Hệ thống SIP bao gồm hai thành phần là cỏc User Agent và cỏc Network Server.
Thực thể ngƣời dựng (User Agent): User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, cú thể là một mỏy điện thoại SIP, cú thể là mỏy tớnh chạy phần mềm đầu cuối SIP. Một thực thể người dựng gồm cú hai phần là client và server. Phần client được gọi là UAC (User Agent Client) được dựng để khởi tạo một yờu cầu, cũn phần server được gọi là UAS (User Agent Server) dựng để nhận cỏc yờu cầu và gửi lại cỏc trả lời.
Cỏc Server mạng (Network Servers):
Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động cả như server và client để thực hiện cỏc yờu cầu thay mặt cỏc đầu cuối khỏc. Tất cả cỏc yờu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server nếu cú thể, hoặc được chuyển cho cỏc mỏy chủ khỏc. Trong trường hợp Proxy Server khụng trực tiếp đỏp ứng cỏc yờu cầu này thỡ Proxy Server sẽ thực hiện khõu chuyển đổi hoặc dịch sang khuụn dạng thớch hợp trước khi chuyển đi.
Server vị trớ (Location Server) định vị thuờ bao, cung cấp thụng tin về những vị trớ cú thể của phớa bị gọi cho cỏc Proxy Server và Redirect Server.
Redirect Server nhận yờu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khỏc và gửi lại cho đầu cuối. Redirect server nhận cỏc
Redirect Server Location Server Registrar Server
User Agent Gateway
SIP Components Proxy Server Proxy Server PSTN
yờucầu, xỏc định server chặng tiếp theo cần chuyển yờu cầu và gửi địa chỉ của server đú tới client để client tự chuyển yờu cầu. Khụng giống như Proxy Server, Redirect Server khụng bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là khụng gửi đi bất cứ yờu cầu nào. Redirect Server cũng khụng nhận hoặc huỷ cuộc gọi.
Registrar Server (Server đăng kớ) nhận cỏc yờu cầu đăng ký REGISTER. Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luụn một số chức năng an ninh như xỏc nhận người sử dụng. Thụng thường Registrar Server được cài đặt cựng với proxy hoặc redirect server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuờ bao. Mỗi lần đầu cuối được bật lờn (thớ dụ mỏy ĐT hoặc phần mềm SIP) thỡ đầu cuối lại đăng ký với server. Nếu đầu cuối cần thụng bỏo cho server về địa điểm của mỡnh thỡ bản tin REGISTER cũng được gửi đi. Núi chung cỏc đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cỏch định kỳ.
2.2.2. Cỏc bản tin SIP và mào đầu
SIP định nghĩa rất nhiều bản tin. Những bản tin được dựng để trao đổi thụng tin giữa Client và SIP Server bao gồm:
INVITE – Bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cỏch gửi bản tin mời đầu cuối khỏc tham gia.
ACK – Bản tin này khẳng định client đó nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE.
BYE – Bắt đầu kết thỳc cuộc gọi.
CANCEL – Huỷ yờu cầu đang nằm trong hàng đợi.
REGISTER - Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với Registrar Server.
OPTIONS – Sử dụng để xỏc định năng lực của server.
INFO – Sử dụng để tải cỏc thụng tin như tone DTMF.
Giao thức SIP cú nhiều điểm trựng hợp với giao thức HTTP. Cỏc bản tin trả lời cỏc bản tin SIP nờu trờn gồm cú:
1xx – Cỏc bản tin chung.
2xx – Thành cụng.
3xx – Chuyển địa chỉ.
4xx – Yờu cầu khụng được đỏp ứng.
6xx – Sự cố toàn mạng.
Cỏc bản tin SIP đều cú khuụn dạng text, tương tự như HTTP. Mào đầu của bản tin SIP cũng tương tự như HTTP và SIP cũng hỗ trợ MIME (một số chuẩn về e-mail). Sau đõy là thớ dụ về mào đầu của bản tin SIP:
--- SIP Header
--- INVITE sip:5120@192.168.36.180 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060 From: sip:5121@192.168.6.21 To: <sip:5120@192.168.36.180> Call-ID: c2943000-e0563-2a1ce-2e323931@192.168.6.21 CSeq: 100 INVITE Expires: 180
User-Agent: Cisco IP Phone/ Rev. 1/ SIP enabled Accept: application/sdp
Contact: sip:5121@192.168.6.21:5060 Content-Type: application/sdp
2.2.3. Hoạt động của SIP:
Người gọi và người bị gọi được xỏc định qua cỏc địa chỉ SIP. Khi thực hiện một cuộc gọi dựng bỏo hiệu SIP, người gọi đầu tiờn cần phải xỏc định Server phự hợp để gửi yờu cầu tới một yờu cầu. Bờn gọi cú thể đi tới bờn bị gọi một cỏch trực tiếp hay thụng qua cỏc Server chỉ đường. Trường call ID trong phần tiờu đề của một thụng điệp SIP nhận dạng duy nhất một cuộc gọi.
Địa chỉ SIP:
Cỏc trạm SIP được nhận dạng qua địa chỉ SIP cú dạng như cỏc địa chỉ tài nguyờn toàn cầu URL (Universal Resouce Locator) là user@host. Phần User cú thể là tờn người sử dụng hay số điện thoại, phần host cú thể là tờn miền (domain name) hay địa chỉ mạng và cú thể dựng địa chỉ e-mail làm địa chỉ SIP. Vớ dụ : sip:leminh@mail.hut.edu.vn hay sip:4085376@193.100.101.23
Một địa chỉ SIP cú thể đại diện cho một cỏ nhõn hoặc một nhúm người.
Xỏc định một SIP server:
Một Client cú thể gửi một yờu cầu trực tiếp tới một Proxy Server ở trong cựng một vựng hoặc gửi tới địa chỉ IP và cổng tương ứng với địa chỉ SIP. Gửi
một yờu cầu trực tiếp là tương đối dễ vỡ trạm cuối biết về proxy server phục vụ nú. Nếu gửi theo cỏch thứ hai thỡ phức tạp hơn vỡ client phải xỏc định địa chỉ IP và địa chỉ cổng của server.
Mời tham gia đàm thoại:
Một lời mời thành cụng bao gồm một thụng điệp INVITE và một thụng điệp ACK đỏp lại. Yờu cầu INVITE mời bờn bị gọi tham gia vào một hội nghị hoặc một đối thoại hai bờn. Sau đú nếu bờn bị gọi đồng ý tham gia thỡ xỏc nhận bằng cỏch gửi lại một thụng điệp ACK. Yờu cầu INVITE bao gồm một bản mụ tả phiờn cung cấp cho bờn bị gọi đầy đủ thụng tin để tham gia vào phiờn đú. Nếu bờn bị gọi hưởng ứng lời mời thỡ nú cũng gửi lại một bản giống như vậy trong thụng điệp ACK.
Xỏc định ngƣời bị gọi :
Bờn bị gọi cú thể thay đổi địa điểm từ trạm cuối này sang trạm cuối khỏc. Anh ta cú thể lỳc thỡ kết nối vào mạng LAN trong cụng ty, lỳc thỡ truy nhập từ nhà vào mạng cụng cộng của một ISP. Những vị trớ này cú thể đăng kớ một cỏch mềm dẻo với SIP Server hoặc với cỏc Server xỏc định vị trớ ở ngoài hệ thống SIP. Trong trường hợp sau cỏc SIP Server phải lưu trữ một bảng danh sỏch cỏc vị trớ cú thể. Một server vị trớ thực sự trong hệ thống SIP sinh ra cỏc bảng danh sỏch này và chuyển cho SIP server.
Hoạt động thiết lập cuộc gọi trong hệ thống SIP:
Cỏc SIP server cú thể hoạt động như một Proxy server hoặc Redirect server. SIP server cú thể liờn lạc với một Location server bờn ngoài để cú thụng tin về đường đi tới đớch. Location server cú thể là bất kỡ hệ thống nào chứa thụng tin về thuờ bao bị gọi.
2.2.4. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP
UAC Proxy Server Redirect Server Proxy Server INVITE INVITE INVITE INVITE INVITE ACK ACK
ACK ACK ACK
MovedTemporarily MovedTemporarily Ringing Ringing Ringing RTP Media Path BYE BYE BYE OK OK OK UAS
Hỡnh 2.9. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP
Đầu tiờn UAC (User Agent Client) sẽ gửi bản tin yờu cầu INVITE tới Proxy Server, vỡ cú một số Proxy Server được dựng nờn Proxy Server này sẽ gửi bản tin INVITE tới Redirect Server để xỏc định vị trớ mà bản tin yờu cầu sẽ đến. Redirect Server liờn lạc với Location Server để xỏc định vị trớ. Sau đú Redirect Server này sẽ gửi địa chỉ tạm thời cho Proxy Server và Proxy Server này phỳc đỏp bằng ACK là đó nhận được địa chỉ.
Tương tự, khi Proxy Server này đó nhận được địa chỉ sẽ gửi bản tin INVITE đến Proxy Server tiếp theo và Proxy Server này cũng gửi yờu cầu INVITE tới Redirect Server để hỏi địa chỉ. Sau đú Proxy Server này gửi bản tin INVITE tới UAS (User Agent Server).
Sau đú bờn UAS sẽ bỏo hiệu bằng tiếng chuụng Ringing, và UAC phỳc đỏp bằng bản tin ACK. Và đường truyền được thiết lập giữa hai bờn dựng giao thức thời gian thực RTP.
Khi kết thỳc phiờn làm việc thỡ UAS sẽ gửi bản tin BYE tới UAC và UAC sẽ chấp nhận bằng bản tin OK. Phiờn làm việc sẽ kết thỳc giữa hai bờn.
2.2.5. Tớnh năng của SIP
Giao thức SIP được thiết kế với những tiờu chớ sau:
Tớch hợp với cỏc giao thức đó cú của IETF
Đơn giản và cú khả năng mở rộng
Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
Dễ dàng tạo tớnh năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới
Tớch hợp với cỏc giao thức đó cú của IETF
Cỏc giao thức khỏc của IETF cú thể sử dụng để xõy dựng những ứng dụng SIP. SIP cú thể hoạt động cựng với nhiều giao thức như
- RSVP (Resource Reservation Protocol) giao thức lưu trữ tài nguyờn mạng.
- RTP giao thức giao vận dữ liệu thời gian thực .
- RTSP (Real Time Streaming Protocol) giao thức kiểm soỏt luồng dữ liệu. - SAP (Session Advertisement Protocol) giao thức quảng cỏo trong phiờn
kết nối.
- SDP (Session Description Protocol) giao thức mụ tả cỏc phiờn kết nối đa phương tiện.
- MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) giao thức thư điện tử. - HTTP (Hypertext Transfer Protocol) giao thức để truy nhập trang Web. - COPS (Common Open Policy Service).
- OSP (Open Settlement Protocol).
Đơn giản và cú khả năng mở rộng
SIP cú rất ớt bản tin, khụng cú cỏc chức năng thừa nhưng SIP cú thể sử dụng để thiết lập những phiờn kết nối phức tạp như hội nghị...Đơn giản, gọn nhẹ, dựa
trờn khuụn dạng text, SIP là giao thức ra đời sau và đó khắc phục được điểm yếu của nhiều giao thức trước đõy.
Cỏc phần mềm Proxy Server, Registrar Server, Redirect Server, Location Server... cú thể chạy trờn cỏc mỏy chủ khỏc nhau và việc cài đặt thờm mỏy chủ hoàn toàn khụng ảnh hưởng đến cỏc mỏy chủ đó cú. Chớnh vỡ thế hệ thống chuyển mạch SIP cú thể dễ dàng nõng cấp.
Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
Do cú Proxy Server, Registrar Server và Redirect Server hệ thống luụn nắm được địa điểm chớnh xỏc của thuờ bao. Thớ dụ thuờ bao với địa chỉ
ktcm@vnpt.vn cú thể nhận được cuộc gọi thoại hay thụng điệp ở bất cứ địa điểm nào qua bất cứ đầu cuối nào như mỏy tớnh để bàn, mỏy xỏch tay, điện thoại SIP...Với SIP rất nhiều dịch vụ di động mới được hỗ trợ như presence (biết trạng thỏi của đầu cuối) và call forking.
Dễ dàng tạo tớnh năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới
Là giao thức khởi tạo phiờn trong mạng chuyển mạch gúi SIP cho phộp tạo ra những tớnh năng mới hay dịch vụ mới một cỏch nhanh chúng. Call Processing Language (CPL) và Common Gateway Interface (CGI) là một số cụng cụ để thực hiện điều này. SIP hỗ trợ cỏc dịch vụ thoại như call waiting, call forwarding, call blocking..., hỗ trợ thụng điệp thống nhất...
2.2.6. So sỏnh H.323 và SIP
Giữa H.323 và SIP cú nhiều điểm tương đồng. Cả hai đều cho phộp điều khiển, thiết lập và huỷ cuộc gọi. Cả H.323 và SIP đều hỗ trợ tất cả cỏc dịch vụ cần thiết, tuy nhiờn cú một số điểm khỏc biệt giữa hai chuẩn này. Đú là:
H.323 hỗ trợ hội nghị đa phương tiện rất phức tạp. Hội nghị H.323 về nguyờn tắc cú thể cho phộp cỏc thành viờn sử dụng những dịch vụ như bảng thụng bỏo, 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 nõng cấp để hỗ trợ chức năng này.
Bảng dưới đõy sẽ đưa ra so sỏnh chi tiết về một số điểm khỏc biệt giữa chuẩn SIP và chuẩn H.323:
Cỏc vấn đề SIP H.323
Tổ chức IETF ITU
Quan hệ kết nối Ngang cấp Ngang cấp
Khởi điểm Dựa trờn mạng Internet và Web. Cỳ phỏp và bản tin tương tự như HTTP.
Cơ sở là mạng thoại. Giao thức bỏo hiệu tuõn theo chuẩn ISDN Q.SIG.
Đầu cuối Đầu cuối thụng minh SIP Đầu cuối thụng minh H.323
Cỏc server lừi SIP proxy, redirect, location, và registration servers.
H.323 Gatekeeper
Tỡnh hỡnh hiện nay
Giai đoạn thử nghiệm khả năng cựng hoạt động của thiết bị của cỏc nhà cung cấp khỏc nhau đó kết thỳc. SIP nhanh chúng trở nờn phổ biến.
Đó được sử dụng rộng rói.
Khuụn dạng bản tin
Text, UTF-8 Nhị phõn ASN.1 PER
Trễ thiết lập cuộc gọi
1.5 RTT (round-trip time, tức chu kỳ gửi bản tin và nhận bản tin trả lời hay xỏc nhận)
6-7 RTT hoặc hơn
Giỏm sỏt trạng thỏi cuộc gọi
Cú 2 lựa chọn: chỉ trong thời gian thiết lập cuộc gọi hoặc suốt thời gian cuộc gọi
Phiờn bản 1 và 2: mỏy chủ phải giỏm sỏt trong suốt thời gian cuộc gọi và phải giữ trạng thỏi kết nối TCP -> hạn chế khả năng mở rộng và giảm độ tin cậy
Bỏo hiệu quảng bỏ (cho cả nhúm...)
Cú hỗ trợ Khụng
Chất lượng dịch vụ
Sử dụng cỏc giao thức khỏc như RSVP, OPS, OSP để đảm bảo chất lượng dịch vụ
Gatekeeper điều khiển băng thụng. H.323 khuyến nghị dựng RSVP để lưu dữ tài nguyờn mạng.
Bảo mật Đăng ký tại registrar server, cú xỏc nhận đầu cuối và mó hoỏ
Chỉ đăng ký khi trong mạng cú gatekeeper, xỏc nhận và mó hoỏ theo chuẩn H.235.
Định vị đầu cuối và định tuyến cuộc gọi
Dựng SIP URL để đỏnh địa chỉ. Định tuyến nhờ sử dụng Redirect và Location server
Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tờn ảo H.323 và phương phỏp ỏnh xạ địa chỉ nếu trong mạng cú gatekeeper. Chức năng định tuyến do gatekeeper đảm nhiệm.
Tớnh năng thoại Hỗ trợ cỏc tớnh năng của cuộc gọi cơ bản
Hỗ trợ cỏc tớnh năng của cuộc gọi cơ bản
Hội nghị Hội nghị cơ sở, quản lý phõn tỏn Được thiết kế nhằm hỗ trợ rất nhiều tớnh năng hội nghị, kể cả thoại, hỡnh ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung -> MC cú thể tắc nghẽn
Tạo tớnh năng và dịch vụ mới
Dễ dàng, sử dụng SIP-CGI và CPL H.450.1
Khả năng mở rộng Dễ dàng Hạn chế
Tớch hợp với web Rất tốt, hỗ trợ click-to-dial Kộm
Bảng 2.2. So sỏnh SIP và H.323 2.3. Bỏo hiệu theo giao thức MGCP 2.3. Bỏo hiệu theo giao thức MGCP
2.3.1. Giới thiệu chung
Cú rất nhiều phương phỏp bỏo hiệu mới cho VoIP đó được phỏt triển. Trong phần này trỡnh bày phương phỏp dựa trờn giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) và phiờn bản mới của nú là MGCP (Media Gateway Control Protocol).
SGCP ra đời là do những vấn đề sau:
Chuyển tiếp bỏo hiệu cuộc gọi từ mạng PSTN sang mạng VoIP gặp khú khăn.Vỡ khi chuyển đổi cỏc bản tin bỏo hiệu SS7 thành cỏc bản tin bỏo hiệu cuộc gọi Q.931 sẽ gõy mất mỏt thụng tin do nội dung hai loại bản tin khụng giống nhau.
Thời gian thiết lập cuộc gọi trong H323 quỏ dài và trải qua nhiều giai đoạn.
“Media Gateway Control Protocol (MGCP) - là giao thức sử dụng để điều khiển cỏc gateway thoại từ cỏc thiết bị điều khiển cuộc gọi, được gọi là Media Gateway Controller hoặc Call Agent”. Đõy là định nghĩa về MGCP trớch từ IETF RFC 2705 Media Gateway Control Protocol.
Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được mụ tả trờn hỡnh 2.10. MGC thực hiện bỏo hiệu cuộc gọi, điều khiển MG. MGC và MG trao đổi lệnh với nhau thụng qua MGCP.
MGCP ra đời nhằm tỏch biệt cỏc chức năng bỏo hiệu và thiết lập đường truyền. MGC/SW sau khi nhận được yờu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dựng giao thức MGCP để điều khiển Gateway thiết lập phiờn kết nối giữa hai