2.2.1 Thiết bị đầu cuối:
Một thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có thể được kết nối với mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển mạch. Các cuộc gọi sẽ được nằm dưới sự giám sát của Gk của thiết bị đầu cuối mà thuê bao đã được đăng ký. Một thiết bị đầu cuối có thể bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H.225 - Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H.245
- Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng.
- Non-repudiaiton evidence gathering: thu thập các thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được ghi ra thiết bị ngoại vi.
2.2.2 Mạng truy nhập IP:
Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Một vài loại giao diện chuẩn truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP là:
- Truy nhập PSTN - Truy nhập ISDN - Truy nhập LAN - Truy nhập cáp, DSL - Truy nhập GSM
Trên đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, bởi còn một vài loại khác đang được nghiên cứu để sử dụng trong mạng VoIP. Đăc điểm của các giao
diện này có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi VoIP.
2.2.3 Gatekeeper:
Gatekeeper là phần tử mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký chấp nhận trạng thái của các thiết bị đầu cuối và gateway. Gatekeeper có thể tham gia vào việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định định tuyến để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper bao gồm các khối chức năng sau:
- Chuyển đổi địa chỉ E.164: chuyển đổi từ địa chỉ E.164 sang tên gọi H.323 - Chuyển đổi tên gọi H.323: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang số E.164
- Chuyển đổi địa chỉ H.225.0: chuyển đổi từ từ tên gọi H.323 sang địa chỉ Ip để truyền hoặc nhận các bản tin H.225.0 và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin H.225.0 bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp mạng.
- Dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp mạng.
- Dịch địa chỉ kênh H.245: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu H.245, bao gồm cả mã lựa chọn cho nhà cung cấp mạng.
- GK H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 - GK H.245: truyền và nhận các bản tin H.245
- Giao tiếp giữa các GK: thực hiện trao đổi thông tin giữa các GK. - Đăng ký: cung cấp các thông tin cấn đăng ký khi yêu cầu dịch vụ.
- Xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng.
- Điều khiển GK chấp nhận kênh thông tin: cho phép hoặc không cho phép sử dụng các kênh truyền tải thông tin.
- Non-repudiation evdence gathering: thu thập các thông tin để xác nhận là các bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối GK với thiết bị đầu cuối.
- Tính cước: thu nhập thông tin để tính cước.
- Điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước sử dụng. - Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã được ghi ra thiết bị ngoại vi.
2.2.4 Gateway:
Một gateway có thể kết nối vật lý một hoặc nhiều mạng IP với một hoặc nhiều mạng SCN. Một gateway có thể bao gồm: gateway báo hiệu, gateway điều khiển phương tiện và gateway phương tiện. Một hay một số chức năng này có thể thực hiện bởi GK hoặc một GW khác.
2.2.4.1 Gateway báo hiệu (SGW):
SGW cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng SCN, SGW là phần tử trung gian chuyển đổi báo hiệu trong mạng IP và báo hiệu trong mạng SCN. SGW bao gồm các chức năng sau:
- Kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi.
- Kết cuối báo hiệu từ mạng SCN: phối hợp hoạt động với chức năng báo hiệu của gateway điều khiển phương tiện.
- Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu IP với báo hiệu mạng SCN khi phối hợp hoạt động với gateway điều khiển phương tiện.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính năng bảo mật của kênh báo hiệu từ GW.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và bản tin thông tin truyền và nhận.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
- OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý : giao diện với hệ thống quản lý mạng.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.
2.2.4.2 Gateway truyền tải kênh thoại (MGW):
MGW cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hóa. Nó chuyển đổi giữa các mã hóa truyền trong mạng IP (mã này được truyền trên kênh RTP/UDP/IP) với các mã hóa truyền trong mạng SCN (mã PCM, GSM). MGW bao gồm các chức năng sau:
- Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh truyền và nhận.
- Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng SCN bao gồm việc chuyển đổi mã hóa và triệt tiếng vọng. - Chức năng dịch mã hóa: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và
mạng SCN.
- Bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính riêng tư của kênh thông tin giữa mạng IP và mạng SCN. Bảo mật kênh thông tin bao gồm tất cả các phần cứng và giao diện cần thiết để kết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh. Nó phải bao gồm các bộ mã hóa và giải mã PCM luật A (theo tiêu chuẩn Bắc Mĩ) và PCM luật U (theo tiêu chuẩn Châu Âu).
- Kết nối chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói, gồm các bộ mã hóa và giải mã có thể được sử dụng.
- Giao diện với mạng SCN: kết cuối và điều khiển các kênh mạng như kênh DS0 từ mạng SCN.
- Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, fax, số liệu của SCN và các gói dữ liệu trong mạng chuyển mạch gói. Nó cũng thực hiện chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, triệt khoảng im lặng, mã hóa, chuyển đổi tín hiệu fax, điều tiết tốc độ cho modem tương tự. Thêm vào đó nó còn thực hiện chuyển đổi giữa tín hiệu DTMF trong mạng SCN và các tín hiệu thích hợp trong mạng chuyển mạch gói khi mà các bộ mã hóa tín hiệu thoại không mã hóa tín hiệu DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN cũng có thể thu thập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
- OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.
MGWC đóng vai trò phần tử kết nối MGW, SGW và GK, nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho GK, điều khiển MGW nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW và thông tin báo hiệu IP từ GK. GMWC bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng GW H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 - Chức năng GW H.245: truyền và nhận các bản tin H.245
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng của người sử dụng thiết bị hoặc phần tử mạng.
- Chức năng điều khiển GW chấp nhận luồng dữ liệu: cho phép hoặc không cho phép một luồng dữ liệu.
- Non-repudiaiton evidence gathering: thu thập thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc là bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
- Báo hiệu chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các loại báo hiệu cuộc gọi có thể thực hiện bởi các đầu cuối trong mạng. Ví dụ như theo chuẩn H.323 thì bao gồm: H.225.0, Q.913, H.225.0 RAS và H.245. Đối với một đầu cuối H.323 chỉ nhận thì nó bao gồm H225.0 RAS mà không bao gồm H.245.
- Giao diện báo hiệu chuyển mạch gói: kết cuối giao thức báo hiệu chuyển mạch gói. Nó chỉ lưu lại vừa đủ thông tin trạng thái để quản lý giao diện. Về thực chất giao diện báo hiệu mạng chuyển mạch gói trong MGWC không kết nối trực tiếp với MGW như là các thông tin truyền từ MGWC tới MGW thông qua chức năng điều khiển cuộc gọi.
- Điều khiển GW: bao gồm các chức năng điều khiển kết nối logic, quản lý tài nguyên, chuyển đổi giao diện.
- Giám sát tài nguyên từ xa: bao gồm giám sát độ khả dụng của các kênh trung kế của MGW, dải thông và độ khả dụng cho tỷ lệ định tuyến thành công cuộc gọi trong IP.
- Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của GW. Chức năng điều khiển cuộc gọi bao gồm tất cả các chức năng điều khiển kết nối logic của GW.
- Quản lý tài nguyên MGW: cấp phát tài nguyên cho MGW.
- Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng SCN trong phối hợp hoạt động với SGW.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được ghi ra thiết bị ngoại vi.
- OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.
CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VoIP 3.1 Giao thức báo hiệu H.323:
Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói (ví dụ như Internet). H.323 cung cấp nền tảng kĩ thuật cho truyền thoại, hình ảnh, số liệu một cách đồng thời qua mạng IP, giải quyết các ứng dụng cốt lõi của điện thoại IP (định nghĩa tiêu chuẩn về độ trễ, các mức ưu tiên…). H323 bao gồm cả chức năng điều khiển cuộc gọi, quản lý thông tin đa phương tiện, quản lí băng thông, cung cấp giao diện giữa mạng LAN và các mạng khác.
Hình 3.1 cấu trúc H.323
Hình 3.2 sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323
Các bản tin RAS được dùng để trao đổi giữa các đầu cuối và các Gatekeeper cho các chức năng như tìm Gatekeeper, đăng kí, quản lí băng thông… Kênh báo hiệu RAS được tải đi trong gói tin UDP mang thông điệp dùng trong quá trình tìm Gatekeeper và đăng ký.
Các bản tin dùng trong RAS:
Thông điệp Ý nghĩa Gatekeeper Request (GRQ) Gatekeeper Confirm (GCF) Gatekeeper Reject (GRJ) Registration Request (RRQ) Registration Confirm (RCF) Registration Reject (RRJ) Unregistration Request (URQ) Unregistration Confirm (UCF) Unregistration Reject (URJ) Location Request (LRQ) Location Confirm (LCF) Location Reject (LRJ) Admission Request (ARQ) Admission Confirm (ACF) Admission Reject (ARJ)
Bandwidth Change Request(BRQ) Bandwidth Change Confirm(BCF) Bandwidth Change Reject (BRJ) Information Request (IRQ)
Information Request Respond(IRR)
Yêu cầu thăm dò gatekeeper Gatekeeper cho phép đăng ký
Gatekeeper không cho phép đăng ký Yêu cầu đăng ký
Xác nhận đăng ký Từ chối đăng ký Yêu cầu hủy đăng ký Xác nhận hủy đăng ký Từ chối hủy đăng ký Yêu cầu định vị Khẳng định định vị Từ chối định vị
Yêu cầu kết nạp cuộc gọi Xác nhận kết nạp cuộc gọi Từ chối kết nạp cuộc gọi
Yêu cầu thay đổi thông lượng cuộc gọi Xác nhận thay đổi thông lượng cuộc gọi Từ chối thay đổi thông lượng cuộc gọi Yêu cầu thông tin điểm cuối
Trả lời yêu cầu thông tin
3.1.2 Giao thức báo hiệu cuộc gọi H225 (Q.931):
H225 được dùng để thiết lập liên kết giữa các điểm cuối H323 ( đầu cuối, gateway ), qua liên kết đó dữ liệu thời gian thực sẽ được truyền đi. Do yêu cầu tin cậy nên các thông báo của H225 sẽ được truyền đi trong gói tin TCP.
Các thông điệp Q.931 sử dụng trong báo hiệu cuộc gọi :
Thông điệp Ý nghĩa Sử dụng Alerting
Call proceeding Connect
Hồi âm chuông
Cuộc gọi đang được xử lý Bị gọi chấp nhận cuộc gọi
Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc
Connect Acknowledge Release Complete Setup Setup Acknowledge User Information Progress Phúc đáp
Giải phóng kênh điều khiển cuộc gọi Yêu cầu thiết lập cuộc gọi
Phúc đáp
Thông tin bổ xung
Đang xử lý quá trình nhận Tùy chọn Bắt buộc Bắt buộc Tùy chọn Tùy chọn Tùy chọn
3.1.3 Giao thức vận chuyển thời gian thực RTP/RTCP:
• RTP:
Là một thủ tục dựa trên kĩ thuật IP tạo ra các hỗ trợ truyền tải các dữ liệu yêu cầu thời gian thực. RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) phục vụ truyền dữ liệu thời gian thực như audio và video. RTP thực hiện việc quản lý về thời gian truyền dữ liệu và nhận dạng dữ liệu được truyền, nhưng RTP không cung cấp bất cứ một cơ chế nào đảm bảo thời gian truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế nào giám sát chất lượng dịch vụ. Tương tự như các giao thức truyền dẫn khác, gói tin RTP bao gồm hai phần là header và data. Nhưng không giống các giao thức truyền dẫn khác là sử dụng các trường tong header để thực hiện các chức năng điều khiển, RTP sử dụng một cơ chế điều khiển độc lập trong định dạng của gói tin RTCP để thực hiện các chức năng này.
• RTCP:
RTCP là giao thức hỗ trợ cho RTP, giám sát chất lượng của quá trình phân phối dữ liệu và cung cấp thông tin phản hồi về chất lượng truyền dữ liệu. Giao thức điều khiển này cho phép gửi các thông số về bên thu và sự thích nghi với bên phát cho phù hợp với bên phát. Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải gửi định kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác cũng tham gia phiên