2) Nội dung cỏc phần thuyết minh và tớnh toỏn:
2.2.2 Cỏc giao thức bỏo hiệu Voip
2.2.2.1 Giao thức bỏo hiệu H.323
- Khi đề cập đến thoại IP, tiờu chuẩn quốc tế thƣờng đƣợc đề cập đến là H.323. Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T phỏt triển cho phộp truyền thụng đa phƣơng tiện qua cỏc hệ thống dựa trờn mạng chuyển mạch gúi, vớ dụ nhƣ Internet. Nú đƣợc ITU_T ban hành lần đầu tiờn vào năm 1996 và gần đõy nhất là năm 1998. H.323 là chuẩn riờng cho cỏc thành phần mạng, cỏc giao thức và cỏc thủ tục cung cấp cỏc dịch vụ thụng tin multimedia nhƣ : audio thời gian thực, video và thụng tin dữ liệu qua cỏc mạng chuyển mạch gúi, bao gồm cỏc mạng dựa trờn giao thức IP.
Cỏc thành phần trong mạng:
- Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Endpoint). - Gatekeeper:
Một miền H.323 trờn cơ sở mạng IP là tập hợp tất cả cỏc đầu cuối đƣợc gỏn với một bớ danh. Mỗi miền đƣợc quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là trung tõm đầu nóo, đúng vai trũ giỏm sỏt mọi hoạt động trong miền đú. Đõy là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiờn nếu cú mặt Gatekeeper trong mạng thỡ cỏc đầu cuối H.323 và cỏc Gateway phải hoạt động theo cỏc dịch vụ của Gatekeeper đú. Mọi thụng tin trao đổi của Gatekeeper đều đƣợc định nghĩa trong RAS. Mỗi ngƣời dựng tại đầu cuối đƣợc Gatekeeper gỏn cho một mức ƣu tiờn duy nhất. Mức ƣu tiờn này rất cần thiết cho cơ chế bỏo hiệu cuộc gọi mà cựng một lỳc nhiều ngƣời sử dụng.
- Khối điều khiển đa điểm:
Khối điều khiển đa điểm (MCU) đƣợc sử dụng khi một cuộc gọi hay hội nghị cần giữ nhiều kết nối hoạt động. Do cú một số hữu hạn cỏc kết nối đồng thời, nờn cỏc MCU giỏm sỏt sự thoả thuận giữa cỏc đầu cuối và sự kiểm tra mọi đầu cuối về tớnh năng mà chỳng cú thể cung cấp cho hội nghị hoặc cuộc gọi. Cỏc MCU gồm hai phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) và Bộ xử lý đa điểm (MP).
Bộ điều khiển đa điểm cú trỏch nhiệm trong việc thỏa thuận và quyết định khả năng của cỏc đầu cuối. Trong khi đú bộ xử lý đa điểm đƣợc sử dụng để xử lý multimedia, cỏc luồng trong suốt quỏ trỡnh của một hội nghị hoặc một cuộc gọi đa điểm.
Hỡnh 2.2 Giao thức bỏo hiệu H.323
- Giao thức H.323 đƣợc chia làm 3 phần chớnh:
Bỏo hiệu H.225 RAS (Registration, Admissions, and Status): bỏo hiệu giữa thiết bị đầu cuối với H.323 gatekeeper trƣớc khi thiết lập cuộc gọi.
Bỏo hiệu H.225 Q.931 sử dụng để kết nối, duy trỡ và hủy kết nối giữa hai đầu cuối.
Bỏo hiệu H.245 sử dụng để thiết lập phiờn truyền media sử dụng giao thức RTP.
Bỏo hiệu RAS:
- Bỏo hiệu RAS cung cấp điều khiển tiền cuộc gọi trong mạng H.323 cú tồn tại gatekeeper và một vựng dịch vụ(do gatekeeper đú quản lý). Kờnh RAS đƣợc thiết lập giữa cỏc thiết bị đầu cuối và gatekeeper qua mạng IP. Kờnh RAS đƣợc mở trƣớc khi cỏc kờnh khỏc đƣợc thiết lập và độc lập với cỏc kờnh điều khiển cuộc gọi và media khỏc. Bỏo hiệu này đƣợc truyền trờn UDP cho phộp đăng kớ, chấp nhận, thay đổi băng thụng, trạng thỏi và hủy.
- Bỏo hiệu RAS chia làm cỏc loại sau:
Tỡm kiếm Gatekeeper: việc này cú thể đƣợc thực hiện thủ cụng hoặc tự
động cho phộp xỏc định gatekeeper mà thiết bị đầu cuối đăng kớ (để cú thể sử dụng dịch vụ sau này).
Đăng kớ: cho phộp gateway, thiết bị đầu cuối và MCU tham gia vào một
vựng dịch vụ do gatekeeper quản lý và thụng bỏo cho gatekeeper về địa chỉ và bớ danh của nú.
Xỏc định vị trớ thiết bị đầu cuối: Thiết bị đầu cuối và gatekeeper sử dụng
bản tin này để lấy thờm thụng tin khi chỉ cú thụng tin vớ danh đƣợc chỉ ra. Bản tin này đƣợc gửi thụng qua địa chỉ kờnh RAS của gatekeeper hoặc multicast.
Admissions: bản tin giữa cỏc thiết bị đầu cuối và gatekeeper cung cấp cơ sở
cho việc thiết lập cuộc gọi và điều khiển băng thụng sau này. Bản tin này bao gồm cả cỏc yờu cầu về băng thụng(cú thể đƣợc thay đổi bởi gatekeeper).
IP UDP RTP TCP A / V Codecs A / V Application RTCP H.225.0 RAS Signaling H.225.0 Call Signaling (Q.931) H.245 Control Signaling
Thụng tin trạng thỏi: dựng để lấy thụng tin trạng thỏi của một thiết bị đầu
cuối. Ta cú thể sử dụng bản tin này để theo dừi trạng thỏi online hay offline của thiết bị đầu cuối trong tỡnh trạng mạng bị lỗi. Thụng thƣờng bản tin này sẽ đƣợc gửi 10 giõy một lần. Trong quỏ trỡnh cuộc gọi, gatekeeper cú thể yờu cầu thiết bị đầu cuối gửi theo chu kỡ cỏc bản tin trạng thỏi.
Điều khiển băng thụng: Dựng để thay đổi băng thụng cho cuộc gọi.
Hủy kết nối: Khi muốn kết thỳc cuộc gọi thỡ trƣớc hết thiết bị đầu cuối
dừng hết mọi kết nối và đúng hết cỏc kờnh logic lại. Sau đú, nú sẽ ngắt phiờn H.245 và gửi tớn hiệu RLC trờn kờnh bỏo hiệu cuộc gọi. Ở bƣớc này, nếu khụng cú gatekeeper thỡ cuộc gọi sẽ đƣợc hủy cũn nếu khụng thỡ cỏc bản tin sẽ đƣợc gửi trờn kờnh RAS để kết thỳc cuộc gọi.
Bỏo hiệu điểu khiển cuộc gọi H.225:
- Trong mạng H.323, chức năng điều khiển cuộc gọi dựa trờn cơ sở giao thức H.323 với việc sử dụng bản tin bỏo hiệu Q.931. Một kờnh điều khiển cuộc gọi đƣợc tạo ra dựa trờn giao thức TCP/IP với cổng 1720. Tổng này thiết lập cỏc bản tin điều khiển cuộc gọi giữa hai thiết bị đầu cuối với mục đớch thiết lập, duy trỡ và kết thỳc cuộc gọi. H.225 cũng sử dụng bản tin Q.932 cho cỏc dịch vụ bổ sung. Cỏc bản tin Q.931 và Q.932 thƣờng đƣợc sử dụng trong mạng H.323:
Setup: Đƣợc gửi từ thực thể H.323 chủ gọi để cố gắng thiết lập kết nối tới
thực thể H.323 bị gọi qua cổng 1720 TCP.
Call Proceeding: thực thể bị gọi gửi bản tin này tới thực thể chủ gọi để chỉ
thị rằng thủ tục thiết lập cuộc gọi đó đƣợc khởi tạo.
Alerting: Đƣợc gửi từ thực thể bị gọi tới thực thể chủ gọi để chỉ thị rằng
chuụng bờn đớch bắt đầu rung.
Connect: Đƣợc gửi từ thực thể bị gọi để thụng bỏo rằng bờn bị gọi đó trả
lời cuộc gọi. Bản tin Connnect cú thể mang địa chỉ truyền vận UDP/IP.
Release Complete: Đƣợc gửi bởi một đầu cuối khởi tạo ngắt kết nối, nú chỉ
thị rằng cuộc gọi đang bị giải phúng. Bản tin này chỉ cú thể đƣợc gửi đi nếu kờnh bỏo hiệu cuộc gọi đƣợc mở hoặc đang hoạt động.
Facility: Đõy là một bản tin Q.932 dựng để yờu cầu hoặc phỳc đỏp cỏc dịch
vụ bổ sung. Nú cũng đƣợc dựng để cảnh bỏo rằng một cuộc gọi sẽ đƣợc định tuyến trực tiếp hay thụng qua GK.
Hỡnh 2.3 Q.931 trong thiết lập cuộc gọi
1. Thiết bị đầu cuối H.323 gửi bản tin Setup yờu cầu thiết lập cuộc gọi. Giả sử ở đõy bản tin đƣợc gửi tới Gatekeeper (thiết lập cuộc gọi thụng qua Gatekeeper). 2. Gatekeeper sẻ gửi trả lại bản tin Call Proceeding nhằm thụng bỏo cho phớa gọi
rằng: Thiết bị này đang thực hiện thiết lập cuộc gọi.
3. Khi đầu cuối bị gọi rung chuụng, Gatekeeper sẽ gửi bản tin Alerting về đầu cuối gọi thụng bỏo về trạng thỏi này.
4. Khi ngƣời đƣợc gọi nhấc mỏy, bản tin Connect sẽ đƣợc gửi tới đầu cuối gọi thụng bỏo cuộc gọi đó đƣợc thiết lập.
5. Cuộc gọi đƣợc thực hiện
Giao thức H.245:
- Chức năng H.245 là thiết lập cỏc kờnh logic để truyền audio, video, data và cỏc thụng tin kờnh điều khiển. Giữa hai thiết bị đầu cuối đƣợc thiết lập một kờnh H.245 cho một cuộc gọi. Kờnh điều khiển này đƣợc tạo dựa trờn TCP gỏn động port. Chức năng điều khiển của kờnh H.245 là thƣơng lƣợng về một số thụng số sau:
Bộ mó húa tiếng núi sẽ đƣợc sử dụng ở hai phớa. Lấy vớ dụ, chuẩn mó húa tiếng núi và tốc độ bit tƣơng ứng nhƣ sau: G.729 - 8 kbps, G.728 - 16 kbps, G.711 - 64 kbps, G.723 - 5.3 hay 6.3 kbps, G.722 - 48, 56, và 64 kbps…
Thƣơng lƣợng về Chủ/tớ giữa hai thiết bị đầu cuối: xỏc lập vai trũ của cỏc thiết bị trong khi thực hiện cuộc gọi trỏnh hiện tƣợng xung đột.
Round-Trip Delay: xỏc định độ trễ giữa phớa phỏt và phớa thu. Dựa vào thụng số này để xỏc định kết nối vẫn hoạt động.
Bỏo hiệu trờn kờnh logic để thực hiện việc mở và đúng cỏc kờnh logic. Cỏc kờnh này đƣợc thiết lập trƣớc khi thụng tin đƣợc truyền đến đú. Bỏo hiệu này cú thể thiết lập kờnh đơn hƣớng hoặc song hƣớng. Sau khi kờnh logic đó đƣợc thiết lập, cổng UDP cho kờnh media RTP đƣợc truyền từ phớa nhận tới phớa phỏt. Khi sử dụng một hỡnh định tuyến qua Gatekeeper thỡ Gatekeeper sẽ
chuyển hƣớng luồng RTP bằng cỏch cung cấp địa chỉ UDP/IP thực của thiết bị đầu cuối. Luồng RTP sẽ truyền trực tiếp giữa hai thiết bị đầu cuối với nhau.
2.2.2.2 Giao thức SIP:
- SIP là giao thức bỏo hiệu điều khiển lớp ứng dụng đƣợc dựng để thiết lập, duy trỡ, kết thỳc cỏc phiờn truyền thụng đa phƣơng tiện (multimedia). Cỏc phiờn multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, và cỏc ứng dụng tƣơng tự cú liờn quan đến cỏc phƣơng tiện truyền đạt (media) nhƣ õm thanh, hỡnh ảnh, và dữ liệu. SIP sử dụng cỏc bản tin mời (INVITE) để thiết lập cỏc phiờn và để mang cỏc thụng tin mụ tả phiờn truyền dẫn. SIP hỗ trợ cỏc phiờn đơn bỏ (unicast) và quảng bỏ (multicast) tƣơng ứng cỏc cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm. Cú thể sử dụng năm chức năng của SIP để thiết lập và kết thỳc truyền dẫn là định vị thuờ bao, khả năng thuờ bao, độ sẵn sàng của thuờ bao, thiết lập cuộc gọi và xử lý cuộc gọi.
- SIP đƣợc IETF đƣa ra trong RFC 2543. Nú là một giao thức dựa trờn ý tƣởng và cấu trỳc của HTTP giao thức trao đổi thụng tin của World Wide Web và là một phần trong kiến trỳc multimedia của IETF. Cỏc giao thức cú liờn quan đến SIP bao gồm giao thức đặt trƣớc tài nguyờn RSVP, giao thức truyền vận thời gian thực RTP, giao thức cảnh bỏo phiờn SAP, giao thức miờu tả phiờn SDP. Cỏc chức năng của SIP độc lập, nờn chỳng khụng phụ thuộc vào bất kỳ giao thức nào thuộc cỏc giao thức trờn.
- Mặt khỏc, SIP cú thể hoạt động kết hợp với cỏc giao thức bỏo hiệu khỏc nhƣ H.323. SIP là một giao thức theo thiết kế mở do đú nú cú thể đƣợc mở rộng để phỏt triển thờm cỏc chức năng mới. Sự linh hoạt của cỏc bản tin SIP cũng cho phộp đỏp ứng cỏc dịch vụ thoại tiờn tiến bao gồm cả cỏc dịch vụ di động.
Cỏc thành phần trong mạng:
- SIP Client: là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP nhƣ SIP phone, chƣơng trỡnh chat,… Đõy chớnh là giao diện và dịch vụ của mạng SIP cho ngƣời dựng.
- SIP Server: là thiết bị trong mạng xử lý cỏc bản tin SIP với cỏc chức năng cụ thể nhƣ sau:
Proxy Server: là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ chuyển tiếp cỏc SIP request tới thực thể khỏc trong mạng. Nhƣ vậy, chức năng chớnh của nú trong mạng là định tuyến cho cỏc bản tin đến đớch. Proxy server cũng cung cấp cỏc chức năng xỏc thực trƣớc khi cho khai thỏc dịch vụ. Một proxy cú thể lƣu (stateful) hoặc khụng lƣu trạng thỏi (stateless) của bản tin trƣớc đú. Thụng thƣờng, proxy cú lƣu trạng thỏi, chỳng duy trỡ trạng thỏi trong suốt transaction (khoảng 32 giõy).
Redirect Server: trả về bản tin lớp 300 để thụng bỏo thiết bị là chuyển hƣớng bản tin tới địa chỉ khỏc – tự liờn lạc thụng qua địa chỉ trả về.
Registrar server: là server nhận bản tin SIP REGISTER yờu cầu và cập nhật thụng tin từ bản tin request vào “location database” nằm trong Location Server.
Location Server: lƣu thụng tin trạng thỏi hiện tại của ngƣời dựng trong mạng SIP.
Bản tin SIP:
Cỏc loại bản tin SIP:
- Bản tin yờu cầu (Request): đƣợc gửi từ client tới server. RFC 3261 định nghĩa 6 kiểu bản tin request cho phộp UA và proxy cú thẻ xỏc định ngƣời dựng, khởi tạo, sử đổi, hủy một phiờn.
Bản tin INVITE: yờu cầu thiết lập một phiờn hoặc để thay đổi cỏc đặc tớnh của phiờn trƣớc đú.Trong bản tin này cú sử dụng SDP để định nghĩa về cỏc thụng số media của phiờn. Một response thành cụng cú giỏ trị 200 đƣợc trả lại cỏc thụng số mà ngƣời đƣợc gọi chấp nhận trong phiờn media.
Bản tin ACK xỏc nhận rằng client đó nhận đƣợc response cuối cựng của bản tin INVITE. ACK chỉ đƣợc sử dụng kốm với bản tin INVITE. ACK đƣợc gửi từ đầu cuối đến đầu cuối cho response 200 OK. ACK cũng cú thể chứa phần thõn bản tin với mụ tả phiờn cuối cựng nếu bản tin INVITE khụng chứa.
Bản tin OPTIONS: UA sử dụng request này để truy vấn tới server về khả năng của nú.
Bản tin BYE: UA sử dụng bản tin này để yờu cầu hủy một phiờn đó đƣợc thiết lập trƣớc đú.
Bản tin CANCEL: cho phộp client và server hủy một request, vớ dụ nhƣ INVITE. Nú khụng ảnh hƣởng tới request đó hoàn thành trƣớc đú mà server đó gửi response.
Bản tin REGISTER: Một client sử sụng REGISTER để yờu cầu đang kớ vị trớ của nú tới AOR (address of record) của ngƣời dựng với SIP server.
- Bản tin đỏp ứng (Response): server gửi bản tin SIP đỏp ứng (SIP response) tới client để bỏo về trạng thỏi của SIP request mà client gửi trƣớc đú. Cỏc SIP response đƣợc đỏnh số từ 100 đến 699, đƣợc chia thành cỏc lớp nghĩa khỏc nhau:
Bảng 2.3 Phõn chia cỏc lớp Response
Cỏc lớp Response
Mó trả về Mụ tả
Thụng tin 100 Đang thực hiện kết nối 180 Đang đổ chuụng
181 Cuộc gọi đang đƣợc chuyển tiếp 182 Đƣợc đặt vào hàng đợi
183 Phiờn đang đƣợc xử lý Thành cụng 200 Thành cụng
Cỏc lớp Response Mó trả về Mụ tả 301 Chuyển vĩnh viễn 302 Chuyển tạm thời 305 Sử dụng proxy 380 Dịch vụ khỏc
Lỗi Client 400 Yờu cầu khụng hợp lệ 401 Khụng nhận dạng đƣợc 402 Yờu cầu thành toỏn
403 Bị cấm
404 Khụng tỡm thấy
405 Phƣớng thức khụng đƣợc phộp 406 Khụng chấp nhận
407 Yờu cầu xỏc thực Proxy 408 Request timeout
410 Đó dời đi
413 Yờu cầu quỏ dài
414 URL đƣợc yờu cầu quỏ lớn 415 Khụng hỗ trợ kiểu media 416 Khụng hỗ trợ URI 420 Phần mở rộng lỗi 421 Yờu cầu phần mở rộng
423 Khoảng thời gian giữa hai sự kiện quỏ ngắn 480 Tạm thời chƣa sẵn sàng
481 Transaction khụng tồn tại
482 Phỏt hiện thấy “loop” (chu trỡnh) 483 Quỏ nhiều “hop”
484 Địa chỉ khụng đủ 485 Mật mở khụng rừ ràng
486 Đang bận
487 Yờu cầu bị hủy
Cỏc lớp Response
Mó trả về Mụ tả
491 Yờu cầu chƣa đƣợc giải quyết 493 Khụng giải mó đƣợc
Lỗi Server 500 Lỗi nội tại trong server 501 Chƣa đƣợc thực hiện đầu đủ 502 Gateway lỗi
503 Dịch vị khụng tồn tại 504 Server timeout
505 Phiờn bản SIP khụng đƣợc hỗ trợ 513 Bản tin quỏ lớn
Lỗi toàn cục 600 Bận ở khắp mọi nơi 603 Suy sụp
604 Khụng tồn tại
606 Khụng thể chấp nhận
Mụ tả cuộc gọi SIP:
Hỡnh 2.4 Thiết lập cuộc gọi SIP với Proxy Server
1. Proxy server nhận đƣợc bản tin INVITE từ client.
2. Proxy server liờn lạc với Location server để xỏc định địa chỉ của ngƣời bị gọi. 3. Location server xỏc định vị trớ của ngƣời đƣợc gọi và cung cấp địa chỉ server
đớch.
4. Bản tin INVITE đƣợc chuyển tiếp tới địa chỉ mà Location server trả về. Proxy server sẽ thờm tiờu đề Record-Route vào bản tin INVITE để chắc rằng tất cả
cỏc bản tin tuần tự sau đú đƣợc định tuyến qua proxy. Điều này cần thiết cho quỏ trỡnh tớnh cƣớc hoặc cỏc ứng dụng khỏc cần thiết để kiểm soỏt cỏc bản tin cho dialog này.
5. Phớa đƣợc gọi rung chuụng. Ngƣời đƣợc gọi nhấc mỏy. 6. Phớa đƣợc gọi gửi bản tin 200 OK thụng bỏo cuộc gọi bắt đầu. 7. Bản tin 200 OK đƣợc chuyển tiếp qua proxy server tới phớa gọi.
8. Phớa gọi trả lời bản tin 200 OK nhận đƣợc bằng bản tin ACK tới proxy-server