2.3.2.1 Giao thức khởi tạo phiên SIP
SIP là 1 giao thức báo hiệu ở lớp ứng dụng, dành cho hội thảo Internet, telephony, thơng báo sự kiện và Instant messaging.
Hình 2.5 Các thành phần của SIP
• User Agent: Là 1 ứng dụng để khởi tạo, nhận và kết thúc cuộc gọi. User Agent Clients (UAC) – Khởi tạo cuộc gọi.
User Agent Server (UAS) – Nhận cuộc gọi. Cả UAC và UAS đều cĩ thể kết thúc cuộc gọi.
• Proxy Server: Là 1 chương trình tức thời hoạt động vừa là client vừa là server. Chương trình này được sử dụng để tạo ra các yêu cầu (requests) thay cho các client. Một proxy server đảm bảo chức năng định tuyến và thực hiện các quy tắc (policy) (ví dụ như đảm bảo người dùng cĩ được phép gọi hay khơng). Proxy Server cĩ thể biên dịch khi cần thiết, sửa đổi 1 phần của bản tin yêu cầu trước khi chuyển đi.
• Location Server: Được sử dụng bởi SIP redirect hoặc proxy server để lấy thơng tin vềđịa điểm của người được gọi.
• Redirect Server: Là server nhận các yêu cầu SIP, sắp xếp các địa chỉ và trả địa chỉ về phía client. Khác với Proxy Server, Redirect server khơng tự khởi tạo ra các yêu cầu SIP của riêng nĩ. Đồng thời nĩ cũng khơng chấp nhận hay huỷ
cuộc gọi giống như User Agent Server.
• Registrar Server: Là server chấp nhận các yêu cầu REGISTER, server này cĩ thể hỗ trợ them tính năng xác thực, đồng thời hoạt động với proxy hoặc redirect server đểđưa ra các dịch vụ khác.
2.3.2.2 Chuẩn giao thức H323
Chuẩn H.323 là khuyến nghịđược Hiệp Hội Viễn Thơng Quốc Tế (International Tele- communication Union - ITU) đề xuất, cung cấp nền tảng kỹ thuật cho truyền thoại, hình ảnh và số liệu đồng thời qua các mạng IP, bao gồm cả Internet. Tuân theo chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau cĩ thể
hoạt động cùng với nhau, cho phép người dùng cĩ thể thơng tin qua lại mà khơng phải quan tâm tới vấn đề tương thích.
H.323 đề ra các tiêu chuẩn cho truyền thơng đa phương tiện qua các mạng Khơng đảm bảo truyền thơng tuỳ thuộc chất lượng dịch vụ (non-Guaranteed Quality of Service). Những mạng máy tính ngày nay đa phần đều là các mạng loại này bao gồm các mạng gĩi sử dụng giao thức TCP/IP hoặc IPX dựa trên các cơng nghệ Ethernet, Fast Ethernet và Token Ring. Do vậy H.323 là một chuẩn rất quan trọng cho rất nhiều ứng dụng cộng tác mới cũng như các ứng dụng truyền thơng đa phương tiện trên mạng nội bộ.
Ứng dụng của chuẩn này rất rộng bao gồm cả các thiết bị hoạt động độc lập (stand- alone) cũng như những ứng dụng truyền thơng nhúng trong mơi trường máy tính cá nhân, cĩ thể áp dụng cho đàm thoại điểm-điểm cũng như cho truyền thơng hội nghị. H.323 cịn bao gồm cả chức năng điều khiển cuộc gọi, quản lý thơng tin đa phương tiện và quản lý băng thơng đồng thời cịn cung cấp giao diện giữa mạng LAN và các mạng khác.
Hình 2.7 Các thành phần của H323
• H323 Terminal Gồm cĩ:
o System Control Unit.
o Media Transmission.
o Audio Codec.
o Network Interface.
o Video Codec.
o Data channel – Support Application.
• Gateway: thực hiện chuyển đổi giữa các định dạng audio, video và dữ liệu. Nĩ
đồng thời thực hiện việc thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi trong mạng IP và mạng chuyển mạch (Switched Circuit Network – SCN).
• Gatekeeper: cung cấp việc điều khiển cấp độ cuộc gọi đến các đầu cuối của H323.
• MCU: hỗ trợ hội nghị với 3 hay nhiều đầu cuối H323.
Hình 2.8 H323 call flow
Quá trình trên cĩ thểđược mơ tả như sau:
• Điểm đầu cuối A gửi bản tin setup đến điểm đầu cuối B trên cổng TCP 1720.
• Điểm đầu cuối B trả lời bản tin setup này bằng 1 bản tin thơng báo kèm theo số
cổng để bắt đầu quá trình bắt tay H.245.
• Quá trình bắt tay H.245 bao gồm loại codec (G729 và G723.1), số cổng cho luồng RTP và thơng báo về các tài nguyên mà điểm đầu cuối cĩ.
• Các kênh logic cho luồng UDP sau đĩ được thiết lập, mở ra và bắt đầu hoạt
động.
Voice sau đĩ được truyền qua các luồng RTP này.
Giao thức điều khiển truyền thời gian thực (Real Time Transport Control Protocol) được sử dụng để truyền đi thơng tin về luồng RTP đến cả 2 điểm đầu cuối.
2.3.2.3 So sánh SIP và H323
H.323 được xây dựng nhằm tạo ra một hệ thống hồn chỉnh, khơng những hoạt động tốt trong vấn đề truyền tiếng nĩi qua mạng IP mà cịn cĩ khả năng kế thừa và tương thích tốt với các hệ thống trước đây. Do vậy mà cấu trúc của nĩ rất đầy đủ và phức tạp. SIP được xây dụng với mục đích tối ưu hố đối với mạng IP, nên giao thức của nĩ
đơn giản và thuận tiện. Mang dáng dấp của các giao thức trên lớp ứng dụng như
HTTP, SMTP. Chính vì vậy mà khả năng kết hợp của nĩ với các mạng phi IP là rất khĩ.
Hình 2.9 So sánh H323 và SIP
2.3.2.4 Giao thức SCCP (Simple Gateway Control Protocol)
Giao thức này cho phép các thành phần điều khiển cuộc gọi cĩ thể điều khiển kết nối giữa trung kế, các thiết bị đầu cuối với các gateway. Các thành phần điều khiển được gọi là Call Agent. SGCP được sử dụng để thiết lập, duy trì và giải phĩng các cuộc gọi qua mạng IP. Call Agent thực hiện các chức năng báo hiệu cuộc gọi và gateway thực hiện chức năng truyền tín hiệu âm thanh. SGCP cung cấp năm lệnh điều khiển chính như sau:
• Notification Request: yêu cầu gateway phát các tín hiệu nhấc đặt máy và các tín hiệu quay số DTMF.
• Notify: gateway sử dụng lệnh này để thơng báo với Call Agent về các tín hiệu
được phát hiện ở trên.
• Create Connection: Call Agent yêu cầu khởi tạo kết nối giữa các đầu liên lạc trong gateway.
• Modify Connection: Call Agent dùng lệnh này để thay đổi các thơng số về kết nối đã thiết lập. Lệnh này cũng cĩ thể dùng để điều khiển luồng cho các gĩi tin RTP đi từ gateway này sang gateway khác.
• Delete Connection: Call Agent sử dụng lệnh này để giải phĩng các kết nối đã thiết lập.
Năm lệnh trên đây điều khiển gateway và thơng báo cho call agent về các sự kiện xảy ra. Mỗi lệnh hay yêu cầu bao gồm các thơng số cụ thể cần thiết để thực thi các phiên làm việc.
2.3.2.5 Giao thức MGCP
Giao thức MGCP cho phép điều khiển các gateway thơng qua các thành phần điều khiển nằm bên ngồi mạng. MGCP sử dụng mơ hình kết nối tương tự như SGCP dựa trên các kết nối cơ bản giữa thiết bịđầu cuối và gateway. Các kết nối cĩ thể là kết nối
điểm-điểm hoặc kết nối đa điểm. Ngồi chức năng điều khiển như SGCP, MGCP cịn cung cấp thêm các chức năng sau:
• Endpoint Configuration: Call Agent dùng lệnh này để yêu cầu gateway xác định kiểu mã hố ở phí đường dây kết nối đến thiết bịđầu cuối.
• AuditEndpoint và AuditConnection: Call Agent dùng lệnh này để kiểm tra trạng thái và sự kết nối ở một thiết bịđầu cuối.
• RestartIn-Progress: Gateway dùng lệnh này để thơng báo với Call Agent khi nào các thiết bị đầu cuối ngừng sử dụng dịch vụ và khi nào quay lại sử dụng dịch vụ.
2.4 Kết luận
Trên đây là tổng quan về kiến trúc mạng VoIP, các thành phần, cách thức hoạt
động. Từ chương này cĩ thể cĩ cái nhìn cơ bản về hệ thống truyển thoại qua mạng internet. Đồng thời chương này đã trình bày ngắn gọn các giao thức báo hiệu điều khiển để thiết lập cuộc điện thoại giữa 2 đầu cuối. Mặc dù là báo hiệu cho mạng thoại số, nhưng các bản tin báo hiệu hồn tồn trong suốt với người dùng đầu cuối và thể
hiện được tất cả các báo hiệu như trong mạng thoại tương tự truyền thống: tín hiệu mời quay số, tín hiệu chuơng, hồi âm chuơng, tín hiệu báo bận ... Ngồi ra do sự linh hoạt của tín hiệu số, mạng VoIP cịn thể hiện nhiều loại báo hiệu hơn để đảm bảo chất lượng và hỗ trợ các dịch vụ gia tăng. Việc hiểu rõ các giao thức báo hiệu giúp ta hiểu rõ hơn bản chất, hoạt động của điện thoại qua IP, đồng thời đưa ra quyết định lựa chọn giao thức tốt nhất để triển khai cho mơ hình mạng thực tế.
Tuy vậy, do giới hạn đề tài, chương này mới trình bày một số giao thức báo hiệu phổ
CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG VOIP CHO VNA
3.1 Tiêu chí thiết kế hệ thống mạng VoIP 3.1.1 Năng lực xử lý 3.1.1 Năng lực xử lý
Là một trong những thành phần quan trọng nhất trên mạng, Năng Lực Xử Lý (Performance) được xác định qua băng thơng và tỷ lệ dữ liệu cĩ thể truyền theo đơn vị
thời gian là Giây (pps). Một ví dụ để chứng minh sự quan trọng của Năng Lực Xử Lý cĩ thể được diễn tảđơn giản như sau: một thiết bị cĩ khả năng lực xử lý là 10000 pps nhưng khi đưa vào mơi trường thực tế thì thiết bị chỉ cĩ thểđáp ứng được 5000pps, lý do là trong mơi trường thực tế năng lực này cịn phụ thuộc vào khả năng tải của cpu, tốc độ đường truyền, vị trí điểm đặt của thiết bị, v.v. Do tính chất phức tạp khi tính tồn Năng Lực Xử Lý, người ta sẽ tập trung vào 3 yếu tốảnh hưởng mà liên quan tới Năng Lực Xử Lý nhất để cĩ thể nhận biết được một mạng, đĩ là:
Hình 3.1 Năng lực xử lý
• Responsiveness (thời gian đáp ứng)
• Throughtput ( Băng thơng)
• Utilization (Tối ưu)
Với VNA việc quan tâm nhất sau khi đã đầu tư nâng cấp chính là khả năng xủ lý của mạng. Thời gian đáp ứng (Responsiveness) của các ứng dụng trên mạng lúc này phải
trong thời gian cho phép vào những lúc mạng đang hoạt động cao điểm nhất. Để làm
được việc này Throughput (Băng thơng) trên mạng phải luơn đảo bảo được độổn định và tối ưu được băng thơng (Utilization). Tính tối ưu ở đây chính là hiệu suất hoạt
động của thiết bị sao cho nĩ cĩ khả năng đáp ứng được các yêu cầu được đưa đến dồn dập.
Đặc biệt với loại traffic Voice, ngồi yêu cầu về băng thơng, cịn yêu cầu khắt khe về độ trễ, tỷ lệ mất gĩi, jitter vì phải đảm bảo chất lượng tín hiệu thời gian thưc. Theo đĩ, cần dựa vào khả năng hỗ trợ của đường truyền, thiết bịđể thiết lập các chính sách về
codec, QoS cho phù hợp với nhu cầu của ứng dụng:
Hình 3.2 QoS qua kết nối WAN
Trên đây chỉ là một trong những phân tích nhỏ về tầm quan trọng của Năng Lực Xử Lý.
3.1.2 Tính dự phịng
Hình 3.3 Độổn định
Một điểm vơ cùng quan trong khi thiết kế mạng cũng như đầu tư mua mới thiết bị là tính ổn định. Người ta định nghĩa độ ổn định là thời gian tạm dừng hệ thống (MTTR)
phải giảm tối đa và thời gian chạy liên tục ko cĩ lỗi (MTBF) phải tăng tối đa. Chính vì vậy, cĩ một sốđiểm chúng ta cần phải quan tâm khi nĩi về tính ổn định như sau:
• Khả năng chống lỗi và dự phịng của thiết bị: đây là điểm cần được quan tâm trước tiên khi đánh giá về độ ổn định. Khả năng chống lỗi và dự phịng của thiết bị sẽ mang lại độ tin cậy cao ...
• Khả năng dự phịng vềđường truyền: Bên cạnh độổn đinh về thiết bị, việc đảm bảo được các tuyến đường thơng suốt là một vấn đề quan trọng khơng kém. Khơng ai cĩ thể đảm bảo được 1 đường truyền luơn ổn đinh 100% do vậy khi cĩ dự phịng về đường truyền sẽ giúp cho mạng ổn định hơn trong trường hợp
đường truyền bịđứt.
• Khả năng dự phịng của giao thức định tuyến: Khi lựa chọn giao thức định tuyến người quản trịđã tính đến các điểm tối ưu giúp tăng độổn đinh cho mạng bằng cách tận dụng các tính năng như chia tải, dự phịng tuyến đường, khả năng
đồng bộ lại bảng định tuyến khi cĩ lỗi....
Thiết kế mạng: Một thiết kế mạng hợp lý sẽ giúp cho độ ổn định của mạng được tốt hơn. Khi đĩ ta cĩ thể xác định được vị trí của từng điểm nhậy cảm trên mạng.
3.1.3 Tiêu chí chức năng
Hệ thống mạng của VNA bao gồm rất nhiều các ứng dụng khác nhau truyền qua. Trong rất nhiều loại ứng dụng đĩ sẽ cĩ rất nhiều loại yêu cầu mạng phải đáp ứng được những yêu cầu về khung thời gian tối thiểu. Chính vì vậy để một ứng dụng cĩ thể hoạt
động đầy đủ các chức năng của nĩ, một hệ thống mạng sẽ luơn phải hoạt động ổn định, luơn đáp ứng được với các yêu cầu từ phía các ứng dụng đang dùng. Đây là một việc tưởng chừng khá đơn giản với một hệ thống nhỏ, nhưng với một hệ thống mạng như
của VNA sẽ vơ cùng phức tạp, địi hỏi những giải pháp chuyên biệt nhằm giúp cho các
ứng dụng đĩ luơn chạy ở mức tối ưu nhất.
Đặc biệt trong hệ thống truyền thơng hợp nhất, sẽ cĩ rất nhiều thành phần, ứng dụng tích hợp thành các module khác nhau. Do vậy, thiết kế cĩ tính định hướng từ ban đầu sẽ giúp việc tích hợp các chức năng dễ dàng và hợp lý hơn.
3.1.4 Khả năng mở rộng
Như chúng ta đã thấy, hệ thống mạng của VNA sẽ ngày một mở rộng, do vậy bất cứ
việc đầu tư mua thêm hoặc nâng cấp đều phải tính tới khả năng mở rộng. Vấn đề mở
Hình 3.4 Khả năng mở rộng
Mở rộng cứng ởđây cĩ thể được hiểu khả năng nâng cấp với các thiết bị hiện tại. Các thiết bị phải cĩ phần mở rộng như Module, Slots, Card.. Để làm được việc đĩ người quản trị cũng như người thiết kế phải cĩ khả năng phân cấp hệ thống, phân vùng và xác định rõ nhiệm vụ của từng vùng khác nhau để cĩ được cái nhìn chính xác nhất về
mạng, nhằm tiện cho việc điều chỉnh, nâng cấp.
Mở rộng mềm là một điểm cũng khá là quan trọng. Người quản trị mạng sẽ phải cĩ khả năng dựđốn được sự mở rộng của mạng để từđĩ cĩ thể xác định loại giao thức
định tuyến sẽđược sử dụng trên mạng (nhằm tránh việc thay đổi giao thức định tuyến rất phức tạp) và cĩ một quy hoạch về địa chỉ IP (IP Plan) phù hợp nhất với hệ thống mạng.
3.1.5 Khả năng quản lý
Như chúng ta đã biết, quản trị mạng là một cơng việc rất phức tạp, việc quản trị này sẽ
giám sát tất cả những hoạt động diễn ra trên mạng để cĩ thểđưa ra những cảnh báo khi cần thiết. Chính vì sự phức tạp đĩ nên Việc quản trị đã được tổ chức ISO phát triển