Phương pháp thoại trên IP VoIP: Phần 2

Chia sẻ: Le Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

131
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Kĩ thuật thoại trên IP VoIP: Phần 2 gồm nội dung chương 5 đến chương 12 của Tài liệu. Nội dung phần này trình bày các vấn đề về VoIP và báo hiệu số 7, cấu trúc lớp của VoIP, thiết lập cuộc gọi - định tuyến - tính cước, kỹ thuật lưu lượng và các nội dung khác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp thoại trên IP VoIP: Phần 2

CHƯƠNG 5 V o IP VÀ B Á O H IỆ U S Ố 7 5.Ỉ. L iê n k ế t h o ạ t đ ộ n g giữa m ạn g IP, m ạ n g đ iệ n th o ạ i v à mạng SS7 SS7 là một giao thức báo hiệu cho các dịch vụ và các tính năng trong mạng điện thoại. Mạng báo hiệu SS7 là một mạng riêng biệt. Khi kết nối mạng IP và mạng PSTN thì báo hiệu được truyền thông qua mạng SS7 còn media được truyền trực tiếp giữa hai mạng như hình 5.1. H lnh 5.1. Liên kết hoạt động giữa mạng IP, mạng điện thoại và mạng SS7. 5.2. S ỉg tr a n Sigtran là một chuẩn của IETF (Internet Engineering Task Force) nó tạo ra các nhóm địa chỉ để thực hiện báo hiệu trong các mạng IP và ỉỉên kết hoạt động với các mạng khác như mạng PSTN. Hình 5.2 cho thấy các báo hiệu trong liên mạng SIP/MGCP/ISUP sử dụng Sigtran. Mạng VoIP có kiến trúc chuyển mạch mềm bao gồm các medỉa gateway, SG (Signaling Gatevvay) và MGC (Media Gateway Controiy Call agent. Mục đích của SG là để kết nôì trực tiếp với SP (Sỉgnaling Point) hay STP (Signaling Transíer Point). Các call agent sử dụng SIP để truyền thông tin với nhau và sử dụng MGCP để thông tin với media gateway. MGC điều khiển cuộc gọi trong mạng nên báo hiệu ISUP (ISDN User Part) nhận được tại SG phải được dưa đến MGC để MGC có thể thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi một cách thích hợp. Bản tin lAM (Initiate Address Message) được mang trong mạng IP ký hiệu là IP lAM và nội dung của bản tin không bị thay đổi vì MGC có chứa các ứng dụng ISUP chuẩn.
164 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP Media Signaling Agenl CaH Agữni Siọnaíing Media STP STP Gâttiway Gatewaỹ Gaĩtíway Gã\ậăwyiy □ i i i i ỉSưPiAiụ m os c a —— ¥ V M ^IA CRC)? SIPINV1TE CRCX ÕK IPIAM ISUPIAM ISUP lAM í? ISUPIAM S IP t8 3 IPA M C ISUPANM ♦— ---- SUP ACM SUP ANM 4— SIP200 MDCX ỔK SIPACK IPANM ISUPANM ISUPIAM Hình 5.2. Liôn kết mạng SIP, MGCP và ISUP. 5ÚỈ.1. Kỉến trúc Sigtran Kiến trúc Sigtran được định nghĩa trong RPC2719 và bao gồm các thành phần như hình 5.3. Báo hiệu trên IP chuẩn sử dụng một giao thức truyền chung đảm bảo việc phân phối báo hiệu một cách đáng tin cậy, chắc chắn rằng các bản tin phân phối không bị lỗi bất chấp những bất thường của mạng IP bên dưới; ỉớp tương thích cung cấp các prỉmitive xác định và một giao diện đến SS7 để các ứng dụng không nhận ra rằng lớp truyền bên dưới là IP. KIkíí lUơng thtch 4A daptation M odule) T ruyền b áo hiệu chung 0 S inalingT raiuipon) rn iy ẻ n IP chuẩn (S tandard ỈP T ran ỉp o rt) Hình 5.3. Các thành phẩn taiyổn báo hiệu Sigtran.
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 165 Nếu ta ứng dụng kiến trúc Sigtran này dể kết nối mạng báo hiệu SS7 đến MGC thông qua SG (Signaling Gateway) thì việc truyền báo hiệu ISUP được minh họa như trong hình 5.4. Trong SG, NIF (Nodal-Intenvorking Function) có chức năng liên kết giữa mạng SS7 và mạng IP. Signaíhng CaH aọari PSTN STF D SS7 SS7 - illlIP BGBU C S] ISUP r ISIG ISUP SIG MTP MTP MTP IP IP Hình 5.4. Truyền ISUP đến MGC. Hình 5.5 cho thấy chi tiết kiến trúc Sigtran. SCTP (Stream Control Transmission Protocol) thích hợp với việc truyền báo hiệu chung. SCTP đảm bảo không xảy ra lỗi, phân phối tuần tự các bản tin user, hỗ trợ phân phối nhanh các bản tin và tránh nghẽn đầu dòng. Vì vậy, giao thức này thích hợp hơn so với TCP. ĨCAP Ọ.V3I MTRÌ SCTP isn p TC AP WA M2IU M H IA S I'A sr rp IP Hình 5.5. Chồng giao thức Sigtran. 5.2.2. LcTp tương thích • SS7 MTP2 User Adaptation Layer (M2UA): cung cấp sự tương thích giữa MTP3, SCTP và một giao diện giữa MTP3 và SCTP để MTP3 có thể được sử dụng trong mạng IP mà không cần phần mềm ứng dụng MTP3 các bản tin vẫn có thể truyền trên SCTP và IP. Vĩ dụ, một ứng dụng MTP3 được thực hiện tại MGC có thể trao đổi các bản tin quản lý báo hiệu MTP3 với mạng SS7 bên ngoài. Với cùng một phương thức, MTP2 cung cấp các dịch vụ đến MTP3 trong mạng SS7, M2ƯA cung cấp các dịch vụ đến MTP3 trong mạng IP. cổng của M2UA là 2904. Việc sử dụng M2UA được minh họa trong hình 5.6. ở đây, hai SG cung cấp một giao diện đến mạng SS7 bên ngoài và cả hai được kết nối đến call agent. Chức năng của M2UA là cho phép sự truy nhập trong suốt từ MTP3 tại call agent đến MTP2 tại SG. ững dụng MTP3
166 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP tại call agent có thể nhận các bản tin quản lý mạng báo hiệu như TFA (Transfer Allowed), TFP (Transfer Prohibited)... agnamng Signallng SểgrialUng SignatUnQ 0R d point CaAagent ^teway end poim MTP3 MTP3 — NIF— 1 — NIF- USER USER MTP3 MTP3 M2UA M2UA M2UA MTP MTP SCTP SCTP SCTP MTP U.L2 Lt.L2 L i.ư IP IP IP Hình 5.6. Sử dụng M2UA trong SG đến các ứng dụng call agenỉ. SS7 MTP3 User Âdaptatỉon Layer (M3ƯA): cung cấp giao diện giữa SCTP và các ứng dụng mà sử dụng các dịch vụ của MTP3 như ISUP và SCCP. M3ƯA và SCTP cho phép thông tin ngang cấp (peer to peer) giữa các ứng dụng người sử dụng MTP trên mạng IP và các ứng dụng trên mạng SS7. MTP3 cung cấp các dịch vụ cho các ứng dụng như ISUP trên mạng SS7, M3UA cho phép các dịch vụ tương tự cho các ứng dụng trên mạng IP. c ổ n g của M3UÁ là 2905. M3ƯA là một lớp tương thích giữa các giao thức ở lớp trên và SCTP. Vì vậy, mặc dù nó cung cấp các primitive giống với lớp ỏ trên giống như MTP3 cung cấp trong SS7 nhưng nó không phải là MTP3 của IP, ví dụ, M3UA không thi hành cổc bản tin quản lý mạng báo hiệu MTP3 nhưTPA v àÌT P . Caỉl agent thực hiện các ứng dụng (ví dụ ISUP) theo hai phương thức. Thứ nhất, caủ agent có thể thực hiện ISƯP trên MTP3/M2ƯA/ SCTP như trong hình 5.6. Cách thứ hai là thực hiện ISUP trên M3ƯA/SCTP như trong hình 5.7. Sự khác nhau giữa hai phương thức này là nơi thi hành các chức năng MTP3. ở hinh 5.7, MTP3 được thực hiện trong SG. M3UA cho phép MGC thỉ hàiìh các ứng dụng ISUP để truy nhập đến MTP3 ò SG. Call agent có những đặc diểm riêng để phân biệt với SG. SS7 SCCP User Adaptation Layer (SUA): cung cấp một giao diện giữa các ứng dụng người sử dụng SCCP và SCTP. Các ứng dụng như TCAP sử dụng các dịch vụ của SUÂ tương tự như việc sử dụng các dịch vụ của SCCP trong SS7. SUA cho phép truyền trong suốt, nhờ dó một ứng dụng như TCAP tại một nođe IP có thể sử dụng các dịch vụ của SCCP tại SG. Vì vậy, các ứng dụng trong mạng SS7 và mạng IP có thể truyền thông tin ngang cấp.
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 167 Signalllng gatdway CíỉBagenỉ 9dlWíay NfTP3 MTP3 — NiF— ĩ USCR Nll^ USER MTP3 MTP3 M3UA M3UA M3UA MTP SCTP SCTP SCTP MTP MTP 11.L2 L1.L2 UX2 IP IP \p H ình 5.7. Sử đụng M3UA trong SG đến các ứng dụng call agent. • ISDN Q.921 User Adaptation Layer (lUA): trong ISDN báo hiệu người dùng như Q.931 được mang bởi lổp datalink, Q.921 tương ứng với Sigtran trong mạng IP là lớp lUA. Vì vậy, các bản tin Q.931 có thể được truyền từ mạng ISDN đến mạng IP. Cổng của lUA là 9000. 5.2.3. SCTP 5.2.3.I.Đầu cuối SCTP Đầu cuối SCTP là địa chỉ gửi hoặc nhận các gói SCTP. Địa chĩ này là sự kết hợp của một hay nhiều địa chỉ IP với một port. SCTP cho phép một đầu cuối có nhiều địa chỉ IP nghĩa là đầu cuối có thể là multi-hòmed nhưng số port là duy nhất. Sự kết hợp của một địa chỉ IP và một port được gọi là địa chỉ truyền dẫn (transport address), Địa chĩ truyền dẫn chỉ có thể sử dụng cho một đầu cuôì SCTP. 5.2^.2. Sự liên k ết (Assocỉatỉon) SCTP thiết lập mồi quan hệ giữa các đầu cuối SCTP, mối quan hệ này được gọi là một liên kết (association). Một liên kết xác định bởi các đầu cuối SCTP liên quan và trạng thái hiện tại của giao thức. Các ứng dụng ở hai đầu cuối muốn thông tin với nhau thì liên kết phải được thiết lập. Liên kết sẽ kết thúc khi hoàn tâ't việc truyền thông tin hay có lỗi xảy ra. s.2.3.3. Các packet và chunk SCTP nằm bên trên lớp IP, khi SCTP muốn gửi thông tin đến đầu cuối ở xa, nó gửi packet SCTP đến IP và IP sẽ định tuyến gói này đến đích. Packet SCTP bao gồm một header chung và một số chunk như ỗ hình 5.8. Phần heađer chung (common heađer) bao gồm; • Port của nguồn và đích. • Veriíication tag: được sử dụng để xác định người gửi gói.
168 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP Adler-32 checksum; là phần kiểm tra lỗi để đảm bảo gói nhận được không bị lỗi. 0Ị0 ĩ \y «I 7 •ì ịữ Sourca Port N u n ^ r Dastination Purt Numbsr Vttrtílcaton Tag Adt«r - 32 checksun ChunklD Chunk Flags I Destination Port Number O ink 1 K Chunk value Clmink ID ChunkRags Destination Pon Nunnber Chunk2 Chunkvatue Hình 5.8. Định dạng gói SCTP. Phần chunk: bao gồm header và nộỉ dung. Nội dung có thể là thông tin điều khiển SCTP (khi chunk ID = 1) hoặc là thống tin người sử dụng SCTP (khi chunk ID = 0). Giá trị của chunk ũag và chunk ỉength phụ thuộc vào chunk ID. S.2JỈA Luồng (Stream) Một ỉưồng là một kênh luận lý đơn hướng giữa các dầu cuối SCTP. Nói cách khác, nếu coi một ỉiên kết như là một highway dơn hướng giữa các đầu cuối thì mỗi luồng được xem như ỉà một ỉàn phương tiện lưu thông trên highway đó. Để hiểu được khái niệm ỉuồng ta xét một ví dụ như ở hình 5.9. ở đây, calỉ agent sử dụng ISUP và thông tin với mạng SS7 bên ngoài qua một SG. Các dường báo hiệu vật lý (physical signaling link) di từ mạng SS7 và kết thúc tại SG, các kênh thoại thật sự đi ra từ PSTN và kết thúc tại MG do call agent điều khiển. Trong trường hợp call agent xử lý ISUP/MTP3/M2UA thì MTP3 tại call agent sẽ định đường cho các bản tin di từ ISƯP đến các đường báo hiệu riêng. Tại calỉ agent sẽ không có một đường báo hiệu vật ỉý nào mà chỉ có liên kết SCTP giữa lớp M2ƯA ở call agent và M2UA ở SG, Để thực hiện quản lý, liên kết SCTP cần có N luồng, với N là 8Ố đường (link) báo hiệu kết thúc tại SG. Với cách này, chức nãng M2UA tại call agent có thể ánh xạ một đường báo hiệu riêng (được xác định bởi MTP3) đến một luồng riêng. Tương tự, SG có thể ánh xạ một ỉuồng lên một tuyến báo hiệu khi đến đích. Trong trường hợp call agent xử lý ISUP/M3UA thì việc phân phối các luồng cho các liên kết SCTP giữa M3UA ở SG và M3UA ở caỉl agent sẽ ỉỉnh động hơn vỉ việc ỉựa chọn đường báo hiệu được thực hiện
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 169 bỏi chức nàng MTP3 tại SG và các luồng không cần phân phối theo tuyến báo hiệu, ở đây, luồng có thể phân phối theo sự kết hợp của DPC/OPC hay theo từng loại OPC/DPC/CIC. Việc sử dụng luồng là một công cụ quan trọng để tránh nghẽn đầu dòng và đảm bảo sự phân phôi tuần tự vì mỗi luồng đều có số tuần tự luồng và mỗi luồng sẽ được xử lý một cách riêng lẻ, nên việc phân phối bản tin cho một luồng sẽ không ảnh hưởng đến luồng khác. Signaling CaH agenl Gateiway m c a Các bỉíiii hiệu Ciíi.' Ininy kc (lu ụ i lC ÌL giil Irị CIC> PSTN sw»tch M«đia Gateway Hình 5.9. Các luổng phân phối thẹo sếc đường bềp hiệụ hoặc giá trị C!C. 5.2.S.5. Các loại chunk SCTP Trong packet SCTP, mỗi chunk ID xác định một chunk riêng, chunk ID có thể có 65.536 giá trị do dó có 65.536 loại chưnk. Các loại chunk SCTP có thể phân thành 4 nhóm chính; • Chunk dữ liệu người sử dụng. • Chunk thông tin điều khiển SCTP. • Chunk dự trữ. • Chunk mở rộng được xác định bởi IETF. Nhóm chimk điều khiển SCTP Nhóm chunk điều khiển SCTP bao gồm các chunk sau: • Chunk INIT; sử dụng để khởi động một liên kết SCTP giữa hai đầu cuô'i. • Chunk INIT ACK: được sử dụng để chấp nhận việc bắt đầu một liên kết SCTP.
170 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP • Chunk SACK: được sử dụng để xác nhận các chunk dữ liệu đã nhận dược và thông báo cho ncfi gửi biết các chunk đã bị mất trong quá trình truyền. Giả sử nơi nhận đă nhận được từ chunk 1 đến chunk 5, cộng thêm chunk 8 và chunk 9. Lúc này bản tin SACK được sử dụng để chỉ ra rằng chunk 6 và chunk 7 đã bị mất, tức ỉà chỉ ra các chunk cần phải truyền ỉại. Quá trình này hiệu quả hơn kỹ thuật truyền lại của TCP. • Chunk HEARTBEAT: được sử dụng để yêu cầu dầu cuôì ở xa ở trong chế độ chờ. Giả sử trong suốt một khoảng thời gian xác định nào đó mà không có chunk nào cần gửi từ đầu cuối Á đến dầu cuối B, thì lúc này đầu cuối A sẽ gửi chunk HEARTBEAT đến đầu cuối B để đảm bảo đầu cuối B vẫn hoạt động. Chunk HEARTBEAT chứa thông tin xác định nơi gửi. Khi nhận được chunk HEARTBEAT, nơi nhận sẽ phúc đáp lại chunk HEARTBEAT ACK. Chunk này chứa thông tin dược sao chép từ chunk HEARTBEAT, • Chunk ABORT: đầu cuối gửi chunk này dể kết thúc liên kết một cách đột ngột. • Chunk SHUTDOWN: được sử dụng để chấm dứt một liên kết mà đã hoạt động một cách thành công. • Chunk ERROR: được gửi để chỉ ra rằng đầu cuối đă phát hiện có lỗi xảy ra. • Chunk COOKIE ECHO; được sử dụng trong khoảng thời gian khởi động liên kết. • Chunk COOKIE ACK: dược sử dụng dể phúc đáp cho chunk COOKIE ECHO. Chiink dữ liệu tải (DATA) Chunk DATA được sử dụng để truyền dữ liệu đến và từ ULP (Upper Layer Protocol) và được định dạng như hình 5.10. 0 0 0 0 0 3 0 0 Ras«rved Leogdi TSN Stream Identiíier s Sư«ann Sequence Nutnber Payioad Proioool Id8rttifl«r Us«r Daỉa ( sequence n of stream 5 ) Hình 5.10. Định dạng chunk DATA. Bit U; chỉ thị thông tin trong chunk dược truyền đến ƯLP mà không quan tâm đến việc tuần tự của các chunk.
Chưcmg 5; VoIP và báo hiệu số 7 171 • Bit B; cho biết chunk này chứa segment đầu tiên của bản tin user. • Bit E: cho biết chunk này chứa segment cuối cùng của bản tin user. Nếu bản tin chứa trong một chunk thì cả hai bit E và B đều được thiết lập về 0. • TSN (Transmission Sequence Number); là một số nguyên 32 bit xác định chunk này đang nằm trong phạm vi của một liên kết. TSN không phụ thuộc vào bất kỳ luồng nào và được ấn định bởi SCTP. Khi đầu cuối gửi chunk INIT thì chunk này mang giá trị trên TSN của chunk dữ liệu đầu tiên và giá trị TSN sẽ tăng dần lên cho mỗi chunk DATA mới mà đầu cuối gửi trong liên kết này. • s (Stream Id e n tifie r): là m ộ t số n g u y ê n 16 b i t x á c đ i n h luồng c h ứ a dữ liệu. • SSN (Stream Sequence Number) (n): là một số nguyên 16 bit xác dịnh vỊ trí của bản tin trong một luồng. Giá trị n bắt đầu tó 0. s.2.3.6. Thiết lập liên kết Quá trình thiết lập liên kết xảy ra như trong hình 5.11. t)iiu cuối t ) ã u c u iíi INIT INIT tOUKIb hCHO (plu.s> C(>()KIE ACK OịMiiináÌ Hình 5.11. Thiết lập lién kết SCTP. Đầu tiên, đầu cuối SCTP gửi gói SCTP có chứa chunk INIT. Chunk INIT chứa một số thông tin chọn lựa và/ hoặc thông sô' variable length. Chunk này cũng có thể chứa một hoặc nhiều địa chỉ IPv4 hay IPv6. Khi đầu cuối nhận được chunk INIT, nó phúc đáp lại chunk INIT ACK có giá trị trường Verification tag trong header chung SCTP giông với giá trị của trường Initiate tag trong chunk INIT. Sau khi nhận được chunk INIT ACK, đầu cuối khởi động liên kết sẽ gửi chunk COOKIE ECHO có thông số giống với thông số cookie của chunk INIT ACK đã nhận. Để quá trình truyền dữ liệu xảy ra nhanh chóng thì một hay nhiều chunk DATA được đưa vào gói nhưng chunk COOKIE ECHO phải là chunk đầu tièn. Cuối cùng, nơi nhận chunk COOKIE ECHO phải gửi lại chunk COOKIE ACK có chunk ID là 00001011, cờ được đặt về 0.
172 Kỹ thuật thoại trên IP • VoIP 5.2^.7. Truyền dữ liệu Việc truyền dữ liệu đảm bảo độ tin cậy bằng việc sử dụng 2 chunk SCTP; chunk DATA và chunk SACK 5.2.4. M3UA 5.2.4.1. Kiến trức mạng báo hiệu Để đảm bảo mức chất lượng cao ta phải chắc chắn là không cõ một điểm nào giữa SG và ASP (Application Server Process) bị lỗi. Vì vậy, SG thường được kết nối đến hai STP trong mạng báo hiệu SS7 và ASP thường được cấu hình theo kiểu loadsharing hay redundant như hình 5.12. Signaikig GatAMay Các litn Lết scrp ASPI ASP2 Host 1 ASP3 ASP4 Signaiing Gateway ASFI ASP2 Cái' lién lếí SCTP H ofit2 ASP3 ASP4 Hlnh 5.12. Kiến trúc mạng báo hiệu an toàn. Signuiĩng G«ucwaỹ ||g j a u ă f l M i a L NỈK)ni các ASP SignalinỉỊ Ga(cwav Hình 5.13. SG hoạt động như các STP. Mỗi ASP có một mă điểm (point code) và việc phân phối các mã điểm rất linh động. Ví dụ, tất cả các ASP kết nối đến một SG có thể dùng chung một mã điểm với SG. Nếu SG đóng vai trò là STP, các ASP kết hợp với nhau đóng vai trò là điểm cuối báo hiệu thì mỗi ASP có một mả điển hay
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 173 một nhóm các ASP dùng chung một mã điểm với SG. Nếu SG là điểm cuối báo hiệu thì các ASP kết nối đến SG có thể dùng chung một mã điểm báo hiệu nhưng SG phải có một mã điểm riêng. Những lựa chọn trên phụ thuộc vào khả năng truyền dẫn và ánh xạ của SG. Nếu một hay raột nhóm ASP có thể thông tin với mạng SS7 qua nhiều SG thì ASP hay một nhóm ASP phải có mả điểm khác với mã điểm của các SG như hình 5.13. s.2.4.2. Các dịch vụ của M3UÁ M3ƯA cung cấp giao diện giữa lớp ứng dụng (ví dụ ISUP) và các lớp truyền dẫn bên dưới. M3ƯA cho phép các ứng dụng sử dụng các dịch vụ của MTP3 qua một phương thức truyền trong suốt. Để đưa các dịch vụ đến lớp bên trên, M3UA phải có các primitive giống với các primitive của MTP3: • MTP-Transfer request: gửi từ lớp bên trên đến M3ƯA để yêu cầu truyền một bản tin đến đúng đích. • MTP-Transfer indication: được sử dụng bởi M3ƯA để đưa các bản tin di vào đến lớp bên trên. • MTP-Pause indication: được gửi bởi M3UA đến lớp bên trên để chỉ thị rằng báo hiệu đến đích bị ngưng tạm thời. • MTP-Resume indication; dược gửi bởi M3UA dến lóp bên trên để chỉ thị rằng báo hiệu đến đích có thể được bắt đầu lại. • MTP-Status indication: được gửi bởi M3UA đến lớp bên trên để thông báo cho lớp bên trên những thay đổi trong mạng báo hiệu SS7 như có tắc nghẽn xảy ra trong mạng hay dích đến không xác định được. Quá trình truyền các bản tin ứng dụng từ các lớp ứng dụng đến mạng SS7 có thể xảy ra như sau: ví dụ ứng dụng ISƯP tại MGC muốn gửi bản tin đến SS7 thì nó gửi bản tin MTP-Transfer request đến M3ƯA, M3UA gửi yêu cầu này đến SCTP trong một chunk DATA; SCTP đảm bảo bản tin này đến dược SG; chức năng liên kết mạng của SG thực hiện đưa bản tin này đến MTP3 và nó được dịnh tuyến dến SS7 một cách chính xác. Theo hướng ngược lại, quá trình xảy ra tương tự: bản tin từ MTP3 dến SG, đến chức năng liên kết mạng và được đưa đến M3UA. Dựa vào các thông số của bản tin (ví dụ DPC/ OPC/ CIO, server ứng dụng và ASP thích hợp được chọn. Trong trường hợp có nhiều ASP cùng tích cực thì một ASP sẽ được chọn phụ thuộc vào thuật toán đã xây dựng. M3ƯA truyền bản tin đến SCTP và bản tin này thuộc một chunk DATA trong một liên kết xác định và một ỉuồng xác định; thông tin này được truyền đến lớp ứng dụng bằng cách sử dụng primitive MTP-Transfer indication. 5.2.4.S. Bản tin M3UA Bản tin M3UA có định dạng chung như hình 5.14.
174 Kỷ thuật thoại trên IP - Voip Version Resiì>rv^ M«fisaga Type MíĩSSage le n g th Mes&dge Contem Hình 5.14. Định dạng chung của bản tin M3UA. Bản tin M3UA gồm hai phần: phần header và phần nội đung. Header là header chung được truyền qua tất cả các lớp. Khi M3ƯA truyền thỏng tin người sử dụng giữa SG và MGC thì nó gửi đi bản tin dữ liệu M3ƯA, bản tin này được đóng gói trong các chunk DATA. Khi gửi các bản tin dữ liệu, trường Message Type là 0101. Đối với M3UA, Version của giao thức là 00000001. s.2.4.4. Bản tin quản lý mạng báo hiệu M3ƯA bao gồm các bản tin quản lý mạng báo hiệu như sau: • SS7 Network Isolation (S7IS0); bản tin này được sử đụng khi tất cả các đường ỉink đến mạng SS7 bị mất. • Destination ưnavailable (DUNA): bản tin này được gửi từ SG đến tất cả các ASP có liên quan để chỉ thị rằng dích trong mạng SS7 không sẵn sàng. Bản tin DUNA được M3ƯA sử dụng để tạo ra MTP-Pause indỉcation. • Destỉnation Available (DAVÁ): bản tin này được gửi từ SG đến tất cả các ASP có liên quan khi một dích trở nên sẵn sàng. Tại ASP, bản tin này được ánh xạ đến MTP-Resume indication. • SS7 Network Congestion (SCON): bản tin này được gửi từ SG đến tất cả các ASP có liên quan để chỉ thị rằng việc định tuyến đến một đích SS7 bị tắc nghẽn. Bản tin này được tạo ra d SG. ở ASP, bản tin được ánh xạ đến primitive MTP-Status ỉndỉcation và được chuyển đến lớp trên. • Destinatỉon User Part ưnavailable (DUPƯ): bản tin này được gửi từ SG đến tất cả các ASP có liên quan để chỉ thị rằng user part ở đích không sẵn sàng. Bản tin chỉ ra DPC và user part (như ISUP, SCCP, TƯP...) được yêu cầu. ở ASP, bản tin được ánh xạ đến primitive MTP-Status indication. Primitive này có thể được sử dụng để chỉ ra sự tắc nghẽn trên mạng hay user part tại đích không sẵn sàng. • ASP ưp (ASPUP); bản tin được sử dụng giữa các M3ƯA ngang cấp để chỉ thị rằng ỉớp tương thích đă sẵn sàng nhận dữ liệu hay các bản tin maintain. ASP Down (ASPDN) tương tự ASPUP nhưng chỉ thị trạng thái chưa sẵn sàng, Bản tin ASP ưp Ack (UP ACK) và ASP
Chương 5: VoIP và báo hiệu sô 7 175 Down Ack (DOWN ACK) là hai bản tin phúc đáp lần lượt cho ASPƯP và ASPDN. ASP Active (ASPAC) là bản tin dược gửi bởi ASP để cho biết nó đà sẵn sàng được sử dụng. Ngược lại, bản tin ASP Inactive (ASPAI) cho biết ASP ở trạng thái chưa sẵn sàng. Bản tin ASP Active Ack (ACTIVE ACK) và ASP Inactive Ack (INACTIVE ACK) là hai bản tin phúc đáp của hai bản tin ASPAC và ASPAI. Hình 5.15 và 5.16 minh họa cách sử dụng các bản tin này. H ình 5.15. Thiết lập lưu lượng giữa SQ vầ ASP. SU A S I’ A S I’ A S PU P T jp a c k ASPAC*' ASPUP v v ACK A S P A C íkiatl.sharcí A c t iv e ack /\ỉil’ .\c I^ C T IV E A C K Hình 5.16. Thiết lập lưu lượng giữa SG và hai ASP (chế độ chia tải). Heartbeat (BEAT); là bản tin không bắt buộc sử dụng. Bản tin n à y dược sử dụng giữa các M3UA ngang cấp để đảm bảo hệ thống vẫn đang ờ trạng thái hoạt động. Khi M3UA sử dụng các dịch vụ của SCTP thì bản tin BEAT không được yêu cầu vì SCTP đã bao gồm các chức năng của BEAT. Hai bản tin quản lý: bản tin error (ERROR) và bản tin notiíy (NTFY). Bản tin ERROR được sử đụng khi hệ thống phát hiện có lỗi xảy ra (ví dụ hệ thống nhận được bản tin không có giá trị) và chỉ ra loại lỗi dược phát hiện. Bản tin NTFY dược sử dụng giữa các M3UÁ ngang cấp để thông báo những sự kiện xảy ra.
176 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP 5.2.5. M2UA M2ƯA bao gồm các AS (Application Server) và ASP (Application Server Processor). M2ƯA có các bản tin tưcmg tự M3UA, ví dụ như các bản tin ASPƯP, ASPDN, ASPAC, ASPAI, ERROR. Các bản tin này được sử dụng theo cùng một phương thức như trong M3UA nhưíig ASP trong M2ƯA thực hiện các chức năng khác với ASP trong M3UA. ở M3ƯA, ASP có thể có liên quan đến DPC/ OPC/ CIC hay một số các đặc tính khác; còn trong M2ƯA, ASP là một trường hợp cá biệt của MTP3 tại call agent. Các bản tin được gửi giữa các M2ƯA ngang cấp có định dạng chung giống vứi bản tin ở M3ƯA. Dưới đây là một số bản tin đặc biệt được sử dụng giữa các M2ƯA ngang cấp: • DATA (Message Type 0601): sử dụng để chứa PDU (Protocol Data Unit) của MTP2-ưsêr. • ESTABLISH REQUEST (Message Type 0602): bản tin này được sử dụng để thiết lập đường liên kết hay chỉ thị một đường liên kết dã được thiết lập ở SG. Khi call agent gửi một ESTABLISH REQƯEST đến SG thì SG gửi lại bản tin ESTABLISH CONPIRMATION (Message Type 0603). • RELEASE REQƯEST (Message Type 0604): call agent gửi yêu cầu này đến SG để yêu cầu giải phóng đường Hên kết báo hiệu và chỉ ra nguyên nhân giải phóng đường báo hiệu này. SG chấp nhận yêu cầu và gửi lại bẳn tin phúc đáp RELEÁSE CONPIRM (Message Type 0605). SG có thể tự động giải phóng một dường báo hiệu khi có một sự kiện nào đó xảy ra ờ SG (như bị lỗi phần cứng) và gửi bản tin RELEASE INDICATION (Message Type 0606) dến SG. • STATE REQƯEST (Message TVpe 0607): call agent gửi bản tin này để yêu cầu SG thực hiện một 8ấ tác động trên một đường báo kiệu. Sau khi thực hiện xong, SG phúc đáp lại bản tin STATE CONPIRM (Message Type 0608). SG cũng có thể tự động gửi đi bản tin STATE INDICATION đến call agent để chỉ ra các điều kiện trên dường báo hiệu ví dụ như có sự thay đổi trạng thái vật lý của đường báo hiệu. 5.3. Liên k ế t mạng SS7 và các kiến trúc VolP 5.3.1. Liên k ết chuyển m ạch mềm và SS7 Liên kết chuyển mạch mềm và SS7 được thực hiện bằng việc sử dụng ít nhất hai SG để kết cuối các đường báo hiệu SS7 và truyền các bẩ£ tin SS7 đến các ứng dụng ở call agent. Việc liên kết được thực hiện như ở 'lình 5.17 và các giao thức được sử dụng là SCTP, M2UA và M3UA.
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 177 Trong truyền dẫn, bản tin ISƯP được đóng gói như các gói UDP hay TCP và truyền đi trong mạng IP với cùng tốc độ và độ tin cậy như trong mạng SS7. ở đây, các kỹ thuật riêng được sử dụng để mang bản tin từ SG đến call agent và một yêu cầu được đặt ra là MGC và SG phải được tạo ra từ một nhà sản xuất. s*gnaling Media Gateway Chuvếii ntụcli Hình 5.17. Liên kết mạng SS7 và kiến trúc chuyển mạch mềm. Đóng gói ISUP trong SIP SCTP kết hợp với các lớp tương thích để truyền thông tin giao thức ứng đụng của mạng SS7 từ một đầu cuối trong PSTN đến call agent ở mạng IP. Sau đó, call agent truy xuất đến thông tin báo hiệu để định tuyến bản tin trong mạng IP. Vì các giao thức ứng dụng của SS7 không được sử dụng trong mạng VoIP nên các giao thức trong SS7 (ví dụ ISƯP) được ánh xạ đến các giao thức tương dương trong mạng IP (ví dụ SIP). Quá trình ánh xạ giao thức xảy ra khi thực hiện cuộc gọi giữa một nút VoIP và nút PSTN, Việc liên kết hoạt động của các mạng khác nhau gặp nhiều khó khăn do các bản tin, thông số của các giao thức khác nhau hay máy móc, timer... của các mạng cũng khác nhau. Hơn nữa, trong quá trình ánh xạ một số trường của bản tin có thể bị bỏ đỉ do trường đó tồn tại ở giao thức này nhưtig không thể ánh xạ đến một trường tương đương ở giao thức kia, ví dụ trường header Retry-aíler d gói SIP không thể ánh xạ đến một trường tương đương trong gói ISUP. Vì vậy, mạng liên kết có thể hoạt động được nhưng không hoàn hảo. Nếu các mạng thoại liên kết với nhau thông qua raạng^IP thì các gói thoại sẽ được đóng gói trong các gói IP. Ví dụ, hai ứng dụng thoại ISƯP kết
178 Kỷ thuật thoại trên IP - VoIP nô'i với nhau thông qua SIP thì bản tin ISUP được chuyển thành bản tin SỈP ở dầu vào và ỏ đầu ra bản tin SIP được chuyển lại thành bản tin ISUP. Để làm được việc trên, SIP sẽ cho phép phần thân bản tin của nó chứa bản tin ISUP. ỈÁic này các gateway thông tin với nhau bằng các bản tin SIP, các bản tin này cũng chứa thân bản tin SDP dể mô tả ỉuồng media dược truyền giữa các gateway. Vi vậy, phần thân của bản tin SIP có thể có nhiều phần: một phần mô tả phiên SDP và phần bản tin ISƯP. Như vậy, các bản tin ISUP được truyền qua mạng IP một cách trong suốt. Hình 5.18 sẽ mô tả quá trình đóng gói bản tin ISUP trong bản tin SIP. Chuyển mạch Call ajsef« Chuyển mach '0 1 ■ 01 lA M S IP ỊN V ỊT E $c)iÚ4>a dcM^nỊXion 4--------------- Barapsulatcd ÌA M lAM ACM SIP S Ì«»n (kscríiMHin csN tlncapMituieil ÍAM ACM ^ --------------- On»way aiKÌio ANM StP 2IX> SestiHMi tleNcripliun ANM Two-way Voice Hình 5.18. Đóng gỏi bản tin ISUP trong bàn tin SIP. Bản tin lAM đi vào dược đóng gói trong bản tin SIP INVITE. SIP INVITE chứa một mô tả phiên SDP và bản tin ISUP lAM. Tại đầu ra, thông tin SDP được sử đụng để thiết lập phiên RTP giữa các gateway và thông tin ISUD được lấy ra để gửi đến mạng PSTN. Khi cuộc gọi được kết nấỉ thông, gateway nhận được bản tin ÂCM và đóng gói nó trong bản tin phúc đáp SỈP 183. SỈP 183 chứa một mô tả phiên SDP tạm thời và bản tin ISUP ACM. Một quá trình xảy ra tương tự khi cuộc gọi được trả lời và một bản tin ANM được gửi ưf đầu cuối bị gọi.
Chương 5: VoIP và báo hiệu số 7 179 6.3.2. Liên k ết m ạng H.323 và mạng SS7 Việc liên kết mạng H.323 và mạng SS7 dược thực hiện tương tự như liên kết mạng chuyển mạch mềm và SS7. Thông tin ứng dụng của SS7 được truyền từ các gatevvay SS7 đến một hay nhiều gateway H.323. Trong mạng H.323, gateway chứa một số các ứng dụng luận lý cần thiết cho việc thiết lập cuộc gọi và gateway cũng thực hiện việc chuyển dổi medỉa. Do đó, gateway phải gửi và nhận các thông tin báo hiệu điều khiển cuộc gọi và nó phải ỉà kết cuối của mạng IP. Vì vậy, gateway dễ dàng ỉà kết nối với các dường báo hiệu SS7 một cách trực tiếp như minh họa ở hình 5.19. GatakMper i)im cuối c m T n ii^ lỉữ Ihnọi
180 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP không có thành phần faststart. Lúc này, các kênh logic H.245 sẽ được sử đụng để thiết lập đường truyền đẫn media giữa gateway và đầu cuối bị gọi. Đ âu a iổ i H « 3 HÍ23 Gawk«;p»-f H ? ? . ' G a t e k f eiH -i C T n ty í’n II PSTN UI lA M ARQ ACF Setup (with f8sts1art} Cal pToceeding CPQ ARQ ACF ACM One-«ay auđk) Comect (with faststacl) ANM Two>wayaudk> H lnh 5.20. Liôn kổt iSUP và H.323.
CHƯƠNG 6 C Ấ U T R Ú C L Ớ P CỦ A V o IP Hình 6.1 trình bày cấu trúc phản lớp của VoIP. Hỉnh 6.1. Cấu trúc lớp của VolP. 6.1. V ai trò của giao thức p p p (Point-to-Point Protocol) Giao thức điểm-diểm được phân loại như là giao thức lớp 2, nhưng nó dựa vào HDLC dối với khung L_2 cơ sở, kiểm tra lỗi và các hoạt động nhồi bit. Nó cũng có thể đặt trên LAPM hoặc LAPB nếu các hoạt động truyền ỉại và sửa ỉỗỉ được sử dụng. Như trong hình 6.1, một phiên Internet cố thể phải thực thi 3 giao thức L_2: HDLC, LAPM hoặc LAPB, ppp. Với sự phát triển nhanh chóng của liên mạng, các nhà phát triển và các tổ chức tiêu chuẩn phát triển một số các giao thức lớp mạng (L_3). Giao thức Internet IP là một trong số giao thức lớp mạng được sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, các trạm (như router) chạy nhiều hcfn một giao thức lớp mạng (dược phát triển bởi các công ty như Xerox, 3Com và Novell). Các trạm truyền thông với nhau mà không b i ế t các giao thức lớp mạng có sẵn trong phiên làm việc.
182 Kỹ thuật thoại trên IP ' VoIP Cho đến khi sự ra đời của ppp, nền công nghiệp vẫn chưa có một phương tiện tiêu chuẩn nào định nghĩa một giao thức đóng gói diểm-điểin. Sự đóng gói nghĩa là giao thức mang hoặc đóng một gói lớp mạng trong trường I của nó và sử dụng một trường khác trong khung để nhận dạng giao thức lớp mạng nào đang ở trong trường I. Giao thức ppp giải quyết được hai vấn đề này. ppp đóng các gói dữ liệu lớp mạng ữên các liên kết truyền thồng nối tiếp. Giao thức này cho phép 2 trạm trên một kênh truyền thông điểm- điểm thương ỉượng các ỉoại giao thức lớp mạng dặc biệt (như là IP) được sử đụng trong phiên làm việc. Nếu người dùng sử dụng tniy cập quay số tứi một ISP, thi ppp dược 8Ử dụng bởi ISP để phần phối tói người đùng một địa chỉ IP cho phiên làm việc Internet. p pp cũng cho phép 2 trạm thương lượng với nhau về các loại hoạt động khác, như ỉà sử dụng nén và tiến trình nhận thực. Sau khỉ sự thương lượng này xảy ra, ppp được sử dụng để mang các gói lớp mạng trong trường I của khung HDLC. Giao thức này cũng hỗ trợ cả truyền dẫn đồng bộ hướng bit, truyền dẫn đồng bộ hướng byte hoặc truyền dẫn bất đồng bộ (bỉt start/stop). Nó yêu cầu khả nãng truyền dẫn song công. 6.2. Đơn v ị dữ liệu I^ao thức trên liê n k ế t giữa người dùng và ISP Lưu lượng dược gửi giữa người đùng và ISP được biết bdi nhiều tên khác nhau. Nhưng tên phổ biến nhất là đơn vị dữ liệu giao thức PDU (Protocoỉ Data Unit), còn được gọi là khung PDU L_2. Dạng khung này được trình bày trong hình 6.2. Khung này có thể chứa 3 tiêu đề lớp 2 và đuôi HDLC. Nếu điều này được thực hiện, thi các tiêu dề và đuôi thực hiện những chức năng sau: Router Hình 6.2. Khung lớp 2. Tiêu đề HDLC: chứa một tập hợp bit (cờ) được sử dụng để bộ thu phát hiện sự bắt đầu của một khung. Tiêu đề LAPM hoặc LAPB: chứa số tuần tự, các bit diều khiển luồng, các bit ACK và NAK và các bit để nhận dạng loại khung (khung dữ ỉiệu, khung điều khiển...x