TÌM HIẾU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG VOIP DỰA TRÊN MÃ NGUỒN MỞ ASTERISK

Thay vì sử dụng một kênh logic cố định để mang thông tin thoại thì VoIP cắt thông tin thoại thành các gói tin và chuyển chúng qua mạng IP, nhờ vậy băng thông của kênh logic được chia sẽ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG VOIP DỰA TRÊN MÃ NGUỒN MỞ

ASTERISK

GVHD : ThS NGUYỄN DƯƠNG THẾ NHÂN SVTH : PHAN TRUNG TRIỀU

MSSV : 060662D LỚP : 06DD2D KHĨA : 10 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010

LỜI CÁM ƠN

Sau ba tháng trải nghiệm thực tế làm luận văn tốt nghiệp, em đã có cơ hội thực hành những kiến thức được học khi ngồi trên ghế nhà trường và trau dồi thêm nhiều hiểu biết cho bản thân Đây là bản báo cáo luận văn tốt nghiệp mà em đã thực hiện trong ba tháng qua

Em rất mong nhận được nhận xét và ý kiến đóng góp để em có thể hoàn thiện hơn nữa bản báo cáo của mình, cũng như là những kiến thức và kinh nghiệm em tích lũy được

Trước hết, e m xin chân thành cám ơn thầy cô giáo trường Tôn Đức Thắng đã truyền đạt cho em biết bao kiến thức quý báu cùng với những kinh nghiệm hữu ích trong công việc

và trong cuộc sống bằng tất cả tâm huyết, nhiệt tình và lòng yêu nghề trong suốt khóa học

em được học tập tại trường Em đặc biệt xin cám ơn thầy Nguyễn Dương Thế Nhân là

người hướng dẫn đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn em thực hiện luận văn trong suốt thời gian qua

Do thời gian thực tập chỉ vẻn vẹn trong vòng ba tháng và vốn kiến thức còn nhiều hạn chế của em nên sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn thiếu sót trong quá trình làm báo cáo

Vì vậy, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy để bản báo cáo thực tập của

em được hoàn thiện trọn vẹn hơn

Lời cuối cùng, em xin gởi tới thầy Nhân và các thầy cô trong trường lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Phan Trung Triều

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

-

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Tp.HCM, ngày tháng năm 2010 PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Dành cho người hướng dẫn) Họ tên sinh viên :

Lớp: MSSV:

Tên đề tài:

Người hướng dẫn:

Tổng quát về bản thuyết minh và bản vẽ:

Nhận xét Luận Văn: 1 Ưu điểm:

2 Nhược điểm:

Điểm Luận văn: /10

Đề nghị : sinh viên được bảo vệ luận văn : 

Bổ sung thêm để bảo vệ: 

Không được bảo vệ :

Giảng viên hướng dẫn

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

-

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Tp.HCM, ngày tháng năm 2010 PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Dành cho người Phản biện) Họ tên sinh viên :

Lớp: MSSV:

Tên đề tài:

Người phản biện:

- Tổng quát về bản thuyết minh và bản vẽ:

- Nhận xét Luận Văn: 1 Ưu điểm:

2 Nhược điểm:

Điểm Luận văn: /10

Đề nghị : sinh viên được bảo vệ luận văn :  Bổ sung thêm để bảo vệ:  Không được bảo vệ : - Câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Hội đồng:

Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1- TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ VOIP 1

1.1.Giới thiệu VOIP 1

1.2.Các thành phần trong mạng VoIP 2

1.3.PBX và IP PBX 3

1.3.1 PBX và IP PBX 3

1.3.2 Sơ đồ hệ thống IP PBX 4

1.4 Nguyên lý hoạt động của VOIP 5

1.5 Các phương thức thực hiện cuộc gọi VOIP 6

1.5.1 Mô hình truyền thoại PC - PC 6

1.5.2 Mô hình truyền thoại PC - Phone 6

1.5.3 Mô hình truyền thoại Phone - Phone 7

1.6 Các giao thức của VoIP 7

1.7 VoIP gateway: 7

1.8 Các loại điện thoại Sip / điện thoại VOIP 8

1.9 Các ứng dụng và dịch vụ của VoIP: 10

1.11 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại trên VOIP: 13

1.12 Ưu điểm và khuyết điểm: 13

1.12.1 Ưu điểm 13

1.12.2 Khuyết điểm 14

CHƯƠNG 2 - TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC SIP 15

2.1 Giới thiệu chung về giao thức SIP 15

2.2 Các thành phần trong giao thức SIP 15

* Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP 17

2.3 Các bản tin trong giao thức SIP 18

2.3.1 Các loại bản tin 18

2.3.2 Cấu trúc bản tin SIP 21

2.4 Mô tả cuộc gọi SIP 23

2.4.1 Cuộc gọi được đính tuyến qua Proxy Server 23

2.4.2 Cuộc gọi được đính tuyến qua Redirect Server 24

CHƯƠNG 3- TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ASTERISK 25

3.1 Hiện trạng 25

3.2 Giới thiệu chung về Asterisk 25

3.3 Cấu trúc hệ thống Asterisk 27

3.3.1 Các khối chức năng cấu trúc hệ thống Asterisk 28

3.3.2 Bộ codec 29

3.3.3 Giao thức báo hiệu IAX 30

3.3.4 Mô hình triển khai Asterisk 30

3.3.5 Các chức năng của Asterisk 32

CHƯƠNG 4- XÂY DỰNG HỆ THỐNG VOIP DỰA TRÊN SỰ KẾT HỢP CỦA MÃ NGUỒN MỞ ASTERISK 34

4.1 Mô hình hệ thống IP PBX sử dụng Asterisk 34

4.2 Card giao tiếp Digium X100P 34

4.2.1 Card X100P 34

4.2.2 Cổng FXO và cổng FXS 35

4.3 Cài đặt, cấu hình Asterisk: 36

4.4 CID và DID 37

4.4.1 CID : 37

4.4.2 DID: 37

4.5 Mô phỏng: 38

4.5.1 Tạo tài khoản SIP: 38

4.5.2 Đăng ký tài khoản trong softphone X-lite và 3CX Phone: 43

4.5.3 Thực hiện cuộc gọi nội mạng: 45

4.5.4 thực hiện cuộc gọi ngoại mạng: 47

4.6 Đánh giá hệ thống IP PBX sử dụng Asterisk: 49

4.7 Kết luận: 50

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 - Bản tin đáp ứng SIP 19

Bảng 2.2 - Bản tin Request 21

Bảng 2.3 - Bản tin Response 21

Bảng 2.4 - Ý nghĩa của các trường bản tin trong SIP 22

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống VoIP 1

Hình 1.2 – Thực hiện cuộc gọi từ điện thoại hoặc PC thông qua VoIP 1

Hình 1.3 - VoIP Gateway tích hợp sẵn SIP hoặc H.323 kết nối trực tiếp vào Internet 3 Hình 1.4 - Thiết bị đầu cuối IP Phone 3

Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống IP PBX 4

Hình 1.6 - Mô hình truyền thoại PC – PC 6

Hình 1.7 - Mô hình truyền thoại PC – Phone 6

Hình 1.8 - Mô hình truyền thoại Phone – Phone 7

Hình 1.9 - Mediatrix Voice Gateway 8

Hình 1.10 - Soundwin Voice Gateway 8

Hình 1.11 - Điện thoại bằng phần mềm 3CX 9

Hình 1.12 - Điện thoại Voip bằng phần mềm X-lite 9

Hình 1.13 - Điện thoại USB 9

Hình 1.14 - Điện thoại SIP dạng phần cứng 10

Hình 1.15 - Bộ ATA cho phép kết nối điện thoại tương tự với hệ thống VOIP 10

Hình 2.1 - Các thành phần trong giao thức SIP 15

Hình 2.2 - Chức năng của Proxy, Redirect Server trong mạng SIP 17

Hình 2.3 - Chức năng của Location, Registrar Server trong mạng SIP 18

Hình 2.4 - Cuộc gọi giữa SIP và Proxy Server 23

Hình 2.5 - Cuộc gọi giữa SIP và Redirect Server 24

Hình 3.1 - Card giao tiếp của Digium kết nối máy tính với PSTN 26

Hình 3.2 - Cấu trúc hệ thống Asterisk 28

Hình 3.3 - Mô hình triển khai Asterisk như một tổng đài IP PBX 30

Hình 3.4 - Asterisk có chức năng là 1 tổng đài IP-PBX 32

Hình 3.5 - Asterisk trong hệ thống Call center 32

Hình 4.1 - Mô hình IP PBX sử dụng Asterisk 34

Hình 4.2 - Card X100P 35

Hình 4.3 Cổng FXO và cổng FXS 35

Hình 4.4 - Trang web freepbx 38

Hình 4.5 - Trang chủ freepbx/admin 38

Hình 4.6 - Tạo Extension bằng giao thức SIP 39

Hình 4.7 - Cấu hình SIP Extension 39

Hình 4.8 - Reload FreePBX để lưu cấu hình 40

Hình 4.9 - Inbound routes 41

Hình 4.10 - Outbound routes 41

Hình 4.11 - Reload FreePBX để cập nhật thông tin cấu hình 42

Hình 4.12 - Khai báo từ 3CX Phone 43

Hình 4.13 - Khai báo từ X-lite 44

Hình 4 14 - Các user đã tạo 45

Hình 4.15 - cuộc gọi nội mạng thực hiện từ 2softphone 45

Hình 4.16 - Server hiển thị cuộc gọi nội mạng 46

Hình 4.17 - Cuộc gọi nội mạng thực hiện từ 2softphone 46

Hình 4.18 - Server hiển thị cuộc gọi nội mạng 47

HÌnh 4.19 - Softphone thực hiện cuộc gọi từ server đến điện thoại bàn 47

Hình 4.20 - Server hiển thị cuộc gọi từ server đến điện thoại bàn 48

HÌnh 4.21- Softphone thực hiện cuộc gọi từ server đến điện thoại di động 48

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ACD - Automatic Call Distribution: phân phối cuộc gọi tự động

ACK - Acknowledgement: Chứng nhận thực

API - Application Programming Interface: giao diện lập trình ứng dụng

ATA - AT Attachment: bộ chuẩn giao tiếp

DTMF - dual tone multi frequency đa tần số song âm

GPL - General Public License, viết tắt GNU GPL hay chỉ GPL

H323 - tập các giao thức dùng để liên lạc bằng âm thanh và hình ảnh qua mạng máy tính

IAX - Inter Asterisk eXchange: chuẩn kết nối được thiết kế cho Asterisk

IETF - Internet Engineering Task Force : Lực Lượng Quản Lý Kỹ Thuật

IP - Internet Protocol : giao thức mạng

ITSP - Internet Telephone Service Provider: nhà cung cấp dịch vụ điện thoại quốc

tế

IVR - Interactive Voice Response: Phản hồi Tiếng nói Tương tác

LAN - Local Area Network: mạng máy tính cục bộ

NAT - Network Address Translation

MGCP - Media Gateway Control Protocol: một giao thức điều khiển cổng phương tiện

MMUSIC - Multiparty Multimedia Session Control

PCI - PeripheralComponent Interconnect: là một chuẩn để truyền dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi đến một bo mạch chủ

PCM - Pulse Code Modulation: Điều chế mã xung

PSTN - Pulic Switching Telephone Network : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

RTP – Real Time Protocol: Giao thức thời gian thực

RTCP - Real Time Transport Protocol: Giao thức Vận chuyển Thời gian Thực SDP - Session Description Protocol: Giao thức Mô tả Phiên

SIP - Session ineitiation Protoco: giao thức khởi đầu phiên

SRTP - Secure Real-Time Transport Protocol: Bảo mật giao thức truyền thời gian thực

TCP - Transmission Control Protocol: Giao thức điều khiển truyền vận

TDM - time division multiplexing: ghép kênh theo thời gian

UDP - User Datagram Protocol: giao thức người dùng

VOIP - Voice over internet protocol: hình thức truyền các cuộc đàm thoại qua Internet hay các mạng IP khác

LỜI MỞ ĐẦU

Các nhà quản lý mạng viễn thông đang hướng tới một mạng thế hệ sau với

sự tích hợp tất cả các mạng, dạng dữ liệu và dịch vụ trên toàn cầu vào một mạng duy nhất Với mạng thế hệ sau (NGN) này, người sử dụng có thể sử dụng tất cả các dịch vụ viễn thông mà chỉ phải đăng ký với một nhà cung cấp dịch vụ, tất cả các dạng dữ liệu: thoại, fax, video, dữ liệu máy tính… sẽ dược truyền tải trên một mạng duy nhất Có nhiều sự lựa chọn công nghệ mạng chuẩn truyền tải này nhưng IP là sự lựa chọn tốt nhất nhờ tính chất đơn giản và hỗ trợ rất tốt cho mạng Internet đang bùng nổ trên thế giới Tuy nhiên với xu hướng tích hợp các dạng dữ liệu lại với nhau, mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống bộc lộ một nhược điểm lớn là sử dụng lãng phí băng tần là tài nguyên vô giá trong các mạng tích hợp, công nghệ VoIP ra đời đã giải quyết bài toán này Thay vì sử dụng một kênh logic cố định để mang thông tin thoại thì VoIP cắt thông tin thoại thành các gói tin và chuyển chúng qua mạng IP, nhờ vậy băng thông của kênh logic được chia sẽ với các dạng dữ liệu khác, và cũng vì vậy mà giá thành chi phí cho một cuộc gọi sẽ nhỏ hơn nhiều so với điện thoại truyền thống Đối với các doanh nghiệp thường xuyên có nhu cầu sử dụng dịch vụ gọi quốc tế thì VoIP là một giải pháp thích hợp Trong quá trình thử nghiệm dịch vụ tại nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam, dịch vụ voIP đã dành được sự chấp nhận của đại đa số người sử dụng dịch vụ Trong tương lai dịch vụ VoIP được dự báo là sẽ rất phát triển và trở thành một dịch vụ cơ bản trong các mạng thế hệ sau

Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài

“Tìm hiểu và xây dựng hệ thống VoIP dựa trên mã nguồn mở Asterisk” làm đề tài tốt nghiệp của mình Mục đích của luận văn là tìm hiểu về cách truyền thoại qua hệ thống tổng đài VoIP sử dụng giao thức phổ biến SIP, dựa trên nguồn mở Asterisk để mô hình quá trình thực hiện cuộc gọi thông qua mạng IP

Nội dung chi tiết bao gồm:

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ VOIP

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC SIP

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ASTERISK

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VOIP DỰA TRÊN SỰ KẾT HỢP CỦA ASTERISK

1.1.Giới thiệu VOIP:

VoIP (Voice over Internet Protocol) là phương thức truyền thông sử dụng giao thức TCP/IP dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet Công nghệ này dựa trên kỹ thuật chuyển mạch gói, thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh VoIP chia nhỏ tín hiệu thoại thành các gói dữ liệu để gửi đi

và ráp lại trước khi đến người nghe Ngoài ra, VoIP có thể ghép nhiều kênh thoại trên 1 đường tín hiệu truyền giúp giảm chi phí đáng kể so với cách gọi điện thoại thông thường Ngày nay nhiều công ty đã thực hiện giải pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đường dài giữa nhiều chi nhánh khác nhau

Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống VoIP

VoIP cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu internet VoIP cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính khi dùng một loại điện thoại tương ứng hoặc dùng microphone, hay tạo cuộc gọi đường dài qua mạng IP có sẵn thay vì phải được truyền qua mạng PSTN

Hình 1.2 – Thực hiện cuộc gọi từ điện thoại hoặc PC thông qua VoIP Trong điện thoại thông thường, tín hiệu thoại có tần số nằm trong khoảng 0.4 – 3.3 KHz được lấy mẫu với tần số 8KHz, sau đó các mẫu sẽ được lượng tử

hóa với 8 bit/mẫu và truyền với tốc độ 64KHz đến mạng chuyển mạch sau đó được truyền đến đích Ở bên nhận, dòng 64 Kbps này được giãi mã để cho ra tín hiệu thoại tương tự

Trong VoIP cũng không khác hẳn điện thoại thông thường Đầu tiên tín hiệu thoại cũng được số hóa, nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng PSTN qua các trường chuyển mạch, chúng sẽ được nén xuống tốc độ thấp, đóng gói và chuyển lên mạng IP Tại bên nhận các gói này được giải nén thành các luồng PCM 64Kb truyền đến thuê bao bị gọi Sự khác biệt chính là mạng truyền dẫn và khuôn dạng thông tin dung để truyền dẫn

VoIP dựa trên sự kết hợp của mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói là mạng IP Mỗi loại mạng có những đặc điểm khác nhau Trong mạng chuyển mạch kênh, một kênh truyền dẫn dành riêng được thiết lập giữa hai đầu thiết bị đầu cuối thông qua một hay nhiều nút chuyển mạch trung gian Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit truyền liên tục theo thời gian Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64Kpbs đối với PSTN), và độ trễ là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền tại các nút mạng Thông tin được chia thành các gói, mỗi gói được thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền như địa chỉ nơi gửi, địa chỉ nơi nhận,… Các gói thông tin đến nút mạng được xử lý và lưu trữ trong một thời gian nhất định rồi mới được truyền đến nút tiếp theo sao cho việc

sử dụng kênh có hiệu quả cao nhất Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thường không cố định và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều

1.2.Các thành phần trong mạng VoIP:

Mạng VoIP phải có khả năng thực hiện các chức năng của mạng điện thoại công cộng, ngoài ra VoIP thực hiện chức năng của một gateway giữa mạng IP và mạng điện thoại công cộng Thành phần của mạng điện thoại IP có thể gồm các phần tử sau đây:

- VoIP server : là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật cho các cuộc gọi VoIP Trong mạng H.323 chúng được gọi là gatekeeper, trong mạng SIP các server được gọi là SIP server Có thể xem VoIP server như là

bộ não của hệ thống mạng điện thoại IP, nó cung cấp chức năng quản lý cuộc gọi một cách tập trung và một số các dịch vụ quan trọng khác như là: nhận dạng các đầu cuối và gateway, quản lý băng thông, chuyển đổi địa chỉ, đăng ký hay tính cước Mỗi VoIP server sẽ quản lý một vùng bao gồm các đầu cuối đã đăng ký, nhưng cũng có thể nhiều VoIP server cùng quản lý một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều VoIP server

- Mạng truy nhập IP: Là các loại mạng dữ liệu sử dụng giao thức TCP/IP, phổ biến nhất là mạng Internet

- Gateway: Là thiết bị có chức năng kết nối hai mạng không giống nhau, hầu hết các trường hợp đó là mạng IP và mạng PSTN Là thành phần giúp chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số (và ngược lại) Để thực hiện cuộc gọi, ta cần kết nối VoIP gateway trực tiếp vào đường truyền Internet, đăng ký tài khoản

VoIP và tận dụng chiếc điện thoại bàn cũ để thực hiện cuộc gọi Có 3 loại gateway là: Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại và Gateway báo hiệu

Hình 1.3 - VoIP Gateway tích hợp sẵn SIP hoặc H.323 và được kết nối trực tiếp

vào đường truyền Internet

- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP (Terminal): Có thể là một phần mềm máy tính (softphone) hoặc một điện thoại IP (hardphone) Softphone và máy tính cá nhân (PC) : bao gồm 1 headphone, 1 phần mềm và 1 kết nối Internet Các phần mềm miễn phí phổ biến như Skype, Ekiga, Microsoft Netmeeting, SIPSet,

- Điện thoại kết nối với IP adapter: để sử dụng dịch vụ VoIP thì điện thoại thông 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 hay PSTN) và 1 cổng cắm nguồn)

- IP phone: là các điện thoại dùng riêng cho mạng VoIP, các IP phone không cần VoIP Adapter bởi chúng đã được tích hợp sẵn bên trong để có thể kết nối trực tiếp với các VoIP server IP Phone khá giống điện thoại bàn, tuy nhiên, thiết bị này phải được kết nối trực tiếp vào đường truyền Internet thay vì đường điện thoại PSTN thông thường IP Phone thường tích hợp sẵn phần mềm quản lý, bạn có thể cài đặt dịch vụ VoIP trực tiếp qua các phím nhấn và màn hình led của thiết bị hay cài đặt thông qua trình duyệt web trên máy tính

Hình 1.4 – Thiết bị đầu cuối IP Phone

thoại PBX là VoIP PBX, hay còn được gọi là IP PBX, sử dụng Giao thức Internet

để truyền dẫn các cuộc gọi

Ngày nay có bốn tùy chọn về hệ thống điện thoại PBX khác nhau:

o PBX - PBX Thuê/Ảo

o IP PBX - IP PBX Thuê/Ảo

IP PBX là một giải pháp hệ thống điện thoại PBX chạy bằng phần mềm giúp thực hiện một số nhiệm vụ nhất định và cung cấp những dịch vụ mà khi sử dụng hệ thống PBX phần cứng truyền thống có thể khó thực hiện và tốn kém

1.3.2 Sơ đồ hệ thống IP PBX:

Hệ thống điện thoại VOIP/ hệ thống IP PBX bao gồm một hoặc nhiều điện thoại chuẩn SIP / điện thoại VOIP, một máy chủ IP PBX và có thể tùy chọn bao gồm một VOIP Gateway máy chủ IP PBX là tương tự như một máy chủ proxy: các máy khách SIP, có thể là điện thoại dạng phần mềm hay phần cứng, đăng ký với máy chủ IP PBX và khi chúng muốn thực hiện cuộc gọi, chúng yêu cầu máy

IP PBX thiết lập kết nối Máy IP PBX có một danh mục tất cả mọi điện thoại/người dùng và địa chỉ SIP tương ứng của họ và do vậy có khả năng kết nối cuộc gọi trong mạng hay dẫn hướng cuộc gọi từ bên ngoài thông qua máyVOIP gateway hay một nhà cung cấp dịch vụ VOIP

Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống IP PBX

Các máy IP PBX tích hợp với mạng và cách nó sử dụng đường PSTN hoặc Internet để kết nối cuộc gọi

1.4 Nguyên lý hoạt động của VOIP:

- Công nghệ VoIP cho phép thực hiện các cuộc gọi trong mạng nội bộ cũng như giữa các mạng IP và mạng PSTN truyền thống Nguyên lý hoạt động của VoIP là chuyển tín hiệu thoại Analog thành tín hiệu số Digital rồi đóng gói thành gói tin để truyền đi trên nền mạng Khi tới đích, các gói tin được sắp xếp theo thứ tự ban đầu, được giải mã và phục hồi tiếng nói ban đầu Các quá trình diễn ra lần lượt như sau:

1 Số hóa tín hiệu analog: giọng nói khi qua microphone tạo ra tín hiệu tương tự và được chuyển thành tín hiệu số thông qua các thiết bị VoIP (như IP phone hay softphone) Sau đó tín hiệu số được đóng gói và chuyển lên trên mạng

IP Số hóa tín hiệu analog tiến hành qua 4 bước : Lấy mẫu - lượng tử hóa - mã hóa - nén giọng nói

2.Chuyển các gói tin giọng nói số hóa trên thành các gói tin IP: khi tới đích, gói tin VoIP sẽ được mở và quá trình chuyển hành dạng tín hiệu thoại diễn

ra ngược lại với quá trình trên

Sau đây là các bước một cuộc gọi điện thoại thông thường sử dụng VoIP qua mạng chuyển mạch gói:

Khi bạn nhấn tổ hợp phím, tín hiệu sẽ gửi tới tổng đài IP PBX

Tổng đài IP PBX nhận tín hiệu và gửi âm mời quay số để bạn biết rằng bạn đã có kết nối đến tổng đài

Bạn quay số mà bạn muốn kết nối, các con số này sẽ lưu trữ tạm thời bởi tổng đài IP PBX

Sau khi bạn nhập số, tổng đài IP PBX kiểm tra để chắc chắn rằng số đó

có hợp lệ hay không

Tổng đài IP PBX xác định lược đồ của số đó Theo sơ đồ, số đó được gán tới địa chỉ IP của thiết bị khác được gọi IP Host IP Host thông thường cũng là một tổng đài IP PBX số khác, kết nối trực tiếp tới hệ thống điện thoại của số bạn

Một phiên được thiết lập giữa tổng đài điện thoại IP PBX khu vực của bạn và IP Host khu vực khác

Bạn nói trong một khoảng thời gian Trong suốt quá trình hội thoại, tổng đài IP PBX khu vực bạn và IP Host truyền các gói dữ liệu qua lại Mỗi một hệ thống phải sử dụng cùng giao thức để liên lạc Mỗi hệ thống sẽ thực thi thành hai kênh, mỗi kênh cho một hướng

Khi bạn kết thúc cuộc nói chuyện và đặt máy xuống, ngắt kết nối giữa điện thoại của bạn và tổng đài điện thoại IP PBX, đường line của bạn được giải phóng

Tổng đài IP PBX gửi tín hiệu tới IP Host kết thúc một phiên làm việc, IP Host cũng kết thúc tại phía còn lại

Ngay sau đó phiên làm việc chấm dứt, tổng đài điện thoại IP PBX sẽ xoá các số từ bộ nhớ

1.5 Các phương thức thực hiện cuộc gọi VOIP:

1.5.1 Mô hình truyền thoại PC - PC:

Đây là phương thức đầu tiên cho hệ thống truyền thoại qua mạng IP Hệ thống này được thực hiện dựa trên cơ sở sử dụng các phần mềm dùng riêng cho việc truyền thoại giữa các PC Phần mềm này nó sẽ chia tín hiệu thoại thành từng gói để truyền đi trong mạng đến máy đích Tại đây, quá trình xử lý ngược lại sẽ được thực hiện nhằm chuyển đổi các gói thoại thành tín hiệu thoại ban đầu để truyền đến tai người nghe Mô hình này thường được áp dụng trong tổ chức hoặc công ty nhằm đáp ứng cá nhu cầu liên lạc mà không phải lắp đặt thêm hệ thống tổng đài nội bộ

Hình 1.6 - Mô hình truyền thoại PC – PC

1.5.2 Mô hình truyền thoại PC - Phone:

Hình 1.7 - Mô hình truyền thoại PC – Phone

Việc phát triển mô hình truyền thoại PC-PC cho thấy khả năng phát triển VoIP trên diện rộng là rất khó khăn vì nó không cung cấp sự tích hợp với mạng thoại hiện có, đồng thời không thân thuộc với người sử dụng như mạng PSTN truyền thống Để đáp ứng nhu cầu tích hợp với mạng thoại PSTN, mô hình truyền thoại PC-Phone đã ra đời Hệ thống này cung cấp cơ chế giao tiếp với mạng PSTN cũng như việc chuyển đổi IP sang số điện thoại thông thường được sử dụng trên mạng PSTN.Với mô hình này cho phép thiết lập cuộc gọi tới một máy tính được được trang bị phần mềm truyền thoại trên mạng đến bất kì một máy điện thoại nào trên mạng PSTN thông qua đường liên kết IP

Để thực hiện cuộc gọi thông qua mạng như trên, hệ thống phải trang bị các Gateway (Gateway là thành phần giao tiếp giữa mạng PSTN truyền thống với mạng VoIP) theo đó Gateway sẽ thực hiện chức năng chuyển số IP sang số điện thoại thường dùng và ngược lại Cũng nhờ thực hiện các cơ chế chuyển đổi giao thức báo hiệu giữa 2 mạng IP và PSTN

1.5.3 Mô hình truyền thoại Phone - Phone:

Hình 1.8 - Mô hình truyền thoại Phone – Phone

Mô hình truyền thoại VoIP được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là mô hình Phone to Phone Mô hình này thiết lập các cơ chế 2 chiều giữa mạng VoIP

và mạng IP, cung cấp các cơ chế chuyển đổi giao thức truyền thoại cũng như báo hiệu giữa mạng thoại PSTN và mạng thoại qua IP.Mô hình này gây được sự thu hút đối với công nghệ truyền thoại qua IP vì nó tiếp cận được với mọi tầng lớp người sử dụng với việc sử dụng máy điện thoại và cách quay số thông thường để thực hiện cuộc gọi qua mạng IP

Trong mô hình này người sử dụng được cấp một mã số đặc biệt gọi là giá trị cổng kết nối giữa PSTN và mạng IP, rồi nhấn số điện thoại cần gọi Quá tình chuyển đổi giao thức giữa mạng thoại và mạng IP sẽ được thực hiện tại Gateway

1.6 Các giao thức của VoIP:

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

- Signaling Protocol điều khiển việc cài đặt cuộc gọi Các loại signaling protocols bao gồm: 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 Các loại 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 Protocol nằm trong tầng UDP Có rất nhiều loại giao thức dùng thực hiện dịch vụ VoIP, những giao thức báo hiệu (signaling) VoIP phổ biến là SIP và H323 Cả SIP và H323 đều cho người dùng thực hiện cùng công việc: để thiết lập giao tiếp cho những ứng dụng đa phuơng tiện (multimedia) như audio, video, những giao tiếp dữ liệu khác Nhưng H323 chủ yếu được thiết kế cho những dịch vụ đa phuơng tiên, trong khi SIP thì phù hợp cho những dịch vụ VoIP

1.7 VoIP gateway:

VOIP gateway là thiết bị chuyển đổi tín hiệu điện thoại sang dạng IP để truyền trên mạng dữ liệu Chúng được dùng bằng 2 cách:

1 Để chuyển đổi các cuộc gọi trên đường dây PSTN/điện thoại sang VOIP/SIP:

Theo cách này, VOIP gateway cho phép gọi và nhận cuộc gọi trên mạng điện thoại thông thường Trong nhiều trường hợp trong thương mại, người ta thích tiếp tục sử dụng đường điện thoại truyền thống hơn vì họ có thể đảm bảo chất lượng cuộc gọi và sự sẵn có hơn

2 Để kết nối một hệ thống PBX/Điện thoại truyền thống với mạng IP:

Theo cách này, VOIP gateway cho phép gọi qua VOIP Các cuộc gọi có thể được thực hiện thông qua máy cung cấp dịch vụ VOIP, hoặc trong trường hợp các công ty có nhiều văn phòng, chi phí gọi giữa các văn phòng với nhau có thể được giảm bằng cách chuyển đường các cuộc gọi ra Internet VOIP gateway có ở dạng thiết bị ngoài hoặc bộ điều khiển PCI Hầu hết các thiết bị VOIP gateway là

ở dạng thiết bị ngoài VOIP gateway có một đầu nối mạng IP và một hoặc nhiều cổng để nối dây điện thoại

Hình 1.9 - Mediatrix Voice Gateway

Hình 1.10 - Soundwin Voice Gateway

Các loại VOIP gateway:

1 Tương tự: thiết bị tương tự dùng để kết nối đường điện thoại tương tự thông thường với nó Các VOIP gateway tương tự thường có từ 2-24 cổng cắm dây điện thoại

2 Kỹ thuật số: thiết bị số cho phép bạn kết nối các đường dây số, có thể là một hoặc nhiều đường BRI ISDN (châu Âu), một hoặc nhiều đường PRI/E1 (Châu Âu) hoặc một hoặc nhiều đường T1(Mỹ)

1.8 Các loại điện thoại Sip / điện thoại VOIP

Hệ thống điện thoại VOIP đòi hỏi phải sử dụng các điện thoại SIP / điện thoại VOIP Điện thoại SIP có vài phiên bản/loại khác nhau:

Điện thoại phần mềm SIP / VOIP - điện thoại SIP dạng phần mềm: Điện thoại SIP dạng phần mềm là một chương trình sử dụng mi-crô và loa của máy tính của bạn, hoặc hệ thống tai nghe gắn kèm để cho phép bạn gọi hoặc nhận cuộc gọi Ví dụ về điện thoại Xlite của CounterPath (www.counterpath.com), Xten (http://www.xten.net) hay điện thoại 3CX VOIP chạy trên Windows

Hình 1.11 - Điện thoại bằng phần mềm 3CX

Hình 1.12 - Điện thoại Voip bằng phần mềm X-lite

Điện thoại VOIP qua USB: Điện thoại USB cắm vào cổng USB của máy tính và với việc sử dụng phần mềm điện thoại SIP / VOIP nó sẽ hoạt động giống như một chiếc điện thoại Về thực chất, nó không hơn một chiếc mi-crô và loa, tuy nhiên do trông như chiếc điện thoại bình thường, chúng được người dùng sử dụng một cách trực quan hơn

Hình 1.13 - Điện thoại USB

Điện thoại SIP bằng phần cứng: Điện thoại SIP dạng phần cứng trông và hoạt động giống như một chiếc ‘điện thoại’ bình thường Tuy nhiên, nó được kết nối thẳng vào mạng dữ liệu Những điện thoại này có bộ chia cỡ nhỏ tích hợp sẵn,

do đó chúng có thể chia sẻ kết nối mạng với máy tính Bằng cách đó, bạn không cần phải có thêm điểm kết nối dành cho điện thoại Ví dụ về điện thoại SIP dạng phần cứng là Grandstream (http://www.grandstream.com/)

Hình 1.14 - Điện thoại SIP dạng phần cứng

Sử dụng điện thoại tương tự với bộ chuyển đổi ATA: Nếu bạn muốn sử dụng chiếc điện thoại hiện tại với hệ thống điện thoại VOIP, bạn có thể sử dụng

bộ chuyển đổi ATA Bộ chuyển đổi ATA cho phép bạn cắm đầu dây mạng Ethernet vào nó và sau đó cắm dây điện thoại vào nó Bằng cách đó, chiếc điện thoại cũ của bạn sẽ được phần mềm hệ thống điện thoại VOIP nhận thấy như một chiếc điện thoại SIP bình thường

Hình 1.15 - Bộ chuyển đổi ATA cho phép kết nối điện thoại tương tự với hệ

• Hiển thị tên và số ID người gọi, cho phép bạn nhanh chóng xác định được người gọi

• Chuyển tiếp cuộc gọi (tự động, hoặc nếu bận hoặc không trả lời)

• Tạo cuộc gọi hội nghị

• Liệt kê danh sách các ID người gọi, vì vậy bạn có thể sử dụng bất kỳ tên hoặc tổ chức để nhận ra ngay lập tức người gọi đến

• Tạo nhạc chuông riêng biệt là một trong những ứng dụng VoIP, đối với một nhóm hay là một cá nhân

• Chặn ID người gọi ra ngoài vùng

• Miễn phí các cuộc gọi đến thuê bao khác trong vùng hệ thống

• Có thể fax ra ngoài và trong hệ thống doanh nghiệp

• Hộp thư thoại

• Báo cuộc gọi ưu tiên VoIP

1.10 Những lợi ích của hệ thống điện thoại IP PBX VOIP :

 Dễ cài đặt và thiết lập cấu hình hơn nhiều so với hệ thống điện thoại thông thường: Một chương trình phần mềm chạy trên máy tính có thể tận dụng khả năng xử lý ưu việt của máy tính và giao diện người dùng & các tính năng của Windows Bất cứ người nào có hiểu biết về máy tính và Windows đều có thể cài đặt và cấu hình hệ thống PBX Một hệ thống điện thoại truyền thống thường cần

có nhân viên cài đặt được huấn luyện về chính hệ thống đó!

 Dễ quản lý hơn nhờ giao diện cấu hình trên web: Một hệ thống điện thoại VOIP có giao diện cấu hình dựa trên web, cho phép bạn bảo trì và hiệu chỉnh hệ thống điện thoại của mình một cách dễ dàng Giao diện của một hệ thống điện thoại thông thường thường khó sử dụng vì được thiết kế để chỉ những người cài đặt hệ thống mới có thể sử dụng hiệu quả được

 Giảm chi phí cuộc gọi: Bạn có thể tiết kiệm được chi phí bằng cách sử dụng một nhà cung cấp dịch vụ VOIP đối với cuộc gọi đường dài hay cuộc gọi quốc tế Kết nối điện thoại dễ dàng giữa các văn phòng/chi nhánh và gọi miễn phí

 Không cần đi dây điện thoại riêng – sử dụng mạng máy tính: Hệ thống điện thoại VOIP cho phép bạn kết nối điện thoại phần cứng trực tiếp vào cổng mạng tiêu chuẩn của máy tính (mà nó có thể chia sẻ với máy tính ở bên cạnh) Điện thoại dạng phần mềm có thể được cài đặt thẳng lên máy tính Điều này có nghĩa là bạn không cần phải lắp đặt & duy trì một mạng dây riêng cho hệ thống điện thoại, nó cho phép bạn linh động hơn trong việc mở rộng và thêm người dùng Nếu bạn đang chuyển đến văn phòng mới và chưa kéo dây điện thoại, bạn

có thể tiết kiệm được rất nhiều bằng cách chỉ cần lắp đặt một mạng máy tính

 Không bị khóa bởi nhà sản xuất: Sử dụng điện thoại chuẩn: các hệ thống điện thoại VOIP là tiêu chuẩn mở - tất cả mọi hệ thống điện thoại VOIP đều sử dụng giao thức SIP Điều này nghĩa là bạn có thể sử dụng hầu như bất cứ điện

thoại VOIP chuẩn SIP VOIP hay phần cứng VOIP gateway nào Ngược lại, hệ thống điện thoại thông thường hay đòi hỏi điện thoại phải sử dụng các tính năng cao cấp và các mô-đun mở rộng để thêm tính năng

 Mở rộng được: Các hệ thống thông thường hay phát triển lớn thêm: Thêm đường điện thoại hoặc thêm số máy nhánh thường đòi hỏi nâng cấp những phần cứng đắt tiền Trong một số trường hợp, bạn cần một hệ thống điện thoại hoàn toàn mới Hệ thống điện thoại VOIP thì không như vậy: một chiếc máy tính bình thường có thể quản lý một lượng lớn các đường điện thoại và các số máy nhánh – chỉ cần thêm các điện thoại mới vào trong mạng của bạn để mở rộng!

 Dịch vụ khách hàng & hiệu năng tốt hơn: Vì các cuộc gọi là dựa trên máy tính, những nhà phát triển sẽ cảm thấy dễ dàng hơn nhiều trong việc tích hợp chúng với các ứng dụng thương mại Ví dụ: cuộc gọi đến có thể tự động mở hồ sơ khách hàng của người gọi ra, qua đó cải thiện đáng kể dịch vụ khách hàng và giúp giảm chi phí bằng cách giảm thời gian phục vụ dành cho mỗi người gọi đến Các cuộc gọi đi có thể được thực hiện trực tiếp từ Outlook, qua đó người sử dụng không cần phải gõ số điện thoại vào

 Điện thoại dựa trên phần mềm dễ sử dụng hơn: Các tính năng tiên tiến của

hệ thống điện thoại như hội đàm thường khó sử dụng hơn trên các máy điện thoại thông thường Điện thoại SIP dựa trên phần mềm thì không như vậy – tất cả mọi tính năng đều có thể được thực hiện dễ dàng từ một giao diện người dùng với các cửa sổ thân thiện

 Nhiều tính năng được bao gồm trong phiên bản tiêu chuẩn: Vì hệ thống điện thoại VOIP là dựa trên phần mềm, các nhà phát triển có thể phát triển, thêm

và cải thiện các tính năng một cách dễ dàng hơn Vì vậy, hầu hết các hệ thống điện thoại VOIP đều có rất nhiều tính năng, bao gồm trả lời tự động, thư thoại, xếp hàng cuộc gọi và nhiều nữa Những lựa chọn này thường đắt tiền trong các hệ thống thông thường

 Kiểm soát tốt hơn nhờ báo cáo đầy đủ: Các thiết lập VOIP lưu trữ thông tin cuộc gọi đến và gọi đi trong một cơ sở dữ liệu trên máy chủ của bạn, qua đó cho phép báo cáo đầy đủ về chi phí gọi và lưu lượng gọi

 Xem tổng quan về tình trạng hệ thống hiện tại và các cuộc gọi tốt hơn: Các

hệ thống thông thường thường đòi hỏi các máy điện thoại ‘hệ thống’ đắt tiền để biết được những gì đang diễn ra trong hệ thống điện thoại của bạn Ngay cả trong trường hợp đó, các thông tin tình trạng vẫn là khó hiểu Với các hệ thống VOIP, bạn có thể chỉ định người dùng nào có thể xem tình trạng của hệ thống điện thoại

ở dạng đồ họa thông qua trình duyệt web

 Cho phép người dùng cắm điện thoại của họ vào ngay ở bất kỳ đâu trong văn phòng: Người dùng chỉ đơn giản lấy điện thoại của họ, cắm nó vào cổng ethernet gần nhất và họ vẫn giữ được số điện thoại hiện có!

 Cho phép người dùng chuyển tiếp vùng dễ dàng: Các cuộc gọi có thể được chuyển hướng bất kỳ đâu trên thế giới nhờ vào các đặc điểm của giao thức SIP

1.11 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 ba nhân

tố có thể ảnh hưởng sâu sắc tới chất lượng của dịch vụ thoại:

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

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

• Mất gói: Mạng IP không thể cung cấp một sự bảo đảm rằng các gói tin sẽ được chuyển tới đích hết Các gói sẽ bị loại bỏ khi quá tải và trong thời gian tắc nghẽn Truyền thoại rất nhạy cảm với việc mất gói Tuy nhiên, việc truyền lại gói của TCP thường không phù hợp Các cách tiếp cận được sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói chuyện bằng cách phát lại gói cuối cùng, và gửi đi thông tin dư Tuy thế, sự tổn thất gói trên 10% nói chung là không chấp nhận được

• Triệt im lặng: Sự duy trì chất lượng thoại chấp nhận được bất chấp sự thay đổi trong hoạt động của mạng (như tắc nghẽn hay mất kết nối) đạt được nhờ những kỹ thuật như nén tiếng, triệt im lặng Quá trình tiền xử lý bằng phần mềm của cuộc điện đàm cũng có thể được sử dụng để tối ưu hoá chất lượng âm thanh Một kỹ thuật, được goi là triệt im lặng, sẽ xác định mỗi 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, giúp tiết 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

• Tích hợp dịch vụ nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế cơ sở hạ tầng tích hợp nên có khả năng hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn

và giảm thiểu số thiết bị Các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều chia sẻ cùng mạng IP Tích hợp đa dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng các mạng riêng rẽ

• Thống nhất: Việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh mạng có thể được chia sẻ dễ dàng hơn

• Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho một cuộc gọi là cố định Trong VoIP, băng thông được cung cấp một cách linh hoạt và mềm dẻo hơn nhiều Chất lượng của VOIP phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là băng thông Do đó không có sự bắt buộc nào về mặt thông lượng giữa các thiết bị đầu cuối mà chỉ có các chuẩn tuỳ vào băng thông có thể của mình, bản thân các đầu cuối có thể tự điều chỉnh hệ số nén và do đó điều chỉnh được chất lượng cuộc gọi

• Nâng cao ứng dụng và khả năng mở rộng: Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu cho VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng đa phương tiện (multimedia) và đa dịch vụ Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra nhiều tinh năng mới trong dịch vụ thoại Đồng thời tính mềm dẻo còn tạo khả năng mở rộng mạng và các dịch vụ

• Tính bảo mật cao: VOIP được xây dựng trên nền tảng Internet vốn không

an toàn, do đó sẽ dẫn đến khả năng các thông tin có thể bị đánh cắp khi các gói tin bị thu lượm hoặc định tuyến sai địa chỉ một cách cố ý khi chúng truyền trên mạng Các giao thức SIP (Session ineitiation Protocol – giao thức khởi đầu phiên)

có thể thành mật mã và xác nhận các thông điệp báo hiệu đầu cuối RTP(Real Time Protocol) hỗ trợ mã thành mật mã của phương thức truyền thông trên toàn tuyến được mã hoá thành mật mã đảm bảo truyền thông an toàn

1.12.2 Khuyết điểm :

• Chất lượng dịch vụ chưa cao: Khi truyền thoại qua mạng số liệu thì có thể cho chất lượng thấp và không thể xác định trước được Khả năng mất thông tin trên mạng là hoàn toàn có thể xảy ra Và vì trước khi truyền gói tin bị nén lại

để tiết kẹm đường truyền cũng làm cho chất lượng không cao,và thời gian xử lý lâu dài, gây trễ

• Vấn đề tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại Vì thời gian xử lý lâu nên tiếng vọng ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc gọi

• Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và

độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng

CHƯƠNG 2 - TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC SIP

2.1 Giới thiệu chung về giao thức SIP:

SIP (Session Initiation Protcol) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia) Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị và các ứng dụng tương tự có liên quan đến các phương tiện truyền đạt như âm thanh, hình ảnh và dữ liệu

SIP được phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force) MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) Working Group (theo RFC 3261) Đây

là 1 giao thức kiểu diện ký tự (ext-based protocol là khi người dùng gửi yêu cầu đến Server thì Server sẽ gửi thông tin ngược về cho người dùng) Gói tin (messages) bao gồm các header và phần thân (message body) SIP là 1 giao thức ứng dụng và chạy trên các giao thức UDP, TCP và STCP

SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và để mang các thông tin mô tả phiên truyền dẫn SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và quảng bá (multicast) tương ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm

Các chức năng của SIP là độc lập nên chúng không phụ thuộc vào bất kỳ giao thức nào Có thể sử dụng năm chức năng của SIP để thiết lập và kết thúc truyền dẫn là: định vị thuê bao, khả năng thuê bao, độ sẵn sàng của thuê bao, thiết lập cuộc gọi và xử lý cuộc gọi

SIP là một giao thức theo thiết kế mở do đó nó có thể được mở rộng để phát triển thêm các chức năng mới Sự linh hoạt của các bản tin SIP cũng cho phép đáp ứng các dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm cả các dịch vụ di động

2.2 Các thành phần trong giao thức SIP:

Hình 2.1 - Các thành phần trong giao thức SIP

Hai phần tử cơ bản trong hệ thống SIP là tác nhân người sử dụng (user agent) và các máy phục vụ mạng (network server - SIP Server) Bên gọi và bị gọi được nhận dạng bằng các địa chỉ SIP

► User agent có chứa một User Agent Client (UAC) và một User Agent Server (UAS):

- Client (UAC): Khởi tạo các yêu cầu SIP và đóng vai trò như tác nhân gọi của người dùng

- Server (UAS): là để liên lạc với user khi một yêu cầu nhận và thay mặt cho người sử dụng gửi trả các phúc đáp (response), đóng vai trò như tác nhân bị gọi Phúc đáp có thể là một sự chấp nhận, từ chối, hoặc định hướng lại yêu cầu

► Network server - SIP Server: là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP với các chức năng cụ thể như sau:

- Proxy server: là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ xử lý các yêu cầu hoặc chuyển tiếp các SIP request tới thực thể khác trong mạng

- Location server: định vị thuê bao và lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong mạng SIP, cung cấp thông tin cho proxy hoặc redirect server

- Redirect server: trả về bản tin lớp 300 để xác định server chặng tiếp theo rồi thông báo cho client để nó tự gửi yêu cầu Redirect server không tạo và gửi yêu cầu

- Registrar server: tiếp nhận và xử lý các yêu cầu SIP REGISTER và cập nhật thông tin từ bản tin request vào “location database” nằm trong Location Server

► SIP URI là giản đồ đánh địa chỉ SIP dùng để gọi cho người khác thông qua SIP Nói một cách khác, SIP URI chính là số điện thoại SIP của người dùng SIP URI giống với địa chỉ email và được viết ở dạng sau:

SIP URI = sip: X @ Y : Port Trong đó X= “tên người dùng” và Y= “tên miền hay IP”

Ví dụ:

sip: trieu@freepbx06.dyndns-ip.com

sip: support@freepbx06.dyndns-ip.com Tiêu chuẩn SIP URI đã được định nghĩa trong tiêu chuẩn RFC 3261

* Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP:

 Mối liên hệ Proxy Server và Redirect Server:

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 thể là user2 (thuộc there.com)

Hình 2.2 - Chức năng của Proxy, Redirect Server trong mạng SIP

1 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

2 Redirect Server này xử lý và trả về mã 3xx thông báo cho Proxy Server tự thực hiện kết nối

3 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)

4 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

5 SIP Statefull Proxy 2 chuyển tiếp bản tin INVITE tới user2

6 Khi user2 nhấc máy thì nó sẽ gửi bản tin 200 OK theo chiều ngược lại

7 Sau khi nhận được bản tin 200 OK, user1 sẽ gửi xác nhận ACK tới user2

8 Luồng RTP trực tiếp giữa hai thuê bao được thiết lập Và cuộc gọi được thực hiện

 Mối liên hệ Location Server và Registrar Server:

Sau đây là quá trình một SIP Phone đăng kí với với Registrar Server quản

lý nó,hoạt động của Location Server, Proxy Server

Hình 2.3 - Chức năng của Location, Registrar Server trong mạng SIP

Khi một SIP Phone được kết nối với mạng Nó liên tục gửi bản tin REGISTER tới Registrar Server để thông báo vị trí hiện tại của nó Giả sử trong miền dịch vụ có tên chicago.com thì quá trình REGISTER (đăng kí) được tiến hành như sau:

1 Thuê bao có tên Carol gửi bản tin REGISTER tới Registrar Server Server này tiến hành xác thực Nếu hợp lệ thì các thông tin đó được lưu trong Location Server

2 Khi một thuê bao khác (có tên là Bob) gửi bản tin INVITE tới Proxy Server để xin kết nối tới thuê bao Carol Proxy Server sẽ truy vấn các thông tin

về thuê bao bị gọi thông qua Location Server

3 Proxy Server gửi bản tin INVITE tới thuê bao Carol để thiết lập cuộc gọi

2.3 Các bản tin trong giao thức SIP:

2.3.1 Các loại bản tin:

 Bản tin yêu cầu (Request): được gửi từ client tới server RFC 3261 định nghĩa

6 kiểu bản tin request cho phép UA và proxy có thẻ xác định người dùng, khởi tạo, sử đổi, hủy một phiên

 Bản tin INVITE: yêu cầu thiết lập một phiên hoặc để thay đổi các đặc tính của phiên trước đó.Trong bản tin này có sử dụng SDP để định nghĩa về các thông số media của phiên Một response thành công có giá trị 200 được trả lại các thông số mà người được gọi chấp nhận trong phiên media

 Bản tin ACK xác nhận rằng client đã nhận được response cuối cùng của bản tin INVITE ACK chỉ được sử dụng kèm với bản tin INVITE ACK được gửi

từ đầu cuối đến đầu cuối cho response 200 OK ACK cũng có thể chứa phần thân bản tin với mô tả phiên cuối cùng nếu bản tin INVITE không chứa

 Bản tin OPTIONS: UA sử dụng request này để truy vấn tới server về khả năng của nó

 Bản tin BYE: UA sử dụng bản tin này để yêu cầu hủy một phiên đã được thiết lập trước đó

 Bản tin CANCEL: cho phép client và server hủy một request, ví dụ như INVITE Nó không ảnh hưởng tới request đã hoàn thành trước đó mà server

Các lớp Response Mã trả về Mô tả

Lỗi Server