Tổng quan về các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng

ày sẽ mang loại mã hóa audio và video, tốc độ lấy mẫu …), hoặc nó có thể được sử dụng để mang dữ liệu dưới dạng text hoặc nhị phân (không được dịch) mà liên quan đến phiên đó. Phần thân bản tin có thể xuất hiện trong cả bản tin yêu cầu và đáp ứng. Các loại Body bao gồm: SDP: Session Description Protcol. MIME: Multipurpose Internet Mail Extentions. Các phần khác: được định nghĩa trong IETF. 4.1.5. Đánh giá SIP SIP là giao thức đề cử được tổ chức IETF đưa ra. Nó ra đời với mục đích đơn giản hoá cơ chế báo hiệu và điều khiển cuộc gọi cho VoIP. SIP là giao thức dạng text, các lệnh SIP có cấu trúc đơn giản để các thiết bị đầu cuối dễ dàng phân tích và sửa đổi. Các ưu điểm nổi bật của SIP là: Tính mở rộng một cách tự nhiên của giao thức cho phép dễ dàng định nghĩa và thi hành trong tương lai. Cho phép tạo các thiết bị đầu cuối một cách đơn giản và dễ dàng mà vẫn đảm bảo chi phí thấp. Tuy nhiên SIP vẫn còn có các nhược điểm: SIP là giao thức rất mới, cần được tiếp tục hoàn thiện. Nó chỉ đề cập tới một phạm vi hẹp trong toàn bộ phiên truyền thông nên cần phải được kết hợp với các giao thức khác trong quá trình xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh. Khả năng giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh kém. 4.2. H.323 4.2.1. Tổng quan về H.323 Khuyến nghị H.323 đầu tiên (phiên bản 1) được ra đời vào tháng 5/1996, do Tổ chức Viễn Thông Quốc Tế ITU (International Telecommunication Union) phê chuẩn. H.323 định nghĩa cách thức truyền âm thanh, dữ liệu và hình ảnh thời gian thực qua các mạng LAN, WAN. Với sự phát triển mạnh mẽ của thoại gói và thoại IP, phiên bản 2 của H.323 đã ra đời, nó bổ sung sự mô tả các thành phần cấu thành hệ thống, các thông báo, thủ tục cho các cuộc gọi đa phương thức thời gian thực được thiết lập giữa hai hoặc nhiều hơn các thực thể giao tiếp trên mạng gói. Khuyến nghị H.323 về một hệ thống truyền thông đa phương tiện trên nền IP mang tính chất toàn diện, linh hoạt. Nó hỗ trợ việc sử dụng các chuẩn truyền thông đã có sẵn như các chuẩn nén, Q931….Vì vậy ta có thể xây dựng các ứng dụng đa phương thức, kèm cả dữ liệu và thoại. Các ứng dụng H.323 được thị trường hoá do những nguyên nhân sau: H.323 thiết lập các chuẩn truyền thông dựa trên nền sẵn có là mạng IP. Nó cũng được thiết kế để bù được độ trễ trên mạng LAN, cho phép người sử dụng các ứng dụng đa phương thức mà không cần thay đổi nền mạng trước đó. Độ rộng dải thông mạng LAN như Ethernet ngày càng tăng, từ 10 đến 100 Mbps tới tận Gbps và tốc độ máy tính cá nhân hiện thời cũng đã đạt tới tốc độ xử lý GHz. Bằng việc cung cấp tính tương tác giữa thiết bị tới thiết bị, ứng dụng tới ứng dụng, đại lý tới đại lý, H.323 cho phép tương thích giữa các sản phẩm khác nhau. H.323 cung cấp chuẩn để giao tiếp được giữa các mạng LAN và các mạng khác. Với H.323, nhà quản lý mạng có thể tiết kiệm được giải thông trên mạng mà cần thiết cho truyền thông. Việc hỗ trợ đa phát đáp trong hội thoại với số thành viên nhỏ cũng giảm bớt được yêu cầu giải thông. H.323 được chấp nhận bởi rất nhiều các công ty máy tính, tổ chức viễn thông hàng đầu như ITU, Intel, Microsoft, Cisco, IBM thống nhất về một chuẩn chung. Khuyến nghị H.323 bao gồm cả các yêu cầu về dịch vụ giao tiếp thoại và hình ảnh trong mạng LAN mà không có cơ chế đảm bảo về chất lượng dịch vụ (QoS). Nó cũng kết hợp chặt chẽ với chuẩn T.120 chỉ định dữ liệu cho cuộc hội thoại. 4.2.2. Kiến trúc mạng và các thành phần của H.323 Hình 4.3. Kiến trúc mạng và các thành phần H.323 H.323 định nghĩa 4 thành phần chính của hệ thống giao tiếp: 4.2.2.1. Đầu cuối H.323 Là các điểm đầu cuối trong mạng LAN. Terminal đơn thuần là máy tính cá nhân hoặc một thiết bị độc lập nào đó hỗ trợ giao tiếp hai chiều thời gian thực với các máy trạm khác qua thoại và dữ liệu. Mỗi Terminal phải đảm bảo tính tương thích với các loại mạng khác nhau. Các thành phần bắt buộc và tuỳ chọn của nó được mô tả trên hình 4.4. Các đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các giao thức sau: H.245 cho việc chuyển đổi dung lượng của đầu cuối và cho việc tạo lập một kênh truyền thông. H.225 cho việc báo hiệu và thiết lập cuộc gọi. RAS cho việc khai báo và các điều khiển cho phép khác với một Gatekeeper. RTP/RTCP cho việc sắp xếp thành dãy các gói tin thoại và hình ảnh. Các đầu cuối H.323 cũng phải hỗ trợ G.711 vì kết nối cơ bản tối thiểu của H.323 là thoại. Các thành phần tuỳ chọn trong một đầu cuối H.323 là các Codec cho hình ảnh, giao thức T-120 cho hội nghị dữ liệu, và MCU cho khả năng hội nghị đa điểm. Hình 4.4. Đầu cuối H.323 4.2.2.2. Cổng phương tiện (GW) Hình 4.5. Cấu tạo GW Một GW cung cấp khả năng kết nối giữa một mạng H.323 với các mạng khác. Ví dụ như: một GW có thể kết nối liên lạc giữa một đầu cuối H.323 với các mạng SCN (SCN bao gồm tất cả các mạng chuyển mạch thoại như kiểu PSTN). Khả năng kết nối các mạng khác nhau này được thực hiện bởi việc phiên dịch giao thức cho việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, bằng việc chuyển đổi các định dạng truyền thông giữa các mạng khác nhau, và bằng việc trao đổi thông tin giữa các mạng mà kết nối bởi GW. Tuy nhiên việc kết nối giữa các đầu cuối H.323 sẽ không đòi hỏi sự có mặt của một GW (Hình 4.5). 4.2.2.3. Giám sát cổng truyền thông (GK) Một vùng H.323 (zone) trên cơ sở mạng IP là tập hợp của tất cả các đầu cuối. Trong đó, mỗi đầu cuối được gán với một bí danh. Mỗi miền được quản trị bởi một GK duy nhất, là trung tâm đầu não, đóng vai trò giám sát mọi hoạt động trong miền đó. Đây là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiên nếu có mặt GK trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các GW phải hoạt động theo các dịch vụ của GK đó. Mọi thông tin trao đổi của GK đều được định nghĩa trong RAS. Mỗi người dùng tại đầu cuối được GK gán cho một mức ưu tiên duy nhất. Mức ưu tiên này rất cần thiết cho cơ chế báo hiệu cuộc gọi mà cùng một lúc nhiều người sử dụng. H.323 định nghĩa cả những tính chất bắt buộc tối thiểu phải có cho GK và các những đặc tính tuỳ chọn . Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một GK gồm: Phiên dịch địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thông, quản lý “vùng”. Các chức năng tuỳ chọn của GK gồm có: Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi Các thành phần chính của một GK được mô tả trên hình 4.6. Vai trò vị trí của GK như hình 4.7. GK hoạt động ở hai chế độ: Chế độ trực tiếp: GK chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không tham gia vào các hoạt động kết nối khác. Chế độ chọn đường: GK là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi giữa các bên. Hình 4.6. Cấu trúc GK Hình 4.7. Vai trò và vị trí của GK Các chức năng của Gatekeeper được trình bày trong bảng dưới đây: Bảng 4.4. Các chức năng Gatekeeper Chức năng Định nghĩa Biên dịch địa chỉ (Address Translation) Người gọi thường không biết địa chỉ IP tại đầu cuối của người nghe mà chỉ biết bí danh của người đó. Để thiết lập cuộc gọi thì Gatekeeper phải dịch bí danh này sang địa chỉ IP Điều khiển quyền truy nhập (Admission Control) Với một tài nguyên mạng cụ thể, người quản trị mạng đặt ra một ngưỡng chỉ số hội thoại cùng lúc cho phép trên mạng đó. Gatekeeper có nhiệm vụ từ chối kết nối mới mỗi khi đạt tới ngưỡng. Nó điều khiển quyền truy nhập mạng của người dùng theo mức ưu tiên đã gán trước. Điều khiển băng thông (Bandwidth Control) Giám sát và điều khiển việc sử dụng dải thông mạng. Đồng thời Gatekeeper cũng phải đảm bảo lưu lượng thông tin truyền không được vượt quá tải của mạng do nhà quản trị mạng đặt ra. Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling) Tùy chọn Gatekeeper cung cấp địa chỉ đích cho người gọi theo hai chế độ trực tiếp và chọn đường. Tại chế độ trực tiếp, sau khi cung cấp địa chỉ đích thì Gatekeeper ngừng tham gia hoạt động “bắt tay” giữa các bên. Tại chế độ chọn đường, địa chỉ đích là địa chỉ của Gatekeeper nên nó đóng vai trò trung gian chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi trong quá trình bắt tay giữa các bên. Gatekeeper xử lý các thông tin báo hiệu Q.931 trao đổi giữa các bên. Quản lý băng thông (Bandwidth Management) Tùy chọn Gatekeeper để giới hạn số cuộc gọi cùng lúc trong miền của nó trong phiên Q.931. Dịch vụ quản lý cuộc gọi (Call Management Service) Tùy chọn Gatekeeper lưu trữ một danh sách các cuộc gọi hiện thời để cấp thông tin cho việc quản lý giải thông và để xác định đầu cuối nào đang bận. Dịch vụ xác nhận cuộc gọi (Call Authrization Service) Gatekeeper loại bỏ cuộc gọi khi quá trình xác nhận là sai ngay cả khi chưa tới ngưỡng. Dịch vụ chỉ dẫn (niên giám) (Directory Service) Cơ sở dữ liệu của Gatekeeper chứa thông tin về người sử dụng để phục vụ quá trình tìm kiếm người dùng. 4.2.2.4. Đơn vị điều khiển đa điểm (MCU) Cung cấp chức năng hội thoại với số bên tham gia lớn hơn 3. Nó phối hợp các phương thức giao tiếp của các bên tham gia và cung cấp các đặc trưng trộn âm thanh và hình ảnh (nếu cần) cho các Terminal. MCU bao gồm hai thành phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) có nhiệm vụ thiết lập và quản lý hội thoại nhiều bên qua H.245. MC có thể được đặt trong GK, GW, đầu cuối hoặc MCU. Bộ xử lý đa điểm (MP): đóng vai trò trộn tín hiệu, phân kênh và lưu chuyển dòng bit quá trình giao tiếp giữa các bên tham gia hội thoại. Đối với MCU tập trung thì có đầy đủ MC và MP. Đối với MCU phân quyền thì chỉ còn chức năng của MC. Sự khác biệt là ở chỗ trong hội thoại phân quyền các bên trao đổi trực tiếp với nhau mà không cần phải thông qua MCU. Ngoài ra, có thể kết hợp giữa hai loại này tạo thành MCU lai ghép. Hình 4.8. Cấu tạo của MCU Vùng hoạt động Hình 4.9. Một vùng hoạt động đơn giản Một vùng hoạt động H.323 là một tập hợp tất cả các đầu cuối, các GW và các MCU chịu sự quản lý của duy nhất một GK. Vùng hoạt động này độc lập với topo của mạng thực tế và có thể bao gồm nhiều phân đoạn (segment) mạng nối với nhau qua router hay các thiết bị khác. Mô hình về một đoạn mạng đơn giản được minh họa trong hình sau: 4.2.3. Chồng giao thức sử dụng trong H.323 Chồng các giao thức trong H.323 và vị trí của chúng theo mô hình OSI được mô tả trong hình 4.10. Bao gồm: Các chuẩn mã hoá và giải mã thoại (Audio CODECs): G711, G722, G728, G729, G723.1. Các chuẩn mã hoá và giải mã hình ảnh (Video CODECs): H261, H263. Bản tin H.225 khai báo, cho phép và quản lý trạng thái RAS (Registration, Admision, and Status). Bản tin H.225 cho báo hiệu cuộc gọi. Bản tin H.245 điều khiển cuộc gọi. Giao thức điều khiển thời gian thực (RTCP) Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP). Hình 4.10. Chồng giao thức H.323 4.2.3.1. Bản tin báo hiệu cuộc gọi H.225 Bản tin H.225 RAS Bảng 4.5. Các thông báo của H.225 RAS Tên thông báo Chức năng Yêu cầu quyền truy nhập (Admission Request- ARQ) Một đầu cuối gửi yêu cầu tới Gatekeeper, xin phép được truy nhập vào mạng chuyển mạch gói. Gatekeeper có thể chấp nhận (ACF) hay loại bỏ (ARJ). Yêu cầu băng thông (Bandwidth Request- BRQ) Đầu cuối gửi yêu cầu để thay đổi băng thông, Gatekeeper có thể chấp nhận (BCF) hoặc loại bỏ (BRJ). Gatekeeper cũng có thể hỏi lại cơ chế truyền băng thông thấp hay cao. Yêu cầu giải phóng cuộc gọi (Disengage Request- DRQ) Đầu cuối gửi thông báo tới Gatekeeper liên kết đang bị loại bỏ, hoặc Gatekeeper gửi thông báo bắt buộc kết thúc cuộc gọi (bên nhận phải gửi DCF). Bên nhận có thể chấp nhận (DCF) hoặc từ chối (DRJ), Gatekeeper có thể từ chối (DRJ) nếu đầu cuối chưa đăng ký với nó. Yêu cầu thông tin trạng thái (InfoRequest- IRQ) Gatekeeper gửi yêu cầu tới Terminal để lấy thông tin trạng thái. Terminal trả lời qua IRR. Phúc đáp yêu cầu thông tin (InfoRequest Response- IRR) Đáp ứng yêu cầu của IRQ. Yêu cầu cục bộ (Location Request- LRQ) Yêu cầu Gatekeeper cung cấp địa chỉ dịch. Gatekeeper có thể phúc đáp (LCF) và khi đó trong lời đáp có chứa địa chỉ đích, hoặc có thể loại bỏ (LRJ). Bản tin không hiểu được (Message not understood) Đầu cuối gửi đáp ứng khi không hiểu thông báo mà nó nhận được. Yêu cầu đăng ký (Regisration Request- RRQ) Terminal gửi yêu cầu, xin đăng ký với Gatekeeper. Gatekeeper có thể đồng ý (RCF) hoặc loại bỏ (RRJ). Bấm giờ truy nhập từ xa và yêu cầu trong tiến trình (RAS timer and Request in Progress - RIP) Đưa ra nhãn thời gian trễ mặc định cho các đáp ứng trả lời các yêu cầu và số lần phát lại nếu chưa nhận được đáp ứng. Khi hệ thống có sự tham gia của GK, các đầu cuối tiến hành bắt tay với nhau thông qua GK là thành phần trung gian bằng cơ chế hỏi/đáp. GK căn cứ vào tình trạng của mạng để từ chối hoặc cho phép yêu cầu đó được thực hiện. Nó có các chính sách cụ thể như cho phép tối đa bao nhiêu cuộc gọi diễn ra đồng thời trong miền mà nó quản lý, để đảm bảo mạng hoạt động tốt. Các thông tin trao đổi định nghĩa trong RAS được trình bày trong bảng 4.5. Q.931 Bảng 4.6. Các thông báo của Q.931 Tên thông báo Chức năng Thông báo (Alerting) Người được gọi gửi thông báo nhận được một yêu cầu kết nối từ phía người gọi. Tiến hành cuộc gọi (Call Proceeding) Người được gọi gửi thông báo yêu cầu thiết lập cuộc gọi của người gọi đã được khởi tạo và nó không chấp nhận một yêu cầu kết nối nào khác. Kết nối (Connect) Người được gọi gửi thông báo chấp nhận kết nối từ phía người gọi. Thông tin (Information) Cung cấp thêm các thông tin trong quá trình thiết lập cuộc gọi hoặc các thông tin thêm về cuộc gọi. Quá trình cuộc gọi (Progress) Được gửi từ Gateway tới SCN, đưa ra tiến trình cuộc gọi trong quá trình trao đổi. Hoàn thành giải phóng cuộc gọi (Release Complete) Terminal đưa thông báo giải phóng cuộc gọi, thu hồi lại tài nguyên đã cung cấp cho cuộc gọi. Thiết lập (Setup) Người gọi gửi thông báo yêu cầu muốn được kết nối với người được gọi. Trạng thái (Status) Đáp ứng lại thông báo thẩm tra trạng thái hoặc một thông báo không xác định được loại thông báo báo hiệu cuộc gọi. Thẩm tra trạng thái (Status Inquiry) Thông báo yêu cầu các thông tin trạng thái cuộc gọi. Đây là giao thức sẽ được sử dụng tiếp theo sau khi quá trình bắt tay thành công qua RAS. Nếu hệ thống không có GK thì không cần đến RAS và Q.931 là giao thức sẽ được gọi dùng đầu tiên để thiết lập cuộc thoại giữa các đầu cuối. Q.931 thực hiện việc trao đổi trực tiếp các thông báo giữa 2 đầu cuối với mục đích thiết lập cuộc gọi và chấm dứt cuộc gọi khi một trong các bên kết thúc hội thoại. Các thông tin chính được định nghĩa trong Q.931 được trình bày trong bảng 4.6. 4.2.3.2. Bản tin điều khiển cuộc gọi H.245 Khi hai bên đồng ý tham gia cuộc thoại sau quá trình bắt tay qua Q.931 thì bước tiếp theo là hai bên thống nhất một cách thức hội thoại phù hợp bao gồm các công việc sau: Thỏa thuận về bộ CODEC được sử dụng, mở hai cổng UDP kề nhau cho các kênh logic truyền và điều khiển dòng thông tin đa phương thức, quản lý kênh logic thông qua việc xác lập máy chủ/máy khách, điều khiển tốc độ truyền dòng bit… Các thông tin trao đổi định nghĩa trong H.245 được trình bày trong sau dưới đây: Bảng 4.7. Các thông báo của H.245 Tên thông báo Chức năng Sự xác định Chủ-khách Cho phép xác định đâu là máy chủ/máy khách để tránh xung đột. Trạng thái này có thể thay đổi bất cứ lúc nào trong một phiên hoạt động. Các đáp ứng: ACK (chấp nhận), Reject (loại bỏ), Release (trường hợp timeout). Khả năng trao đổi Đảm bảo chỉ có một dòng thông tin đa phương thức được trao đổi trên kênh logic và thuật toán điều chế/giải điều chế để mỗi bên có thể hiểu tín hiệu nhận được. Các đáp ứng: ACK, Reject, Release. Mở kênh logic Mở một kênh logic. Các đáp ứng: ACK, Reject, Confirm (xác nhận). Đóng kênh Logic Đóng kênh logic hội thoại giữa các bên.Đáp ứng: ACK. Yêu cầu về phương thức Yêu cầu được đưa ra để chỉ rõ chế độ truyền luồng tin đa phương thức tiếng nói, hình ảnh hay dữ liệu. Các đáp ứng: ACK, Reject, Release. Thu thập khả năng của các đầu cuối Cung cấp thông tin về phương thức trao đổi của các Terminal. Trường hợp hội thoại thì cho biết bộ CODEC được sử dụng tại mỗi bên. Chỉ thị kết thúc phiên Chỉ thị kết thúc phiên H.245. 4.2.3.3. Giao thức truyền tải thời gian thực RTP Giao thức này cung cấp các dịch vụ truyền tải thoại và hình ảnh thời gian từ đầu đến cuối. Trong khi, H.323 được sử dụng để chuyển tải dữ liệu trên nền mạng gói, thì RTP cơ bản là được dùng để chuyển tải dữ liệu thông qua giao thức datagram của người dùng (UDP). RTP cùng với UDP cung cấp các chức năng của một giao thức chuyển tải (transport_protocol). RTP cung cấp các dịch vụ sau: nhận dạng trọng tải, đánh số theo dãy, đếm nhịp thời gian, và ghi thông báo vô tuyến. UDP cung cấp các dịch vụ đa thành phần và tổng kiểm tra. RTP cũng có thể được sử dụng cùng với một giao thức khác. 4.2.3.4. Giao thức điều khiển thời gian thực RTCP Giao thức này cung cấp các dịch vụ điều khiển. Chức năng cơ bản của RTCP là cung cấp sự phản hồi về chất lượng của việc phân phối dữ liệu. Những chức năng khác của RTCP gồm có: thực hiện việc nhận biết cấp truyền tải cho một tài nguyên RTP mà được gọi với cái tên chính tắc là: đồng bộ hóa thoại và hình ảnh. 4.2.4. Thiết lập và giải phóng cuộc gọi H.323 trong trường hợp đơn giản nhất Báo hiệu H.323 là một quá trình thực sự phức tạp. Tương tác giữa các phần tử trong mạng H.323 trong quá trình báo hiệu được mô tả trong hình 4.11. Một cách chi tiết thì cuộc gọi giữa hai đầu cuối H.323 được thiết lập như sau: Trước hết cả 2 phải đã được đăng ký tại Gatekeeper. Đầu cuối A gửi yêu cầu tới Gatekeeper đề nghị thiết lập cuộc gọi. Gatekeeper gửi cho đầu cuối A thông tin cần thiết về đầu cuối B. Đầu cuối A gửi bản tin SETUP tới đầu cuối B. Đầu cuối B trả lời bằng bản tin Call Proceeding và đồng thời liên lạc với Gatekeeper để xác nhận quyền thiết lập cuộc gọi. Đầu cuối B gửi bản tin Alerting và Connect. Hai đầu cuối trao đổi một số bản tin H.245 để xác định chủ/tớ, khả năng xử lý của đầu cuối và thiết lập kết nối RTP. Hình 4.11. Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và PSTN Hình 4.12. Thiết lập cuộc gọi H.323 Mô tả trong hình 4.12, là trường hợp cuộc gọi điểm – điểm đơn giản nhất, khi mà báo hiệu cuộc gọi không được định tuyến tới Gatekeeper. 4.2.5. So sánh SIP và H.323 Những người đề xuất SIP cho rằng H.323 đang xuất hiện trong báo hiệu ATM và ISDN là không thích hợp cho điều khiển hệ thống VoIP nói chung và trong thoại Internet nói riêng. H.323 được khẳng định là rất phức tạp, hỗ trợ các chức năng phần lớn là không cần thiết cho thoại IP do đó đòi hỏi chi phí cao và không hiệu quả. Ví dụ H.323 xác định 3 phương pháp khác nhau để phối hợp hoạt động giữa H.225 và H.245, với các kết nối khác nhau, H.245 ngang qua kết nối H.225, và tiến hành phương pháp "kết nối nhanh" của 2 giao thức tích hợp. Mặc dù hầu hết các khả năng thực hiện chỉ hỗ trợ cho các kết nối nhanh, tính tương thích H.323 liên quan đến yêu cầu hỗ trợ của cả 3 phương pháp. Đồng thời, họ cũng cho rằng H.323 không có khả năng mở rộng yêu cầu đối với giao thức báo hiệu cho công nghệ chẳng hạn như VoIP, là những công nghệ chắc chắn sẽ phát triển và hỗ trợ các dịch vụ và đặc tính mới. Giữa H.323 và SIP có nhiều điểm tương đồng. Cả hai đều cho phép điều khiển, thiết lập và hủy bỏ cuộc gọi. Cả H.323 và SIP đều hỗ trợ tất cả các dịch vụ cần thiết. Tuy nhiên có một số điểm khác biệt giữa hai chuẩn này. Đó là: H.323 hỗ trợ hội nghị đa phương tiện rất phức tạp. Hội nghị H.323 về nguyên tắc có thể cho phép các thành viên sử dụng những dịch vụ như bảng thông báo, 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 nâng cấp để hỗ trợ chức năng này. Bảng sau đây sẽ thể hiện cụ thể hơn những điểm khác nhau của H.323 và SIP: Bảng 4.8. So sánh giữa SIP và H.323 Đặc điểm so sánh SIP H.323 Tổ chức IETF ITU Quan hệ kết nối Ngang cấp Ngang cấp Khởi điểm Dựa trên mạng Internet và Web. Cú pháp và bản tin tương tự như HTTP. Cơ sở là mạng thoại. Giao thức báo hiệu tuân theo chuẩn ISDN Q.SIG Đầu cuối Đầu cuối thông minh SIP Đầu cuối thông minh H.323 Các Server lõi SIP proxy, redirect, location và registration servers H.323 Gatekeeper Tình hình hiện nay Giai đoạn thử nghiệm khả năng cùng hoạt động của các thiết bị đã kết thúc. SIP nhanh chóng trở nên phổ biến. Đã được sử dụng rộng rãi Khuôn dạng bản tin Text, UTF-8 Nhị phân ASN.1 PER Trễ thiết lập cuộc gọi 1.5 RTT (Round-trip time), tức là chu kỳ nhận bản tin và nhận bản tin trả lời hay xác nhận. 6-7 RTT hoặc hơn Giám sát trạng thái cuộc gọi Có 2 lựa chọn: chỉ trong thời gian thiết lập cuộc gọi hoặc suốt thời gian cuộc gọi Phiên bản 1 và 2: máy chủ phải giám sát trong suốt thời gian cuộc gọi và phải giữ trạng thái kết nối TCP → hạn chế khả năng mở rộng và giảm độ tin cậy. Báo hiệu quảng bá Có hỗ trợ. Không hỗ trợ. Chất lượng dịch vụ Sử dụng các giao thức khác như RSVP, OPS, OSP để đảm bảo chất lượng dịch vụ. Gatekeeper điều khiển băng thông. RSVP để lữu trữ tài nguyên mạng. Bảo mật Đăng ký tại Registrar Server, có xác nhận đầu cuối và mã hoá. Chỉ đăng ký khi trong mạng có Gatekeeper, xác nhận và mã hóa theo chuẩn H.235. Định vị đầu cuối và định tuyến cuộc gọi Dùng SIP URL để đánh địa chỉ. Định tuyến nhờ sử dụng Redirect và Location Server. Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tên ảo H.323 và phương pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong mạng có Gatekeeper. Chức năng định tuyến do Gatekeeper đảm nhiệm. Tính năng thoại Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ bản. Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ bản. Hội nghị Hội nghị cơ sở, quản lý phân tán. Được thiết kế để hỗ trợ rất nhiều tính năng hội nghị, hình ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung → MC có thể tắc nghẽn. Tạo tính năng và dịch vụ mới Dễ dàng, sử dụng SIP-CGI và CPL. H.405.1. Khả năng mở rộng Dễ dàng. Hạn chế. Tích hợp với Web Rất tốt, hỗ trợ click-to-dial. Kém. 4.3. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP KÊNH MANG – BICC Giao thức BICC đưa ra sự tách biệt chức năng của các giao thức báo hiệu phương tiện mang và báo hiệu cuộc gọi với sự liên kết thông tin của cả hai giao thức, cho phép sự thiết lập độc lập cuộc gọi và phương tiện mang trong mạng băng rộng. Sự liên kết thông tin cho phép phối hợp các giao thức độc lập này tương quan với nhau tại các điểm đầu cuối. Các chức năng liên quan đến phương tiện mang như chặn và điều khiển tiếng vọng sẽ được điều khiển bởi điều khiển phương tiện mang. Báo hiệu của điều khiển tiếng vọng sẽ được thực hiện từ giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi. BICC đưa ra cơ chế hỗ trợ các dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng trục băng rộng mà không ảnh hưởng tới các giao diện của mạng N – ISDN hiện có và các dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC dựa trên báo hiệu N – ISUP. Giao thức báo hiệu điều khiển phương tiện mang dựa trên các giao thức báo hiệu điều khiển công nghệ phương tiện mang khác nhau như IP, DSS2… Các phiên bản của BICC: BICC CS1: chuyển tải cuộc gọi sử dụng MTP SS7 hoặc ATM, hỗ trợ các loại truyền tải AAL1 và AAL2. BICC CS2: mở rộng BICC tới các tổng đài nội hạt, hỗ trợ phương tiện mang IP, hỗ trợ truyền tải báo hiệu IP, hỗ trợ AAL1. BICC CS3: tập trung vào mạng truy nhập và làm việc với SIP. Chương 5. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CHỦ TỚ 5.1. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN – MGCP “MGCP- Media Gateway Controll Protocol là giao thức điều khiển các cổng VoIP từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi như MGC hay Call Agent”. Đây là định nghĩa về MGCP trích từ IETF RFC 2705 - Media Gateway Control Protocol. Sự phát triển của MGCP được mở rộng do ảnh hưởng của sự xung đột giữa các phần kiến nghị cho việc tách rời hóa kiến trúc GW. MGCP là sự bổ sung của cả hai giao thức SIP và H.323, được thiết kế đặc biệt như một giao thức bên trong giữa các MG và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc GW. Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bằng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với một thiết bị báo hiệu địa chỉ giống như H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển mạch kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn. MGC thực hiện đầy đủ chức năng của lớp báo hiệu trong H.323 và như một H.323 GK. MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng tín hiệu analog từ các mạch điện thoại, với các gói tin trong mạng chuyển mạch gói. MGCP hoàn toàn tương thích với VoIP GW. Nó cung cấp một giải pháp mở cho truyền thông qua mạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP. 5.1.1. Kiến trúc và các thành phần MGCP dựa trên mô hình Client/Server. Giống như các giao thức khác, MGCP sử dụng giao thức SDP để mô tả phương thức truyền thông và sử dụng RTP/RCTP cho việc vận chuyển và giám sát truyền tin. MGCP định nghĩa các thực thể điểm cuối (Endpoint-E) và các kết nối (Connection-C). E là các nguồn dữ liệu có thể là vật lý hoặc logic. Việc tạo nguồn vật lý đòi hỏi phải thiết lập phần cứng, chẳng hạn như giao tiếp qua một GW và kết thúc một kết nối tới mạng chuyển mạch kênh PSTN, còn nguồn logic tạo ra từ phần mềm như nguồn tiếng nói. Kết nối có thể là kết nối điểm – điểm hoặc đa điểm, có thể được thiết lập qua rất nhiều thành phần mang trên mạng, như gói tin thoại dùng RTP trên mạng TCP/UDP, dùng AAL2 cho mạng ATM. Các hoạt động của MGCP là các báo hiệu (Signal-S) gửi từ MGC tới MG và các kết quả (Event-E) do MG gửi tới MGC. Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được thể hiện trên hình 5.1: Hình 5.1. Quan hệ giữa MG và MGC Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau: Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau: MGC gửi CreatConnection tới GW đầu tiên. GW sẽ định vị các tài nguyên cần thiết và gửi trả các thông tin cần thiết cho kết nối như địa chỉ IP, cổng UDP, các tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này được chuyển tiếp qua MGC. MGC gửi CreatConnection tới GW thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở trên. GW này trả về các thông tin mô tả phiên của nó. MGC gửi lệnh ModifyConnection tới đầu cuối thứ nhất. Quá trình kết nối thành công sau khi hoàn tất các bước trên. MGCP định nghĩa 3 báo hiệu: Bảng 5.1. Các báo hiệu trong MGCP Khai báo (Notify) Các sự kiện được quan sát trên Gateway Xoá kết nối (DeleteConnection) Xóa một kết nối, giải phóng tài nguyên. Khởi động lại trong quá trình ( RestartInProcess ) Xóa mọi dịch vụ tại đầu cuối, khởi tạo lại tiến trình kết nối. MGCP cũng định nghĩa 8 lệnh trao đổi thông tin giữa các MGC với các đầu cuối: Bảng 5.2. Các lệnh trao đổi thông tin trong MGCP Cấu hình kết cuối (EndpointConfiguration) MGC cho Gateway biết tên luật mã hoá tín hiệu. Trong trường hợp tiếng nói là luật – m hoặc luật – A. Yêu cầu khai báo (NotificationRequest) Yêu cầu Gateway gửi các thông báo về các sự kiện diễn ra ở một đầu cuối nào đó. Tạo kết nối (CreatConnection) Mở một kết nối giữa hai đầu cuối. Sửa đổi kết nối (ModifyConnection) Thay đổi các tham số trong một kết nối đã được mở trước đó. Xoá kết nối (DeleteConnection) Đóng một kết nối. Lệnh này có thể được gửi bởi MGC, Gateway. Đáp ứng của lệnh này trả vể các thông tin tổng hợp trong suốt quá trình kết nối. Kiểm toán đầu cuối (AuditEndpoint) MGC tìm kiếm các thông tin về trạng thái tại một đầu cuối nào đó. Kiểm toán kết nối (AuditConnection) MGC gửi yêu cầu trả về các thông số trong một kết nối đã được mở. Thông báo thăm dò(PollNotify) Đưa sự kiện thông báo. 5.1.2. Thiết lập cuộc gọi thông qua MGCP Hình 5.2. Thiết lập cuộc gọi giữa A và B Trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A điện thoại B như sau: Khi máy điện thoại A được nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC. Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi. Số bị gọi được gửi cho MGC. MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào: MGC gửi lệnh cho Gateway B. Gateway B đổ chuông ở máy B. MGC gửi lệnh cho Gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP. 5.1.3. So sánh giữa MGCP, SIP và H.323 MGCP khác với SIP và H.323 ở một số điểm như sau: MGCP là giao thức kiểu chủ/tớ, trong khi SIP và H.323 là giao thức ngang cấp. MGCP được sử dụng giữa MG và MGC. Bảng 5.3. So sánh H.323 và MGCP H.323 MGCP Thuê bao nhấc máy và quay số Gateway phân tích định tuyến cuộc gọi Hai Gateway trao đổi thông tin Gateway bị gọi đổ chuông ở số máy bị gọi Hai Gateway thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP Thuê bao nhấc máy và quay số Gateway thông báo cho MGC MGC phân tích số, định tuyến và gửi lệnh cho Gateway bị gọi để đổ chuông ở số máy bị gọi MGC gửi lệnh cho 2 Gateway để thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP MGCP ra đời nhằm tách biệt các chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền. MGC (hay CA, Softswitch...) sau khi nhận được yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dùng giao thức MGCP để điều khiển Gateway thiết lập phiên kết nối giữa 2 đầu cuối. Trong hình 5.2 ta thấy chức năng báo hiệu đã được tách biệt và do MGC đảm nhiệm. Chúng ta xem xét việc thiết lập cuộc gọi trong hai trường hợp: cuộc gọi trong mạng H.323 và trong mạng MGCP. 5.1.4. Đánh giá giao thức MGCP Các ưu điểm của MGCP là: MGCP đặc biệt hữu ích đối với các ứng dụng triển khai lớn, các hệ thống phức tạp. Nó cho phép tích hợp tốt với mạng SS7, tạo sự thuận tiện cho quá trình điều khiển và xử lý các cuộc gọi. MGCP phân tách riêng biệt hai chức năng chính là chức năng điều khiển luồng phương thức và chức năng báo hiệu nên việc thi hành dễ dàng hơn. Tuy nhiên nó vẫn có nhược điểm là trở nên quá phức tạp đối với các ứng dụng nhỏ. Ngoài ra nó chỉ tập trung vào việc chuyển đổi giữa các luồng phương thức. Giao thức này được hoàn thiện trong chuẩn H.248/ Megaco tháng 11/2000 với sự hợp tác giữa hai tổ chức ITU và IETF. 5.2. MEGACO/H.248 5.2.1. Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248 Hình 5.3. Kiến trúc điều khiển của MEGACO/H.248 MEGACO/H.248 là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt, trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao điện thoại và đường dây analog, điện thoại IP, các loại server,…Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn giản và hiệu quả ở mức chi phí hợp lý, giao thức MEGACO/H.248 sẽ là chuẩn được sử dụng trong mạng thế hệ sau NGN. MEGACO/H.248 không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi ngang hàng nào (ví dụ: SIP hay H.323) và hoàn toàn tùy thuộc vào thiết kế của người quản trị mạng. Kiến trúc của MEGACO/H.248 dựa trên 3 lớp: lớp MGC, lớp MG và lớp MEGACO (hình 5.3). Lớp MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi. Lớp này thực hiện các đặc điểm ở mức cuộc gọi như phát hiện cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội thoại hay giữ cuộc gọi (hold). Lớp MGC cũng thực hiện giao tiếp với các MGC cũng như các thực thể ngang cấp hay cấp dưới khác, MGC quản lý mọi thuộc tính trong quá trình giao tiếp. Lớp MG thực hiện các kết nối lưu lượng đi và tới các mạng khác, tương tác với các luồng lưu lượng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớp MG cũng điều khiển các thuộc tính thiết bị của cổng phương tiện (ví dụ như giao diện người dùng). Lớp này không hề biết gì về việc điều khiển các thuộc tính cuộc gọi và hoạt động theo sự điều khiển của lớp MGC. Lớp MEGACO/H.248 quy định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG. 5.2.2. Vị trí của giao thức MEGACO/H.248 trong mô hình OSI Hình 5.4. Vị trí của MEGACO/H.248 trong OSI Như chỉ ra trong hình 5.4, giao thức MEGACO/H.248 thực hiện các chức năng của mình ở 3 lớp trên cùng trong mô hình OSI. 5.2.3. Các chức năng của MEGACO/H.248 Giao thức MEGACO/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển của MGC đối với MG. MEGACO/H.248 cung cấp các chức năng sau: Điều khiển các loại MG khác nhau (TGW, RGW, AGW, MS,…). Hỗ trợ đàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi. Có khả năng xử lý cuộc gọi đa người dùng. Hỗ trợ QoS và đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau mỗi kết nối). Thông báo lỗi giao thức, lỗi mạng hay các thuộc tính cuộc gọi. Hình 5.5. Vị trí và chức năng của giao thức MEGACO/H.248 5.2.4. Các khái niệm trong giao thức MEGACO/H.248 Các loại gateway: GW có địa chỉ IP và chỉ số cổng UDP mặc định của MGC quản lý nó. TGW (Trunking Gateway): là gateway giữa các tổng đài trung kế giữa mạng PSTN và mạng IP. AGW (Access Gateway): là gateway giữa mạng ISDN, tổng đài PBX và mạng IP. RGW (Residential Gateway): là gateway giữa một nhóm các máy điện thoại (nối trực tiếp vào Gateway này) và mạng IP. NAS: Gateway cung cấp khả năng truy cập Internet. IVR (Interactive Voice Response): gateway này được MGC điều khiển để thu các digit và gửi fax,… Mỗi loại GW có khả năng hỗ trợ các gói tin khác nhau. Termination: MGC coi GW là đại diện cho một nhóm các Termination, trong đó mỗi Termination chịu trách nhiệm xử lý cho một loại lưu lượng. Mỗi Termination được GW gán cho một ID tại thời điểm nó được tạo ra. Có 2 loại Termination là: Termination cố định (các giao diện vật lý, kênh TDM). Đối với loại Termination này, việc sử dụng các lệnh Add hay Subtract chỉ đơn giản là việc lấy chúng ra hay thêm vào Null context. Termination tạm thời hay Termination logic (cổng RTP nối GW với mạng, chỉ tồn tại khi sử dụng). Loại Termination này được tạo ra bởi lệnh Add và bị xóa đi bởi lệnh Subtract. GW được MGC coi như Termination gốc, điều này có ý nghĩa khi MGC muốn làm việc với chính GW (ví dụ khi tuyên bố GW là “in” hay “out” một dịch vụ nào đó). Giao thức MEGACO/H.248 có khả năng làm việc với một số lượng lớn các Termination là do Termination có các thuộc tính lựa chọn (event, signal, statistic). Các thuộc tính này được đưa vào các gói và MGC có thể chỉ định Termination là nó chỉ tiếp nhận những gói nào. Tại mỗi thời điểm, Termination cũng được điều khiển ở một chế độ xác định (chế độ chỉ nhận, chỉ gửi hoặc vừa nhận vừa gửi). Termination là nơi đi và đến của các luồng lưu lượng hay điều khiển. Context: Là khái niệm mang tính đột phá của MEGACO/H.248 so với các giao thức cùng loại trước nó. Khái niệm này cho phép tạo ra các phiên liên lạc đa điểm. Mỗi đầu cuối có thể tham gia vào nhiều context khác nhau với các loại lưu lượng khác nhau (ví dụ khi đầu cuối tham gia một phiên truyền thông đa phương tiện). Đây là một phiên kết nối bao gồm nhiều Termination. Mỗi context được GW tạo ra ban đầu chỉ có một Termination, các Termination kết nối với Termination đầu tiên sẽ lần lượt được thêm vào context này. Context sẽ bị xóa bỏ khi Termination cuối cùng được giải phóng. Số lượng Termination tối đa trong một context sẽ phụ thuộc vào khả năng của GW (những GW chỉ hỗ trợ liên lạc điểm – điểm sẽ chỉ có tối đa 2 Termination trong một context). Context được MG gán một phần nhận dạng ID bao gồm 32 bit (ID là duy nhất đối với một MG). Tất cả các Termination không tham gia vào một kết nối nào sẽ nằm trong Null context. Hiện nay Context có 3 thuộc tính: topology descriptor (mô tả topo phi kết nối), Priority flag (cờ ưu tiên, hướng dẫn GW phân bổ tài nguyên trong trường hợp khan hiếm) và emergency flag (cờ khẩn, chỉ ra context nào sẽ được lưu lại và khôi phục trong trường hợp có sự cố). Các thuộc tính khác của context có thể được bổ sung trong tương lai. Transaction: là một chuyển giao, mỗi transaction gồm phần yêu cầu (request) và phần trả lời (reply). Transaction Pending được sử dụng để thông báo rằng transaction vẫn đang được xử lý (được sử dụng khi transaction nào đó bị timeout). Mỗi transaction có một số nhận dạng ID. Số nhận dạng ID có giá trị từ 1 đến 99999. Thông tin trao đổi giữa MGC và các GW dưới dạng các chuyển giao (chứa các lệnh và các bản tin thông báo sự kiện, trả lời,…), các lệnh trong mỗi chuyển giao sẽ được xử lý theo thứ tự đã chỉ ra. Event: là các sự kiện của đầu cuối (như onhook, offhook,…). Các sự kiện này được MG phát hiện và báo cáo tới MGC. MGC sẽ xem xét chỉ các sự kiện mà nó quan tâm ở bất kỳ thời điểm nào (được chỉ ra bởi event descriptor). Signal: là báo hiệu tạo ra các âm báo hay hiển thị hình ảnh ở đầu cuối. Thời gian tồn tại của báo hiệu có thể do MGC quy định hoặc có thể tồn tại cho tới khi bị loại bỏ. Nó sẽ bị loại bỏ bất cứ khi nào một sự kiện được phát hiện ở đầu cuối trừ khi có sự can thiệp của MGC. Termination descriptor: các thuộc tính của Termination được nhóm lại thành các descriptor bao gồm: Termination state descriptor: các thuộc tính của Termination (test, có quyền hay bị cấm sử dụng một dịch vụ,…). Media descriptor: bảng mô tả các luồng lưu lượng (voice, data,…). Event descriptor: mô tả các sự kiện được phát hiện bởi GW và hành động lại đáp lại sự kiện đó. Signal descriptor: mô tả các báo hiệu có thể xảy ra ở Termination. Stream descriptor: bảng các descriptor của remote, local, local control đối với một luồng lưu lượng xác định. Local control descriptor: chứa các thuộc tính cần quan tâm giữa GW và MGC (chế độ của Termination, các xử lý của GW khi nhận được local hay remote descriptor). Local descriptor: chứa các thuộc tính chỉ ra luồng lưu lượng mà GW nhận từ thực thể đầu xa. Remote descriptor: chứa các thuộc tính chỉ ra luồng lưu lượng mà GW gửi tới thực thể đầu xa. Digitmap descriptor: định nghĩa một dãy tập hợp các sự kiện (về quay số) có thể có (theo kế hoạch đánh số). Dãy này được gửi tới GW để thu các chữ số được quay bởi khách hàng và gửi tới MGC dưới dạng các gói hoàn chỉnh (toàn bộ số bị gọi). Observed event descriptor: mô tả các sự kiện quan sát được (có trong lệnh Notify hay AuditValue). Package descriptor: trong lệnh AuditValue, dùng để trả lại bảng các gói tin gửi đi từ Termination. Service change descriptor: lý do đưa ra lệnh Service change. Statistic descriptor: trong lệnh Audit hay Subtract, để báo cáo các thống kê ở Termination. Topology descriptor: chỉ ra topo của context. Audit descriptor: trong lệnh Audit, xác nhận thông tin yêu cầu. Error descriptor: chứa mã lỗi và mã lỗi văn bản (tùy chọn) trong lệnh Notify (yêu cầu và trả lời). Event Buffer descriptor: mô tả sự kiện vừa được GW phát hiện khi kích hoạt eventbuffering. 5.2.5. Truyền dẫn các bản tin của giao thức MEGACO/H.248 Cơ chế truyền dẫn được sử dụng cần phải đảm bảo tính tin cậy, các lệnh đang gửi đi và chờ xác nhận từ phía nhận sẽ được lưu giữ một cách độc lập. Các bản tin MEGACO/H.248 có thể được truyền dẫn qua lớp UDP/IP hoặc TCP/IP. Các GW và các MGC sẽ được gán các địa chỉ IP, các luồng lưu lượng đi và đến sẽ qua các cổng UDP hay TCP được chỉ ra. Ví dụ như cổng dành cho lệnh Service Change request là 2944 khi sử dụng mã hóa văn bản và 2945 khi sử dụng mã hóa nhị phân (đối với cả UDP và TCP), các cổng này cũng được sử dụng khi không có cổng nào được chỉ ra. Các Transaction reply sẽ được gửi tới cùng với cổng mà TransactionRequest được gửi đi. Trong quá trình truyền dẫn các bản tin MEGACO/H.248 cũng đặt ra một vấn đề về độ trễ của các bản tin, dẫn tới độ trễ của các lệnh và tính “hợp thời” của các xử lý tại GW hay MGC. Để giải quyết vấn đề này, RFC 3525 cũng đưa ra một số quy tắc trong việc xử lý các bản tin MEGACO/H.248 tại MGC (6 quy tắc). 5.2.6. Các lệnh được định nghĩa bởi giao thức MEGACO/H.248 Giao thức MEGACO/H.248 sử dụng 8 lệnh trong giao diện điều khiển giữa MGC và GW bao gồm: Add: Được sử dụng để thêm một Termination vào context, cũng có thể để tạo một context (nếu đó là Termination đầu tiên trong context này). Modify: Sử dụng để thay đổi thuộc tính, sự kiện hay các báo hiệu ở một Termination. Subtract: Sử dụng để xóa một Termination khỏi context, cũng có thể là xóa luôn cả context (nếu đó là Termination cuối cùng trong context này). Move: Chuyển một Termination từ một context này sang một context khác. AuditValue: Trả lại trạng thái hiện tại của Termination (báo hiệu, sự kiện, thuộc tính, số liệu thống kê). Audit Capability: Trả lại tất cả các giá trị có thể có của Termination (báo hiệu, sự kiện, thuộc tính, số liệu thống kê). Các lệnh trên được sử dụng bởi MGC. Notify: GW sử dụng để báo cáo các sự kiện mà nó phát hiện được tới MGC. Service Change: Lệnh này được sử dụng bởi: GW, để thông báo tới MGC rằng một nhóm Termination có ý định rời khỏi hay tham gia một dịch vụ nào đó. GW, để đăng ký tới MGC khi nó khởi động. MGC, để tuyên bố một chuyển giao tới GW. MGC, để lệnh cho một MG nào đó đưa một nhóm Termination hay một Termination tham gia hay ra khỏi một dịch vụ. 5.2.6.1. Mã hoá lệnh của giao thức MEGACO/H.248 Các bản tin MEGACO/H.248 có thể được mã hoá bằng hai cách: mã hoá nhị phân và mã hóa văn bản. Trong phương pháp mã hóa nhị phân, tiêu chuẩn ISO/ITU ASN.1 được sử dụng. ASN.1 là một ngôn ngữ định nghĩa cách gửi dữ liệu giữa các hệ thống không giống nhau, nó định nghĩa ở các hệ thống cùng một cú pháp dữ liệu (trong các giao thức tầng ứng dụng). ASN.1 được viết bằng các ngôn ngữ khác nhau trong từng hệ thống, phù hợp với từng hệ thống. Khi một hệ thống muốn gửi dữ liệu, hệ thống đó sẽ mã hóa dữ liệu cần gửi theo ASN.1, sau đó gửi đi. Hệ thống nhận sẽ tiến hành giải mã theo chuẩn định sẵn ASN.1. Các luật mã hóa theo chuẩn ASN.1 bao gồm: BER (Basic Encoding Rule), DER (Distinguished Encoding Rule). Việc sử dụng các luật mã hóa nào là tùy vào người thiết kế. Trong phương pháp mã hóa văn bản, chuẩn ABNF được sử dụng (RFC 2234). Có thể sử dụng hai định dạng: rút gọn (compact text) và đầy đủ (Pretty text). Chúng được mô tả như sau: Cả hai định dạng đều có ưu điểm và nhược điểm của nó, dạng rút gọn cho bản tin có kích thước nhỏ hơn, thời gian mã hóa ngắn hơn nhưng có độ tin cậy không cao bằng dạng đầy đủ. 5.2.6.2. Cú pháp lệnh của giao thức MEGACO/H.248 Để tiện phân tích ta có thể lấy một lệnh để minh hoạ, đây là lệnh từ MGC tới GW: MGC to RGW2: MEGACO/1 [216.33.33.61]: 27000 Transaction = 1240 { Context = 2 { Modify = TermB { Signals {cg/bt} Media { LocalControl { Mode = recvonly} } }, Modify = EphB { Media { LocalControl { Mode = recvonly} } } } } } Lệnh trong ví dụ trên bao gồm các phần sau: Địa chỉ IP của nơi gửi (MGC hay GW): 216.33.33.61 (IPv4). Số cổng nơi gửi: 2700. Số định danh transaction: 1240. Context ID. Mỗi context sẽ có nhiều lệnh: Notify, Audit, Modify,…Trong mỗi lệnh lại gồm: Termination ID: TermB. Local Termination State. Các descriptor. Ta có thể thấy: mỗi Transaction gồm nhiều action (mỗi action cho 1 context), mỗi action lại gồm nhiều lệnh, mỗi lệnh sẽ có các descriptor. 5.2.7. Cấu trúc bản tin MEGACO/H.248 Mỗi bản tin MEGACO/H.248 bao gồm nhiều Transaction và một header. Trong đó header chứa các thông nhận thực, bảo mật. Mỗi Transaction gồm nhiều action (cho mỗi context) và một Transaction header (chứa Transaction ID). Mỗi context lại gồm một context header, một context properties và các lệnh. Context header chứa contextID, context properties chứa các thông tin về cấu hình context, thuộc tính, mức ưu tiên. Mỗi lệnh gồm một command header và các descriptor của lệnh đó. Hình 5.6. Cấu trúc bản tin MEGACO/H.248 5.2.8. Hoạt động của giao thức MEGACO/H.248 Hình 5.7. Mô tả cuộc gọi MEGACO/H.248 Khi một đầu cuối nào đó nhấc máy và định thực hiện cuộc gọi, sự kiện offhook này sẽ được phát hiện bởi MG quản lý nó. MG sẽ thông báo sự kiện này tới MGC trực thuộc, MGC sẽ chỉ định MG đó bằng một lệnh để gửi âm báo mời quay số tới đầu cuối đó, đồng thời digitmap cũng được MG này cập nhật từ MGC, để phục vụ cho việc thu các chữ số và gửi toàn bộ số được quay về MGC. Giả sử đầu cuối bị gọi thuộc một MG khác nhưng cùng được quản lý bởi MGC trên. Quá trình thiết lập liên kết được tiến hành theo 3 bước cơ bản sau: MGC yêu cầu MG thứ nhất thiết lập một kết nối tại điểm kết cuối thứ nhất. MG này sẽ phân bổ tài nguyên cho kết nối yêu cầu và đáp ứng lại bằng bản tin trả lời. Bản tin trả lời sẽ chứa các thông tin cần thiết để MG thứ hai có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập. Các thông tin này có thể là: địa chỉ IP, tên cổng UDP, TCP hay các thông tin đóng gói bản tin. Tương tự, MGC cũng yêu cầu MG thứ hai thiết lập một liên kết ở điểm kết cuối thứ hai. MG này phân bổ tài nguyên cho kết nối này trên cơ sở các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ nhất. Tới lượt, MG thứ hai cũng đáp ứng lại bằng bản tin chứa các thông tin cần thiết nhằm đảm bảo MG thứ nhất có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập bởi MG thứ hai. Các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ hai sẽ được gửi tới MG thứ nhất. Khi này liên kết đã được thiết lập, quá trình truyền thông có thể diễn ra theo hai chiều. Lưu lượng được chuyển tải nhờ các giao thức RTP hay RTCP. Trong trường hợp hai MG được quản lý bởi 2 MGC khác nhau, các MGC sẽ trao đổi các thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC (có thể là SIP hoặc H.323) để đảm bảo việc đồng bộ trong việc thiết lập kết nối tới hai điểm kết cuối. Khi lên kết đã được thiết lập, các tham số của nó được giám sát bởi MGC và có thể được thay đổi dưới các lệnh của MGC (ví dụ như thêm một kết cuối vào liên kết). 5.2.9. Các ưu điểm của MEGACO/H.248 so với các giao thức điều khiển cổng phương tiện khác So với giao thức MGCP, phiên bản MEGACO/H.248 version 1 có các điểm nổi trội sau: Hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện, các dịch vụ hội nghị đa điểm tăng cường. Cải tiến cú pháp lệnh để việc xử lý bản tin hiệu quả hơn. Có khả năng lựa chọn giao thức TCP hay UDP. Chấp nhận cả việc mã hóa văn bản hay nhị phân. Các gói tin của MEGACO/H.248 chi tiết hơn MGCP, hơn thế nữa các gói tin mới có thể được định nghĩa dựa trên các gói tin cơ sở này. Đưa ra khái niệm context, khái niệm này hỗ trợ các kết nối đa dịch vụ, đa điểm. KẾT LUẬN Báo hiệu và điều khiển có một vai trò rất quan trọng trong các mạng viễn thông, đây là vấn đề quan tâm hàng đầu khi tiến hành xây dựng và phát triển các mạng viễn thông nói chung cũng như các mạng NGN nói riêng. Đồng thời đây cũng là một vấn đề rất khó và phức tạp. Có rất nhiều các giao thức khác nhau tham gia vào quá trình báo hiệu và điều khiển khi thiết lập các cuộc gọi, trong đó mỗi một giao thức lại có một vai trò và vị trí riêng. Trên đây là các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản được sử dụng trong mạng NGN mà em đã tiến hành tìm hiểu được trong thời gian thực hiện đồ án này. Trong đó, SIGTRAN là giao thức truyền tải các bản tin báo hiệu số 7 qua mạng gói theo giao thức IP; các giao thức ngang hàng (SIP, H.323) tham gia vào quá trình thiết lập cuộc gọi; các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248) giữ vai trò điều khiển các MG. Hiện nay, mạng NGN đã được triển khai trên thực tế với sự tham gia của nhiều hãng viễn thông khác nhau như: Simen, Acatel, Nortel,…Tùy theo loại thiết bị và giải pháp được đưa ra của mỗi hãng mà sự lựa chọn các giao thức báo hiệu và điều khiển cũng như sự phối hợp của các giao thức đó có sự khác nhau. Tuy nhiên, do hạn chế về trình độ cũng như thời gian nên đồ án này mới chỉ giới hạn tìm hiểu các giao thức báo hiệu và điều khiển ở mặt lý thuyết. Trong thời gian tới, đồ án này cần được hoàn thiện hơn nữa cả về mặt lý thuyết và mặt xây dựng phần mềm mô phỏng. Rất mong được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn . PHỤ LỤC LƯU ĐỒ XỬ LÝ CUỘC GỌI TRONG NGN (1) Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao. SG nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao. (2) SG sẽ báo cho MGC trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F, đồng thời cung cấp tín hiệu mời quay số cho thuê bao. Ta gọi MGC này là MGC chủ gọi. (3) MGC chủ gọi gửi yêu cầu tạo kết nối đến MG nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F. (4) Các con số quay số của thuê bao sẽ được SG thu và chuyển tới MGC chủ gọi. (5) MGC chủ gọi sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện. Cụ thể: các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F, R-F sử dụng thông tin lưu trữ của các máy chủ để có thể định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gọi đi (tức đều là thuê bao PSTN): Nếu thuê bao bị gọi cùng thuộc MGC chủ gọi, tiến trình theo bước (7). Còn nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác, tiến trình theo bước (6). Trường hợp thuê bao bị gọi là một đầu cuối khác loại thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi. Lúc này thông tin báo hiệu sẽ được một GW khác xử lý. Và quá trình truyền thông tin sẽ diễn ra tương tự như kết nối giữa 2 thuê bao thoại thông thường. (6) MGC chủ gọi sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác. Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là MGC trung gian) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng MGC bị gọi. Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gửi yêu cầu đến nó. Các công việc này được thực hiện bởi CA-F. (7) MGC bị gọi gửi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi (MG trung gian). (8) Đồng thời MGC bị gọi gửi thông tin đến SG trung gian, thông qua mạng SS7 để xác định trạng thái của thuê bao bị gọi. (9) Khi SG trung gian nhận được bản tin thông báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử là rỗi) thì nó sẽ gửi ngược thông tin này trở về MGC bị gọi. (10) Và MGC bị gọi sẽ gửi phản hồi về MGC chủ gọi để thông báo tiến trình cuộc gọi. (12) MGC bị gọi gửi thông tin để cung cấp tín hiệu hồi âm chuông cho MGC chủ gọi, qua SG chủ gọi đến thuê bao chủ gọi. (13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự như các bước trên: qua nút báo hiệu số 7, qua SG trung gian đến MGC bị gọi, rồi đến MGC chủ gọi, qua SG chủ gọi rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi. (14) Kết nối giữa thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua MG chủ gọi và MG trung gian.. (15) Khi kết thúc cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như thiết lập cuộc gọi. TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Giao & Nguyễn Tất Đắc, Nghiên cứu các giải pháp điều khiển kết nối và phối hợp báo hiệu trong mạng NGN, mã số: 017-2002-TCT-RDP-VT-07, Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện, 2002. Neill Wilkinson, Next Generetion Network Services, John Wiley & Sons Ltd, England, 2002. The International Engineering Consortium, Next Generation Networks, Web ProForum Tutorials: The International Engineering Consortium, SS7 over IP Signalling Transport & SCTP, Web ProForum Tutorials: Matthew C. Schlesener, Performance Evaluation of Telephony Routing over IP (TRIP), B.S.E.E. Kansas State University, Manhattan KS Fall 1996. Handley, SIP: Session Initiation Protocol, ietf-sip-rfc2543bis-02.ps, Schulzrinne/Schooler/Rosenberg ACIRI/Columbia U./4-2001. Josef Glasmann, Service Architectures In H.323 and SIP: A Comparison, Munich University of Technology (TUM),