1) Giới thiệu chung
ITU-T khụng phải là tổ chức tiờu chuẩn duy nhất đưa ra kế hoạch thiết lập kết nối thoại IP và đúng gúi audio. IETF cũng đưa ra cỏc chuẩn của riờng mỡnh đối với những hệ thống VoIP, " Giao thức khởi tạo phiờn " - SIP.
Những người đề xuất SIP cho rằng H.323, dự định xuất hiện trong bỏo hiệu ATM và ISDN, là khụng thớch hợp cho điều khiển hệ thống VoIP núi chung và trong thoại Internet núi riờng. Lí do là H.323 vốn dĩ rất phức tạp, hỗ trợ cỏc chức năng phần lớn là khụng cần thiết cho thoại IP do đú đũi hỏi chi phớ cao và khụng hiệu quả.
Đồng thời, những người ủng hộ SIP cũng cho rằng H.323 khụng cú khả năng mở rộng. Đõy là yờu cầu đối với giao thức bỏo hiệu cho cụng nghệ nh VoIP, là những cụng nghệ chắc chắn sẽ phỏt triển và hỗ trợ cỏc dịch vụ và đặc tớnh mới. Kinh nghiệm trong sử dụng cỏc giao thức Internet mail (SMTP) đó cung cấp rất nhiều triết lý phỏt triển SIP, trong đú tập trung vào khả năng thớch ứng của bỏo hiệu trong tương lai.
SIP dựa trờn ý tưởng và cấu trỳc của HTTP (Hypertext Transfer Protocol), giao thức trao đổi thụng tin của World Wide Web. Nú được định nghĩa nh một giao thức Client-Server, trong đú cỏc yờu cầu được bờn gọi (client) đưa ra và bờn bị gọi (server) trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và cỏc trường mào đầu của HTTP, xỏc định nội dung luồng thụng tin theo mào đầu thực thể (mụ tả nội dung - kiểu loại) và cho phộp xỏc nhận cỏc phương phỏp sử dụng giống nhau được sử dụng trờn Web.
SIP định nghĩa cỏc bản tin INVITE và ACK giống nh bản tin Setup và Connect trong H.225, trong đú cả hai đều định nghĩa quỏ trỡnh mở 1 kờnh tin cậy mà thụng qua đú cuộc gọi cú thể đi qua. Tuy nhiờn khỏc với H.225, độ tin cậy của kờnh này khụng phụ thuộc vào TCP. Cỏc nhà đề xuất SIP kiến nghị
rằng việc tớch hợp độ tin cậy vào lớp ứng dụng này cho phộp kết hợp một cỏch chặt chẽ cỏc giỏ trị điều chỉnh để ứng dụng, cú thể tối ưu hoỏ VoIP hơn là phụ thuộc vào những giỏ trị "mục đớch chung chung" của TCP.
Cuối cựng, SIP dựa vào giao thức mụ tả phiờn SDP, một tiờu chuẩn khỏc của IETF, để thực hiện sự sắp xếp tương tự theo cơ cấu chuyển đổi dung lượng của H.245. SDP được dựng để nhận dạng mó tổng đài trong những cuộc gọi sử dụng một mụ tả nguyờn bản đơn. SDP cũng được sử dụng để chuyển cỏc phần tử thụng tin của giao thức bỏo hiệu thời gian thực RTSP để sắp xếp cỏc tham số hội nghị đa điểm và định nghĩa khuụn dạng chung cho nhiều loại thụng tin khi được chuyển trong SIP.
Cuộc tranh luận liệu chuẩn H.323/H.225 hay SIP phự hợp cho thoại Internet mang tớnh chất học thuật. Cả hai cỏch đều cú những thuận lợi và bất lợi. Trong khi H.323 cú thuận lợi rất lớn trong thị trường (đó xuất hiện trước SIP) thỡ SIP cú lợi thế của IETF là một trong số cỏc tổ chức tiờu chuẩn hoạt động tớch cực.
Theo định nghĩa của IETF, SIP là “giao thức bỏo hiệu lớp ứng dụng mụ tả việc khởi tạo, thay đổi và huỷ cỏc phiờn kết nối tương tỏc đa phương tiện giữa những người sử dụng”. SIP cú thể sử dụng cho rất nhiều dịch vụ khỏc nhau trong mạng IP nh dịch vụ thụng điệp, thoại, hội nghị thoại, e-mail, dạy học từ xa, quảng bỏ (MPEG, MP3...), truy nhập HTML, XML, hội nghị video...
Hỡnh 2-8. Cỏc thành phần trong bỏo hiệu SIP
Trong hỡnh trờn 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.
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.
Location Server là phần mềm định vị thuờ bao, cung cấp thụng tin về những vị trớ cú thể của phớa bị gọi cho cỏc phần mềm Proxy Server và Redirect Server.
Redirect Server là phần mềm nhận yờu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khỏc và gửi lại cho đầu cuối. Khụng giống nh Proxy Server, Redirect Server khụng bao giờ hoạt động nh một đầu cuối, tức là khụng gửi đi bất cứ yờu cầu nào. Redirect Server cũng khụng nhận hoặc huỷ cuộc gọi.
Registrar Server là phần mềm nhận cỏc yờu cầu đăng ký REGISTER. Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luụn một số chức năng an ninh nh 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 (ví 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.
3) Hoạt động của SIP trong trường hợp cụ thể
Trong mạng SIP quỏ trỡnh thiết lập và huỷ một phiờn kết nối thường gồm cú 6 bước như sau:
1. Đăng ký, khởi tạo và định vị đầu cuối.
2. Xỏc định media của cuộc gọi, tức là mụ tả phiờn mà đầu cuối được mời tham dự.
3. Xỏc định mong muốn của đầu cuối bị gọi, trả lời hay khụng. Phớa bị gọi phải gửi bản tin xỏc nhận chấp thuận cuộc gọi hoặc từ chối.
4. Thiết lập cuộc gọi.
5. Thay đổi hay điều khiển cuộc gọi (thớ dụ nh chuyển cuộc gọi). 6. Huỷ cuộc gọi.
Quỏ trỡnh thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP cơ bản được mụ tả trong hỡnh sau:
Hỡnh 2-9. Thiết lập và chấm dứt cuộc gọi trong SIP
4) So sỏnh giữa 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 nh 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 2-2. So sỏnh giữa SIP và H.323 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 nh 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 nh 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 2.4.1.3. MGCP và MEGACO
1) Giao thức điều khiển Media Gateway (MGCP)
MGCP là giao thức điều khiển cỏc Media Gateway (MG) được đưa ra bởi IETF từ một thiết bị điều khiển bờn ngoài được gọi là Media Gateway Controller (MGC) hay Call Agent (CA). MGC được đồng bộ với cỏc thành phần khỏc để cú thể gửi cỏc lệnh điều khiển đến cỏc MG nằm dưới sự điều khiển của nú. Phạm vi ứng dụng chớnh MGCP là cho phộp xõy dựng cỏc gateway lớn hơn và độc lập phần bỏo hiệu với phần tớn hiệu. Tỏch biệt phần bỏo hiệu để tăng tốc độ xử lớ sẽ khả thi hơn là tớch hợp chỳng vào với cỏc media gateway.
Cỏc điểm cuối và cỏc kết nối là thành phần chớnh của MGCP. MGCP điều khiển mụ hỡnh cỏc liờn kết mà cơ sở là cỏc điểm cuối và cỏc kết nối. Cỏc điểm cuối ở đõy cú thể tồn tại dưới dạng vật lý hoặc logic. Cỏc kết nối ở đõy cú thể là kết nối điểm - điểm hoặc điểm - đa điểm. Một hoặc nhiều hơn một kết nối cú thể được phục vụ một cuộc gọi. Cỏc cuộc gọi được nhận dạng bởi ID duy nhất, độc lập với cỏc lớp bờn dưới. CA cú thể điều khiển, thiết lập, sửa đổi và giải phúng cỏc liờn kết. Liờn kết được thiết lập tại gateway khi cú yờu
cầu thiết lập liờn kết được gửi đến. Quan hệ giữa CA và Media Gateway là master-slave.
2) MEGACO
Đầu tiờn , IPDC (được Level 3, 3Com, Alcatel, Cisco và một số hóng khỏc đưa ra) và SGCP (Telcordia) được IETF kết hợp để hỡnh thành MGCP, sau đú cựng với ITU-T phỏt triển tiếp thành MEGACO/H248.
Hỡnh 2-10 . Quỏ trỡnh chuẩn hoỏ MEGACO
MEGACO cú thể hỗ trợ hàng nghỡn cổng trờn một gateway, cấu hỡnh nhiều gateway và cho cả mụi trường hướng liờn kết (connection-oriented) như TDM và ATM, ngoài ra cũn hỗ trợ truy nhập dial up cho dịch vụ Internet. MGCP và MEGACO đều cú cỏc cơ chế để hỗ trợ cỏc chức năng của gateway bao gồm:
+ Thiết lập, sửa đổi và giải phúng cỏc kết nối liờn quan đến cỏc đầu cuối. Cỏc đầu cuối cú thể là cỏc thuờ bao analog, điện thoại IP.
Phỏt hiện sự cố và điều khiển lưu lượng. Khi sự cố được phỏt hiện, media gateway sẽ thực hiện lờnh mà chỉ dẫn bởi MGC, chẳng hạn nh đưa ra report hay thực hiện một chỉ dẫn khỏc.
Nhận cỏc chữ số theo cỏc cỏch quay số được chỉ ra bởi MGC. Thay vỡ bỏo cỏo mỗi chữ số nhận được, media gateway cú thể nhận cỏc chữ số trong bộ đệm theo cỏch đó được định nghĩa trước.
Thờm hoặc bớt cỏc dũng lưu lượng trong cỏc phiờn, cho phộp sử dụng cỏc dịch vụ nh hội thoại đa điểm v.v...
Bỏo cỏo cỏc trạng thỏi thu nhận được đối với mỗi cuộc gọi cũng nh chất lượng được đỏnh giỏ.
Cỏc lệnh của MEGACO dựng trong điều khiển MG khỏ đơn giản, chỉ gồm 8 lệnh: Add, Modify, Subtract, Move, AuditValue, AuditCapabilities, Notify, ServiceChange.
2.4.2. Giao tiếp bỏo hiệu giữa Chuyển mạch mềm với mạng SS7
Mạng PSTN vẫn cũn đúng vai trũ khụng thể thay thế trong thời điểm hiện tại, nờn việc kết nối liờn mạng giữa mạng NGN mới hỡnh thành với mạng PSTN là rất quan trọng. Trước khi xem xột việc liờn kết bỏo hiệu giữa hai mạng, chỳng tụi điểm qua cỏc đặc điểm của mạng SS7.
2.4.2.1. Bỏo hiệu SS7 trong mạng PSTN
Cụng nghệ bỏo hiệu kờnh chung, hiện nay đang dựng là SS7, đó được triển khai phổ biến trong mạng PSTN. Trong mạng SS7 bao gồm cỏc điểm bỏo hiệu (Signalling Point) phỏt và thu cỏc bản tin bỏo hiệu SS7. Cú 3 loại điểm bỏo hiệu: Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP hay điểm xử lớ bỏo hiệu), điểm chuyển giao bỏo hiệu (STP) và điểm điều khiển dịch vụ (SCP).
Hỡnh 2-12. Cấu trỳc mạng SS7
Trong phần lớn mạng PSTN hiện tại, cỏc bản tin ISUP (Phần ứng dụng ISDN) được dựng để thiết lập, quản lý và giải phúng cỏc kờnh trung kế chở cỏc kờnh thoại giữa cỏc tổng đài với nhau. Bản tin ISUP cũng chứa cỏc thụng tin về chủ gọi nh số điện thoại và tờn của ngưũi gọi. Giao thức TCAP phục vụ cho trao đổi thụng tin giữa cỏc điểm bỏo hiệu, hỗ trợ cỏc dịch vụ nh toll-free (số điện thoại miễn phớ), calling card, local number portability và mobile roaming và dịch vụ chứng thực. Đõy là cỏc dịch vụ cần thụng tin lưu trữ trong
cỏc cơ sở dữ liệu. TCAP cũng hỗ trợ cỏc dịch vụ non-circuit liờn quan đến thụng tin trao đổi giữa cỏc điểm bỏo hiệu sử dụng điểm điều khiển kết nối bỏo hiệu dịch vụ khụng kết nối.
1) Thực hiện ISUP trong SS7
Hệ thống bỏo hiệu SS7 truyền thụng tin bỏo hiệu trờn kờnh dữ liệu riờng biệt với kờnh lưu lượng thoại. Mạng SS7 là mạng chuyển mạch gúi độc lập với mạng thoại chuyển mạch kờnh. Hỡnh dưới mụ tả mụ hỡnh chồng SS7 giao thức theo mụ hỡnh OSI. Tất cả cỏc thụng tin bỏo hiệu được đúng gúi qua cỏc lớp MTP (Message Transfer Part). Cỏc giao thức MTP 1-2-3 tạo ra một mạng chuyển mạch gúi an toàn, tin cậy, hiệu quả, chuyờn dụng và cú độ sẵn sàng (availability) cao để truyền cỏc thụng tin bỏo hiệu. Cấu trỳc cỏc bản tin MTP rất giống với bản tin của X25.
2) Cỏc MTP
Phần truyền tải bản tin MTP bao gồm 3 lớp riờng biệt. Lớp thấp nhất MTP1, định nghĩa cỏc đặc tớnh vật lý của tuyến liờn kết bỏo hiệu. Nú tương ứng với lớp vật lý của mụ hỡnh bỏo hiệu OSI.
Lớp tiếp theo MTP2, cung cấp cỏc dịch vụ truyền trờn từng tuyến liờn kết bỏo hiệu (link) cho lớp mạng (MTP3), MTP2 cũng đồng thời làm cỏc nhiệm vụ kiểm tra, theo dừi, duy trỡ kờnh bỏo hiệu. MTP2 tương ứng với lớp điều khiển liờn kết dữ liệu trong mụ hỡnh OSI.
Lớp cao nhất là phần chuyển giao bản tin MTP3 cung cấp một số chức năng trong lớp mạng trong mụ hỡnh OSI. MTP3 cung cấp khả năng truyền rộng rói cỏc bản tin trờn mạng tới cỏc user của nú, thường là ISUP và SCCP. Tất cả cỏc thực thể trong mạng bỏo hiệu đều được đỏnh địa chỉ, cỏc địa chỉ này gọi là mó điểm bỏo hiệu, sử dụng trong lớp MTP3.
3) Giao thức điều khiển kết nối bỏo hiệu - SCCP
Phần điều khiển kết nối bỏo hiệu sử dụng dịch vụ truyền cỏc bản tin tin cậy trờn mạng được cung cấp bởi lớp MTP3. SCCP tăng cường cơ chế đỏnh địa chỉ của mạng SS7 bằng cỏch cung cấp cỏc bản tin định tuyến tới nhiều user sử dụng dịch vụ xỏc định bởi địa chỉ SubSystemNumber. Cỏc dịch vụ SS7 nằm trong cỏc thực thể mạng trong một phõn hệ và được đỏnh địa chỉ bằng số SSN (SubSystemNumber) của nú. SCCP cũng tăng cường cung cấp cơ chế đỏnh địa chỉ phớa trờn lớp đỏnh địa chỉ mó điểm bỏo hiệu dựa trờn địa chỉ đỏnh theo nhón toàn cầu (Global Title). Cú thể so sỏnh địa chỉ GT và mó điểm bỏo hiệu nh là dịch vụ tờn miền và địa chỉ số trong mạng IP.