Các giao thức trong VoIP

CHƯƠNG 2 CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP Trong một vài năm trở lại dây, công nghệ VoIP đã trở thành một công nghệ hứa hẹn mang lại các lợi ích to lớn cho xã hội, nhiều tổ chức đã tiến hành nghiên cứu và phát triển các giao thức cho VoIP mà đáng quan tâm hơn cả là hai giao thức H.323 và SIP đang được tiến hành tại nhiều quốc gia trên thế giới. 2.1 Hệ thống VoIP H.323 2.1.1 Giới thiệu Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng cho việc truyền thông thoại, video và dữ liệu qua các mạng dựa trên IP, bao gồm cả Internet. H.323 là khuyến nghị của ITU, nơi đưa ra các chuẩn truyền thông đa phương tiện trên các mạng LANs, các mạng này không đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS). H.323 có thể dùng cho nhiều cơ cấu mạng khác nhau: chỉ có audio (IP telephony), audio và video (videotelephony), audio và dữ liệu, tích hợp audio, video và dữ liệu. Nó cũng có thể dùng cho truyền thông đa điểm đa phương tiện. H.323 cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ và có thể dùng trong các lĩnh vực khác nhau. 2.1.2 Lịch sử phát triển của H.323 Ban đầu H.323 là giao thức dành cho LANs (1996), chỉ là kết nối thoại trên mạng LAN. Sau đó là sử dụng trên mạng WAN, mạng VoIP riêng và sau cùng là giao thức trên Internet. Trước kia nó được các giao thức của IETF chấp nhận như RTP- cung cấp khả năng truyền thoại và video thời gian thực qua mạng IP trên toàn H.323 MCU H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 Gateway H.323 Terminal H.323 Gatekeeper IP Network H.323 system PSTN ISDN V.70 Terminal H.324 Tẻminal Speech Terminal H.320 Terminal Speech Terminal Hình 2.1 Các phần tử kết nối mạng H.323. thế giới nhưng thực tế H.323 lớn hơn so với giao thức chỉ dành riêng cho mạng LAN. Nhận thức được điều này, ITU-T đã liên tục phát triển giao thức này. H.320 cũng tương tự như H.323 vì nó cũng cung cấp truyền thoại, video và dữ liệu song H.323 lại được thiết kế cho truyền thông qua mạng gói như Internet, LAN doanh nghiệp hay các mạng dựa trên IP khác trong khi H.320 chỉ thiết kế để dùng cho ISDN. Dù có nhiều lần bổ sung song điểm tập trung cần phải giải quyết vẫn là tính tương thích ngược. Mỗi version mới được đưa ra có nhiều đặc điểm nhưng vẫn không thoả mãn được tính phối hợp hoạt động. H.323 bao gồm các giao thức H.225.0-RAS, Q.931- H.245, RTP/RTCP và các bộ mã hoá và giải mã thoại, video, dữ liệu như các bộ mã hoá và giải mã thoại (audio) G.711, G.723.1, G.728..., cho video là H.261 và H.263, cho dữ liệu là T.120. Các dòng thông tin dữ liệu được truyền trên giao thức RTP/RTCP. RTP mang thông tin thực còn RTCP mang thông tin điều khiển và trạng thái. Thông tin báo hiệu (ngoại trừ RAS) được truyền tin cậy trên giao thức TCP. Các giao thức sau xử lý về báo hiệu:  RAS: Quản lý việc đăng ký, chấp nhận và trạng thái dùng cho truyền thông giữa một điểm cuối H.323 với một gatekeeper.  Q.931: Quản lý việc thiết lập và điều khiển /kết thúc cuộc gọi.  H.225: Điều khiển cuộc gọi.  H.245: thảo luận về việc sử dụng kênh và các khả năng.  H.235: bảo mật và nhận thực.  H.450.x: các dịch vụ bổ trợ. 2.1.3 Sơ đồ mạng lưới Hình 2.2 Sơ đồ mạng lưới mạng VoIP. Hình trên cho thấy vị trí các phần tử cơ bản và kết nối của chúng trong mạng VoIP sử dụng chuẩn H.323 và kết nối tới các mạng ngoài. 2.1.4 Bộ giao thức H.323 H.323 cung cấp nhiều loại hình dịch vụ từ thoại đến video và dữ liệu, thông tin đa phương tiện. Lược đồ sau minh hoạ các giao thức H.323 khi so sánh với mô hình OSI. Với dịch vụ Audio có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn G (G.711, G.723, G.729) và Video có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn H (H.261, H.263), chúng cùng với các giao thức RTCP, RAS, RTP dựa trên nền giao tức UDP ở lớp vận chuyển. - Với dịch vụ dữ liệu/fax: có chuẩn riêng, không dựa trên UDP, đó là T.120 cho dữ liệu và T.138 cho fax. - Với các dịch vụ bổ sung: chỉ nằm trong lớp vận chuyển có các giao thức báo hiệu và điều khiển, sử dụng TCP ở lớp vận chuyển phía dưới. Hình 2.3 Mô hình giao thức H.323 tương quan với mô hình OSI. Các khuyến nghị giao thức H khác của ITU hoạt động cùng H.323: H.235: Đặc tả tính bảo mật và mã hoá cho các đầu cuối theo H.323 và H.245. H.450.N: H.450.1 đặc tả khung công việc cho các dịch vụ bổ sung như các dịch vụ chuyển cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi, giữ cuộc gọi, dừng cuộc gọi, đợi cuộc gọi, chỉ dẫn có tin nhắn chờ, nhận dạng tên, kết thúc cuộc gọi, yêu cầu cuộc gọi và chỉ dẫn cuộc gọi. H.246: Đặc tả liên mạng giữa các đầu cuối H với các đầu cuối chuyển mạch kênh. RTP (Real Transfer protocol): Giao thức vận chuyển thời gian thực cung cấp các chức năng vận chuyển phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu thời gian thực như audio, video, hay dữ liệu mô phỏng qua các dịch vụ mạng như unicast hoặc multicast. RTP không chiếm giữ nguồn địa chỉ và không đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ thời gian thực. Nó được bổ sung vào dữ liệu UDP trong H.323. RTCP: Đảm bảo giao thức thời gian thực, nó cho phép giám sát luồng lưu lượng phân tán trong mạng và thực hiện các chức năng điều khiển luồng, nhận dạng luồng cho các lưu lượng thời gian thực. Các bản tin điều khiển: Bản tin báo hiệu Q.931, các bản tin thay đổi khả năng H.245, bản tin giao thức RAS được mang trên lớp TCP tin cậy. Hình 2.4 trình bày các chức năng giao thức của hệ thống VoIP sử dụng H.323 cho Audio. Hình 2.4 Các chức năng giao thức của hệ thống VoIP.  Chức năng điều khiển H.245 dùng kênh điều khiển H.245 để mang bản tin điều khiển đầu cuối-đầu cuối để quản lý hoạt động thực thể H.323. - Các bản tin: khả năng trao đổi, đóng và mở kênh logic, yêu cầu ưu tiên mode, bản tin điều khiển luồng, lệnh và chỉ thị chung. Audio In/Out Điều khiển Hệ thống Chuyển tải Mã Audio Chuyển đổi IP Mạng IP (Internet) - Vị trí: thiết lập giữa hai điểm cuối, điểm cuối với MCU, điểm cuối và Gatekeeper. Kênh điều khiển H.245 được mang trên kênh logic 0, kênh logic này mở từ khi thiết lập kênh điều khiển H.245 đến khi kết thúc kênh này. - Có 4 loại bản tin H.245: Request, Response, Command, Indication. Bản tin Request và Response được sử dụng bởi các thực thể giao thức, bản tin Request yêu cầu một hành động xác định của máy thu, bao gồm cả những đáp ứng ngay lập tức. Bản tin Response đáp ứng lại yêu cầu tương ứng. Bản tin Command yêu cầu một hành động nhưng không yêu cầu đáp ứng. Bản tin Indication chỉ ra một thông báo và không yêu cầu bất cứ một hành động hoặc đáp ứng nào. Đầu cuối H.323 sẽ đáp ứng tất cả yêu cầu và lệnh H.245 và truyền chỉ thị phản ánh trạng thái của đầu cuối. - Đầu cuối có khả năng phân tích tất cả các bản tin H.245 multimedia System Control Message, gửi và nhận tất cả các bản tin để thực hiện các chức năng đã được yêu cầu và các chức năng tuỳ chọn đã được hỗ trợ bởi đầu cuối. Đầu cuối H.323 sẽ gửi bản tin Function Not Support để đáp ứng bản tin Request, Response hoặc Command mà nó không hiểu được. ● Chức năng báo hiệu của RAS dùng bản tin H.225 để đăng ký, thừa nhận, thay đổi độ rộng băng tần, trạng thái và thủ tục mở gói giữa điểm cuối và Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS độc lập với kênh báo hiệu cuộc gọi và điều khiển H.245. Thủ tục mở kênh logic H.245 không được dùng để thiết lập kênh báo hiệu RAS. Trong môi trường mạng không có Gatekeeper, kênh báo hiệu RAS không được sử dụng. Trong môi trường mạng có Gatekeeper, kênh báo hiệu được mở giữa điểm cuối và Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS được mở trước để thiết lập bất kỳ kênh khác giữa những điểm cuối H.323. ● Chức năng báo hiệu cuộc gọi H.225 để thiết lập kết nối giữa hai điểm cuối H.323 sử dụng các bản tin trong khuyến nghị H.225 và các bản tin được hỗ trợ Q.931. Một kênh điều khiển cuộc gọi tin cậy (TCP) được tạo ra qua mạng IP trên một cổng TCP. Cổng này phát đi các bản tin điều khiển cuộc gọi Q.931 để kết nối, giám sát và giải phóng cuộc gọi. Kênh báo hiệu cuộc gọi độc lập với kênh RAS và kênh điều khiển H.245. Thủ tục mở kênh logic H.245 không được dùng để thiết lập kênh H.245 và bất kỳ kênh logic nào khác giữa nhiều điểm cuối H.323. Trong hệ thống không có Gatekeeper, kênh báo hiệu được mở giữa hai điểm cuối liên quan tới cuộc gọi. Trong hệ thống có Gatekeeper, kênh báo hiệu cuộc gọi được mở giữa hai điểm cuối và Gatekeeper hoặc giữa các điểm cuối mà Gatekeeper chọn.