Tìm Hiểu Công nghệ VoIp

Tìm Hiểu Công nghệ VoIp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO

Kỹ thuật truyền dữ liệu

Đề tài: Tìm hiểu về công nghệ VoIP

Giảng viên: Võ Thanh Tú

Danh sách nhóm:

1 Hồ Đăng Thắng.( Nhóm trưởng) Sđt: 01689927953

Mục lục:

Mục lục: 2

I TỔNG QUAN VỀ VOIP 4

1.Giới thiệu chung về VoIP 4

2.Ưu điểm của VoIP 4

3.Khuyết điểm của VoIP 5

4.Các kiểu kết nối sử dụng VoIP 5

4.1 Computer to Computer: 5

4.2 Computer to phone: 5

4.3 Phone to Phone: 6

5 Các thành phần trong mạng VoIP: 6

II Cách thức hoạt động, nhân tố ảnh hưởng và các bộ giao thức 6

1 VoIP hoạt động như thế nào? 6

1.1.Quá trình lấy mẫu (Sampling) 7

1.2.Quá trình lượng tử hóa (Quantization) 9

1.3.Mã hóa (Encoding) 9

1.4 Nén giọng nói(Voice Compression) 10

2.Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại trên VoIP 10

2.1 Trễ (Delay): 10

2.2 Sự biến thiên độ trễ (Jitter ): 10

2.3 Mất gói: 10

3 Hệ thống thu phát điển hình trong VoIP 11

3.1 Bộ phát thoại: 11

3.2 Bộ thu thoại: 11

3.3 Chi tiết về các thành phần trong bộ thu phát VoIP: 13

4 Các giao thức điều khiển và báo hiệu của VoIP ( VoIP protocols) 15

4.1 Bộ giao thức H.323: 15

4 2 Bộ giao thức SIP: 16

5 Các giải pháp nâng cao chất lượng thoại trong VoIP 17

5.1.Băng thông 18

5.2 Trễ 18

5.3 Biến động trễ 19

5.4 Mất gói 19

5.5 Độ tin cậy 20

5.6 Bảo mật 20

5.7 Các giải pháp thực hiện bộ phát 21

5.8 Giải pháp thực hiện ở bộ thu 23

II Tính bảo mật và hướng khắc phục: 25

1 Tính bảo mật trong VoIP: 25

2 Hướng khắc phục và biện pháp giải quyết: 29

LỜI NÓI ĐẦU

Ra đời từ cách đây rất lâu nhưng điện thoại vẫn là phương tiện liên lạc hữu hiệu trong mọi lĩnh vực – từ quân sự, an ninh quốc phòng cho đến sinh hoạt đời sống sinh hoạt hằng ngày của chúng ta

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của Internet, ra đời nhiều loại hình dịch vụ phục

vụ cho việc liên lạc của con người Trong đó VoIP là công nghệ mang tính cách mạng làm thay đổi thế giới điện thoại với chất lượng dịch vụ khá cao

Để hiểu rõ được bản chất và ứng dụng của VoIP, chúng ta cùng tìm hiểu cụ thể qua từng phần của công nghệ này

I TỔNG QUAN VỀ VOIP

1.Giới thiệu chung về VoIP

VoIP - Voice over Internet Protocol là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụnggiao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng internet Voip là một trong nhữngcông nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác,các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ

VoIP cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đường dâyđiện thoại tương tự (analog) Nhiều dịch vụ VoIP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khácdùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người khácdùng số điện thoại như số nội bộ, đường dài, di động, quốc tế Trong khi cũng có những dịch

vụ chỉ làm việc qua máy tính, cũng có vài dịch vụ dùng điện thoại truyền thống qua một bộđiều hợp (adaptor)

Nguyên tắc hoạt động của VoIP bao gồm việc số hoá tín hiệu tiếng nói, thực hiện việcnén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các góitin này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếngnói ban đầu

2.Ưu điểm của VoIP

Công nghệ VoIP hiện chưa được sử dụng rộng rãi nhưng nó có rất nhiều ưu điểm Một ưu điểm đầu tiên là gọi miễn phí nếu sử dụng cùng dịch vụ, cùng thiết bị VoIP hoặccùng tổng đài IP ( hay còn gọi là gọi nội mạng) Hoặc nếu không thì giá thành cũng rẻ đáng

-kể so với sử dụng cách gọi truyền thống PSTN

Giải pháp VoIP cũng làm giảm đáng kể chi phí cho việc quản lý bảo trì hệ thốngmạng thoại và dữ liệu

Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong điện thoại IP, tín hiệuthoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có cùng đi trên một mạng IP Điều này sẽ giúp tiếtkiệm chi phí khi đầu tư nhiều mạng riêng lẽ

Khả năng mở rộng: Các tổng đài điện thoại thường là những hệ thống kín, rất khó đểthêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng internet thường có khả năng thêmvào những tính năng mới

Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói tin trong mạng IPđược truyền đến đích mà không một sự thiết lập kênh truyền như gọi điện thoại thôngthường Gói tin chỉ cần có địa chỉ của nơi nhận cuối cùng thì thông tin đã có thể đến đượcđích

Khả năng multimedia: Trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa

sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẽ dữ liệu hay xem hình ảnh của người nóichuyện bên kia

Một lợi ích nữa là, việc sử dụng đồng thời cả điện thoại bàn thông thường và điệnthoại IP (có dây hoặc không dây) qua hệ thống mạng LAN (Local Area Network) sẽ đảm bảo

thông tin liên lạc của doanh nghiệp không bị gián đoạn khi xảy ra sự cố Ngoài ra, bạn có thể

sử dụng Fax qua mạng IP hoặc một số dịch vụ VoIP hỗ trợ như trả lời tự động, hiển thị sốgọi đến, hiển thị cuộc gọi nhỡ, chuyển cuộc gọi, lập danh sách các số điện thoại không hềthua kém các dịch vụ của PSTN

3.Khuyết điểm của VoIP

Bên cạnh những ưu điểm nổi trội, VoIP còn có một số yếu điểm cơ bản sau:

- Kỹ thuật phức tạp: để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải có một

kỹ thuật nén tín hiệu phải đạt được các yêu cầu như: tỉ số nén lớn, có khả năng suy đoán vàtạo lại thông tin của các gói bị thất lạc, tốc độ xử lý của các bộ codec (Coder and Decoder)phải đủ nhanh…

- Vấn đề bảo mật (Security): Mạng internet là một mạng có tính rộng khắp và hỗn hợp.Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau và các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chungmột cơ sở hạ tầng Do vậy không có gì đảm bảo rằng những thông tin của người sử dụngđược bảo mật an toàn

4.Các kiểu kết nối sử dụng VoIP

4.1 Computer to Computer:

Với 1 kênh truyền Internet có sẵn, Là 1 dịch vụ miễn phí được sử dụng rộng rãikhắp nơi trên thế giới Chỉ cần người gọi (caller) và người nhận ( receiver) sử dụng chung 1VoIP service (Skype,MSN,Yahoo Messenger,…), 2 headphone + microphone, sound card Cuộc hội thoại là không giới hạn

Mô hình này áp dụng cho các công ty, tổ chức, cá nhân đáp ứng nhu cầu liên lạc

mà không cần tổng đài nội bộ

Nhược điểm: các PC phải mở liên tục

4.2 Computer to phone:

Là 1 dịch vụ có phí Bạn phải trả tiền để có 1 account + software(VDC,Evoiz,Netnam,…) Với dịch vụ này 1 máy PC có kết nối tới 1 máy điện thoại thôngthường ở bất cứ đâu ( tuỳ thuộc phạm vi cho phép trong danh sách các quốc gia mà nhà cungcấp cho phép) Người gọi sẽ bị tính phí trên lưu lượng cuộc gọi và khấu trừ vào tài khoảnhiện có

Ưu điểm : đối với các cuộc hội thoại quốc tế, người sử dụng sẽ tốn ít phí hơn 1cuộc hội thoại thông qua 2 máy điện thoại thông thường Chi phí rẻ, dễ lắp đặt

Nhược điểm: chất lượng cuộc gọi phụ thuộc vào kết nối internet + service nhàcung cấp

- Thiết bị đầu cuối (End user equipments ) :Softphone và máy tính cá nhân (PC) : baogồm 1 headphone, 1 phần mềm và 1 kết nối Internet Các phần mềm miễn phí phổ biến nhưSkype, Ekiga, GnomeMeeting, Microsoft Netmeeting, SIPSet,

- Điện thoại truyền thông với IP adapter: để sử dụng dịch vụ VoIP thì máy điện thoạithông dụng phải gắn với 1 IP adapter để có thể kết nối với VoIP server Adapter là 1 thiết bị

có ít nhất 1 cổng RJ11 (để gắn với điện thoại) , RJ45 (để gắn với đường truyền Internet hayPSTN) và 1 cổng cắm nguồn

- IP phone : là các điện thoại dùng riêng cho mạng VoIP Các IP phone không cầnVoIP Adapter bởi chúng đã được tích hợp sẵn bên trong để có thể kết nối trực tiếpvới cácVoIP server

II Cách thức hoạt động, nhân tố ảnh hưởng và các bộ giao thức

1 VoIP hoạt động như thế nào?

Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là

những tín hiệu analog Tín hiệu analog được chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc

biệt để chuyển đổi Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như VoIP phonehay softphone, nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một Telephony Adapter(TA) Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói tin và gởi trên mạng IP

Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu khiển(control) cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP thì được dùng cho tínhnăng đảm bảo độ tin cậy và duy trì chất lượng dịch vụ trong quá trinh truyền

Quá trình số hóa tín hiệu analog:

Biểu diễn tín hiệu tương tự(analog) thành dạng số (digital) là công việc khó khăn Vì

các giá trị digital để biểu diễn biên độ (amplitude), tần số(frequency) và pha (phase), chuyểnđổi những giá trị đó thành dạng số nhị phân(zero và one) là rất khó khăn Cần thiết cần có cơchế dùng để thực hiện sự chuyển đổi này và kết quả của sự phát triển này là sự ra đời củanhững thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay là thiết bị mã hóa và giải mã

Tín hiệu đện thoại analog (giọng nói con người) được đặt vào đầu vào của thiết bịcodec và được chuyển đổi thành chuỗi số nhị phân ở đầu ra Sau đó quá trình này thực hiệntrở lại bằng cách chuyển chuỗi số thành dạng analog ở đầu cuối, với cùng qui trình codec

Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa(digitizing) một tín hiệu tương tự(analog):

Lấy mẫu (Sampling)

Lượng tử hóa (Quantization)

Mã hóa (Encoding)

Nén giọng nói (Voice Compression)

Các kỹ thuật sử dụng trong quá trình số hóa:

- Multiplexing: Ghép kênh là qui trình chuyển một số tín hiệu đồng thời qua một

phương tiện truyền dẫn

- PAM(pulse-amplitude modulation)- điều chế biên độ xung

- TDM(Time Division Multiplexing)-Ghép kênh phân chia theo thời gian:Phân phối

khoảng thời gian xác định vào mỗi kênh, mỗi kênh chiếm đường truyền cao tốc trong suốtmột khoảng thời gian theo định kì

- FDM(Frequency Division Multiplexing)-Ghép kênh phân chia theo tần số: Mỗi

kênh được phân phối theo một băng tần xác định, thông thường có bề rộng 4Khz cho dịch vụthoại

- PCM(Pulse code modulation)- Điều chế theo mã: là phương pháp thông dụng nhất

chuyển đổi các tín hiệu analog sang dạng digital ( và ngược lại) để có thể vận chuyển quamột hệ thống truyền dẫn số hay các quá trình xử lý số Sự biến đổi này bao gổm 3 tiến trìnhchính: lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hoá Tiến trình này hoạt động như sau:

Giai đoạn đầu tiên cuả PCM là lấy mẫu các tín hiệu nhập (tín hiệu đi vào thiết bị sốhoá), nó tạo ra một tuần tự các mẫu analog dưới dạng chuỗi PAM Các mẫu PAM có dãi biên

độ nối tiếp nhau, sau đó phân chia dải biên độ này thành một số giới hạn các khoảng Tất cảcác mẫu với các biên độ nào đó nếu mẫu nào rơi vào một khoảng đặc biệt nào thì được gáncùng mức giá trị cuả khoảng đó Công việc này được gọi là “lượng tử hoá” Cuối cùng trong

bộ mã hoá, độ lớn của các mẫu được lương tử hoá được biểu diễn bởi các mã nhị phân

1.1.Quá trình lấy mẫu (Sampling)

Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10Khz Tuy nhiên, hầuhết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này Do đó để tiết kiệm băng thôngtrong các hệ thống truyền được ghép kênh theo FDM và cả TDM Các kênh điện thoạithường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3400Hz Tuy nhiên trong thực tế sẽ cómột ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số hiệu dụng3400Hz

Do đó phổ tẩn số có thể được mở rộng đến 4Khz, theo lý thuyết Nyquist: khi một tínhiệu thì được lấy mẫu đồng thời ở mỗi khoảng định kì và có tốc độ ít nhất bằng hai lần phổtần số cao nhất, sau đó nhũng mẫu này sẽ mang đủ thông tin để cho phép việc tái tạo lạichính xác tín hiệu ở thiết bị nhận Với phổ tần số cao nhất cho thoại là 4000Hz hay 8000mẫu được lấy trong một giây, khoảng cách giữa mỗi mẫu là 125 micro giây

1.2.Quá trình lượng tử hóa (Quantization)

Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫuđược lấy Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiềucao) của mẫu

Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi

mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó.Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùnggiá trị Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền Sự phục hồi hình dạng tín hiệuban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại

1.3.Mã hóa (Encoding)

Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức hay giátrị Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu Bảy bít còn lại

biểu diễn cho độ lớn; bit đầu tiên chỉ nữa trên hay nữa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tưtrên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục.

Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại Dùngbước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông Với tùy chọn này thí một kênh cóthể mang nhiều cuộc gọi dồng thời

1.4 Nén giọng nói(Voice Compression)

Mặc dù kỉ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa,nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt Cácphương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tậndụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bịhạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số

2.Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại trên VoIP

Chất lượng của âm thanh được khôi phục qua mạng điện thoại là mục tiêu cơ bản của dịch vụ, mặc dù các chỉ tiêu chuẩn đã được ITU phát triển Có 3 nhân tố có thể ảnh hưởng sâu sắc tới chất lượng của dịch vụ thoại:

2.1 Trễ (Delay):

Hai vấn đề gây ra bởi sự trễ đầu cuối trong một mạng thoại là tiếng vang và chồngtiếng Tiếng vang trở thành vấn đề khi trễ vượt quá 50 ms Đây là một vấn đề chất lượngđáng kể, nên các hệ thống VoIP phải kiểm soát và cung cấp các phương tiện loại bỏ tiếngvang Hiện tượng chồng tiếng (giọng người này gối lên giọng người kia) trở nên đáng kể nếutrễ một chiều (one-way delay) lớn hơn 250 ms

2.2 Sự biến thiên độ trễ (Jitter ):

Jitter là sự biến thiên thời gian trễ gây nên bởi sự trễ đường truyền khác nhautrên mạng Loại bỏ jitter đòi hòi thu thập các gói và giữ chúng đủ lâu để cho phép các góichậm nhất đến để được phát lại (play) đúng thứ tự, làm cho sự trễ tăng lên

2.3 Mất gói:

Mạng IP không thể cung cấp một sự bảo đảm rằng các gói tin sẽ được chuyển tớiđích hết Các gói sẽ bị loại bỏ khi quá tải và trong thời gian tắc nghẽn Truyền thoại rất nhạycảm với việc mất gói, tuy nhiên, việc truyền lại gói của TCP thường không phù hợp Cáccách tiếp cận được sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói chuyện bằng cáchphát (play) lại gói cuối cùng, và gửi đi thông tin dư Tuy thế, sự tổn thất gói trên 10% nóichung là không chấp nhận được

Sự duy trì chất lượng thoại chấp nhận được bất chấp sự thay đổi trong hoạt độngcủa mạng (như tắc nghẽn hay mất kết nối) đạt được nhờ những kỹ thuật như nén tiếng, triệt

im lặng Một số sự phát triển trong những năm 90, nhất là trong xử lý tín hiệu số, các

chuyển mạch mạng chất lượng cao đã được phối hợp để hỗ trợ và khuyến khích công nghệthoại trên mạng dữ liệu.

Quá trình tiền xử lý bằng phần mềm của cuộc điện đàm cũng có thể được sửdụng để tối ưu hoá chất lượng âm thanh Một kỹ thuật, được goi là triệt im lặng, sẽ xác địnhmỗi khi có một khoảng trống trong lời thoại và loại bỏ sự truyền các khoảng nghỉ, hơi thở,

và các khoảng im lặng khác Điều đó có thể lên tới 50-60% thời gian của một cuộc gọi, giúptiết kiệm băng tần đáng kể Bởi lẽ sự thiếu các gói được hiểu là sự im lặng hoàn toàn ở đầu

ra, một chức năng khác được yêu cầu ở đầu nhận để bổ sung các tiếng động ở đầu ra

3 Hệ thống thu phát điển hình trong VoIP

3.1 Bộ phát thoại:

3.2 Bộ thu thoại:

Tín hiệu thoại từ phía phát đến phía thu trong hệ thống thoại IP trải qua các bướcnhư sau:

Trước hết, ở bên phát tín hiệu thoại tương tự đc số hoá bằng cách lấy mẫu theo chu kỳ, sau đó được mã hoá Tín hiệu số sau đó được xử lý ở bộ triệt tiếng vọng Sau đó tín hiệu thoại số đi qua bộ phát hiện khoảng lặng VAD và sau đó là qua bộ chèn khoảng lặng.

Trong suốt chu kỳ khoảng lặng này, các gói sẽ ko đc truyền đi hoặc sẽ truyền đi các gói có kích thước nhỏ hơn mang các thông tin tạo nhiễu nền, điều này sẽ làm giảm tốc độ bit và ko làm mất đi cảm giác bị gián đoạn cho bên thu (so với việc không truyền đi gói thoại nào trong chu kỳ khoảng lặng sẽ tạo cảm giác bị gián đoạn cuộc gọi ở bên thu) Cuối cùng là

công việc đóng gói thoại để truyền qua mạng Gói giao thức truyền thời gian thực RTP được

tạo ra bằng cách chèn 12byte header vào gói thoại Sau đó gói RTP đc đóng gói thành gói UDP ở lớp giao vận và đóng thành gói IP ở lớp mạng

Việc truyền gói trong mạng IP đơn nhiên phải tính đến việc bị mất gói hoặc trễ gói trên mạng, vì vậy ở đầu thu bộ đệm được sử dụng để giảm độ trễ (jitter) và lưu các gói cho đến thời điểm chúng đc đọc ra theo bộ lập trình đọc ra.Để cải thiện chất lượng thoại, ở

bộ thu có thể sử dụng kỹ thuật che dấu mất gói để người nghe có cảm giác tín hiệu được truyền liên tục, ko bị vấp (sẽ đề cập về vấn đề này sau) Cuối cùng, các gói thoại được mở vàgiải nén để chuyển đổi thành tín hiệu tương tự như ở đầu phát

3.3 Chi tiết về các thành phần trong bộ thu phát VoIP:

Nguyên lý của bộ mã hoá nguồn là mã hoá kiểu phát âm (tức là cách thức mà bạn phát âm ra: âm vô thanh (unvoice) hay hữu thanh (voice) Ví dụ về bộ mã hoá này là mã hoá dự báo tuyến tính LPC Các bộ mã hoá kiểu này có thể mã hoá tín hiệu thoại ở tốc độ rất thấp như 2kbps Nguyên lý cụ thể như sau: giả thiết tín hiệu tiếng nói bao gồm âm vô thanh

và hữu thanh Đối với âm hữu thanh, nguồn kích thích bộ máy phát âm sẽ là một dãy các xung, còn đối với âm vô thanh thì nó sẽ là nguồn nhiễu ngẫu nhiên Các tham số này sẽ đượcđóng gói và gửi đến bên thu để phân tích và tái tạo lại dạng của nguồn âm

Mã hoá lai ghép là sự kết hợp của mã hoá dạng sóng và mã hoá nguồn Tiêu biểu

là CELP- dự đoán tuyến tính kích thích mã Hoặc ACELP- dự đoán tuyến tính kích thích mã đại số

Một số chuẩn mã hoá thoại thông dụng của ITU-T:

- G.711: kỹ thuật PCM thông thường trong mạng PSTN Tốc độ 64kbps

- G.728: mô tả kỹ thuật nén thoại CELP tại tốc độ 16kbps

- G.723.1: nén thoại hay âm thanh ở tốc độ rất thấp là 5.3 hoặc 6.3 kbps

Phương pháp để đánh giá chất lượng thoại phụ thuộc từng phương pháp mã hoá

là điểm đánh giá trung bình MOS 1 thang điểm 5 được dùng để đánh giá chất lượng Cao nhất là phương pháp PCM với MOS 4.1, trễ chỉ có 0.125ms và thấp nhất là ACELP với tốc

độ 5.3kbps trễ cao nhất là 30ms và MOS là 3.65

3.3.2 Phát hiện khoảng lặng (VAD):

Như chúng ta đã biết trong thoại PSTN thông thường, 2 kênh đi và về luôn bị chiếm trong cuộc đàm thoại giữa 2 người, ngay cả khi 1 trong 2 người không nói câu nào Điều này làm lãng phí băng thông một cách khủng khiếp (có thể tới hơn 50%) vì khi 1 ngườinói thì người kia sẽ ngừng nói để nghe Những khoảng ngừng nói đấy gọi là khoảng lặng Trong VoIP, VAD được sử dụng tại bộ phát để tách lời thoại và khoảng lặng Chỉ có lời thoại được mã hoá và truyền đi để tiết kiệm băng thông

Cơ chế của bộ VAD là so sánh năng lượng tín hiệu với 1 ngưỡng nhiễu trong mỗi khung thoại Thoại được phát hiện nếu năng lượng tín hiệu lớn hơn ngưỡng nhiễu Khi VAD phát hiện năng lượng tín hiệu giảm dưới ngưỡng nhiễu nó sẽ quy đó là khoảng lặng và cắt bỏ các xung thoại dưới khoảng đó và dừng việc chèn khung thoại vào gói 1 vấn đề nữa

là tại các đoạn chuyển giao giữa thoại và khoảng lặng (mở đầu hay kết thúc khoảng lăng) có thể có 1 đoạn nhỏ tín hiệu có thể bị xén mất và do đó chất lượng thoại cũng bị ảnh hưởng

Thêm 1 vấn đề là việc phân biệt tín hiệu thoại và tạp âm nền trong điều kiện người nói trong môi trường có nhiều tạp âm và VAD rất khó để phân biệt được tín hiệu thoại với nhiễu nền đó.

3.3.3 Triệt khoảng lặng hay truyền gián đoạn:

Như trên đã phân tích, khi bộ VAD phát hiện ra khoảng lặng, sẽ không có gói thoại nào được truyền đi trong khoảng thời gian đó Điều này làm tiết kiệm băng thông 1 cách đáng kể, tuy nhiên lại nảy sinh vấn đề với người nghe là sẽ có cảm giác cuộc gọi bị đứt đoạn và còn gặp khó khăn về vấn đề đồng bộ ở bên thu Do đó thay vào ko truyền gói, ta có thể truyền các gói tin với kích thước nhỏ hơn trong các khoảng thời gian gián đoạn, các gói tin này sẽ mang các tham số của nhiễu nền để bên thu từ đó đọc ra làm cho người nghe có cảm giác thực đang đàm thoại Bộ thu tạo đc nhiễu nền này dựa trên các tham số chứa trong các gói mô tả chèn khoảng lặng SID nhận được từ bên phát

3.3.5 Chương trình đọc ra:

Do nhiều lý do dẫn đến các gói thoại ko đến đích theo các khoảng thời gian nhất định và thứ tự các gói cũng không còn chính xác Sự biến động của khoảng thời gian giữa các gói đến đích được gọi là biến động trễ (jitter)

Vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng bộ đệm ở đầu thu Như vậy các gói đến chưa được đọc ra ngay mà được lưu trong bộ đệm trong 1 khoảng thời gian và sau đóđược đọc ra cùng các gói đến sau Các gói đến sau thời hạn yêu cầu coi như bị mất Như vậy nếu thời gian đọc ra lớn thì sẽ có nhiều gói đến sau đc đọc ra nhưng lại nảy sinh vấn đề trễ đầu cuối- đầu cuối nên cần có sự xem xét cân bằng giữa các tiêu chí Các phương pháp cho cho chương trình đọc ra là đọc ra theo hạn định và đọc ra thích nghi

3.3.6 Che dấu mất gói:

Mất gói xảy ra trong thoại IP khi các gói đến đích sau thời hạn đọc ra hoặc không đến đc đích Thuật toán che dấu mất gói được sử dụng ở bộ thu để che dấu các gói bị mất Đơn giản nhất là sử dụng nhiễu nền để thay thế các gói đã mất Kỹ thuật cao hơn là sử dụng các gói trước và sau gói bị mất còn tốt để nội suy tái tạo lại gói đã mất

4 Các giao thức điều khiển và báo hiệu của VoIP ( VoIP protocols)

VoIP cần 2 loại giao thức : Signaling protocol và Media Protocol.

Signaling Protocol điều khiển việc cài đặt cuộc gọi Các loại signaling protocols baogồm: H.323, SIP, MGCP, Megaco/H.248 và các loại giao thức dùng riêng như UNISTIM,SCCP, Skype, CorNet-IP,…

Media Protocols: điều khiển việc truyền tải voice data qua môi trường mạng IP Cácloại Media Protocols như: RTP ( Real-Time Protocol) ,RTCP (RTP control Protocol) , SRTP(Secure Real-Time Transport Protocol), và SRTCP (Secure RTCP)

Signaling Protocol nằm ở tầng TCP vì cần độ tin cậy cao, trong khi Media Protocolnằm trong tầng UDP

Các nhà cung cấp có thể sử dụng các giao thức riêng hay các giao thức mở rộng dựatrên nền của 1 trong 2 giao thức tiêu chuẩn quốc tế là H.323 và SIP Ví dụ Nortel sử dụnggiao thức UNISTIM (Unified Network Stimulus) Cisco sử dụng giao thức SCCP ( SignalingConnection Control Part) Những giao thức riêng này gây khó khăn trong việc kết nối giữacác sản phẩm của các hãng khác nhau

4.1 Bộ giao thức H.323:

H.323 là chuẩn mở đc ITU-T phát triển cho việc điều khiển cuộc gọi ngang hàng Đây

là cấu trúc chặt chẽ, phức tạp và phù hợp với việc thực thi các đặc tính thoại truyền thống H.323 thiết kế cho việc truyền audio, video và data qua mạng IP Tiêu chuẩn H.323 bao gồmbáo hiệu và điều khiển cuộc gọi, truyền và điều khiển đa phương tiện và điều khiển băng thông cho hội nghị điểm- điểm và điểm- đa điểm

Bộ giao thức H.323 bao gồm 1 loạt các giao thức như:

- Báo hiệu cuộc gọi: H.225

- Điều khiển phương tiện: H.245

- Bộ audio codecs: G.711, G.722, G.723.1, G.728, G.729

- Bộ video codecs: H.261, H.263

- Chia sẻ dữ liệu: T.120

- Truyền tải phương tiện: RTP/RTCP

Các thành phần cơ bản trong hệ thống mạng H.323 được quy định như sau: Các đầu cuối, cổng kết nối, thiết bị điều khiển cổng kết nối (gatekeeper) và khối điều khiển đa điểm MCU

3 loại báo hiệu điều khiển thường dùng trong H.323:

- Báo hiệu đăng kí, thừa nhận và trạng thái: RAS.(RAS cung cấp trước khi

cuộc gọi đc thiết lập)

- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi: H.225.

- Điều khiển và truyền tải thông tin media: H.245 và RTP/RTCP.