Архитектура VoIP сетей на базе SIP

Архитектура VoIP сетей на базе SIP

 

ПротоколSIP (Session Initiation Protocol) является одним изосновных протоколов IP-телефонии,описания которог содержаться врекомендациях RFC 2543. Протокол SIP описываетпроцесс установление и завершениемультимедийных сеансов связи. Подмультимедийными сеансами связи понимаютсясеансы связи которые позволяют абонентамобмениваться между собой аудио-, видео-и текстовой информацией и устанавливатьрежим конференции. SIP первоначальноразрабатывался и усовершенствовалсяв рамках IETF - главного органа стандартизацииприложений сети Интернета.

Воснову протокола SIPзаложены следующие базовые принципы:

Простота.

Мобильность.

Масштабируемость сети.

Совместимость с базовыми протоколами сети Интернет.

Независимость от транспортного уровня.

Взаимодействие с другими сигнальными протоколами.

Простотапротокола SIPзаключается в реализации архитектурыклиент-сервер и ограниченном количествеметодов (6 методов).

Использованиепротокола SIPпредоставляет пользователю мобильность.Т.е. абонент может подключаться и получатьнабор необходимых услуг из любой точкисети. Процедура основана на предоставлениипользователю уникального идентификатора,использую который, абонент проходитавторизацию при помощи части сервераREGISTER.

Масштабируемостьсети характеризируется возможностьувеличения количества устройств в сети,в частности абонентских, при ее расширении,без изменения глобальной конфигурации.

SIPразрабатывался комитетом IETFв рамках реализации проекта по передачимультимедийной информации по пакетнымIPсетям. Поэтому была заложена функциявзаимодействия протокола SIPс протоколами RTP( Real-timeTransport Protocol),RSVP(ResourceReSerVation Protocol)(протокол резервирования ресурсов),RSTP( RapidSpanningTree Protocol)(протокол передачи потока информациив реальном времени), SDP(протокол описания параметров связи).

ПротоколSIPявляется независимым от транспортногоуровня. Может использоваться поверхлюбых транспортных технологий. ПротоколSIPполностью соответствует прикладномууровню модели OSI.В качестве протокола транспортногоуровня может использоваться как TCPтак и UDP.В этом заключается выгодное отличиепротокола SIPв сравнении с H.323, который распределен по несколькимуровням модели OSI.

Впротоколе SIPреализована возможность взаимодействияс другими сигнальными протоколами каксетей IP-телефониитак и ТфОП (Телефонных сетей общегопользования).

Протокол SIPпредусматривает организацию конференцийтрех видов:

Централизованное. Управление соединением трех и более пользователей осуществляется из специального сервера.

Децентрализованное. Каждый с каждым, но под контролем специального сервера.

Смешанное. И то и другое.

Адресация,используемая протоколом SIP.

ПротоколомSIPиспользуются четыре типа адресации,при использовании которых пользователямпредоставляется мобильность:

Имя пользователя@домен

Имя пользователя@IP адрес

Имя пользователя@хост

Номер телефона@шлюз

Архитектурасети на основе протокола SIP.

При построениисети SIPтерминалы наделяются интеллектуальнымисвойствами. С этой целью терминалы имеютв своем составе 2 агента пользователя:UserAgentClient(UAC),UserAgentServer(UAS).UACгенерирует запросы, а UASприминает вопросы и формирует ответы.Отдельное место занимает в сети сампротокол SIP,реализованный в SIPсервере. В настоящее время используютсяразличные SIPсерверы (Ondo,Mera,Asterisk,Scype).SIPсервер содержит 4 основные части:

Proxy (Oсновной. Представляет интересы пользователя в сети, принимает запросы, обрабатывает запросы и формирует ответы в зависимости от типа запроса). Имеет как и терминал 2 части: клиентскую и серверную. Отсюда и интеллектуальные свойства прокси-сервера. Он может выполнять дополнительные функции, такие как:

Аутентификация;

Авторизация;

Маршрутизация;

Безопасность;

Контроль доступа;

Они могут быть ссохранением состояний и без сохранений.Последние работают быстрее, могутобслужить больше пользователей. Ссохранением состояния работают медленнее,обслуживают меньше пользователей, нонадежнее, т.к. используют процедуруповторения.

Redirect (Cервер переадресации, перенаправляет звонки). Предоставляет клиенту информацию о следующем шаге пересылки сообщений.

Location (Cервер для определения местоположения пользователя). Хранит временные адреса пользователей.

Register (Сервер регистрации, имеет базу данных). Обслуживает запросы от UAC для регистрации клиента. Часто совмещен с прокси-сервером, или сервером переадресации. В базе данных хранятся соответствия имен пользователей и их IP адресов (могут хранится телефонные номера, IP адреса, доменные имена).

Указанные серверымогут объединяться друг с другом вразличных комбинациях, в зависимостиот реализации. Для обеспечения установлениясвязи и передачи трафика, серверы иклиенты пользователя, как интеллектуальнаячасть, используют систему передачисообщений друг другу. Главной при этомявляется связь агентов пользователя спрокси-сервером и связь агентов междусобой.

Сообщения впротоколе SIPбывают двух типов:

Запросы

Ответы

Существует триосновных алгоритма установлениясоединений по протоколу SIP:

с участием прокси-сервера

с участием сервера переадресации

непосредственно между пользователями

Рассмотримнаиболее часто встречающийся сценарийустановления соединения с участиемпрокси-сервера:

Пользователь А передает запрос на установление соединение «INVITE» на известный ему адрес сервера, используется порт 5060 по умолчанию. В запросе пользователь А указывает адрес вызываемого пользователя;

Прокси-сервер запрашивает текущий адрес вызываемого пользователя у сервера определения местоположения ;

Сервер определения местоположения сообщает прокси-серверу текущей адрес пользователя Б ;

После уточнения адреса пользователя Б, прокси-сервер передает запрос «INVITE» непосредственно пользователю Б. В запросе содержатся данные о функциональных возможностях вызывающего пользователя А, но в запрос добавляется поле «via» с адресом прокси-сервера, чтобы ответы шли через него ;

Оборудование вызываемого пользователя посылает вызов, а прокси-сервер передает сообщение 180 «RINGING» (или может передавать сообщение 183 «Session Progress»), что означает «запрос обрабатывается». Прокси-сервер направляет это сообщение «RINGING» вызывающему пользователю;

Когда вызывающий принял вызов, его оборудование извещает об этом прокси-сервер сообщением 200 «OK» ;

Подтверждение получения 200 «ОК» - сообщение «ACK» ;

Вызывающая сторона подтверждает установление соединения сообщением «ACK» ;

Сообщение «ACK» передается вызываемой. Устанавливается соединение. Начинается обмен данными;

Фаза закрытие сессии разговора. При завершении сеанса одной из сторон следует сообщение «BYE». Это сообщение передается на обе стороны. Вызывающая сторона подтверждает это сообщение 200 «OK».

Рис.1.Алгоритм установления соединения сучастием прокси-сервера.

Взаимодействиесетей на базе протокола SIPcТФОП. Протокол SIP-Т.

Рассмотренныйранее протокол SIPобеспечивает информационный обменсигнальными и информационными сообщениямизапросов и ответов. Для организацииинформационного взаимодействия сетейна основе протокола SIPи сетей ТФОП необходимы дополнительныесредства. Эти средства относятся кпередаче сигнальных и информационныхсообщений.

Для передачисигнальных сообщений в современныхТФОП широко используются средствамежстанционной сигнализации ОКС7.Система сигнализации ОКС7 имеет подсистемуISUP– подсистема пользователя ТФОП и сетейISDN,и подсистему MTP– подсистема передачи сообщения дляорганизации обмена сообщениями сетейSIPи ТФОП разработаны специальныедополнительные протоколы SIP,которые называются SIP-Т.