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

1
1
VoIP v
VoIP v
à
à
c
c
á
á
c phương th
c phương th
ứ
ứ
c liên quan
c liên quan
Triệu Thanh Bình
Trương Văn Dũng
Đỗ Quang Trung
2
T
T
ổ
ổ
ng quan v
ng quan v
ề
ề
VoIP
VoIP
z Voice Over IP(VoIP) là tập hợp các

giao thức và thiết bị cho phép mã
hoá,truyền đi, định tuyến các cuộc
gọi thoại qua mạng IP.
2
3
Mô h
Mô h
ì
ì
nh m
nh m
ạ
ạ
ng VoIP
ng VoIP
4
C
C
á
á
c h
c h
ì
ì
nh th
nh th
ứ
ứ
c truy
c truy

ề
ề
n tho
n tho
ạ
ạ
i
i
qua IP
qua IP
z PC to PC
z PC to Phone
z Phone to Phone
`
PC
Internet
PSTN
Phone
Fax
Gateway
3
5
C
C
á
á
c ưu đi
c ưu đi
ể
ể

m c
m c
ủ
ủ
a VoIP
a VoIP
z Ưu điểm:
– Tiết kiệm chi phí:
• Tiết kiệm phí liên lạc
• Tiết kiệm chi phí đầu tư và hạ tầng mạng
– Quản lý đơn giản:
• Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì
quản lý2mạng riêng rẽ như trước đây
– Sử dụng hiệu quả.
• Hiện nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rãi nhất
• Có rất nhiều ứng dụng đang được khai thác trên cơ sở các
giao thức của mạng IP.
• VoIP có thể kết hợp sử dụng các ứng dụng này để nâng
cao hiệu quả sử dụng mạng
6
C
C
á
á
c
c
ứ
ứ
ng d
ng d

ụ
ụ
ng c
ng c
ủ
ủ
a VoIP
a VoIP
:
:
z Internet Telephone:
– Là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể
kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc không
hỗ trợ kết nói vào mạng điện thoại công cộng PSTN.
– Internet Telephone có khả năng truyền và nhận tín hiệu âm
thanh trực tiếp từ các mạng số liệu. Internet Telephone còn có
thể sử dụng được như một thiết bị truy cập Internet thông
thường. Internet Telephone trong tương lai sẽ phát triển mạnh
với mô hình nhà cung cấp dịch vụ.
z Gateway IP – PSTN:
– Kết nối mạng VoIP với PSTN thông thường.Gateway có thể kết
nối trực tiếp hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng kết hợp
với các PBX. Gateway IP – PSTN có hai cổng, cổng thứ nhất là
nối với mạng PSTN và cổng thứ hai là nối với mạng Internet.
Gateway có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như
chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu sao cho phù hợp các
giao tiếp.
4
7
C

C
á
á
c
c
ứ
ứ
ng d
ng d
ụ
ụ
ng c
ng c
ủ
ủ
a VoIP
a VoIP
z Các ứng dụng mở rộng:
– Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể
phát triển thiết kế gateway IP – Mobile để có
thể trực tiếp trao đổi thông tin giữa mạng di
động với mạng Internet. Người sử dụng máy di
động không chỉ có thể liên lạc được mà còn có
khả năng truy cập thông tin và sử dụng các
dịch vụ Internet. Có thể mở rộng kết hợp các
ứng dụng www với các ứng dụng Web Phone.
Ngoài ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP
như truyền hình hội thảohay điện thoại có
hình.
8

Ki
Ki
ế
ế
n tr
n tr
ú
ú
c c
c c
ủ
ủ
a m
a m
ạ
ạ
ng VoIP
ng VoIP
z Theo tiêu chuẩn của tổ chứcETSI,cấu hình
chuẩn của mạng VoIP có thể gồm các phần tử
sau:
– Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP.
– Mạng xương sống, mạng truy nhậpIP.
– Gateway điều khiển phương tiện (MGWC).
– Gateway phương tiện(MGW).
– Gateway báo hiệu(SGW).
– Gatekepper (GK).
– Mạng chuyển mạch (SCN).
– Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng điện thoại SCN.
– Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service).

5
9
Mô h
Mô h
ì
ì
nh c
nh c
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c đư
c đư
ợ
ợ
c s
c s
ử
ử
d
d
ụ
ụ
ng
ng
trong m
trong m

ạ
ạ
ng
ng
VOIP
VOIP
10
C
C
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c truy
c truy
ề
ề
n t
n t
ả
ả
i
i
:
:
Giao thức RTP, RCTP và RSVP:
1. Real-time Transport Protocol (RTP)
• RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu

cuối đến đầu cuối (end to end) phục vụ truyền dữ
liệu thời gian thực như audio và video. RTP thực
hiện việc quản lý về thời gian truyền dữ liệu và
nhận dạng dữ liệu được truyền. Nhưng RTP không
cung cấp bất cứ một cơ chế nào đảm bảo thời gian
truyền và cũng không cung cấp b
ất cứ một cơ chế
nào giám sát chất lượng dịch vụ.Sự giám sát và
đảm bảo về thời gian truyền dẫn cũng như chất
lượng dịch vụ được thực hiện nhờ hai giao thức
RTCP và RSVP.
6
11
C
C
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c truy
c truy
ề
ề
n t
n t
ả
ả
i

i
:
:
2. Real-time Transport Control Protocol
(RTCP)
Mặc dù RTP là một giao thức độc lập nhưng thường
được hỗ trợ bởi giao thức RTCP. RTCP trả về nguồn các
thông tin về sự truyền thông và các thành phần đích.
Giao thức điều khiển này cho phép gửi về các thông số
về bên thu và tự thích nghi với bên phát cho phù hợp với
bên phát. Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải
gửi định kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác
cũng tham gia phiên truyền .
12
C
C
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c truy
c truy
ề
ề
n t
n t
ả
ả

i
i
:
:
3. Resource Reservation Protocol
(RSVP)
Giao thức RSVP được sử dụng như một giao
thức báo hiệu hỗ trợ cho RTP. Mục đích của
RSVP là cung cấp một cơ chế đảm bảo băng
thông cho các hoạt động của các ứng dụng.
RSVP gửi tham số chất lượng dịch vụ QoS kết
hợp với các dữ liệu thời gian thực được truyền
trên mạng TCP/IP. Hỗ trợ giao thức RTP, giao
thức RSVP có thể giải quyết các lỗi xảy ra trên
đường truyền để đảm bảo các tham số chất
lượng.
7
13
C
C
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c
c
đi
đi

ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n t
n t
í
í
n
n
hi
hi
ệ
ệ
u trong
u trong
VOIP:
VOIP:
1. Session Initiation Protocol(SIP)
2. H323
3. Giao thức MGCP (Media Gateway
Control Protocol)
14
C
C
á
á
c giao th

c giao th
ứ
ứ
c
c
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n t
n t
í
í
n
n
hi
hi
ệ
ệ
u trong
u trong
VOIP:
VOIP:
1. Session Initiation Protocol(SIP):
SIPlà1giao thức báo hiệu ở lớp ứng dụng dùng để định
nghĩa sự khởi tạo,sự thay đổi và kết thúc của sự tương

tác,truyền thông đa phương tiện giữa các người dùng.
“Session Initiation Protocol - An application layer
signaling protocol that defines initiation, modification
and termination of interactive, multimedia communication
sessions between users”
IETF RFC 2543 Session Initiation Protocol
8
15
Ứ
Ứ
ng d
ng d
ụ
ụ
ng c
ng c
ủ
ủ
a
a
SIP
SIP
16
Ki
Ki
ế
ế
n tr
n tr
ú

ú
c c
c c
ủ
ủ
a
a
SIP:
SIP:
9
17
User Agent
User Agent
Là 1 ứng dụng để khởi tạo, nhận và
kết thúc cuộc gọi.
– User Agent Clients (UAC) – Khởi tạo
cuộc gọi.
– User Agent Server (UAS) – Nhận cuộc
gọi.
– Cả UAC và UAS đều có thể kết thúc
cuộc gọi.
18
Proxy Server
Proxy Server
z Là 1 chương trình tức thời hoạt động vừa
là client vừa là server.
z Chương trình này được sử dụng để tạo ra
các yêu cầu (requests) thay cho các client.
Một proxy server đảm bảo chức năng định
tuyến và thực hiện các quy tắc (policy) (ví

dụ như đảm bảo người dùng có được
phép gọi hay không).
z Proxy Server có thể biên dịch khi cần
thiết, sửa đổi1phần của bảntinyêu cầu
trước khi chuyển đi.
10
19
Location Server
Location Server
Được sử dụng bởi SIP redirect hoặc
proxy server để lấy thông tin về địa
điểm của người được gọi.
20
Registrar Server
Registrar Server
z Là server chấp nhận các yêu cầu
REGISTER
z Server này có thể hỗ trợ thêm tính
năng xác nhận(authentication)
z Đồng thời hoạt động vớiproxyhoặc
redirect server để đưa ra các dịch vụ
khác.
11
21
Redirect Server
Redirect Server
z Là server nhận các yêu cầuSIP,sắp xếp
các địa chỉ và trả địa chỉ về phía client.
z Khác với Proxy Server, Redirect server
không tự khởi tạo ra các yêu cầuSIPcủa

riêng nó.
z Nó cũng không chấp nhậnhayhuỷ cuộc
gọi giống như User Agent Server.
22
SIP Messages
SIP Messages
–
–
Methods and Responses
Methods and Responses
z SIP Methods:
– INVITE – Thiết lập cuộc gọi bởi
lời mời củauser để tham gia
vào phiên
– ACK - Xác nhận rằng client đã
nhận được một trả lời đến một
yêu cầuINVITE
– BYE - Kết thúc cuộc gọi
– CANCEL - Loại bỏ yêu chờ
– REGISTER – Đăng kí user
agent.
– OPTIONS – Sử dụng các câu
hỏi để xem năng lực của
server
– INFO – Sử dụng mang thêm
tin ra ngoài , giống như DTMF
digits.
z SIP Responses:
– 1xx – Thông tin Messages.
– 2xx – Báo thành công.

– 3xx – Báo lại.
– 4xx – Báo yêu cầuthấtbại.
– 5xx – Báo server không thực
hiện.
– 6xx – Báo lỗitoànbộ.
Những thành phần củaSIPtruyền thông bởi việc trao đổi những bản tin SIP:
12
23
Qu
Qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh kh
nh kh
ở
ở
i t
i t
ạ
ạ
o liên l
o liên l
ạ
ạ
c
c

z Khởi tạo cuộc gọi SIP thông qua 6 bước sau:
1. Đăng kí, Khởi tạo và định vị User
2. Xác định phương tiện truyền thông sử dụng.
3. Xác định sự phản hồi của người được gọi– đồng ý
hoặc từ chối.
4. Thiết lập cuộc gọi.
5. Thay đổi cuộc gọi hoặc giữ cuộc gọi–vídụ, chuyển
tiếp cuộc gọi.
6. Kết thúc cuộc gọi.
24
Đăng k
Đăng k
í
í
– Mỗi lần khởi động một thiết
bị SIP user Client(SIP
phone, ) nó sẽ đăng kí với
proxy/registration server.
– Khi thay đổi thông tin về
Client thí nó phải đăng kí lại
với Proxy/Registration
Server.
– Mỗi SIP user client phải tự
động đăng kí lại với
Proxy/registration server
sau một khoảng thời gian.
– Sau khi đăng kí thì
proxy/registration Server sẽ
chuyển thông tin về client
về location/redirect server.

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
13
25
SIP Addressing
SIP Addressing
Dùng Internet URLs
– Uniform Resource Identifiers
– Hỗ trợ cả hai loại địa chỉ Internet và PSTN
– Dạng chung: name@domain
– Để hoàn thành cuộc gọi thì phải phân giải thành User@Host
– Ví dụ:
sip:
sip:J.T. Kirk <>
sip:;user=phone
sip:
26

Qu
Qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh thi
nh thi
ế
ế
t l
t l
ậ
ậ
p v
p v
à
à
h
h
ủ
ủ
y cu
y cu
ộ
ộ
c g
c g

ọ
ọ
i trong
i trong
SIP
SIP
Call
Teardown
Media
Path
Call
Setup
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)
INVITE
Location/Redirect Server

Proxy Server
Registra Server
Proxy Server
Registra Server
User AgentUser Agent
INVITE
14
27
H323
H323
Mô tả các đầu cuối và các thực thể
cung cấp dịch vụ truyền thông đa
phương tiện trên mạng chuyển mạch
gói. Các thực thể H323 có thể cung
cấp dịch vụ Audio, Video và dữ liệu
thời gian thực
28
C
C
á
á
c th
c th
à
à
nh ph
nh ph
ầ
ầ
n c

n c
ủ
ủ
a
a
H323
H323
Terminal
Gateway
Packet Based
Networks
Multipoint
Control Unit
Gatekeeper
Circuit Switched
Networks
15
29
H.323
H.323
l
l
à
à
m
m
ộ
ộ
t
t

chu
chu
ẩ
ẩ
n
n
bao
bao
tr
tr
ù
ù
m
m
nhi
nhi
ề
ề
u
u
chu
chu
ẩ
ẩ
n
n
kh
kh
á
á

c
c
z Thực hiện và trao đổi tín hiệu
z H.245 –thống nhất cách thức hội
thoại phù hợp,mở 2cổng UDP,điều
khiển dòng thông tin,quản lý kênh
loogic để dữ liệu tiếng nói truyền qua
kênh này.
z H.225:Thiết lập cuộc gọi
z Q.931 – Thiết lập và chấm dứt cuộc
gọi.
z RAS – Giao thức trao đổi giữa
endpoint và 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
30
C
C
á
á
c giao th
c giao th
ứ
ứ
c liên quan trong
c liên quan trong
H323
H323
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)
16
31
Qu
Qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh
nh
thi
thi
ế
ế
t
t
l

l
ậ
ậ
p
p
cu
cu
ộ
ộ
c
c
g
g
ọ
ọ
i
i
c
c
ủ
ủ
a
a
H.323
H.323
z Terminal A (TA)gửi bảntin ARQ
trên kênh RAS tới gatekeeper
yêu cầu báo hiệu trực tiếp
z GateKeeper(GK)xác nhận và gửi
ACF cho TA cho phép TA có thể

dùng báo hiệu trực tiếp
z TA gửi một bảntinthiết lập
cuộc gọi H225 tớiTByêu cầu
kết nối.
z TB phải đăng kí vớiGK.Nógửi
bảntin ARQtới GK qua kênh
RAS.
z GK xác nhận sự đăng kí bẳng
bảntin ACFgửi tớiTB
z TB gửi bản tin H225 báo cho TA
về thiết lập kết nối.
z TB và TA trao đổi bản tin H245
về xác định chủ tớ,điều khiển và
trao đổi khả năng và mở kênh
logic
z Hai đầu cuối thiết lập truyền
dòng dữ liệuRTP
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
32
C
C
á
á
c
c
phiên b
phiên b
ả
ả
n
n
H.323
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
17
33
So
So

s
s
á
á
nh
nh
H323
H323
-
-
SIP
SIP
–
–
nh
nh
ữ
ữ
ng
ng
đi
đi
ể
ể
m
m
tương
tương
t
t

ự
ự
Về chức năng,SIP và H323 là tương tự
nhau. Cả SIP và H323 đều cung cấp:
– Điều khiển,thiết lập và hủy cuộc gọi.
– Các tính năng cơ bản của cuộc gọi như
là chờ cuộc gọi,giữ cuộc gọi,truyền
cuộc gọi,chuyển tiếp,gọi lại,xác định
cuộc gọi,hủy cuộc gọi.
– Khả năng trao đổi
34
B
B
ả
ả
ng
ng
1
1
-
-
SIP
SIP
v
v
à
à
H.323
H.323
H.323

SIP
ITU.IETF.
Peer-to-Peer. Peer-to-Peer.
Điện thoại,theo giao thức báo
hiệu cuộc gợi từ ISDN
Nền tảng Internet và Web.Lấy cú
pháp và bảntintừ HTTP
Đầu cuối H323 thông minh.Users Agent thông minh
H.323 Gatekeeper.SIP proxy, redirect, location, and
registration servers.
Hỗ trợ bởi giao thức H.245.H245
cung cấp cấu trúc bản tin chính
xác và chi tiết trên khả năng của
đầu cuối
SIP dùng giao thứcSDP để trao
đổi thông tin.SIP không cung cấp
khả năng mở rộng như H323
Information
Tiêu chuẩn
Mối quan hệ
Nguồn gốc
Client
Server lõi
Khả năng
chuyển đổi
Kiểu mã hóa
kênh điều khiển
Mã hóa nhị phân ASN
Mã hóa văn bản UTF-8
18

35
B
B
ả
ả
ng
ng
2
2
-
-
SIP
SIP
v
v
à
à
H.323
H.323
Bảo mật Đăng kí:Nếu có GK các điểm
cuối đăng kí và yêu cầu chấp
nhận vớiGK
Xác nhận :-H235 đưa ra các
khuyến nghị cho việc xác nhận và
bảo mật trong hệ thống H323
Đăng kí -thực thể sử dụng yêu
cầu với proxy server
Xác nhận -việc xác nhận người
sử dụng dùng HTTP xác nhận có
hệ thống hoặc cơ bản

Vị tí điểm cuối
và định tuyến
cuộc gọi
Dùng E.164 hoặc H323ID đặt tên
và đánh địa chỉ kĩ thuật ánh xạ
nếu có GK trong hệ thống
H323.Gk cung cấp thông tin định
tuyến
Sử dụng SIP URL đánh địa chỉ
Ex:SIP:
Chất lượng
dịch vụ(QoS)
Điều khiển/quản lý băng thông và
chấp nhận điều khiển được quản
lý bởi H.323 gatekeeper.
H323 khuyến nghị sử dụng RSVP
để đảm bảo tài nguyên.
SIP dựa vào giao thức khác như
RSVP để thực hiện và đảm bảo
chất lượng dịch vụ
36
MGCP
MGCP
“
”
MGCP được sử dụng bởi thành phần
điều khiển các cuộc gọi bên ngoài gọi là
Media Gateway Controller (MGC) cho
việc điều khiển các Media Gateway
(MG)

IETF RFC 2705 Media Gateway Control Protocol
19
37
Th
Th
à
à
nh ph
nh ph
ầ
ầ
n
n
MGCP
MGCP
z Call agent or media gateway
controller
– Cung cấp báo hiệu,điều
khiển và xử lí thông minh
cuộc gọi đến gateway .
– Gửi và nhận lệnh từ/tới
gateway.
z Gateway
– Cung cấp giao tiếp giữa
mạng chuyển mạch gói và
chuyển mạch điện
– Gửi thông báo tơi call
agent về các sự kiện điểm
cuối.
– Thực thi lệnh từ call agent

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)
38
Qu
Qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh thi
nh thi
ế
ế
t l
t l

ậ
ậ
p cu
p cu
ộ
ộ
c g
c g
ọ
ọ
i
i
MGCP
MGCP
–Khi máy A nhấc máy
Gateway A gửi tín hiệu
đến call agent
–Gateway A phát ra
chuông và nhận số bấm
từ A
–Call agent định tuyến
cuộc gọi
–Call agent gửi lệnh đến
gateway B
–Gateway B làm phone B
rung chuông.
–Call agent gửi lệnh đến
cả 2 gateway để thiết lập
phiên RTP/RTCP
Gateway A Gateway B

Analog
Phone A
Analog
Phone B
Call Agent
Media Gateway Controller
MGCP MGCP
RTP/RTCP
20
39
References
References
z Để có thêm thông tin về MGCP hãy
truy nhập những link bên dưới:
z IETF
– />705
– />charter.html
– Packetizer -
/>40
Nghiên
Nghiên
c
c
ứ
ứ
u
u
th
th
ử

ử
nghi
nghi
ệ
ệ
m
m
công
công
ngh
ngh
ệ
ệ
VoIP trên
VoIP trên
n
n
ề
ề
n
n
mã
mã
ngu
ngu
ồ
ồ
n
n
m

m
ở
ở
21
41
Ki
Ki
ế
ế
n
n
tr
tr
ú
ú
c
c
c
c
ủ
ủ
a
a
Asterisk
Asterisk
42
Ứ
Ứ
ng
ng

d
d
ụ
ụ
ng
ng
c
c
ủ
ủ
a
a
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
Asterisk
Asterisk
22
43
Ứ
Ứ
ng
ng

d
d
ụ
ụ
ng
ng
c
c
ủ
ủ
a
a
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
Asterisk
Asterisk
44
Ứ
Ứ
ng
ng
d

d
ụ
ụ
ng
ng
c
c
ủ
ủ
a
a
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
Asterisk
Asterisk
23
45
Asterisk IP PBX
Asterisk IP PBX