Giới thiệu về voice over IP, các giao thức liên quan

1
Voice over IP
Protocols
2
MỤC ĐÍCH
Giớithiệumộtcáchtổng quan về các giao thứcliên
quan đếnVoIP:
¾ SIP
¾ H.323
¾ MGCP
¾RTP/RTCP
2
3
RTCPRTP
SIP, H.323 and MGCP
IP
MGCP
Call Control and Signaling Signaling and
Gateway Control
Media
H.225
Q.931
H.323
TCP
RAS
UDP
SIPH.245
Audio/
Video
RTSP
Session Intiation

Protocol (SIP)
3
5
Session Intiation Protocol
 Giao thức SIP ban đầu được phát triểnbởi IETF
MMUSIC (Multi-Party Multimedia Session Control
Working Group). Phiên bản đầutiênđược đưara
dướidạng bản phác thảo (Internet-Draft) vào năm
1997, sau đó vào tháng 3 năm 1999 giao thứcSIP
trở thành mộttiêuchuẩn được đề nghị (Proposed
standard) và được công bố trong tài liệuRFC
2543.
 Cuối cùng vào tháng 7 năm 2000 sau khi sửa
chữacáclỗi, giao thứcSIP được công bố bằng tài
liệu RFC 3261 thay thế cho tài liệucũ.
6
Theo tài liệu RFC 3261 củaIETF định nghĩagiaothứcSIP
như sau :
SIP là giao thứclớp ứng dụng có thể thiếtlập, chỉnh sửa, kết
thúc các phiên tương tác giữa hai hay nhiều thành viên tham
gia. Những phiên này có thể là các cuộcgọi điệnthoại
Internet,sự phân phối đaphương tiệnvàcả các cuộchộithoại
đaphương tiện.
4
7
Redirect
Server
SIP Distributed Architecture
Location
Server

Registrar
Server
User Agent
Proxy
Server
Gateway
PSTN
SIP Components
Proxy
Server
8
User Agents
 Là ứng dụng mà có thể thiếtlập, nhậnvàkết
thúc cuộcgọi.
 Chúngcóthể là điệnthoạiIP, phầnmềmchạy
trên máy vi tính cá nhân, hay là sự kếthợpcủa
một card điềuhợp điệnthoạitương tự vớimột
điệnthoạitiêuchuẩn.
 User Agent Clients (UAC) – Đơnvị dùng để thiếtlập
cuộcgọi.
 User Agent Server (UAS) – Đơnvị dùng để nhận
cuộcgọi.
 Cả UAC và UAS đềucóthể kết thúc mộtcuộcgọi.
5
9
SIP SERVER
SIP Server bao gồm 4 nhóm sau :
 Proxy Server
 Location Server
 Redirect Server

 Registrar Server
10
Proxy Server
 Là trạm trung gian mà hoạt động như là
server và client để giúp các clients khác thực
hiệncácyêucầu.
 Các yêu cầu đượcphụcvụ ngay trong đó
hoặc chuyển đến các server khác sau khi đã
phiên dịch.
 Biên dịch, viếtlạihoặc phiên dịch mộtbảntin
yêu cầutrước khi chuyển đi.
6
11
Location Server
 Một location server đượcsử dụng bởimột
chuyểnhướng SIP(SIP redirect) hoặc proxy
server để nhận được thông tin về các vị trí
khả dụng có liên quan đếncuộcgọi.
12
Redirect Server
 Là mộtserver tiếpnhậnmộtyêucầu SIP, ánh xạđịa
chỉ SIP của phía bị gọi thành 0 (nếunhư không xác
định được địachỉ), hoặc thành các địachỉ mớivàgửi
lại chúng cho client trong tiêu đề Contact củabảntin
Response 3xx.
 Không giống proxy server, redirect server không thiết
lậpcácbảnyêucầu SIP của riêng nó.
 Không giống user agent server, redirect server không
nhậnhoặckết thúc cuộcgọi.
7

13
Registrar Server
 Là server tiếpnhậncácbảntin yêu
cầuREGISTER.
 Register server có thể hỗ trợ xác nhận.
 Registrar server thường được đặtcùng
vớimột proxy hoặc redirect server và đưa
ra các dịch vụđịnh vị (location services).
14
SIP Messages – Methods and
Responses
 SIP Methods:
 INVITE – Thiếtlậpmộtcuộc
gọibằng việcmời user tham
gia một phiên.
 ACK – Xác nhậnrằng client
đãnhận đáp ứng cuối cùng(
từ một INVITE request).
 BYE – Chỉ ra điểmkết thúc
củacuộcgọi.
 CANCEL – Hủymộtyêucầu
đang diễnra.
 REGISTER – Đăng ký user
agent.
 OPTIONS – Được dùng để
truy vấnkhả năng củamột
server.
 SIP Responses:
 1xx – Báo hiệurằng yêu cầu
đang đượctiến hành.

 2xx – Báo hiệurằng yêu cầu
đã hoàn tất và thành công.
 3xx - Redirection Responses.
 4xx – Báo rằng yêu cầubị sai.
 5xx – Báo rằng yêu cầuhợp
lệ nhưng server không thể
hoàn tất được.
 6xx – Yêu cầu không thể hoàn
tất ở bấtkỳ server nào.
SIP hoạt động dựavàoviệctraođổi các bản tin SIP( SIP messages) :
8
15
ĐĂNG KÝ (Registration)
 Mỗilầnmộtuser sử dụng SIP user
client (SIP IP Phone, PC, or other SIP
device), client đăng ký với
proxy/registration server.
 Việc đăng ký có thể xảy ra khi SIP user
client cần thông báo cho
proxy/registration server về vị trí của
nó.
 Thông tin đăng ký được định kỳ cập
nhật (refresh) và mỗi user client phải
đăng ký lạivới proxy/registration
server.
 Thông thường proxy/registration server
sẽđưa thông tin này tới
location/redirect server và lưu ởđó.
SIP Messages:
REGISTER – Registers the address listed in the To

header field.
200 –OK.
Proxy/
Registration
Server
SIP Phone
User
Location/
Redirect
Server
REGISTER REGISTER
200
200
16
Simplified SIP Call Setup and
Teardown
302
(Moved Temporarily)
INVITE
200 (OK)200 (OK)
ACK
INVITE
302
(Moved Temporarily)
ACK
INVITE
180 (Ringing)180 (Ringing)180 (Ringing)
200 (OK)
ACKACK ACK
RTP MEDIA PATH

BYEBYE BYE
200 (OK)200 (OK) 200 (OK)
Call
Teardown
Media
Path
Call
Setup
INVITE
Location/Redirect ServerProxy Server Proxy Server
User Agent
User Agent
INVITE
9
H.323
18
H.323
¾H323 là mộtchuẩnquốctế về hộithoạitrên
mạng được đưarabởihiệphộiviễn thông
quốctế ITU ( International Telecommunication
Union).
¾Chuẩn H323 xác định các thành phần, giao
thức, thủ tục cho phép cung cấpdịch vụ
truyềndữ liệu multimedia, audio, video, data
thờigianthựcqua mạng chuyểnmạch gói
PBN (Packet Based Network) mà không quan
tâm đếnchấtlượng dịch vụ.
10
19
H.323 Components

Terminal
Gateway
Packet Based
Networks
Multipoint
Control Unit
Gatekeeper
Circuit Switched
Networks
20
H.323 Terminals
 Thiếtbịđầucuối H.323 là thiếtbị có khả
năng truyền thông hai chiềuvànóphảihỗ
trợ các thành phần sau:
 H.225 call control signaling.
 H.245 control channel signaling.
 RTP/RTCP protocols for media packets.
 Audio codecs.
¾ Video codecs support is optional.
11
21
H.323 Gateway
 Nhiệmvụ của Gateway là thựchiệnkết
nốigiữa hai mạng khác nhau (H323
network and non-H323 network).
 Ví dụ
Một gateway cung cấpdịch vụ kếtnốigiữa
các thành phần trong mạng chuyểnmạch gói
(ví dụ mạng IP) và và mạng chuyểnmạch
kênh (ví dụ mạng PSTN).

22
H.323 Gateway
 Việckếtnối này đượcthựchiệnnhờ chứcnăng
chuyển đổigiaothức trong quá trình thiếtlập,
giải phóng cuộcgọivàchứcnăng biến đổi
khuôn dạng dữ liệugiữahaimạng khác nhau.
 Như vậy, đốivớikếtnốigiữa hai thiếtbịđầu
cuối H323 thì không cầnthiếtphải có Gateway,
nhưng đốivớicuộcgọicósự tham gia của
mạng chuyểnmạch kênh thì bắtbuộcphảicó
Gateway.
12
23
H.323 Gatekeepers
 Gatekeeper có những chứcnăng sau:
 Dịch địachỉ.
 Điềukhiểntruynhập.
 Điềukhiển độ rộng băng thông.
 Điềukhiểnmiền.
 Điềukhiển báo hiệucuộcgọi (optional).
 Giám sát độ rộng băng thông (optional).
 Giám sát cuộc (optional).
 Mặc dù Gatekeeper là thành phầntùychọntrongmạng H323 nhưng
nếucótrongmạng tấtcả các thiếtbịđầucuốiphải đăng ký với
gatekeeper và nhậnsự cho phép trướckhithiếtlậpmộtcuộcgọi.
24
H.323 Multipoint Control Unit
 MCU cung cấpkhả năng nhiềuthiếtbịđầucuối,
gateway tham gia vào một liên kết đa điểm
(multipoint conferences).

 Một MCU bao gồm:
 Multipoint Controller (MC) – cung cấpcácchứcnăng
điềukhiển( điềutiếtkhả năng audio, video, data giữa
các thiếtbịđầucuối theo giao thức H245 ).
 Multipoint Processor (MP) – nhậnvàxử lý audio,
video và/hoặc dòng dữ liệu.
13
25
H.323 là mộtchồng giao thức
 Call Control and Signaling
 H.245 - Capabilities advertisement,
media channel establishment, and
conference control.
 H.225
 Q.931 - call signaling and call setup.
 RAS - registration and other admission
control with a gatekeeper.
Call Control and
Signaling
Data/FaxMedia
IP
UDP
RTP
Audio
Codec
G.711
G.723
G.729
Video
Codec

H.261
H.263
RTCP
H.225
Q.931
H.225
RAS
H.245T.120 T.38
TCP TCPUDPTCP
Data/Fax
T.120 – Data conferencing.
T.38 – Fax.
Media
H.261 and H.263 – Video codecs.
G.711, G.723, G.729 – Audio codecs.
RTP/RTCP –Media.
H.323
26
Khuyến nghị khác của ITU-H
mà hoạt động cùng với H.323
Protocol Description
H.235 Specifies security and encryption for H.323 and H.245 based terminals.
H.450.N H.450.1 specifies framework for supplementary services. H.450.N
recommendation specifies supplementary services such as call
transfer, call diversion, call hold, call park, call waiting, message waiting
indication, name identification, call completion, call offer, and call
intrusion.
H.246 Specifies internetworking of H Series terminals with circuit switched
terminals.
14

27
H.323 Components and
Signaling
 H.245 – A protocol for capabilities advertisement, media channel establishment and conference
control.
 H.225 - Call Control.
 - Q.931 – A protocol for call control and call setup.
 - RAS – Registration, admission and status protocol used for communicating between an H.323
endpoint and a gatekeeper.
PSTN
Gatekeeper
Terminal
H.225/RAS messages
over RAS channel
Gateway
H.245 messages over
call control channel
H.225/Q.931 messages over
call signaling channel
H.225/RAS messages
over RAS channel
H.225/Q.931 (optional) H.225/Q.931 (optional)
H.245 messages (optional)
H.245 messages (optional)
28
Simplified H.323 Call Setup
 Both endpoints have previously
registered with the gatekeeper.
 Terminal A initiate the call to the
gatekeeper. (RAS messages are

exchanged).
 The gatekeeper provides
information for Terminal A to
contact Terminal B.
 Terminal A sends a SETUP
message to Terminal B.
 Terminal B responds with a Call
Proceeding message and also
contacts the gatekeeper for
permission.
 Terminal B sends a Alerting and
Connect message.
 Terminal B and A exchange
H.245 messages to determine
master slave terminal
Terminal A
Gatekeeper
Terminal B
RAS messages
Call Signaling Messages
1. ARQ
2. ACF
5. ARQ
6. ACF
3. SETUP
4. Call Proceeding
7.Alerting
8.Connect
H.245 Messages
RTP Media Path

Note: This diagram only illustrates a simple
point-to-point call setup where call signaling is
not routed to the gatekeeper. Refer to the H.323
recommendation for more call setup scenarios.
15
29
Versions of H.323
Version Reference for key feature summary
H.323 Version 3 />_v3.html
Date
H.323 Version 1 New release. Refer to the specification.
/>May 1996
H.323 Version 2 />_v2.html
January 1998
September 1999
H.323 Version 4 November 2000 />_v4.html
30
SIP and H.323
H.323SIP
ITU.IETF.
Peer-to-Peer. Peer-to-Peer.
Telephony based. Borrows call
signaling protocol from ISDN
Q.SIG.
Internet based and web centric.
Borrows syntax and messages
from HTTP.
Intelligent H.323 terminals.Intelligent user agents.
H.323 Gatekeeper.SIP proxy, redirect, location, and
registration servers.

Widespread.Interoperability testing between
various vendor’s products is
ongoing at SIP bakeoffs.
SIP is gaining interest.
Information
Standards Body
Relationship
Origins
Client
Core servers
Current
Deployment
Interoperability
IMTC sponsors interoperability events among SIP, H.323, and MGCP.
For more information, visit: />16
MGCP
Media Gateway Control
Protocol
32
What is MGCP?
Media Gateway Control Protocol – Là
giao thức để điềukhiển các gateway
thoạitừ phầntửđiềukhiển bên ngoài và
phầntửđó đượcgọi là media gateway
controllers hoặc call agents.
17
33
Components
 Call agent or media gateway
controller

 Provides call signaling,
control and processing
intelligence to the gateway.
 Sends and receives
commands to/from the
gateway.
 Gateway
 Provides translations
between circuit switched
networks and packet
switched networks.
 Sends notification to the call
agent about endpoint
events.
 Execute commands from
the call a
g
ents.
Call Agent or
Media Gateway
Controller
(MGC)
Call Agent or
Media Gateway
Controller
(MGC)
SIP
H.323
MGCP MGCP
Media Gateway

(MG)
Media Gateway
(MG)
34
Simplified Call Flow
When Phone A goes offhook
Gateway A sends a signal to the
call agent.
Gateway A generates dial tone
and collects the dialed digits.
The digits are forwarded to the
call agent.
The call agent determines how to
route the call.
The call agent sends commands
to Gateway B.
Gateway B rings phone B.
The call agent sends commands
to both gateways to establish
RTP/RTCP sessions.
Gateway A Gateway B
Analog
Phone A
Analog
Phone B
Call Agent
Media Gateway Controller
MGCP MGCP
RTP/RTCP
18

35
Đặc điểmcủaMGCP
 MGCP:
 A master/slave protocol.
 Assumes limited intelligence at the edge (endpoints) and
intelligence at the core (call agent).
 Used between call agents and media gateways.
 Differs from SIP and H.323 which are peer-to-peer
protocols.
 Interoperates with SIP and H.323.
36
MGCP, SIP and H.323
 MGCP divides call setup/control
and media establishment
functions.
 MGCP does not replace SIP or
H.323. SIP and H.323 provide
symmetrical or peer-to-peer call
setup/control.
 MGCP interoperates with H.323
and SIP. For example,
 A call agent accepts SIP or H.323
call setup requests.
 The call agent uses MGCP to
control the media gateway.
 The media gateway establishes
media sessions with other H.323 or
SIP endpoints.
Call Agent/
Media

Gateway
Controller
Media
Gateway
MGCP
H.323 Gateway
H.323
Gateway
H.323
Media RTP/RTCP
In this example, an H.323 gateway is
“decomposed” into:
–A call agent that provides signaling.
–A gateway that handles media.
¾MGCP protocol is used to control the
gateway.
19
37
Example Comparison
MGCP
1. A user picks up analog phone and dials a
number.
2. The gateway notifies call agent of the phone
(endpoint) event.
3. The Call agent determines capabilities,
routing information, and issues a command
to the gateways to establish RTP/RTCP
session with other end.
H.323
Gateway

H.323
Gateway
Analog
Phone
Analog
Phone
Gateway A Gateway B
Analog
Phone
Call Agent/
Media
Gateway
Controller
RTP/
RTCP
Analog
Phone
H.323
1. A user picks up analog phone and
dials a number.
2. The gateway determines how to
route the call.
3. The two gateways exchange
capabilities information.
4. The terminating gateway rings the
phone.
5. The two gateways establish
RTP/RTCP session with each other.
5.RTP/
RTCP

1
3
4
1
2
RTP/RTCP
20
39
Giao thứctruyềntảithờigianthực
RTP (Real Time Protocol)
 RTP là giao thứcdựa trên kỹ thuật IP cung cấp
các hỗ trợđểtruyềntảidữ liệuyêucầuthờigian
thựcnhư thoại, video.
 Các dịch vụ RTP cung cấplà: cáccơ chế khôi
phụcthời gian, phát hiệnlỗi, bảo an và xác định
nội dung. RTP cho phép bên thu phát hiệnmất
gói, dựa vào thông tin thờigianbùchínhxácsự
biến đổi độ trễ.
40
Hoạt động củagiaothức
¾ Các gói tin gửi trên mạng IP có trễ và jitter
không dựđoán được. Nhưng các ứng dụng
multimedia yêu cầumộtthờigianthíchhợpkhi
truyềndữ liệuvàphátlại.
¾ RTP cung cấpcơ chế bảo đảmthời gian, số thứ
tự và các cơ chế khác liên quan đếnthời gian.
Bằng các cơ chế này RTP cung cấpsự truyền
tảidữ liệuthờigianthựcgiữacácthiếtbịđầu
cuối qua mạng.
21

41
CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG
 Các cơ chế hoạt động đượcthựchiện thông qua header
củaRTP. Hìnhsauchỉ ra cách mã hóa một gói tin trong
UDP/IP:
 RTP chạy phía trên UDP nên sử dụng các chứcnăng
ghép kênh và kiểmtracủa UDP. TCP và UDP là hai
phương thứcchủ yếunhất đượcsử dụng trên Internet.
TCP cung cấpcáckếtnốicóhướng và truyền dòng dữ
liệuvới độ tin cậy cao, trong khi UDP cung cấpdịch vụ
không kếtnốivàđộ tin cậythấp.
42
Nhưng UDP đượclựachọnlàgiaothức
truyềntảichoRTP vì:
 Đốivớicácdữ liệuthờigianthực, độ tin cậy không quan
trọng bằng truyền đúng theo thời gian. Hơnnữasự tin
cậy trong TCP là do cơ chế truyềnlại không thích hợp
cho RTP.
 Ví dụ, khi mạng tắc nghẽnmộtsố gói có thể bị mất, chất
lượng dịch vụ củacácứng dụng dù thấphơnnhưng vẫn
có thể chấpnhận được. Nếu các giao thức đảmbảo
được độ tin cậy thì các gói truyềnlạisẽ gây nên độ trễ
lớnvàtắc nghẽnmạng tăng.
22
43
Giao thức điềukhiểnthờigian
thựcRTCP
 RTCP là giao thức đượcthiếtkếđểlàm
việccùngvớiRTP.
 Nó đượcchuẩn hóa trong RFC1889 và

1890.
 Trong một phiên RTP, bên tham dự lần
lượtgửi các gói RTCP mạng thông tin
phảnhồivề chấtlượng truyềndữ liệuvà
thông tin về các thành viên.
44
RFC 1889 định nghĩa5 kiểugóitin
RTCP mang thông tin điềukhiển:
 RR(Receiver Report)
 SR(Sender Report)
 SDES(Source Description)
 BYE
 APP(Application specific)
23
45
RR (Receiver Report)
 Thông báo củabênthuvề chấtlượng
truyềnbaogồmsố lượng gói nhiềunhất
nhận được, số các gói bị mất, nhãn thời
gian để tính toán độ trễ vòng giữa bên thu
và bên phát.
46
SR (Sender Report)
 Thông báo của bên phát, ngoài thông tin
phảnhồivề chấtlượng truyềnnhư trong
RR, nó còn chứa thông tin về bên gửi
đồng thời cung cấpthôngtin đồng bộ giữa
các media, các bộđếmgóivàsố lượng
các byte đượctruyền.
24

47
SDES, BYE, APP
 SDES(Source Description): Các mụcmôtả về
bên phát
 BYE: Thông báo kết thúc một thành viên tham
dự
 APP(Application specific) : Các chứcnăng của
ứng dụng
48
RTCP cung cấpcácdịch vụ sau
đây:
 Giám sát chấtlượng và điềukhiểntắc
nghẽn
 Xác định nguồn
 Đồng bộ media
 Điềuchỉnh thông tin điềukhiển
25
49
Giám sát chấtlượng và điều
khiểntắcnghẽn
 Đây là chứcnăng cơ bảncủaRTP.
 RTCP cung cấp các phảnhồivề chấtlượng
phân phốidữ liệu, thông tin điềukhiển này rất
có ích cho bên phát, bên thu, giám sát.
 Bên phát có thểđiềuchỉnh cách thức truyềndữ
liệudựa trên thông báo phảnhồicủa bên thu.
 Bên thu có thể xác định đượctắc nghẽnlàcục
bộ hay toàn diện. Ngườiquảnlýmạng có thể
đánh giá đượchiệusuấtmạng.
50

Xác định nguồn
 Trong các gói RTP, các nguồn đượcxácđịnh
bởicácsố ngẫu nhiên có độ dài 32 bit.
 Các số này không thuậntiện cho ngườisử
dụng. Gói tin SDES (mô tả thông tin về nguồn)
chứa các thông tin dạng vănbản đượcgọilà
cáctênquytắc để xác định bên tham dự cụ thể
trong một phiên. Nó bao gồm tên ngườisử
dụng, sốđiệnthoại, địachỉ e-mail và các thông
tin khác.