Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Viện CNTT & TT
***
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
MÔN TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
Đề tài:
Tìm hiểu chuần khuyến nghị H323 và ứng dụng truyền thông đa phương tiện.
Sinh viên thực hiện:
1. Javkhlanbaatar Nomintsetseg 20114660
2. Lều Thị Lan 20111775
3. Bùi Hồng Nhung 20111947
4. Trần Xuân Quý 20112030
GV hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan
Hà Nội, 12/2014
Mục Lục
Lời Nói Đầu
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng và không ngừng, công nghệ đa phương tiện
trên toàn cầu đã phục vụ cho nhu cầu cấp thiết của loài người hiện nay và liên tục có
những phát minh đưa con người tiến tới một xã hội thông tin. Các dòng sản phẩm và các
ứng dụng đa phương tiện của các hãng càng hướng đến các chuẩn. Một trong các chuẩn
mà các hãng hướng đến và hay quan tâm đến đó là Chuẩn khuyến nghị H323. Tuân theo
chuẩn H323, các dòng sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác
nhau có thể hoạt động cùng nhau, cho phép người dùng có thể qua lại mà không cần quan
tâm tới vấn đề tương thích.
Với đề tài “Tìm hiểu chuẩn khuyến nghị H323 và ứng dụng truyền thông đa phương
tiện”, báo cáo của chúng em phân chia như sau:
- Tìm hiểu tổng quan chuẩn khuyến nghị H323, các thành phần của hệ thống, các
giao thức theo chuẩn H323 do Nomintsetseg, Bùi Hồng Nhung tìm hiểu.
- Hoạt động chính của H323 và giải pháp công nghệ triển khai chuẩn H323 do bạn
Lều Thị Lan tìm hiểu.
đảm nhận cung cấp truyền thông hai chiều theo thời gian thực.
- H.323 Gateway: Cung cấp khả năng truyền thông giữa hệ thống H.323 và các hệ
thống chuyển mạch kênh khác (PSTN/ISDN).
- Gatekeeper: Là một thành phần không bắt buộc. Nó thực hiện các chức năng quản
lý hoạt động của hệ thống. Khi có mặt Gatekeeper trong hệ thống, mọi thành phần
trong hệ thống phải thực hiện thủ tục đăng ký với Gatekeeper. Tất cả các điểm
cuối H.323 (terminal, gateway, MCU) đã đăng ký với Gatekeeper tạo thành một
vùng H.323 (H.323 zone) do Gatekeeper đó quản lý.
- Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU – Multipoint Control Unit): Thực hiện
chức năng tạo kết nối đa điểm hỗ trợ các ứng dụng truyền thông nhiều bên. Thành
phần này cũng là tùy chọn.
2.1 Thiết bị đầu cuối H.323
Các thành phần chức năng của một thiết bị đầu cuối H.323 được miêu tả như hình vẽ
dưới đây:
Hình 2: Thiết bị đầu cuối H.323
Thiết bị đầu cuối H.323:
- Các thành phần giao tiếp với người sử dụng.
- Các bộ codec (audio và video).
- Phần trao đổi dữ liệu từ xa (telematic).
- Lớp (layer) đóng gói (chuẩn H.225.0 cho việc đóng gói multimedia).
- Phần chức năng điều khiển hệ thống.
- Giao diện giao tiếp mạng LAN.
2.2 H.323 gateway
Gateway mang các tính năng phục vụ cho hoạt động tương tác giữa các thiết bị trong
hệ thống với các thiết bị trong mạng chuyển mạch kênh như PSTN, ISDN,… Thiết bị
cổng H.323 được bố trí nằm giữa các thành phần trong hệ thống H.323 với các thiết bị
nằm trong các hệ thống (các mạng chuyển mạch kênh). Nó phải cung cấp tính năng
chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu truyền và chuyển đổi thủ tục một cách thích hợp giữa
mạng LAN các loại mạng mà gateway kết nối tới, cụ thể:
- Thực hiện chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu thoại, video, số liệu nếu cần.
Ngoài ra, Gatekeeper có thể cung cấp các chức năng như báo hiệu điều khiển cuộc
gọi, điều khiển cho phép cuộc gọi, quản lý băng thông, quản lý cuộc gọi, tính cước.
2.4 Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm MCU
MCU hỗ trợ việc thực hiện các cuộc đàm thoại hội nghị giữa nhiều thiết bị đầu cuối.
Trong chuẩn H.323, MCU bắt buộc phải có một bộ điều khiển đa điểm MC (Multipoint
Controller) và MP (Multipoint Processor).
MC điều khiển việc liên kết giữa nhiều điểm cuối trong hệ thống bao gồm:
- Xử lỷ việc đàm phán giữa các thiết bị đầu cuối để quyết định một khả năng xử
lý dòng dữ liệu media chung giữa các thiết bị đầu cuối.
- Quyết định dòng dữ liệu nào sẽ là dòng dữ liệu multicast.
MC không xử lý trực tiếp một dòng dữ liệu media nào. Việc xử lý các dòng dữ liệu sẽ
do các MP đảm nhiệm. MP sẽ thực hiện việc trộn, chuyển mạch, xử lý cho từng dòng dữ
liệu thời gian thực trong cuộc hội nghị.
Việc truyền thông tin trong mạng IP tồn tại dưới ba hình thức: Unicast, multicast và
broadcast. Trong hệ thống H.323 cuộc hội nghị nhiều bên có thể có ba loại cấu hình hội
nghị sau:
- Cấu hình tập trung (Centralized Multipoint Conference).
- Cấu hình phân tán (Decentralized Multipoint Conference).
- Cấu hình lai (Hybrid Multipoint Conference).
3. Chồng giao thức H.323
Chồng giao thức (khung giao thức) là một mô hình truyền thông sử dụng nhiều giao
thức tạo thành các tầng giao thức khác nhau.
Hình 3: Liên hệ chồng giao thức H.323 với mô hình OSI
H323 bao gồm các chuẩn sau:
- H.245: Khuyến nghị về báo hiệu điều khiển truyền thông multimedia.
- H.225.0: Đóng gói và đồng bộ các dòng thông tin đa phương tiện (thoại, truyền
hình, số liệu). Khuyến nghị này bao gồm giao thức RTP/RTCP và các thủ tục
điều khiển cuộc gọi Q.931 (DSS 1).
- Các chuẩn nén tín hiệu thoại: G.711, G.722, G.723, G.728, G.729
- Các chuẩn nén tín hiệu video: H.261, H.263
độ px64 Kbps (p= 1-30). Chuẩn này thực sự hiệu quả khi sử dụng cho các ứng dụng sử
dụng trong mạng chuyển mạch kênh (SCN). H.261 thường được dùng với các chuẩn khác
như H.221, H.230, H.242 và H.320 hoặc các chuẩn mới.
- H.263 ra đời sau khoảng 5 năm sau H.261 là phần mới thêm vào trong loạt chuẩn H của
ITU-T mục đích là để mở rộng khả năng Video cho dịch vụ truyền thông tốc độ thấp
(Low bit rate Communication). H.263 thiết kế cho mạng tốc độ nhỏ hơn 64 Kbps. Rất
thích hợp cho các mạng truyền thông tốc độ thấp.
3.2 Giao thức báo hiệu RAS (H.225)
RAS (Registration Admission Status) là giao thức báo hiệu được sử dụng giữa các
gateway và gatekeeper. Kênh RAS được mở trước các kênh khác và độc lập với kênh
thiết lập cuộc gọi và kênh truyên thông đa phương tiện. Kênh RAS dùng để truyền tải các
bản tin sử dụng trong quá trình đăng ký điểm cuối và tìm kiếm Gatekeeper mà liên kết
một địa chỉ định danh của điểm cuối với địa chỉ giao vận (transport address) kênh báo
hiệu cuộc gọi của nó. Kênh RAS là kênh không tin cậy, vì thế trong khuyến nghị H.225
đã khuyến nghị thời gian giới hạn định trước và số lần gửi yêu cầu cho một vài loại bản
tin.
RAS sử dụng trên nền User Datagram Protocol (UDP) với cổng 1719 dành cho các
thông điệp H.255 và cổng 1718 dành cho các bản tin multicast phát hiện gatekeeper.
3.2.1 Tìm kiếm RAS Gatekeeper
Quá trình thiết bị đầu cuối H.323 hay gateways tìm kiếm gatekeeper trong vùng
Automatic Gatekeeper Discovery:
- Nếu một thiết bị đầu cuối H.323 không biết gatekeeper của nó, thì nó có thể gửi một yêu
cầu tìm kiếm Gatekeeper Request (GRQ). Đây là một gói tin UDP đã định địa chỉ gửi đến
cổng đích 1718 và truyền đi dưới dạng địa chỉ IP multicast với địa chỉ nhóm multicast
224.0.1.41.
- Một hoặc một số gatekeepers trả lời các yêu cầu bằng thông điệp chấp nhận Gatekeeper
Confirmation (GCF) hoặc thông điệp từ chối Gatekeeper Reject (GRJ). Một thông điệp từ
chối bao gồm lý do từ chối, và có thể trả về thông tin về những gatekeeper thay thế. Cơ
chế phát hiện tự động cho phép một thiết bị đầu cuối tìm kiếm gatekeeper của nó thông
qua thông điệp Gatekeeper Request (GRQ) dạng multicast. Do đó, thiết bị đầu cuối
(Registration_Request)
Yêu cầu đăng ký gửi từ endpoitn đến địa chỉ gatekeeper trên
kênh RAS.
RCF
(Registration_Confirm)
Gatekeeper gửi lại thông báo xác nhận endpoint được đăng
ký.
RRJ (Registration_Reject) Gatekeeper gửi lại thông báo từ chối cho endpoint đăng ký.
URQ (Unregister_Request) Yêu cầu hủy đăng ký, được gửi từ endpoint hoặc gatekeeper.
UCF (Unregister_Confirm)
Xác nhận việc hủy đăng ký, được gửi từ endpoint hoặc
gatekeeper.
URJ (Unregister_Reject)
Bản tin xác định rằng endpoint chưa đăng ký với gatekeeper,
từ chối do endpoint chưa đăng ký với gatekeeper.
3.2.3 RAS tiếp nhận (RAS Admissions)
Thông điệp thu nhận ở giữa các endpoint và Gatekeeper cung cấp cơ sở cho việc thu
nhận cuộc gọi và kiểm soát băng thông. Gatekeepers cho phép truy cập vào các mạng
H.323 với sự xác nhận hoặc sự từ chối của các yêu cầu thu nhận.
Admission Messages
ARQ
(Admission_Request)
Endpoint yêu cầu để thiết lập cuộc gọi.
ACF
(Admission_Confirm)
Xác nhận từ gatekeeper để thừa nhận các cuộc gọi. Thông điệp
này chứa địa chỉ IP của gateway cuối cùng hoặc gatekeeper và
cho phép gateway ban đầu để bắt đầu thủ tục báo hiệu điều
khiển cuộc gọi.
ARJ (Admission_Reject)
Gửi từ endpoint đến gatekeeper để trả lời thông điệp IRQ.
Thông điệp này cũng được gửi từ thiết bị đầu cuối để
gatekeeper nếu gatekeeper yêu cầu cập nhật trạng thái định kỳ.
IRR được sử dụng bởi gateway để thông báo cho các
gatekeeper về các cuộc gọi đang hoạt động.
IACK
(Info_Request_Acknowledg
e)
Được sử dụng bởi gatekeeper để trả lời thông điệp IRR.
INACK
(Info_Request_Neg_Ackno
wledge)
Được sử dụng bởi gatekeeper để trả lời thông điệp IRR.
3.2.6 RAS Điều khiển băng thông (RAS Bandwidth Control)
Kiểm soát băng thông được quản lý ban đầu thông qua chuỗi các thông điệp thu nhận
(Admission Messages) (ARQ / ACF / ARJ). Tuy nhiên, băng thông có thể thay đổi trong
suốt cuộc gọi.
Bandwidth Control
BRQ
(Bandwidth_Request)
Yêu cầu cho tăng / giảm băng thông cuộc gọi được gửi bởi các
thiết bị đầu cuối với gatekeeper.
BCF
(Bandwidth_Confirm)
Gửi bởi gatekeeper và xác nhận việc chấp nhận yêu cầu thay đổi
băng thông.
BRJ (Bandwith_Reject) Gửi bởi gatekeeper và bác bỏ các yêu cầu thay đổi băng thông.
RAI (Resource
Availability Indicator)
0 Message type
Information Elements
Hình 6. Cấu trúc H.225
- Protocol discriminator: dùng để định danh
- Length of call ref: độ dài giá trị tham chiếu cuộc gọi
- Call reference value: xác định cuộc gọi hoặc các yêu cầu đăng ký / hủy đăng ký tại
giao diện người dùng mạng với các thông điệp cụ thể được áp dụng.
- Message type: xác định các chức năng của thông điệp được gửi đi. Các loại tin
nhắn sau đây được sử dụng:
000 xxxxx
00001
00010
00111
01111
00011
00101
01101
Call establishment messages:
ALERTING
CALL PROCEEDING
CONNECT
CONNECT KNOWLEDGE
PROGRESS
SETUP
SETUP ACKNOWLEDGE
001 xxxxx
00110
01110
00010
00101
RESTART ACKNOWLEDGE
01110
11101
10101
NOTIFY
STATUS
STATUS ENQUIRY
- Information elements
Hai loại của các phần tử thông tin được xác định: phần tử thông tin octet đơn và các phần
tử thông tin độ dài thay đổi, như thể hiện trong hình minh họa sau đây.
8 7 6 5 4 3 2 1
Octe
t
1 IEI Contents of IE 1
Single octet information element
format (type 1)
8 7 6 5 4 3 2 1
Oct
et
1
IE
Ide
ntifi
er
1
Sin
gle
oct
et
Điểm cuối sẽ tìm kiếm Gatekeeper mà nó đăng ký, việc tìm kiếm này có thể được
thực hiện bằng thủ công hoặc tự động.
4.2 Đăng ký điểm cuối
Đăng ký điểm cuối là quá trình điểm cuối liên kết vào vùng dịch vụ và thông báo cho
Gatekeeper địa chỉ định danh cũng như “địa chỉ lớp giao vận” của nó. Sau khi tìm (tự
động) được Gatekeeper, tất cả các điểm cuối sẽ đăng ký với Gatekeeper này. Việc đăng
ký này phải được thực hiện trước khi một vài cuộc gọi nào đó bắt đầu, và có thể xẩy ra
theo chu kỳ khi cần thiết. Một Gateway hoặc MCU có thể đăng ký theo một hoặc nhiều
địa chỉ lớp giao vận. Việc đăng ký theo nhiều địa chỉ lớp giao vận sẽ làm cho việc định
tuyến các cuộc gọi tới các cổng định trước đơn giản hơn. Điểm cuối sẽ gửi yêu cầu đăng
ký RRQ (Registration Request) tới Gatekeeper, RRQ này được gửi tới địa chỉ truyền
kênh RAS của Gatekeeper.
Sau khi tìm được Gatekeeper, điểm cuối sẽ có được địa chỉ mạng của Gatekeeper này
và sử dụng bộ nhận dạng TSAP kênh RAS điển hình. Nếu chấp nhận sự đăng ký của
điểm cuối, Gatekeeper sẽ trả lời lại bằng xác nhận đăng ký RCF (Registration
Confirmation), ngược lại nó sẽ trả lời bằng tín hiệu từ chối RRJ (Registration Reject).
4.3 Định vị điểm cuối
Điểm cuối hoặc Gatekeeper có đị chỉ định danh của một điểm cuối và muốn liên lạc
với nó, thì có thể dùng bản tin “Yêu cầu định vị” LRQ. Bản tin LRQ này sẽ được gửi tới
bộ nhận dạng TSAP kênh RAS của Gatekeeper định trước, hoặc có thể gửi bản tin GRQ
quảng bá tới địa chỉ quảng bá điển hình của Gatekeeper. Gatekeeper tương ứng sẽ gửi trả
lời bản tin LCF chứa thông tin cần thiết của điểm cuối hoặc Gatekeeper của điểm cuối.
Thông tin này bao gồm địa chỉ kênh báo hiệu cuộc gọi và kênh RAS.
4.4 Mã thông báo truy nhập
Mã thông báo truy nhập là một xâu đã được kiểm tra ở bản tin cài đặt và các bản tin RAS.
Kênh báo hiệu
Có 3 kênh báo hiệu tồn tại độc lập với nhau liên quan đến báo hiệu và xử lý cuộc gọi
là: kênh điều khiển H.245, kênh báo hiệu cuộc gọi và kênh báo hiệu RAS.
Các thủ tục báo hiệu
Người ta chia một cuộc gọi làm 5 giai đoạn gồm:
các kênh logic phục vụ truyền video.
- Dừng truyền dữ liệu và đóng tất cả các kênh logic dùng để truyền dữ liệu.
- Dừng truyền audio sau đó đóng tất cả các kênh logic dùng để truyền audio.
- Truyền tín hiệu trên kênh điều khiển H.245 để báo cho thuê bao đầu kia biết nó
muốn kết thúc cuộc gọi. Sau đó nó dừng truyền các bản tin H.245 và đóng kênh
điều khiển H.245.
- Nó sẽ chờ nhận tín hiệu kết thúc từ thuê bao đầu kia và sẽ đóng kênh điều khiển
H.245.
- Nếu kênh báo hiệu cuộc gọi đang mở, thì nó sẽ truyền đi tín hiệu ngắt sau đó đóng
kênh báo hiệu.
- Nó cũng có thể kết thúc cuộc gọi theo các thủ tục sau: Một đầu cuối nhận tín hiệu
kết thúc mà trước đó nó không truyền đi tín hiệu yêu cầu, nó sẽ lần lượt thực hiện
các bước từ 1 đến 6 ở trên chỉ bỏ qua bước 5.
Thiết bị đầu cuối kết thúc cuộc gọi có sự tham gia của Gatekeeper
Trong một cuộc gọi không có sự tham gia của Gatekeeper thì chỉ cần thực hiện các
bước từ 1 đến 6. Nhưng trong cuộc gọi có sự tham gia của Gatekeeper thì cần có hoạt
động giải phóng băng tần. Vì vậy sau khi thực hiện các bước từ 1 đến 6, mỗi đầu cuối sẽ
truyền tín hiệu tới Gatekeeper. Sau đó Gatekeeper sẽ có tín hiệu đáp trả. Sau đó đầu cuối
sẽ không gửi tín hiệu tới Gatekeeper nữa và khi đó cuộc gọi kết thúc.
Kết thúc cuộc gọi bắt đầu từ Gatekeeper
II. Giải pháp công nghệ VOIP triển khai chuẩn H.323
1. Tổng quan VoIP
Dịch vụ thoại Ip là dịch vụ ứng dụng cao cấp cho phép truyền tải các cuộc đàm thoại
sử dụng ở hạ tầng mạng IP.
2. H.323 trên VOIP
Cấu trúc H.323 là quá mức cần thiết đối với VoIP thậm chí đối với các mạng IP hoàn
chỉnh. Chỉ có một tập con của H.323 là cần thiết cho việc vận hành các kết cuối audio
(các PC hoặc điện thoại) qua mạng IP.
VoIP chỉ sử dụng thành phần audio và điều khiển của H.323.Thành phần audio xử lí
toàn bộ chức năg VoIP và tiêu chuẩn audio mà H.323 yêu cầu là G.711 (64 Kbs).Hầu hết
Giai đoạn giải phóng (hủy bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được
giải phóng để phục cho các cuộc gọi khác.
- Thiết bị đầu cuối:
Là nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP. Nó có thể được kết nối với mạng
IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một
thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển
mạch kênh. Các cuộc gọi đó sẽ được Gatekeeper mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã
đăng ký giám sát.
Một thiết bị đầu cuối có thể gồm các khối chức năng sau:
Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin
Chức năng bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông
tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối
với thiết bị đầu cuối.
Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử
mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác định bản tin báo hiệu hay bản tin chứa
thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết
bị ngoại vi.
- Mạng IP Network:
- Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy nhập
vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có.
- Sau đây là một vài loại giao diện truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình
chuẩn của mạng điện thoại IP:
Truy nhập PSTN
Truy nhập ISDN
Truy nhập LAN
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra
thiết bị ngoại vi.
- Gateway
Gateway là một phầ tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323. Nó đóng vai
trò làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển tiếp từ mạng
H.323 (ví dụ như mạng LAN hay mạng Internet) sang mạng phi H.323 (ví dụ mạng
chuyển kênh hay PSTN). Một Gateway có thể kết nối vật lý với một hay nhiều mạng IP
hay với một hay nhiều mạng chuyển mạch kênh. Một Gateway có thể bao gồm: Gateway
báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại. Một
hay nhiều chức năng này có thể thực hiện trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.
Gateway báo hiệu SGW: cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển mạch
kênh. Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong mạng IP (ví
dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2, CCS7). Gateway báo
hiệu có các chức năng sau: