Nghiên cứu giao thức khởi tạo phiên SIP trong mạng NGN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt i Lời nói đầu 1 Chương I. Tổng quan về mạng NGN 3 1.1 Xu hướng phát triển công nghệ và các dịch vụ viễn thông 3 1.1.1 Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông 3 1.1.1.1 Công nghệ truyền dẫn 5 1.1.1.2 Công nghệ chuyển mạch 6 1.1.1.3 Công nghệ mạng truy nhập 9 1.1.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông 13 1.2 Mạng thế hệ sau ( Next Generation Network ) 16 1.2.1 Định nghĩa NGN 16 1.2.2 Cấu trúc mạng NGN 16 1.2.2.1 Mô hình tham chiếu OSI 16 1.2.2.2 Mô hình cấu trúc phân lớp NGN 18 1.2.3 Các phần tử trong mạng NGN 19 1.2.3.1 Cấu trúc mạng NGN ( theo MSF ) 19 1.2.3.2 Các phần tử trong mạng NGN 19 1.3 Giải pháp và cấu trúc NGN của một số nhà cung cấp và các tổ chức 20 quốc tế 20 1.3.1 Mô hình của ALCATEL 21 1.3.2 Mô hình của CISCO 22 1.3.3 Mô hình của Ericsson 24 1.3.4 Mô hình mạng của Siemens 26 1.3.5 Mô hình của ITU 27 1.3.6 Một số hướng nghiên cứu của IETF 28 1.3.7 Mô hình của MSF 29 1.3.8 Mô hình của ETSI 31 1.3.9 Mô hình NGN của VNPT 33 Kết luận chương 1 34 Chương II. Các giao thức báo hiệu trong mạng NGN 35 2.1 Giao thức MGCP 35 2.1.1 Thiết lập cuộc gọi 36 2.1.2 Mô hình cấu trúc hoạt động giao thức MGCP 37 2.2 Giao thức Megaco /H248 38 2.3 Giao thức BICC 39 2.4 Giao thức H.323 40 2.4.1 Giới thiệu 40 2.4.2 Cấu trúc H.323 41 2.4.3 Thiết lập và huỷ cuộc gọi H.323 43 2.5 SIP 44 2.5.1 Giới thiệu 44 2.5.2 Các thành phần mạng 45 2.5.3 Chức năng của SIP 46 2.5.4 Cơ chế hoạt động trong SIP 46 2.6 Giao thức báo hiệu SIGTRAN 48 2.7 Hệ thống báo hiệu số 7 49 2.7.1 Vai trò và vị trí của hệ thống báo hiệu số 7 49 2.7.2 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7 51 2.7.3 Các khái niệm cơ bản của hệ thống báo hiệu số 7 51 2.7.4 Mối tương quan giữa CCS No.7 và OSI 53 2.7.5 Giới hạn của hệ thống báo hiệu số 7 55 Kết luận chương 2 55 Chương III. Giao thức khởi tạo phiên SIP 56 3.1 Giới thiệu giao thức SIP 56 3.1.1 Chức năng của SIP 56 3.1.2 Các thành phần của hệ thống SIP 57 3.1.2.1 Các định nghĩa 57 3.1.2.2 Các thành phần của kiến trúc SIP 58 3.1.3 Khái quát về hoạt động của SIP 59 3.1.3.1 Địa chỉ SIP 59 3.1.3.2 Giao dịch SIP 59 3.1.3.3 Lời mời SIP 60 3.1.3.4 Định vị người dùng 61 3.1.3.5 Thay đổi một phiên hiện tại 62 3.1.4 Các loại bản tin SIP 62 3.1.4.1 Bản tin Request 63 3.1.4.2 Bản tin Respones 66 3.1.5 Thân bản tin SIP ( SIP Message Body ) 67 3.1.5.1 Body Inclusion 67 3.1.5.2 Kiểu thân bản tin ( Message Body Type ) 68 3.1.5.3 Độ dài thân bản tin ( Message Body Length ) 68 3.1.6 Khuôn dạng thoả thuận ( Comfact From ) 68 3.2 Định nghĩa các trường tiêu đề và mã trạng thái trong bản tin SIP 69 3.2.1 Định nghĩa các trường tiêu đề 69 3.2.1.1 Khuôn dạng trường tiêu đề 72 3.2.1.2 Các trường tiêu đề chung 73 3.2.1.3 Các trường tiêu đề thực thể 79 3.2.1.4 Các trường tiêu đề yêu cầu 81 3.2.1.5 Các trường tiêu đề đáp ứng 82 3.2.2 Mã trạng thái 83 3.2.2.1 Informational 1xx 83 3.2.2.2 Successful 2xx 84 3.2.2.3 Redirection 3xx 84 3.2.2.4 Request Failure 4xx 85 3.2.2.5 Server Failure 5xx 88 3.2.2.6 Global Farlures 6xx 89 3.3 Hoạt động của SIP Client và SIP Server 89 3.3.1 Yêu cầu 89 3.3.2 Đáp ứng 90 3.3.3 Địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và các kết nối 91 3.3.4 Kết nối TCP 92 3.4 Hoạt động của UA ( User - Agent ) 92 3.4.1 Phía gọi phát yêu cầu Intive yêu cầu 92 3.4.2 Phía bị gọi phát đáp ứng 93 3.4.3 Phía gọi nhận được đáp ứng ban đầu 93 3.4.4 Phía gọi hay bị gọi phát ra yêu cầu tiếp theo 94 3.4.5 Nhận các yêu cầu tiếp theo 94 3.5 Hoạt động của SIP Proxy và Redirect Server 94 3.5.1 Redirect Server 94 3.5.2 UAS 95 3.5.3 Proxy Server 95 3.5.4 Forking Proxy 96 Kết luận chương 3 97 Chương IV. Xây dựng chương trình mô phỏng một số hoạt động báo hiệu trên cơ sở giao thức sip 98 4.1 Các phương pháp mô phỏng ứng dụng trong nghiên cứu mạng viễn thông 98 4.2 Giới thiệu công cụ mô phỏng mạng NS 99 4.2.1 Giới thiệu NS - 2 99 4.2.2 Cơ chế hoạt động của phần mềm NS - 2 101 4.3 Xây dựng chương trình mô phỏng 102 Kết luận 103 Tài liệu tham khảo 104 Lời mở đầu Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp không ngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đa phương tiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn; các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thời gian tương tác nhanh hơn. Từ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng bị cạn kiệt nhanh chóng. Lúc này mạng bắt đầu biểu hiện rõ các vấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trong mạng. Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục. Một số các công nghệ mạng đã được đề xuất như ATM, FR, , song người ta cũng cố gắng sửa đổi để có thể tận dụng được những ưu điểm của giao thức IP. Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời như khả năng định tuyến, giao thức IP cũng có không ít nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ). Các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục bổ sung các giao thức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP, IntServ, DiffServ, giao thức IPSec, RTP/RTCP hay là các thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa chỉ trong bảng định tuyến) để có thể khắc phục các nhược điểm của mạng IP. Song, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng tăng lên cả về hình loại lẫn chất lượng thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có những công nghệ mạng mới có bản chất khác đáp ứng yêu cầu QoS tốt hơn. Bên cạnh việc nâng cấp hạ tầng mạng cũ, các nhà cung cấp mạng cũng đã và đang tiến hành xây dựng một mô hình mạng mới để có thể phục vụ cho tương lai, đó là mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next Generation Network). Mục tiêu của mô hình mạng này là để gói hóa tất cả các dịch vụ. Rõ ràng là những vấn đề nảy sinh đối với các dịch vụ gói trước đây thì không có nhiều, mà vấn đề chúng ta quan tâm đó là việc gói hóa dịch vụ thoại. Nhiều giao thức đã được phát triển để thực hiện mục đích này như là H323, SIP, Với những ưu thế vượt trội, SIP được xem là công nghệ đầy hứa hẹn để thay thế H323 và việc nghiên cứu các giao thức này là rất cần thiết đối với sinh viên, nhận thức được điều đó em đã chọn hướng đề tài tốt nghiệp của mình là “ Nghiên cứu giao thức khởi tạo phiên SIP trong mạng NGN ”. Nội dung bản đồ án gồm bốn chương: Chương I giới thiệu tổng quan về mạng NGN. Chương II trình bày các giao thức báo hiệu trong mạng NGN. Chương III trình bày cụ thể giao thức khởi tạo phiên SIP. Chương IV tìm hiểu và xây dựng chương trình mô phỏng một số hoạt động báo hiệu trên cơ sở giao thức SIP. Do thời gian và trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, bản đồ án khó có thể tránh khỏi các sai xót. Em mong sẽ nhận được sự góp ý của các thầy, cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.