Đề tài Tổng quan về các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng ngn

MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM AD Analog to Digital Biến đổi tương tự sang số ADSL Asymmetrical Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AG Access Gateway Cổng truy nhập AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F Application Server Function Chức năng máy chủ ứng dụng ASP Application Server Process Xử lý máy chủ ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ BCF Bearer Control Function Chức năng điều khiển kênh mang BER Basic Encoding Rule Quy tắc mã hóa căn bản BICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển độc lập kênh mang BIWF Bearer Interworking Function Chức năng tương tác kênh mang BRN Bearer Relay Node Nút chuyển tiếp kênh mang CA Call Agent Tác nhân cuộc gọi CA-F CA Function Chức năng CA CAS Chanel Associated Signalling Báo hiệu kênh kết hợp CC Connection Confirm Xác nhận kết nối CCS7 Common Chanel Signalling N0 7 Báo hiệu kênh chung số 7 CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi CIC Curcuit Identification Code Mã nhận dạng kênh CMN Call Mediation Node Nút dàn xếp cuộc gọi CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm CR Connection Request Yêu cầu kết nối CSF Call Serving Function Chức năng dịch vụ cuộc gọi CSL Component Sublayer Phân lớp thành phần DER Distinguished Encoding Rule Quy tắc mã hóa phức tạp DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DPC Destination Point Code Mã điểm đích DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số DTMF Dual Tone MultiFrequancy Tín hiệu đa tần kép DUP Data User Part Phần người sử dụng số liệu DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng chặt FR Frame Relay Chuyển tiếp kiểu khung GK Gatekeeper Giám sát cổng phương tiện GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSN Gateway Serving Node Nút dịch vụ cổng GW Gateway Cổng phương tiện HLR Home Location Registration Trạm đăng ký thường trú HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ định dạng siêu văn bản HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản I/O Input/Output Đầu vào/ đầu ra IN Intellingent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISN Interface Serving Node Nút dịch vụ giao diện ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần người sử dụng ISDN ITU – T International Telecommunication Union – Telephone Liên minh viễn thông thế giới về thoại IVR Interactive Voice Response Phúc đáp thoại tương tác IW-F Interworking Function Chức năng hoạt động tương tác LAN Local Area Network Mạng cục bộ M2PA MTP 2 Peer – to – Peer Adaptation Thích ứng MTP mức 2 ngang hàng M2UA MTP 2 User Adaptation Thích ứng người sử dụng MTP mức 2 M3UA MTP 3 User Adaptation Thích ứng người sử dụng MTP mức 3 MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm MCF Media Control Function Chức năng điều khiển phương tiện MCU Multipoint Control Unit Đơn vị điều khiển đa điểm MEGACO Media Gateway Control Giao thức điều khiển cổng phương tiện MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC-F MGC Function Chức năng MGC MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương tiện MG-F MG Function Chức năng MG MMSF Media Mapping and Switching Function Chức năng chuyển mạch và ghép nối phương tiện MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSF Media Server Function Chức năng máy chủ phương tiện MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao bản tin MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị chuyển giao cực đại MTUP Mobile Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại di động NAS Network Access Server Máy chủ truy nhập mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NSP Network Service Point Điểm dịch vụ mạng OLO Other Lisenced Operator Nhà vận hành mạng bản quyền khác OSI Open Systems Interconnection Các liên kết hệ thống mở PLMN Public Land Mobile Network Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PNO Public Network Operator Nhà vận hành mạng công cộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R – F Routing Function Chức năng định tuyến RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RFC Request For Comments Khuyến nghị chung RG Residential Gateway Gateway thường trú RLC Release Complete Giải phóng hoàn toàn RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên RTCP Real Time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCLC SCCP Connectionless Control Điều khiển phi kết nối SCM SCCP Management Quản lý SCCP SCN Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch kênh SCOC SCCP Connection – Oriented Control Điều khiển hướng kết nối SCR SCCP Routing Định tuyến SCCP SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức điều khiển truyền tải luồng SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SDSL Symmetrical Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số đối xứng SG-F SG Function Chức năng SG SIGTRAN Signalling Transport Giao thức truyền tải báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SIP – CGI SIP – Common Gateway Interface Giao diện cổng phương tiện chung SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền thư đơn giản SN Serving Node Nút dịch vụ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SP Signalling Point Điểm báo hiệu SPC Store Program Control Tổng đài điều khiển bằng chương trình lưu trữ SPS – F SIP Proxy Server Function Chức năng SIP Proxy Server SS7 Signalling System N0 7 Hệ thống báo hiệu số 7 SSN Subsystems Number Chỉ số phân hệ STC Signalling Transport Converter Bộ chuyển đổi truyền tải báo hiệu STP Signalling Transfer Point Điểm truyền tải báo hiệu SUA SCCP User Adaptation Thích ứng người sử dụng SCCP TCAP Transaction Capabilities Application Part Ứng dụng khả năng giao dịch TCP Transmission Control Protocol Giao thức truyền tải TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TGW Trunk Gateway Cổng trung kế TSL Transaction Sublayer Phân lớp giao dịch TSN Transmission Sequence Number Chỉ số tuần tự truyền dẫn TSN Transit Serving Node Nút dịch vụ chuyển tiếp TUP Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại UA User Agent Tác nhân người sử dụng UAC UA Client UA khách UAS UA Server UA chủ UDP User Datagam Protocol Giao thức gói tin người dùng UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UP User Part Phần người sử dụng VoDSL Voice Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số VoIP Voice over IP Thoại trên nền IP WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ định dạng mở rộng Lời nói đầu Trong những năm gần đây, khi mà đời sống xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu trao đổi thông tin của con người cũng tăng lên rất nhiều cả về mức độ phong phú lẫn chất lượng của của loại hình dịch vụ. Hiện nay, những nhu cầu đó không chỉ còn tập trung vào loại hình dịch vụ thoại truyền thống như trước đây nữa mà còn cả các dịch vụ thoại có hình ảnh, hội nghị đa phương, cầu truyền thông, không thể đáp ứng được trên cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông trước đây. Thực tế này đã đặt các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trước một thách thức rất lớn là làm sao có thể đáp ứng được nhu cầu của các vị khách hàng khó tính với chi phí đầu tư thấp nhất. Bên cạnh đó là sự ra đời của các công nghệ, kỹ thuật mới, sự bùng nổ của Internet đã trở thành động lực thúc đẩy sự ra đời của một mạng viễn thông thế hệ mới – Next Generation Network (NGN). NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ tầng được xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền tảng của các mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao thức IP. Nhờ được xây dựng và phát triển trên cơ sở hạ tầng của các mạng thế hệ trước mà các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không cần phải bỏ vốn đầu tư ban đầu nhiều mà vẫn có khả năng thu lại lợi nhuận cao. Nhờ kỹ thuật chuyển mạch gói mà NGN là một mạng có khả năng cung cấp không chỉ các dịch vụ thoại thông thường mà còn có khả năng cung cấp cả các dịch vụ số liệu, thoại và số liệu tích hợp, một cách mềm dẻo và linh hoạt. NGN đã có sự thay đổi hoàn toàn về mặt kiến trúc, kiến trúc phân tán đã được xây dựng thay cho kiến trúc tập trung như trong mạng chuyển mạch kênh trước đây. Trong kiến trúc mới này, khả năng thông minh (Intelligent) không phải được tập trung mà được phân tán cho các thiết bị nằm rải rác trong toàn kiến trúc mạng. Kiến trúc phân tán và sự kết hợp giữa mạng thế hệ cũ và mạng thế hệ mới đã đặt ra cho các giao thức báo hiệu và điều khiển một vai trò hết sức quan trọng trong việc phối hợp hoạt giữa các thiết bị trong mạng thế hệ mới và giữa các thiết bị trong mạng thế hệ cũ với các thiết bị trong mạng thế hệ mới. Đây cũng chính là lý do em lựa chọn đề tài TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN, nội dung của đề tài này gồm các phần sau: Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ sau NGN. Chương 2. Tổng quan về hệ thống báo hiệu số 7. Chương 3. Truyền tải báo hiệu số 7 qua mạng IP – SIGTRAN. Chương 4. Các giao thức báo hiệu và điều khiển ngang hàng. Chương 5. Các giao thức báo hiệu và điều khiển chủ tớ. Do còn rất nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên đề tài này sẽ không tránh khỏi các sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Viễn thông 1 đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình thực hiện đồ án. Trong đó, đặc biệt là cô Vũ Thúy Hà đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em về mọi mặt để em hoàn thành đồ án này. Hµ Néi, th¸ng 9/2005 Sinh viªn: Ph¹m Vò Huy Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN 1.1. SỰ RA ĐỜI VÀ CÁC ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGN 1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN Có một điều rõ ràng là thị trường thông tin đang thay đổi một cách nhanh chóng. Sự thay đổi này không chỉ liên quan đến các nhà sản xuất, các nhà nghiên cứu thị trường viễn thông mà còn tới nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau của xã hội. Phương thức mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh doanh với nhau đang dần dần được thay đổi cùng với những thay đổi của nền công nghiệp viễn thông. Các đường dây điện thoại không chỉ còn mang thông tin thoại mà còn truyền cả số liệu và video. Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ khác đang được cung cấp tới các đầu cuối là máy điện thoại, thiết bị di động, máy tính cá nhân, các máy móc tự động…với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ phía người sử dụng ngày càng cao. Lưu lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu lượng thông tin thoại và vẫn tăng không ngừng với tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng của lưu lượng thông tin thoại. Chuyển mạch kênh, vốn là đặc trưng của mạng PSTN truyền thống trong suốt thế kỷ qua đang nhường bước cho chuyển mạch gói trong mạng thế hệ sau vì không còn thích hợp nữa và tỏ ra có nhiều nhược điểm đối với các dịch vụ phi thoại: Sử dụng băng tần không linh hoạt. Lãng phí tài nguyên hệ thống. Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi. Hiệu năng sử dụng không cao... Để thoả mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế (hoặc bổ sung) cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang một thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra các giải pháp chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối hay phi kết nối trên các kênh ảo. Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng theo các giao thức khác nhau: X25, IP,...trong đó giao thức IP là giao thức đang được quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng được sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ phong phú và đa dạng, bao gồm cả các dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì các dịch vụ thoại. Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc là xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng PSTN hiện có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó là mạng thế hệ sau NGN – Next Generation Network. Như vậy mạng thế hệ sau (NGN: Next Generation Network) đã được hình thành, đó không phải là một cuộc cách mạng mà là một bước phát triển. 1.1.2. Các động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP. Ngoài những động lực về mặt kỹ thuật thì trong khía cạnh kinh doanh cũng có các động lực dẫn tới sự ra đời của mạng NGN: Cải thiện chi phí đầu tư Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống. Xu thế đổi mới viễn thông Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt quá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “những dặm cuối cùng” của đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. Các mạng NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép khai thác. Các nguồn doanh thu mới Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn thông. Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video. 1.2. KHÁI NIỆM VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN 1.2.1. Khái niệm Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: Mạng đa dịch vụ : cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau. Mạng hội tụ : hỗ trợ dịch vụ thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ. Mạng phân phối : phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng. Mạng nhiều lớp : tổ chức nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau. Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN. Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ mới nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động. Hình 1.1. Mạng hợp nhất Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN. Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong số đó không được dự tính khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay. 1.2.2. Các đặc điểm của mạng NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: Nền tảng là hệ thống mạng mở. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà: Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập. Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau. Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của: Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi. Chia tách cuộc gọi với truyền tải. Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao. Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia. Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. 1.3. KIẾN TRÚC MẠNG NGN 1.3.1. Kiến trúc chức năng của mạng NGN Hiện nay chưa có một khuyến nghị chính thức nào của ITU-T về kiến trúc NGN. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình kiến trúc NGN như Alcatel, Siemens, NEC, Lucent, Ericsson,…và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản phẩm thiết bị mới. Từ các mô hình này, kiến trúc NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau: Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi). Lớp trung gian (truyền thông). Lớp điều khiển. Lớp quản lý. Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm. Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN: Hình 1.2. Cấu trúc mạng NGN (góc độ mạng) Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ, mô hình cấu trúc NGN còn có thêm lớp ứng dụng/dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng/dịch vụ. Hình 1.3. Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ) Phân tích: Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối trong tổng đài hiện nay được phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn. Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Sự thông minh đó nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) hay bộ điều khiển cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller) hay tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN – Intelligent Network) và các máy chủ ứng dụng (Aplication Server) mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn. Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phương tiện (MG) được đưa vào sử dụng để thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các MG này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RG – Residential Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AG – Access Gateway), hoặc với mạng PSTN (TGW – Trunk Gateway). Các máy chủ phương tiện đặc biệt thực hiện nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc bản tin thông báo. Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như: trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc ngược lại. Hình 1.4. Cấu trúc chức năng của NGN Các giao diện mở của kiến trúc cho phép các dịch vụ mới được triển khai nhanh chóng. Đồng thời tạo thuận lợi cho việc triển khai các phương thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thống hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp. Hình 1.5. Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay, đó là: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng. Đồng thời nhà khai thác có thể chọn lựa nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN. 1.3.2. Cấu trúc vật lý Hình 1.6. Cấu trúc vật lý của NGN NGN cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa. 1.4. CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN Xét cấu trúc tổng thể cho mạng NGN theo MSF: Hình 1.7. Kiến trúc tổng thể cho mạng NGN 1.4.1. Media Gateway (MG) MG 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 sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processor) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (Analog to Digital), nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF,… MG có các chức năng sau: Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức thời gian thực (RTP – Real Time Protocol). Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. Hỗ trợ các giao thức đã có như loop – start, ground – start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1. Quản lý tài nguyên và kết nối T1. Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP. Có phần mềm MG dự phòng. Cho phép khả năng mở rộng MG về: cổng (port), cards, các nút, mà không làm thay đổi các thành phần khác. Hình 1.8. Cấu trúc của MG 1.4.2. Media Gateway Controller (MGC) MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Call Agent hay Bộ điều khiển cổng (Gateway Controller), hay chuyển mạch mềm. Hình 1.9 trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN. MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông. MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS. 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. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho chuyển mạch mềm. Các chức năng của MGC (Hình 1.9) Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG. Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG. Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F. Xử lý bản tin báo hiệu SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). Xử lý các bản tin liên quan QoS như RTCP. Thực hiện định tuyến cuộc gọi (bao gồm bảng định tuyến và biên dịch). Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail Record) Điều khiển quản lý băng thông. Hình 1.9. Các chức năng của MGC Các giao thức MGC có thể sử dụng Giao thức thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP. Giao thức điều khiển MG: MGCP, MEGACO/H.248. Giao thức điều khiển SG: SIGTRAN (SS7). Giao thức truyền thông tin: RTP, RCTP. Hình 1.10. Ví dụ sử dụng MGC 1.4.3. Signalling Gateway (SG) SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. SG có các chức năng sau: Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu. Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP. Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác. 1.4.4. Hệ thống thiết bị truyền tải Nút chuyển mạch IP – ATM tốc độ cao lớp trên (ATM Switch, IP Switch,…). Thiết bị định tuyến lõi, biên (Router, LSR,…). Thiết bị truyền dẫn quang dung lượng lớn lớp dưới (SDH, DWDM, SONET). 1.4.5. Hệ thống thiết bị truy nhập Hỗ trợ toàn bộ các giao diện truy nhập phía xa như VoDSL, ADSL/SDSL, ISDN – BA,.v.v…và tách riêng các ứng dụng thoại và truyền số liệu đưa vào các mạng đường trục riêng biệt (mạng TDM và mạng lõi NGN). Cung cấp các loại cổng truy nhập khác nhau như: POTS, VoIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động,… 1.5. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN Kiến trúc của mạng NGN là kiến trúc phân tán vì thế mà các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi,…được thực hiện bởi các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu và diều khiển được với nhau. Cách thức trao đổi các thông tin báo hiệu và điều khiển đó được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển được sử dụng trong mạng. Về cơ bản, trong mạng NGN có các giao thức báo hiệu và điều khiển sau: H.323 SIP BICC SIGTRAN MGCP, MEGACO/H.248 Các giao thức này có thể phân thành 2 loại: các giao thức ngang hàng (H.323, SIP, BICC) và các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248) như trong hình 1.11. Sự khác nhau cơ bản giữa hai cách tiếp cận này là ở chỗ “khả năng thông minh” (intelligent) được phân bổ như thế nào giữa các thiết bị biên của mạng và các server. Sự lựa chọn cách nào là phụ thuộc vào chi phí hệ thống, triển khai dịch vụ, độ khả thi. Một giải pháp tổng thể sử dụng ưu điểm của cả hai cách tiếp cận nên được xem xét. Sự so sánh giữa hai cách tiếp cận này được trình bày trong bảng 1.1. Trong các chương sau sẽ trình bày một cách chi tiết về các giao thức báo hiệu và điều khiển này. Lưu đồ tiến trình cuộc gọi trong NGN sẽ được trình bày trong phần phụ lục. Bảng 1.1. So sánh 2 giao thức chủ/tớ và ngang hàng Hình 1.11. Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN Chương 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 2.1. VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 (CCS7) Hệ thống báo hiệu kênh chung số 6 (CCS6) có hạn chế so với CCS7 đó là: các trung kế làm việc với tốc độ thấp (2,4 kb/s). Độ dài của các bản tin bị hạn chế và không có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn nên hệ thống này không đáp ứng được với sự phát triển của mạng lưới. Hệ thống CCS7 được thiết kế tối ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng trung kế số. Tốc độ đạt 64 kb/s, có cấu trúc phân lớp. Hệ thống báo hiệu số 7 cũng có thể sử dụng trên các đường dây tương tự (analog). Hệ thống CCS7 được thiết kế không chỉ cho điều khiển thiết lập, giám sát các cuộc gọi điện thoại mà cho cả các dịch vụ phi thoại. SS7 là hệ thống báo hiệu kênh chung tối ưu để điều hành trong mạng viễn thông số, nó có sự phối hợp với các tổng đài SPC. SS7 có thể thoả mãn các yêu cầu hiện tại và trong tương lai cho các hoạt động giao dịch giữa các bộ vi xử lý trong mạng viễn thông để báo hiệu điều khiển cuộc gọi, điều khiển từ xa, báo hiệu quản lý và bảo dưỡng. SS7 cung cấp các phương tiện tin cậy để truyền thông tin theo trình tự chính xác, không bị mất hoặc lặp lại thông tin. Hiện nay và trong tương lai, CCS7 sẽ đóng vai trò rất quan trọng đối với các dịch vụ trong các mạng như: Mạng điện thoại công cộng – PSTN. Mạng số tích hợp đa dịch vụ – ISDN. Mạng thông minh – IN. Mạng thông tin di động mặt đất – PLMN. 2.2. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CCS7 Mạng báo hiệu CCS7 có các khái niệm cơ bản sau: Điểm báo hiệu (SP: Signalling Point): là một nút chuyển mạch hoặc nút xử lý trong mạng báo hiệu được cài đặt chức năng báo hiệu số 7 của CCITT. Một tổng đài điện thoại hoạt động như một điểm báo hiệu phải là tổng đài được điều khiển bằng chương trình lưu trữ SPC và báo hiệu số 7 là dạng thông tin số giữa các bộ vi xử lý. SP có thể là điểm kết cuối báo hiệu khi nó có khả năng xử lý các bản tin báo hiệu có liên quan. Điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP: Signalling Transfer Point): là các điểm báo hiệu có khả năng định tuyến cho các bản tin, chuyển các bản tin CCS7 tới các tuyến báo hiệu một cách chính xác dựa trên các thông tin chứa trong trường địa chỉ của bản tin đó. Kênh báo hiệu/chùm kênh báo hiệu: Kênh báo hiệu là một đường truyền dẫn 64 kb/s kết nối giữa các điểm báo hiệu để chuyển tải các thông tin báo hiệu. Chùm kênh báo hiệu là một tập gồm một số kênh báo hiệu (tối đa 16 kênh) hoạt động chia sẻ tải cho nhau để nâng cao độ an toàn cho hệ thống. Bản tin báo hiệu: là một tập hợp các thông tin thuộc về một cuộc gọi, được định nghĩa tại lớp 3 hay lớp 4, sau đó được chuyển như một thực thể bởi chức năng chuyển tiếp bản tin. Tuyến báo hiệu/nhóm tuyến báo hiệu: Tuyến báo hiệu là một đường đã được xác định trước để bản tin đi qua mạng báo hiệu từ điểm báo hiệu nguồn đến điểm báo hiệu đích. Nó gồm một chuỗi các SP/STP được đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu. Nhóm tuyến báo hiệu là tất cả các tuyến báo hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệu. Mã điểm báo hiệu: là một mã nhị phân được gán cho mỗi một SP hoặc STP. 2.3. CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA CCS7 2.3.1. Sơ đồ khối chức năng Hệ thống CCS7 được chia thành một số khối chức năng chính sau (Hình 2.1): Hình 2.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống CCS7 Phần truyền bản tin (MTP: Message Transfer Part): đây là hệ thống vận chuyển chung để truyền các bản tin báo hiệu giữa hai SP. MTP truyền các bản tin báo hiệu giữa các UP khác nhau và hoàn toàn độc lập với nội dung các bản tin được truyền. MTP chịu trách nhiệm chuyển chính xác bản tin từ một UP này tới một UP khác. Điều này có nghĩa là bản tin báo hiệu được chuyển sẽ được kiểm tra chính xác trước khi chuyển cho UP. Phần người sử dụng (UP: User Part): đây thực chất là một số định nghĩa phần người sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng của hệ thống báo hiệu. UP là phần tạo ra và phân tích bản tin báo hiệu. Chúng sử dụng MTP để chuyển thông tin báo hiệu đến một UP khác cùng loại. Hiện đang tồn tại một số UP trên mạng lưới: TUP (Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng thoại. DUP (Data User Part): phần người sử dụng cho mạng số liệu. ISUP (ISDN User Part): phần người sử dụng cho mạng ISDN. MTUP (Mobile Telephone User Part): Phần người sử dụng cho mạng điện thoại di động. 2.3.2. Mối tương quan giữa CCS7 và mô hình OSI Hệ thống CCS7 là một kiểu thông tin số liệu chuyển mạch gói, nó được cấu trúc theo kiểu module, rất giống với mô hình OSI nhưng nó chỉ có 4 mức. Trong đó 3 mức thấp nhất hợp thành phần chuyển bản tin (MTP), mức thứ tư gồm các phần ứng dụng (Hình 2.2). Hình 2.2. Mối tương quan giữa CCS7 và mô hình OSI 2.4. PHẦN CHUYỂN GIAO BẢN TIN – MTP MTP là phần chung cho tất cả các UP khác nhau. Nó bao gồm đường số liệu báo hiệu (MTP mức 1), để đấu nối giữa 2 tổng đài và hệ thống báo hiệu bản tin. Hệ thống điều khiển chuyển bản tin được chia làm 2 phần: Chức năng đường báo hiệu (MTP mức 2) và chức năng mạng báo hiệu (MTP mức 3). Hình 2.3. Cấu trúc chung của MTP Chức năng đường báo hiệu: chức năng này thực hiện giám sát đường báo hiệu như phát hiện các bản tin lỗi, điều khiển việc gửi và nhận các bản tin một cách tuần tự, không để mất hoặc lặp bản tin. Chức năng mạng báo hiệu: bao gồm các chức năng xử lý bản tin báo hiệu và quản lý mạng báo hiệu. Xử lý bản tin báo hiệu: bao gồm các chức năng tạo tuyến cho các bản tin và phân phối chính xác các bản tin nhận được cho các UP. Quản lý mạng báo hiệu: chức năng này có khả năng cấu hình lại và hoạt hóa đường báo hiệu để duy trì các dịch vụ trong các trường hợp có sự cố. 2.4.1. MTP mức 1 (đường số liệu báo hiệu) Hình 2.4. Cấu trúc MTP 1 Đường số liệu báo hiệu là một đường truyền dẫn số liệu hai chiều. Nó bao gồm 2 kênh số liệu hoạt động đồng thời trên hai hướng ngược nhau với cùng một tốc độ (Hình 2.4). Đường số liệu báo hiệu có thể là đường tín hiệu số hoặc tương tự. Đường số liệu báo hiệu được xây dựng trên kênh truyền dẫn số (64 kb/s) và tổng đài chuyển mạch số. Đường số liệu báo hiệu tương tự được xây dựng trên kênh truyền dẫn tương tự tần số thoại (4 kHz) và Modem. 2.4.2. MTP mức 2 (chức năng đường báo hiệu) MTP mức 2 cùng với MTP mức 1 cung cấp 1 đường số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa 2 điểm báo hiệu được đấu nối trực tiếp. Chức năng đường báo hiệu bao gồm: Chức năng điều khiển đường báo hiệu. Các trường điều khiển được xử lý trong mức 2 để chuyển chính xác các bản tin. Sự phân định ranh giới các đơn vị báo hiệu. Phát hiện lỗi. Sửa sai. Đồng chỉnh ban đầu. Xử lý ngừng hoạt động. Điều khiển lưu lượng mức 2. Chỉ thị hiện tượng tắc nghẽn lên mức 3. Giám sát lỗi đường báo hiệu. 2.4.3. MTP mức 3 (chức năng mạng báo hiệu) Các chức năng của MTP mức 3 được phân chia thành 2 loại cơ bản là các chức năng xử lý bản tin báo hiệu và các chức năng quản trị mạng báo hiệu (Hình 2.5). a. Xử lý bản tin báo hiệu Mục đích của chức năng xử lý bản tin báo hiệu là đảm bảo cho các bản tin báo hiệu bắt nguồn từ một UP tại một điểm báo hiệu phát được chuyển đến UP tại điểm báo hiệu thu. Chức năng này gồm: Định tuyến bản tin báo hiệu. Phân biệt bản tin báo hiệu. Phân phối bản tin báo hiệu. b. Quản trị mạng báo hiệu Mục đích của các chức năng quản trị mạng báo hiệu là để hoạt hóa các đường báo hiệu mới, để duy trì các dịch vụ báo hiệu, để điều khiển lưu lượng khi xảy ra tắc nghẽn và để cấu hình lại mạng báo hiệu nếu có sự cố. Trong trường hợp đường báo hiệu bị hư hỏng, lưu lượng sẽ được chuyển đến các đường khác trong cùng một nhóm kênh báo hiệu với đường hỏng. Các chức năng này gồm: Quản trị mạng báo hiệu. Quản trị tuyến báo hiệu. Quản trị lưu lượng báo hiệu. Hình 2.5. Các chức năng mạng báo hiệu 2.5. PHẦN ĐIỀU KHIỂN ĐẤU NỐI BÁO HIỆU – SCCP 2.5.1. Các dịch vụ của SCCP Phiên dịch, đánh địa chỉ của SCCP. Dịch vụ phi kết nối. Dịch vụ hướng kết nối. 2.5.2. Cấu trúc chức năng của SCCP Chức năng SCCP bao gồm 4 chức năng chính (Hình 2.6): Điều khiển hướng kết nối SCCP (SCOC): cung cấp các thủ tục cho thiết lập, chuyển giao và giải phóng 1 đấu nối báo hiệu tạm thời. Nó cũng điều khiển công việc truyền số liệu trên các đấu nối này. Điều khiển phi kết nối SCCP (SCLC): cung cấp các thủ tục chuyển giao số liệu phi kết nối giữa các người dùng; phân phối và tiếp nhận các bản tin quản trị. Định tuyến SCCP (SCR): là chức năng dựa vào MTP để tạo tuyến vật lý từ điểm báo hiệu này đến điểm báo hiệu khác. Quản trị SCCP (SCM): cung cấp các thủ tục đảm bảo duy trì sự hoạt động của mạng bằng phương pháp định tuyến dự phòng hoặc điều chỉnh lại lưu lượng nếu xảy ra sự cố, tắc nghẽn,… Hình 2.6. Cấu trúc chức năng của SCCP 2.5.3. Các thủ tục báo hiệu Các thủ tục hướng kết nối – Giao thức mức 2 và 3 Các thủ tục hướng kết nối bao gồm các pha: thiết lập kết nối, truyền số liệu và giải phóng đấu nối (Hình 2.7). Thiết lập kết nối: bao gồm các chức năng yêu cầu thiết lập kết nối báo hiệu tạm thời giữa 2 người sử dụng SCCP. Thủ tục này được người sử dụng SCCP khởi tạo bằng cách đưa ra yêu cầu kết nối (N – CONNECT REQUEST). Trước tiên, SCCP gốc phát đi bản tin CR yêu cầu kết nối. Bản tin này chứa một con số thứ tự (do SCCP gốc chọn), mức giao thức và địa chỉ của SCCP nhận. Bản tin CR có thể chứa những thông tin địa chỉ của SCCP phát và dữ liệu của người sử dụng. Khi nhận được bản tin CR, SCCP nhận trả lời bằng một bản tin xác nhận CC. Bản tin này mang con số thứ tự đã được chọn bởi SCCP phát, một con số thứ tự khác và mức giao thức được chọn bởi SCCP nhận. Khi SCCP phát nhận được bản tin CC, đường kết nối báo hiệu được thiết lập. Truyền số liệu: số liệu được chuyển đi trong các bản tin số liệu DT1 hoặc DT2. Giải phóng kết nối: đường kết nối báo hiệu được giải phóng bằng các bản tin giải phóng RLSD và giải phóng hoàn toàn RLC. Các thủ tục phi kết nối – Giao thức mức 0 và 1 Hình 2.7. Thủ tục hướng kết nối SCCP Các thủ tục phi kết nối cho phép người sử dụng SCCP yêu cầu truyền dẫn số liệu mà không cần thiết lập đường đấu nối. Yêu cầu N – UNIT DATA được người sử dụng SCCP đưa ra để yêu cầu thực hiện chức năng truyền số liệu. Yêu cầu này cũng được SCCP thu sử dụng để phân phát các bản tin số liệu tới những người sử dụng cuối cùng. Số liệu được truyền đi trong các bản tin UDT. 2.6. PHẦN ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG GIAO DỊCH – TCAP CCITT đã định nghĩa khái niệm khả năng giao dịch, viết tắt là TC để cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ khác nhau mà trong đó các ứng dụng không bị ràng buộc lẫn nhau. TCAP là thủ tục ứng dụng của hệ thống báo hiệu số 7. TCAP cung cấp khả năng chuyển giao thông tin không liên quan đến kênh trung kế và các dịch vụ của lớp ứng dụng. Các dịch vụ của TCAP dựa trên nền dịch vụ không đấu nối. Hiện nay lớp phiên, lớp trình bày, lớp vận chuyển chưa cung cấp một dịch vụ nào.TCAP giao tiếp trực tiếp với SCCP để tạo khả năng sử dụng dịch vụ không đấu nối của SCCP để chuyển thông tin giữa các TCAP (Hình 2.8). Hình 2.8. Vị trí của TCAP trong hệ thống báo hiệu số 7 2.6.1. Cấu trúc của TCAP TCAP được chia thành 2 phân lớp: Phân lớp giao dịch và phân lớp thành phần (Hình 2.9). Phân lớp thành phần có nhiệm vụ nhận các thành phần từ các người sử dụng TC và phân chia các thành phần này đến các người sử dụng TC phía đối phương. Phân lớp giao dịch có nhiệm vụ quản trị sự trao đổi các bản tin gồm các thành phần giữa các thực thể của 2 TCAP. Sự trao đổi này của các phần tử để thực hiện một ứng dụng được gọi là hội thoại. Hình 2.9. Cấu trúc của TCAP Phân lớp thành phần (Component Sublayer – CSL) Phân lớp thành phần cung cấp cho TC – user khả năng gửi các yêu cầu thực hiện cho phía đối phương và nhận trả lời. Phân lớp thành phần lại được chia thành 2 chức năng nhỏ là: Chức năng xử lý hội thoại (DHA) và chức năng xử lý thành phần (CHA). Hai chức năng này liên lạc với TC – user bằng cách gửi và nhận các bản tin, được gọi là các thành phần và hội thoại nguyên thủy. Hình 2.10. Các phân lớp của TCAP Phân lớp giao dịch (Transaction Sublayer – TSL) Phân lớp giao dịch cung cấp khả năng gửi các bản tin giữa các TCAP. Các bản tin này có thể chứa các thành phần từ phân lớp thành phần. Phân lớp này sử dụng các dịch vụ phi kết nối được cung cấp bởi NSP. TSL xử lý một phần của bản tin TCAP được gọi là phần giao dịch (TP). Khi phát hiện ra lỗi trong thành phần, bản tin sẽ bị loại bỏ và nếu gặp quá nhiều lỗi thì quá trình giao dịch sẽ bị loại bỏ. 2.6.2. Các hoạt động của TCAP Hoạt động của TCAP là sự trao đổi thông tin giữa các thực thể trong lớp TCAP này hoặc là phục vụ sự trao đổi thông tin của lớp trên nhằm cung cấp các dịch vụ thông minh. Quá trình trao đổi thông tin được khởi đầu khi một quá trình ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyên thủy (primitive) và nó kết thúc do một quá trình ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyên thủy khác. Trong một quá trình trao đổi có thể có nhiều hơn một hoạt động xảy ra. Trong mỗi hoạt động có thể có một hoặc nhiều thành phần. Các thành phần đó là: yêu cầu, báo cáo kết quả, báo lỗi và hủy bỏ. Một số quá trình trao đổi có thể có một hoặc nhiều bản tin phục vụ cho nó. Bản tin ở đây là đơn vị chuyển giao của lớp dưới. Các bản tin trong cùng một quá trình trao đổi có cùng tham số ID trao đổi (Transaction ID). Tham số này để phân biệt với các bản tin của quá trình trao đổi khác đang đồng thời hoạt động. Có 2 phương thức trao đổi thông tin: phương thức 1 chiều và phương thức 2 chiều. Việc lựa chọn phương thức trao đổi thông tin nào là do quá trình ứng dụng lựa chọn khi nó khởi đầu một quá trình trao đổi. Chương 3. TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU SỐ 7 QUA MẠNG IP – SIGTRAN 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG Công nghiệp truyền thông đang trải qua một giai đoạn bùng nổ theo hướng hội tụ của các dịch vụ. Dữ liệu đã trở nên có ý nghĩa hơn trong toàn bộ lưu lượng truyền tải trên mạng so với lưu lượng thoại. Các nhà khai thác đang tìm cách kết hợp giữa lưu lượng thoại và lưu lượng dữ liệu, giữa các mạng lõi và các dịch vụ. Trong số các giải pháp công nghệ được lựa chọn, công nghệ IP hiện đang được quan tâm với tư cách là giải pháp hứa hẹn cho hỗ trợ đa phương tiện để xây dựng các dịch vụ tích hợp mới. Hiện nay đang diễn ra sự tích hợp giữa mạng chuyển mạch kênh truyền thống với mạng IP mới. Các nhà khai thác đang thay thế các mạng điện thoại cố định và di động theo kiến trúc toàn IP và có cả hỗ trợ giao thức báo hiệu số 7. Công nhệ IP cho phép các nhà khai thác mạng có thể mở rộng mạng và xây dựng các dịch vụ mới một cách có hiệu quả. Thành phần các dịch vụ bổ sung thông dụng như SMS, … góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của các mạng báo hiệu. Hình 3.1 Truyền tải báo hiệu đơn giản qua môi trường IP Mạng IP có các ưu điểm nổi bật so với mạng trên cơ sở TDM như sau: Dễ triển khai: Với việc sử dụng gateway báo hiệu sẽ không cần gỡ bỏ mạng SS7 hiện có và các tính năng nâng cao trong tương lai là “trong suốt”. Giá thành thiết bị thấp hơn: Không cần đầu tư nhiều đối với các phần tử báo hiệu hiện có. Hiệu quả tốt hơn: Sử dụng SIGTRAN qua IP không yêu cầu các luồng vật lý E1/T1 qua mạng truyền tải SDH. Sử dụng công nghệ truyền tải IP qua SDH, IP qua cáp quang, … có thể đạt thông lượng cao hơn nhiều. Băng thông cao hơn: Thông tin SIGTRAN qua IP không buộc phải có liên kết như trong SS7 và mạng IP linh động hơn rất nhiều so với mạng TDM. Các dịch vụ nâng cao: Triển khai mạng lõi IP tạo điều kiện dễ dàng cho sự phát triển hàng loạt các giải pháp mới và các dịch vụ giá trị gia tăng phong phú. Các nhà khai thác mạng đang muốn chuyển dần mạng viễn thông tiến đến kiến trúc mạng IP. Trong khi chưa thể chuyển ngay lên kiến trúc mạng toàn IP thì cả mạng IP và các mạng chuyển mạch kênh truyền thống đều song song tồn tại và cần phải được kết hợp lại vào cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Chắc chắn rằng mạch chuyển mạch kênh sẽ còn tồn tại trong nhiều năm nữa cùng với các dịch vụ IP. Kiến trúc kết hợp có thể là giải pháp tốt nhất cho hầu hết các nhà khai thác vì nó đảm bảo mức độ rủi ro thấp trong quá trình phát triển mạng hiện tại trong khi vẫn cho phép đáp ứng được các dịch vụ mới. Đây là mục đích của nhiều nhóm nghiên cứu chuẩn hóa mà SIGTRAN của IETF là một trong số đó. SIGTRAN đưa ra mô hình kiến trúc cho phép mạng phát triển tiến đến mạng toàn IP. Mô hình kiến trúc này gồm hai thành phần mới: SCTP và một số các giao thức tầng thích ứng người sử dụng (như M2UA, M2PA, M3UA, SUA) – cho phép đáp ứng các phương thức yêu cầu để hội tụ hai mạng này. Hình 3.2. Kiến trúc mạng sử dụng SIGTRAN 3.2. GIỚI THIỆU VỀ SIGTRAN Sigtran là một nhóm công tác thuộc tổ chức chuẩn hóa quốc tế cho lĩnh vực Internet – IETF. Mục đích chính của nhóm là đưa ra giải pháp truyền tải báo hiệu dạng gói trên mạng PSTN qua mạng IP, đảm bảo được các yêu cầu về chức năng và hiệu năng của báo hiệu PSTN. Nhằm phối hợp được với PSTN, các mạng IP cần truyền tải các bản tin báo hiệu như báo hiệu đường ISDN (Q.931) hay SS7 (như ISUP, SCCP, …) giữa các nút IP như gateway báo hiệu (SG), bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) và cổng phương tiện (MG) hoặc cơ sở dữ liệu IP. Nhóm công tác Sigtran xác định mục tiêu là: Các yêu cầu về chức năng và hiệu năng: Nhóm đưa ra một số các luận điểm (trong các RFC) xác định các yêu cầu tính năng và hiệu năng để hỗ trợ báo hiệu qua các mạng IP. Các bản tin báo hiệu (nhất là SS7) có yêu cầu về độ trễ và mất gói rất cao phải được đảm bảo như trong mạng điện thoại hiện tại. Các vấn đề về truyền tải: Nhóm công tác đã đưa ra RFC định nghĩa các giao thức truyền tải báo hiệu được sử dụng và định nghĩa mới các giao thức truyền tải trên cơ sở các yêu cầu xác định ở trên. Hình 3.3. Mô hình chồng giao thức SIGTRAN SIGTRAN là một tập các tiêu chuẩn mới do IETF đưa ra nhằm cung cấp một mô hình kiến trúc để truyền tải báo hiệu số 7 qua mạng IP. Kiến trúc giao thức SIGTRAN được định nghĩa gồm ba thành phần chính (Hình 3.3): Chuẩn IP. Giao thức truyền tải báo hiệu chung SCTP: Giao thức hỗ trợ một tập chung các tính năng truyền tải tin cậy cho việc truyền tải báo hiệu. Đặc biệt, SCTP là một giao thức truyền tải mới do IETF đưa ra. Các phân lớp thích ứng: Hỗ trợ các hàm nguyên thủy xác định được yêu cầu bởi một giao thức ứng dụng báo hiệu riêng. Một vài giao thức phân lớp thích ứng mới được định nghĩa bởi IETF như: M2UA, M2PA, M3UA, SUA. 3.3. ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN GIAO THỨC TRUYỀN TẢI MỚI Như chúng ta đã biết, giao thức truyền tải dữ liệu tin cậy chính đi kèm giao thức IP thường là TCP. Tuy nhiên, do TCP ra đời đã khá lâu và được thiết kế theo kiểu giao thức hướng gói nên TCP cũng gặp một số hạn chế khi sử dụng cho những ứng dụng mới. Với số lượng ứng dụng mới đang tăng lên ngày càng nhiều hiện nay đã cho thấy TCP có quá nhiều hạn chế. Các vấn đề giới hạn của TCP thể hiện gồm: Cơ chế tin cậy: TCP cung cấp cả hai kiểu chuyển giao dữ liệu là cơ chế hỏi đáp và cơ chế tuần tự. Một vài ứng dụng yêu cầu chuyển giao thông tin tin cậy mà không cần duy trì thứ tự gói tin, trong khi một số khác lại yêu cầu đáp ứng cả về thứ tự của gói dữ liệu. Đối với TCP, cả hai trường hợp này đều gặp phải hiện tượng “nghẽn đầu dòng” gây nên các trễ không cần thiết. Vấn đề thời gian thực: Cơ chế hỏi đáp trong TCP yêu cầu có một độ trễ để xác nhận gói tin, điều này làm cho TCP không đáp ứng được các ứng dụng thời gian thực. Các vấn đề bảo mật: TCP rất dễ bị tấn công do cơ chế bảo mật trong TCP không cao. Những giới hạn đề cập trên đây của TCP là rất đáng phải quan tâm khi muốn truyền báo hiệu số 7 qua mạng IP và do đó, đây là một động lực trực tiếp cho sự ra đời của giao thức SCTP – một giao thức truyền tải mới của SIGTRAN. SCTP không chỉ giải quyết được vấn đề truyền tải báo hiệu trong SIGTRAN mà còn có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác. 3.4. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRUYỀN TẢI – SCTP SCTP là một giao thức truyền tải qua IP mới, tồn tại đồng mức với TCP và UDP. SCTP hiện cung cấp các chức năng tầng truyền tải cho nhiều ứng dụng trên cơ sở Internet. SCTP được IETF đưa ra và đặc tả trong RFC 2960. 3.4.1. Tổng quan về kiến trúc của SCTP Về kiến trúc, SCTP nằm giữa tầng tương thích người dùng SCTP và tầng mạng chuyển gói phi kết nối như IP, … Dịch vụ cơ bản của SCTP là chuyển giao tin cậy các bản tin của người dùng giữa các người dùng SCTP đồng mức. SCTP là giao thức hướng kết nối vì vậy, SCTP thiết lập kết nối giữa hai điểm đầu cuối (gọi là liên hệ trong phiên SCTP) trước khi truyền dữ liệu người dùng của nó. 3.4.2. Tổng quan về chức năng của SCTP Dịch vụ truyền tải SCTP có thể được phân thành một số chức năng. Các chức năng này được mô tả như sau (Hình 3.5): Thiết lập và hủy bỏ liên kết: Một liên hệ được tạo ra bởi một yêu cầu từ người dùng SCTP. Cơ chế cookie được dùng trong quá trình khởi tạo để cung cấp sự hỗ trợ bảo vệ chống lại sự tấn công. Phân phối tuần tự theo các luồng: Người dùng SCTP có thể xác định số lượng các luồng được hỗ trợ trong liên hệ tại thời điểm thiết lập liên hệ đó. Phân mảnh dữ liệu người dùng: SCTP hỗ trợ phân mảnh và tái hợp các bản tin dữ liệu người dùng để đảm bảo cho các gói tin SCTP truyền xuống các tầng thấp hơn phù hợp với MTU. Phát hiện và tránh tắc nghẽn: SCTP gán cho mỗi bản tin dữ liệu người dùng (được phân mảnh hoặc không) một số tuần tự truyền dẫn (TSN). Đầu cuối thu sẽ xác nhận toàn bộ các TSN và ngắt đoạn (nếu có) thu được. Chunk bundling: Gói tin SCTP được phân phối đến tầng thấp hơn bao gồm hai thành phần là tiêu đề chung và theo sau là một hoặc nhiều chunk. Hình vẽ sau đây mô tả kiến trúc chung của một gói SCTP: Hình 3.4. Cấu trúc gói SCTP Hợp thức hóa gói tin: Trường Tag là bắt buộc và 32 bit của trường CheckSum nằm trong tiêu đề của SCTP. Quản lý tuyến: Chức năng quản lý tuyến SCTP chọn địa chỉ truyền tải đích cho mỗi gói tin SCTP đầu ra trên cơ sở chỉ dẫn của người dùng SCTP và trạng thái hiện thời của các địa chỉ đích hiện tại. Hình 3.5. Các chức năng SCTP 3.4.3. Khuôn dạng tiêu đề chung của SCTP Hình vẽ sau đây mô tả khuôn dạng chung của tiêu đề gói tin SCTP: Hình 3.6. Khuôn dạng tiêu đề SCTP Trường số thứ tự cổng nguồn/đích: 16 bít. Chỉ thị số thứ tự cổng của SCTP gửi/nhận. Trường Tag: 32 bít. Phía thu sử dụng trường này để xác nhận với phía gửi về gói tin SCTP này. Trường CheckSum: 32 bit. Chứa tổng kiểm tra của gói tin SCTP. SCTP sử dụng thuật toán Adler-32 để tính toán tổng kiểm tra. 3.5. M2PA M2PA định nghĩa giao thức hỗ trợ truyền tải các bản tin MTP3 của SS7 qua IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. M2PA cho phép quản lý các bản tin MTP3 và khả năng quản lý mạng giữa hai nút SS7 bất kỳ truyền thông với nhau thông qua mạng IP. M2PA hỗ trợ: Hoạt động của các thực thể giao thức MTP3 đồng mức qua kết nối mạng IP. Ranh giới giao tiếp MTP2/MTP3, quản lý các liên hệ truyền tải SCTP và lưu lượng liên kết MTP2. Thông báo không đồng bộ để quản lý sự thay đổi trạng thái. Đặc tả MTP yêu cầu mỗi nút có tầng MTP3 phải có một mã điểm SS7. Vì vậy, mỗi điểm báo hiệu IP cũng cần phải có mã điểm SS7 của nó. Hình 3.7. Vai trò và vị trí của M2PA Hình 3.8. Vai trò và vị trí M2PA trong mạng toàn IP Hình 3.7 mô tả một điểm báo hiệu SS7 kết nối thông qua một SG, được trang bị hỗ trợ cho cả mạng SS7 và IP, kết nối đến một điểm báo hiệu IP. Hình 3.8 là một ví dụ khác, trong đó MTP3 được thích ứng với lớp SCTP nhờ sử dụng M2PA trong kiến trúc toàn IP. Ở đây, các điểm báo hiệu IP MTP3 sử dụng lớp M2PA bên dưới nó thay cho MTP2. Giao tiếp giữa hai lớp – MTP3 hoặc M2PA được định nghĩa bởi cùng các hàm nguyên thuỷ như trong giao tiếp MTP3/MTP2. M2PA thực hiện các chức năng tương tự như MTP2. 3.6. M2UA M2UA định nghĩa một giao thức để truyền tải các bản tin báo hiệu của ứng dụng MTP2 SS7 (ví dụ MTP3) qua IP sử dụng SCTP. Chỉ có ứng dụng của MTP2 là MTP3. M2UA cung cấp sự hỗ trợ cho: Ranh giới giao tiếp giữa MTP2/MTP3. Truyền thông giữa các modul quản lý tầng. Hỗ trợ cho quản lý các association tích cực. Hình 3.9. Vai trò và vị trí của M2UA SG mong muốn nhận được báo hiệu SS7 qua một thiết bị kết cuối mạng SS7 chuẩn, sử dụng MTP SS7 để cung cấp truyền tải các bản tin báo hiệu SS7 đến và từ một điểm dầu cuối báo hiệu SS7. Sau đó, SG cung cấp sự phối hợp hoạt động giữa các chức năng truyền tải với IP SIGTRAN nhằm truyền tải các bản tin báo hiệu MTP3 đến điểm báo hiệu IP của MTP3 sử dụng MTP2 của SG với tư cách là tầng thấp hơn của nó để sử dụng các hàm nguyên thủy tương ứng được định nghĩa giữa các tầng. Truyền thông MTP3/MTP2 được định nghĩa là các bản tin M2UA và gửi qua kết nối IP. 3.7. SO SÁNH M2PA VÀ M2UA Hình 3.7 và 3.9 minh họa một kiến trúc để mô tả sự khác nhau giữa hai giao thức. Bảng 2.1. So sánh M2PA và M2UA Đặc điểm so sánh M2PA M2UA Bản tin dữ liệu MTP3 Truyền tải bản tin MTP3 Giao tiếp với MTP3 Đưa ra giao diện phía trên với MTP3 Các hàm nguyên thủy Điểm báo hiệu IP xử lý các hàm nguyên thủy MTP3 đến MTP2 Điểm báo hiệu IP truyền tải các hàm nguyên thủy MTP3 đến MTP2 đến SG của MTP2 để xử lý (thông qua chức năng phối hợp hoạt động) Kiểu liên kết Kết nối điểm báo hiệu IP với SG là liên kết báo hiệu SS7 Kết nối điểm báo hiệu IP và SG không phải là kết nối báo hiệu số 7. Nó là mở rộng của MTP2 đến một node từ xa. Mã điểm SG là một node SS7 và có mã điểm SG không phải là một node SS7 và không có mã điểm Các tầng cao hơn SG có các tầng SS7 cao hơn như SCCP,… SG không có tầng SS7 cao hơn vì nó không có MTP3 Quản lý Các thủ tục quản lý dựa vào MTP3 Sử dụng các thủ tục quản lý của M2UA 3.8. M3UA M3UA định nghĩa giao thức hỗ trợ truyền tải báo hiệu người dùng MTP3 (ví dụ như các bản tin ISUP/SCCP,…) qua IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. Giao thức này thường được dùng giữa một SG và một MGC hoặc cơ sở dữ liệu thường trú IP. M3UA thích hợp với việc chuyển giao các bản tin của bất kỳ phần người dùng MTP3 nào. Danh sách các giao thức này là không giới hạn và bao gồm ISUP, SCCP và TUP. Chú ý rằng các bản tin của giao thức TCAP và RANAP được M3UA truyền tải trong suốt dưới dạng tải SCCP bởi vì đó là các giao thức người dùng của SCCP. Tầng M3UA cung cấp một tập các hàm nguyên thủy tương đương tại tầng trên của nó đến các người dùng MTP3 giống như MTP3 cung cấp cho các người dùng của nó tại các đầu cuối báo hiệu số 7. Theo cách này, tầng ISUP và/hoặc SCCP không biết được rằng các dịch vụ MTP3 yêu cầu được cung cấp từ xa bởi tầng MTP3 ở SG hay là bởi chính tầng MTP3 dưới nó. Tầng MTP3 tại một SG cũng có thể không biết được rằng người dùng của nó thực ra là người dùng trên nó hay là thành phần người dùng từ xa qua M3UA. Thực tế thì M3UA mở rộng truy nhập đến các dịch vụ MTP3 thành ứng dụng trên cơ sở IP từ xa. Hình 3.10. Vai trò và vị trí của M3UA ASP – MGC, IP SCP hay IP HLR Ví dụ, hình 3.10 mô tả một SG chứa một thực thể của tầng giao thức SS7 SCCP thực hiện chức năng biên dịch tiêu đề toàn cục SCCP (GTT) đối với các bản tin đánh địa chỉ đến SG SCCP. Nếu kết quả của GTT cho một mã điểm SS7 đích (DPC) hoặc DPC/địa chỉ số phân hệ (SSN) của một SCCP đồng mức đặt trong miền IP, kết quả là yêu cầu gửi đến M3UA để định tuyến ra ngoài đến IP đích sử dụng các dịch vụ của tầng SCTP/IP. Hình 3.11 là ví dụ trong mạng toàn IP, các bản tin SCCP được trao đổi trực tiếp giữa hai điểm báo hiệu IP bằng các thực thể giao thức người dùng SCCP như RANAP hoặc TCAP. Ở đây không có kết nối với mạng SS7 do đó không quan tâm đến thông tin quản lý trạng thái mạng MTP3 cho SCCP và các giao thức người dùng SCCP. Hình 3.11. Vai trò và vị trí của M3UA trong kiến trúc toàn IP 3.9. SUA Hình 3.12. Vai trò và vị trí của SUA SUA định nghĩa giao thức truyền tải báo hiệu người dùng SCCP SS7 (ví dụ như RANAP, TCAP,…) qua mạng IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. Giao thức này được thiết kế dạng modul hóa và đối xứng nên cho phép làm việc được trong các kiến trúc khác nhau như kiến trúc một SG đến điểm báo hiệu IP cũng như kiến trúc điểm đầu cuối báo hiệu IP đồng mức. SUA hỗ trợ các chức năng sau: Chuyển giao các bản tin phần người dùng SCCP (TCAP, RANAP,…). Dịch vụ phi kết nối SCCP. Dịch vụ hướng kết nối SCCP. Quản lý các liên hệ truyền tải SCTP giữa các SG và một hay nhiều nút báo hiệu IP. Các nút báo hiệu IP phân tán. Thông báo không đồng bộ để quản lý sự thay đổi trạng thái. ASP-MGC, IP SCP hoặc IP HLR Trong kiến trúc này, các tầng SUA và SCCP giao tiếp trong SG. Nhu cầu của chúng là phối hợp giữa các tầng SCCP và SUA để cung cấp ranh giới chuyển giao các bản tin người dùng và bản tin quản lý. Đối với bản tin đến ASP, có hai trường hợp: SG là điểm đầu cuối: Trong trường hợp này, các bản tin SCCP phi kết nối được định tuyến theo mã điểm và SSN. Phân hệ xác định bởi SSN và phía ngoài mạng SS7 được xem như thuộc SG. Điều này nghĩa là nhìn từ điểm SS7, người dùng SCCP được đặt tại SG. SG là điểm chuyển tiếp: Một GTT phải được thực hiện tại SG trước khi có thể xác định được đích của bản tin. Vị trí thực tế của người dùng SCCP không liên quan đến mạng SS7. Trong kiến trúc toàn IP có thể dùng cho một giao thức sử dụng các dịch vụ truyền tải của SCCP trong một mạng toàn IP. Điều này cho phép các mạng phát triển linh động hơn, đặc biệt là khi không cần tương tác giữa các báo hiệu hiện thời. Hình 3.13 mô tả trường hợp này. Hình 3.13. Vai trò và vị trí của SUA trong kiến trúc toàn IP 3.10. SO SÁNH M3UA VÀ SUA Nhìn chung, chồng giao thức sử dụng SUA là không phức tạp và hiệu quả hơn so với chồng giao thức sử dụng SCCP và M3UA. Bởi vậy, SUA có thể nâng cao hiệu quả của mạng lõi và có thể cung cấp các phương tiện để triển khai dễ dàng hơn. Bảng 2.2. So sánh giữa M3UA và SUA M3UA SUA SCCP Yêu cầu điểm báo hiệu để hỗ trợ cho các ứng dụng khác nhau của SCCP khi phải phối hợp với các hệ thống quốc gia khác nhau. Vấn đề là không được hỗ trợ khi dùng SUA. Độ phức tạp trong triển khai M3UA cần các dịch vụ SCCP. Ít nhất có một giao thức tầng trên. Giảm độ phức tạp của nút mạng (trong triển khai cũng như trong quản lý), do đó, giảm chi phí. Về mặt định tuyến Trong M3UA, các bản tin được điều khiển từ mà điểm đến mã điểm. SUA cho phép mạng IP định tuyến bản tin theo thông tin trường tiêu đề toàn cục. Về mặt địa chỉ Để sử dụng M3UA, mỗi nút IP cần được gán cả mã điểm và địa chỉ IP. Sử dụng SUA, mỗi nút IP không cần có mã điểm. Các dịch vụ ISUP Có hỗ trợ. Không thể hỗ trợ được. Chương 4. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN NGANG HÀNG 4.1. GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP 4.1.1. Các đặc điểm và chức năng của SIP 4.1.1.1. Các đặc điểm Theo định nghĩa của IETF, “Giao thức khởi tạo phiên” SIP (Session Initiation Protocol) là “giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo, thay đổi và giải phóng 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 thoại, E-mail, dạy học từ xa, quảng bá (MPEG, MP3...), truy nhập HTML, XML, hội nghị video... SIP dựa trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP (HyperText Transfer 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 chủ gọi (Client) đưa ra và bên bị gọi (Server) trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các trường mào đầu của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo mào đầu thực thể (mô tả nội dung - kiểu loại) và cho phép xác nhận các phương pháp sử dụng giống nhau được sử dụng trên Web. Kinh nghiệm trong sử dụng các giao thức Internet mail (SMTP) đã cung cấp rất nhiều cho việc phát triển SIP, trong đó tập trung vào khả năng thích ứng của báo hiệu trong tương lai. 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. 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. 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 theo cơ cấu chuyển đổi dung lượng của H.245. SDP được dùng để nhận dạng mã tổng đài trong những cuộc gọi sử dụng một mô tả nguyên bản đơn. SDP cũng được sử dụng để chuyển các phần tử thông tin của 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. Giao thức SIP được thiết kế với những tiêu chí hỗ trợ tối đa cho các giao thức khác đã ra đời trước đó. Giao thức SIP nó được tích hợp với các giao thức đã có của tổ chức IETF, nó có khả năng mở rộng, hỗ trợ đầu cuối và với SIP thì việc cung cấp dịch vụ mới trở nên dễ dàng và nhanh chóng khi triển khai. SIP có 5 tính năng 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 dịch vụ mới. Khả năng liên kết hoạt động với mạng điện thoại hiện tại. 4.1.1.2. Các chức năng SIP là một giao thức điều khiển lớp ứng dụng mà nó có thể thiết lập, sửa đổi và kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (các hội nghị) hay các cuộc gọi điện thoại qua Internet. SIP có thể mời các thành viên tham gia vào các phiên truyền thông đơn hướng hoặc đa hướng; bên khởi tạo phiên không nhất thiết phải là thành viên của phiên đó. Phương tiện và các thành viên có thể được bổ sung vào một phiên đang tồn tại. SIP hỗ trợ việc ánh xạ tên và các dịch vụ chuyển tiếp một cách trong suốt, vì thế nó cho phép thực hiện các dịch vụ thuê bao điện thoại của mạng thông minh và mạng ISDN. Những tiện ích này cũng cho phép thực hiện các dịch vụ của các thuê bao di động. SIP hỗ trợ 5 khía cạnh của việc thiết lập và kết thúc các truyền thông đa phương tiện sau: Định vị người dùng (User location): xác định hệ thống đầu cuối được sử dụng trong truyền thông. Các khả năng người dùng (User capabilities): xác định phương tiện và các thông số phương tiện được sử dụng. Tính khả dụng người dùng (User Availability): xác định sự sẵn sàng của bên được gọi để tiến hành truyền thông. Thiết lập cuộc gọi (Call setup): “đổ chuông”, thiết lập các thông số của cuộc gọi tại cả hai phía bị gọi và chủ gọi. Xử lý cuộc gọi (Call handling): bao gồm chuyển tải và kết thúc cuộc gọi. 4.1.2. Các khái niệm và các thành phần của hệ thống SIP 4.1.2.1. Các khái niệm Phần này đưa ra một số thuật ngữ liên quan đến các quy tắc được sử dụng bởi các thành viên trong các truyền thông SIP: Call: Một cuộc gọi bao gồm tất cả các thành viên sử dụng một tài nguyên chung trong một hội nghị. Một cuộc gọi SIP được nhận dạng bởi một nhận dạng cuộc gọi (call – ID) duy nhất. Do đó, một ví dụ là nếu một người sử dụng được mời vào phiên truyền thông đa hướng bởi đồng thời một vài người, thì mỗi một lời mời này sẽ là một cuộc gọi duy nhất. Call leg: Một call leg được nhận dạng bằng sự kết hợp của trường mào đầu Call – ID và địa chỉ xác định, thẻ của các trường mào đầu “To” và “From”. Client: là một chương trình ứng dụng gửi các yêu cầu SIP. Các Client có thể hoặc không thể tương tác một cách trực tiếp với một người sử dụng. Các User agent (UA) và các Proxy chứa các client (và các Server). Conference (hội nghị): là một phiên truyền thông đa phương tiện được nhận biết bởi một sự mô tả phiên chung. Một hội nghị có thể không có hoặc có nhiều thành viên và bao gồm những trường hợp của một hội nghị đa phương, hội nghị nhiều mắt lưới (full – mesh) và một “cuộc gọi điện thoại” hai bên, cũng như các hỗn hợp của các trường hợp này. Bao nhiêu cuộc gọi cũng có thể được sử dụng để tạo ra một hội nghị. Downstream (luồng xuống): gồm các yêu cầu được gửi trực tiếp từ phía chủ gọi đến phía bị gọi (nghĩa là từ UA Client đến UA Server). Final response (phúc đáp cuối cùng): là một phúc đáp kết thúc một phiên giao dịch SIP, trái lại một phúc đáp tạm thời không kết thúc một phiên giao dịch SIP. Tất cả các phúc đáp: 2xx, 3xx, 4xx, 5xx và 6xx đều là các phúc đáp cuối cùng. Initiator, calling party, caller (Bên khởi tạo, bên đang gọi, người gọi): Là bên khởi tạo một lời mời phiên. Chú ý rằng bên đang gọi không phải là bên tạo ra hội nghị. Invitation (lời mời): Là một yêu cầu được gửi đến một người sử dụng (hay một dịch vụ) để yêu cầu tham gia vào một phiên. Một lời mời SIP thành công gồm 2 giao dịch: một yêu cầu INVITE được theo sau bởi một yêu cầu ACK. Invitee, invited user, called party, callee (bên được mời, người bị gọi): Là người hay dịch vụ mà bên đang gọi đang mời tham gia vào một hội nghị. Yêu cầu hay phúc đáp đồng hình: Hai yêu cầu hoặc hai phúc đáp được định nghĩa là đồng hình theo các ý đồ của tài liệu này nếu chúng có cùng các giá trị trong các trường mào đầu của Call – ID, To, From và Cseq. Thêm vào đó, các yêu cầu đồng hình phải có cùng Request – URI và cùng thông số nhánh trong trường mào đầu Via của chúng. Location server (máy chủ định vị): chi tiết ở phần dịch vụ định vị. Location service (dịch vụ định vị): Một dịch vụ định vị được sử dụng bởi một SIP redirect hay proxy server để có được thông tin về các vị trí có thể có của người bị gọi. Các ví dụ về các tài nguyên của thông tin định vị gồm các đăng ký SIP, các cơ sở dữ liệu hay các giao thức đăng ký di động. Các dịch vụ định vị được đưa ra bởi các máy chủ định vị. Các máy chủ định vị có thể là một phần của một máy chủ SIP, nhưng cách thức mà một máy chủ SIP yêu cầu các dịch vụ định vị nằm ngoài phạm vi của tài liệu này. Outbound proxy: Là một proxy nằm gần nơi tạo ra các yêu cầu. Nó nhận tất cả các yêu cầu đi ra từ một UAC cụ thể, các Request – URL của các yêu cầu này nhận dạng một host không phải là outbound proxy. Sau bất kỳ một xử lý cục bộ nào, outbound proxy sẽ gửi những yêu cầu này đến các địa chỉ được chỉ ra trong Request – URL. (Tất cả các proxy server khác đều được xem xét một cách đơn giản như là các proxy, chứ không phải là các inbound proxy). Parallel search (tìm kiếm song song): Trong một tìm kiếm song song, một proxy đưa ra một vài yêu cầu đến các vị trí có thể có của người sử dụng trong khi nhận một yêu cầu đầu vào. Hơn là đưa ra một yêu cầu và sau đó đợi cho đến khi nhận được phúc đáp cuối cùng trước khi đưa ra một yêu cầu kế tiếp như trong một tìm kiếm tuần tự, một tìm kiếm song song đưa ra các yêu cầu mà không cần đợi kết quả của các yêu cầu trước đó. Provisional response (phúc đáp tạm thời): Là một phúc đáp được sử dụng bởi máy chủ để chỉ thị tiến trình nhưng nó không kết thúc một giao dịch SIP. Phúc đáp 1xx là phúc đáp tạm thời, các phúc đáp khác là các phúc đáp cuối cùng. Proxy, proxy server: Là một chương trình trung gian hoạt động cả như là một máy chủ và một máy khách cho mục đích tạo ra các yêu cầu với tư cách của các máy khách khác. Các yêu cầu được cung cấp một cách nội bộ hoặc đưa chúng qua các máy chủ khác sau những biên dịch cần thiết. Một proxy biên dịch và nếu cần thiết nó ghi lại một bản tin yêu cầu trước khi chuyển tiếp bản tin đó. Ví dụ, các proxy server được sử dụng để định tuyến các yêu cầu, thực thi các chính sách, điều khiển các tường lửa. Redirect server: Một redirect server là một máy chủ mà nó nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa chỉ hiện có thành một số địa chỉ mới và gửi trả lại các địa chỉ này cho máy khách. Không giống như một proxy server, nó không khai báo yêu cầu SIP của bản thân nó. Không giống như một UA Server, nó không chấp nhận các cuộc gọi. Registrar (trạm đăng ký): Một trạm đăng ký là một máy chủ mà nó nhận các yêu cầu REGISTER. Một trạm đăng ký được định vị chung với một proxy hoặc redirect server và có thể tạo ra sẵn sàng thông tin của nó thông qua máy chủ định vị (location server). Ringback (hồi âm chuông): Hồi âm chuông là chuông báo hiệu được tạo ra bởi ứng dụng của máy khách phía gọi để chỉ ra rằng bên bị gọi đang được thông báo (đổ chuông). Server (máy chủ): Một máy chủ là một chương trình ứng dụng mà nó nhận các yêu cầu để xử lý và gửi trả lại các đáp ứng cho những yêu cầu đó. Các máy chủ là các proxy, redirect, UAS hoặc registrar. Session (phiên): Từ định nghĩa SDP: “Một phiên truyền thông đa phương tiện là một tập các phía gửi và nhận đa phương tiện và các luồng dữ liệu từ phía gửi đến phía nhận. Một hội nghị đa phương tiện là một ví dụ của một phiên truyền thông đa phương tiện.” Như được định nghĩa, một bên bị gọi có thể được mời tham gia cùng 1 phiên một vài lần bởi các cuộc gọi khác nhau. Nếu SDP được sử dụng, một phiên được định nghĩa bằng sự ghép nối của các phần tử: tên người dùng, ID của phiên, kiểu mạng, kiểu địa chỉ và địa chỉ trong các trường gốc. (SIP) transaction (giao dịch SIP): Một giao dịch SIP xuất hiện giữa một máy khách và một máy chủ và bao gồm tất cả các bản tin từ yêu cầu đầu tiên được gửi từ máy khách đến máy chủ cho đến phúc đáp cuối cùng được gửi từ máy chủ về máy khách. Một giao dịch được nhận biết bởi chuỗi số Cseq trong một call leg đơn lẻ. Yêu cầu ACK có cùng chuỗi số Cseq với yêu cầu INVITE tương ứng, nhưng bao gồm một giao dịch của riêng nó. Stateless Proxy (proxy phi trạng thái): Là một thực thể logic mà nó không duy trì trạng thái của một phiên giao dịch SIP. Một proxy phi trạng thái chuyển tiếp tất cả các yêu cầu nó nhận ở đường xuống và tất cả các phúc đáp nó nhận ở đường lên. Stateful Proxy (proxy trạng thái): Là một thực thể logic duy trì thông tin trạng thái của ít nhất một giao dịch SIP. Upstream (đường lên): Các phúc đáp được gửi trực tiếp từ máy chủ UA đến máy khách UA. URL – encoded (mã URL): Là một chuỗi ký tự được mã hoá theo RFC 1738. User agent client (UAC): Một UAC là một ứng dụng khách khởi đầu một yêu cầu SIP User agent server (UAS): Một UAS là một ứng dụng chủ mà nó giao tiếp với người sử dụng khi một yêu cầu SIP được nhận và nó gửi trả lại một phúc đáp cho người sử dụng đó. Phúc đáp đó chấp nhận, từ chối hoặc chuyển tiếp yêu cầu đó. User agent (UA): Một ứng dụng hoạt động cả như UAC và UAS. Các Proxy, Redirect, Location và Registrar Server được định nghĩa ở trên là các thực thể logic; các sự thực thi có thể kết hợp chúng thành một chương trình ứng dụng đơn nhất. Các thuộc tính của các kiểu máy chủ SIP khác nhau được cho trong bảng 4.1. Bảng 4.1. Các thuộc tính của các kiểu máy chủ SIP khác nhau 4.1.2.2. Các thành phần của hệ thống SIP Xét trên quan điểm Client / Server, các thành phần chính của một hệ thống SIP bao gồm (Hình 4.1): Đầu cuối SIP (UAC/UAS). Proxy server. Location server. Redirect server. Registrar server. Hình 4.1. Cấu trúc của hệ thống SIP User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, nó có thể là một máy điện thoại SIP hay một máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP. UA có thể khởi tạo, thay đổi hay giải phóng cuộc gọi. Trong đó phân biệt hai loại UA: UAC (User Agent Client) và UAS (User Agent Server). UAC là một thực thể thực hiện việc khởi tạo một cuộc gọi còn UAS là một thực thể thực hiện việc nhận cuộc gọi. Nhưng cả UAC và UAS đều có thể giải phóng cuộc gọi. Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động cả như Server và cả như Client để thực hiện các yêu cầu thay thế cho các đầu cuối khác. Tất cả các yêu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server (nếu có thể) hoặc nó chuyển đến cho các máy chủ khác. Trong 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 khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển đi. Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp 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 SIP sang một số địa chỉ khác và gửi lại những địa chỉ này 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 cứ một yêu cầu nào. Redirect Server cũng không thực hiện việc chấp nhận hay huỷ cuộc gọi. Registrar Server là phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký Register. Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh như xác nhận người sử dụng. Thông thường 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 máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với Server. Nếu đầu cuối cần thông báo với Server về địa điểm của mình thì bản tin Register được gửi đi. Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ. 4.1.3. Khái quát về hoạt động của SIP Trong hội thoại SIP, mỗi bên tham gia (bên chủ gọi và bên bị gọi) được gắn một địa chỉ SIP hay còn gọi là SIP URL. Người sử dụng phải đăng ký vị trí của họ với SIP Server. Để tạo một cuộc gọi SIP, phía chủ gọi định vị tới máy phục vụ thích ứng và sau đó gửi một yêu cầu SIP. Hoạt động SIP thường xuyên nhất là lời mời các thành viên tham gia hội thoại. Thành phần Register đóng vai trò tiếp nhận các yêu cầu đăng ký từ UA và lưu trữ các thông tin này tại một dịch vụ phi SIP (Non-SIP). 4.1.3.1. Địa chỉ SIP Các đối tượng được đánh địa chỉ bởi SIP là các người sử dụng tại các trạm, những người sử dụng này dược định danh bằng một SIP URL. SIP URL có dạng user@host. Phần user là một tên của người sử dụng hay tên của một máy điện thoại. Phần host có thể là một tên miền hoặc một địa chỉ mạng. SIP URL được dùng trong các bản tin SIP để thông báo về nơi gửi (From), đích hiện thời (Request URI) và nơi nhận cuối cùng (To) của một yêu cầu SIP và chỉ rõ địa chỉ gián tiếp. Một SIP URL có thể gắn vào một trang Web hoặc những siêu liên kết (Hyperlink) khác để thông báo rằng người dùng hoặc dịch vụ có thể gọi thông qua SIP. Một địa chỉ SIP URL có thể chỉ rõ một cá nhân (có thể được định vị tại một trong các hệ thống đầu cuối), người khả dụng đầu tiên từ một nhóm các cá nhân hoặc toàn bộ một nhóm. Ví dụ, khuôn dạng địa chỉ: sip: sales@example.com nói chung là không đủ để quyết định mục đích của người gọi. 4.1.3.2. Quá trình định vị tới máy chủ SIP Khi một Client muốn gửi đi một yêu cầu, Client sẽ gửi bản tin yêu cầu đó tới SIP Proxy Server (như trong HTTP), hoặc tới địa chỉ IP và cổng tương ứng trong địa chỉ của yêu cầu SIP (Request-URI). Trường hợp đầu, yêu cầu được gửi tới SIP Proxy Server không phụ thuộc vào địa chỉ của yêu cầu đó là như thế nào. Với trường hợp sau, Client phải xác định giao thức, cổng và địa chỉ IP của Server mà yêu cầu được gửi đến. Một Client thực hiện các bước tiếp theo để có được những thông tin này. Tại mỗi bước, trừ các trạng thái khác, Client cố gắng liên lạc với Server theo số cổng được chỉ ra trong địa chỉ yêu cầu SIP (Request-URI). Nếu không có số cổng nào chỉ ra trong Request-URI, Client sẽ sử dụng địa chỉ cổng mặc định là 5060. Nếu Request-URI chỉ rõ là sử dụng giao thức TCP hay UDP, Client sẽ làm việc với Server theo giao thức đó. Nếu không có giao thức nào được chỉ ra thì Client cố gắng dùng giao thức UDP (nếu không hỗ trợ TCP) hoặc sử dụng giao thức TCP cho hoạt động của mình (chỉ được hỗ trợ TCP mà không được hỗ trợ UDP). Client cố gắng tìm một hay nhiều địa chỉ cho SIP Server bằng việc truy vấn DNS (Domain Name System) theo các thủ tục sau: Nếu địa chỉ Host trong địa chỉ Request-URI là một địa chỉ IP thì Client làm việc với Server bằng địa chỉ được đưa ra. Nếu đó không phải là một địa chỉ IP, Client thực hiện bước tiếp theo. Client đưa ra câu hỏi tới DNS Server về bản ghi địa chỉ cho địa chỉ Host trong địa chỉ Request-URI. DSN sẽ trả về một bản ghi danh sách các địa chỉ. Lúc đó việc lựa chọn một trong các địa chỉ này là tùy ý. Còn nếu DNS Server không đưa ra bản ghi địa chỉ, Client sẽ kết thúc hoạt động, có nghĩa nó không thực hiện được việc định vị máy chủ. Nhờ bản ghi địa chỉ, sự lựa chọn tiếp theo cho giao thức mạng của Client có nhiều khả năng thành công hơn. Một quá trình thực hiện thành công là quá trình có một bản ghi chứa trong phần trả lời và Server làm việc ở một trong những địa chỉ chứa trong trả lời đó. 4.1.3.3. Giao dịch SIP Khi có địa chỉ IP của SIP Server thì yêu cầu sẽ được gửi đi theo tầng vận chuyển giao thức TDP hay UDP. Client gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP đến máy chủ đó và nhận lại một hoặc nhiều các phúc đáp từ máy chủ. Một yêu cầu cùng với các phúc đáp được tạo ra bởi yêu cầu đó tạo thành một giao dịch SIP. Tất cả các phúc đáp cho một yêu cầu mang cùng các giá trị trong các trường: Call – ID, Cseq, To, và From. Yêu cầu ACK xác định sự nhận một phúc đáp INVITE không là một phần của giao dịch vì nó có thể di chuyển giữa một tập các host khác nhau. Mỗi cuộc gọi trong SIP được định danh bởi một trường định danh cuộc gọi (Call-ID). Một yêu cầu phải cần có thông tin gửi đi từ đâu (From) và tới đâu (To). Trường From và To đều có cấu trúc theo khuôn dạng SIP-URL. Trường CSeq lưu trữ thông tin về phương thức sử dụng trong phiên, trường CSeq có dạng: CSeq = “CSeq”: “DIGIT Method” Trong đó DIGIT là số nguyên không dấu 32 bit. Nếu một giao thức điều khiển luồng tin cậy được sử dụng, yêu cầu và các phúc đáp trong một giao dịch đơn lẻ được mang trên cùng kết nối. Một vài yêu cầu SIP từ cùng máy khách đến cùng máy chủ có thể sử dụng cùng kết nối hoặc có thể sử dụng một kết nối mới cho mỗi yêu cầu. Nếu một client gửi yêu cầu thông qua một giao thức datagram đơn hướng như UDP thì các UA thu sẽ định hướng phúc đáp theo thông tin chứa trong các trường mào đầu Via. Mỗi proxy server trong tuyến chuyển tiếp của yêu cầu chuyển tiếp phúc đáp sử dụng các trường mào đầu Via này. 4.1.3.4. Lời mời SIP Một lời mời SIP thành công gồm hai yêu cầu INVITE và ACK. Yêu cầu INVITE thực hiện lời mời một thành viên tham gia hội thoại. Khi phía bị gọi đồng ý tham gia, phía chủ gọi xác nhận đã nhận một bản tin đáp ứng bằng cách gửi đi một yêu cầu ACK. Nếu phía chủ gọi không muốn mời thành viên tham gia cuộc gọi nữa nó sẽ gửi yêu cầu BYE thay cho ACK. Thông điệp INVITE chứa thành phần mô tả phiên (SDP) và phương thức tiến hành trao đổi ứng với phiên đó. Với các phiên đa hướng, phần mô tả phiên liệt kê kiểu và khuôn dạng của các phương tiện (Media) để phân phối cho phiên hội thoại. Với một phiên đơn hướng, phần mô tả phiên liệt kê kiểu và khuôn dạng của các phương tiện mà phía chủ gọi muốn sử dụng và nơi những dữ liệu muốn gửi đi. Trường hợp máy phục vụ ủy quyền (Proxy Server): Proxy Server (PS) tiếp nhận lời mời INVITE. PS tra cứu thông tin ở dịch vụ định vị ngoài SIP. PS nhận thông tin để tạo ra địa chỉ chính xác. PS tạo lại INVITE trong trường Request URI và chuyển tiếp. UAS thông báo bị gọi. PS nhận đáp ứng chấp nhận 200 OK từ UAS. PS trả về kết quả thành công cho chủ gọi. Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK. Yêu cầu xác nhận được chuyển tiếp qua PS. Chú ý: Một ACK có thể được gửi trực tiếp đến User được gọi qua Proxy. Tất cả các yêu cầu và đáp ứng phải có cùng Call-ID. Trường hợp máy phục vụ gián tiếp (Redirect Server): PS tiếp nhận lời mời INVITE. Liên lạc với dịch vụ định vị. Trả lời địa chỉ chủ gọi. Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK đến PS. Chủ gọi tạo một yêu cầu mới cùng một Call-ID nhưng có CSeq cao hơn tới địa chỉ trả lời bởi Server đầu tiên. Bị gọi gửi đáp ứng chấp nhận 200 OK. Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK. 4.1.3.5. Định vị người dùng Một đối tượng bị gọi có thể di chuyển giữa một số các hệ thống đầu cuối khác nhau theo thời gian. Một máy chủ định vị cũng có thể sử dụng một hay nhiều giao thức khác nhau để xác định hệ thống đầu cuối mà tại đó một người sử dụng có thể liên lạc. Một máy chủ định vị có thể đưa ra một vài vị trí vì người sử dụng được đăng nhập vào tại một vài host đồng thời hoặc bởi vì máy chủ định vị lỗi. Máy chủ SIP kết hợp các kết quả để đưa ra một danh sách các vị trí. Đối với từng kiểu SIP Server thì hoạt động sau khi nhận được danh sách các vị trí khác nhau là khác nhau. Một SIP Redirect Server sẽ trả lại danh sách địa chỉ cho Client với các mào đầu Contact. Một SIP proxy server có thể thử lần lượt hoặc song song các địa chỉ cho đến khi cuộc gọi thành công (phúc đáp 2xx) hoặc bên bị gọi từ chối cuộc gọi (phúc đáp 6xx). Nếu một proxy server chuyển tiếp một yêu cầu SIP, nó phải bổ sung địa chỉ của nó vào vị trí bắt đầu của danh sách các trạm chuyển tiếp được ghi trong các mào đầu Via. Dấu vết Via đảm bảo rằng các trả lời có thể đi theo cùng tuyến đó theo hướng ngược lại, việc đảm bảo hoạt động chính xác nhờ tuân theo các tường lửa và tránh lặp lại yêu cầu. Ở hướng phúc đáp, mỗi host phải xoá bỏ Via của nó, do đó thông tin định tuyến nội bộ được che khuất đối với phía bị gọi và các mạng bên ngoài. 4.1.3.6. Thay đổi một phiên hiện tại Trong một vài trường hợp, cần phải thay đổi các thông số của phiên hội thoại hiện tại. Việc đó được thực hiện bởi việc phát lại các yêu cầu INVITE. Các yêu cầu INVITE đó có cùng trường Call-ID nhưng có trường mào đầu và trường bản tin khác với yêu cầu ban đầu để mang thông tin mới. Các bản tin INVITE đó phải có chỉ số CSeq cao hơn các yêu cầu trước. Ví dụ: có hai thành viên đang hội thoại và muốn có thêm một người thứ ba tham gia. Một trong hai thành viên sẽ mời thành viên thứ ba tham gia với một địa chỉ đa hướng (Multicast) mới và đồng thời gửi một bản tin INVITE đến thành viên thứ hai với trường miêu tả phiên đa hướng nhưng có trường Call-ID cũ. 4.1.4. Các loại bản tin SIP SIP là giao thức dạng Text sử dụng bộ ký tự ISO 10646 trong mã hoá UTF-8 (RFC 2279). Điều này tạo cho SIP tính linh hoạt, mở rộng và dễ thực thi các ngôn ngữ lập trình cấp cao như Java, Tol, Perl. Cú pháp của SIP gần giống với giao thức HTTP, nó cho phép dùng lại mã và đơn giản hóa sự liên kết của các máy phục vụ SIP với các máy phục vụ Web. Tuy nhiên, SIP không phải là một dạng mở rộng của HTTP. Khác với HTTP, SIP có thể sử dụng giao thức UDP. Bản tin SIP được chia làm hai loại: Bản tin yêu cầu từ Client tới Server và bản tin đáp ứng từ Server trả lời cho Client: SIP-message = Request/ Response 4.1.4.1. Bản tin yêu cầu (Request) Bản tin Request có khuôn dạng gồm hai phần cơ bản: Request-line và phần mào đầu-header (với 3 loại header): Request=Request-line*(General-header/Request-header/ Entity-header) CLRF [message-body] Trong đó thành phần Request-line chứa tên phương thức, một Request – URI và số phiên bản của giao thức. Các thành phần được ngăn cách với nhau bằng một khoảng trắng (SP). Cũng như các dòng khác, dòng khởi đầu được kết thúc bằng một ký tự xuống dòng (CRLF). Request-line = Method SP Request-URI SP SIP-Version Trong đó: Method (Phương thức SIP): SIP định nghĩa 6 phương thức cơ bản như trong bảng 4.2. Request-URI: Trường Request-URI có khuôn dạng theo SIP URL. Nó thông báo cho User hoặc dịch vụ về địa chỉ hiện tại. Khác với trường “To”, Request-URI có thể được ghi lại bởi Proxy (trường hợp máy phục vụ ủy quyền). SIP Version: Phiên bản SIP là các bản SIP được đưa ra các lần khác nhau. Cả hai bản tin Request và Response đều chứa phiên bản của SIP được sử dụng SIP Version. Hiện tại phiên bản SIP là 2.0. Bảng 4.2. Các phương thức SIP INVITE Mời thành viên tham gia hội thoại. ACK Yêu cầu xác nhận đã nhận được đáp ứng chập nhận (OK) cho yêu cầu INVITE. OPTIONS Hỏi khả năng của máy phục vụ SIP. BYE Yêu cầu giải phóng cuộc gọi CANCEL Hủy bỏ yêu cầu sắp được thực hiện với cùng giá trị trong các trường Call_ID, From, To, Cseq của yêu cầu đó bằng cách ngừng quá trình tìm kiếm báo hiệu. REGISTER Đăng ký danh sách địa chỉ liên hệ của người dùng với máy phục vụ. 4.1.4.2. Bản tin phúc đáp (Response) Sau khi nhận và thông dịch một bản tin yêu cầu, phía nhận thực hiện trả lời bằng một bản tin phúc đáp. Khuôn dạng bản tin cũng gồm hai phần cơ bản: Status-line và phần mào đầu header (với 3 loại header): Response = Status-line *(General-header/ Response-header/ Entity-header) CLRF [message-body] Trong đó thành phần Status-line có cấu trúc sau: (SP là ký tự phân cách): Status-line = SIP-Version SP status-code SP Reason-phrase SIP Version: Cũng giống như trong bản tin Request. Status-code và Reason-phrase: Status-code là một mã kết quả nguyên gồm 3 digit, chỉ ra kết quả của việc cố gắng thực hiện và mức độ thỏa mãn yêu cầu. Reason-Phrase thì dùng để đưa ra một lời giải thích ngắn cho Status-code. Status-code mục đích là để sử dụng cho Server còn Reason-phrase là dùng cho User. Client không thể yêu cầu hiển thị hay kiểm tra Reason-phrase. Status-code gồm 3 digit. Digit đầu tiên định nghĩa loại đáp ứng, hai digit sau không có vai trò phân loại. SIP 2.0 định nghĩa 6 giá trị của digit đầu tiên như sau: Bảng 4.3. Các mã trạng thái SIP 1xx Tìm kiếm, báo hiệu, sắp hàng đợi 2xx Thành công 3xx Chuyển tiếp yêu cầu 4xx Lỗi phía người dùng 5xx Lỗi phía Server 6xx Lỗi chung: đường dây đang bận, từ chối,…. Mã đáp ứng SIP có thể mở rộng được. Các ứng dụng SIP không yêu cầu phải hiểu rõ về ý nghĩa của tất cả mã đáp ứng được đăng ký mà chỉ cần hiểu các loại mã đáp ứng, ý nghĩa của digit đầu tiên. 4.1.4.3. Cấu trúc bản tin SIP Cả hai loại bản tin trên đều sử dụng chung một định dạng cơ bản được quy định trong RFC 2822 với cấu trúc gồm một dòng khởi đầu (start – line), một số trường tiêu đề và một phần thân bản tin tuỳ chọn (hình 4.2). Cấu trúc này được tóm tắt như sau: generic-message = start-line *message-header CRLF [ message-body ] Với start-line = Request-Line / Status-Line Hình 4.2. Cấu trúc bản tin SIP Trong đó, dòng bắt đầu, các dòng tiêu đề hay các dòng trắng phải được kết thúc bằng một ký tự xuống dòng (CRLF) và phải lưu ý rằng dòng trắng vẫn phải có để ngăn cách phần tiêu đề và phần thân của bản tin ngay cả khi phần thân bản tin là rỗng. Start line: Mỗi bản tin SIP được bắt đầu với một Start Line, Start Line vận chuyển loại bản tin (phương thức trong các Request, và mã đáp ứng trong các bản tin đáp ứng) và phiên bản của giao thức. Start line có thể là Request-Line (trong các request) hoặc là Status-Line (trong các response). Headers: Các trường Hearder của SIP được sử dụng để vận chuyển các thuộc tính của bản tin và để thay đổi ý nghĩa của bản tin. Chúng tương tự như các trường tiêu để của bản tin HTTP theo cả cú pháp và ngữ nghĩa (thực tế có một vài tiêu đề được mượn từ HTTP) cho nên chúng luôn có khuôn dạng như sau: :. Thứ tự các trường tiêu đề khác tên là không quan trọng (nhưng các tiêu đề mà được sử dụng để định tuyến bởi các proxy sẽ được đặt trước). Thứ tự các tiêu đề có cùng tên là quan trọng. Tiêu đề bản tin bao gồm bốn loại: Tiêu đề chung. Tiêu đề Request. Tiêu đề Response. Tiêu đề thực thể. Body: Thân bản tin được sử dụng để mô tả phiên được khởi tạo (ví dụ: trong một phiên multimedia phần này sẽ mang loại mã hóa audio và video, tốc độ lấy mẫu …), hoặc nó có thể được sử dụng để mang dữ liệu dưới dạng text hoặc nhị phân (không được dịch) mà liên quan đến phiên đó. Phần thân bản tin có thể xuất hiện trong cả bản tin yêu cầu và đáp ứng. Các loại Body bao gồm: SDP: Session Description Protcol. MIME: Multipurpose Internet Mail Extentions. Các phần khác: được định nghĩa trong IETF. 4.1.5. Đánh giá SIP SIP là giao thức đề cử được tổ chức IETF đưa ra. Nó ra đời với mục đích đơn giản hoá cơ chế báo hiệu và điều khiển cuộc gọi cho VoIP. SIP là giao thức dạng text, các lệnh SIP có cấu trúc đơn giản để các thiết bị đầu cuối dễ dàng phân tích và sửa đổi. Các ưu điểm nổi bật của SIP là: Tính mở rộng một cách tự nhiên của giao thức cho phép dễ dàng định nghĩa và thi hành trong tương lai. Cho phép tạo các thiết bị đầu cuối một cách đơn giản và dễ dàng mà vẫn đảm bảo chi phí thấp. Tuy nhiên SIP vẫn còn có các nhược điểm: SIP là giao thức rất mới, cần được tiếp tục hoàn thiện. Nó chỉ đề cập tới một phạm vi hẹp trong toàn bộ phiên truyền thông nên cần phải được kết hợp với các giao thức khác trong quá trình xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh. Khả năng giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh kém. 4.2. H.323 4.2.1. Tổng quan về H.323 Khuyến nghị H.323 đầu tiên (phiên bản 1) được ra đời vào tháng 5/1996, do Tổ chức Viễn Thông Quốc Tế ITU (International Telecommunication Union) phê chuẩn. H.323 định nghĩa cách thức truyền âm thanh, dữ liệu và hình ảnh thời gian thực qua các mạng LAN, WAN. Với sự phát triển mạnh mẽ của thoại gói và thoại IP, phiên bản 2 của H.323 đã ra đời, nó bổ sung sự mô tả các thành phần cấu thành hệ thống, các thông báo, thủ tục cho các cuộc gọi đa phương thức thời gian thực được thiết lập giữa hai hoặc nhiều hơn các thực thể giao tiếp trên mạng gói. Khuyến nghị H.323 về một hệ thống truyền thông đa phương tiện trên nền IP mang tính chất toàn diện, linh hoạt. Nó hỗ trợ việc sử dụng các chuẩn truyền thông đã có sẵn như các chuẩn nén, Q931….Vì vậy ta có thể xây dựng các ứng dụng đa phương thức, kèm cả dữ liệu và thoại. Các ứng dụng H.323 được thị trường hoá do những nguyên nhân sau: H.323 thiết lập các chuẩn truyền thông dựa trên nền sẵn có là mạng IP. Nó cũng được thiết kế để bù được độ trễ trên mạng LAN, cho phép người sử dụng các ứng dụng đa phương thức mà không cần thay đổi nền mạng trước đó. Độ rộng dải thông mạng LAN như Ethernet ngày càng tăng, từ 10 đến 100 Mbps tới tận Gbps và tốc độ máy tính cá nhân hiện thời cũng đã đạt tới tốc độ xử lý GHz. Bằng việc cung cấp tính tương tác giữa thiết bị tới thiết bị, ứng dụng tới ứng dụng, đại lý tới đại lý, H.323 cho phép tương thích giữa các sản phẩm khác nhau. H.323 cung cấp chuẩn để giao tiếp được giữa các mạng LAN và các mạng khác. Với H.323, nhà quản lý mạng có thể tiết kiệm được giải thông trên mạng mà cần thiết cho truyền thông. Việc hỗ trợ đa phát đáp trong hội thoại với số thành viên nhỏ cũng giảm bớt được yêu cầu giải thông. H.323 được chấp nhận bởi rất nhiều các công ty máy tính, tổ chức viễn thông hàng đầu như ITU, Intel, Microsoft, Cisco, IBM thống nhất về một chuẩn chung. Khuyến nghị H.323 bao gồm cả các yêu cầu về dịch vụ giao tiếp thoại và hình ảnh trong mạng LAN mà không có cơ chế đảm bảo về chất lượng dịch vụ (QoS). Nó cũng kết hợp chặt chẽ với chuẩn T.120 chỉ định dữ liệu cho cuộc hội thoại. 4.2.2. Kiến trúc mạng và các thành phần của H.323 Hình 4.3. Kiến trúc mạng và các thành phần H.323 H.323 định nghĩa 4 thành phần chính của hệ thống giao tiếp: 4.2.2.1. Đầu cuối H.323 Là các điểm đầu cuối trong mạng LAN. Terminal đơn thuần là máy tính cá nhân hoặc một thiết bị độc lập nào đó hỗ trợ giao tiếp hai chiều thời gian thực với các máy trạm khác qua thoại và dữ liệu. Mỗi Terminal phải đảm bảo tính tương thích với các loại mạng khác nhau. Các thành phần bắt buộc và tuỳ chọn của nó được mô tả trên hình 4.4. Các đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các giao thức sau: H.245 cho việc chuyển đổi dung lượng của đầu cuối và cho việc tạo lập một kênh truyền thông. H.225 cho việc báo hiệu và thiết lập cuộc gọi. RAS cho việc khai báo và các điều khiển cho phép khác với một Gatekeeper. RTP/RTCP cho việc sắp xếp thành dãy các gói tin thoại và hình ảnh. Các đầu cuối H.323 cũng phải hỗ trợ G.711 vì kết nối cơ bản tối thiểu của H.323 là thoại. Các thành phần tuỳ chọn trong một đầu cuối H.323 là các Codec cho hình ảnh, giao thức T-120 cho hội nghị dữ liệu, và MCU cho khả năng hội nghị đa điểm. Hình 4.4. Đầu cuối H.323 4.2.2.2. Cổng phương tiện (GW) Hình 4.5. Cấu tạo GW Một GW cung cấp khả năng kết nối giữa một mạng H.323 với các mạng khác. Ví dụ như: một GW có thể kết nối liên lạc giữa một đầu cuối H.323 với các mạng SCN (SCN bao gồm tất cả các mạng chuyển mạch thoại như kiểu PSTN). Khả năng kết nối các mạng khác nhau này được thực hiện bởi việc phiên dịch giao thức cho việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, bằng việc chuyển đổi các định dạng truyền thông giữa các mạng khác nhau, và bằng việc trao đổi thông tin giữa các mạng mà kết nối bởi GW. Tuy nhiên việc kết nối giữa các đầu cuối H.323 sẽ không đòi hỏi sự có mặt của một GW (Hình 4.5). 4.2.2.3. Giám sát cổng truyền thông (GK) Một vùng H.323 (zone) trên cơ sở mạng IP là tập hợp của tất cả các đầu cuối. Trong đó, mỗi đầu cuối được gán với một bí danh. Mỗi miền được quản trị bởi một GK duy nhất, là trung tâm đầu não, đóng vai trò giám sát mọi hoạt động trong miền đó. Đây là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiên nếu có mặt GK trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các GW phải hoạt động theo các dịch vụ của GK đó. Mọi thông tin trao đổi của GK đều được định nghĩa trong RAS. Mỗi người dùng tại đầu cuối được GK gán cho một mức ưu tiên duy nhất. Mức ưu tiên này rất cần thiết cho cơ chế báo hiệu cuộc gọi mà cùng một lúc nhiều người sử dụng. H.323 định nghĩa cả những tính chất bắt buộc tối thiểu phải có cho GK và các những đặc tính tuỳ chọn . Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một GK gồm: Phiên dịch địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thông, quản lý “vùng”. Các chức năng tuỳ chọn của GK gồm có: Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi Các thành phần chính của một GK được mô tả trên hình 4.6. Vai trò vị trí của GK như hình 4.7. GK hoạt động ở hai chế độ: Chế độ trực tiếp: GK chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không tham gia vào các hoạt động kết nối khác. Chế độ chọn đường: GK là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi giữa các bên. Hình 4.6. Cấu trúc GK Hình 4.7. Vai trò và vị trí của GK Các chức năng của Gatekeeper được trình bày trong bảng dưới đây: Bảng 4.4. Các chức năng Gatekeeper Chức năng Định nghĩa Biên dịch địa chỉ (Address Translation) Người gọi thường không biết địa chỉ IP tại đầu cuối của người nghe mà chỉ biết bí danh của người đó. Để thiết lập cuộc gọi thì Gatekeeper phải dịch bí danh này sang địa chỉ IP Điều khiển quyền truy nhập (Admission Control) Với một tài nguyên mạng cụ thể, người quản trị mạng đặt ra một ngưỡng chỉ số hội thoại cùng lúc cho phép trên mạng đó. Gatekeeper có nhiệm vụ từ chối kết nối mới mỗi khi đạt tới ngưỡng. Nó điều khiển quyền truy nhập mạng của người dùng theo mức ưu tiên đã gán trước. Điều khiển băng thông (Bandwidth Control) Giám sát và điều khiển việc sử dụng dải thông mạng. Đồng thời Gatekeeper cũng phải đảm bảo lưu lượng thông tin truyền không được vượt quá tải của mạng do nhà quản trị mạng đặt ra. Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling) Tùy chọn Gatekeeper cung cấp địa chỉ đích cho người gọi theo hai chế độ trực tiếp và chọn đường. Tại chế độ trực tiếp, sau khi cung cấp địa chỉ đích thì Gatekeeper ngừng tham gia hoạt động “bắt tay” giữa các bên. Tại chế độ chọn đường, địa chỉ đích là địa chỉ của Gatekeeper nên nó đóng vai trò trung gian chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi trong quá trình bắt tay giữa các bên. Gatekeeper xử lý các thông tin báo hiệu Q.931 trao đổi giữa các bên. Quản lý băng thông (Bandwidth Management) Tùy chọn Gatekeeper để giới hạn số cuộc gọi cùng lúc trong miền của nó trong phiên Q.931. Dịch vụ quản lý cuộc gọi (Call Management Service) Tùy chọn Gatekeeper lưu trữ một danh sách các cuộc gọi hiện thời để cấp thông tin cho việc quản lý giải thông và để xác định đầu cuối nào đang bận. Dịch vụ xác nhận cuộc gọi (Call Authrization Service) Gatekeeper loại bỏ cuộc gọi khi quá trình xác nhận là sai ngay cả khi chưa tới ngưỡng. Dịch vụ chỉ dẫn (niên giám) (Directory Service) Cơ sở dữ liệu của Gatekeeper chứa thông tin về người sử dụng để phục vụ quá trình tìm kiếm người dùng. 4.2.2.4. Đơn vị điều khiển đa điểm (MCU) 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 và cung cấp các đặc trưng trộn âm thanh và hình ảnh (nếu cần) cho các Terminal. MCU bao gồm hai thành phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) có nhiệm vụ thiết lập và quản lý hội thoại nhiều bên qua H.245. MC có thể được đặt trong GK, GW, đầu cuối hoặc MCU. Bộ xử lý đa điểm (MP): đóng vai trò trộn 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 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 phải thông qua MCU. Ngoài ra, có thể kết hợp giữa hai loại này tạo thành MCU lai ghép. Hình 4.8. Cấu tạo của MCU Vùng hoạt động Hình 4.9. Một vùng hoạt động đơn giản Một vùng hoạt động H.323 là một tập hợp tất cả các đầu cuối, các GW và các MCU chịu sự quản lý của duy nhất một GK. Vùng hoạt động này độc lập với topo của mạng thực tế và có thể bao gồm nhiều phân đoạn (segment) mạng nối với nhau qua router hay các thiết bị khác. Mô hình về một đoạn mạng đơn giản được minh họa trong hình sau: 4.2.3. Chồng giao thức sử dụng trong H.323 Chồng các giao thức trong H.323 và vị trí của chúng theo mô hình OSI được mô tả trong hình 4.10. Bao gồm: Các chuẩn mã hoá và giải mã thoại (Audio CODECs): G711, G722, G728, G729, G723.1. Các chuẩn mã hoá và giải mã hình ảnh (Video CODECs): H261, H263. Bản tin H.225 khai báo, cho phép và quản lý trạng thái RAS (Registration, Admision, and Status). Bản tin H.225 cho báo hiệu cuộc gọi. Bản tin H.245 điều khiển cuộc gọi. Giao thức điều khiển thời gian thực (RTCP) Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP). Hình 4.10. Chồng giao thức H.323 4.2.3.1. Bản tin báo hiệu cuộc gọi H.225 Bản tin H.225 RAS Bảng 4.5. Các thông báo của H.225 RAS Tên thông báo Chức năng Yêu cầu quyền truy nhập (Admission Request- ARQ) Một đầu cuối gửi yêu cầu tới Gatekeeper, xin phép được truy nhập vào mạng chuyển mạch gói. Gatekeeper có thể chấp nhận (ACF) hay loại bỏ (ARJ). Yêu cầu băng thông (Bandwidth Request- BRQ) Đầu cuối gửi yêu cầu để thay đổi băng thông, Gatekeeper có thể chấp nhận (BCF) hoặc loại bỏ (BRJ). Gatekeeper cũng có thể hỏi lại cơ chế truyền băng thông thấp hay cao. Yêu cầu giải phóng cuộc gọi (Disengage Request- DRQ) Đầu cuối gửi thông báo tới Gatekeeper liên kết đang bị loại bỏ, hoặc Gatekeeper gửi thông báo bắt buộc kết thúc cuộc gọi (bên nhận phải gửi DCF). Bên nhận có thể chấp nhận (DCF) hoặc từ chối (DRJ), Gatekeeper có thể từ chối (DRJ) nếu đầu cuối chưa đăng ký với nó. Yêu cầu thông tin trạng thái (InfoRequest- IRQ) Gatekeeper gửi yêu cầu tới Terminal để lấy thông tin trạng thái. Terminal trả lời qua IRR. Phúc đáp yêu cầu thông tin (InfoRequest Response- IRR) Đáp ứng yêu cầu của IRQ. Yêu cầu cục bộ (Location Request- LRQ) Yêu cầu Gatekeeper cung cấp địa chỉ dịch. Gatekeeper có thể phúc đáp (LCF) và khi đó trong lời đáp có chứa địa chỉ đích, hoặc có thể loại bỏ (LRJ). Bản tin không hiểu được (Message not understood) Đầu cuối gửi đáp ứng khi không hiểu thông báo mà nó nhận được. Yêu cầu đăng ký (Regisration Request- RRQ) Terminal gửi yêu cầu, xin đăng ký với Gatekeeper. Gatekeeper có thể đồng ý (RCF) hoặc loại bỏ (RRJ). Bấm giờ truy nhập