ứng dụng và phát triển các yêu cầu mở rộng cho SIP. Nhóm SIMPLE (SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions) có nhiệm vụ chuẩn hoá các giao thức cho các ứng dụng nhắn
tin tức thời. Các nhóm làm việc khác là PINT (PSTN and Internet Internetworking), SPIRITS (PSTN/IN requesting Internet Services).
Các đặc điểm của SIP: Để thực hiện chức năng điều khiển phiên, SIP hỗ trợ 5 chức năng sau:
• User location – Xác định vị trí thiết bị đầu cuối khách hàng.
• User availability – Xác định trạng thái và tính sẵn sàng của thuê bao bị gọi để bắt đầu thiết lập đường truyền.
• User capabilities – Xác định phương tiện và các thông số được sử dụng.
• Session setup – Thiết lập các thông số của phiên cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi.
• Session management – Tạo, kết thúc và sửa đổi phiên.
SIP không phải là một hệ thống truyền thông được triển khai theo chiều dọc mà nó là một thành phần được sử dụng cùng với các giao thức khác của IETF để tạo nên một cấu trúc đa phương tiện hoàn chỉnh. Mặc dù SIP được sử dụng kết hợp với các giao thức khác, nhưng các hoạt động và tính năng cơ bản của nó không phụ thuộc vào các giao thức này.
Có 4 loại thực thể chính được định nghĩa trong SIP:
• User Agent (UA) đóng vai trò của thiết bị đầu cuối trong báo hiệu SIP. UA bao gồm hai loại User Agent Client (UAC) và User Agent Server (UAS). UAC khởi tạo cuộc gọi và UAS trả lời cuộc gọi. Điều này cho phép thực hiện cuộc gọi ngang hàng thông qua mô hình client-server.
• Redirect Server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của bị gọi.
• Proxy Server tiếp nhận các yêu cầu, quyết định nơi gửi đến và chuyển chúng sang server kế tiếp (sử dụng nguyên tắc định tuyến next hop).
• Registrar tiếp nhận đăng ký từ các UA để cập nhật thông tin về vị trí của chúng.
SIP không phải là một giao thức báo hiệu hoạt động độc lập. Hoạt động của SIP có sự phối hợp với một số giao thức báo hiệu khác. Các giao thức đó là SDP (giao thức miêu tả phiên) (RFC 2327) sử dụng SIP như một phương tiện chuyển tải và RTP (giao thức truyền tải thời gian thực) được sử dụng làm phương tiện để chuyển tải SIP. SDP được sử dụng để mô tả đặc tính của phiên. SDP được chuyển tải trong phần thân
Các bản tin của SIP được chia làm hai loại: yêu cầu và đáp ứng. Các loại bản tin yêu cầu được phân biệt theo tên (Bảng 3 ) trong khi các bản tin đáp ứng được đánh số .
Bảng 3 . Các bản tin yêu cầu của SIP
Bản tin Ý nghĩa
INVITE Khởi tạo một phiên
ACK Khẳng định rằng client đã nhận được bản tin đáp ứng cho bản tin INVITE
BYE Yêu cầu kết thúc phiên
CANCEL Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi REGISTER Đầu cuối SIP đăng ký với registrar server OPTIONS Sử dụng để xác định năng lực của server INFO Sử dụng để tải các thông tin
Bảng 3 Các loại bản tin đáp ứng của SIP
Bản tin Ý nghĩa
1xx Các bản tin chung xx Thành công 3xx Chuyển địa chỉ
4xx Yêu cầu không được đáp ứng 5xx Sự cố của server
6xx Sự cố toàn mạng
3.4.2 Ứng dụng của SIP
Do được phát triển từ các giao thức Internet như HTTP và SMTP, các nhà phát triển trên môi trường Internet có thể nhanh chóng tạo ra và đưa vào sử dụng các dịch vụ mới dựa trên SIP. Ví dụ điển hình nhất là Windows Messenger của Microsoft. Windows Messenger được tích hợp trong hệ điều hành Windows XP và có các tính năng chính như sau:
• Quản lý danh bạ cho từng người sử dụng, và có chức năng hiển thị tình trạng hiện tại (Presence) của từng cá nhân trong danh sách.
• Tin nhắn tức thời
• Thoại và video
• Truyền file
• Thoại từ PC tới máy điện thoại của mạng công cộng.
Bằng việc tích hợp Windows Messenger vào hệ điều hành, Microsoft đã tạo ra SIP client tiềm tàng trong mọi máy tính cá nhân, nhờ đó cho phép các nhà phát triển triển rộng rãi dịch vụ SIP trên toàn mạng.
Ngoài ra có thể liệt kê ở đây một số ứng dụng SIP clients khác như: eCONF, Wave3 Session (www.wave3software.com), Network Convergence Laboratory at Claremont Graduate University (ncl.cgu.edu).
Một số ứng dụng SIP server bao gồm: Microsoft Live Communications Server, HCL Technologies (www.hcltech.com), Indigo, Ubiquity, SNOM, VOCAL, Iptel, DynamicSoft, Siemens, Nortel, eCONF.
3.4.3 Ứng dụng của SIP trong mạng NGN
SIP rất được chú ý và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các kiến trúc của mạng NGN. Tháng 11 năm 2000, SIP được chấp nhận như một giao thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một thành phần chính thức của cấu trúc IMS. Cần phải chú ý rằng, khi sử dụng trong một môi trường cụ thể (ví dụ như IMS), SIP không còn được giữ nguyên như định nghĩa ban đầu của IETF. Thay vào đó, nó được mở rộng cho những ứng dụng cụ thể. 3GPP cũng đã phát triển những mở rộng khi sử dụng SIP trong cấu trúc IMS.
Mặc ra đời và xuất hiện ở các sản phẩm thương mại sau H.323, nhưng SIP đã trở thành giao thức báo hiệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP. MSF đã phát triển mở rộng của SIP cho dịch vụ này trên nền mạng NGN theo cấu trúc điều khiển Call Server.