TIỂU LUẬN HỌC PHẦN BÁO HIỆU VÀO ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI Đề tài: Giao thức SIP trong VoIP

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN
BÁO HIỆU VÀO ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
Đề tài: Giao thức SIP trong VoIP

Tên học phần :
Mã học phần :
Giảng viên:
Thành viên nhóm:

Nhóm tiểu luận :

BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
TEL1402
Nguyễn Thanh Trà
Đỗ Thái Bình Dương-3-B17DCVT089
Nguyễn Thái Lâm-14-B17DCVT201
Trần Thành Thông-19-B17DCVT345
04

Hà Nội, tháng 12 năm 2021


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
Phân công công việc .................................................................................................... 2
Lời nói đầu .................................................................................................................. 3

Chương I: Tổng quan VoIP.......................................................................................... 4
1.1

Giới thiệu ....................................................................................................... 4

1.2

Tổng quan về VoIP ......................................................................................... 4

1.2.1

Các kiểu kết nối VoIP .............................................................................. 4

1.2.2 Các thành phần trong mạng VoIP ................................................................ 6
1.3

Ưu nhược điểm của VoIP ............................................................................... 7

1.3.1 Ưu điểm ...................................................................................................... 7
1.3.2 Nhược điểm ................................................................................................ 7
1.4

Ứng dụng........................................................................................................ 8

1.4.1 Dịch vụ thoại qua Internet ........................................................................... 8
1.4.2 Thoại thông minh ........................................................................................ 8
1.4.3 Dịch vụ tính cước cho bị gọi ....................................................................... 8
Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP .................................................................... 9
2.1 Tổng quan về giao thức SIP ............................................................................... 9
2.2 Các thành phần trong mạng SIP ......................................................................... 9

2.3 Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP ............................................. 11
2.4 Bản tin SIP và cuộc gọi SIP thực tế .................................................................. 12
2.4.1 Các bản tin chính cấu thành bản tin SIP .................................................... 12
2.4.2 Mơ phỏng cuộc gọi SIP thực tế qua proxy và trực tiếp .............................. 13
CHƯƠNG III: KẾT NỐI MẠNG VOIP VỚI PSTN .................................................. 16
3.1 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng VoIP (SIP) và kết thúc tại PSTN ............................. 16
3.2 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng PSTN và kết thúc tại mạng VoIP............................. 17
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 19
DANH MỤC THAM KHẢO ..................................................................................... 19

1


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Phân công công việc
Họ tên SV
Nguyễn Thái Lâm
Trần Thành Thơng
Đỗ Thái Bình Dương

Nội dung thực hiện trong nhóm
Chương I: Tổng quan VoIP và Làm Word
Chương II: Mạng VoIP với chuẩn SIP
Chương III: Kết nối mạng VoIP với PSTN

2


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Lời nói đầu
VoIP là cơng nghệ truyền thoại qua mạng IP, VoIP đã phát triển từ những năm
90 của thế kỷ trước. VoIP ra đời là một bước đột phá lớn trong lĩnh vực viễn thông,
VoIP thừa hưởng những ưu điểm mà mạng IP đem lại. Công nghệ VoIP từ khi ra đời
đến nay đã và đang được nghiên cứu, phát triển để ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu
cầu về chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụ thoại và phi thoại,
an tồn bảo mật thơng tin.
VoIP ra đời từ rất sớm tuy vậy cho đến nay nó vẫn cịn nhiều vấn đề tồn tại và
cần khắc phục. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam VoIP vẫn đang nghiên cứu và triển
khai để phát triển cùng với dịch vụ truyền thống PSTN. Hai tổ chức quốc tế là ITU-T
và IETF đã đưa ra một số chuẩn cho mạng VoIP. Với mỗi chuẩn khác nhau thì thành
phần thiết bị mạng cũng khác nhau, đi kèm với nó là một chồng các giao thức phục vụ
cho báo hiệu.

Trong bài tiểu luận này nhóm em đã đề cập đến một mơ hình tổng quan về
mạng VoIP. Trên thực tế, từ khi dịch vụ mạng VoIP hình thành và phát triển các
tổ chức quốc tế và các nhà khai thác dịch vụ mạng ln tìm kiếm các công cụ khai
thác hiệu quả nhất. Dựa trên các bộ giao thức khác nhau, mơ hình mạng VoIP
cũng thay đổi theo với các chuẩn phù hợp với các giao thức đó. Để làm dõ vai trị
và ứng dụng tầm quan trọng của giao thức trong cuộc gọi VoIP nhóm em chọn
giao thức được đề cập trong bài tiểu luận là giao thức SIP. Mục đích để xem tầm
quan trong của SIP trong mạng VoIP. Các vấn đề trong tiểu luận được trình bày
trong 3 chương:
-

-

-

Chương I: Tổng quan VoIP.
 Giới thiệu.
 Tổng quan về VoIP.
 Ưu nhược điểm của VoIP.
 Ứng dụng.
Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP.
 Các thành phần trong mạng SIP.
 Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP
 Bản tin SIP.
 Mô tả cuộc gọi SIP.
Chương III: Kết nối mạng VoIP với PSTN
 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng VoIP (SIP) và kết thúc tại PSTN
 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng PSTN và kết thúc tại mạng VoIP

3


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương I: Tổng quan VoIP

Chương I: Tổng quan VoIP
1.1 Giới thiệu
VoIP (Voice over Internet Protocol) là công nghệ truyền tải các cuộc gọi thoại
trên giao thức Internet hay còn gọi là giao thức IP. VoIP đang trở thành một trong những
công nghệ hấp dẫn nhất hiện nay không chỉ đối với các doanh nghiệp mà còn cả với
những người sử dụng dịch vụ. VoIP có thể thực hiện tất cả các dịch vụ như trên PSTN
(public switched telephone network) ví dụ như: truyền thoại, truyền fax, truyền dữ liệu
trên cơ sở mạng dữ liệu có sẵn với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) chấp nhận được.
Điều này tạo thuận lợi cho người sử dụng có thể tiết kiệm chi phí bao gồm chi phí cho

cơ sở hạ tầng mạng và chi phí liên lạc, nhất là liên lạc đường dài.
Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, VoIP được xem như một mơ hình hấp dẫn có
thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phát triển các loại hình dịch vụ với chi
phí thấp. VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dài qua mạng dữ liệu IP có sẵn thay vì phải
được truyền qua mạng PSTN. Ngày nay nhiều công ty đã thực hiện giải pháp VoIP của
họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đường dài giữa nhiều chi nhánh xa nhau.
Nguyên tắc VoIP gồm việc số hố tín hiệu giọng nói, nén tín hiệu đã số hố, chia
tín hiệu thành các gói và truyền những gói số liệu này trên nền IP. Đến nơi nhận, các
gói số liệu được ghép lại, giải mã ra tín hiệu analog để phục hồi âm thanh.
1.2 Tổng quan về VoIP
Với sự phát triển mạnh mẽ của internet và xu hướng hội tụ công nghệ của mạng
NGN (Next Generation Networks - mạng thế hệ sau). Các cuộc đàm thoại đã được
truyền trên đường truyền chung với các cuộc gọi dữ liệu dựa trên cơ sở hạ tầng của mạng
IP.
1.2.1 Các kiểu kết nối VoIP
Computer to Computer
 Với 1 kênh truyền Internet có sẵn, là 1 dịch vụ miễn phí được sử dụng rộng rãi
khắp nơi trên thế giới. Chỉ cần người gọi (caller) và người nhận (receiver) sử dụng chung
1 VoIP service (Skype, Yahoo Messenger,…), 2 headphone + microphone, sound card.
Cuộc hội thoại là không giới hạn.
 Mơ hình này áp dụng cho các cơng ty, tổ chức, cá nhân đáp ứng nhu cầu liên lạc
mà không cần tổng đài nội bộ.

4


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương I: Tổng quan VoIP

Hình 1.1: computer to conputer

Comphuter to phone
 Là 1 dịch vụ có phí. Bạn phải trả tiền để có một account và một software (VDC,
Evoiz, Netnam,…). Với dịch vụ này một máy PC có kết nối tới một máy điện thoại
thông thường ở bất cứ đâu ( tuỳ thuộc phạm vi cho phép trong danh sách các quốc gia
mà nhà cung cấp cho phép). Người gọi sẽ bị tính phí trên lưu lượng cuộc gọi và khấu
trừ vào tài khoản hiện có.

Hình 1.2: Computer to phone

Phone to phone
Là một dịch vụ có phí. Bạn khơng cần kết nối Internet mà chỉ cần một VoIP
adapter kết nối với máy điện thoại. Lúc này máy điện thoại trở thành một IP phone.

5


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương I: Tổng quan VoIP

Hình 1.3: Phone to phone

1.2.2 Các thành phần trong mạng VoIP
Các thành phần cốt lõi của 1 mạng VoIP bao gồm: Gateway, VoIP Server, IP
network, End User Equipments.

Hình 1.4: Các thành phần mạng VoIP


Gateway: là thành phần giúp chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số (và
ngược lại).



VoIP gateway : là các gateway có chức năng làm cầu nối giữa mạng điện thoại
thường ( PSTN ) và mạng VoIP.



VoIP GSM Gateway: là các gateway có chức năng làm cầu nối cho các mạng IP,
GSM và cả mạng analog.
6


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương I: Tổng quan VoIP



VoIP server : là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật cho
các cuộc gọi VoIP. Trong mạng H.323 chúng được gọi là gatekeeper. Trong
mạng SIP các server được gọi là SIP server.



Thiết bị đầu cuối (End user equipments ): Softphone và máy tính cá nhân (PC):
bao gồm một headphone, một phần mềm và một kết nối Internet. Các phần mềm

miễn phí phổ biến như Skype, Ekiga,...



Điện thoại truyền thơng với IP adapter: để sử dụng dịch vụ VoIP thì máy điện
thoại thông dụng phải gắn với một IP adapter để có thể kết nối với VoIP server.
Adapter là một thiết bị có ít nhất một cổng RJ11 (để gắn với điện thoại) , RJ45
(để gắn với đường truyền Internet hay PSTN) và một cổng cắm nguồn.



IP phone : là các điện thoại dùng riêng cho mạng VoIP. Các IP phone khơng cần
VoIP Adapter bởi chúng đã được tích hợp sẵn bên trong để có thể kết nối trực
tiếpvới các VoIP server.

1.3 Ưu nhược điểm của VoIP
1.3.1 Ưu điểm


Một ưu điểm đầu tiên là gọi miễn phí nếu sử dụng cùng dịch vụ, cùng thiết bị
VoIP hoặc cùng tổng đài IP ( hay còn gọi là gọi nội mạng). Hoặc nếu khơng thì
giá thành cũng rẻ đáng kể so với sử dụng cách gọi truyền thống PSTN (Public
Switched Telephone Network) Giải pháp VoIP cũng làm giảm đáng kể chi phí
cho việc quản lý bảo trì hệ thống mạng thoại và dữ liệu.



Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong điện thoại IP, tín hiệu
thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có cùng đi trên một mạng IP. Điều này sẽ
giúp tiết kiệm chi phí khi đầu tư nhiều mạng riêng lẽ.



Khả năng mở rộng: Các tổng đài điện thoại thường là những hệ thống kín, rất khó
để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng internet thường có
khả năng thêm vào những tính năng mới.



Trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch
vụ khác như truyền file, chia sẽ dữ liệu hay xem hình ảnh của người nói chuyện
bên kia.



Một lợi ích nữa là, việc sử dụng đồng thời cả điện thoại bàn thơng thường và điện
thoại IP (có dây hoặc khơng dây) qua hệ thống mạng LAN (Local Area Network)
sẽ đảm bảo thông tin liên lạc của doanh nghiệp không bị gián đoạn khi xảy ra sự
cố.

1.3.2 Nhược điểm


Kỹ thuật phức tạp: để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải
có một kỹ thuật nén tín hiệu phải đạt được các yêu cầu như: tỉ số nén lớn, có khả
năng suy đốn và tạo lại thơng tin của các gói bị thất lạc, tốc độ xử lý của các bộ
codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh…



Vấn đề bảo mật (Security): Mạng internet là một mạng có tính rộng khắp và hỗn
hợp. Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau và các dịch vụ khác nhau
cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy khơng có gì đảm bảo rằng những
thơng tin của người sử dụng được bảo mật an toàn.
7


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương I: Tổng quan VoIP

1.4 Ứng dụng
1.4.1 Dịch vụ thoại qua Internet
Điện thoại Internet khơng cịn chỉ là cơng nghệ cho giới sử dụng máy tính mà
cho cả người sử dụng điện thoại quay vào gateway. Dịch vụ này được một số nhà khai
thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại thông
thường, đặc biệt là trên các tuyến quốc tế. Mặc dù vẫn cịn một số vấn đề về sự tương
thích của các gateway, các vấn đề này sẽ sớm được giải quyết khi tiêu chuẩn H.323 của
ITU được sử dụng rộng rãi. Suốt từ khi các máy tính bắt đầu kết nối với nhau, vấn đề
các mạng tích hợp luồn là mối quan tâm của mọi người. Mạng máy tính phát triển bên
cạnh mạng điện thoại. Các mạng máy tính và mạng điện thoại song song tồn tại ngay
trong cùng một cơ cấu, giữa các cơ cấu khác nhau, và trong mạng rộng WAN. Công
nghệ thoại IP không ngay lập tức đe dọa đến mạng điện thoại toàn cầu mà nó sẽ dần
thay thế chuyển mạch kênh truyền thống. Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu của
dịch vụ thoại Internet.
1.4.2 Thoại thông minh
Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ
động. Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím để điều khiển. Trong những năm gần đây, người ta
đã cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau là đến các server.
Nhưng mọi cố gắng đều thất bại do tồn tại các hệ thống có sẵn. Internet sẽ thay đổi điều

này. Kể từ khi Internet phủ khắp tồn cầu, nó đã được sử dụng để tăng thêm tính thơng
minh cho mạng điện thoại tồn cầu. Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại tồn tại một
mối liên hệ. Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại một cách tiện
lợi hơn. Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm sốt và điều khiển các cuộc thoại
thông qua mạng Internet.
1.4.3 Dịch vụ tính cước cho bị gọi
Thoại qua Internet giúp nhà khai thác có khả năng cung cấp dịch vụ tính cước
cho bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng giống như khách hàng trong nước. Để
thực hiện được điều này, khách hàng chỉ cần PC với hệ điều hành Windows9x, địa chỉ
kết nối Internet (tốc độ 28,8Kbps hoặc nhanh hơn), và chương trình phần mềm chuyển
đổi chẳng hạn Quicknet’s Technologies Internet Phone JACK. Thay vì gọi qua mạng
điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi cho ban qua Internet bằng việc sử dụng
chương trình phần mềm chẳng hạn như Internet Phone của Vocaltec hoặc Netmeeting
của Microsoft. Với các chương trình phần mềm này, khách hàng có thể gọi đến công ty
của bạn cũng giống như việc họ gọi qua mạng PSTN.
Với những mơ hình kết nối của VoIP được truyền tải trên IP thì SIP có thể cung
cấp quy tắc kĩ thuật số để những thiết bị trong mạng VoIP có thể giao tiếp với nhau. SIP
có thể coi là một trong nhiều giao thức có thể sử dụng để triển khai VoIP và nó được sử
dụng để thiết lập, chấm dứt các phiên đa phương tiện, bao gồm cả giọng nói và video.

8


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP
2.1 Tổng quan về giao thức SIP
Vào năm 1999 khi Tổ chức quốc tế chuyên trách công nghệ Internet (Internet

Engineering Task Force) công bố SIP, hàng trăm nhà sản xuất đã bắt đầu kinh doanh
máy chủ và điện thoại có tính năng SIP. SIP cịn đóng vai trị then chốt trong nhiều ứng
dụng đa phương tiện như tin nhắn nhanh, video, game online...
Tại Việt Nam SIP được đưa vào áp dụng trong dịch vụ điện thoại internet quốc tế
vào năm 2005.
SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được
dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia).
Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, và các ứng dụng tương tự có
liên quan đến các phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình ảnh, và dữ liệu.
 SIP sử dụng các bản tin mời (invite) để thiết lập các phiên và để mang các thông
tin mô tả phiên truyền Bảo mật trong VoIP 51 dẫn.
 SIP hỗ trợ các phiên đơn quảng bá (unicast) và đa quảng bá (multicast) tương
ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm.
 Có thể sử dụng năm chức năng của SIP để thiết lập và kết thúc truyền dẫn là định
vị thuê bao, khả năng thuê bao, độ sẵn sàng của thuê bao, thiết lập cuộc gọi và
xử lý cuộc gọi.
 SIP được IETF đưa ra trong RFC 2543. Nó là một giao thức dựa trên ý tưởng
và cấu trúc của HTTP (HyperText Transfer Protocol) giao thức trao đổi thông
tin của World Wide Web và là một phần trong kiến trúc multimedia của IETF.
 Các giao thức có liên quan đến SIP bao gồm giao thức đặt trước tài nguyên
RSVP (Resource Reservation Protocol), giao thức truyền vận thời gian thực RTP
(Realtime Transport Protocol), giao thức cảnh báo phiên SAP (Session
Announcement Protocol), giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description
Protocol).
 Các chức năng của SIP độc lập, nên chúng không phụ thuộc vào bất kỳ giao thức
nào thuộc các giao thức trên.
SIP có thể hoạt động kết hợp với các giao thức báo hiệu khác như H.323. SIP là một
giao thức theo thiết kế mở do đó nó có thể được mở rộng để phát triển thêm các chức
năng mới. Sự linh hoạt của các bản tin SIP cũng cho phép đáp ứng các dịch vụ thoại tiên
tiến bao gồm cả các dịch vụ di động.

2.2 Các thành phần trong mạng SIP
Bao gồm hai thành phần chính là SIP User Agents và SIP Servers, được định nghĩa
như sau:
SIP User Agent (UA):
- Mục đích của SIP là làm cho các session có thể thiết lập giữa các UA. Một UA
là một hệ thống cuối cùng hoạt động trên nhân danh của người dùng. Một UA
phải có khả năng thiết lập một session của phương tiện này với các UA khác.
- Một UA phải duy trì trạng thái trên các cuộc gọi mà nó khởi tạo hoặc tham gia
vào.Một trạng thái nhỏ nhất của các cuộc gọi được thiết lập bao gồm:các thẻ local
và remote,Call-ID,các trường local và remote cseq,cùng với việc thiết lập hướng
và các thông tin cần thiết của các phương tiện.Remote Cseq thì lưu trữ các thơng
tin cần thiết để phân biệt giữa một re-INVITE và một retransmission. Một re9


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

INVITE được sử dụng để thay đổi các tham số session của một cuộc gọi đã thực
hiện hoặc chưa xử lý.Nó sử dụng như một Call-ID nhưng CSeq thì được gia tăng
bởi vì nó là một request mới.Một INVITE được truyền lại chứa Call-ID và CSeq
giống như INVITE trước.UA duy trì trạng thái của một cuộc gọi trong thời gian
tối thiểu là 32 giây.
- Một UA chứa một ứng dụng client và một ứng dụng server.Hai thành phần trên
là một user agent client(UAC)và một user agent server(UAS).UAC bắt đầu các
request trong khi UAS thì tạo ra các response.Trong một session, UA thường điều
khiển cả UAC và UAS.
- Một SIP user agent cũng phải hỗ trợ SDP để mô tả media.Một UA phải hiểu rõ
danh sách các trường nhu cầu mở rộng trong một request.Nếu khơng biết các
trường này có thể bị lờ đi bởi một UA.

SIP server:
SIP servers là các ứng dụng mà nó chấp nhận các SIP request và response đến
chúng. Một SIP server là một kiểu khác biệt của thực thể. Bởi vì SIP server cung cấp
các dịch vụ và chức năng với UA, chúng sẽ hỗ trợ cả TCP,TLS và UDP để truyền tải.

Hình 2.1: Thiết lập cuộc gọi giữa UA qua server SIP
Tiến trình được thực hiện giữa các UA qua server SIP để thiết lập cuộc gọi trên
internet. Với UA, SIP server và 1 location service(dịch vụ định vị người dùng)
SIP server proxy: Tác dụng chính là hoạt động như một cổng nối giữa người dùng và
Internet
- Một SIP proxy server nhận một SIP request từ một user agent hoặc một proxy
khác và hành động trên nhân danh của user agent trong forwarding hoặc
responding tời request.Một proxy khơng phải là B2BUA vì nó chỉ cho phép chỉnh
sửa các request và chấp nhận các response để thiết lập các qui tắc bên ngoài trong
10


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

-

-

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

RFC 3261.Các qui tắc này thì duy trì theo khoảng cách end-to-end của tín hiệu
SIP trong khi đó vẫn cịn cho phép các proxy server thực hiện các dịch vụ và chức
năng với user agent
Một proxy server phải có truy xuất đến các database hoặc vị trí các dịch vụ để
giúp đỡ nó trong q trình xử lý các request.SIP protocol thì khơng xác định giao

diện giữa proxy và vị trí dịch vụ.Proxy có thể sử dụng nhiều kiểu database trong
q trình xử lý các request.Database có thể chứa SIP registration,các thơng tin
hiện hữu,và nhiểu kiểu khác của thông tin về nơi mà user được chỉ định.
Một proxy server khác biệt với một user agent hoặc gateway ở ba điểm sau:
 Một proxy server khơng đưa ra các request,nó chỉ đáp ứng các request từ
một user agent(A CANCEL request là một ngoại lệ trong qui tắc này).
 Một proxy server khơng có khả năng về media.
 Một proxy server thì khơng phân tích các thơng điệp,mà chỉ dựa vào các
header field.Các bước cần thiết trong mơ hình proxy để mang một cuộc
gọi hai hướng

Proxy server cung cấp ba chức năng chính:
Tường lửa và filtering
Chia sẻ kết nối
 Caching
Redirect server và Registrar server: Tiếp nhận xác nhận tìm người nhận và chấp
nhận yêu cầu cho gói tin đi qua
Redirect server: Chịu trách nhiệm nhận request và đi qua database registrar server
location để tìm người nhận
Registrar server: Xác định và chấp nhận các yêu cầu từ user agent. Đó là cách user
được xác thực trong mạng SIP.



2.3 Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP
Mỗi một thành phần trong mạng SIP đều liên kết mật thiết và hỗ trợ nhau. Giả sử thuê
bảo người dùng 1 là A trong miền dịch vụ trong một miền dịch vụ abc.com muồn gọi
cho thuê bao người dùng 2 là B cùng miền dịch vụ ta sẽ thấy:
 Nếu A muốn gọi tới B, trước hết A sẽ gửi bản tin INVITE 1 đến Proxy Server 1
để Proxy Server 1 chuyển tiếp bản tin tới Redirect Server.

 Redirect Server này sẽ xử lý và thông báo cho Proxy Server tự thực hiện kết nối.
 Proxy Server 1 gửi gửi bản tin INVITE 2 tới đích trả về bởi Redirect Server

(chính là Stateless Proxy Server 1). Vì đây là Stateful Proxy nên thực chất
bản tin INVITE được gửi bởi Stateful Proxy là khác so với bản tin nhận
được từ thuê bao 1 (ban đầu).
 Stateless Proxy Server chuyển tiếp bản tin INVITE tới SIP Statefull Proxy

2. Do là Stateless Proxy nên cơng việc của nó đơn giản là chuyển tiếp bản
tin.
 SIP Statefull Proxy 2 chuyển tiếp bản tin INVITE tới B.
11


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

 Khi B nhấc máy thì nó sẽ gửi bản tin 200 OK theo chiều ngược lại.
 Sau khi nhận được bản tin 200 OK, A sẽ gửi xác nhận ACK tới B.
 Luồng RTP trực tiếp giữa hai thuê bao được thiết lập. Và cuộc gọi được

thực hiện.
2.4 Bản tin SIP và cuộc gọi SIP thực tế
2.4.1 Các bản tin chính cấu thành bản tin SIP
Gồm 2 loại bản tin là Bản tin yêu cầu và bản tin đáp ứng
Bản tin yêu cầu (Request): được gửi từ Client tới server. RFC 3261 định nghĩa 6
kiểu bản tin request cho phép UA và proxy có thể xác định người dùng, khởi tạo, sửa
đổi, hủy một phiên.
Trong bản tin yêu cầu bao gồm các bản tin sau cấu thành:

Bản tin INVITE: yêu cầu thiết lập một phiên hoặc để thay đổi các đặc tính của
phiên trước đó. Trong bản tin này có sử dụng SDP để định nghĩa về các thông số media
của phiên. Một response thành cơng có giá trị 200 được trả lại các thông số mà người
được gọi chấp nhận trong phiên media.
 Bản tin ACK xác nhận rằng client đã nhận được response cuối cùng của bản tin
INVITE. ACK chỉ được sử dụng kèm với bản tin INVITE ACK được gửi từ đầu cuối
đến đầu cuối cho response 200 OK. ACK cũng có thể chứa phần thân bản tin với mô tả
phiên cuối cùng nếu bản tin INVITE không chứa
 Bản tin OPTIONS: UA sử dụng request này để truy vấn tới server về khả năng
của nó.
 Bản tin BYE: UA sử dụng bản tin này để yêu cầu hủy một phiên đã được thiết
lập trước đó.
 Bản tin CANCEL: cho phép client và server hủy một request, ví dụ như INVITE.
Nó khơng ảnh hưởng tới request đã hồn thành trước đó mà server đã gửi response.
 Bản tin REGISTER: Một client sử sụng REGISTER để yêu cầu đang kí vị trí của
nó tới AOR (address of record) của người dùng với SIP server.


Bản tin đáp ứng (Response): server gửi bản tin SIP đáp ứng (SIP response) tới
client để báo về trạng thái của SIP request mà client gửi trước đó. Các SIP response
được đánh số từ 100 đến 699, được chia thành các lớp nghĩa khác nhau. Bao gồm các
lớp response về các trường : Thông tin, thành cơng, chuyển hướng, lỗi: lỗi client, lỗi
server, lỗi tồn cục.
Cụ thể được đánh số như sau :







Trường thông tin : các mã thông tin được trả về nằm trong khoảng từ 100-183
Thành công là 200
Chuyển hướng : 300-380
Lỗi client: 400-493
Lỗi server: 500-513
Lỗi toàn cục : 600-606

Mỗi mã trả về đều có một giá trị trả về riêng nhưng để dễ phân biệt và nhận ra
lỗi, thơng tin từ các gói tin ta phân từng khoảng như trên để dễ phân biệt và tra các
trường thông tin khi cần đọc bản tin đáp ứng

12


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

Cụ thể được áp dụng mơ phỏng một tình huống thực tế về cuộc gọi SIP thành
công được mô tả sơ lược như sau:

Hình 2.2: Hệ thống thiết lập truyền tin SIP

Quan sát mơ hình phía trên ta có thể thấy một hệ thống thiết lập phiên truyền media với
4 thành phần chính :
1. Alice đóng vai trị là người khởi tạo kết nối truyền dữ liệu tới Bod
2. Bob đóng vai trò là người nhận lời mời từ Alice và thực kết nối ngược lại để tạo
ra một đường truyền giữa 2 người
3. Redirect Server có nhiệm vụ lấy địa chỉ IP của Bob dự trên thông tin mà Alice

truyền lên
4. Proxy là nơi đóng vai trị nhận gói tin từ Alice chuyển cho Bob và ngược lại nhận
gói tin từ Bob chuyển về cho Alice
Các bản tin yêu cầu : INVITE, ACK, BYE
Các bản tin đáp ứng: Thông tin : 100 thực hiện kết nối; 180 rung chuông; 200 Thiết lập
thành công; 302 chuyển tạm thời
2.4.2 Mô phỏng cuộc gọi SIP thực tế qua proxy và trực tiếp
Đặc điểm của cuộc gọi sử dụng SIP: Là cuộc gọi qua mạng IP thay vì PSTN
truyền thống vì vậy sử dụng với giá thành rẻ nên rất ưa chuộng sử dụng trong các mạng
doanh nghiệp.
Cuộc gọi trực tiếp không qua proxy:

13


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

Hình 2.3: Một cuộc gọi SIP không qua Proxy

-

Máy gọi gửi một tín hiệu mời ( INVITE)
Máy được gọi gửi trả một thông tin hồi đáp 100 – Thử.
Khi máy được gọi bắt đầu đổ chng, một tín hiệu hồi đáp 180 – Đổ chuông
được gửi trả
- Khi bên gọi nhấc máy, máy được gọi gửi một tín hiệu hồi đáp 200 – OK
- Máy gọi hồi đáp với ACK – tiếp nhận
- Lúc này cuộc gọi đích thực được truyền dưới dạng dữ liệu thông qua RTP

- Khi người gọi dập máy, một yêu cầu BYE được gửi đến cho máy gọi
- Máy gọi phản hồi với tín hiệu 200 - OK.
Cuộc gọi SIP qua proxy server
Các bước thực hiện lần lượt như sau:

Hình 2.4: Mơ tả cuộc gọi được thực hiện như hình trên

Client gửi bản tin invite cho USA yêu cầu tham gia cuộc gọi
-

Bước 1 : client gửi bản tin invite đến proxy server và được proxy server chuyển
đến UAS
Bước 2: Proxy server tham khảo server định vị (location server) quyết định vị
trí hiện tại của UAS
Bước 3: server định vị trả về vị trí của UAS
Bước 4: proxy server gửi bản tin invite đến UAS thêm địa chỉ của nó trong 1
trường bản tin INVITE
14


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

-

Chương II: Mạng VoIP với giao thức SIP

Bước 5: UAS đạp ứng cho server proxy với bản tin OK
Bước 6: Proxy server gửi đáp ứng 200 OK về client
Bước 7:client gửi bản tin ACK cho UAS thông qua proxy server
Bước 8: Proxy server chuyển ACK cho UAS

Sau đó một kênh truyền kết nối RTP/RTCP được thiết lập mở giữa hai điểm đầu
cuối để thiết lập cuộc gọi. Sau đó kết thúc và xóa phiên làm việc bằng bản tin BYE
Mục đích việc thiết lập cuộc gọi báo hiệu SIP qua proxy: Nhằm bảo mật cuộc gọi
để các thông tin thiết lập và diễn ra trong cuộc gọi không bị lộ thơng tin thoại, bảo mật
qua proxy server.
Qua phần trình bày của chương II ta có được cái nhìn tổng quan về giao thức
SIP và các thành phần trong mạng SIP. Với sự đơn giản về việc sử dụng và triển khai
mở rộng cùng với khả năng bảo mật nội trổi của SIP nên SIP đã trở thành một giao
thức được sử dụng rộng dãi đại đa số các nhà phát triển đều sử dụng nó. Để đảm bảo
khả năng tương tác lên VoIP cũng sử dụng SIP như một tiêu chuẩn cơng nghiệp. ngồi
ra SIP cịn có thể giúp VoIP tương tác với mạng điện thoại công cộng PSTN.

15


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương III: Két nối mạng VoIP với PSTN

CHƯƠNG III: KẾT NỐI MẠNG VOIP VỚI PSTN
Như chúng ta đã biết, vấn đề sống cịn của một cơng nghệ mới ra đời là phải tương
thích được với các cơng nghệ trước đó. Với sự hình thành và phát triển trên phạm vi thế
giới, mạng PSTN đã trở thành mạng viễn thông rộng lớn nhất. Mạng VoIP khơng thể tự
bản thân nó tồn tại một cách đơn lẻ trên môi trường Internet mà tách rời khỏi hệ thống
viễn thơng tồn cầu. Chính việc giải quyết được bài toán kết nối mạng PSTN mang lại
thành công lớn cho mạng VoIP. Trong bài tiểu luận này chúng em mô tả về kết nối giữa
mạng VOIP(cụ thể là SIP) với PSTN.
3.1 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng VoIP (SIP) và kết thúc tại PSTN

Hình 3.1: thiết lập cuộc gọi từ SIP qua PSTN

Ở mơ hình này, ta khơng đề cập tới sự có mặt của Proxy Server hay Redirect
Server mà coi bản tin báo hiệu SIP đến thẳng Gateway. Thực chất vấn đề là khi đầu
cuối SIP quay số, Proxy Server đã biết đây là cuộc gọi ngoại mạng nên nó sẽ xác
định Gateway thích hợp để thực hiện cuộc gọi. Một chú ý nữa là trong mơ hình này,
Gateway đóng vai trị vừa là Media Gateway và Signaling Gateway.
Quá trình thiết lập cuộc gọi cụ thể gồm các bước lần lượt như sau:
1. SIP User Agent gửi bản tin INVITE tới Gateway yêu cầu kết nối với
một thuê bao PSTN.
2. Gateway trả lời bằng bản tin 100 Trying ngay sau khi khởi tạo bản tin
SS7 IAM tới mạng PSTN để lập tuyến tới thuê bao bị gọi. Chú ý là việc
gửi bản tin 100 Trying cũng có thể thực hiện trước khi gửi bản tin IAM,
điều này phụ thuộc vào việc cấu hình trên Gateway.
3. Mạng PSTN nhận được bản tin ACM sau khi đã xác định được địa chỉ
thuê bao bị gọi. Bản tin SS7 này được chuyển thành bản tin SIP 183
Session Progress.
16


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương III: Kết nối mạng VoIP với PSTN

4. Để báo rằng thuê bao bị được đang được rung chuông thì ở đây, mạng
SIP trọn một cách an tồn là truyền nguyên trạng thái tín hiệu nhận
được trên Gateway đến thuê bao SIP. Việc này cho phép báo hiệu chính
xác trạng thái đang diễn ra đề phịng có trục trặc trong lúc thực hiện kết
nối với PSTN. Thông tin này được truyền bằng một luồng RTP một
chiều – biểu diễn như hình vẽ.

5. Khi thuê bao bị gọi nhấc máy, bản tin SS7 ANM được gửi đi. Bản này
được chuyển thành bản tin 200 OK báo hiệu cổng trên Gateway sẵn
sàng cho cuộc gọi.
6. Sau khi thuê bao SIP trả lời bằng bản tin ACK thì luồng RTP được thiết
lập 2 chiều giữa Gateway và SIP User Agent truyền tải tín hiệu thoại
trên Gateway nhận được từ tổng đài của mạng PSTN.
7. Giả sử thuê bao SIP dập máy trước, nó sẽ gửi bản tin BYE tới Gateway
để giải phóng cuộc gọi. Gateway gửi bản tin REL tới tổng đài PSTN để
hủy kết nối. Sau khi Gateway gửi bản tin 200 OK và nhận được bản tin
RLC, cuộc gọi chính thức chấm dứt.
Tóm tắt gồm các bước: Thiết lập cuộc gọi, Duy trì cuộc gọi, Kết thúc cuộc gọi
Thiết lập cuộc gọi từ bên SIP bằng bản tin INVITE sau đó được xác nhận kết nối SIP
tới gateway bằng bản tin 100 trying sau đó chuyển sang bên PSTN, gateway chuyển hai
bản tin thiết lập cuộc gọi đến user PSTN là IAM và ACM, sau đó thì cuộc gọi được kết
nối, xây dựng phiên kết nối oneway từ phía bị gọi PSTN về phía gọi là bên SIP. Tiếp đó
bên bị gọi PSTN gửi bản tin thông báo đã nhận được thơng báo cuộc gọi(có tín hiệu trả
lời) ANM về gateway để chuyển sang bản tin OK bên SIP, xác nhận thiết lập cuộc gọi
thành công. Thiết lập phiên kết nối cuộc gọi, khi kết thúc bên SIP gửi bản tin BYE đến
gateway rồi từ gateway gửi REL đến bên PSTN xác nhận cuộc gọi đã hủy. Bên PSTN
xác nhận kết thúc cuộc gọi bằng bản tin RLC gửi lại gateway.
3.2 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng PSTN và kết thúc tại mạng VoIP

Hình 3.2: Mơ tả cuộc gọi từ người dùng PSTN đến người dùng SIP

17


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

Chương III: Kết nối mạng VoIP với PSTN

Xác nhận kết nối theo thứ tự từ 1-5 như hình vẽ ( One way Speech); Duy trì kết nối từ
5-8; Kết thúc kết nối và báo hiệu xác nhận kết thúc từ 9- 12.
1. PSTN gửi bản tin địa chỉ khởi tạo IAM tới Gateway.
2. Gateway gửi bản tin INVITE tới SIP user agent yêuc vầu kết nối từ PSTN
3. SIP user agent trả lời bằng bản tin 100 Trying và bản tin 180 ringing máy
SIP user agent đang đổ chuông.
4. Máy PSTN nhận được bản tin ACM sau khi đã xác định được địa chỉ thuê
bao bị gọi và nhận được tín hiệu máy SIP đang đổ chng.
5. Khi th bao SIP nhấc máy, bản tin 200 OK được gửi đi. Bản tin này được
chuyển thành bản tin SS7 ANM báo hiệu cổng trên Gateway sẵn sàng cho
cuộc gọi.
6. Sau khi thuê bao PSTN trả lời bằng bản tin ACK thì luồng RTP được thiết
lập 2 chiều giữa Gateway và PSTN truyền tải tín hiệu thoại trên Gateway
nhận được thuê bao SIP
7. Giả sử thuê bao PSTN dập máy trước, nó sẽ gửi bản tin REL tới Gateway
để giải phóng cuộc gọi. Gateway gửi bản tin BYE tới mạng SIP để
hủy kết nối. Sau khi Gateway gửi bản tin RLC và nhận được bản tin 200
OK, cuộc gọi chính thức chấm dứt.

18


Tiểu luận kết thúc môn Báo hiệu và điều khiển kết nối

KẾT LUẬN
SIP đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong việc kết nối giữa các thiết bị trong
VoIP. Với khả năng hỗ trợ nhiều dịch vụ, khả năng bảm mật cao, đơn giản cho việc sử
dụng và mở rộng SIP được sử dụng một cách rộng dãi. SIP được ứng dụng rộng dãi
trong mơ hình SIP Trunking (một phương thức cung cấp dịch vụ điện thoại cho các

doanh nghiệp có tổng đài IP của riêng họ). Với VoIP thì đem lại sự tiện lợi và tiết kiệm
rất lớn cho người sử dụng bạn có thể đăng kí một số SIP của nhà cung cấp dịch vụ và
có thể thiết lập hệ thống tổng đài ở nhiều địa điểm cách xa nhau để có thể sự dụng giao
tiếp nội bộ trong cơng ty hoặc chăm sóc khách hàng. Tóm lược lại bài tiểu luận đã giúp
nhóm em biết là hiểu được ứng dụng của SIP trong VoIP và nó đã đem lại lợi thế cho
VoIP để VoIP được sử dụng rộng dãi trong thực tế.

DANH MỤC THAM KHẢO
1. Bài giảng “ Báo hiệu và điều khiển kết nối”, chủ biên Hoàng Trọng Minh,
Hà Nội/2013
2. Đồ án “ Nghiên cứu giao thức trong mạng VoIP”, Sinh viên Đào Ngọc
Anh- Hà Nội/2008
3. Sách “VoIP Technology: Applications and Challenges”, tác giả Tamal
Chakraborty, Iti Saha Misra, Ramjee Prasad, 2019
4. Sách SIP:Understanding the Session Initiation Protocol (Artech House
Telecommunications), Tác giả: Alan B. Johnston, 2001.

19