Báo cáo Giao thức khởi tạo phiên - SIP trong mạng NGN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA: VIỄN THÔNG &œ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MẠNG VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI:GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN- SIP TRONG MẠNG NGN NHÓM SINH VIÊN TRÌNH BÀY: NGUYỄN THỊ PHƯỢNG( NT ) NGUYỄN THỊ HÀ VŨ THỊ LAN PHƯƠNG lỚP: L10CQVT4- B HÀ NỘI, 8- 2012 LỜI NÓI ĐẦU Trong một vài năm gần đây nhu cầu về các dịch vụ viễn thông tăng mạnh đã mang lại nhiều lợi ích cho các nhà khai thác viễn thông cũng như các nhà cung cấp thiết bị viễn thông, bên cạnh đó sự ra đời của nhiều công nghệ mới với các ưu điểm nổi trội đã mở ra cơ hội lớn cho cả người sử dụng lẫn nhà cung cấp. Mạng thế hệ mới ( The Next Generation Network ) ra đời nhằm đem lại một cấu trúc mạng mới với chức năng đáp ứng được hầu hết các nhu cầu và đồng thời sẽ là nền tảng kiến tạo cho các dịch vụ viễn thông tiên tiến trong tương lai. Xây dựng một mạng NGN bây giờ là mục tiêu và nhu cầu của nhiều quốc gia trên thế giới với mục đích củng cố và phát triển cơ sở hạ tầng thông tin của quốc gia đó. Đối với Việt Nam, việc triển khai mạng thế hệ mới không chỉ đem lại cho nhà khai thác những lợi ích kinh tế dồi dào mà còn là một bước nhảy vọt giúp cho chúng ta tiến gần hơn đến với thế giới. Cách thức trao đổi thông tin báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản gồm: SIP, BICC, MGCP, MEGACO/H.248, H323. Mặc dù giao thức khởi tạo phiên SIP là một giao thức mới xuất hiện nhưng đã trở thành giao thức báo hiệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP.Trong các cấu trúc mạng NGN, SIP đã được lựa chọn làm giao thức báo hiệu chính. Bài báo cáo này nhóm em sẽ đi sâu vào tìm hiểu về giao thức SIP để thấy rõ được những ưu điểm vượt trội của nó. Nội dung bài báo cáo gồm 2 chương: Chương 1: Tổng quan mạng NGN Chương 2: Giao thức khởi tạo phiên SIP Mặc dù chúng em rất cố gắng để hoàn thiện bài nhưng không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự góp ý của thầy để bài báo cáo của nhóm em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin cám ơn thầy! CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1. Giới thiệu Mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) bắt đầu được đề xuất, nghiên cứu thảo luận nhằm chuẩn hóa từ khoảng năm 2003. NGN không phải là một ý tưởng cách mạng. Ở một góc độ nào đó, NGN chính là sự định nghĩa lại ngành công nghệ thông tin và viễn thông thế giới, một cuộc cách mạng dẫn tới sự hội tụ âm thanh, dữ liệu, truyền tải và tính toán. NGN là bước phát triển tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông trên thế giới hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng viễn thông công cộng PSTN, mạng không dây và mạng Internet. NGN hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh và hiệu quả, cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và do đó NGN đã mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển. NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên nền tảng IP, làm việc trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến. NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển. Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất (unified messaging) như voice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác. NGN được xem là một hướng đi tất yếu của ngành viễn thông thế giới. Việc Việt Nam sớm chính thức khai trương mạng viễn thông thế hệ mới NGN hồi tháng 11/2004, vì vậy được xem là một sự tất yếu. Có 3 động lực cho sự phát triển của NGN: Thứ nhất, sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin, viễn thông và đương nhiên sự hội tụ của hai lĩnh vực nóng: CNTT, viễn thông dẫn tới sự ra đời của các ứng dụng mới, công nghệ mới. Các đối thủ cạnh tranh, đặc biệt là những doanh nghiệp mới tận dụng tối đa điều này để cung cấp các dịch vụ mới, nhiều tiện ích. Thứ hai, sự bùng nổ các công nghệ mới như nhận dạng giọng nói, chuyển đổi từ ký tự sang giọng nói... cũng là nguyên nhân thúc ép mạng truyền thống dần nhường bước cho mạng NGN trong việc tích hợp các ứng dụng cao cấp hơn, vì mục tiêu phục vụ tốt nhất cho người sử dụng. Động lực thứ 3, những kỳ vọng về Internet bất kỳ ở đâu, bất kể lúc nào dẫn tới sự bùng nổ các phương tiện di động cá nhân có tính năng truy xuất thông tin, giải trí… Mạng Internet sẽ là nguồn cung cấp thông tin còn mạng NGN sẽ là mạng trung gian truyền tải. 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. Việc phát triển từ mạng viễn thông truyền thống lên mạng NGN là một hướng đi tất yếu, sớm hay muộn của ngành viễn thông. Tại sao vậy? Mạng viễn thông truyền thống là sự tập hợp của các mạng riêng lẻ: cố định, di động, Internet... Mỗi mạng riêng biệt đó chỉ phục vụ cho một loại dịch vụ viễn thông nhất định và không thể sử dụng cho mục đích khác. Mỗi mạng lại đòi hỏi một đội ngũ vận hành, quản lý khác nhau dẫn đến chi phí khai thác cao, hệ thống có tính mở thấp cản trở thời gian dịch vụ đưa ra thị trường. Bên cạnh đó, hệ thống cũ để đáp ứng những đòi hỏi của các loại hình truyền tải khác nhau thì mỗi dịch vụ cần phải có mạng riêng. Một điểm đáng lưu ý trong kiến trúc mạng NGN là việc sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm thay thế các thiết bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh. Các mạng của từng dịch vụ riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm được ví như trái tim hay bộ óc của NGN. 1.2. Định Nghĩa Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như : -Mạng đa dịch vụ ( cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau ). -Mạng hội tụ ( hỗ trợ cho cả lưu lượng 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 ( mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM) 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 nhưng chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Và ta có thể định nghĩa một cách khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn thông thế hệ mới là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu giữa cố định và di động. Đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tiềm năng (intelligence) trên mạng. Chính điều này đã làm cho mạng mềm hoá (progamable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. 1.3. Các đặc điểm của NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: Nền tảng là hệ thống mở. Là mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng. Là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một bộ giao thức thống nhất. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, tính thích ứng cao và đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà: Các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử phân theo chức năng và phát triển một cách độc lập. Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Tiếp đến, mạng NGN là mạng thúc đẩy, với đặc điểm: Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi Chia tách cuộc gọi với truyền tải NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất Từ trước đến nay, các mạng viễn thông, mạng máy tính hay truyền hình cáp đã tồn tại và cung cấp dịch vụ một cách riêng biệt. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy là các mạng trao đổi thông tin này cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế mà người ta thường gọi là “ dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở 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 (NII). 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 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 được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng cao, có đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Với việc sử dụng nền chuyển mạch gói và cấu trúc mở, NGN có khả năng cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ yêu cầu băng thông cao như truyền thông đa phương tiện, truyền hình, giáo dục … Vì vậy dung lượng mạng phải ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu người sử dụng, đồng thời mạng NGN cũng phải có khả năng thích ứng với những mạng viễn thông đã tồn tại trước nó nhằm tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có. 1.4. Cấu Trúc Mạng NGN Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truy nhập dịch vụ (service access layer), lớp chuyển tải dịch vụ (service transport/core layer), lớp điều khiển (control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý (management layer). Hình 1 thể hiện cấu trúc của NGN. a. Lớp ứng dụng/dịch vụ Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển... Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này. b. Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (ATM+IP) của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. c. Lớp chuyển tải dịch vụ Bao gồm các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi sử dụng ATM hay MPLS cho lớp chuyển tải này. d. Lớp truy nhập dịch vụ Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp quang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập vô tuyến cố định...) e. Lớp quản lý Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh. 1.5. Các Thành Phần Của Mạng NGN Mối tương quan giữa cấu trúc phân lớp chức năng và các thành phần chính của mạng NGN được mô tả trong hình 2. Theo hình 2 ta nhận thấy, các loại thiết bị đầu cuối kết nối đến mạng truy nhập (Access Network), sau đó kết nối đến các cổng truyền thông (Media Gateway) nằm ở biên của mạng trục. Thiết bị quan trọng nhất của NGN là SW nằm ở tâm của mạng trục (còn hay gọi là mạng lõi). SW điều khiển các chức năng chuyển mạch và định tuyến qua các giao thức. Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là : 1.Media Gateway (MG) 2.Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch) 3.Signaling Gateway (SG) 4.Media Server (MS) 5.Application Server (Feature Server) Mô hình cấu trúc mạng và các thành phần chính trong mạng NGN: Hình 3: Các thành phần chính trong NGN Cổng phương tiện - Media Gateway (MG) Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, faxvà 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 Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog todigital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF,… Các chức năng của một Media Gateway : Chức năng chính của Media Gateway là truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol). Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP – Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của MGC (Media GatewayController). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. Hơn nữa MediaGateway còn hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS,QSIG và ISDN qua đường truyền T1và quản lý tài nguyên, kết nối T1, cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP. Trong hệ thống mạng đã sẵn có phần mềm dự phòng Media Gateway cho phép mở rộng các Media Gateway về cổng, cards, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác trong mạng. Đặc tính hệ thống: Một Media Gateway là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O). Dung lượng bộ nhớ luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP,thư viện DSP…Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging). Quá trình dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giaodiện T1/E1 với mạng TDM với mật độ khoảng 120 port (DSO’s) và sử dụng busH.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ. Bộ điều khiển cổng phương tiện - Media Gateway Controller (MGC) MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó 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. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch. Các chức năng của Media Gateway Controller: Chức năng chủ yếu là quản lý cuộc gọi, sử dụng các giao thức thiết lập cuộc gọithoại như H.323, SIP và các giao thức điều khiển truyền thông như MGCP, Megaco H.248. Chức năng tiếp theo là chức năng quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụvới giao thức quản lý SS7 SIGTRAN (SS7 over IP) và xử lý báo hiệu SS7. Ngoài ra, MGC còn quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP, thực hiện định tuyến cuộc gọi, ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail Record) và điều khiển quản lý băng thông. Đối với Media Gateway, MGC có các chức năng: Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP. Phân bổ kênh DS0. Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói). Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp : Các loại SS7. Các bộ xử lý thời gian. Cấu hình kết nối. Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình. Đăng ký Gatekeeper. Cổng báo hiệu SG - Signalling Gateway Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho MGC giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. Cổng báo hiệu đảm nhiệm các chức năng sau: Cung cấp việc liên kết báo hiệu giữa mạng TDM và mạng gói. Phụ thuộc vào loại báo hiệu sử dụng (ISUP, ISDN, V5.2 …), SIGTRAN được sử dụng hiệu quả (đảm bảo thời gian thực) và tin cậy (hỗ trợ không mất gói và jitter trong mạng gói). Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng một kênh, chức năng SG thường được tích hợp trên MG. Với ISUP “ quasi-associated” (sử dụng STP) thì SG là thiết bị độc lập. Máy chủ phương tiện (MS - Media Server) MS là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. MS cung cấp chức năng tương tác giữa người gọi và các ứng dụng thông qua thiết bị viễn thông. MS phân phát dịch vụ thoại và video trên mạng gói như cầu hội nghị ( nếu dịch vụ này không được MG hỗ trợ ), thông báo ( thông báo đơn giản do MG gửi ), IN và một số tương tác người dùng. Chức năng MS có thể được tích hợp trong Softswith hoặc để ở MG. Các chức năng này có thể là bắt buộc hoặc lựa chọn. Có hai nhóm chức năng chính là: Các chức năng tài nguyên phương tiện như tách tone, tổng hợp thoại, phương tiện nhận dạng tiếng nói, … Các chức năng điều khiển phương tiện như nhắc, ghi bản tin, … Trên thị trường, MS là những thiết bị được điều khiển bằng SIP, MGCP hoặc H.248/Megaco và là giải pháp của SRPs (Service Resource Point) hỗ trợ cho IN. Một MS phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất Máy chủ ứng dụng/ đặc tính (Application Server/Feature Server ) Máy chủ đặc tính (Feature Server) là một máy chủ ở lớp ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại (Application Server). Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứngdụng. Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giaothức như SIP, H.323,… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng. Mục tiêu chính của máy chủ ứng dụng là điều khiển và quản lý các ứng dụng một cách hiệu quả, kinh tế và nhanh chóng. Nó cho phép đưa ra các dịch vụ mới không cần cập nhật phần mềm ở Softswith trong thời gian ngắn. Một dịch vụ mới có thể được phát triển bởi bản thân các nhà khai thác mạng. Các máy chủ ứng dụng điều khiển tất cả các logic và kết nối ứng dụng. Phần mềm máy chủ ứng dụng có thể đơn giản hóa việc kết nối các hệ thống web mới, các hệ thống đặt trong các vị trí khác nhau và các hệ thống kế thừa thông qua web clinet. Một số tính năng cơ bản của các máy chủ ứng dụng: Tính năng chung Server ứng dụng phải cung cấp sự tích hợp Web để hỗ trợ giao diện Web cho người quản lý, khai thác, bảo trì. Tính năng xác thực và bảo mật Điều khiển các phần tử mạng thực hiện xác thực, cấp phép và các khả năng tính toán cho các dịch vụ được cung cấp Trợ giúp cơ chế đăng ký, có thể là yêu cầu đăng ký SIP hoặc H.323. Cung cấp các dịch vụ bảo mật như mã hóa hay xác thực để đảm bảo truy cập bảo mật tới các dịch vụ Tính năng truyền thông Truyền thông với các ứng dụng trong hoặc ngoài. Truyền thông với các máy chủ điều khiển tài nguyên mạng bên ngoài. Tính năng cung cấp dữ liệu Cung cấp cơ sở dữ liệu thuê bao và dịch vụ. Quản lý giao dịch trên cơ sở của các luật ACID. Nói chung, nhà quản trị giao dịch hoặc bộ giám sát được thiết kế để nhận thực khái niệm ACID. Tính năng hoạt động, quản lý và điều khiển Quản lý dịch vụ, bao gồm các phần tử liên quan đến kiểm toán, đặc tính dịch vụ. Quản lý hệ thống, bao gồm các phần tử liên quan đến hoạt động, quản lý và khai thác các máy chủ ứng dụng ( ví dụ như quản lý cảnh báo, giám sát đặc tính, bắt giữ và khôi phục hư hỏng ). Quản lý thời gian vòng đời dịch vụ, bao gồm trợ giúp sự triển khai dịch vụ, cung cấp dịch vụ, thuê dịch vụ, kích hoạt và giải kích hoạt dịch vụ, xác định phiên bản của dịch vụ. Tính năng thực hiện dịch vụ Trợ giúp thực hiện đa ứng dụng hay đa trường hợp của cùng ứng dụng. Môi trường trợ giúp thực hiện dịch vụ, bao gồm tập các khả năng độc lập dịch vụ để truy cập các hệ thống bên ngoài thông qua các giao thức, giao diện chương trình ứng dụng để quản lý các phiên dịch vụ, truy cập dịch vụ, các sự kiện và khai báo, đăng nhập và tương tác logic dịch vụ… 1.6. Các Giao Thức Báo Hiệu Trong Mạng NGN: Kiến trúc của 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 bởicác thiết bị nằm phân tán trong cấu trúc hình mạng được thể hiện trên hình . 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 điều khiển với nhau. Cách thức trao đổi 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. Trong mạng NGN có các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản sau: - H.323 - SIP - BICC - MGCP - MEGACO/H.248 Hình 4: Sơ đồ các giao thức Các giao thức này có thể phân thành 2 loại: - Các giao thức ngang hàng (H.323,SIP, BICC). - Các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248). Sự khác nhau cơ bản giữa hai cách tiếp cận này là ở chỗ “khả năng thông minh” được phân bổ như thế nào giữa các thiết bị biên của mạng và các server. Sự lựa chọn phương thức 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 Chủ - tớ Ngang hàng Khai thác Thiết bị cổng đơn giản Ứng dụng được đặt tại các server Thiết bị cổng phức tạp Tương tác ngang hàng Triển khai dịch vụ Chỉ triển khai dịch vụ tại các server Chỉ nâng cấp các server điều khiển Quản lý các dịch vụ linh hoạt trên toàn mạng Triển khai trên từng thiết bị Thời gian triển khai mạng lớn Phải nâng cấp tất cả thiết bị mạng khi triển khai dịch vụ mới trên toàn bộ mạng Chi phí Thiết bị cổng được tối ưu về chi phí dẫn tới tổng chi phí giảm Vòng đời sản phẩm của thiết bị cổng dài hơn Thiết bị mạng có giá thành cao làm cho chi phí tổng thể lớn Theo thời gian, thiết bị cổng có thể phải thường xuyên nâng cấp Ví dụ về các giao thức MEGACO/H.248 MGCP SIP H323 Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy định cách thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các ứng dụng khác. Trong khi đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng được tập trung trong các thực thể chức năng điều khiển (đóng vai trò là master), thực thể này sẽ giao tiếp điều khiển với nhiều thực thể khác qua các giao thức chủ tớ nhằm cung cấp dịch vụ. 1.H.323 H.323 là giao thức chuẩn cho việc liên lạc bằng thoại, hình và dữ liệu trong hệ thống mạng IP (bao gồm mạng Internet). H.323 là tập hợp các chuẩn của ITU cho việc truyền thông đa phương tiện và là một trong những chuẩn chính cho VoIP như Megaco hay SIP. H.323 được công bố lần đầu tiên vào năm 1996 và phiên bản mới nhất (version 5) được hoàn thành vào năm 2003. 2. SIP (Session Initiation Protocol): SIP là giao thức điều khiển lớp ứng dụng được thiết kế và phát triển bởi IETF. Giao thức SIP được sử dụng để khởi tạo, điều chỉnh và chấm dứt các phiên làm việc với một hay nhiều yếu tố tham dự. Một phiên được hiểu là một tập hợp nơi gửi, nơi nhận liên lạc với nhau và trạng thái bên trong mối liên lạc đó. Ví dụ trạng thái có thể bao gồm cuộc gọi điện thoại Internet, tín hiệu đa phương tiện phân tán, hội nghị truyền thông đa phương tiện, hay có thể là trò chơi máy tính phân tán... Là giao thức báo hiệu mở, mềm dẻo và có khả năng mở rộng, SIP khai thác tối đa công cụ Internet để tạo ra nhiều dịch vụ mới trong mạng NGN. Sơ đồ giao thức báo hiệu SIP trong NGN được thể hiện trong hình 7. Hình 7: SIP trong mạng NGN Giao thức khởi tạo phiên SIP thâm nhập vào thiết kế SW không chỉ như một giao thức báo hiệu cuộc gọi mà còn đóng vai trò của một cơ cấu vận chuyển cho các giao thức khác và cho báo hiệu của thiết bị SW đến các server ứng dụng và cho các hệ thống đáp ứng thoại tương tác hai chiều. Hiện nay SIP được dùng phổ biến cho Voice Over IP. Hiện nay, SIP đang trở thành lựa chọn thay thế H.323 để trở thành giao thức điểm nối điểm (end-to-end protocol) trong công nghệ SW. 3.BICC: : BICC (Bearer Independent Call Control) là giao thức báo hiệu giữa 2 MGC/Call Server, có thể là từ các nhà cung cấp khác nhau, nhằm mục đích đảm bảo lưu lượng thoại dùng kỹ thuật gói (VoP - Voice over Packet). Theo ITU-T, BICC được thiết kế để có thể tích hợp hoàn toàn với các mạng hiện hữu và bất kỳ hệ thống nào có hỗ trợ việc chuyển tải bản tin nhắn thoại. BICC hỗ trợ các dịch vụ băng hẹp (PSTN, ISDN) một cách độc lập với đường truyền và kỹ thuật chuyển tải bản tin báo hiệu. Bản tin BICC chuyên chở cả thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển đường truyền. BICC góp phần đơn giản hóa các báo hiệu sử dụng cho việc giao tiếp hoạt động giữa mạng truyền thống vào mạng NGN. Nói cách khác, mạng NGN với nền tảng mạng chuyển mạch gói có thể cung cấp đầy đủ các dịch vụ băng hẹp thông qua báo hiệu BICC. 4. MGCP( Media Gateway Control Protocol): MGCP là giao thức VoIP và là một chuẩn được xác định bởi IETF, được dùng để điều khiển MG từ MGC/SW. MGCP là một giao thức chủ tớ (master/slave) mà qua đó MG sẽ thực thi các lệnh được gửi từ MGC/SW. MG truyền tải các loại tín hiệu như thoại, dữ liệu, hình ảnh giữa mạng IP và mạng truyền thống (PSTN). Có thể hiểu, trong mô hình MGCP, các MG chú trọng vào chức năng phiên dịch tín hiệu âm thanh, trong khi SW đảm nhận chức năng xử lý báo hiệu và cuộc gọi. 5. Megaco/H.248: Megaco và H.248 giống nhau, đều là giao thức điều khiển MG. Megaco được phát triển bởi IETF (đưa ra vào cuối năm 1998), còn H.248 được đưa ra vào tháng 5/1999 bởi ITU-T. Sau đó cả IETF và ITU-T cùng hợp tác thống nhất giao thức điều khiển MG, kết quả là vào tháng 6/2000 chuẩn Megaco/H.248 ra đời. Megaco/H.248 là báo hiệu giữa SW/MGC với MG (Trunking Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway). Megaco/H.248 điều khiển MG để kết nối các luồng từ ngoài. Megaco/H.248 tương tự với MGCP về mặt cấu trúc và mối liên hệ giữa bộ điều khiển và cổng gateway, tuy nhiên Megaco/H248 hỗ trợ đa dạng hơn các loại mạng (ví dụ ATM). thay thế MGCP. Một số thiết bị được sản xuất hỗ trợ cả hai giao thức cùng một lúc. VII- Tình hình phát triển mạng NGN tại Việt Nam và trên thế giới Sự phát triển mạng NGN tại Việt Nam là một xu thế tất yếu, phù hợp với quá trình phát triển NGN trên thế giới. Không nằm ngoài xu hướng chung đó, Việt Nam cũng đang có những bước phát triển mạng NGN của riêng mình. Hiện nay có 6 doanh nghiệp được phép của Tổng Cục Bưu Điện (nay là Bộ Bưu chính Viễn Thông) cho phép cung cấp các dịch vụ viễn thông là Tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), Công ty điện tử viễn thông quân đội (Viettel), Công ty viễn thông điện lực (VP Telecom), Công ty cổ phần dịch vụ B¬ưu chính Viễn thông Sài Gòn (SPT), Hà Nội Telecom, Công ty viễn thông Hàng hải. Trong đó ngoại trừ Công ty viễn thông Hàng hải, các công ty khác đều đang cung cấp dịch vụ gọi VoIP đường dài trong nước và quốc tế. Phần này sẽ giới thiệu một cách cụ thể tình hình triển khai mạng NGN của Tổng công ty Bưu chính-Viễn thông (VNPT) và một số công ty khác, trong đó có công ty thông tin Viễn thông Điện lực (EVNTelecom). Công ty Gartner dự báo: bắt đầu từ năm 2005, thị trường cho việc triển khai NGN sẽ bắt đầu khởi sắc. Trong vòng vài năm tiếp theo, thoại qua giao thức IP và NGN sẽ có khả năng hỗ trợ tối đa các định dạng giao dịch tốn nhiều băng thông nhất. Gartner Dataquest đã hoàn thành một công trình nghiên cứu toàn diện, đề cập tới nhiều khía cạnh mang tên “State of the Next-Generation Network“ (trạng thái của mạng thế hệ tiếp theo). Công trình nghiên cứu các bước chuyển biến mà NGN đã đạt được, xác định những xu thế chính và giới thiệu khá chi tiết về 141 tổ chức phát triển NGN trên thế giới. Được giao trọng trách đối với nghành công nghiệp mạng trong thế kỷ 21, NGN ngày càng giành được sự quan tâm, chú ý và đã được coi là quốc sách tại nhiều quốc gia. Trong bối cảnh đó, Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu về mạng thế hệ tiếp theo (Global NGN Summit) đã diễn ra tháng 4 năm 2004 tại Bắc Kinh-Trung Quốc với chủ đề “Cùng nỗ lực xây dựng mạng thế hệ tiếp theo“ (Joint Efforts to Build the Future Next Generation Network). Trước đó, Trung Quốc đã thử nghiệm mạng Internet thế hệ tiếp theo (China Next Generation Internet - CNGI) và coi đây là bước phát triển quan trọng tiến tới xây dựng mạng NGN. Dự án có sự tham gia của 5 tập đoàn viễn thông lớn nhằm xây dựng mạng bao phủ 6 tỉnh với băng thông mạng đường trục là 10Gbit/s. NGN xuất hiện bởi vì đã có nhiều thay đổi trong những năm qua, xét từ ba khía cạnh chính: cấu trúc ngành công nghiệp, công nghệ và sự mong đợi của người sử dụng. Thứ nhất, sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin và viễn thông, một lớp các nhà cung cấp dịch vụ mới xuất hiện: các nhà cung cấp dịch vụ mang tính cạnh tranh, muốn khẳng định vị trí của mình trên thị trường. Hai là, công nghệ đang phát triển với tốc độ chóng mặt khiến mạng truyền thống buộc phải nhường đường cho NGN trong việc tích hợp các dịch vụ cao cấp hơn, vì mục tiêu phục vụ tốt nhất cho người sử dụng. Ba là, mạng Internet tạo cho người sử dụng cảm giác rằng họ có thể lấy thông tin ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào họ muốn. Xuất phát từ chính nhu cầu này đã xuất hiện xu hướng “hội tụ” của các thiết bị đầu cuối cho hỗ trợ được đầy đủ các tính năng như liên lạc, truy xuất thông tin, giải trí... trong khi vẫn đảm bảo được tính di động. Mạng Internet chắc chắn sẽ vẫn đóng vai trò là nguồn cung cấp thông tin chính. Tuy nhiên, mạng truyền tải đóng vai trò trung gian chắc chắn sẽ phải là NGN. Ứng dụng NGN cho phép giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường, nâng cao hiệu suất sử dụng truyền dẫn. NGN còn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả năng kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng. Nó đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng như cá nhân, văn phòng, doanh nghiệp... với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện. Với tính thông minh của mạng, NGN cũng tạo tiền đề cho các bước phát triển của công nghệ và các dịch vụ mới trong tương lai. CHƯƠNG II: GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN- SIP 2.1. Đặc điểm giao thức khởi tạo phiên: (SIP - Secssion Initiation Protocol ) SIP được phát triển bởi SIP Working Group trong IETF. SIP là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập , duy trì và giải phóng các cuộc gọi hoặc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia) như điện thoại hội nghị, điện thoại Internet và các ứng dụng tương tự khác. SIP dựa trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – giao thức trao đổi thông tin của World Wide Web. Nó là một giao thức Client -Server, nghĩa là các yêu cầu SIP được Client đưa ra và Server sẽ trả lời các yêu cầu này. Cuối cùng, SIP dựa vào giao thức mô tả phiên SDP (Session Description Protocol), 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 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. 2.2.Các chức năng của SIP 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. Để thực hiện chức năng điều khiển phiên, SIP hỗ trợ 5 chức năng sau: - User location (định vị người dùng): Xác định vị trí của người sử dụng hay còn gọi là dịch tên ( name translation), dùng để xác định người được gọi và đảm bảo cuộc gọi đến được người nhận dù họ ở đâu. - User availability (tính khả dụng người dùng): Xác định trạng thái và tính sẵn sàng của thuê bao bị gọi để bắt đầu thiết lập đường truyền. - User capabilities (các khả năng người dùng): Xác định phương tiện và các thông số được sử dụng. - Call setup (Thiết lập cuộc gọi) : Thiết lập cuộc gọi, thực hiện việc rung chuông và thiết lập các thông số của phiên cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi. - Call handling (xử lý cuộc gọi): Tạo, kết thúc, và sửa đổi phiên. 2.3. Các thành phần của hệ thống SIP Hình 2.1: Các thành phần của hệ thống SIP SIP Client: là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP như SIP phone, chương trình chat,… Đây chính là giao diện và dịch vụ của mạng SIP cho người dùng. SIP Server: là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP với các chức năng cụ thể như sau: - User Agent (UA) đóng vai trò là thiết bị đầu cuối trong báo hiệu SIP. UA có thể khởi tạo, thay đổi hay giải phóng cuộc gọi. UA bao gồm hai loại User Agent Client (UAC) và User Agent Server (UAS). UAC khởi tạo cuộc gọi và UAS trả lời cuộc gọi. Nhưng cả UAC và UAS đều có thể giải phóng cuộc gọi. Điều này cho phép thực hiện cuộc gọi ngang hàng thông qua mô hình client-server. - Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động cả như Server và Client để thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác. Chức năng chính của nó trong mạng là định tuyến cho các bản tin đến đích. Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về vị trí của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server. Nó lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong mạng SIP. - Redirect Server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của phía bị gọi. Không giống như Proxy Server, Redirect Server không bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là không gửi đi bất cứ yêu cầu nào. Redirect Server cũng không nhận hoặc hủy 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 (máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với Server. Nếu đầu cuối cần thông báo cho Server về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi đi. Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ. 2.4. Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP Khái quát về chức năng của Proxy Server, Redirect Server trong mạng SIP. Giả sử thuê bao có tên user1 trong miền dịch vụ do here.com muốn thực hiện một cuộc gọi thoại tới thuê bao có tên user2 thuộc there.com. Chức năng của Proxy, Redirect Server trong mạng SIP Khi User 1 muốn gọi tới User 2, trước hết nó sẽ gửi bản tin INVITE 1 đến Proxy Server 1. Proxy Server 1 chuyển tiếp bản tin tới Redirect Server. Redirect Server này xử lý và trả về mã 3xx thông báo cho Proxy Server tự thực hiện kết nối. Proxy Server 1 gửi bản tin INVITE 2 tới đích trả về bởi Redirect Server ( chính là Stateless Proxy Server 1). Vì đây là Stateful Proxy nên thực chất bản tin INVITE được gửi bởi Stateful Proxy là khác so với bản tin nhận được từ User1(ban đầu). Stateless Proxy Server chuyển tiếp bản tin INVITE tới SIP Statefull Proxy 2. Do là Stateless Proxy nên công việc của nó đơn giản là chuyển tiếp bản tin. SIP Statefull Proxy 2 chuyển tiếp bản tin INVITE tới user2. Khi user2 nhấc máy thì nó sẽ gửi bản tin 200 OK theo chiều ngược lại. Sau khi nhận được bản tin 200 OK, user1 sẽ gửi xác nhận ACK tới user2. Luồng RTP trực tiếp giữa hai thuê bao được thiết lập. Và cuộc gọi được thực hiện. 2.5. Kiến trúc phân lớp SIP có thể được mô tả như một kiến trúc phân lớp trong đó các hoạt động được chia thành từng giai đoạn xử lý độc lập và ít liên quan đến nhau. Thấp nhất trong kiến trúc này là lớp lệnh và mã hóa lệnh. Tiếp theo là lớp vận chuyển. Lớp này định nghĩa cách thức một người dùng hay server gửi các bản tin yêu cầu và các bản tin trả lời. Tất cả các phần tử SIP đều chứa lớp vận chuyển. Lớp thứ ba và cũng là thành phần cơ bản nhất của SIP là lớp giao dịch. Mỗi giao dịch là một yêu cầu và các trả lời tương ứng cho yêu cầu đó. Lớp này quản lý các hoạt động nhưng gửi lại ứng dụng, tìm các trả lời phù hợp với các request hay kiểm soát thời gian. Lớp này xuất hiện tại UA và các Stateful Proxy. Với các Proxy này, khi xử lý một yêu cầu bất kỳ nó sẽ xét đến trạng thái của các yêu cầu trước đó và nếu có lỗi thì sẽ xử lý lỗi trước khi gửi trả lời đến Client. Ngược lại, Stateless Proxy trả lời các yêu cầu một cách độc lập và cũng không chứa lớp giao dịch. Lớp thứ tư là lớp TU. Ngoại trừ, Stateless Proxy, mỗi phần tử SIP đều là một TU, tức đều là đối tượng giao dịch của lớp giao dịch. Các yêu cầu gửi bởi TU được coi là các Client của tầng giao dịch và được gửi cùng với địa chỉ IP, địa chỉ port đến đích trả lời yêu cầu. 2.6. 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 a. 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 - 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. Trong SIP định nghĩa 6 phương thức (method) cơ bản sau: REGISTER, INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS. REGISTER Trong hội thoại SIP, mỗi bên tham gia (bên bị gọi và bên gọi) được gắn một địa chỉ SIP hay còn gọi là SIP URI. SIP URI được dùng trong các bản tin SIP để thông báo về nơi gửi, đích hiện thời và nơi nhận cuối cùng của một yêu cầu SIP và chỉ rõ địa chỉ gián tiếp INVITE Để tạo một cuộc gọi SIP, phía bị gọi định vị tới Server tương ứng và gửi đi một yêu cầu SIP. Lúc này bản tin INVITE được dùng để thông báo rằng một người dùng hoặc một dịch vụ được mời tham gia vào một phiên hội thoại. ACK Sau khi nhận được trả lời 200 OK rằng phía bị gọi sẵn sàng tham gia hội thoại, bên gọi cần xác nhận đã được trả lời bằng cách gửi đi một yêu cầu ACK. BYE UAC sử dụng phương thức BYE để thông báo cho Server rằng nó muốn giải phóng cuộc gọi. CANCEL Yêu cầu CANCEL được dùng để hủy bỏ một yêu cầu trước đó hiện đang được xử lý bởi Server tiếp nhận yêu cầu. OPTION Phương thức OPTION dùng để hỏi về khả năng của SIP Server. b. 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 phâncách): 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 - 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: - 1xx: Provisional: yêu cầu được nhận và tiếp tục được xử lý. Sau đây là một số mã trạng thái phổ biến. (1) 100 Trying (2) 180 Ringing (3) 181 Call Is Being Forwarded (4) 182 Queued - 2xx: Success : thành công, hành động được chấp nhận. Trả lời 200 OK: Cho biết yêu cầu đã được thực hiện thành công. Nội dung thông tin kèm trong bản tin trả lời tùy thuộc vào phương thức của yêu cầu. - 3xx: Redirect : xác định lại, một số hành động khác cần thực hiện thêm để hoàn tất yêu cầu. - 4xx: Client Error: có lỗi ở Client, yêu cầu bị lỗi cú pháp hoặc gửi sai server. Trả lời 4xx là các thông báo lỗi từ một Server cụ thể. Khi nhận được trả lời này Client bắt buộc phải thay đổi phần nào đó trong bản tin yêu cầu trước khi gửi lại đến Server đó. - 5xx: Server Error: yêu cầu hợp lệ nhưng server bị quá tải không thể đáp ứng. - 6xx: Global Failure: lỗi toàn cục, xảy ra sự cố trên toàn mạng và yêu cầu không được đáp ứng tại bất kỳ server nào. Các bản tin SIP đều có khuôn dạng text, tương tự như HTTP. Mào đầu của bản tin SIP cũng tương tự như HTTP và có hỗ trợ MIME.. 2.7. 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 cácbản 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 ( Giao thức mô tả phiên) - MIME: Multipurpose Internet Mail Extentions. - Các phần khác: được định nghĩa trong IETF. 2.8.Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP Phiên gọi SIP giữa 2 điện thoại không qua Proxy: - Máy gọi gửi một tín hiệu mời ( INVITE) - Máy được gọi gửi trả một thông tin hồi đáp 100 – Thử. - Khi máy được gọi bắt đầu đổ chuông, một tín hiệu hồi đáp 180 – Đổ chuông được gửi trả - Khi bên gọi nhấc máy, máy được gọi gửi một tín hiệu hồi đáp 200 - OK - Máy gọi hồi đáp với ACK – tiếp nhận - Lúc này cuộc gọi đích thực được truyền dưới dạng dữ liệu thông qua RTP - Khi người gọi dập máy, một yêu cầu BYE được gửi đến cho máy gọi - Máy gọi phản hồi với tín hiệu 200 - OK. Hoạt động của máy chủ uỷ quyền ( Proxy Server ) : Hoạt động của Proxy server được trình bày như trong hình ở trênClient SIP cuong@gmail.com gửi bản tin INVITE cho tuan@yahoo.com để mời tham gia cuộc gọi. Các bước được mô tả như sau: Bước 1: cuong@gmail.com gửi bản tin INVITE cho tuan@yahoo.com ở miền yahoo.com, bản tin này đến Proxy server SIP của miền yahoo.com (bản tin INVITE có thể đi từ Proxy server SIP của miền gmail.com và được Proxy SIP này chuyển đến Proxy server của miền yahoo.com). Bước 2: Proxy server của miền Yahoo.com sẽ tham khảo server định vị(Location server) để quyết định vị trí hiện tại của tuan. Bước 3: Server định vị trả lời lại vị trí hiện tại của tuan (giả sử là tuan@yahoo.com). Bước 4: Proxy server gửi bản tin INVITE tới tuan@yahoo.com .Proxy server thêm địa chỉ của nó trong một trường của bản tin INVITE. Bước 5: UAS của tuan đáp ứng cho server Proxy với bản tin 200 OK. Bước 6: Proxy server sẽ gửi bản tin 200 OK đáp trả về chocuong@gmail.com Bước 7:cuong@gmail.com gửi bản tin ACK cho tuan@yahoo.com thông qua Proxy Server. Bước 8: Proxy server chuyển bản tin ACK cho tuan@yahoo.com . Bước 9: Sau khi cả 2 bên đồng ý tham gia cuộc gọi, thiết lập một kênh RTP/RTCP giữa 2 điểm cuối để truyền tín hiệu thoại. Bước 10: Sau khi quá trình truyền dẫn hoàn tất, phiên làm việc bị xóa bằng cách sử dụng bản tin ACK và BYE giữa 2 điểm cuối. Hoạt động của máy chủ chuyển đổi địa chỉ (Redirect Server): Bước 1: Redirect server nhận được yêu cầu từ cuong@gmail.com (Yêu cầu này có thể đi từ 1 Proxy server khác). Bước 2: Redirect server truy vấn đến Location Server để định vị địa chỉ của tuan. Bước 3: Location Server trả lại địa chỉ của tuan cho Redirect server. Bước 4: Redirect server trả lại địa chỉ của tuan đến người gọi cuong.Nó không phát yêu cầu INVITE như Proxy Server. Bước 5: User Agent Client cuong gửi lại bản tin ACK cho Redirect Server để xác nhận sự trao đổi thành công. Bước 6: Người gọi cuong gửi yêu cầu INVITE trực tiếp đến địa chỉ được trả bởi Redirect Server (ở đây là đến tuan).Người bị gọi tuan đáp ứng với chỉ thị thành công (200 OK), và người gọi đáp trả bản tin ACK để xác nhận.Cuộc gọi được thiết lập. Tổng quát lại trong mạng SIP quá trình thiết lập và hủy một phiên kết nối: Đăng ký, khởi tạo và xác định vị trí người sử dụng. Xác định băng thông cần thiết được sử dụng. Xác định sự sẵn sàng của phía được gọi, phía được gọi phải gửi 1 bản tin phản hồi thể hiện sự sẵn sàng để thực hiện cuộc gọi: chấp nhận hay từ chối. Cuộc gọi được thiết lập. Chỉnh sửa cuộc gọi (ví dụ như chuyển cuộc gọi) và duy trì. Kết thúc cuộc gọi. 2.9. 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. 2.10.. Ứng dụng của SIP a. Các ứng dụng thương mại Do được phát triển từ các giao thức Internet như HTTP và SMTP, các nhà phát triển trên môi trường Internet có thể nhanh chóng tạo ra và đưa vào sử dụng các dịch vụ mới dựa trên SIP. Ví dụ điển hình nhất là Windows Messager của Microsoft. Windows Messager được tích hợp trong hệ điều hành Windows XP và có các tính năng chính như sau -   Quản lý danh bạ cho từng người sử dụng, và có chức năng hiển thị tình trạng hiện tại (Presence) của từng cá nhân trong danh sách. -    Tinh nhắn tức thời -    Thoại và video -    Truyền file -    Thoại từ PC tới máy điện thoại của mạng công cộng. Bằng việc tích hợp Windows Messager vào hệ điều hành, Microsoft đã tạo ra SIP client tiềm tàng trong mọi máy tính cá nhân, nhờ đó cho phép các nhà phát triển triển rộng rãi dịch vụ SIP trên toàn mạng. Ngoài ra có thể liệt kê ở đây một số ứng dụng SIP clients khác như: eCONF, Wave3 Session (www.wave3software.com), Network Convergence Laboratory at Claremont Graduate University (ncl.cgu.edu). Một số ứng dụng SIP server bao gồm: Microsoft Live Communications Server, HCL Technologies (www.hcltech.com), Indigo, Ubiquity, SNOM, VOCAL, Iptel, DynamicSoft, Siemens, Nortel, eCONF. b. Ứng dụng của SIP trong mạng NGN SIP rất được chú ý và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các kiến trúc của mạng NGN. Tháng 11 năm 2000, SIP được chấp nhận như một giao thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một thành phần chính thức của cấu trúc IMS. Cần phải chú ý rằng, khi sử dụng trong một môi trường cụ thể (ví dụ như IMS), SIP không còn được giữ nguyên như định nghĩa ban đầu của IETF. Thay vào đó, nó được mở rộng cho những ứng dụng cụ thể. 3GPP cũng đã phát triển những mở rộng khi sử dụng SIP trong cấu trúc IMS. Mặc dù ra đời và xuất hiện ở các sản phẩm thương mại sau H.323, nhưng SIP đã trở thành giao thức báo hiệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP. MSF đã phát triển mở rộng của SIP cho dịch vụ này trên nền mạng NGN theo cấu trúc điều khiển Call Server. KẾT LUẬN NGN là bước phát triển tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông trên thế giới hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng viễn thông công cộng PSTN, mạng không dây và mạng Internet. NGN hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh và hiệu quả, cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và do đó NGN đã mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển.Nó đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng như cá nhân, văn phòng, doanh nghiệp... với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện. Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một giao thức được chú trọng phát triển trong mạng NGN. Đây là giao thức báo hiệu mới xuất hiện, nó thực hiện điều khiển phiên cho các kết nối đa dịch vụ. Về cơ bản, hoạt động điều khiển bao gồm khởi tạo, thay đổi và kết thúc một phiên có liên quan đến các phần tử đa phương tiện như: video, thoại, tin nhắn, game trực tuyến...Bên cạnh ứng dụng trong điện thoại Internet, hiện nay giao thức SIP cũng đang được ứng dụng rất rộng rãi trong thương mại điện tử. Là giao thức dựa trên HTTP, SIP cung cấp khả năng tích hợp một cách dễ dàng tiếng nói với các dịch vụ Web khác, cho phép truyền thông đa phương tiện như hội nghị truyền hình và trò chuyện trực tuyến, điều này làm phong phú thêm các Website thương mại điện tử. Theo đánh giá của giới phân tích thì SIP có vị trí vững vàng và là chọn lựa về giao thức cho mạng không dây cũng như điện thoại thế hệ thứ ba. THUẬT NGỮ VIẾT TẮT HTTP: Hypertext Transfer Protocol (Giao thức truyền siêu văn bản ) MIME: Multipurpose Internet Mail Extension ( Mở rộng thư tín Internet đa mục đích: Giao thức thư điện tử ) RTP: Real-time Transport Protocol (Giao thức truyền thời gian thực) RTCP: Real Time Control Protocol ( Giao thức điều khiển thời gian thực ) SIP: Session Initiation Protocol (Giao thức khởi tạo phiên ) SDP: Session Description Protocol( Giao thức mô tả phiên ) IETFl: Internet Engineering Task Force( Nhóm kỹ thuật Internet ) TU: Telephone User Part( người sử dụng điện thoại ) ISDN: Integrated Services Digital Network( Mạng số đa dịch vụ tích hợp ) VoIP: Voice over IP ( Công nghệ truyền thoại trên mạng IP ) URI: Uniform Resource Identifier( định danh tài nguyên ) URL: Uniform Resource Locator ( định vị tài nguyên ) UAS: User Agent Server( UA chủ ) UAC: User Agent Client( UA khách ) TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ IP/ MPLS và các mạng riêng ảo – TS Vũ Tiến Ban, NXB thông tin và truyền thông Kỹ thuật chuyển mạch – TH.S Hoàng Trọng Minh Và TH.S Nguyễn Thanh Trà, Học Viện Công Nghệ BƯu Chính Viễn Thông Nghiên cứu các giải pháp điều khiển kết nối và phối hợp báo hiệu trong mạng NGN- Lê Ngọc Giao & Nguyễn Tất Đắc, Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện 4. Neill Wilkinson, Next Generetion Network Services, John Wiley & Sons Ltd, England, 2002. 5. Henry Sinnreich, Alan B.Johnston, “Internet Communications Using SIP”, Wiley Publishing Inc, 2006 MỤC LỤC