ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN” CHƯƠNG 4_2 potx

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “TỔNG QUAN
VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN
TRONG MẠNG NGN”


Chương 4.
CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN NGANG HÀNG

4.1.3.5. Định vị người dùng
Một đối tượng bị gọi có thể di chuyển giữa một số các hệ thống đầu cuối khác
nhau theo thời gian. Một máy chủ định vị cũng có thể sử dụng một hay nhiều giao
thức khác nhau để xác định hệ thống đầu cuối mà tại đó một người sử dụng có thể
liên lạc. Một máy chủ định vị có thể đưa ra một vài vị trí vì người sử dụng được
đăng nhập vào tại một vài host đồng thời hoặc bởi vì máy chủ định vị lỗi. Máy chủ
SIP kết hợp các kết quả để đưa ra một danh sách các vị trí.
Đối với từng kiểu SIP Server thì hoạt động sau khi nhận được danh sách các
vị trí khác nhau là khác nhau. Một SIP Redirect Server sẽ trả lại danh sách địa chỉ
cho Client với các mào đầu Contact. Một SIP proxy server có thể thử lần lượt hoặc
song song các địa chỉ cho đến khi cuộc gọi thành công (phúc đáp 2xx) hoặc bên bị
gọi từ chối cuộc gọi (phúc đáp 6xx).
Nếu một proxy server chuyển tiếp một yêu cầu SIP, nó phải bổ sung địa chỉ
của nó vào vị trí bắt đầu của danh sách các trạm chuyển tiếp được ghi trong các
mào đầu Via. Dấu vết Via đảm bảo rằng các trả lời có thể đi theo cùng tuyến đó
theo hướng ngược lại, việc đảm bảo hoạt động chính xác nhờ tuân theo các tường
lửa và tránh lặp lại yêu cầu. Ở hướng phúc đáp, mỗi host phải xoá bỏ Via của nó,
do đó thông tin định tuyến nội bộ được che khuất đối với phía bị gọi và các mạng
bên ngoài.
4.1.3.6. Thay đổi một phiên hiện tại
Trong một vài trường hợp, cần phải thay đổi các thông số của phiên hội thoại
hiện tại. Việc đó được thực hiện bởi việc phát lại các yêu cầu INVITE. Các yêu
cầu INVITE đó có cùng trường Call-ID nhưng có trường mào đầu và trường bản

tin khác với yêu cầu ban đầu để mang thông tin mới. Các bản tin INVITE đó phải
có chỉ số CSeq cao hơn các yêu cầu trước. Ví dụ: có hai thành viên đang hội thoại
và muốn có thêm một người thứ ba tham gia. Một trong hai thành viên sẽ mời
thành viên thứ ba tham gia với một địa chỉ đa hướng (Multicast) mới và đồng thời
gửi một bản tin INVITE đến thành viên thứ hai với trường miêu tả phiên đa hướng
nhưng có trường Call-ID cũ.
4.1.4. Các loại bản tin SIP
SIP là giao thức dạng Text sử dụng bộ ký tự ISO 10646 trong mã hoá UTF-8
(RFC 2279). Điều này tạo cho SIP tính linh hoạt, mở rộng và dễ thực thi các ngôn
ngữ lập trình cấp cao như Java, Tol, Perl. Cú pháp của SIP gần giống với giao thức
HTTP, nó cho phép dùng lại mã và đơn giản hóa sự liên kết của các máy phục vụ
SIP với các máy phục vụ Web. Tuy nhiên, SIP không phải là một dạng mở rộng
của HTTP. Khác với HTTP, SIP có thể sử dụng giao thức UDP.
Bản tin SIP được chia làm hai loại: Bản tin yêu cầu từ Client tới Server và bản
tin đáp ứng từ Server trả lời cho Client:
SIP-message = Request/ Response
4.1.4.1. Bản tin yêu cầu (Request)
Bản tin Request có khuôn dạng gồm hai phần cơ bản: Request-line và phần
mào đầu-header (với 3 loại header):
Request=Request-line*(General-header/Request-header/ Entity-header)
CLRF
[message-body]
Trong đó thành phần Request-line chứa tên phương thức, một Request – URI
và số phiên bản của giao thức. Các thành phần được ngăn cách với nhau bằng một
khoảng trắng (SP). Cũng như các dòng khác, dòng khởi đầu được kết thúc bằng
một ký tự xuống dòng (CRLF).
Request-line = Method SP Request-URI SP SIP-Version
Trong đó:
 Method (Phương thức SIP): SIP định nghĩa 6 phương thức cơ bản như
trong bảng 4.2.


 Request-URI: Trường Request-URI có khuôn dạng theo SIP URL. Nó
thông báo cho User hoặc dịch vụ về địa chỉ hiện tại. Khác với trường
“To”, Request-URI có thể được ghi lại bởi Proxy (trường hợp máy phục
vụ ủy quyền).
 SIP Version: Phiên bản SIP là các bản SIP được đưa ra các lần khác nhau.
Cả hai bản tin Request và Response đều chứa phiên bản của SIP được sử
dụng SIP Version. Hiện tại phiên bản SIP là 2.0.
Bảng 4.2. Các phương thức SIP
INVITE
Mời thành viên tham gia hội thoại.
ACK
Yêu cầu xác nhận đã nhận được đáp ứng chập
nhận (OK) cho yêu cầu INVITE.
OPTIONS
Hỏi khả năng của máy phục vụ SIP.
BYE
Yêu cầu giải phóng cuộc gọi
CANCEL
Hủy bỏ yêu cầu sắp được thực hiện với cùng
giá trị trong các trường Call_ID, From, To,
Cseq của yêu cầu đó bằng cách ngừng quá trình
tìm kiếm báo hiệu.
REGISTER
Đăng ký danh sách địa chỉ liên hệ của người
dùng với máy phục vụ.
4.1.4.2. Bản tin phúc đáp (Response)
Sau khi nhận và thông dịch một bản tin yêu cầu, phía nhận thực hiện trả lời
bằng một bản tin phúc đáp.
Khuôn dạng bản tin cũng gồm hai phần cơ bản: Status-line và phần mào đầu

header (với 3 loại header):
Response = Status-line *(General-header/ Response-header/ Entity-header)
CLRF
[message-body]
Trong đó thành phần Status-line có cấu trúc sau: (SP là ký tự phân cách):
Status-line = SIP-Version SP status-code SP Reason-phrase
 SIP Version: Cũng giống như trong bản tin Request.
 Status-code và Reason-phrase: Status-code là một mã kết quả nguyên gồm
3 digit, chỉ ra kết quả của việc cố gắng thực hiện và mức độ thỏa mãn yêu
cầu. Reason-Phrase thì dùng để đưa ra một lời giải thích ngắn cho Status-
code. Status-code mục đích là để sử dụng cho Server còn Reason-phrase là
dùng cho User. Client không thể yêu cầu hiển thị hay kiểm tra Reason-
phrase.
Status-code gồm 3 digit. Digit đầu tiên định nghĩa loại đáp ứng, hai digit sau
không có vai trò phân loại. SIP 2.0 định nghĩa 6 giá trị của digit đầu tiên như sau:
Bảng 4.3. Các mã trạng thái SIP
1xx
Tìm kiếm, báo hiệu, sắp hàng đợi
2xx
Thành công
3xx
Chuyển tiếp yêu cầu
4xx
Lỗi phía người dùng
5xx
Lỗi phía Server
6xx
Lỗi chung: đường dây đang bận, từ
chối,….
Mã đáp ứng SIP có thể mở rộng được. Các ứng dụng SIP không yêu cầu phải

hiểu rõ về ý nghĩa của tất cả mã đáp ứng được đăng ký mà chỉ cần hiểu các loại mã
đáp ứng, ý nghĩa của digit đầu tiên.
4.1.4.3. Cấu trúc bản tin SIP
Cả hai loại bản tin trên đều sử dụng chung một định dạng cơ bản được quy
định trong RFC 2822 với cấu trúc gồm một dòng khởi đầu (start – line), một số
trường tiêu đề và một phần thân bản tin tuỳ chọn (hình 4.2). Cấu trúc này được tóm
tắt như sau:
generic-message = start-line
*message-header
CRLF
[ message-body ]
Với
start-line = Request-Line / Status-Line

Hình 4.2. Cấu trúc bản tin SIP
Trong đó, dòng bắt đầu, các dòng tiêu đề hay các dòng trắng phải được kết
thúc bằng một ký tự xuống dòng (CRLF) và phải lưu ý rằng dòng trắng vẫn phải có
để ngăn cách phần tiêu đề và phần thân của bản tin ngay cả khi phần thân bản tin là
rỗng.
 Start line: Mỗi bản tin SIP được bắt đầu với một Start Line, Start Line vận
chuyển loại bản tin (phương thức trong các Request, và mã đáp ứng trong
các bản tin đáp ứng) và phiên bản của giao thức. Start line có thể là
Request-Line (trong các request) hoặc là Status-Line (trong các response).
 Headers: Các trường Hearder của SIP được sử dụng để vận chuyển các
thuộc tính của bản tin và để thay đổi ý nghĩa của bản tin. Chúng tương tự
như các trường tiêu để của bản tin HTTP theo cả cú pháp và ngữ nghĩa
(thực tế có một vài tiêu đề được mượn từ HTTP) cho nên chúng luôn có
khuôn dạng như sau: <Name>:< Value>.
Thứ tự các trường tiêu đề khác tên là không quan trọng (nhưng các tiêu đề
mà được sử dụng để định tuyến bởi các proxy sẽ được đặt trước). Thứ tự

các tiêu đề có cùng tên là quan trọng.
Tiêu đề bản tin bao gồm bốn loại:
– Tiêu đề chung.
– Tiêu đề Request.
– Tiêu đề Response.
– Tiêu đề thực thể.
 Body: Thân bản tin được sử dụng để mô tả phiên được khởi tạo (ví dụ:
trong một phiên multimedia phần này 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
ch
ỉ của Gatekeeper n
ên nó
đó
ng 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.