đồ án nghiên cứu voice over ip

Việt Nam hay không, từ đó chọn ra các công nghệ phù hợp nhất áp dụng vàothực tiễn ở nước ta.Mạng PSTN Public Switched Telephone Network là công nghệ chuyểnmạch kênh dùng để truyền tính h

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi tới thầy giáo, Thạc sỹ Lại Nguyễn Duy lời

cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất vì đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng

và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em thực hiện đồ án này.

Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp Hồ Chí Minh và nhất là các thầy cô trong bộ môn Điện – Điện Tử Viễn Thông đã hết lòng dạy bảo để em có được những kiến thức nền tảng để không những nghiên cứu và thực hiện đồ án này mà

đó còn là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho cuộc sống và tương lai.

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em thực hiện đồ án này.

Tp HCM, ngày 13 tháng 12 năm 2011 Sinh viên

Phạm Huy Chiến

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Chữ ký giáo viên

Nhận xét của giáo viên phản biện

Chữ ký giáo viên

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ VOIP đã được nghiên cứu từ rất lâu đời, ngay cả trước khi có mạng Internet ngày nay nhưng những hạn chế về tốc độ đường truyền, băng thông bên cạnh đó là các vấn đề khó khăn để giải quyết như bảo mật, độ trễ trong mạng Internet nên đã cản trở sự phát triển của VOIP Nhưng ngày nay, với công nghệ phát triển mạnh nên đã giải quyết được các hạn chế trong mạng VOIP nhất

là với việc giá thành mạng cáp quang ngày càng giảm, đã giúp cho VOIP phát triển ngày càng mạnh mẽ, chất lượng thoại càng tiến dần tới chất lượng của thoại trong PSTN Đồng thời với công nghệ nén thoại đã làm giảm yêu cầu băng

thông, tăng tốc độ từ đó giúp giảm chi phí, tăng sức cạnh tranh cho các nhàmạng, đồng thời giúp người sử dụng giảm chi phí cho cuộc gọi nhất là các cuộcgọi đường dài và quốc tế Nhận thấy sự ưu việt đó các nhà mạng ở Việt Nam đãứng dụng và đạt được thành công như mong đợi Điển hình là các dịch vụ nhưgọi 171 (VNPT), 177 (SPT), 178 (Viettel), 175 (VISHIPEL) ở Việt Nam đều làcác dịch vụ sử dụng phương thức này Tuy nhiên công nghệ ở Việt Nam chưaphát triển nên vẫn chưa hạn chế được những nhược điểm của VOIP Đó là chấtlượng âm thanh chưa được đảm bảo, vẫn còn tình trạng trễ tiếng Một số công tycung cấp VoIP tại Việt Nam đã và đang cố gắng cung cấp cho khách hàng chấtlượng thoại VoIP ngày càng tốt hơn.

Phần trình bày trong bài báo cáo này còn rất nhiều thiếu sót do thời gian thựchiện ngắn cộng với việc VOIP là một mạng mảng cũng khá rộng nên không thểtrình bày hết vào bài báo cáo này được, mong thầy và những ai quan tâm đến đềtài này bổ sung, góp ý để nội dung đề tài được chi tiết và sâu sắc hơn

Việt Nam hay không, từ đó chọn ra các công nghệ phù hợp nhất áp dụng vàothực tiễn ở nước ta.

Mạng PSTN (Public Switched Telephone Network) là công nghệ chuyểnmạch kênh dùng để truyền tính hiệu thoại có độ trễ thấp, đáp ứng thời gian thực.Tuy nhiên sau khi thiết lập một cuộc gọi trong mạng PSTN thì kết nối đó đượcduy trì trong suốt cuộc đàm thoại bất chấp việc trong thời gian đàm thoại có 1khoảng thời gian ta nghe người bên kia nói đồng thời có những khoảng lặng do

ta ngắt câu, ngắt chữ và lấy hơi trong khi nói, do đó cách truyền này không sửdụng hiệu quả băng thông và kết nối Mặt khác, cuộc gọi qua tổng đài PSTNtruyền thống truyền với tốc độ cố định là 64 Kbps theo mỗi hướng và tốc độphát tổng cộng nếu tính cả hai hướng là 128 Kbps Sau đây, ta sẽ có 1 ví dụ đểtính dung lượng cuộc gọi:

Ví dụ: Tính dung lượng thông tin cuộc gọi PSTN đã truyền trong 10 phút.

Trong cuộc gọi PSTN có tần số lấy mẫu là 8Kbps (125µs lấy mẫu 1 lần) vậy

trong 1s thì ta có

8000125

106

=

(mẫu), một mẫu lại chứa 8 bits, do đó, trong 1slượng thông tin truyền được theo 1 chiều là 8000*8bits = 8000 (Byte) Vậy,trong 10 phút lượng thông tin truyền được theo hai chiều là: 2*10*60*8000 =9600(B) ≈ 9.4MB

Theo ví dụ trên, trong 10 phút nói chuyện, lượng thông tin được truyền lênđến 9600KB gần bằng 9.4MB, trong khi đàm thoại lúc mình nói thì người kianghe còn đầu kia nói thì mình nghe như vậy đúng ra lượng thông tin hữu ích chỉphải cần truyền là 4.7 MB Do đó có một lượng thời gian trong hầu hết các cuộcđàm thoại là thời gian chết, chiếm một nửa tổng thời gian Nếu ta có thể loại bỏđược những khoảng thời gian như vậy thì lưu lượng thông tin thoại trong 1 cuộcgọi sẽ nhỏ hơn Từ đó cước các cuộc gọi sẽ rẻ hơn rất nhiều đó là điều mongmuốn của người sử dụng dịch vụ cũng như của nhà mạng muốn giảm chi phícạnh tranh với các nhà mạng khác

Để giải quyết được vấn đề trên người ta đã đưa ra 1 công nghệ là VOIP(voice over IP) Trong khi mạng PSTN sử dụng chuyển mạch kênh thì VOIP sửdụng chuyển mạch gói, các thiết lập kết nối không duy trì trong suốt cuộc gọi

mà các mẫu thoại sẽ được đóng gói thành các packet để truyền trong môi trườngmạng Internet Với công nghệ này cộng với cơ chế triệt khoảng lặng, nén dữliệu…VoIP đã khắc phục được các nhược điểm của mạng PSTN, bên cạnh nócòn cung cấp thêm các dịch vụ khác nữa như fax, thoại video,… tuy nhiên nó lạiphát sinh ra các vấn đề là tín hiệu thoại có thể bị trễ, bị nhiễu, bị mất mát gói tintrên đường truyền Internet Đó là những vấn đề quan trọng chúng ta cần phảikhắc phục thì công nghệ này mới thực sự đáp ứng được nhu cầu của người sửdụng

có nhiều công ty đã tham gia vào lĩnh vực này Tháng 3 năm 1996,VOLCALTEC kết hợp với DIALOGIC tung ra thị trường sản phẩm kết nốimạng PSTN và Internet đầu tiên trên thế giới Hiệp hội các nhà sản xuất thoạiqua mạng máy tính (ECTF) đã sớm ra đời và thực hiện chuẩn hoá dịch vụ thoạiqua mạng internet Hiệp hội này gồm 36 công ty máy tính và viễn thông hàngđầu trên thế giới như AT&T, IBM, Digital, Ericssion… Việc truyền thoại quaInternet đã gây được chú ý lớn trong những năm qua và đã dần được ứng dụngrộng rãi

Hình 1.1 ở dưới là lịch sử phát triển của thoại qua giao thức IP Các nghiêncứu và thực nghiệm về sự hội tụ của các công nghệ từ những năm của thập kỷ

Thoại qua IP

H.323

Mạng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch kênh

1970

1980

Các thí nghiệm về thoại gói

Mã hóa thoại Mã hóa dạng sóng Giao thức TCP/IP

Hình 1.1: Lịch sử phát triển của VOIP.

1980 Tuy nhiên, sự hội tụ mạng chuyển mạch gói và thoại diễn ra chậm, cho mãi

đến giữa thập kỷ 1990 các thực nghiệm mới thành công Và từ đó, thoại truyền

qua giao thức IP được phát triển mạnh mẽ

1.3.1Kỹ 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 Để có được một dịch vụ thoại

chấp nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu

cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm được tốc độ bit xuống), có khả năng suy

đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec

(Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn

Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần được nâng cấp lên các công nghệmới như Frame Relay, ATM, để có tốc độ cao hơn hoặc phải có một cơ chếthực hiện chức năng QoS (Quality of Service) Tất cả các điều này làm cho kỹthuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện được trongnhững năm trước đây.

1.3.2Bảo mật (security)

Mạng Internet là một mạng có tính rộng khắp và hỗn hợp (hetorogenous network) Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau, các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng Do vậy không có gì đảm bảo rằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng như số liên lạc truy nhập sử dụng dịch vụ của người dùng được giữ bí mật

1.4.1Dịch vụ thoại qua Internet

Điện thoại Internet không còn chỉ là công nghệ cho giới sử dụng máy tính

mà cho cả người sử dụng điện thoại Dịch vụ này được một số nhà khai thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại thông thường, đặc biệt là trên các tuyến quốc tế

Suốt từ khi các máy tính bắt đầu kết nối với nhau, vấn đề các mạng tích hợp luôn là mối quan tâm của mọi người Mạng máy tính phát triển bên cạnh mạng điện thoại Các mạng máy tính và mạng điện thoại song song tồn tại ngay trong cùng một cơ cấu, giữa các cơ cấu khác nhau và trong mạng WAN Công nghệ thoại IP được tạo ra nhằm khắc phục nhược điểm của mạng điện thoại PSTN là không sử dụng tối đa băng thông, và kênh khi thiết lập sẽ bị chiếm dụng suốt quátrình đàm thoại Tuy nhiên bản thân VOIP lại phát sinh các nhược điểm như trễ, mất gói…chỉ cần khắc phục được các nhược điểm này nó sẽ dần thay thế mạng PSTN

1.4.2 Thoại thông minh

Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơđộng Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím để điều khiển Trong những năm gần đây, người ta đã cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau

là đến các server Nhưng mọi cố gắng đều thất bại do tồn tại các hệ thống có sẵn.Internet sẽ thay đổi điều này Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã được sử dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại tồn tại một mối liên hệ Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại một cách tiện lợi hơn Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm soát và điều khiển các cuộc thoại thông qua mạng Internet

1.4.3 Dịch vụ tính cước cho bị gọi

Thoại qua Internet giúp nhà khai thác có khả năng cung cấp dịch vụ tínhcước cho bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng giống như khách hàngtrong nước Để thực hiện được điều này, khách hàng chỉ cần PC với hệ điềuhành Windows9x, địa chỉ kết nối Internet (tốc độ 28,8Kbps hoặc nhanh hơn), vàchương trình phần mềm chuyển đổi, chẳng hạn như Quicknet's TechnologiesInternet PhoneJACK

Thay vì gọi qua mạng điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi quaInternet bằng việc sử dụng chương trình phần mềm chẳng hạn như InternetPhone của Vocaltec hoặc Netmeeting của Microsoft Với các chương trình phầnmềm này, khách hàng có thể gọi cũng giống như việc họ gọi qua mạng PSTN Bằng việc sử dụng chương trình chẳng hạn Internet PhoneJACK Người gọi

có thể định tuyến các cuộc gọi này tới các nhà vận hành, tới các dịch vụ tự độngtrả lời Trong thực tế, hệ thống điện thoại qua Internet và hệ thống điện thoạitruyền thống là hoàn toàn như nhau

1.4.4 Dịch vụ Callback Web

"World Wide Web" đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với kháchhàng của các doanh nghiệp Với tất cả các tiềm năng của web, điện thoại vẫn làmột phương tiện kinh doanh quan trọng trong nhiều nước Điện thoại web hay

"bấm số" (click to dial) cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm cácphím bấm lên trang web để kết nối tới hệ thống điện thoại của họ Dịch vụ bấm

số là cách dễ nhất và an toàn nhất để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang webcủa bạn vào hệ thống điện thoại

1.4.5 Dịch vụ Fax qua IP

Nếu gửi nhiều Fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch

vụ Internet Faxing sẽ giúp tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại Dịch vụ này sẽchuyển trực tiếp từ PC qua kết nối Internet

Khi sử dụng dịch vụ thoại và fax qua Internet, có hai vấn đề cơ bản:

- Những người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phầnmềm chẳng hạn Quicknet's Internet Phone JACK Cấu hình này cung cấp chongười sử dụng khả năng sử dụng thoại qua Internet thay cho sử dụng điện thoại

để bàn truyền thống

- Kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành.Cấu hình này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống như việc mở rộng hệthống điện thoại hiện hành

Hình 1.2: VoIP internetworking.

- Terminals: Là thiết bị đầu cuối thực hiện dịch vụ như gọi và nhận cuộc gọi.

Terminals là thiết bị thông minh, do đó nó có thể toàn quyền điều khiển trạngthái cuộc gọi Điều này có thể thấy rõ khi bạn thực hiện cuộc đàm thoại qua hìnhthức PC-to-PC vơi nhau khi đó bạn không cần phải thông qua tổng đài để thiếtlập cuộc gọi mà chỉ cần một phần mềm điểu khiển Đây là điểm khác so với thoạitruyền thống khi nó chỉ tương tác lại các lệnh của trung tâm điều khiển như nhậncuộc gọi, gọi đi…

- Gateways: Tạo điều kiện thuận lợi để kết nối hai mạng không sử dụng cùng

một công nghệ truyền thông (ví dụ: mạng VoIP và PSTN) Vậy nếu hai kết nối làcùng mạng thì chúng ta có thể kết nối mà không cần đến Gateway

- Servers: Nằm ở lớp application của mô hình TCP/IP thực hiện điều khiển

thông điệp báo hiệu Nó cũng chịu trách nhiệm cho việc lập hóa đơn và

đăng nhập dịch vụ trong mạng

Hình 1.3: VoIP kết nối với GSM.

Trong hình trên là sơ đồ kết nối giữa mạng GSM và VOIP, các thành phầnthực hiện VOIP vẫn như hình 1.2 nhưng trong phần kết nối này chỉ khác mộtđiểm là các trung tâm chuyển mạch (MSC) sẽ định tuyến cho cuộc gọi thực hiệnkết nối theo phương thức VOIP Việc định tuyến này tùy thuộc vào các nhà mạngkhác nhau, ví dụ như: Mạng Viettel có đầu số khi gọi VOIP là 178 thì khi tổngđài nhận được số 178+số điện thoại người gọi, nó sẽ tra bảng B number và nhậnđược số 178 nó sẽ biết rằng cuộc gọi này muốn thực hiện cuộc gọi VOIP trungtâm chuyển mạch sẽ định tuyến cuộc gọi qua mạng Internet

CHƯƠNG 2

TIÊU CHUẨN H.323 VÀ SIP

2.1 H.323

H.323 là chồng giao thức được đề xuất bởi tổ chức ITU-T là nền tảng chocác dịch vụ truyền thông đa phương tiện (thoại, video và data) mà không cầnquan tâm đến chất lượng dịch vụ (Qos) Tiêu chuẩn này ban đầu được tạo ra chocác ứng dụng đa phương tiện trên mạng LAN (ví dụ như truyền hình hội nghị),nhưng nó đã được phát triển để đáp ứng cho mạng VoIP H.323 được coi là một

“ô giao thức” trong đó đề cập đến các kiến nghị khác của ITU-T như:

- H.245 cho việc điều khiển báo hiệu

- H.225 cho việc báo hiệu cuộc gọi

- H.225 định tuyến cuộc gọi (RAS – Registration, Admission and Status)

Trong đó:

+ Khuyến nghị H.245: Mô tả cú pháp và định nghĩa các bản tin, tóm lược

những thủ tục điều khiển có chức năng thiết lập và giám sát quá trình liên lạc đaphương tiện (data, video, audio) giữa hai đầu cuối Các bản tin của H.245 thựchiện kiểm soát hoạt động của khối H.323 bao gồm khả năng trao đổi, đóng mởkênh logic, yêu cầu chế độ ưu tiên, điều khiển luồng, ra lệnh, chỉ thị

+ Khuyến nghị H.225: Mô tả phương thức kết hợp giữa thoại, dữ liệu, video

và tín hiệu điều khiển, phương thức mã hoá và đóng gói cho quá trình truyền tảithông tin giữa hai thiết bị H.323 trên mạng truyền số liệu gói H.225.0 cũng mô

tả giao thức và định dạng bản tin cho tổng đài Gateway Khuyến nghị này baogồm giao thức RTP/RTCP

H.323 định nghĩa tất cả các khía cạnh: từ thiết lập cuộc gọi tới khả năng traođổi và tài nguyên sẵn có trong mạng Ví dụ như:

Trong nhóm thiết lập cuộc gọi có:

+ Tín hiệu kênh RAS: được sử dụng để thực hiện các chức năng như việc

đăng ký tham gia vào một vùng H.323, kết nạp, tháo gỡ một điểm cuối khỏivùng, thay đổi băng thông và các chức năng khác liên quan đến chức năng quản

lý hoạt động của các điểm cuối trong một vùng H.323

+ Tín hiệu điều khiển cuộc gọi ( Call Control Signals ): được sử dụng

cho các chức năng điều khiển cuộc gọi như là thiết lập cuộc gọi, giám sát cuộcgọi, kết thúc cuộc gọi

+ Tín hiệu điều khiển truyền thông (Communication Control Signals):

là các thông tin điều khiển trao đổi giữa các thành phần chức năng trong hệ thống

để thực hiện điều khiển truyền thông giữa chúng như: trao đổi khả năng, đóng

mở các kênh logic, các thông điệp điều khiển luồng và các chức năng khác

Ở nhóm khả năng trao đổi là việc thực hiện các chức năng trao đổi các tínhiệu giữa các hạ tầng trong mạng và liên lạc với các mạng bên khác bên ngoài

Tài nguyên sẵn có trong mạng bao gồm:

+ Thoại ( Audio ): là tín hiệu thoại được số hoá và mã hoá Để giảm tốc độ

trung bình của tín hiệu thoại, các bộ lấy mẫu tín hiệu thoại chỉ hoạt động khi cótín hiệu âm thanh thực sự Các khoảng lặng được triệt và nén lại Tín hiệu thoại

đi kèm với tín hiệu điều khiển thoại

+ Hình ảnh động (Video): là các tín hiệu hình ảnh động, nó đi kèm với tín

hiệu điều khiển Video

+ Số liệu (Data): bao gồm các tín hiệu FAX, tài liệu văn bản, ảnh tĩnh, file

Những kiến nghị khác trong H.323 gồm:

+ Các chuẩn nén tín hiệu thoại: G.711, G.722, G.728,G.729 và G.723

+ Các chuẩn mã hoá và nén tín hiệu video: H.261, H.263

Chuẩn G.711 phải được hỗ trợ bởi các thiết bị đầu cuối H.323, mã hóa video

và giao thức chia sẽ số liệu là không bắt buộc phụ thuộc vào thiết bị đầu cuối

Bảng 2.1: Các kiến nghị H.323 v2.

Giao thức H.323 v2

H.261H.263

G.711G.722G.723G.728G.729

T.122T.124T.125T.126T.127

H.225H.235H.245H.405.1H.405.2H.405.3RTPX.224.0

Trong các chuẩn này thì phần quan tâm nhất là các chuẩn nén thoại trong đóchuẩn G.711 là dùng cho mạng PSTN là chuẩn mà mạng VOIP đang hướng đếntuy nhiên nó chỉ sử dụng cho ở thiết bị ở đầu thu vì nó không tích hợp với các kỹthuật nén dùng cho VOIP Trong VOIP chuẩn được dùng nhiều nhất là G.729 tuynhiên nó đang dần bị thay thế bởi chuẩn G.723 là chuẩn có tỷ số nén dữ liệu lớnnhất

Các chuẩn của kiến nghị H.323 kết hợp với các tầng của chồng giao thứcTCP/IP sẽ được hiển thị trong hình dưới đây

H.225.0ControlChannel

Network Layer (IP)Link LayerPhysical Layer

Hình 2.1: Giao thức TCP/IP với các kiến nghị của H.323.

Các chức năng bắt buộc của Gatekeeper:

- Chức năng biên dịch địa chỉ (Address Translation): cung cấp khả năngchuyển đổi từ một địa chỉ hình thức (dạng tên gọi) của các thiết bị đầu cuối vàGateway sang địa chỉ truyền tải trong mạng (địa chỉ IP) Chuyển đổi này dựatrên bảng đối chiếu địa chỉ được cập nhật thường xuyên bằng bản tin đăng kýdịch vụ của các đầu cuối

- Điều khiển truy nhập: Gatekeeper sẽ chấp nhận một truy nhập mạng LANbằng cách sử dụng các bản tin H.225.0 là ARQ/ACF/ARJ (Admission Request,Admission Confirm, Admission Reject) Việc điều khiển này dựa trên độ rộngbăng tần và đăng ký dịch vụ hoặc các thông số khác do nhà sản xuất quy định.Đây cũng có thể là một thủ tục rỗng có nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu truy nhậpcủa các thiết bị đầu cuối

- Điều khiển độ rộng băng tần: Gatekeeper hỗ trợ việc trao đổi các bản tinH.225.0 là BRQ/BCF/BRJ (Bandwith Request/Bandwith Confirm/BandwithReject) để điều khiển độ rộng băng tần của một cuộc gọi Đây cũng có thể làmột thủ tục rỗng có nghĩa là nó chấp nhận mọi yêu cầu vể sự thay đổi độ rộngbăng tần

- Điều khiển vùng: ở đây chữ “vùng” đặc trưng cho tập hợp tất cả các phần

tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU có đăng ký hoạt động vớiGatekeeper

Các chức năng khác của Gatekeeper:

- Điều khiển báo hiệu cuộc gọi

- Hạn chế truy nhập

- Giám sát độ rộng băng tần

- Giám sát cuộc gọi

Nhờ các dịch vụ của Gatekeeper đã cho phép thực hiện các chức năng nhưtính cước cho băng thông chiếm dụng, tương thích hoạt động giữa các thiết bị

Thanh toán cước

Transport Protocols and Network Interface

Signaling Q.931Control Signaling H.245

Dịch vụ hướng dẫn Dịch vụ bảo mật

quay số PBX và các thiết bị đầu cuối IP-base, các đặc điểm định tuyến và phân

phối gói tự động cho các trung tâm cuộc gọi đa phương tiện

Hình 2.3: H.323 – Gatekeeper.

Hình 2.4: H.323 – Cấu trúc Gatekeeper.

2.1.1.2 MCU (Multipoint Control Unit)

Thực hiện chức năng tạo kết nối đa điểm hỗ trợ các ứng dụng truyền thông

nhiều bên MCU gồm hai phần là MC (Multipoint Controller) và MP (Multipoint

Processor)

Chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên

và trao đổi thông tin giữa các thiết bị đầu

cuối

Dùng để xử lý thoại, video, hoặc dữliệu

2.1.1.3 Thiết bị đầu cuối H.323

Là một trạm cuối trong mạng, đảm nhận việc cung cấp truyền thông haichiều theo thời gian thực

Hình 2.5: H.323 – Cấu trúc Terminal

Thiết bị đầu cuối có thể là phần cứng chuyên dụng (IP telephone) hoặc PC

sử dụng phần mền mô phỏng IP telephone trên máy tính Hình 2.5 nói lên cácthiết bị đầu cuối được hỗ trợ bởi các chuẩn trong H.323

2.1.1.4 Gateway

Cung cấp khả năng truyền thông giữa hệ thống H.323 và các hệ thống khôngphải H.323 khác, chẳng hạn như hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng(PSTN-Public Switching Network) Thực hiện chuyển đổi giao thức cho việcthiết lập cuộc gọi, giải phóng cuộc gọi, chuyển đổi định dạng truyền thông giữahai mạng khác nhau và truyền thông tin giữa mạng dùng giao thức H.323 vàmạng không sử dụng giao thức này Nó là một thành phần logic nằm giữa chuyểnmạch kênh và chuyển mạch gói để thực hiện truyền thông giữa hai mạng Khithực hiện giao tiếp Gateway là trong suốt giữa hai thiết bị đầu cuối trong mạngdùng giao thức H.323 và mạng chuyển mạch kênh

Hình 2.6: H.323 – Cấu trúc Gateway

Hình đưới biểu thị cho chúng ta sơ đồ kết nối thực tế của gateway kết nốigiữa mạng sử dụng giao thức H.323 và mạng PSTN Như vậy, ta thấy được tầmquan trọng của gateway giúp cho mạng H.323 làm việc với các mạng bên ngoài

Hình 2.7: H.323 – Sơ đồ kết nối mạng

2.1.1.5 Proxy

Một Proxy H.323 là thành phần thứ năm có thể được kể đến Nó có thể trongsuốt với hoạt động của giao thức H.323 Nó không bao phủ rõ ràng trong khuyếnnghị của ITU-T, nó thực hiện việc điều khiển làm sao để các cuộc hội nghị để cáccuộc hội thoại H.323 có thể đi qua tường lửa (firewall) Một Proxy H.323 đóngvai trò tương tự như các Proxy khác, chúng thực hiện việc kiểm soát luồng dữliệu và chỉ cho các dòng dữ liệu hợp pháp đi qua firewall Nó cũng thực hiệnviệc xem xét để chỉ ra người sử dụng nào có thể khởi tạo và nhận các cuộc gọiH.323, những đích đến nào thích hợp và một người dùng riêng biệt nào đượcphép dùng video

2.2 GIAO THỨC SIP

Hình 2.8: SIP (Session Initiation Protocol).

2.2.1 Các thành phần trong mạng SIP

2.2.1.1 SIP User Agent

User Agent (UA) là 1 điểm cuối trong SIP, nó có thể là 1 terminal,application server hoặc gateway và được phân thành hai thành phần:

User Agent Client (UAC): là các thành phần đầu cuối gửi yêu cầu thiết lập,

hoặc nhận trả lời về việc thiết lập cuộc gọi

User Agent Server (UAS): là các thành phần đầu cuối nhận yêu cầu thiết

lập và trả lời việc thiết lập cuộc gọi

Hình 2.9: User Agents.

2.2.1.2 SIP Proxy Server

Là một thực thể trung gian dùng để chuyển tiếp các bản tin SIP requests củaUAC đến cho các UAS hoặc các proxy khác Nó thực hiện chức năng định tuyếndựa vào các thông tin trong SIP header Một SIP Proxy Server có thể hoạt động

ở hai chế độ: stateless (không lưu) và stateful (lưu) trạng thái của bản tin trước

đó

Response

Hình 2.10: SIP Proxy Server.

2.2.1.3 SIP Registrar Server

Một registrar server được coi là 1 UAS, nó chấp nhận các yêu cầu đăng ký

cuộc gọi (SIP REGISTER) và cập nhật thông tin vào location Server

Hình 2.11: SIP Registrar Server.

2.2.1.4 SIP Redirect Server

Tạo ra bản tin lớp 3XX để thông báo cho UAC biết thông tin của sever (hoặcUA) tiếp theo mà UAC phải liên hệ sau đó UAC sẽ tự mình liên lạc với nhữngsever (hoặc UA) đã được Redirect Server xác định

Hình 2.12: SIP Redirect Server.

2.2.1.5 SIP Redirect Server

Lưu thông tin trạng thái của người dùng trong mạng SIP chức năng của nógiống như HLR và VLR trong mạng GSM

2.2.2 Địa chỉ SIP

Địa chỉ SIP đại diện cho người dùng hoặc một tên miền và được gọi là SIPURI (Uniform Resource Identifier) Một URI được định nghĩa bởi URL, trong đóchứa thông tin về tên người dùng (hoặc số điện thoại người dùng), tên miền(hoặc địa chỉ mạng), tên port là tùy chọn nếu không được quy định thì mặc định

Gồm có hai loại thông điệp:

- Requests: khởi tạo từ SIP client

- Responses: khởi tạo từ SIP sever

Mỗi thông điệp gồm:

- Khởi tạo đường kêt nối (start line)

- Header của thông điệp

- Nội dung thông điệp

Hình 2.13: SIP Requests and Responses.

2.2.3.1 Bản tin SIP Requests

INVITE: yêu cầu thiết lập một phiên kết nối, nội dung của thông điệp có thể

mang một miêu tả về phiên dùng SDP (Session Description Protocol)

ACK: nó được gửi bởi client cho việc xác nhận đã nhận được đầy đủ trả lời

từ bản tin INVITE request ACK cũng gửi bản tin 200 để báo việc thiết lậpthành công

BYE: hủy 1 phiên đã kết nối.

OPTIONS: nó yêu cầu thông tin của server xem nó có hỗ trợ phương pháp

hay phần mở rộng mà bản tin yêu cầu hay không

CANCEL: cho phép client và server hủy một yêu cầu (request) nếu nó

không nhận được trả lời từ nơi nhận

REGISTER: thông báo địa chỉ hiện tại cho một SIP server, đăng ký chỉ có

giá trị trong thời gian ngắn nên phải gia hạn định kỳ

CLASS 1XX Thông tin trả lời 100 Trying Đang kết nối

CLASS 3XX Chuyển hướng 300 Multiple Choices Nhiều lựa chọn

301 Moved Permanently Chuyển vĩnh viễn

302 Moved Temporarily Chuyển tạm thời

603 Decline Bị từ chối

2.2.4 SDP (Session Description Protocol)

Định dạng cho việc miêu tả khởi tạo các thông số và được biểu diễn dướibảng sau:

Bảng 2.2: SDP (Session Description Protocol).

2.2.5 Trao đổi thông điệp SIP giữa hai UA

Hình 2.14: trao đổi thông điệp giữa hai UA.

Nội dung của thông điệp mời thiết lập cuộc gọi gửi từ endpoint1 đến endpoint2:

Request-Line: INVITE sip:Endpoint2@ericsson.com SIP/2.0

Trong đó:

Endpoint 2 endpoint2@ericssion.com

10.1.1.5

To: người được gọi.

Via: con đường mà đã được định tuyến cho cuộc gọi, ở trên là dùng giao thức SIP phiên bản 2, truyền theo kiểu UDP, thông qua endpoint1 qua port

5060

Call-Id: đây là trường dùng để xác định duy nhất 1 cuộc gọi.

CSeq: chứa giá trị nguyên và tên phương thức cho biết trình tự bản tin này

khi được gửi đi

Content-Type: kiểu của nội dung, ở trên là kiểu ứng dụng và sử dụng SDP.

Content-Length: kích thước của nội dung, ở trên là 151 bits.

Message Body (SDP):

v- SDP version 0

o- chủ sở hữu endpoint1, định dạng phiên là 5, phiên bản là 5, loại là IN, sử

dụng IPv4, tên miền Enpoint1@ericsson.com

s- tên phiên SIP - call.

c- loại IN, IPv4, IP 10.1.1.2

t- thời gian bắt đầu, dừng phiên.

m- loại dữ liệu audio, port 4470, giao thức RTP hoặc AVP, 8=ITU-T G.711

PCMA

a- tên “rtpmap” luôn cố định, định dạng dữ liệu=8, loại PCMA

2.2.6 Trao đổi thông điệp SIP qua Redirect và Proxy Server

Hình 2.15: trao đổi thông điệp giữa hai UA qua Proxy Server

Hình 2.16: trao đổi thông điệp giữa hai UA qua Redirect Server

2.2.7 Thiết lập cuộc gọi qua Proxy Server

Hình 2.17: Thiết lập cuộc gọi qua Proxy Server.

1- Thê bao dave muốn gọi cho john bản tin SIP đã được miêu tả như trên

2- Bản tin được gửi tới chp Proxy server để định tuyến cuộc gọi, Proxyserver hỏi Location server xem john đang ở đâu

3- Location server trả lời địa chỉ của john

4- Proxy server gửi bản tin SIP tới john

5- John gửi bản tin 200 ok để báo mình có thể tiếp nhận cuộc gọi

6- Proxy server báo cho dave biết cuộc gọi có thể bắt đầu bằng bản tin 200ok

7- Date gửi trả lại cho john bản tin ACK để báo mình đã nhận được trả lời

mà không cần xuyên qua Proxy server

8- Nếu john bắt máy cuộc đàm thoại bắt đầu

2.2.8 Thiết lập cuộc gọi qua Redirect Server

Hình 2.18: Thiết lập cuộc gọi qua Redirect Server.

Đây là các bước thực hiện cuộc đàm thoại mà không thông qua Proxy server

mà thông qua Redirect server hay còn gọi là hai user tự thiết lập cuộc gọi

chia thành các đơn vị dữ liệu nhỏ hơn nên cũng không gây ra nhiều vấn đề,chẳng hạn như trễ, mất gói và chất lượng thoại của nó đã gần như trở thànhmột tiêu chuẩn về chất lượng trong hệ thống điện thoại.

Ngày nay, khi con người đã tìm ra rằng có thể gửi tín hiệu tiếng nói thôngqua các kiểu mạng khác nhau, chẳng hạn qua Internet thì việc đảm bảo chấtlượng trong các hình thức này để chất lượng có thể chấp nhận được hay thậmchí ngang bằng chất lượng thoại truyền thống đã thực sự đặt ra nhiều thách thứcvới các nhà thiết kế Việc sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, trong đó chia nhỏtiếng nói thành các gói tin, đóng gói lại (thêm các phần tiêu đề, định dạng gói)

đã kéo theo hàng loạt vấn đề cần giải quyết Đó là độ trễ, tiếng vọng, độ trungthực của tín hiệu thoại nghĩa là đảm bảo việc phát lại các mẫu tin một cáchchính xác ngay cả khi còn tồn tại nguy cơ như mất gói tin, hay các gói tin đếnmuộn

- Độ trễ: Độ trễ là khoảng thời gian từ lúc người nói bắt đầu nói cho tới khi

người đầu kia nhận được âm thanh Độ trễ trong mạng PSTN gần nhưbằng không trong khi độ trễ trong hệ thống VOIP là tổng hợp của cácnguồn gây trễ như trễ ghi âm bên truyền, trễ modem, trễ xử lý, trễ mã hoá,giải mã Vấn đề này sẽ được đề cập kỹ hơn trong phần sau

- Độ trung thực: Độ trung thực là khả năng âm thanh được người nghe

cảm nhận một cách rõ ràng nhất Độ trung thực phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như việc sử dụng các bộ mã hoá, giải mã, tốc độ nén của chúng và khảnăng các gói tin bị mất nhiều hay ít

- Tiếng vọng: Tiếng vọng là sự phản xạ của âm thanh người nói theo chiều

ngược lại Nghĩa là người nói nghe được chính giọng nói của mình saumột khoảng thời gian nào đó Tiếng vọng có thể bắt nguồn từ nguyênnhân điện hoặc âm thanh Những tiếng vọng điện thường xảy ra do phốihợp trở kháng kém hoặc do xuyên âm Tiếng vọng âm thanh thường xảy

ra do việc ghép giữa loa và micro của máy điện thoại đầu cuối

- Mất gói: Các gói tin IP được định tuyến theo các con đường khác nhau

trước khi đến cùng một đích Do đó không có gì đảm bảo rằng các gói tin