Nghiên cứu giao thức khởi tạo phiên SIP trong mạng NGN - Chương 2

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
Chơng II
Các giao thức báo hiệu trong mạng NGN
Cùng với sự cạnh tranh và các quy định ngày càng bớt phức tạp trong giao dịch
viễn thông, ngày nay mạng đang đợc phân chia thành các phần: phần truy nhập, phần
lõi và phần ứng dụng/dịch vụ. Mỗi thành phần này có thể phát triển độc lập, tuy nhiên
các hệ thống báo hiệu và điều khiển cung cấp các đặc điểm cần thiết để các thành phần
mạng này hoạt động đợc với nhau và tạo thành một mạng tổng hợp.
Trong mạng điện thoại công cộng hiện nay có hai hệ thống báo hiệu đang đợc sử
dụng, đó là báo hiệu kênh liên kết CAS và báo hiệu kênh chung CCS. Mạng thế hệ mới
ngoài các dịch vụ truyền thống nh thoại / fax còn cung cấp các dịch vụ dữ liệu, do đó
đòi hỏi phải có các giao thức báo hiệu mới.
Các chức năng báo hiệu và điều khiển là khác nhau đối với các ứng dụng và dịch
vụ trong các mạng khác nhau. Ví dụ, ứng dụng điện thoại truyền thống PSTN thì dùng
báo hiệu SS7, trong mạng ATM thì có thể sử dụng B-ISUP đợc lớp SAAL hỗ trợ. Còn
trong mạng internet thì sử dụng giao thức TCP/IP.
Các giao thức báo hiệu chính sử dụng trong mạng NGN là:
MGCP ( Media Gateway Control Protocol ): Giao thức điều khiển cổng thiết bị
Megaco/ H.248 ( Media Gateway Control ): Giao thức điều khiển cổng thiết bị
BICC ( Bearer Independent Call Control Protocol ): Giao thức điều khiển cuộc
gọi độc lập tải tin
SIGTRAN ( Signaling Transport ): Truyền tải báo hiệu
SS7 ( Signaling System No7 ): Hệ thống báo hiệu số 7
H.323
SIP ( Session Initiation Protocol ): Giao thức khởi tạo phiên
2.1 Giao thức MGCP
Media Gateway Control Protocol ( MGCP ) là giao thức sử dụng để điều khiển
các gateway thoại từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi, đợc gọi là Media Gateway
Controller hoặc Call Agent. Đây là định nghĩa về MGCP trích từ IETF RFC 2705
Media Gateway Control Protocol.
Lữ Văn Thắng, D2001 VT

35
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
MGCP do IETF xây dựng, đóng vai trò then chốt trong các hoạt động phân giải
chất lợng cao cho các dịch vụ điện thoại qua diện rộng, bao gồm sự quản lý các
endpoint ở xa và các cửa khẩu ( gateway ) trên mạng trục chính nối đến mạng PSTN và
các mạng thuộc loại khác.
MGCP là giao thức sử dụng để điều khiển các MG từ các thiết bị MGC. Mỗi lệnh
gửi bởi thực thể báo hiệu ( MGC hay GW ) yêu cầu thông báo thành công hay thất bại
trong một mã trả về. Đáp ứng chỉ chứa mã báo nhận, đợc gửi tới MGC, là nơi gửi các
lệnh này, hoặc đến địa chỉ vận chuyển đợc nhận dạng bởi tham số Notified Entity, nếu
nó đợc bao hàm trong lệnh đang đợc báo nhận.
Hình 2.1 MG và MGC
2.1.1 Thiết lập cuộc gọi
Trình tự thiết lập cuộc gọi cơ sở nh sau:
Hình 2. 2 Thiết lập cuộc gọi A-B
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
36
Media Gateway
( MG )
Media Gateway
( MG )
SIP
H323
MGCP MGCP
Call Agent or Media
Gateway Controller
(MGC)
Call Agent or Media
Gateway Controller
(MGC)

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
Khi máy A đợc nhấc lên gateway A gửi bản tin cho MGC
Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi
Số bị gọi đợc gửi cho MGC
MGC xác định định tuyến cuộc gọi nh 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.
2.1.2 Mô hình cấu trúc hoạt động giao thức MGCP
Mô hình dới đây trình bày các loại endpoint chính mà chúng ta hầu nh đều tìm
thấy trong một mạng của nhà cung cấp dịch vụ.
Hình 2.3 Tham khảo báo hiệu MGCP/Megaco
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
37
Modem
Firewall Signaling
Các trung kế TDM đến
các nhà cung cấp dịch vụ
Telephone
Wiretap Access Point
Announcement
Server
Media
Gateway
IDA
Cable
Modem
Access
Gateway
(1)

ATM
Trunk
Side
Mạng gói bên
ngoài Domain
không đợc ủy
quyền
RTP
Media
RTP
Media
RTP
Media
RTP
Media
RTP
Media
DS0 Channels
IVR
Telephone
Media
Gateway
IAD
Cable
Modem
PSTN
Gateway
(2)
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
Trong mô hình MGCP, các Gateway chịu trách nhiệm biên dịch tín hiệu âm thanh

từ dạng Analog hay Digital sang một vài dạng nén kĩ thuật số nào đó, trong khi
Softswitch đóng vai trò nh một đại diện báo hiệu và bộ xử lý cuộc gọi.
Với MGCP, bộ chuyển mạch mềm cũng có thể dò tìm topo bố trí endpoint của nó
và hớng dẫn endpoint thông qua sự cấu hình và báo hiệu gọi với phân giải cao. Giao
thức này không cố gắng cung cấp phơng tiện cho các endpoint dò tìm linh động bộ
chuyển mạch mềm khi các cổng truyền thông ( media gateways ) đợc lập trình trớc
một thực thể báo hiệu MGC.
Một connection dới MGCP đợc tạo ra theo một vài bớc đơn giản:
1. Softswitch yêu cầu gateway đầu tiên tạo ra một connection trên endpoint
đầu tiên. Gateway phân phối tài nguyên cho connection này và đáp ứng
lệnh thông qua cung cấp một mô tả phiên dới dạng các thông số đợc mã
hóa theo SDP. Mô tả phiên này chứa thông tin cần thiết cho thành phần
thứ ba chuyển các gói, chẳng hạn nh địa chỉ IP, UDP port, và các thông số
đóng gói, đi qua kết nối vừa mới tạo ra.
2. Sau đó softswitch yêu cầu gateway thứ hai tạo ra một connection trên
endpoint thứ hai. Lệnh này mang mô tả phiên đợc cung cấp bởi gateway
thứ nhất. Gateway này phân phối tài nguyên cho cầu nối này, và đáp ứng
lệnh bằng cách mô tả phiên của nó.
3. Softswitch dùng một lệnh sửa đổi kết nối để cung cấp mô tả phiên thứ hai
cho endpoint thứ nhất. Một khi điều này đợc thực hiện, truyền tin có thể đ-
ợc xúc tiến theo cả hai hớng.
2.2 Giao thức Megaco/H248
Bên cạnh MGCP do IETF xây dựng nên thì ITU - T cũng xây dựng một giao thức
MDCP ( Media Device Control Protocol ). Sau đó, hai tổ chức này đã thoả thuận và đi
đến thống nhất một giao thức duy nhất là Megaco ( hay H248, theo cách đặt tên của
ITU - T ).
IETF và ITU - T đã hợp nhất thỏa thuận để định nghĩa một giao thức điều khiển
cổng truyền thông là hậu duệ của MGCP và các đặc trng cho cú pháp dạng text và cả
cú pháp dạng nhị phân. Các gateway đều có thể hỗ trợ một trong hai giao thức, nhng
các MGC ( các softwitch ) thì phải hỗ trợ cả hai loại cú pháp.

Lữ Văn Thắng, D2001 VT
38
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
Điểm tơng đồng thực sự giữa MGCP và H.248 là chúng cùng hoạt động theo mô
hình master - slaver, request - respone, không có khả năng báo hiệu trên từng đoạn, do
đó một tổng đài chuyển mạch mềm dẫn dắt một IAD và các endpoint của nó thông qua
cấp nguồn, các yêu cầu thông cáo sự kiện, thiết đặt các tín hiệu đợc sử dụng tại
endpoint, và báo hiệu thiết lập cũng nh kết thúc cuộc gọi ( đợc thực hiện bằng cách tạo
và hủy bỏ các kết nối luận lý giữa các endpoint ).
Mặc dù có nhiều sự tơng đồng trong phần cốt lõi của hai giao thức nhng vẵn có sự
khác biệt về cú pháp lệnh và đáp ứng giữa MGCP và Megaco. Ngoài ra mã hóa và sự -
ớc lợng các sự kiện, tín hiệu cũng khác nhau.
Mô hình kết nối của Megaco sử dụng các khái niệm trừu tợng termination và
context. Chúng ta có thể xem termination nh là một thực thể luận lý bên trong một
MG/IAD mà có khả năng làm nguồn phát hay là đích đến cho các luồng đa truyền
thông, rất giống nh một MGCP endpoint. Mặt khác, một context là một liên hệ luận lý
của các termination - hay ví dụ, tất cả các termination đều tham gia vào trong một hội
nghị tạo ra một context đơn. Nh vậy, một context là một sự trừu tợng mức cao hơn
connection của MGCP và bao hàm vài nhận thức về khái niệm của một cuộc gọi.
Có một loại context đặc biệt khác, đó là null context. Mặc nhiên chứa tất cả các
termination không liên hệ gì đến bất kì termination nào khác.
2.3 Giao thức BICC
Do ITU - T phát triển từ năm 1999. Mục đích của nó là để xác định một giao thức
cho truyền thông giữa các server ( hay MGC ), độc lập với các loại tải tin, và vì vậy nó
cho phép các nhà vận hành mạng chuyển đợc các dịch vụ điện thoại từ mạng chuyển
mạch kênh sang mạng chuyển mạch gói. Với mong muốn tơng thích 100% với mạng
hiện tại và làm việc trên bất cứ môi trờng nào khác có thể truyền thoại với chất lợng
chấp nhận đợc. Ban đầu, BICC đợc giới hạn chặt chẽ ở điểm sau: dựa trên ISUP
( Giao thức báo hiệu trên mạng PSTN/ISDN ) để tơng thích hoàn toàn với các dịch vụ
hiện có trên mạng PSTN/ISDN. BICC cung cấp một biện pháp để hỗ trợ các dịch vụ

ISDN băng hẹp qua một mạng xơng sống băng rộng mà không ảnh hởng các giao diện
mạng N - ISDN hiện tại và các dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối. Các giao thức báo hiệu
điều khiển cuộc gọi BICC dựa vào báo hiệu N - ISDN
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
39
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
Kiến trúc mạng BICC đợc mô tả nh hình dới đây.
Hình 2.4 Mô tả kiến trúc mạng BICC
Phiên bản đầu tiên của BICC đợc ra đời năm 2000, hỗ trợ cho ATM. Phiên bản
thứ 2 đợc hoàn thành năm 2001, hỗ trợ điều khiển cuộc gọi trên mạng IP. BICC còn có
khả năng tơng tác với các hệ thống báo hiệu khác nh H323, SIP.
2.4 Giao thức H.323
2.4.1 Giới thiệu
Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thờng đợc đề cập đến là H.323. Đợc
ban hành lần đầu tiên vào năm 1996, khuyến nghị này hiện đang là một bản chỉ tiêu kỹ
thuật cơ bản về các sản phẩm thoại qua IP. Tuy nhiên, khuyến nghị H.323 rất chung
chung nên ít đợc coi là tiêu chuẩn cụ thể. Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một
hệ thống hoàn toàn thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP. Khuyến nghị này chỉ đa
ra yêu cầu về giao diện mạng gói tại thiết bị kết cuối. Có một chút đặc biệt là H.323
dự định dành cho X.25, sau đó là ATM, nhng giờ đây lại là Internet và TCP/IP, trong
khi đó có rất ít H.323 đợc vận hành trên mạng X.25 và ATM.
Mặc dù H.323 có nhiều công dụng nhng trọng tâm chính của thị trờng đối với
khuyến nghị này là khả năng audio để thực hiện thoại IP. Chuẩn này mô tả việc điều
khiển các phiên đa phơng tiện liên quan đến điện thoại trong kết nối điểm - điểm giữa
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
40
Bearer
sign
Bearer
sign

TDM
Trunks
ISUP
TDM
Trunks
ISUP
BICC
ISN
CSF
BCF
BF
ISN
CSF
BCF
BF
CMN
BICC
Datanetwork
PSTN/ISDN Network BICC Network PSTN/ISDN Network
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
các điểm cuối thông minh. Nó bao gồm các cơ chế cho định tuyến cuộc gọi, báo hiệu
cuộc gọi, điều khiển media, ...
H.323 có vai trò nh giao thức ô che ( umbrella protocol ), có liên quan đến vài loại
báo hiệu khác trong các ứng dụng đa phơng tiện và điện thoại, nh:
H.225 cho báo hiệu cuộc gọi và gói hoá các dòng media cho các hệ thống truyền
thông đa phơng tiện dựa trên công nghệ gói.
H.245 cho điều khiển truyền thông giữa các hệ thống điện thoại trực quan và các
thiết bị đầu cuối.
Một số tiêu chuẩn cho mã hoá, giải mã tiếng nói, các chuẩn G, ví dụ nh G.711
Một số tiêu chuẩn cho mã hoá, giải mã hình ảnh, các chuẩn H.

2.4.2 Cấu trúc H.323
Cấu trúc H.323 có thể đợc sử dụng một cách thông dụng ở mạng LAN hoặc mạng
gói diện rộng. Bất kỳ một mạng gói không đủ tin cậy ( không có đảm bảo về về chất l-
ợng dịch vụ ), hoặc có độ trễ cao đều có thể đợc sử dụng cho H.323. Theo hình vẽ,
mạng LAN đợc chỉ ra với 4 loại thiết bị H.323 chính. Những ngời sử dụng đều phải có
thiết bị đầu cuối H.323, là những PC đa phơng tiện điển hình có thể tận dụng đợc mọi -
u điểm của H.323, bao gồm hội nghị video đa điểm. Mọi thiết bị truyền thông đa điểm
sử dụng khối điều khiển đa điểm H.323 - MCU. Tất nhiên, các khả năng của H.323 có
thể mở rộng cho mạng WAN nếu các kết nối đợc thiết lập giữa các thiết bị H.323. Đây
là chức năng chính của các thiết bị Gatekeeper H.323, các thiết bị này là tuỳ chọn ở
H.323. Nếu không có các Gatekeeper, tất cả các thiết bị phải có khả năng tự đa ra các
bản tin báo hiệu trực tiếp. Mọi kết nối WAN đều đợc xử lý bằng một hoặc nhiều các
gateway H.323. Về mặt kỹ thuật, bất kể thiết bị nào nằm ngoài gateway H.323 đều
không đợc đề cập trong khuyến nghị H.323, nhng các gateway H.323 có thể phối hợp
hoạt động với các loại thiết bị khác nhau trong các cấu trúc mạng khác nhau.
H.323 có thể đợc sử dụng với PSTN toàn cầu, N - ISDN ( mạng chạy với tốc độ d-
ới 1,5 hoặc 2 Mb/s ), mạng B - ISDN sử dụng ATM ( mạng chạy có tốc độ lớn hơn 1,5
hoặc 2 Mb/s ). Thậm chí là một điện thoại hoặc một đầu cuối cũng có thể tham gia vào
hội nghị H.323 nhng chỉ với khả năng audio. Thiết bị kết cuối V.70 có nhiều chức năng
khác nhau, những kết cuối hỗ trợ cho cả thoại số hoá và dữ liệu qua một mạng điện
thoại "bình thờng" và những kết cuối H.324 ( Kết cuối H.324 có thể truyền thời gian
thực cả thoại, dữ liệu, video hoặc bất kỳ sự kết hợp nào chẳng hạn nh thoại video,
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
41
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II. Cácgiao thức báo hiệu trong mạng NGN
thông qua modem chạy với tốc độ 33,6kb/s ). Thông thờng, kết cuối H.324 chỉ là một
PC với một vài chơng trình phần mềm đặc biệt.
Cấu hình mạng H.323
Hình 2.5 Các thành phần mạng H.323
Trên Hình 2.5 là cấu trúc của mạng H.323. Mạng bao gồm các thành phần sau:

Đầu cuối H.323, bắt buộc phải hỗ trợ:
- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225
- Báo hiệu điều khiển kênh H.245
- Giao thức RTP/RTCP cho dữ liệu
- Các CODEC thoại ( Việc hỗ trợ các codec video là không bắt buộc đối
với các đầu cuối H.323 ).
Gateway đảm nhiệm chức năng chuyển đổi giữa hai mạng, thí dụ giữa mạng
chuyển mạch gói và mạng PSTN.
Gatekeeper có chức năng chính là chuyển đổi địa chỉ và điều khiển băng
thông. Trong mạng H.323 không nhất thiết phải có Gatekeeper, tuy nhiên nếu
có Gatekeeper thì tất cả các đầu cuối phải đăng ký trớc khi thực hiện cuộc gọi.
Multipoint Control Unit ( MCUs ) đợc dùng nh các Server trung tâm trong tr-
ờng hợp hội nghị đa điểm. Trong MCU có hai module: MC ( Multipoint
Controller ) có chức năng điều khiển và MP ( Multipoint Processor ) nhận và
xử lý các luồng dữ liệu thoại, video hoặc dữ liệu khác.
Lữ Văn Thắng, D2001 VT
42