Giao thức báo hiệu trong mạng NGN

net Protocol Giao thức liên mạng ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp ITU International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng nội vùng LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân tán nhãn LGP Logical Gateway Function Chức năng cổng logic MFS MultiService Switching Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương tiện MGW Media Gateway Cổng phương tiện MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới PBX Public Branch Exchange Tổng đài nhánh công cộng PLMN PML Network Management Layer Lớp quản lý mạng POTS Plain Old Telephony System Hệ thống điện thoại truyền thống PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyền mạch công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa SCF Service Control Function Chức năng điều khiển dịch vụ SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ SCN Switch circuit Network Mạng chuyển mạch kênh SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SML Service Management Layer Lớp quản lý dịch vụ SS7 Signal System Number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 TCP Tranmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time Division MultIPlex Ghép kênh phân chia theo thời gian TINA Telecommunication Information Network Achitecture Cấu trúc mạng thông tin viễn thông VDSL Very Hight bit-rate Digital Subcriber Line Đường thuê bao số tốc độ rất cao VoIP Voice Over Internet Protocol Truyền thoại qua giao thức Internet WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng WLAN Wireless Local Areal Network Mạng nội vùng không dây WLL Wireless Local Loop Liên kết nội vùng không dây MIME MultiPurpose Internet Protocol Giao th ức thư điện tử LỜI NÓI ĐẦU Trong một vài năm gần đây nhu cầu về các dịch vụ viễn thông tăng mạnh đã mang lại nhiều lợi ích cho các nhà khai thác viễn thông cũng như các nhà cung cấp thiết bị viễn thông, bên cạnh đó sự ra đời của nhiều công nghệ mới với các ưu điểm nổi trội đã mở ra cơ hội lớn cho cả người sử dụng lẫn nhà cung cấp. Mạng thế hệ mới ( The Next Generation Network ) ra đời nhằm đem lại một cấu trúc mạng mới với chức năng đáp ứng được hầu hết các nhu cầu và đồng thời sẽ là nền tảng kiến tạo cho các dịch vụ viễn thông tiên tiến trong tương lai. Xây dựng một mạng NGN bây giờ là mục tiêu và nhu cầu của nhiều quốc gia trên thế giới với mục đích củng cố và phát triển cơ sở hạ tầng thông tin của quốc gia đó. Đối với Việt Nam, việc triển khai mạng thế hệ mới không chỉ đem lại cho nhà khai thác những lợi ích kinh tế dồi dào mà còn là một bước nhảy vọt giúp cho chúng ta tiến gần hơn đến với thế giới. Với những nhận định trên em đã quyết định chọn phần mạng thế hệ mới (NGN) để nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng. Trong đó em tập trung chủ yếu vào đề tài “Giao thức báo hiệu trong mạng thế hệ sau” đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của mạng NGN, trên cơ sở lý thuyết đó em tìm hiểu việc ứng dụng giao thức báo hiệu NGN trong mạng viễn thông hiện tại ở Việt Nam. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Dương Thanh Tú, giảng viên trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn đến phòng kỹ thuật công ty Viễn Thông Hà Nội đã giúp đỡ em thực hiện đề tài này. CHƯƠNG 1: MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU Giới thiệu về mạng NGN Sự hình thành khái niệm về mạng NGN Trong vài năm trở lại đây, rất nhiều nhà khai thác viễn thông đã lên kế hoạch nâng cấp mạng để tiến tới một mô hình mạng có tên NGN (Next Generation Networks). Hầu hết các phân tích thị trường đều dự đoán rằng toàn bộ mạng PSTN sẽ được thay thế bởi NGN trong vòng 10 năm. Vậy NGN là gì và tại sao lại có tầm quan trọng đến như vậy? Khái niệm mạng thế hệ sau NGN đã xuất hiện vào cuối những năm 90 trước tác động của nhiều yếu tố: Sự toàn cầu hoá về kinh doanh viễn thông, nhu cầu dữ liệu tăng mạnh, những quan điểm mới về công nghệ, sự phát triển của thông tin di động..v.v. Đã có rất nhiều tổ chức quốc tế thực hiện nghiên cứu về NGN để có thể đưa ra một chuẩn thống nhất, cho đến thời điểm hiện tại còn tồn tạo rất nhiều quan điểm khác nhau giữa các tổ chức quốc tế và giữa họ với các nhà sản xuất thiết bị viễn thông. Tuy còn có nhiều vấn đề vẫn cần phải nghiên cứu, thảo luận và thử nghiệm nhưng các nhà nghiên cứu đều có chung quan điểm cho rằng: NGN được xem như là mạng tích hợp IP hay mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, đây sẽ là nền tảng hội tụ các loại hình dịch vụ cũng như công nghệ mạng. NGN không chỉ mang đầy đủ các đặc tính của mạng mà còn có các đặc tính dịch vụ nhờ đó cung cấp các cơ hội mới cho các nhà khai thác mạng, các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà sản xuất thiết bị và người dùng Dưới đây là định nghĩa tham khảo do ETSI (European Telecommunication Standards Institute) đưa ra trong khuyến nghị của mình, định nghĩa này có tác dụng định hướng mọi hành động do ETSI tiến hành trên lĩnh vực này. “ NGN là mạng được phân chia thành các lớp và các mặt phẳng, sử dụng các giao diện mở nhằm đưa ra cho các nhà khai thác mạng và cung cấp một nền tảng thông tin kiến tạo, triển khai và quản lý các dịch vụ bao gồm cả các dịch vụ đã có và các dịch vụ trong tương lai”. Đối với ITU – T (International Telecommunication Union), NGN được định nghĩa là một mạng có nền tảng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ bao gồm các dịch vụ viễn thông và có thể tận dụng tối đa băng thông, chất lượng dịch vụ cho phép truyền dẫn nhiều công nghệ và trên đó các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ liên quan đến truyền dẫn lớp dưới. Như vậy để có thể có một khái niệm chung nhất về mạng viễn thông thế hệ sau cần đẩy nhanh quá trình chuẩn hoá các giao thức và công nghệ được sử dụng trong NGN đồng thời kết hợp với các bài học rút ra từ việc triển khai mạng NGN trên thế giới. Đặc điểm mạng NGN Cho đến thời điểm hiện tại các tổ chức nghiên cứu cũng như các nhà cung cấp thiết bị mạng vẫn chưa thống nhất về một chuẩn quốc tế duy nhất về mô hình mạng NGN, nhưng cho dù nghiên cứu hay triển khai mạng NGN theo xu hướng nào thì mục đích cuối cùng cũng là có một hệ thống mạng với một số đặc điểm chính như sau: Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói hay mạng toàn IP. Có sự phân tách các dịch vụ ứng dụng với mạng truyền dẫn. Mạng NGN là một hệ thống mạng mở. Mạng NGN là mạng dải rộng tích hợp hay hội tụ. Mạng NGN là mạng rộng khắp. Mạng NGN là mạng có khả năng phân tán tiềm năng mạng. Các đặc điểm này thể hiện một cách rõ rệt các khả năng mà NGN mang lại cho con người cả về phía các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà phát triển công nghệ và về phía người sử dụng. Hầu hết các chuyên gia coi NGN như một mạng đa dịch vụ dựa trên công nghệ IP (Internet Protocol). NGN, như một mạng IP tích hợp cho hệ thống thông tin vô tuyến cũng như hữu tuyến, có thể điều khiển tất cả các loại lưu lượng hay dịch vụ qua mạng chuyển mạch gói. Hơn thế nữa, nhiều nhà nghiên cứu dự đoán rằng trong vài thập kỷ tới NGN sẽ thay thế toàn bộ mạng PSTN (Public Switched T Telephone Network)chứ không chỉ tồn tại song hành cùng PSTN. Nhờ có những đột phá trong công nghệ gói và những ưu điểm to lớn mà các mạng chuyển mạch gói thực tế đã đem lại thì NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất sẽ hỗ trợ cho việc tích hợp các mạng trong một mạng IP thống nhất, người ta gọi đó là “dung lượng ba mạng” điều này ngụ ý về mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp. Ý tưởng nói trên ngày càng trở thành thực tế khi mà giao thức IP đã trở thành giao thức vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm nền tảng cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù vẫn còn những bất lợi so với mạng chuyển mạch kênh truyền thống trong việc hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp dịch vụ đảm bảo cho số liệu nhưng các nhà phát triển công nghệ tin rằng với tốc độ phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ giúp khắc phục những thiếu sót này. Trong các mạng hiện nay, các dịch vụ được tích hợp tại lớp vận chuyển và một phần của mạng được dành cho một dịch vụ xác định. Nói một cách khác, NGN cung cấp một cấu trúc mở cho phép các dịch vụ và mạng được chia sẻ, theo đó các dịch vụ có thể được phát triển một cách độc lập không cần quan tâm đến nền tảng mạng đang dùng. Như vậy, song song với việc triển khai NGN việc cung cấp các cấu trúc mở, sự chuẩn hoá là vô cùng quan trọng, điều này giúp cho việc giao tiếp giữa các dịch vụ và công nghệ truyền thống với các dịch vụ công và công nghệ mới,và giúp cho các nhà khai thác chọn các sản phẩm mới và các dịch vụ bổ sung cho sự thiếu hụt đang tồn tại trên mạng PSTN hay IDSN. Hơn thế nữa sự phân tách dịch vụ độc lập với mạng sẽ giúp cho các nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai một cách nhanh chóng sản phẩm của mình cũng như các nhà phát triển công nghệ mạng có thể ứng dụng các kỹ thuật mới hỗ trợ một cách đa dạng các loại hình dịch vụ. Thông thường mạng phân tách được sử dụng để cung cấp các dịch vụ thoại, số liệu và video, mỗi loại đều yêu cầu các thiết bị truy nhập riêng rẽ. NGN cho phép nhiều loại dịch vụ khác nhau chuyển thành các gói tin và truyền đi một cách đồng thời. Sự kết hợp giữa NGN và các mạng đang tồn tại như PSTN, ISDN (Intergrated Services Digital Networ) và GSM có thể thực hiện thông qua các Gateway. NGN cho phép người sử dụng truy cập vào tất cả các loại hình dịch vụ khác nhau, với chất lượng như nhau tại bất kỳ vị trí địa lý nào. Và với nhu cầu sử dụng dịch vụ cũng như khả năng cung cấp dịch vụ ngày càng tăng thì yêu cầu dung lượng và khả năng thích ứng của mạng cũng phải tăng theo, như vậy mạng NGN với khả năng thích ứng rộng rãi sẽ đáp ứng đủ nhu cầu. Bằng việc áp dụng các công nghệ mới và phù hợp nhất cũng như thực hiện phương án triển khai và quản lý tối ưu việc phát triển dịch vụ trên NGN trở nên thuận lợi hơn rất nhiều và như vậy các khách hàng có cơ hội thoả mãn các nhu cầu của mình. Một đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán tiềm năng mạng. Điều này giúp mềm hoá mạng qua đó có thể sử dụng rộng rãi các giao diện mở API (Apllicaion Programable Interface)để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. 1.1.3. Lý do xây dựng mạng NGN Việc xây dựng và triển khai NGN là xu hướng tất yếu trong lĩnh vực viễn thông, tuỳ vào điều kiện của mỗi nơi mà yêu cầu triển khai có thể khác nhau nhưng có thể nói rằng ba nguyên nhân sau là những lý do chính dẫn đến việc phát triển NGN: Sự thay đổi cơ cấu trong thị trường viễn thông. Sự thay đổi trong các dịch vụ cũng như nhu cầu sử dụng. Các đột phá trong lĩnh vực công nghệ. Trước hết ta tìm hiểu về những thay đổi trong cơ cấu thị trường viễn thông ta thấy rằng trong suốt thập kỷ qua thị trường viễn thông đã trải qua sự thay đổi quan trọng và có điều chỉnh về cấu trúc. Đó là: Sự cạnh tranh rất mạnh cả phía thị trường PSTN truyền thống và toàn bộ các dịch vụ khác như các dịch vụ di động cellular, tư nhân hoá các nhà khai thác viễn thông và các dịch vụ mới đã xuất hiện…. Sự phát triển này là kết quả của sự giảm sút trong các nguồn lợi truyền thống của thị trường thoại. Một hướng mới cho các nhà khai thác PSTN là di chuyển các lợi nhuận và dung lượng viễn thông đến các nhà cung cấp dịch vụ khác. Trong khi đó lưu lượng IP đã tăng 85% hàng năm. Lý do thứ hai để thúc đẩy quá trình triển khai NGN đó là sự thay đổi về các dịch vụ và nhu cầu của người dùng. Với sự phổ biến các dịch vụ Internet băng rộng, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã xác định sự phát triển nhu cầu của khách hàng đối với các dịch vụ đa phương tiện dải rộng phức tạp hơn, như vậy không thể phù hợp bởi mạng PSTN hiện có. Các vấn đề đối với mạng PSTN là sự thiếu hụt dung lượng tương hỗ trong một môi trường mạng không đồng nhất. Như một ví dụ cho sự cần thiết của các dịch vụ mạng dựa trên nền IP trông các khu vực thương mại, một nghiên cứu gần đây của EGNS (Eropean Global Network Strategy) chỉ ra rằng 90% sự tổ chức sản xuất (manufacturing organisations) hiện giờ có các mạng IP trung tâm (IP-centric), và 74% các nhà sản xuất có kế hoạch tích hợp mạng thoại và mạng gói trong vòng hai năm. Sự phát triển căn bản có tính tương đối trong các dịch vụ VOIP, tế bào (cellular), không dây và truyền hình số đã tạo thêm sức ép cho các nhà khai thác viễn thông do đó để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng các nhà khai thác nắm lấy các hiệu quả của mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói, hay NGNs. Cùng với Internet băng rộng, sự sử sụng rộng rãi VoiIP đã tác động như một chất xúc tác để kích thích sự phát triển của NGNs. VoIP tạo ra sự cạnh tranh về mặt giá cả đối với các nhà cung cấp thoại PSTN. Năm 2003 một số lượng lớn các nhà cung cấp triển khai VoIP và các công ty thoại truyền thống khác đã phải chịu nhiều sức ép từ phía VoIP. Cuối cùng sự phát triển công nghệ trong lĩnh vực IP bao gồm IP v6, số hoá, làm tăng năng lực và bộ nhớ máy tính, và công nghệ quang đã cho phép một sự kết hợp lưu lượng thoại và đa phương tiện trên các mạng. Hơn nữa chất lượng dịch vụ và kỹ thuật điều khiển công nghệ cho IP như SIP hay MPLS (Multi Protocol Label Switching) đã có những cải thiện đáng kể. Như vậy chúng ta có đủ điều kiện về công nghệ để có thể đi đến NGN. Các công nghệ sử dụng trong NGN Công nghệ chuyển mạch Chuyển mạch là thành phần nằm trong lớp truyền tải của cấu trúc NGN tuy nhiên công nghệ chuyển mạch sử dụng ở đây đã có sự thay đổi lớn so với các thiết bị sử dụng công nghệ TDM (Time Division Multiplexing) trước đây. Các công nghệ chuyển mạch truyền thống trước kia không thoả mãn được đa phương tiện cũng như nhu cầu đa dịch vụ băng rộng trong tương lai trong khi đó việc ra đời các công nghệ chuyển mạch mới như IP, ATM (Asynchronous Tranfer Mode) hay chuyển mạch quang đang và sẽ tạo lên một triển vọng to lớn trong công nghệ chuyển mạch. Công nghệ IP: TCP/IP là họ giao thức cung cấp các phương tiện liên kết các mạng nhỏ với nhau để tạo ra mạng lớn hơn gọi là liên mạng (Internetwork). Ứng dụng Trình diễn Phiên Giao vận Mạng Liên kết Vật lý Cấu trúc phân tầng của TCP/IP gồm 4 tầng: Lớp liên kết dữ liệu và vật lý, lớp IP, lớp TCP/IP gồm hai giao thức TCP (Tranmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) trong đó TCP cung cấp khả năng kết nối còn UDP cung cấp khả năng phi kết nối, lớp ứng dụng. Ứng dụng và dịch vụ TCP UDP IP Liên kết dữ liệu và vật lý So sánh với mô hình OSI Giao thức IP thực hiện truyền thông tin dưới dạng các đơn vị dữ liệu gọi là Datagram. Có hai loại khuôn dạng gói tin đó là IPv4 và IPv6, trong khi IPv4 đang trở lên lỗi thời và bộc lộ nhiều hạn chế thì sự ra đời của IPv6 là một bước phát triển tiếp theo trong công nghệ IP để có thể đáp ứng cho các yêu cầu mới. Công nghệ ATM: ATM là một hệ thống truyền dẫn thông tin dạng gói đặc biệt sử dụng kiểu ghép kênh không đồng bộ. Công nghệ ATM xuất hiện với mạng diện rộng, đa dịch vụ băng rộng, tốc độ cao. ATM cũng chấp nhận loại dịch vụ kết nối trong đó kênh ảo được tạo ra để truyền các thông tin dịch vụ. ID kết nối được chỉ định khi thiết lập kênh và ID được giải phóng khi kết thúc kết nối. Về cơ bản, ATM được xem như kiểu chuyển giao thông tin dạng gói hay còn gọi là tế bào ATM. Tế bào này luôn có cấu trúc cố định là 53 byte trong đó có 5 bytes mào đầu và 48 bytes thông tin. Việc thiết lập các kết nối (gồm các đường ảo và kênh ảo) đối với mạng ATM cũng giống như mạng chuyển mạch theo khe thời gian. Khi nhận được yêu cầu nối, mạng ATM cần phải xác định rằng nó có thể thiết lập kết nối được không và ngoài ra những kết nối nào đã được chấp nhận thiết lập trên mạng. Công nghệ ATM có một ưu điểm hết sức nổi trội đó là chất lượng dịch vụ, điều này đã được thể hiện ở các sản phẩm ứng dụng công nghệ này mang lại. Tương phản với các giao thức định tuyến của công nghệ IP giao thức định tuyến ATM yêu cầu một chất lượng dịch vụ cao và nó thường được sử dụng khi xây dựng một tuyến truyền dẫn. Công nghệ MPLS: MPLS là công nghệ mới trong liên lạc IP, là sự cải tiến của công nghệ IPoA (IP over ATM) truyền thống. MPLS sử dụng chế độ tích hợp bởi vậy nó có các ưu điểm của ATM như tốc độ cao, QoS (Quality of Service) đảm bảo,điều khiển luồng mềm dẻo cũng như độ mềm dẻo khả năng mở rộng của IP. MPLS không những giải quyết được nhiều vấn đề của mạng hiện tại mà còn hỗ trợ được nhiều chức năng mới, do đó có thể nói rằng MPLS là công nghệ mạng IP xương sống lý tưởng. Bằng cách áp dụng nhãn lớp 2 vào khung IP và đưa nó vào rìa MPLS - phần mạng nhận dạng, nhãn này tương ứng với việc thiết lập một tuyến đường qua mạng, MPLS tạo ra khả năng chuyển lưu lượng qua các định tuyến IP mà trước đây gặp khó khăn tại mỗi phần đầu của IP trước khi chuyển sang chặng khác. Bên cạnh đó tại thời điểm nhãn được đưa vào, các tham số kỹ thuật về lưu lượng được xác định trước có thể được lập trình vào phần cứng nhằm đảm bảo các mức của băng thông lưu lượng, điều khiển tắc nghẽn. Các công nghệ chuyển mạch cho mạng thế hệ mới có thể là IP, ATM, IP/ATM hay MPLS, điều này tuỳ thuộc vào xu hướng triển khai của các nhà khai thác viễn thông. Tuy nhiên nói chung là dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép thích ứng với nhiều tốc độ và loại hình dịch vụ khác nhau. Song song với các công nghệ chuyển mạch trên, chuyển mạch quang đang trong giai đoạn nghiên cứu và trong tương lai sẽ có các chuyển mạch quang làm việc theo nguyên lý sau: Chuyển mạch quang phân chia theo không gian, chuyển mạch quang phân chia theo thời gian, chuyển mạch quang phân chia theo bước sóng. Công nghệ truyền dẫn Trong mạng thế hệ mới (NGN) công nghệ truy nhập được sử dụng ở đây là SDH (Synchronous Digital Hierachy) và WDM (Wavelength Division Multiplexing) nhờ các ưu điểm như khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý của chúng. Công nghệ SDH đã và đang được sử dụng rất rộng rãi và các tuyến truyền dẫn SDH vẫn đang được tiếp tục thiết lập theo đúng xu hướng của cấu trúc mạng mới do đó việc sử dụng các tuyến này sẽ giúp cho việc triển khai NGN có nhiều thuận lợi. Công nghệ WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài bước sóng khác nhau.Nhờ đó khả năng truyền dẫn của các tuyến trên mạng sẽ được tăng lên đáng kể, đáp ứng đầy đủ về mặt dung lượng cho mạng. Như vậy cần phát triển các hệ thống truyền dẫn công nghệ SDH và WDM, hạn chế sử dụng công nghệ PDH. Đồng thời cần nghiên cứu phát triển các phương tiện truyền dẫn tin cậy, có như vậy việc hội tụ các mạng trên nền công nghệ gói mới có thể thực hiện được. Các phương tiện truyền dẫn sử dụng trong NGN . Cáp quang: Sử dụng công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo nên đường truyền dẫn tốc độ cao (n*155Mb/s). Công nghệ này đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước cũng như ở Việt Nam. Công nghệ WDM thực sự trở thành bước đột phá trong công nghệ truyền dẫn trên mạng quang với khả năng tốc độ lên tới 5Gb/s, 10Gb/s và 20Gb/s. Vô tuyến : Vi ba: trong hệ thống vi ba công nghệ SDH cũng được phát triển tuy nhiên do nhiều hạn chế về môi trường truyền sóng mà tốc độ không được cao so với công nghệ truyền dẫn quang. Vệ tinh: Nhờ sự phát triển của thông tin vệ tinh trong những năm gần đây mà các dịch vụ trên đó rất phát triển với đa dạng các loại hình: DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng…Ngoài các ứng dụng phổ biến với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự kết hợp sử dụng công nghệ CDMA giúp tăng số lượng kênh truyền, thông tin vệ tinh sẽ đặc biệt phát triển trong những năm tới trong lĩnh vực thông tin di động, thông tin cá nhân, định vị…. Cáp đồng: Đây là phương tiện truyền dẫn cơ bản trong mạng truy nhập, do những hạn chế của mình mà cáp đồng ngày nay ít được chú ý. Với những công nghệ truy nhập mới ra đời như xDSL đã giúp khắc phục phần nào về tốc độ truyền dẫn nhưng lại hạn chế về khoảng cách truyền dẫn do vậy trong tương lai cáp đồng chỉ còn sử dụng trong những phạm vi nhỏ trong những vùng mạng truy nhập. 1.2.3. Công nghệ mạng truy nhập Với nhu cầu truy nhập các dịch vụ tiên tiến yêu cầu chất lượng cao, thời gian đáp ứng dịch vụ tối ưu chi phí vận hành kinh tế thì quan điểm truyền thống về đường dây thuê bao đã có nhiều thay đổi. Bên cạnh các phương pháp truy nhập đa kênh như TDM, FDMA, CDMA, SDMA người ta có thể kết hợp sử dụng thêm các kỹ thuật khác. Trong xu hướng phát triển của mình, NGN sẽ tích hợp nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi trường truyền dẫn chung. Điều đó sẽ tạo ra khả năng truy nhập hiệu quả nhờ các công nghệ tiên tiến: Mạng truy nhập quang: Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng là mạng sử dụng bước sóng một cách hiệu quả bằng cách truyền đồng thời nhiều tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang. Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng (WDMA) được chia làm hai loại chính là: mạng WDMA đơn bước (hay gọi là mạng toàn quang) và WDM đa bước. Trong khi đó các mạng đa truy nhập phân chia theo sóng mạng phụ (SCMA) được chia thành hai loại là mạng SCMA đơn kênh và mạng SCMA đa kênh. Mạng truy nhập vô tuyến: Những loại hình thông tin vô tuyến phát triển mạnh nhất hiện nay là thông tin vô tuyến cố định (WLL – Wireless Local Loop) và thông tin vô tuyến cố định. Các phương thức truy nhập cáp đồng xDSL (Digital Subcriber Line) điển hình là HDSL, ADSL. Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng: Trong mạng truy nhập băng rộng thì mục tiêu là các dịch vụ băng hẹp sẽ được kết hợp vào cùng một đường truy nhập các dịch vụ băng rộng, nhưng trong quá trình phát triển các dịch vụ này có thể được truy nhập riêng biệt. Truy nhập riêng biệt cho băng rộng: Theo phương pháp này các dịch vụ băng rộng được đưa tới khách hàng qua qua đường truy nhập riêng biệt tới tổng đài nội hạt ATM. Như vậy sẽ không có sự ảnh hưởng nào đến các dịch vụ mạng hiện tại Hệ thống truy nhập kiểu ghép kênh: Phương pháp này sử dụng một luồng truy nhập băng rộng đơn nhất tới khách hàng để truyền tải đồng thời các dịch vụ băng hẹp và băng rộng. Với kỹ thuật ghép kênh ATM tất cả các dịch vụ được truyền trên kênh ảo và mạch ảo ATM sau đó khi tới thuê bao thì các dịch vụ băng hẹp được tách ra. Truy nhập mục tiêu: Phương pháp này giúp cho khách hàng sử dụng đầy đủ nhất thiết bị ATM của mình bằng cách tạo khả năng truy nhập ATM đầy đủ vào một tổng đài ATM. Các thành phần trong cấu trúc mạng NGN Hình 1.1: Các thành phần chính của mạng NGN. Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ xem xét những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Đó chính là: Media Gateway (MC). Media Gateway Controller (MGC – Call Agent - Softswitch). Signalling Gateway (SG). Media Server (MS). Application Server (Feature Server). Media Gateway Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta xử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng : Chuyển đổi AD (Analog to Digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hoá, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF. Hình 1.2: Cấu trúc của MG Các chức năng của một Media Gateway Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP. Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) duới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MG). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho các dịch vụ này. Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1. Cung cấp khả năng thay nóng các Card T1 hay DSP. Có phần mềm Media Gateway dự phòng. Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về : Cổng (port), Card, các nút mà không làm thay đổi các thành phần Đặc tính hệ thống. Một Media Gateway có các đặc tính sau: Là một thiết bị vào ra đặc hiệu (I/O). Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP… Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (loggin). Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1/E1 với mạng TDM. Mật độ khoảng 120 port (DSO’s). Sử dụng Bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ. Media Gateway Controller MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Các chức năng chính của MGC được thể hiện như hình trên.: MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Hình 1.3: Chức năng của Media Gateway Controller Các chức năng chính của Media Gateway Controller Hình 1.4: Giao thức sử dụng giữa các thành phần Các chức năng của MGC. Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một Media Gateway. Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway (Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP, Phân bổ kênh DS0, Truyền dẫn thoại), Signalling Gateway (Các bộ xử lý thời gian, Cấu hình kết nối, Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình). Trao đổi các bản tin cơ bản giữa hai MG-F. Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). Xử lý bản tin liên quan đến QoS. Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu. Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số và dịch số). Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng. Có thể quản lý các tài nguyên mạng (port, băng tần,…). Có thể sử dụng các giao thức báo hiệu: - Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP. - Điều khiển MG: MGCP, Megaco/H.248. - Điều khiển SG: SIGTRAN ( SS7 ). - Để truyền thông tin: RTP, RTCP. Đặc tính hệ thống Là một CPU đặc hiệu yêu cầu là hệ thống đa xử lý, có khả năng mở rộng theo chiều ngang. Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các quá trình đa xử lý. Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao. Hỗ trợ nhiều loại giao thức. Độ sẵn sàng cao. Signalling Gateway Signalling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. Các chức năng của Signalling Gateway Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu. Truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signalling Gateway thông qua mạng IP. Cung cấp đường dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các dạng dữ liệu khác. (Thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của Media Gateway) Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông. Đặc tính hệ thống Là một thiết bị vào ra I/O. Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các lộ trình… Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging), do đó không yêu cầu dung lượng lớn. Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP). Để tăng hiệu xuất và tính linh động người ta sử dụng bus H.110 hoặc H.100. Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu… 1.3.4. Media Server Media Server là thành phần lựa chọn của Softswich, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu xuất cao nhất. Các chức năng của một Media Server. Chức năng Voicemail cơ bản. Hộp thư Fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trước. Khả năng nhận dạng tiếng nói (nếu có). Khả năng hội nghị truyền hình (video conference). Khả năng chuyển thoại sang văn bản. (Speech to text). Đặc tính hệ thống Là một CPU, có khả năng quản lý lưư lượng bản tin MGCP. Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận. Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện,.. Dung lượng đĩa tương đối nhỏ. Quản lý hầu hết các lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý thoại. Sử dụng Bus H110 để tương thích với card DSP và MG. Độ sẵn sàng cao. 1.3.5. Application Server/ Feature Server Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy mà ta còn gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu hết các Server này đều quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng. Hình 1.5: Cấu trúc Server ứng dụng Các dịch vụ cộng thêm có thể thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H.323 …Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng. Chức năng của Feature Server Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. Một số ví dụ về các dịch vụ đặc tính Hệ thống tính cước: Call Agent sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record). Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng ứng dụng tốc độ dựa trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày…Dịch vụ này cho phép các khách hàng truy nhập vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay yêu cầu trang Web. H.323 Gatekeeper - Dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (các mạng khác nhau). Mỗi miền có thể đăng ký một số điện thoại và số truy nhập trung kế với Gatekeeper thông qua giao thức H.323. Gatekeeper sẽ cung cấp dịch vụ định tuyến cuộc gọi (và chuyển dịch sang dạng số) cho mỗi đầu cuối H.323. Gatekeeper còn có thể cung cấp điều khiển tính cước và quản lý băng thông cho Softswitch. VPN - Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính: Băng thông xác định (thông qua mạng thuê riêng ._.tốc độ cao), Đảm bảo QoS, Nhiều tính năng riêng theo chuẩn, Kế hoạch quay số riêng, Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn.. Đặc tính hệ thống Do tính đặc biệt nên nó yêu cầu một CPU tiện ích cao. Điều này cũng còn phụ thuộc vào các ứng dụng đặc biệt khác nhau. Cần bộ nhớ lớn với độ trễ thấp. CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho việc nâng cấp dịch vụ và lưu lượng. Đặt một vài cơ sở dữ liệu trong Server. Dung lượng đĩa lớn, tuỳ thuộc vào đặc tính của từng ứng dụng. Ví dụ như dung lượng 100GB-1T cho ngân hàng Voicemail. Giao diện Ethernet (với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng. CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG NGN 2.1. Giao thức báo hiệu cuộc gọi 2.1.1. H323 Khi đề cập đến điện thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323. Được ban hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất là vào 02/1998, 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 được 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 đưa ra yêu cầu về “giao diện mạng gói” tại thiết bị đầu cuối. Có một chút đặc biệt là H.323 dự định giành cho X.25, sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là Internet và TCP/IP. Theo tiêu đề của ITU-T cho H.323: “Hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên công nghệ gói”, H.323 thực tế đã mô tả cách thức của hệ thống kết nối là những hệ thống có nhiều khả năng hơn ngoài khả năng truyền và nhận tín hiệu audio thoại. Người ta hi vọng rằng các hệ thống truyền thông đa phương tiện này có thể hỗ trợ cho ngành viến thông và có thể hỗ trợ cho các ứng dụng video như Teleconferencing và Data-conferencing hoặc truyền file. Mặc dù H.323 có nhiều công dụng hơn nhưng trọng tâm chính của thị trường đối với khuyến nghị này là khả năng audio để thực hiện thoại IP. 2.1.1.1. Cấu trúc của H.323 Vì VoIP chỉ sử dụng một phần cấu trúc H.323 nên sẽ rất tốt nếu ta xem xét cấu trúc H.323 một cách hoàn chỉnh trước khi khai thác một phần của H.323 được sử dụng trong mạng VoIP. Cấu trúc H.323 có thể được sử dụng ở LAN hoặc ở mạng gói diện rộng. Bất kỳ một mạng gói không đủ tin cậy (không có đảm bảo về chất lượng dịch vụ), hoặc có độ trễ cao đều có thể sử dụng H.323. Hình 2.1: Mạng H.323 H323 định nghĩa 4 thành phần chính trong hệ thống giao tiếp. Terminal Hỗ trợ truyển thông hai chiều với các thực thể H.323 Terminal khác. Gateway Tạo tính tương thích giữa các loại mạng khác nhau. Gatekeeper Quản trị miền. chuyển đổi điạ chỉ, điều khiển băng thông MCU Hỗ trợ hội thoại từ ba thành phần trở lên Terminal (đầu cuối). 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 Termial phải đảm bảo tính tương thích với các loại mạng khác nhau. 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 tùy chọ 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. Gateway (cổng truyền thông). Một Gateway cung cấp khả năng kết nối giữa một mạng H.323 với các mạng khác. Ví dụ như: Một gateway có thể kết nối liên lạc giữa một đầu cuối H.323 với các mạng SCN (SCN gồm 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 Gateway. Tuy nhiên việc kết nối giữa các đầu cuối H.323 sẽ không đòi hỏi sự có mặt của một Gateway . Gatekeeper (giám sát cổng truyển thông). Một miền 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 Gatekeeper 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 GateKeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt động theo các dịch vụ của Gatekeeper đó. Mọi thông tin trao đổi của Gatekeeper đều được định nghĩa trong RAS. Mỗi người dùng tại đầu cuối được Gatekeeper 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 Gatekeeper và các đặc tính tùy chọn. Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một Gatekeeper gồm: Phiên dịch địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thông, quản lý (vùng) Các chức năng tùy chọn của gatekeeper gồm có: Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi. Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ: Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không tham gia vào các hoạt động kết nối khác. Chế độ chọn đường: Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi giữa các bên. MCU (đơn vị điều khiển đa điểm-MultIPoint Control Unit ). Cung cấp chức năng hội thoại với số bên tham gia lớn hơn 3. Nó phối hợp các phương thức giao tiếp của các bên tham gia bà cung cấp các đặc trưng thuộc âm thanh và hình ảnh (nếu cần) cho các Terminal. MCU bao gồm hai thành phần: Bộ điều khiển đa điểm (MultIPoint Controller- MC) có nhiệm vụ thiết lập và quản lý hội thoại nhiều bên qua H.245. MC có thể được đặt trong Gatekeeper, Gateway, Terminal hoặc MCU. Bộ xử lý đa điểm (MultIPoint Processor-MP): đóng vai trò tín hiệu, phân kênh và lưu chuyển dòng bit quá trình giao tiếp giữa các bên tham gia hội thoại. Đối với MCU tập trung thì có đầy đủ MC và MP. Đối với MCU phân quyền thì chỉ còn các chức năng của MC. Sự khác biệt là ở chỗ trong hội thoại phân quyền các bên trao đổi trực tiếp với nhau mà không cần thông qua MCU. Ngoài ra, người ta có thể kết hợp giữa hai loại này tạo thành MCU lai ghép. 2.1.1.2. Thiết lập và hủy cuộc gọi H.323. Báo hiệu trong H.323 là một quá trình thực sự phức tạp. Tương tác giữa các phần tử trong mạng báo hiệu H.323 trong quá trình báo hiệu được mô tả như sau: Hình 2.2: Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và mạng PSTN Nếu xem xét một cách chi tiết thì cuộc gọi giữa hai đầu cuối H.323 được thiết lập như sau: Trước hết cả hai phải đã được dăng ký tại Gatekeeper. Đầu cuối A gửi yêu cầu tới Gatekeeper đề nghị thiết lập cuộc gọi. Gatekeeper gửi cho đầu cuối A thông ti cần thiết về đầu cuối B. Đầu cuối A gửi bản tin SETUP tới đầu cuối B. Đầu cuối B trả lời bằng bản tin Call Proceeding và đồng thời liên lạc với Gatekeeper để xác nhận quyền thiết lập cuộc gọi. Đầu cuối B gửi bản tin Alerting và Connect. Hai đầu cuối trao đổi một số bản tin H.245 để xác định chủ tớ, khả năng xử lý của đầu cuối và thiết lập kết nối RTP. Đây là trường hợp cuộc gọi điểm - điểm đơn giản nhất, khi mà báo hiệu cuộc gọi không được định tuyến tới Gatekeeper. H.323 còn hỗ trợ nhiều kịch bản thiết lập cuộc gọi phức tạp khác. 2.1.2. SiP ITU-T không phải là tổ chức tiêu chuẩn duy nhẩt đưa ra kế hoạch thiết lập kết nối thoại IP và đóng gói audio. Hơn hẳn bất kỳ một tổ chức quản lý các chuẩn mực Internet, IETF cũng có những yêu cầu của mình đối với hệ thống VoIP và gọi đó là “Giao thức điều khiển phiên” – SIP (Session Initiation Protocol). Những người đề xuất SIP cho rằng H.323, giao thức đang xuất hiện trong báo hiệu ATM và ISDN, là không thích hợp cho điều khiển hệ thống VoIP nói chung và trong thoại Internet nói riêng. Họ cho rằng H.323 vốn dĩ rất phức tạp, hỗ trợ hầu hết các chức năng không cần thiết cho cho thoại IP do đó đòi hỏi chi phí cao mà lại không hiệu quả. Trong khi đó những người ủng hộ SIP cho rằng H.323 không có khả năng mở rộng yêu cầu đối với giao thức báo hiệu cho công nghệ chẳng hạn như VoIP, là những công nghệ chắc chắn sẽ phát triển và hỗ trợ các dịch vụ và đặc tính mới. SIP trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP (Hypertext Tranfer Protocol), giao thức trao đổi thông tin của World Wide Web. Nó được định nghĩa như một giao thức Client-Server, trong đó các yêu cầu được bên gọi (Client) đưa ra và bên bị gọi (Server) trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và một số trường mào đầu vủa HTTP, xác định nội dung luồng thông tin kiểu mào đầu thực thể và cho phép xác nhận các phương pháp sử dụng giống nhau được sử dụng trên Web. SIP định nghĩa các bản tin INVITE và ACK giống như bản tin Setup và Connect trong H.225, trong đó cả hai đều định nghĩa quá trình mở một kênh đáng tin cậy mà thông qua đó cuộc gọi có thể đi qua. Tuy nhiên khác với H.225, độ tin cậy của kênh này không phụ thuộc vào TCP. Các nhà đề xuất SIP kiến nghị rằng việc tích hợp độ tin cậy vào lớp ứng dụng này cho phép kết hợp một cách chặt chẽ các giá trị điều chỉnh để ứng dụng, có thể tối ưu hoá VoIP hơn là phụ thuộc vào những giá trị chung chung của TCP. Cuối cùng SIP dựa vào giao thức mô tả phiên SDP, một tiêu chuẩn khác của IETF, để thực hiện sự sắp xếp tương tự như cơ cấu chuyển đổi dung lượng của H.245. SDP được dùng để nhận dạng mã tổng đài hay sử dụng để chuyển các phần tử thông tin của các giao thức báo hiệu thời gian thực RTSP để sắp xếp các tham số hội nghị đa điểm và định nghĩa khuôn dạng chung cho nhiều loại thông tin khi được chuyển trong SIP. Theo định nghĩa của IETF (Internet Engineering Task Force), SIP là “ giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo thay đổi và huỷ các phiên kết nối tương tác đa phương tiện giữa những người sử dụng ”. SIP có thể sử dụng cho rất nhiều dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ thông điệp, thoại, hội nghị truyền thoại, e-mail, giáo dục từ xa, quảng bá (MPEG, MP3..) truy nhập HTM, XML, hội nghị video.. 2.1.2.1. Cấu trúc SIP. Hình 2.3: Cấu trúc SIP Trong hình trên User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là một máy điện thoại SIP, có thể là máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP. Proxy Server là phẩn mềm trung gian hoạt động cả như Server và Client để thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác. Tất cả các yêu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server nếu có thể, hoặc được chuyển cho các máy chủ khác. Trong các trường hợp Proxy Server không trực tiếp đáp ứng các yêu cầu này thì Proxy Server sẽ thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang các khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển đi. Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp các thông tin về những vị trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server, Redirect Server là phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ IP sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối. Không giống như Proxy Server, Redirect Server không bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là không gửi đi bất kỳ một yêu cầu nào. Redirect Server cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi Registrar Server là phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký REGISTER. Trong nhiều trường hợp Registrar Server được cài đặt cùng với Proxy hoặc Redirect Server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao. Mỗi lần đầu cuối được bật lên (thí dụ như là máy ĐT hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng kí với Server. Nếu đầu cuối cần thông báo cho Server về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi đi. Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ. Các tính năng SiP Giao thức SIP được thiết kế với những tiêu chí sau: Tích hợp với các giao thức đã có của IETF. Đơn giản và có khả năng mở rộng. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối. Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch vụ và các dịch vụ mới Tích hợp với các giao thức đã có của IETF. RSVP (Resource Reservation Protocol) giao thức lưu trữ tài nguyên mạng. RTP (Realtime Tranfer Protocol) giao thức giao vận dữ liệu thời gian thực. RTSP (Real Time Streaming Protocol) giao thức kiểm soát luồng dữ liệu. SAP (Session Advantisement Protocol) giao thức quảng cáo trong phiên kết nối. SDP (Session DescrIPtion Protocol) Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương tiện. MIME (MultIPurpose Internet Protocol) giao thức thư điện tử. HTTP (Hypertext Transfer Protocol) giao thức truyển tải siêu văn bản. Đơn giản và có khả năng mở rộng. SIP có rất ít bản tin, không có các chức năng thừa nhưng SIP có thể sử dụng thiết lập những phiên kết nối phức tạp như hội nghị.. Đơn giản, gọn nhẹ, dựa trên khuôn dạng text, SIP là giao thức ra đời sau và đã khắc phục được điểm yếu của nhiều giao thức trước đây. Các phần mềm Proxy Server, Registrả Server, Redirect Server, Location Server…có thể chạy trên các máy chủ khác nhau và việc cài đặt thêm máy chủ hoàn toàn không ảnh hưởng đến các máy chủ đã có. Chính vì thế hệ thống chuyển mạch SIP có thể dễ dàng nâng cấp. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối. Do có Proxy Server, Registrar Server, Redirect Server hệ thống luôn nắm được địa điểm chính xác của các thuê bao. Thí dụ như thuê bao với địa chỉ dtvt@hut.edu.vn có thể nhận được cuộc gọi hay thông điệp ở bất cứ địa điểm nào qua bất cứ đầu cuối nào như máy tính để bàn, máy tính xách tay, điện thoại SIP…Với SIP rất nhiều dịch vụ di động mới được hỗ trợ như presence ( biết trạng thái của đầu cuối ) và call forking. Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới Là giao thức khởi tạo phiên trong mạng chuyển mạch gói, SIP cho phép tạo ra những tính năng mới hay dịch vụ mới một cách nhanh chóng. Call Processing Language (CPL) và Common Gateway Interface (CGI) là một số công cụ để thực hiện điều này. SIP hỗ trợ các dịch vụ thoại như waiting, call forwarding, call blocking…, hỗ trợ thông điệp thống nhất… 2.1.2.2. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP Các bản tin SIP, mào đầu và đánh số. INVITE - Bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác tham gia. ACK - Bản tin này khẳng định Client đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE. BYE - Bắt đầu kết thúc cuộc gọi. CANCEL - Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi. REGISTER - Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với Registar Server. OPTION - Sử dụng để xác định năng lực của Server. INFO - Sử dụng để tải các thông tin như tone DTMF. Giao thức SIP có nhiều đặc điểm trùng hợp với giao thức HTTP. Các bản tin trả lời các bản tin SIP nêu trên gồm có: 1xx – Các bản tin chung. 2xx – Thành công. 3xx - Chuyển địa chỉ. 4xx – Yêu cầu không được đáp ứng. 5xx - Sự cố của Server. 6xx - Sự cố toàn mạng. Các bản tin SIP đều có khuôn dạng text, tương tự như HTTP. Mào đầu của bản tin SIP cũng tương tự như HTTP và SIP cũng hỗ trợ MIME (một số chuẩn về e-mail). Sau đây là thí dụ về mào đầu của bản tin SIP: ---------------------------------------------------- SIP Header ---------------------------------------------------- INVITE sIP:5120@192.168.36.180 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060 From: sIP:5121@192.168.6.21 To: Call-ID: c2943000-e0563-2a1ce-2e323931@192.168.6.21 CSeq: 100 INVITE Expires: 180 User-Agent: Cisco IP Phone/ Rev. 1/ SIP enabled Accept: application/sdp Contact: sIP:5121@192.168.6.21:5060 Content-Type: application/sdp Các đầu cuối SIP được đánh số giống như địa chỉ e-mail, thí dụ dtvt@hut.edu.vn Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP. Trong mạng SIP quá trình thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP gồm có 6 bước như sau: Đăng ký, khởi tạo và định vị đầu cuối. Xác định Media của cuộc gọi, tức là mô tả phiên mà đầu cuối được mời tham dự. Xác nhận mong muốn của đầu cuối bị gọi, trả lời hay không. Phía bị gọi phải gửi bản tin xác nhận chấp thuận cuộc gọi hoặc từ chối. Thiết lập cuộc gọi. Thay đổi hay điều khiển cuộc gọi (thí dụ như chuyển cuộc gọi). Huỷ cuộc gọi. 2.2. Giao thức báo hiệu giữa MGC - MG MGCP 2.2.1.1. Giới thiệu Phần này sẽ giới thiệu giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) sử dụng trong các thiết bị của Siemens. Các sản phẩm này chính là bộ hiS signaling Gateway/Media Gateway Controller của Siemens sử dụng để cung cấp các dịch vụ VoIP và RAS. Giao thức MGCP được sử dụng để điều khiển các Gateway thoại từ thiết bị điều khiển cuộc gọi bên ngoài được gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent. Gateway thoại là phần tử mạng thực hiện sự chuyển đổi tín hiệu audio trong các kênh thoại thành các gói dữ liệu (thường là các gói IP trong mạng IP) Trunking Gateway là giao diện giữa mạng thoại thông thường và mạng VoIP. Loại Gateway này có khả năng kết nối với một số lượng lớn các kênh thoại. MGCP là giao thức trong đó “sự thông minh” trong việc điều khiển cuộc gọi nằm bên ngoài các Gateway, nó là giao thức kiểu master/slave trong đó các Gateway phải có trách nhiệm thực thi các lệnh từ Call Agent. 2.2.1.2. Thiết lập và hủy cuộc gọi trong MGCP. Hình vẽ sau mô tả việc thiết lập và giải tỏa cuộc gọi MGCP thông thường giữa 2 thuê bao PSTN kết nối với các tổng đài sử dụng CCS7 để báo hiệu. Thuê bao PSTN bên A (chủ gọi) nhấc máy, quay số rồi gửi các chữ số địa chỉ thuê bao bị gọi này tới tổng đài (bên chủ gọi – bên A). Tổng đài bên A sau khi nhận song địa chỉ thuê bao bị gọi (bên B), tạo ra bản tin ISUP IAM (Initial address message) để gửi cho Signaling Media Gateway Controller /Media Gateway Controller (MGC) để chính thức đặt vấn đề kết nối với thuê bao bị gọi (1) MGC gửi cho Media Gateway (MG) bên A bản tin MGCP CRCX - “Createconnection” (2) MG bên A trả lời bằng bản Resp - “Response” (3) MGC gửi cho tổng đài bên B (bị gọi) bản tin ISUP IAM (4) MGC gửi tiếp bản tin MGCP CRCX cho MG bên B (5) MG bên B trả lời bằng bản tin Resp (6) MGC gửi cho MG bên A bản tin MGCP MDCX - “Modifyconnection” (7) MG bên A trả lời bằng bản Resp (8) MGC gửi cho MG bên B bản tin ISUP COT (Continuity message) để báo cáo kết quả kiểm tra tính liên tục (được yêu cầu trong bản tin IAM) trên một mạch (kênh B được chọn) (9) Tổng đài bên B gửi cho MGC bản tin ISUP ACM (hoàn tất việc nhận địa chỉ) đồng thời rung chuông cho thuê bao B (10) MGC chuyển cho tổng đài bên A bản tin ISUP ACM này (11) Sau khi thuê bao B nhấc máy, tổng đài bên B gửi cho MGC bản tin ISUP ANM (Answer message) thông báo việc nhấc náy này (12) Bản tin ANM này lại được MGC chuyển cho tổng đài bên A và hai bên thuê bao A và B có thể bắt đầu đàm thoại (13) Dưới đây là thủ tục giải tỏa cuộc nối MGCP giữa 2 thuê bao A và B khi một trong hai bên giả sử bên B đặt máy Tổng đài bên B gửi bản tin ISUP REL cho MGC yêu cầu giải tỏa cuộc nối (1) MGC sau đó gửi bản tin REL này cho tổng đài bên A (2) MGC gửi bản tin MGCP DLCX “Deleteconnection”cho MG bên B để thông báo yêu cầu MG giải tỏa cuộc nối (3). MG bên B gửi trả lại bản tin MGCP Resp (4) MGC cũng đồng thời gửi bản tin MGCP DLCX cho MG bên A để thông báo yêu cầu MG giải tỏa cuộc nối (5). MG bên A cũng gửi trả lại bản tin MGCP Resp (6) Tổng đài bên A gửi cho MGC bản tin ISUP RLC thông báo hoàn tất việc giải tỏa cuộc nối (7) MGC sau đó cũng gửi cho tổng đài bên B bản tin ISUP RLC thông báo hoàn tất việc giải tỏa cuộc nối. Cuộc nối kết thúc (8) Hình 2.4: Thiết lập và giải phóng cuộc gọi MGCP (virtual trunking) Trường hợp trên là khi mọi việc diễn ra bình thường. Có một số trường hợp không bình thường chúng ta sẽ đề cập sau. MGCP đưa ra khái niệm cuộc nối (connection) và thiết bị đầu cuối (endpoint). Endpoint là nguồn của dữ liệu và có thể là thiết bị vật lý hay là ảo. Endpoint vật lý là giao diện của một gateway nối với tổng đài TDM qua trung kế. Một gateway kết nối với trung kế được gọi là trunking gateway. Connection có thể được thiết lập trên cơ sở việc truyền các gói thoại sử dụng RTP và UDP qua mạng IP. Đối với cuộc nối điểm-tới-điểm, các endpoint của một cuộc nối có thể thuộc các Media Gateway tách biệt nhau hay trên cùng một Gateway. Các bản tin MGCP được truyền trên UDP. Các lệnh được gửi tới 1 trong các địa chỉ IP được xác định trong DNS cho một endpoint nhất định. Bản tin trả lời (Resp) được gửi lại địa chỉ nguồn của lệnh. Khi không có cổng cụ thể dành riêng cho endpoint, các lệnh có thể được gửi như sau: Bởi call agent, tới cổng MGCP mặc định cho Gateway: 2427. Bởi Gateway, tới cổng MGCP mặc định cho call agent: 2727. Chức năng giao tiếp thực hiện việc điều khiển kết nối và endpoint. Cả hai đều sử dụng cùng một quy ước về việc đặt tên . Cấu trúc lệnh của MGCP Giao thức MGCP gồm hai tập lênh sau: Lệnh MGC EndpointConfiguration NotificationRequest CreateConnection ModifyConnection DeleteConnection AuditEndpoint AuditConnection DeleteConnection RestartInProgress Lệnh Gateway DeleteConnection RestartInProgress 2.2.2. MEGACO/H248 Khi cấu trúc phân tán MG/MGC được chấp nhận rộng rãi, thì nhiều chuẩn giao thức giữa MG và MGC được đưa ra. Trên cơ sở MGCP một số giao thức mới được phát triển dùng để điều khiển Media Gateway. MGCP ra đời khi IETF hợp nhất hai giao thức SGCP và IPDC. Trong khi đó ITU-T cũng nghiên cứu và phát triển và đưa ra một giao là MDCP ( Media Device Control Protocol ). Hai giao thức này cơ bản là hoàn toàn giống nhau, nên tháng 6 – 1999 hai tổ chức này đã hợp nhất hai giao thức thành một duy nhất là MEGACO/H.248. MEGACO là tên do IETF đặt tên hoặc H.248 là tên gọi của ITU-T đối với giao thức này do đó tài liệu về MEGACO và khuyến nghị về H.248 là hoàn toàn giống nhau. MEGACO là trọng tâm của việc thực hiện giải pháp thoại qua gói VoIP. Nó có thể tích hợp để trở thành sản phẩm như tổng đài trung tâm, máy chủ truy nhập mạng, modem cáp, PBX, điện thoại IP…Hiện nay, tiêu chuẩn MEGACO đang được tiến hành xây dựng phiên bản 2. Giao thức MEGACO cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc điều khiển các MG. Cũng như với các thế hệ giải pháp điều khiển cổng điều khiển cổng truyền thông trước đó, MEGACO cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc là toàn bộ sự thông minh trong quá trình xử lý cuộc gọi đều thuộc về MGC. MG sẽ không nhớ được các thông tin của trạng thái cuộc gọi, nó chỉ cung cấp khả năng kết nối cho các loại dòng media khác nhau dưới sự điều khiển của MGC, và khả năng tách sóng rồi truyền tải các loại tín hiệu khác nhau mà kết hợp một cách tương ứng với các dòng media đó. MEGACO xem các như một tập hợp các đầu cuối mà mỗi cái đại diện cho một dòng media xác định. Một đầu cuối có thể là một thực thể vật lý cố định chẳng hạn như một đường Analog hay một khe thời gian trong một giao diện TDM, hoặc có thể là một thực thể logic như một dòng lưu lượng gói VoIP. Các đầu cuối logic có thể được thiết lập hoặc được giải phóng bởi các lệnh của MEGACO. Các kết nối chéo trong phạm vi MG được tạo ra bởi các lệnh của MEGACO mà đòi hỏi ít nhất là hai đầu cuối được đặt trong cùng một “phạm vi”. Nếu các dòng media kết hợp với các đầu cuối nằm trong cùng phạm vi là những loại media khác nhau ( ví dụ như một đầu là khe thời gian một đầu là dòng lưu lượng gói VoIP ) thì MG được điều khiển để thực hiện chuyển đổi giữa các loại media đó. Để hỗ trợ cho chức năng này, các đầu cuối có đầy đủ cho các đặc tính của các loại media khác nhau ví dụ như đặc tính của các mã thoại sẽ được sử dụng. Các đầu cuối có nhiều đặc tính khác nhau ví dụ như một danh sách các sự kiện của tín hiệu đang được chờ đợi để khai báo đến MGC và một danh sách các tín hiệu có khả năng truyền tải theo yêu cầu của MGC. Ví dụ một đầu cuối sử dụng đường Analog sẽ có khả năng khai báo với MGC khi nó nhận ra sự xuất hiện tín hiệu trả lời của người thuê bao hoặc tín hiệu báo dừng máy… MEGACO được thiết kế trở thành một giao thức có thể mở rộng. Khả năng mở rộng này đã khắc phục được nhược điểm chính của các giao thức của các cổng truyền thông trước đây như MGCP, vì nó giải quyết được những đòi hỏi của các giao thoại gói khác ngoài VoIP, và bởi vì nó đã cung cấp phương thức thực hiện được những dịch vụ điện thoại Analog đa dạng phụ thuộc vào từng nước khác nhau. ` MEGACO là một giao thức truyền tải không phụ thuộc vào các giao thức khác, mặc dù đặc tính kỹ thuật chứa một vài phụ lục mô tả việc sử dụng cả TCP/IP và UDP như những tuỳ chọn để chuyển tải nhưng phần lớn các hoạt động của chuyển mạch mềm đều hợp với việc sử dụng truyền tải dựa trên cở sở IP của MEGACO. 2.3. SIGTRAN – Giải pháp truyền tải báo hiệu SS7 qua mạng IP 2.3.1. Tổng quan về SIGTRAN Nhiệm vụ chính của giao thức SIGTRAN là dùng để truyền thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP. Đây là một giao thức truyền tải mới (transport protocol) được xây dựng để thay thế TCP (Transmission Control Protocol) trong việc truyền tín hiệu SS7. Lý do việc ra đời của SIGTRAN là do một số hạn chế sau của TCP: - Các cơ chế truyền đảm bảo sự tin cậy: TCP là giao thức cung cấp việc truyền dữ liệu tin cậy. Việc này được thực hiện thông qua cơ chế xác nhận (acknowledgments mechanism) và cơ chế tuần tự (sequencing mechanism). Một số ứng dụng cần sự truyền tin cậy nhưng không cần sự hỗ trợ của 2 cơ chế trên nên việc sử dụng TCP trong những trường hợp này sẽ gây ra trễ. - Yêu cầu thời gian thực: Với việc gây ra trễ không cần thiết do sử dụng các cơ chế trên đã làm cho TCP không thích hợp với các ứng dụng thời gian thực. - Cơ chế socket của TCP: Cơ chế này làm phức tạp việc cung cấp khả năng truyền tin cậy của multi-homed host. - Vấn đề an toàn: TCP dễ bị sự cố với các tấn công từ chối dịch vụ (denial-of-service attack). Sau đây là mô hình chức năng của SIGTRAN. Mô hình chức năng Hình 2.5: Mô hình chức năng của SIGTRAN Mô hình chức năng của SIGTRAN bao gồm 3 thành phần được thể hiện trên hình. Theo thuật ngữ của Softswitch, mô hình này thể hiện chức năng chính của SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa Signaling Gateway và Media Gateway Controller qua mạng IP. Lưu ý: có nhiều giao thức thích ứng (Adaptation protocol) được định nghĩa nhưng tại 1 thời điểm chỉ có duy nhất 1 giao thức được sử dụng. 2.3.2. SCTP (Stream Control Transport Protocol) SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP có chức năng cung cấp việc truyền các bản tin một cách tin cậy giữa các người sử dụng SCTP ngang cấp. Chức năng của SCTP được thể hiện ở hình sau: Hình 2.6: Chức năng của SCTP Trong đó: Association startup & teardown: Association trong thuật ngữ SCTP được hiểu là một kết nối được thiết lập giữa 2 điểm cuối trước khi thực hiện việc truyền dữ liệu người dùng (do SCTP là giao thức hướng kết nối). Mỗi điểm cuối SCTP được xác định bởi 1 địa chỉ IP và số thứ tự cổng. Chức năng này được kích hoạt để tạo ra một kết nối khi có yêu cầu từ người sử dụng SCTP. Sequenced delivery within streams: Được sử dụng để xác định tại thời điểm khởi tạo tổng số dòng và số thứ tự dòng dữ liệu (data stream) của người dùng trên một kết nối. Mỗi dòng là một kênh logic một chiều. User data fragmentation: Nhiệm vụ của chức năng này là phân đoạn và tập hợp bản tin người dùng . Acknowledgement & congestion avoidance: Mỗi bản tin người dùng (đã được phân đoạn hay chưa) đều được SCTP gán một số thứ tự truyền TSN (Transmissionsequence number). Nơi nhận sẽ xác nhận tất cả TSN nhận được kể cả khi số thứ nhận không liên tục. Chunk bundling: Một gói SCTP bao gồm một header chung và một hay nhiều chunk. Các loại chunk bao gồm tải dữ liệu, khỏi tạo, kết thúc, … Packet validation: Dùng để kiểm tra gói SCTP thông qua trường xác nhận và32-bit checksum. Path management: Dùng để chọn địa chỉ truyền đích cho mỗi gói SCTP truyền đi dựa trên lệnh của SCTP user và trạng thái của đích đến. Cấu trúc của gói SCTP: Hình 2.7: Cấu trúc của gói SCTP Hình 2.8: Định dạng của header chung của gói SCTP Với: Source/Destination port number: 16 bits này dùng để xác định cổng của người gói và người nhận SCTP. Verification tag: bên nhận gói này sẽ dùng trường này để kiểm tra sự hợp lệ của người gói. Checksum: 32 bits này dùng để chứa kết quả checksum của gói SCTP. 2.3.3. Các giao thức thích ứng M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation) M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua mạng IP. Signaling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng vai trò như một nút trong mạng SS7. M2PA có chức năng tương tự như MTP2. M2UA (MTP2 User Adaptation) M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signaling Gateway sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7. M3UA (MTP3 User Adaptation) M3UA dùng để truyền bản tin của người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signaling Gateway ở xa. SUA (SCCP User Adaptation) SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tài Signaling Gateway ở xa. Để hiểu rõ hơn các giao thức thích nghi trên, xin xem thêm phần so sánh M2PA với M2UA, M3UA với SUA trong phần phụ lục. CHƯƠNG 3. BÁO HIỆU CUỘC GỌI H.323 3.1. Tổng quan về H.323 H.32x là họ giao thức của ITU-T định nghĩa các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng khác nhau và H.323 là một phần trong họ này. H.323 là giao thức xác định các thành phần, các giao thức cũng như các bước thực hiện để cung cấp dịch vụ đa phương tiện qua mạng gói. Các dịch vụ đa phương tiện ở đây có thể là truyền tín hiệu tiếng, tín hiệu hình thời gian thực và dữ liệu. Mạng gói có thể là Internet, EN (Enterprise Network), LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network). H.323 có thể cung cấp 1 trong 3 dịch vụ sau tiếng, hình hay dữ liệu cũng như tổ hợp các dịch vụ trên nên nó có thể được ứng dụng ở nhiều nơi như ứng dụng tại nhà khách hàng, doanh nghiệp hay công nghiệp giải trí. Ngoài ra nó có thể được sử dụng để cung cấp dịch vụ đa phương tiện đa điểm (multipoint multimedia communications) 3.2. Các thành phần của H.323 Mô hình mạng H.323 được thể hiện trong hình sau: Hình 3.1: Mô hình mạng H323 đơn giản Giao thức H.323 định nghĩa 4 thành phần sau: đầu cuối (terminal – được ký hiệu là T), cổng (gateway - GW), bộ giữ cổng (gatekeeper - GK), và đơn vị điều khiển đa điểm (multipoint control unit - MCU). Riêng với GK thì đây là thành phần lựa chọn, có thể có hoặc không có trong mạng. Và._.TCP. Khi có nhu cầu mở một kênh logic, một bản tin yêu cầu openlogicalChannel sẽ được gửi đi. Đáp ứng cho bản tin này, hoặc bản tin openLogicalChannelAck hay reverseLogicalChannelIParameters sẽ được để trả lời. Trong bản tin trả lời này có chứa địa chỉ truyền tải mà bên điểm cuối nhận bản tin yêu cầu đã gán cho kênh logic. Từ đó, địa chỉ truyền tải này sẽ được sử dụng để gửi các dòng thông tin thuộc kênh logic tương ứng. Sau khi các kênh logic được mở, một bản tin h2250MaximumSkewIndication sẽ được gửi đi bởi bên phát trong mỗi cặp truyền thông liên quan để xác nhận các thông số của kênh truyền. Thay đổi mode Trong một phiên làm việc thủ tục thay đổi cấu trúc kênh, khả năng kiểu nhận,…sẽ được thực hiện trong khuyến nghị về H.245. 3.4.3.1. Trao đổi video bằng thỏa hiệp tương hỗ Chỉ thị videoIndicateReadyToActive được định nghĩa trong khuyến nghị H.245 của IUT-T. Đây là một tùy chọn. Khi thủ tục này được chọn nó hoạt độngt heo các bước sau. Điểm đầu cuối 1 được thiết lập sao cho video không được truyền dẫn cho đến khi điểm đầu cuối 2 chỉ thị sẵn sàng tuyền dẫn video. Điểm đầu cuối 1 sẽ gủi chỉ thị videoIndicateReadyToActive khi trao đổi khả năng khởi tạo hoàn thành, nhưng sẽ không truyền tín hiệu video đến khi nó nhận hoặc là videoIndicateReadyToactive hoặc là tín hiệu video đến từ điểm đầu cuối 2. Điểm đầu cuối không được thiết lập tùy chọn này không bắt buộc phải đợi cho đến khi nhân videoIndicateReadyToActive hoặc trước khi truyênd video của nó. 3.4.3.2. Phân bổ địa chỉ luồng phương tiên Trong phương thức hoạt động đơn điểm, điểm cuối sẽ mở kênh logic tới MCU hoặch điểm cuối khác. Địa chỉ được truyền trong bản tin openLogicalChannelACK Trong phương thức hoạt động da điểm MC gán địa chỉ đa điểm và phân phối tới điểm cuối trong bản tin communicationModeCommand. Trách nhiệm của MC là định vị và gán địa chỉ đa điểm duy nhất. Điểm cuối gửi bản tin openLogiclChannel tới MC bằng địa chỉ đa điểm được gán. MC sẽ tiếp tục gửi bản tin openLogicalChannel tới didểm cuối nhận. Trong trường hợp luồng phương tiện từ một điểm cuối đa điểm trong hội nghị được truyền dẫn trong một phiên làm việc đơn (Ví dụ đó là địa chỉ đa điểm đơn) thì MC sẽ mở một kênh logic tới mỗi điểm đầu cuối nhận luồng phương tiên từ một điểm cuối trong hội nghị. Trong trường hợp điểm cuối tham gia vào hội nghị sau khi bản tin khởi tạo CommunicationModeCommand được truyền MC có trách nhiệm gửi communicationModeCommand cập nhật đến điểm đầu cuối mới và mở một kênh logic phù hợp cho luồng phương tiện từ điểm cuối mới. Trong trường hợp điểm cuối rời điểm hội nghị sau khi communicationModeCommand khởi tạo được truyền, MC có trách nhiệm đóng kênh logic phù hợp của điểm đầu cuối đó. Trong phương thức nhiều đơn điểm (multiunicast), điểm cuối phải mở kênh logic tới mỗi điểm cuối khác, openLogicalChannel được gửi tới MC với số đầu cuối của điểm cuối cho kênh tham dự. Điểm cuối xét sự trùng hợp openLogicalChannelACK bằng forwardLogicalchannelNumber. 3.4.3.3. Phối hợp những luồng đa phương tiện trong hội nghị đa điểm Phương pháp dưới đây sẽ được sử dụng để liên kết kênh logic với luồng RTP trong hội gnhi đa điểm. Điểm cuối nguồn của luồng phương tiện gửi openLogicalChannel tới MC. Trong trường hợp nguồn muốn chỉ ra đích cho openLogicalChannel, nó đặt terminalLabel của điểm cuối đích trong trường đích h.245.0LogicalChannelPrameters. Điểm cuối nguồn cũng đặt terminalLabel của nó trong trường sourcecủah.225.0LogicalChannelParameter. Chú ý trong phương thức đa điểm, sự vắng mặt của đích chỉ ra rằng luồng có thể ứng dụng cho tất cả điểm cuối. Nếu MC gán terminal cho điểm cuối nguồn thì diểm cuối sẽ dùng SSRC gồm những byte thấp nhất của terminalLabel như là những byte SSRC thấp nhất của nó. Điểm cuối đích có thể kết hợp số kênh logic với luồng RTP nguồn bằng cách so sánh trường openLogicalChannel.h225.0LogicalParamenter.source với byte thấp nhất của SSRC trong header của RTP. Có thể xẩy ra xung đột giữa SSRC khi đầu cuối H.323 trong hội nghị. Điểm cuối phát hiện ra sự xung đột sẽ theo thủ tục trong RTP để giải quyết xung đột SSRC. 3.4.3.4. Các thủ tục yêu cầu phương thức truyền thông MC H.323 gửi H.245 communicationModeCommand để xác định phương thức truyền thông cho mỗi kiểu phương tiện đơn điểm hoặc đa điểm. Các lệnh này có thể gây ra hoạt động chuyển mạch giữa hội nghị tập trung và phân tán và do đó có thể liên quan tới đóng và thoát kênh logic, mở một kênh logic mới. CommunicationModeCommand xác định tất cả phiên làm việc trong hội nghị. Đối với mỗi phiên dữ liệu được xác định theo: bộ định dạng RTP, ID phiên RTP được liên kết nếu được áp dụng, nhãn đầu cuối, mô tả phiên, kiểu dữ liệu của phiên (ví dụ G.711), địa chỉ đơn điểm và đa điểm cho phương tiện và kênh điều khiển phương tiện với cấu hình và kiểu hội nghị. CommunicationModeCommand vận chuyển mode truyền dẫn mà điểm cuối hội nghị dùng. Yêu cầu không vận chuyển mode nhận vì chúng đã được xác định bởi openLogicalChannel được gửi đi từ MC tới điểm cuối. Có thể cho rằng communicationModeCommand đang định nghĩa phương thức hoạt động của hội nghị và bởi vậy được gửi đi sau chỉ thị multipointConference thông báo với điểm cuối rằng nó phải tuân theo lệnh của MC. Điểm cuối sẽ đợi communicationModeCommand trước khi mở kênh logic khi chúng đã nhận chỉ thị multipointConference. Điểm cuối nhận communicationModeCommand sử dụng terminalLabel của mỗi mục trong bảng để xác định mục này có được áp dụng cho quá trình xử lý của nó hay không. Những mục không có terminalLabel là chỉ thị để xác định điểm cuối trùng terminalLabel trong hội nghị. Ví dụ: khi những luồng audio từ tất cả điểm cuối được đặt vào một địa chỉ đa điểm (một phiên), mục của bảng đối với mode audio, địa chỉ phương tiện và địa chỉ điều khiển phương tiện sẽ không có terminalLabel. Khi mục của bảng này lệnh cho điểm cuối gửi video của nó tới một địa chỉ đa điểm, MC sẽ thêm vò terminalLabel của điểm cuối. CommunicationModeCommand có thể được sử dụng để chỉ dẫn điểm cuối trong hội nghị thay đổi mode bằng cách chỉ ra mode mới cho kênh phương tiện đang dùng. Nó cũng có thể được sử dụng để nói cho điểm cuối truyền dẫn cho một địa chỉ mới bằng cách chỉ ra mode đang sử dụng hiện tại đó nhưng với kênh phương tiện mới. Tương tự điểm cuối nhận CommunicationModeCommand có thể chỉ ra mode hiện tại đang sử dụng và không có kênh phương tiện sẽ đóng kênh thích hợp và thử mở lại bằng cách dùng thứ tự trong openLogicalChannel – openLogicalChannelACK, openLogicalChannelACK có địa chỉ để điểm cuối phương tiện. 3.4.4. Pha D: Các dịch vụ cuộc gọi Trong quá trình diễn ra cuộc gọi, các thực thể tham gia có thể yêu cầu một số dịch vụ như thay đổi độ rộng băng tần, giám sát trạng thái hay mở rộng hội nghị, …. 3.4.4.1. Thay đổi độ rộng băng tần Độ rộng băng tần của cuộc gọi được thiết lập và được cung cấp bởi Gatekeeper trong giai đoạn trao đổi chấp nhận cuộc gọi. Điểm cuối gọi phải đảm bảo rằng tổng tất cả kênh audio và video truyền dẫn và nhận bao gồm cả header RTP, header tải trọng và những mào đầu khác phù hợp với độ rộng băng tần này. Kênh dữ liệu và điều khiển không nằm trong giới hạn này. Tại bất kỳ thời điểm nào trong hội nghị, điểm cuối hoặc Gatekeeper có thể yêu cầu tăng hoặc giảm độ rộng băng tần cuộc gọi. Điểm cuối có thể thay đổi tốc độ bit của kênh logic mà không yêu cầu rhay đổi độ rộng băng tần từ Gatekeeper nếu tổng tốc độ bit của tất cả kênh truyền và nhận không vượt quá độ rộng băng tần hiện tại. Nếu sự thay đổi này đẫn đến tổng tốc độ bít đó tăng lên quá độ rộng băng tần hiện tại thì điểm cuối yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần cuộc gọi từ Gatekeeper của nó và đợi chấp nhận trước khi tăng tốc độ bít. Điểm cuối muốn thay đổi độ rộng băng tần của nó sẽ gửi bản tin yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần BRQ(1) tới Gatekeeper. Gatekeeper xác định yêu cầu này có thể được chấp nhận hay không. Nếu Gatekeeper xác nhận rằng yêu cầu không thể được chấp nhận, nó gửi lại bản tin từ chối thay đổi độ rộng băng tần BRJ tới điểm cuối. Nếu Gatekeeper xác định rằng có thể chấp nhận yêu cầu, nó gửi lại bản tin chấp nhận thay đổi độ rộng băng tần BCF(2) Gatekeeper 2 Gatekeeper 1 Enpoint 2 Enpoint 1 CloseLogicalChannel(3) BCF/BRJ(6) BRQ (1) BRQ(5) OpenLogicalChannel(4) BCF/BRJ(2) OpenLogicalChAck(7) Chú ý: Gatekeeper 1 và Gatekeeper 2 có thể là cùng một Gatekeeper Hình 3.22: Yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần – thay đổi bộ truyền dẫn Nếu điểm cuối muốn tăng tốc độ bít trên kênh logic của nó, đầu tiên nó xác định xem độ rộng băng tần cuộc gọi có thể bị tăng hay không. Nếu tăng, điểm cuối 1 sẽ yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần (1 và 2) từ Gatekeeper 1. Khi độ rộng băng tần đủ để hỗ trợ sự thay đổi này, điểm cuối 1 gửi bản tin closeLogicalChannel để đóng kênh này. Sau đó nó mở lại kênh logic bằng cách dùng openLogicalChannel(4) xác định tốc độ bít mới. Nếu điểm cuối chấp nhận tốc độ bít mới, đầu tiên nó phải đảm bảo rằng độ rộng băng tần cộc gọi của nó không vượt quá mức cho phép do sự thay đổi này. Nếu được, điếm cuối sẽ yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần cuộc gọi với Gatekeeper của nó. Khi độ rộng băng tần đủ hỗ trợ kênh, điểm cuối trả lời bằng bản tin openLogicalChannelAck(7). Nếu không, nó trả lời bằng bản tin openLogicalChannelRejecIndicating. Nếu điểm cuối 1 muốn tăng tốc độ bít truyền dẫn trên kênh logic từ điểm cuối 2, đầu tiên điểm cuối 1 phải xác định độ rộng băng tần cuộc gọi có vượt quá mức hay không. Nếu được, điểm cuối 1 sẽ yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần từ Gatekeeper 1. Khi độ rộng băng tần đủ hỗ trợ sự thay đổi này, điểm cuối 1 gửi flowControlCommand(3) để chỉ ra giới hạn trên mới về tốc độ bít trên kênh. Nếu điểm cuối 2 quyết định tăng tốc độ bít trên kênh, đầu tiên nó phải đảm bảo rằng độ rộng băng tần cuộc gọi không vượt quá giới hạn cho phép do sự thay đổi này. Nếu đúng vậy, điểm cuối 2 sẽ yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần cuộc gọi (4 và 5) với Gatekeeper của nó. Khi độ rộng băng cuộc gọi đủ để hỗ trợ kênh, điểm cuối 2 gửi bản tin closeLogicalChannel(6) để đóng kênh logic. Sau đó nó sẽ mở mở lại kênh logic bằng openLogicalChannel ở tốc độ bít mới. Sau đó điểm cuối 1 sẽ chấp nhận kênh với tốc độ bít mới và trả lời bằng openLogicalChannelAck(8). Gatekeeper 2 Gatekeeper 1 Enpoint 2 Enpoint 1 CloseLogicalChannel(6) BCF/BRJ(5) BRQ (1) BRQ(4) OpenLogicalChannel(7) FlowcontrolCommand(3) BCF/BRJ(2) OpenLogicalChAck(8) Chú ý: Gatekeeper 1 và Gatekeeper 2 có thể là cùng một Gatekeeper Hình 3.23:Yêu cầu thay đổi độ rộng băng tần – thay đổi máy thu Một Gatekeeper muốn thay đổi tốc độ bít truyền dẫn của điểm cuối 1 sẽ gửi bản tin BRQ tới điểm cuối 1. Nếu yêu cầu là để giảm tốc độ bit và điểm cuối 1 có khả năng hỗ trợ tốc độ bít này, điểm cuối 1 sẽ tuân theo bằng cách giảm tốc độ bit tổng và gửi lại BCF. Nếu điểm cuối 1 không thể hỗ trợ tốc độ bit này, nó gửi lại BRJ. Điểm cuối 1 có thể khởi tạo báo hiệu H.245 phù hợp để báo cho điểm cuối 2 rằng tốc độ bit thay đổi. Điều này sẽ cho phép điểm cuối 2 báo cho Gatekeeper của nó về sự thay đổi. Nếu là yêu cầu tăng, điểm cuối có thể tăng tốc độ bit của nó khi Gatekeeper yêu cầu và cho phép. Nếu Gatekeeper muốn tăng độ rộng băng tần của điểm cuối, điểm cuối có thể gửi lại BCF để thông báo chấp nhận hoặc không chấp nhận. Điểm cuối sẽ chỉ chấp nhận tốc độ bit cao hơn nếu diểm cuối được trang bị để sử dụng độ rộng băng tần thêm này. Điểm cuối sẽ gửi BRQ tới Gatekeeper mỗi khi việc sử dụng độ rộng băng tần giảm xuống dưới mức được xác định trong ARQ ban đầu hoặc ở bản tin BRQ hoặc ở BCF sau đó. Điểm cuối cũng sẽ gửi BRQ tới Gatekeeper mỗi khi báo hiệu kênh logic thêm vào hoặc lọa bỏ luồng đa điểm duy nhất tới hoặc từ điểm cuối. Gatekeeper có thể sử dụng thông tin độ rộng băng tần để quản lý tốt hơn việc sử dụng độ rộng băng tần chính xác yêu cầu Gatekeeper hiểu topo mạng. Ngoài ra, việc độ rộng băng tần được xác định bởi Gatekeeper có thể khác so với báo cáo vì sử dụng kỹ thuật nén khoảng lặng, bộ mã hóa và giải mã tốc độ bít thay đổi hoặc hệ số nén khác nhau 3.4.4.2. Xác định trạng thái Để giám sát trạng thái hoạt động của các điểm cuối, gatekeeper liên tục trao đổi các cặp bản tin IRQ/IRRQ với các đầu cuối do nó kiểm soát. Gatekeeper có thể yêu cầu thông tin về một cuộc gọi đơn hoặc tất cả các cuộc gọi hoạt động. Khoảng thời gian giữa hai lần trao đổi liên tục thường lớn hơn 10 giây và do nhà sản xuất quyết định. Tuy nhiên, Gatekeeper có thể giử bản tin IRQ với giá trị callReferenceValue duy nhất mà không cần xem xét khoảng thăm dò. Khi điểm cuối truyền bản tin IRR, nó sẽ có trường perCallinfo để cung cấp chi tiết về các cuộc gọi và tất cả các cuộc gọi đều không hoạt động hoặc cuộc gọi đơn mà nó đã không hoạt động trước khi bản tin đến hoặc điểm cuối không thông tin thì điểm cuối sẽ gửi lại bản tin IRR có trường InvalidCall và sẽ bỏ qua trường perCallInfo từ IRR. Nếu Gatekeeper muốn nhận tất cả chi tiết về cuộc gọi đối với tất cả các cuộc gọi đang hoạt động tại điểm cuối, nó có thể gửi bản tin IRQ với trường callReferenceValue được thiết lập là 0. Bản tin ttừ Gatekeeper có thể có trường segmentedResponseSupported để cho phép những yêu cầu đối với tất cả các cuộc gọi được phân thành các đoạn nếu cần thiết. Nếu có trường này thì điểm cuối thì điểm cuối sẽ gửi lại tất cả hoặc một phần thông tin cuộc gọi trong trường perCallInfo ở một bản tin IRR đơn. Nếu không được phép phân đoạn, nhưng không phải chi tiết về tất cả cuộc gọi trong bản tin IRR trong trường bản tin IRR thì điểm cuối sẽ có trường incomplete trong bản tin IRR. Nếu được phép phân mảnh điểm cuối có thể gửi lại một hoặc nhiều hơn bản tin IRR để trả lời bản tin IRQ. Nếu một bản tin IRR chứa thông tin chi tiết về tất cả các cuộc gọi thì phần tử irrStatus không có mặt. Nếu đáp ứng được cắt thành nhiều bản tin IRR thì điểm cuối sẽ gửi bản tin IRR đầu chứa trường segment. Nếu Gatekeeper muốn nhận được đoạn tiếp theo nó sẽ truyền một bản tin IRQ khác chứa trường segmentedResponseSupported có callReferenceValue được thiết lập là 0 và có trường nextsegmentRequested được thiết lập tới giá trị của đoạn tiếp theo mà Gatekeeper muốn nhận được. Trong quá trình thực hiện cuộc gọi, điểm cuối hoặc Gatekeeper có thể yêu cầu trạng thái cuộc gọi theo chu kỳ từ điểm cuối khác. Điểm cuối hoặc Gatekeeper yêu cầu đưa ra bản tin kiểm tra trạng thái. Điểm cuối nhận bản tin này sẽ đáp ứng bằng bản tin trạng thái để chỉ trạng thái hiện tại cuộc gọi, Gatekeeper có thể sử dụng thủ tục này để kiểm tra theo chu kỳ xem cuộc gọi có còn hoạt động hay không. Điểm cuối có thể chấp nhận bất kỳ trạng thái hợp lệ nào trong bản tin trạng thái. Chú ý rằng, đây là bản tin H.225.0 được gửi trên kênh báo hiệu cuộc gọi và sẽ không bị nhầm lẫn với IRR là bản tin RAS được gửi trên kênh RAS. 3.4.4.3. Mở rộng hội nghị Một hội nghị đa điểm thường được mở rộng từ hội nghị điểm-điểm bao gồm một MC (Ad Hoc Multipoint Conference). Trước hết, một hội nghị điểm-điểm được tạo ra giữa hai điểm cuối trong đó có ít nhất một điểm cuối hay một Gatekeeper có chứa chức năng MC. Sau khi hội nghị này đã được thiết lập, nó có thể được mở rộng thành hội nghị đa điểm theo hai cách. Cách thứ nhất: Một điểm cuối trong hội nghị hiện tại mời một điểm cuối thứ 3 tham gia hội nghị thông qua MC. Cách thứ hai: Điểm cuối thứ 3 gia nhập hội nghị đang tồn tại bằng cách gọi tới một điểm cuối đang tham gia hội nghị. 3.4.5. Pha E: Kết thúc cuộc gọi Các điểm đầu cuối hgoặc thực thể báo hiệu cuội gọi trung gian có thể kết thúc cuộc gọi. Việc kết thúc cuộc gọi có thể được hoàn thành bằng thủ tục A hoặc B. 3.4.5.1. Thủ tục A A-1 Không tiếp tục truyền video khi hình ảnh cuối cùng được truyền khi có thể A-2 Không truyền dữ liệu khi có thể A-3 Không truyền audio khi có thể A-4 Truyền bản tin hoàn thành giải phóng và đóng kênh báo hiệu cuộc gọi H.225.0, kênh điều khiển H.245 (nếu mở một kênh riêng) mà không gửi bất kỳ bản tin H.245 nào. A-5 Điểm đầu cuối xóa cuộc gọi bằng thủ tục trình bày ở 3.5.1 hoặc 3.5.2. 3.4.5.2. Thủ tục B B-1 Không tiếp tục truyền video khi truyền hoàn thành ảnh cuối cùng, sau đó đóng tất cả kênh logic dành cho video khi có thể. B-2 Không truyền dữ liệu và sau đó đóng tất cả kênh logic dành cho kênh dữ liệu khi có thể. B-3 Không truyền audio sau đó đóng tất cả kênh logic dành cho kênh dứ liệu khi có thể. B-4 Truyền bản tin H.245 endSessionCommand trong kênh điều khiển H.245 tới đầu cuối phía xa để chỉ ra rằng nó muốn giải phóng kết nối cuộc gọi và không truyền bản tin H.245 nữa. B-5 Đợi nhận bản tin endSessionCommand từ đầu cuối khác và sau đó đóng tất cả kênh điều khiển H.245 B-6 Truyền bản tin hoàn thành giải phóng và đóng kênh báo hiệu cuộc gọi H.225.0 B-7 Điểm đầu cuối xóa cuộc gọi bằng thủ tục 3.5.1 hoặc 3.5.2. Nếu điểm đầu cuối nhận bản tin endSessionCommand mà nó chưa truyền bản tin endSessionCommand thì nó sẽ thực hiện từ bước 5, nó không đợi endSessionCommand từ điểm đầu cuối đầu tiên. Chú ý rằng việc kết thúc của một cuộc gọi có thể không dẫn đến kết thúc một phiên hội nghị, hội nghị có thể được kết thúc ngay bằng cách sử dụng bản tin H.245 dropConference. Trong trường hợp này, điểm đầu cuối sẽ nhờ MC kết thúc cuộc gọi hội nghị như mô tả ở trên. Xóa cuộc gọi không có Gatekeeper Trong mạng không có Gatekeeper, sau bước A-1 tới A-5 (hoặc B-1 tới B-7) ở trên cuộc gọi sẽ được kết thúc mà không cần thực hiện bất kỳ hành động nào khác. Xóa cuội gọi có Gatekeeper Nếu trong mạng chứa Gatekeeper thì Gatekeeper cần biết về việc giải phóng độ rộng băng tần. Gatekeeper 2 Gatekeeper 1 Enpoint 2 Enpoint 1 EndSessionCommand(1) DCF(4) DRQ (3) DRQ(3) Release Complete(3) EndSessionCommand(1) DCF(4) Bản tin RAS Bản tin báo hiệu cuộc gọi Bản tin H.245 Chú ý: Gatekeeper 1 và Gatekeeper 2 có thể cùng là một Gatekeeper Hình 3.24: Điểm đầu cuối khởi tạo-xóa cuộc gọi (thủ tục B) Sau khi thực hiện các bước từ A-1 đến A-5 hoặc B-1 đến B-6, mỗi điểm đầu cuối sẽ truyền bản tin H.225.0 DRQ (Disengage Request)(3) tới Gatekeeper của nó. Gatekeeper sẽ đáp ứng bằng bản tin DCF (Disengage Confirm)(4). Sau khi gửi DRQ, điểm đầu cuối sẽ không gửi bản tin IRR tự nguyện tới Gatekeeper. Tại điểm này, cuộc gọi được kết thúc. Hình dưới đây chỉ ra mô hình cuộc gọi kết nối trực tiếp, một thủ tục tương tự sẽ được thực hiện đối với mô hình giải phóng cuộc gọi được định tuyến bằng Gatekeeper. Xóa cuội gọi bằng Gatekeeper Gatekeeper có thể kết thúc cuộc gọi bằng cách gửi DRQ tới điểm đầu cuối. Điểm đầu cuối sẽ thực hiện các bước từ A-1 tới A-5 hoặc từ B-1 tới B-6 ở trên và sau đó trả lời Gatekeeper bằng DCF. Điểm đầu cuối nhận endSessionCommand sẽ theo các bước ở trên. Hình 2.26 là phương thức cuộc gọi trực tiếp, thủ tục này cũng tương tự cho phương thức Gatekeeper định tuyến. Nếu hội nghị đa điểm, Gatekeeper sẽ gửi DRQ tới mỗi điểm đầu cuối trong hội nghị để đóng toàn bộ hội nghị. `Gatekeeper 1 Gatekeeper 2 Enpoint 2 Enpoint 1 DRQ(3) EndSessionCommand(1) DCF(4) DCF(4) DRQ(3) Release Complete(3) EndSessionCommand(1) Bản tin RAS Bản tin báo hiệu cuộc gọi Bản tin H.245 Chú ý: Gatekeeper 1 và Gatekeeper 2 có thể cùng là một Gatekeeper Hình 3.25: Điểm cuối khởi tạo xóa cuộc gọi 3.5. Triển khai báo hiệu H.323 ở Việt Nam 3.5.1. Thiết lập cuộc gọi mạng Hà Nội Telecom Công ty viễn thông Hà Nội (Hà Nội telecom) thuộc UBND thành phố Hà Nội cung cấp dịch vụ voIP sử dụng giao thức báo hiệu cuộc gọi H.323. Mạng viễn thông Hà Nội không phải là mạng mạng NGN hoàn chỉnh mới chỉ cung cấp 2 dịch vụ thoại, fax trên IP. Chưa đủ khả năng cung cấp các dịch vụ mới như: video, audio, mutil conference. Công ty viễn thông Hà Nội cung cấp thoại IP dạng Phone to Phone. Hình 3.26: Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại Trong loại hình dịch vụ này, bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng điện thoại thông thường do các bưu điện tỉnh thành thuộc VNPT qủn lý. Gateway ở mỗi phía chuyển tín hiệu thoại PCM 64 kbps thành các gói tin IP và ngược lại. Cuộc gọi giữa người gọi ở trong nước với người gọi ở nước ngoài cũng có thể gọi qua mạng VoIP của Hà Nội Telecom. Công ty viễn thông Hà Nội thiết lập cuộc gọi trực tiếp giữa các đầu cuối, tất cả các đầu cuối trong mạng đều được đăng ký với một Gatekeeper tại số 2 Chùa Bộc – Hà Nội. Trong trường hợp này, trước hết bên chủ gọi phải tiến hành đăng nhập mạng qua kênh RAS. Gatekeeper sẽ quyết định cho phép đăng nhập hay không. Nếu gateeeper cho phép, nó sẽ quyết định có tham gia vào qúa trình báo hiệu thiết lập cuộc gọi hay không và sẽ gửi cho bên chủ gọi một địa chỉ truyền tải kênh báo hiệu cuộc gọi tương ứng. Đồng Nai ARQ (5) Alerting (7) Setup (3) Call proceeding (4) Connect (8) ACF/ARJ (2) ARQ (1) ACF/ARJ (6) Gatekeeper Hải Dương Bản tin báo hiệu cuộc gọi Bản tin RAS Hình 3.27 : Hai điểm Hải Dương và Đồng Nai cùng đăng ký với Gatekeeper tại Hà Nội – báo hiệu cuộc gọi trực tiếp Trong trường hợp gatekeeper quyết định báo hiệu trực tiếp, thì nó sẽ gửi tới đầu cuối chủ gọi địa chỉ truyền tải kênh báo hiệu cuộc gọi của thuê bao bị gọi. Địa chỉ này có được nhờ dịch vụ biên dịch địa chỉ của gatekeeper. Sau đó, các bản tin báo hiệu sẽ được trao đổi trực tiếp giữa hai điểm đầu cuối dựa vào địa chỉ này. Khi nhân được bản tin Setup, bên bị gọi sẽ phải yêu cầu đăng nhập mạng trước khi có thể trả lời cho bên bị gọi. Sau đó, các bản tin thiết lập cuộc gọi sẽ được hai bên trao đổi trực tiếp với nhau. 3.5.2. Thực trạng mạng Hà Nội Telecom Thiết bị, đường truyền ở mạng Hà Nội Telecom Thiết bị + PoP ở các tỉnh gồm có 1 gateway là máy PC của IBM hoặc HP cấu hình Pentum III, RAM 256, PC cài Win NT, sử dụng giao thức H.323 version 3 của Vocaltec – Isaren 1 Switch SW2950, 1 Router R1706 của Cisco + Tại Hà Nội – Số 2 Chùa Bộc 1 VNN giám sát toàn bộ mạng IP của Hà Nội Telecom 1 Billing Server thống kê, báo cáo cước được cài các phần mềm quản lý. 1 Gatekeeper VCK 100 quản lý toàn bộ Gateway trong mạng Hà Nội Telecom 2 Switch SW2950, 1 Router R3725, 1 Firewall cứng của Cisco. Firewall cứng có chức năng bảo vệ dữ liệu quan trong ở Hà Nội, ngăn chặn tấn công từ ngoài vào VNN, Billing Server. 1 Gateway GW2000, 1 SIU (Signal Interface Unit) của VSG + Tại HCM 1 Router R7206, 1 Switch, 1 Gateway GW2000, 1 SIU VSG + Cổng đi quốc tế tại Hồng Kông - 1 Router R7206, 1 Switch SW2950, 1 Gateway GW200 Đường truyền Hà Nội Telecom thuê đường truyền của mạng đường trục VTN, VTI. Thuê kênh trong nước VTN: Hà Nội – Hải Phòng (256k), Hà Nội – Hải Dương (256k), Hà Nội – TP HCM (1E1), TP HCM – Bình Dương (256k), TP HCM – Đồng Nai (256k), TP HCM – Long An (256k), TP HCM – Khánh Hòa (256k). Thuê kênh đi quốc tế VTI: Hà Nội – Hồng Công (1 E1), TP HCM – Hồng Kông (1 E1) Phạm vi phục vụ: Hà Nội Telecom chủ yếu phục vụ khu vực phía Nam. Hà Nội Telecom cũng mở rộng phạm vi phục vụ ra nước ngoài cho những đối tượng nước gọi từ nước ngoài về Việt Nam, từ Việt Nam ra nước ngoài trong tầm phục vụ Hà Nội Telecom và đối tác viễn thông khác ở nước ngoài mà Hà Nội Telecom hợp tác. Việc hợp tác với các hãng viễn thông khác ở nước ngoài bằng cách đăng ký Gateway hãng đó với Gatekeeper Hà Nội Telecom và cùng sử dụng giao thức báo hiệu H.323 version 3. Hà Nội Telecom mở rộng mạng VoIP sang Đức do cùng phối hợp hãng ISI VoIP, sang Mỹ phối hợp với hãng VIPN VoIP, việc mở rộng qua nước ngoài đều thuê đường trục và cổng của Hồng Kông. Hạn chế mạng Hà Nội Telecom Dịch vụ: mới chỉ đáp ứng hai dịch vụ cơ bản VoIP, fax chưa đáp ứng được các dịch vụ giá trị gia tăng mới trong tương lai như hội nghị đa điểm, thương mại điện tử,.. Ở trong nước từ cố định không gọi vào được di động qua mạng VoIP Hà Nội Telecom nhưng thực hiện được từ cố định nước ngoài gọi vào di động ở Việt Nam qua Hà Nội Telecom. Phạm vi phục vụ dịch vụ trong nước còn hẹp chủ yếu phục vụ khu vực miền Nam: Bình Dương, Đồng Nai, Long An, Khánh Hòa. Kỹ thuật: việc bắt tay với mạng IP khác khó, với đầu cuối đăng ký ở Gatekeeper khác cùng mạng cũng khó nếu sử dụng H.323 khác Versoin 3. Quản lý Gateway tập trung vào một Gakeeper xử lý khó khăn khi lưu lượng cuộc gọi lớn nên khó đảm bảo chất lượng dịch vụ. 3.5.3. Một số giải pháp phát triển mạng Hà Nội Telecom Cung cấp thêm dịch vụ. Thêm MCU (Multipoint Control Unit) là thành phần hỗ trợ cung cấp dịch vụ hội nghị đa điểm từ hai đầu cuối trở lên. Thêm 1 Gatekeeper làm giảm lưu lượng phải xử lý mỗi Gatekeeper. Gatekeeper mới được đặt ở TP HCM quản lý các Gateway phía Nam. Còn Gatekeeper Hà Nội quản lý các Gateway miền bắc. Để cung cấp thêm các dịch vụ băng rộng cần mở rộng hơn các đường Leased line trong nước từ 256kbps lên 512kbps – 1Gbps Mở rộng phạm vi phục vụ Thêm các PoP mới phân bổ đều các tỉnh ở miền Nam, cũng như miền Bắc đặc biệt miền Trung chưa triển khai dịch vụ VoIP. Mở rộng mạng VoIP Hà Nội Telecom ra các nước thông qua cổng quốc tế Hồng Kông bằng cách đăng ký Gateway nước đó thuộc quản lý Gatekeeper Hà Nội Telecom. KẾT LUẬN Như vậy trên thế giới hiện nay vẫn chưa có một tiêu chuẩn thống nhất nào về mạng NGN cho dù tất cả đều đồng ý rằng công nghệ chuyển mạch gói sẽ là tương lai của tất cả các mạng viễn thông trên thế giới. Bất kỳ một quốc gia nào khi xây dựng NGN đều quan tâm đến điều kiện và hoàn cảnh của mình để qua đó lựa chọn phương án tối ưu. Chính vì vậy mà một tiêu chuẩn đưa ra đối với nơi này nhưng chưa chắc đẵ thích hợp với nơi khác. Mạng viễn thông thế hệ mới sẽ là một hệ thống mạng có đầy đủ những khả năng không chỉ đáp ứng đầy đủ nhu cầu hiện tại mà còn có thể thích ứng với nhiều sự thay đổi trong tương lai. Mạng NGN hứa hẹn sẽ mang đến nhiều lợi ích để phát triển cả về kinh tế lẫn xã hội. Tại Việt Nam, với những hoàn cảnh riêng cũng đã chọn hướng xây dựng mạng NGN một cách phù hợp đáp ứng đầy đủ những nguyên tắc đề ra. Việc triển khai NGN được thực hiện hoàn toàn mới nhưng bên cạnh đó tận dụng tối đa những gì đã có sẵn nhằm giảm chi phí đồng thời khai thác hiệu quả những thiết bị và công nghệ có sẵn. Trong quá trình tìm hiểu về mạng NGN, em đã thu nhận nhiều kiến thức thực tế nhưng do thời gian có hạn nên em đi sâu nghiên cứu giao thức báo hiệu cuộc gọi H.323, hướng phát triển đề tài tiếp nghiên cứu các giao thức khác nhằm hoàn thiện đề tài “Các giao thức báo hiệu trong mạng NGN”. Mạng NGN đây là một khái niệm mới và rất rộng cho nên với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế, em không thể tránh được những thiếu sót trong đồ án, rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Mạng viễn thông thế hệ sau - Nguyễn Quý Hiền – NXB Bưu Điện. Tình hình triển khai mạng NGN, VNPT 19/03 2004 Các giao thức điều khiển và báo hiệu trong mạng NGN, Trung tâm đào tạo BCVT 1. 3/2004 Triển khai mạng NGN tại Việt Nam, sử dụng thiết bị và giải pháp của Siemens. SIP, RTP/RCTP, H323, Công nghệ truyền tải trong mạng NGN G/v Nguyễn Minh Phương. Giải pháp Surpass và họ sản phẩm. Xu thế phát triển mạng IP và giải pháp của NEC 15/04/2001. Routing Optimization ang Capacity Assignment in Multi Service-IP Network, Anton Riedl. Parlay of Siemens. MPLS Architecture. Next Generation Network ( NGN ) Services – Telcordia Technologies. VNPT training session, VietNam 6th,8th September 2004 Next Generation Networkm, May 2003 Autralian Communication Authority The SoftSwitch, Sun Microsystems 02nd Jan 2002. Next Generation Networks, Bernard Harmer, Siemens Munich http:\\www.siemens.com. http:\\www. Alcatel.com. http:\\www.vnpt.com.vn. http:\\www.vti.com.vn. http:\\www.vtn.com.vn. http:\\www.vovida.org. http:\\www.iec.org MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNG 1. MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU 6 1.1. Giới thiệu về mạng NGN 6 1.1.1. Sự hình thành khái niệm về mạng NGN 6 1.1.2. Đặc điểm mạng NGN 7 1.1.3. Lý do xây dựng mạng NGN 9 1.2. Các công nghệ sử dụng trong NGN 10 1.2.1. Công nghệ chuyển mạch 10 1.2.2. Công nghệ truyền dẫn 12 1.3. Các thành phần trong cấu trúc mạng NGN 15 1.3.1. Media Gateway 16 1.3.2. Media Gateway Controller 17 1.3.3. Signalling Gateway 19 1.3.4. Media Server 20 1.3.5. Application Server/ Feature Server 21 CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG NGN 23 2.1. Giao thức báo hiệu cuộc gọi 23 2.1.1. H323 23 2.1.1.1. Cấu trúc của H.323 23 2.1.1.2. Thiết lập và hủy cuộc gọi H.323. 26 2.1.2. SiP 27 2.1.2.1. Cấu trúc SIP. 28 2.1.2.2. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP 30 2.2. Giao thức báo hiệu giữa MGC - MG 32 2.2.1. MGCP 32 2.2.1.1. Giới thiệu 32 2.2.1.2. Thiết lập và hủy cuộc gọi trong MGCP. 33 2.2.1.3. Cấu trúc lệnh của MGCP 35 2.2.2. MEGACO/H248 36 2.3. SIGTRAN – Giải pháp truyền tải báo hiệu SS7 qua mạng IP 37 2.3.1. Tổng quan về SIGTRAN 37 2.3.2. SCTP (Stream Control Transport Protocol) 38 2.3.3. Các giao thức thích ứng 41 CHƯƠNG 3. BÁO HIỆU CUỘC GỌI H.323 42 3.1. Tổng quan về H.323 42 3.2. Các thành phần của H.323 42 3.2.1. Terminal 43 3.2.2. Gateway 44 3.2.3. Gatekeeper 46 3.2.4. Multipoint Control Unit 49 3.3. Các giao thức thuộc H.323 50 3.3.1. Giao thức báo hiệu RAS (H.225.0) 50 3.3.2. Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 52 3.3.3. Giao thức báo hiệu điều khiển H.245 54 3.4. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi 55 3.4.1. Pha A – Thiết lập cuộc gọi 56 3.4.1.1. Thiết lập cuộc gọi cơ bản – không qua Gatekeeper 57 3.4.1.2. Hai điểm đầu cuối được đăng ký tới cùng một gatekeeper 58 3.4.1.3. Chỉ chủ gọi đăng ký 60 3.4.1.4. Chỉ có bị gọi đăng ký gatekeeper 62 3.4.1.5. Hai điểm đầu cuối được đăng ký tại hai gatekeeper khác nhau 64 3.4.1.6. Cuộc gọi được thiết lập qua Gateway 69 3.4.2. Pha B: Khởi tạo kênh điều khiển và trao đổi khả năng 70 3.4.3. Pha C: Thiết lập kênh truyền thông 71 3.4.3.1. Trao đổi video bằng thỏa hiệp tương hỗ 71 3.4.3.2. Phân bổ địa chỉ luồng phương tiên 72 3.4.3.3. Phối hợp những luồng đa phương tiện trong hội nghị đa điểm 72 3.4.3.4. Các thủ tục yêu cầu phương thức truyền thông 73 3.4.4. Pha D: Các dịch vụ cuộc gọi 74 3.4.4.1. Thay đổi độ rộng băng tần 74 3.4.4.2. Xác định trạng thái 77 3.4.4.3. Mở rộng hội nghị 78 3.4.5. Pha E: Kết thúc cuộc gọi 79 3.4.5.1. Thủ tục A 79 3.4.5.2. Thủ tục B 79 3.5. Triển khai báo hiệu H.323 ở Việt Nam 82 3.5.1. Thiết lập cuộc gọi mạng Hà Nội Telecom 82 3.5.2. Thực trạng mạng Hà Nội Telecom 84 3.5.3. Một số giải pháp phát triển mạng Hà Nội Telecom 86 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 ._.