Luận văn nghiên cứu công nghệ voice over ip trong truyền thông Đa phương tiện thời gian thực triển khai và Đánh giá chất lượng dịch vụ

Truyền thông thoại, video, dữ liệu trên các mạng chuyển mạch gói như IP, ATM, và Frame Relay đã trở thành chiên lược được wa chuông cho cả các công ty lẫn các nhà hoach định mạng cô

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH : XỬLÝ TÍN HIỆU VÀ TRUYEN THONG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VOICE OVER IP

TRONG TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

THỜI GIAN THỰC, TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ

CHẤT LƯỢNG DỊCH YỤ

NGUYÊN THANH IIÃI

HÀ NỘI - 2009

_ BOGIAODUCDAOTAO _

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NQI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHE VOICE OVER IP TRONG

'TRIÊN KIIAT VÀ DÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

NGANH: XU LY THONG TIN VA TRUYEN THONG

MA SO:

NGUYÊN THANH HÃI

Người hưởng dẫn khoa hục: TS.NGUYẾN LINH GIANG

HÀ NỘI 2009

BAN CAM DOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đề cập trong luận văn "Nghiên cứu công

nghé voice over Ip trong truyền thông đa phương tiện thời gian thực,

triển khai và đánh giá chất lượng dịch vụ” được viết dựa trên kết quả

nghiên của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của Ts.Nguyễn Linh Giang

Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn đây đủ nguồn và sứ dụng đúng luật bán quyền qui định

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của bản luận vẫn

Học viên

Nguyễn Thanh Hải

MỤC LỤC

MUC LUC HINH VE - 10

1 TONG QUAN CONG NGHR VOIP TRONG TRUYRN THONG BA

1.1 Lợiích của VolF 17

2 NÊN TÁNG CỦA HỆ THÓNG VOIP "—

2.1 Công nghệ VOIP, cu oekeeeiiieirrrrreee2 21.1 Giới thiệu chưng về công nghệ UOIP - 2

3.14 Các giao thức sử dụng trong VolP c 24

2.1.5.1 Mang VoIP ctia Viettel 25

221 Các giao thức hỗ trợ trong Asterisk 32

223 Hệ thẳng quản lý file của Asterisk - 36

23 Các thiết bị phần cứng đi kẻm hé thing VoIP - 4I

3

4

233 PalP phone

234 Voice WiFi phone

CHAT LUGNG DICII VU (Qo8)

3.1 Chat lượng thiết lập cuộc gọi

3.2 Chất lượng thoại của cuộc pọi

3.2.3 Sai thir or (Miss Order)

3.2.4 Mat gi (Lost Packet)

3.4 _ Các chuẩn mã hoá tiếng nói

3.4 Phương pháp đánh giá QoS

3.4.1 Đánh giá theo chủ quan

3.42 _ Đánh giá theo khách quan

4.1 Yêu cầu về hệ thống VolP trong trường ĐH và doanh nghiệp

4L1 Nhu câu liên lạc rong phạm vì doanh nghiệp và trường DH

44 Triển khai tại khoa ĐTVT-ĐHPBK Hà Nội 78

4.5 Các vẫn để còn gặp phái - 85

46 Bao cáo kết quả triển khai (LesL repor) - - 86

Kết luận và hướng phát triển của để tài 90

LOI MO DAU

Hiện nay trên thế giới có hàng tỷ người dang sử dụng hệ thống diện thoại làm

phương tiện liên lạc và chưa có hệ thống nào có thể thay thế được nó

Sự ra đời truyền thông da phương tiện đánh dấu một bước ngoặt trọng đại

trong việc trao đổi thông tin, trong các lĩnh vực khác nhau, trên rất nhiều quốc

gia và vùng lãnh thế khác nhau Nhờ vào các địch vu thong tin của truyền

-4-

thông đa phương tiện ta có thể khai thác nhiều nguồn thông tin hết sức đa dạng, phong phú như trao dỗi, thảo luân, dặt mua hàng, gửi điện thư v.v Các địch vụ này sử dụng rất đễ dàng, nhanh chóng và thuận tiện Thực sự truyền thông đa phương tiện đã mang tính phổ đụng, đem lại rất nhiều lợi ích trong

công việc và cuộc sống của son người Chỉnh vì vậy, truyền thông da phương

tiện là một nhu cầu khách quan trong xu hướng phát triển chung của thời đại

Dang thời nó cũng hứa hẹn một giải pháp mới kế thừa và phát triển cho các công nghệ truyền thống trước đó Tuy mới ra đời nhưng số lượng người sử

đụng truyền thông đa phương tiện ngày cảng tăng nhanh Truyền thông thoại,

video, dữ liệu trên các mạng chuyển mạch gói như IP, ATM, và Frame Relay

đã trở thành chiên lược được wa chuông cho cả các công ty lẫn các nhà hoach

định mạng công cộng, là xu thể tất yếu trên thế giới

Cùng với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của mạng Internet, việc sử dụng truyền thông đa phương tiện làm môi trường truyền dẫn cho tiếng nói để xóa

di khoding cách về dịa lý là một xu thế tất yếu Trong bối cánh dá, công nghệ

Voice Over IP (VoIP) hay còn gọi lä thoại trên nên IP đã ra đời và tạo ra một

cuộc cách mạng thật sự trong ngành Viễn thông Công nghệ VolP không những lâm giấm đáng kế chỉ phí cho các cuộc gọi đường dai ma cin tao ra xu

hướng hội tụ giữa các công nghệ viễn thông, để tạo ra các địch vụ mới trên

nên các kỹ thuật sẵn có Từ đó ta có thể tận dụng dược các thể mạnh cúa mỗi

công nghệ cho từng ứng dụng cụ thể Nhờ vậy, các ứng dụng mới tích hợp

nhiều địch vụ, vừa tiết kiệm chỉ phí, vừa mang lại hiệu quả cho người sử

dụng,

Dây chính là bước đi bản lễ cho tiến trình hợp nhất các dịch vụ khác nhau,

giữa đa phương thức, tiếng nói, mail, vidco, EAX, và các dịch vụ khác như

VolP, UMS duge got chung la “Cac dịch vụ tích hợp nén IP”.

5

Theo xu hướng phát triển chung của các cơng nghệ viễn thơng trên thể giới,

tại Việt Nam một số cơng ty dã mạnh đạn dầu tư và khai thác thử nghiệm các

địch vu VoIP Với một chất lượng dịch vụ chấp nhận được, ta cĩ thể tiết kiệm

triệt để chỉ phí, mang lại lợi ích to lớn cho cộng đồng

hận thức dược các xu hướng trên, học viên đã mạnh đạn lựa chọn đề tải

“Nghiên cứu cơng nghệ Voice Over 1P trong truyền thơng đa phương tiện

thơi gian thực, triển khai và dánh giá chất lượng địch vụ”

Nỗi dung luận văn được cấu trúc như sau

Chương 1: Giới thiệu về VolP mang truyện thơng đa phương điện

Chương nay nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ VoIP, những lợi ích và thách

thức

Chương 2: Nén tang hé thống VOIP

Trong chương náy tập trung nghiên cửu các giao thức, mơ hình vả các mạng VolP thực tế

Chương 3: Chất lượng địch vu (QOS)

Đi sâu vào các vấn để chất lượng dich vụ mạng TCP/IP để đảm báo chất

lượng cho truyển tiếng nĩi qua Internet và các chỉ tiêu và phương pháp đánh

giá chất lượng tiếng nĩi trên VọP

Chương 4: Triển khai hệ thơng VoIP trong trường ĐH và doanh nghiệp

Trong quả trình thực hiện để tải nảy tác giá dã được sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo hướng din T'S.Nguyén Linh Giang và các anh chị em, bạn

bè, đồng nghiệp Trong quá trình nghiên cứu tác giả đã cố gắng để luận vin

tốt nghiệp được hồn chỉnh song vỉ thời pian cĩ hạn, chắc chin sẽ khơng

tránh khỏi thiểu sĩt Vì vậy tác giá rất mong, được sự gĩp ý, giúp đỡ của thầy

cơ cũng như bạn bè và đồng nghiệp

-6-

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo hưởng dẫn và các bạn bẻ đồng

nghiệp !

Base Station Controler Base Transceiver Station

Code Division Multiple Access

Digital Subscriber line Densily Wavelength Division

Multiplexing European ‘Telecommunicatién Standards

Institute

Frame Relay

Fiber to the Building

Fiber to the Curb

High bit-rate Digital Subscriber Linc

Internet Engineering Task Force

Intelligent Network

Internet Protocol Intergrated Service Digital Netwark International Telecommumication Union Interactive Voice Response

Local Area Network Label Switching Router Metropolitan Area Network

bộ

Bộ điều khiển trạm gốc Tram thu phat ge

Da truy nhập phân chía theo mã

Dường thuê bao số

Ghép kênh phân chía theo bước sóng dày

Vién chuẩn hóa viễn thỏng Châu

Âu

Công nghệ Frame Relay

Cáp quang đến tòa nhà Cáp quang đến khu đân cư

Đường thuê bao số tốc độ cao 'Tổ chức nghiên cứu và phát triển

tiêu chuẩn InLernet

Mạng thông mình Giao thrùc Internet Mạng số tích hợp đa địch vụ Hiệp hội viễn thông quốc tÊ

Dap tng thoại tương tac

Mạng cục bô Định tuyển chuyển mạch thân

Mạng điện rồng

Network Plernet Next Generation Network

Network Management Layer Operation and Maintenance Center

Oplical Time Division Multiplex

Optical Transport Network Private Branch Lixchange

Plesionchoronous Digilal Hicrachy

Public Land Mobile Network

Plain Old Telephone Service

Public Switch Telephone Network

Quantity of Service Remote Access Server

Synchronous Digital Hicrachy

Session Initiation Protocol

Signaling System No 7 Service Switching Point Signaling Transfer Point

‘Lranamission Control Protocol

Virtual Chancl

‘Virtual Chancl Connection

Virtual Chanel Identifier

Voice over ATM

Voice over IP

Virtual Path

Virtual Path Cormeetion,

Công đa phương tiện

Tộ điều khiển MG Giao thức điều khiển MG

‘Trung tam chuyên mạch đi đồng

Phan ky mang

Mạng viễn thông thể hệ sau

Lop quan ly mang

‘Trung tam van hanh va bao dudng Ghép kênh quang theo thời gian

Mạng truyền tải quang 'Tổng dai PBX

Giao thức điều khién phiên

Hệ thông báo hiệu số 7

Điểm cluyễn mạch địch vụ Điểm chuyển giao báo hiệu

Chao thức điều khiển truyền tải

Kénh ao Kết nỗi kênh áo Nhận dạng kênh ảo

Thoai qua ATM

Thoai qua IP Duong din 40

Ket nai äo

-9-

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bang 1-1: Một số giao thức chuẩn

Bang 2-1: Bảng mã hóa tốc độ

Bang 2-2: Các dạng âm thanh hỗ trợ bởi Asterisk

Bang 2-3:I1ệ thống file của Asterisk

Bảng 3-1: Kích thước khung của một số bộ mã hoá

Bang 3-2: Các nhân tố chính gây trễ và độ lớn trễ của chúng

Bang 3-3: Sự đánh giá chất lượng thể hiện bằng điểm MOS

Bang 4-1: Kết quá triển khai

20

34 36

-10-

MỤC LUC HiNH VE

Hình 1-1: Dự đoán lưu lượng thoại ID quốc tế 15

Hình 1-2: Các Torminal của mang IP ¢6 thể giáo tiến với cdc Telephone trong

Hình 2-5: Mô hình mạng VoIP của Viettel keo TỔ,

Hình 2-6: Mô hình mang VolP của VDC bees we BT

Hình 2-7: Kiến trúc giao thức SIP Error! Bookmark not dctined

Hinh 2-8: M6 hinh cia Proxy Server Errer! Bookmark not defined Hình 2-9: Mô hình đăng ký với Registra Server Error! Bookmark not

defined

THình 2-10: Các bản tin ong SIP Error! Bookmark not defined

Tlinh 2-11: Sơ đề 1 cuộc gọi trong SIP Error! Bookmark not defined Tlinh 2-12: Quá trình thiết lập, duy trì và kết thúc 1 cuộc gọi trong SIP.Error!

Bookmark not defined

Hình 2-14: Mô hình chung của hệ thống Astcrisk - 32

Hình 2-16: ví dụ cấu hình Eye Beam - - AL

Tĩình 3-3: Mối quan hệ giữa chất lượng thoại và độ trễ 49 Tình 3-4: Quá trỉnh đóng khung 49

Tlinh 3-5: Cấu trúc gói tin thoại IE 50

Hinh 3-6: Hién tong Jitter 52

Ilinh 3-7: MissOrder, gdi tin 2 phat trudc lại tới sau gói tin 3 54 Tlinh 3-8: Sự sắp xếp lại các gói tin % Tinh 3-9: Mối quan hệ giữa chất lượng và tỉ lệ mất gói tin thoại 55

Hình 3-10: M6 tả sự mất gói tin thoại 56

Tình 3-11: Mối quan hé gitta diém MOS va téc dé bit 62

Tinh 3-12: Phương thức đánh giá chất lượng thoại PSQM 64

Hình 3-14: M6 hinh đo kiểm chất lượng thoại Mobile Mobile 6#

sử dụng các bộ chuyển đỗiAD DA se Hinh 3-15: Mô hình đo kiểm chất lượng thoại đi động- cổ định sử dụng các

Tĩnh 4-1: Sơ đồ thiết kế chung gủa hệ thống VolP - 75

THình 4-2: Sơ đồ triển khai tại khoa ĐTVT-ĐIIBKITN 78 Hình 4-3: Hình ánh triển khai thiết bị AP tầm xa - 81 Hình 44: Bán đỗ vùng phú sóng của thiết bị Acccss DoinL tầm xa 81

1 TONG QUAN CONG NGHE VOIP TRONG TRUYEN

THƠNG ĐA PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC

Trong những bước phát triển của ngành viễn thơng những năm gân đây, điện

thoại IP được đánh giá là mội bước liễn quan trọng về cơng nghệ Hiện nay

diện thoại TP dang lả một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh

nế của ngành Viễn thơng

Tịch vụ diện thoại IP duoc xây dựng trên cơng nghệ VolP Đây là một cơng

nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khai thắc

và nhà sản xuất VọP được đánh giá là một bước đột phá trong cơng nghệ, nĩ

sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sự giữa thoại và số Hiệu Đây

là một hướng phát triển tất yếu của mạng viễn thơng,

Các mạng IP, ma tiéu biểu là mạng IntemeL, đã thực sự bùng nỗ Irong những năm vừa qua IP đã trở thành giao thức thơng dụng nhất để trao đối thơng tin trên Thế giới Dây là một yếu tố quan trọng đảm bảo sự thành cơng của điện

thoại IP

Do các ưu điểm giá thành rẻ và cĩ nhiễu dịch vụ mở rồng, điện thoại IP đã và

dang lao ra một thị trường rộng lớn gằm mọi đối tượng sử dụng gồm các thuê

bao, các đoanh nghiệp, các tổ chức và cơ quan nhà nước

Dễ hiểu vẫn đề, chúng ta xem xét hệ thơng điện thoại truyền thống, điền hình

1a PSTN (Pubhe Switching Telephone Network: Mang thoại chuyển mạch

cơng cộng) Đĩ là kiểu mạng chuyển mạch kênh SƠN (8witching Circuit

Network) và được phát triển lên từ mạng analog, nghĩa là để thiết lập một

cuộc pọi, cần phải cỏ một kênh truyền riêng và giữ kênh truyền cho dến

chừng nào cuộc nĩi chuyện kết thúc Kiểu truyền thơng như vậy khơng tận dụng một cách cĩ hiệu quả băng thơng hiện cĩ, cơng suất giới hạn là

64kbit/s/kénh và thực hiện 30 cuộc điện thoại trên một đường E]

Hình 1-1: Dự đoán lưu lượng thoại IP quốc tế

Vay VoIP khác với hê thống điện thoại truyền thống thế nào? Tiếng nói thay

vì được truyền qua mạng chuyển mạch kênh, thì lại được truyền qua mạng chuyển mạch gói phát triển lên từ mạng só, điển hình là mang IP Tiếng nói

được số hoá, đóng gói, rồi được truyền đi như là các gói tin thông thường được truyền trên mạng IP Dung lượng truyền dẫn được tất cả các thông tin

chia sẻ và bằng cách đó băng thông được sử dụng có hiệu quả hơn mà không cần phải cung cấp cho từng kênh riêng lẻ Mỗi kênh hoặc mỗi đường trung kế cung cấp nhiều khả năng ứng dụng như số liệu, thoại, fax và hôi nghị video

Dễ dàng thấy công nghệ thoại này ưu điểm hơn hẳn công nghệ thoại truyền

thống ở chỗ nó tận dụng được triệt để tài nguyên hệ thống, dẫn đến một điều chắc chắn là chỉ phí cho cuộc gọi được giảm đáng kể, đặc biệt là những cuộc

gọi ở khoảng cách địa lý rất xa hiện nay vẫn còn quá đắt đỏ trong mạng điện thoại chuyển mạch kênh

Nhưng như vậy không phải là điều dễ dàng Ta biết rằng thoại là môt ứng dụng mang tính thời gian thực, nghĩa là yêu cầu dòng tiếng nói phải được

-16-

truyền đi tới phía nhan mét cách gần như tức thì Trong mang chuyển mạch

kênh điều đó là đơn giản vì mỗi cuộc thoại không phải chia sẻ với các ứng

dụng khác, đường truyền nói chung luôn được đảm bảo thông giữa hai dầu

dây, hiểm khi xảy ra những trục trặc như tắc nghẽn hay bi mắt thông tin Còn với mạng chuyển mạch gói như IP thì sao? Mạng IP được xem như là mạng truyền số liêu, nghĩa là thông tin đữ liệu tới đích không có yêu cầu về mặt thời gian thực Vả lại trên mạng IP, do đường truyền được chia sẻ bởi nhiều ứng

dụng, hoặc bản thân các gói tin tiếng nói lại đi theo nhiều con đường khác

nhau tới đích, tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liêu thường xuyên xảy ra Những điều đó nếu không được giải quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến

chất lượng tiếng nói nhận được Đây là vấn đề hết sức quan trọng trong công nghé VoIP

Ngoài ra mang IP va mang chuyén mach kênh cỏn có thể giao tiếp với nhau

thông qua Gateway, cho phép môt đầu cuối ở mạng này có thể thoại với một

dau cuối của mang kia (hình 1.2), mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng,

sự phát triển này đem lại khả năng tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mang, với nhau

Temnnal

-17-

Ilinh 1-2: Cac Terminal cia mang IP có thé giao tiếp với cac Telephone

trong mạng SCN thông qua Gateway

1.1 Lợi ích của VolP

Các lợi ích quan trọng nhat do VoIP mang lại là:

* Giảm cước phí truyền thông, đặc biệt là các cuộc gọi đường đài cũng như

†ận dụng hiệu quả hơn tài nguyên giải thông dường truyền Đây lả yếu tố quan

trong nhất thúc đây sự phát triển của công nghệ VolP

* [lgp nhất hóa IIệ thống mạng chuyển mạch kênh rất phức tạn, cần phải có

một đội ngũ nhân viên vận hảnh và giám sát hoạt động của nó Với một cơ sở

ha ting tich hop cdc phương thức truyền thông cho phép hệ thống được chuẩn

hóa tốt hơn, hoạt động hiệu quä hơn và giám tổng số thiết bị, nhân lực cần

thiết Diễu này cũng lâm giảm thiểu sai sót trên hệ thông hiện thời

* Sử dụng công nghệ thoại trên IP đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho các nhà

truyền tải

Triệt và nén mm lặng

Được sử đụng khi có khoảng nghỉ ngơi trong cuộc nói chuyện Khoảng nghỉ

này có thể lên tới 50-60% một cuộc gọi Vì thể, ta có thể tiết kiệm được giải

thông tiêu tốn, nhất là với hội thoại nhiều người Không giống như mạng

chuyển mạch kênh, VoIP triét im ling qua các liễn kết toản cầu tại các điểm

đầu cuối Mang IP thích hợp cho việc ghép kênh giảm bớt giải thông tiểu thụ

-18-

†oàn mạng 5ự triệt im lặng vả bủ nén làm cũng tăng hiệu quả sử dụng mạng

Chia sé thuan lợi

Dic trumg cla mang IP 1a chia sé tải nguyên mạng Các kênh truyền thông

không được tạo ra cố định và riêng biệt như trong mạng chuyển mạch kênh,

mà nó được đủng chung cho nhiễu ứng dụng khác

Các dịch vụ tiên tiến:

Tao thuận lợi cho việc triển khai và phát triển các địch vụ mới trong môi trading mang IP cho các ứng dựng truyền thống, Đây là ưu thế do công nghệ

mdi mang lai

‘Tach biệt thoại và điều khiển luỗng,

Trong thoại truyền thông, luồng báo hiệu truyén tải trên mạng tách biệt với

luỗng thông lin truyền Ta phải đuyệt tất cả các chuyển mạch trung gian dé

thiết lập kênh truyền lrong khi đó, việc gửi gói tin trên mạng không yêu cầu thiết lập, điều khiển cuộc gọi Ta có thể tập trung trên chức năng cuộc gọi

1.2 Những thách thức cho ValP

Các ưu thể của VoIP thật rõ rang, viée phat triển chỉ là vẫn dé thoi gian Tuy

nhiên, sông nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều thách thức

* Thiếu sự bảo đảm về chất lượng địch vụ (Qo5) Van dé vé chất lượng dịch

vụ cho thoại trên IP được để cập chỉ tiết hơn ở chương 5

* 'Thiểu giao thức chuẩn

* Tinh Luong tác giữa công nghệ mới với công nghệ truyền thống và các dich

vụ Dây là điều hết sức khó khăn mả các sản phẩm VolP phải đổi mặt

* Thiéu giải thông cho mạng

* Đô tin cây mạng, Đây là điều tất yếu khi sử dụng mang IP lim phương tiên

-19-

truyền thông

* Với thoại ta phải dạt dược những chỉ tiêu cần thiết bao gầm piãm thiểu các

cuộc gọi bị từ chỗi, trễ trên mạng, mật gói, vả đứt liên kết Tuy nhiên, mang

TP không có cơ chế nảo bảo dám các vẫn để này Đẳng thời, ta cũng phải giải quyết tình trạng tắc nghẽn và quá nhiễu người sử dụng cùng lúc đối với mạng

IP

* Quá trình điều khiển cuôc gọi phải trong suốt đối với người sử dụng Người

đùng không cần biết kỹ thuật nào được sử đụng để thực hiện địch vụ

* Cung cấp các cơ chế quản lý hệ thống, an toàn, dịa chỉ hỏa vả thanh toán

Tết nhất là ta hợp nhất được với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN

Trong tương lai, truyền thông sẽ là sự kết hợp giữa kỹ thuật chuyển mạch

kênh truyền thống với công nghệ chuyển mạch gói qua mạng IP 8ự hội tụ

của hai kiến trúc mạng hoàn toản khác biệt nhau nảy là điều tắt yếu, sẽ điển ra

sớm bay muộn còn tủy thuộc vào nhiều nhân tố, nhưng có hai yếu tố quan

trọng nhất là:

* Giao thức chuẩn hóa

* Các chính sách liên mạng phủ hợp

Từ các yếu tố này, các tổ chức viễn thông, các nhà sản xuất phải thực sự

thống nhất với nhau về các giao thức chuẩn, baa gầm chuẩn báo hiệu cuộc

gọi, mã hoá, chuẩn truyền đa phương thức vả tín hiệu Sự chấp nhận các

chuẩn này sẽ cho phép nhiều hãng có thể cùng chung sống vả hoạt đông dược

với nhau, đảm bảo tính tương thích giữa các sản phẩm Hiên tại, đối với VolP,

một số giao thức chuẩn được các tổ chức quốc tễ công nhận được mô tả ở

bang 1.1

Do ITU_T (nternational Telscommaumicafions [ion

?ølecammunicgtions Standardization Sector) dé xudt, la chuẩn được chấp nhận về một hệ thông truyền thông đa phương thức đựa trên

mang chuyển mạch gói, trong do né dịnh nphĩa H.225 cho chức năng

lbáo hiệu cuộc gọi, 1L245 cho thỏa thuận các thông số cần thiết để

trao đối như các bộ CODEC, kênh truyền

SIP

Session Initiation Protocol, giao thire bao hidu khéi dau do IETF

(Internet Engineering Task Force: Nhom đặc trách về kĩ thuật Internet) đưa ra SIP là chuẩn đề cử về một giao thức báo hiệu cuộc|

Igoi

MGCP Media Gateway Control Protocel, giao thie diéu khién Gateway do|

IETF đề xuất Day lả chuẩn để củ cho việc điều khiển Gateway

Bảng 1-1: Một sô giao thức chuẩn

21.1 Giới thiéu chung vé cong nghé VoIP

Voice Over IP (Vo[P) là mỏ hình truyền thoại sử dụng giao thức mang Intemet hay

con goi la giao thie IP VoIP đang trở thanh một trong những công nghệ viễn thông

hap dẫn nhất hiện nay không chỉ đổi với các doanh nghiệp mả còn cả với những, người sử dụng địch vụ VolP cỏ thẻ thực hiện tất cả các cuộc gọi như trên mạng,

PSTN ví dụ truyền thoại, truyền fax với tham sỏ chất lượng dich vu (QoS) chap

nhận được VolP tạo thuận lợi cho cả các nhả khai thác vả người sử dụng cỏ thể tiết

kiệm chi phí bao gồm chi phi cho co sé ha tang ma va chi phi liên lạc nhất là liên

lạc đường dài Đôi với các nhà cung cấp dịch vụ VolP được xem như một mô hình:

mới hấp dân cỏ thê mạng lại lơi nhuân nhờ khả năng mở rộng vả phát triển các loại

hình dịch vụ đa dạng với chỉ phi đầu tư hạ tẳng rất thấp.Vẫn đẻ quan trong VoIP là

cần phải có những giải pháp kỹ thuật phủ hop dé co thé ting dung lượng và nâng

cao chất lượng dịch vụ

2.1.2 Tầm quan trong cia VoIP

Mot trong các điểm quan trong nhat ciia VoIP 14 kha nang không bị giới hạn ở mức

truyền thông thoại Đã cỏ nhiều nỗ lực đẻ thay đổi thuật ngữ tiếp thị phố biên nảy

nhằm thê hiện tốt hơn khả năng của VoIP: thoại, hình ảnh vả hội nghị dữ liệu

-22-

VọP quan trọng vì lần đầu tiên trong hơn 100 râm qua, cĩ một cơ hội đề thay đối

to lớn cách thúc con người truyền thơng với nhau Ngồi việc sử đụng điện thoại

Thơng thường để truyền thơng trong thời gian thực, chủng ta cũng cĩ thế sử dịmg

điện thoại TP, máy tính và điện thoại khơng dây Chúng ta cũng cĩ thể sử dụng điện

thoại cĩ hình ảnh, vừa nĩi chuyện, vừa nhìn được hinh ảnh của người đổi thoại, những điểu mà điện trước đây chua hẻ cĩ

Một trong các khia cạnh đặc biệt của VoIP là chúng ta cĩ thể tích hợp một điện thoại dơn lẻ hoặc một diện thoại cĩ hình ảnh với máy tính cá nhân Người ta cĩ thể

sử dụng máy tỉnh chơ cả thoại và hùnh ánh (dùng softphone): sứ dụng một điện

thoại cho thoại và máy tính cho hình ảnh, hoặc cĩ thế đơn giản sử dụng máy tính

kết hợp với diện thoại cĩ hình ảnh dễ cung cập các chức năng hội nghị đữ liệu như

chia sé ung dụng, bảng điện tử và tán gẫu

VoLP cịn cĩ nhiều khả năng khác: khá năng sử dụng một kết nồi Internet tốc độ cao cho việc truyền thơng thoại, hinh ảnh và dữ liệu Ý tưởng nảy thường được hiểu như

là một sự hội tụ và là một trong các mục tiêu chủ yếu của tuyển thơng Lợi ích của việc hội tụ là khá rõ ràng: bằng việc sử đụng một mạng dữ liệu duy nhất cho tắt cả các truyền thơng (thoại, hình ảnh, đữ liệu) chỉ phí triển khai va duy trì bảo đưỡng,

sẽ giãn dáng kể, Lợi ích mày cho phép các khách bàng gia định bay doanh nghiệp

cĩ thẻ lựa chọn được nhiều nhà cung cấp dịch vụ truyền thơng Nhá cung, cấp dịch

93

tính đã có thể trao đổi các tin hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet Tất cả

các thao tác như lấy mâu tín hiệu âm thanh, mã hoá và giải mã, nén vả giải nén tin

hiệu đều được máy tỉnh thực hiện Trong mô hình nảy chỉ cỏ những máy tính nồi

với củng một mạng mới có khả năng trao đổi thông tin với nhau

Hình 2-1: Mô hình PC to PC

Mô hinh PC to Phone là một mô hình được cải tiền hơn so với mô hình PC to PC

Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng,

PSTN thông thường và ngược lại Trong mô hình nảy mang Internet va mang PSTN

cỏ thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt đỏ là Gateway Đây lả mô hình

cơ sở đẻ dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mang PSTN cũng như các mạng

GSM hay da dich vụ khác

Hinh 2-2: M6 hinh PC to Phone

Đây là mé hinh mé réng cia mé hinh PC to Phone str dung Internet lam phuong

tiên liên lac giữa cac mang PSTN Tat ca cdc mang PSTN déu kết nói với mang

Internet thông qua các gateway Khi tiền hành cuộc gọi mang PSTN sẽ kết nổi den

gateway gan nhat Tai gateway dia chi sé duoc chuyên đổi tir dia chi PSTN sang dia

chỉ IP đề có thể định tuyển các gói tin đến duge mang dich Déng thoi gateway nguồn có nhiệm vụ chuyên đồi tin hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đỏ mã hoá, nén, đóng gói và gửi qua mạng Mạng đích cũng được kết nỏi với gateway và tại

gateway đích, địa chỉ lại được chuyên đổi trở lại thành địa chỉ PSTN vả tin hiệu được giải nén, giải mã chuyên đổi ngược lại thảnh tin hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến đích

Hình 2-1: Mô hình Phone to Phone

21⁄4 Củe giao thức sử dụng trong VoIP

Có rất nhiêu giao thức được sử dụng trong hệ thông VoIP, bao gồm : các giao thức

báo hiệu nhưSIP, H323; các giao thức điều khiển nhưMGCP, RTCP; giao thức

truyền thoại nhưRTP

Dưới đây là 1 sốgtởi thiệu vẻ các giao thức được sử dụng trong công nghéVolP

© H323: Do ITUT (International Telecommunications Union

Telecommunications Standardization Sector) de xuat, 1a chuan được chấp

nhận vẻ một hệ thống truyền thông đa phương thức dựa trên mạng chuyên

mạch gói H323 lả chuẩn định nghĩa tất cảtiên trình liên quan đền van

dédéng bộ cho thoại, video, và truyền dữ liệurong đỏ nó định nghĩa H.225 cho chức năng báo hiệu cuộc gọi, H.245 cho thỏa thuận các thông số cần

thiết để trao đổi như các bộ CODEC, kênh truyền

-25-

« SIP:Session IiHiation ProtocoL giao thức báo hiệu khối đầu, do IELE

(itemet Engineering Task Force: Nhém dic trach vé ki thuật Tnternet) đưa

va SIP la chuẩn dễ cử về một giao thức báo hiệu cuộc gọi SIP cũng mô tả

chỉ tiết Š các tỉnh năng như bảo mat (sercurity), su ủy nhiệm (proxy), vận

chuyển (transporl).STP định nghữa ra cớ chế báo hiểu cuộc gợi end-to end

giữa các thiết bị.SIP là giao thức text-based má có nhiều tỉnh năng tương tự TITTP, như là cùng mồ hình yêu cầu (request) va dap ung (response)

« MGCP: Media Gateway Control Protocol, giao thức điều khiển Gateway do 1HIE dé xuất Đây là chuẩn đẻ cứ cho việc diéu khién Gateway

« RTCP: giám sát chất lượng của quá trình phân phổi đữ liêu và cưng cấp tiền trình điển khiển thông Gin RTCP cung cấp thông tín phản hồi dua thee diéu kiện của mạng: RTCP cung cấp cơ chế cho những thiết bị liên quan trong, phiên (session) RTP trao đối thông tin vé giảm sát và điểu khiển phiên

RTCP giám sát chất lượng của các yếu tổ như là đếm gói (packet count), mắt

gói độ trễ, iiter RTCP truyền gói bằng 1% băng thông của phiên, nhưng ở

một lốc độ xác định trong íL nhất mồi 5 giây Than số thời gian Network Time Protocol (NTP) dưa vào các xung được dòng bộ Tham số thời gian

TP tương ứng thí được tạo ngẫu nhiên và dựa váo tiền trinh lây mẫy gói dữ

liệu Cả hai NTP và RTP thì được đặt trong gói RTCP bởi người gỡi dữ liệu

21.5 Một sỗ hệ thống VoIP trong thirc té

2151 Mang VoIP cha Viettel:

Mang VoIP của Vietel chỉ cung cấp dich vụ cuộc gọi liên tính giữa các thánh phố TP.HCM và Hà Nội nên câu hình khá đơn giản Tại hai đầu đặt 2

Gateway của Clarent (nêu dùng bảo hiệu số 7) hoặc dặt 2 Gatoway của

Lucent (néu dimg bảo hiệu R2) Các gteway này nối tới các tổng đải AXI

tại Hà Nội và TP HCM với giao điện là E1, đúng lượng là 8 luồng B1 (hiện

nay có hệ tăng lên) Nói giữa hai gateway là đường truyền số liệu được thuê

-26-

riêng với dung lượng 2,048 Mbps (qua hai router Cisco A 85300)

Mã dịch vụ VoIP của Vietel là 178, vì vậy tại các tổng đài AXE cần phải được câu hình đề các cuộc gọi có số thuê bao bị gọi bắt đầu là 178 sẽ được định tuyên đến các

Gateway Hệ thông VoIP của Vietel khả đơn giản nên không cần cỏ Gatekeeper Vì

thể, khi có một cuộc gọi đến gateway, nỏ sẽ được định tuyến sang Gateway ở đầu phía bên kia,sau đỏ tới tổng đài vả cuối cùng là tới thuê bao bị gọi

a tos

Hinh 2-2: M6 hinh mang VoIP cia Viettel

2.1.5.2 Mang VoIP cia VDC:

Cau hinh mang VoIP etia VDC 6 day chi dua ra hai ving la Ha Noi va thanh

phé H6 Chi Minh, Mang VoIP ctia VDC co thể cung cấp cả dịch vụ điện

thoại IP liên tỉnh và cuộc gọi đi quốc tẻ Đôi với cuộc gói liên tỉnh Hà Nội _

thanh phé H6 Chi Minh, mã dịch vụ VoIP của VDC lả 171 vi vậy tại các tong dai AXE cần phải định cầu hình để các cuộc gọi cỏ số thuê bao bị gọi

bắt đầu là 171 sẽ được định tuyên đến các Gateway, sau đỏ nó sẽ định tuyển

Bi:

sang Gateway ở đầu bên kia, rồi tới tổng đài vả cuối củng là tới thuế bao bị gọi Đối với cuộc gọi đường dài đi quốc tế, trước đây khi chưa cỏ các Gateway VoIP (Gateway 2)néi với các tổng dai Toll của VTN đi quốc tế,

cuộc gọi vân được định tuyển qua các Gateway đặt tại Hà Nội vả thành pho

Hỗ Chí Minh, sau đó đến các bộ định tuyển IP đi quốc tế Hiện nay các

cuộc gọi đi quốc tế được định tuyến lên mạng của VTN, đến các Gateway

VoIP đi quốc tế Do câu hình phức tạp nên trong mạng VolP của VDC có

đặt các Gatekeeper để quản lý địa chỉ, định tuyên cuộc goi

-28-

PRX Vai Asterisk, 1 chiếc máy tính PC rẻ Liền chạy hệ điều hành T.inux có thể trở thành 1 hệ thông điện thoại lớn

231 Kiến trúc của hệ thống Asierisk

Asterisk có thê được coi là một phân trung gian ở giữa dùng dẻ kết nói Iaeternet và điện thoại hay các ứng đụng thoại Các ứng dung của Asterisk có thê kết nối bắt

cứdiên thoại, dường dây điện thoại hay gối lầm thoại nào đến một dịch vụ hay giao

điện khác Asterisk có thể triển khai để đảng và tin cậy từ quy mé nhddén rat lon va

thếtrợ các mg dụng day dic

Asterisk hé trợ mọi khảnàng có thể có của công nghé telephony Céng nghệ này

gồm có VoIP, SIP, 1.323, TAX và MGCP (cho điên thoại và galeway) Asterisk có

thé hop tac hoạt động voi hau hết các thiết bị thoại tiêu chuẩn và các phần củng kết

nổi với Asterisk thì có giá không cao Asterisk hỗ trợ công nghệ điện thoại truyền

thông như TSDN PRI và sóng mang T báo gồm cả T1 hay B1 Các ứng đựng thoại

‘bao gdm goi dién, hdi thao, voicemail, trả lời tuđộng và nhiêu ứng dụng khác nữa Asterisk server két néi voi mét mang LAN cé thédiéu khién dign thoại truyềnthông FXO va bo mach giao dién sing mang T tr Digium có thể kết nổi mét Asterisk

server với mạng PSTN.Điểu này cho phép cáp cuộc gọi có thểđược gọi và dược

nhận từ mạng PSEN

Các cuộc gợi có thê được chuyển giữa Asterisk server nảy với Asterisk server khác

Mat điện thoại được điển khiến bởi một Asterisk server có théchuyén sang Asterisk

server khác vàsau đỏ đi vào mạng PSTN.

-29-

Hình 2-3: Kiến trúc của Asterisk

Như hình trên ta có thẻ thấy, Asterisk bao gồm cáccơ chế cho phép thực hiện các

ham chính Khi Asterisk khởi động, bộ phan Dynamic Module Loader batdau nhap

và khởi tạo các driver Các driver cung cấp cac chi tiét diéu khién kénh, dinh dang

file, chỉ tiết cuộc gọi, mã hoá và giải mã và các ứng dụng

Bộ phận Asterisk PBX Switching Core chấp nhận các cuộc gọi từcác giao diện Bộ

chuyển mạch lõi điều khiển cuộc gọi tuỷ theo các câu lệnh trong đial pLAN PBX Switching Core ding Application Launcher dégiti chuéng, két ndi với voicemail, hay quay đến một đường nào đây ra ngoải

PBX Switching Core bao gồm một bộ Scheuduler và LO Manager, được sử dụng

cho các driver và ứng dụng Codee Translator kết nổi các kênh một cách hoàn hảo

và nên với nhiều luật nén khác nhau Hảu bét tính mẻm đẻo của Asterisk đến từ các

ứng dụng, luật nén, điều khiên kênh, định dạng ñle vả các tương tác với nhiều ứng

dụng lập trình khác

222 Cúc tỉnh năng

Ngoài những tính năng tương tự như tông đải PBX, Asterisk còn có thêm nhiều tỉnh

-30-

trăng khác mả chỉ có thể có được ở những tổng đài rất đất tiển

-31-

Đó là các lĩnh năng

Voicemail Services with Directory

Conferencing Server

Packet Voice Server

Fnoryption of Telephone or Fax Calls

Heterogeneous Voice over IP gateway (H.323, SIP, MGCP, 1AX)

Custom Interactive Voice Response (IVR) system

Soll switch

Number Translation

Calling Card Server

Predictive Dialer

Call Queumg with Remote Agents

Gateway and Aggregation for Legacy P13X systems

Remote Office or User Telephone Services

PRX long distance Galeway

Telemarketing Block

Standalone Voicemail System

Direct Inward System Access

Call Detail Record

Music On Hold

Call Waiting

Caller ID

Hình 2-4: Mô hình chung của hệ thong Asterisk

223 Các giao thức hỗ trợ trong Asterisk

Asterisk ra đời với mục địch sử dụng các kiến trúc mạng vả các giao thức đã cỏ nên

Asterisk hỗ trợ rất nhiều giao thức như SIP, H323, MGCP, Skimy, Đồng thời tác

giả của Asterisk cũng tự viết ra một chuẩn là JAX

Inter-Asterisk Exchange ([AX)

TAX là giao thức chuẩn dành riêng cho Asterisk No cung cap hoạt động liên kết

trong suốt với tường lửa NAT vả PAT Nó hồ trợ việc thiết lập, nhận, chuyển cuộc

gọi và đăng ký cuộc gọi Với [AX, các điện thoại hoàn toản cơ động Chỉ cần kết nối điện thoại với Asterisk server bắt cử đâu trên mạng Internet, chúng sẽ đăng kỷ

với PBX chủ vả được định tuyên cuộc gọi ngay tức thì

IAX co đoạn mao dau rat nhỏ Voi bon byte của mảo dau, so sảnh voi 12 byte mao đầu của SIP hay H.323, ban tin IAX cé the noi la nho hon rat nhiéu

IAX hé tro xac thue d6i với các cuộc gọi đến và đi Asterisk cung cấp năm phương,

thức điều khiên truy nhập Ta cỏ thẻ giới hạn truy cập vảo từng phân của dial pLAN

-33-

Session Initiation Protacol (STP)

STP là chuẩn của IBTE đành cho VoIP Giao thức này đã được mé ta chi Gat o phan trên Câu trúc diều khiển của SIP bao gồm cả SMTP, HTTP, FTP và các chuẩn khác

của IETE SIP chạy trên nổn TCPTP và điểu khiến các phiên RTP (Real Time

Protocol) RTP truyền dữ liệu với mỗi phiên của VoIP STP là một chuẩn thiết yếu

của VolP bĩi vì tỉnh đơn giãn của nĩ khi so sánh với các giao thức khác như H.323

Giao thức SIP trong Asterisk hỗ trợ tốt việc giao tiếp giữa các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau, trong dé co ca SNOM va Cisco

H323

H333 là chuẩn TTU dành cho VoÏP Trong khi H323 vẫn được sử dụng trong

Asterisk thi ngay nay nỏ cảng ngày cảng ít được sử dụng, Nĩ dang din duoc thay

thể bằng các chan hiện đại hơn như SIP va IAX

224 Các chuẩn nên và dink dang file

.Một bộ nén và giải nén (oodee: compressor/deeompressor) được sử đụng để nén tín

Triệu thoại tương tự thành luồng dữ liệu số hay giải nén đữliệu thành tín hiệu tương,

tu Asterisk cĩ thể hoạt động với nhiều dịnh dạng file và chuẩn nén khác nhau Bởi

vi nĩ là một phân mềm với cấu trúc mẽ nên nĩ để đảng hoạt động với các định dang

file và eodee thêm vào

Cĩ hai chuẩn uén PCM 64kbps phố biển, luật À và luật ú, Cảhai điều sử dựng nén logarit để đạt được 12 đến 13 bịt cho việc nén tuyến tỉnh 8 bít, Nén logarit làm giám

cac tin sdcao hay âm lượng lớn Luật A tốt hơn trong việc nén tín hiệu mức thấp va

cĩ tỉ số nên tín hiệu trên nhiều tốt hơn Luật u thường được sử dụng ở Bắc Mỹ, cơn luật A thường được sử dụng ở chau Âu

Asterisk cùng cấp việc chuyển đổi hoàn hảo giữa các chuẩn nên với nhau

Thêun vào đó, các chuẩn nén khác như G.723.1 và G.729 có thể đì qua một cách

trong suốt Thông thường, người ta sửđụng bộ nén và giải nén luật A, luật u hay tuyến tính cho băng DTME Hậu hit c¿ chuan nén có độ mật nuát đứt liệu tương đổi lớn khi truyền fax

Cac dinh dang file

Asterisk sử dụng nhiều file khác nhau dễ hru trữ dữ liệu âm thanh bao gồm

voicemail va music on hold Asterisk hỗ trợ nhiều định dạng file và file âm thanh khảo nhan

-36-

Các định đang được hỗ trgbao gồm:

Dinh dang Mé ta

pem dữ liệu 8 bại luật a

Vox dữ liệu 4 bịt TMA-ADPCM

WAV file WAV nén GSM 6 8 KH

gam dữ liệu nén GSM

g723 định dạng g723 đơn gián với nhãn thởi

gian

Bang 2-2: Cac dạng âm thanh hỗ trợ bởi Asterisk

325 Hệ thẳng quần lý file của Asterisk

/ete/zaptel.eonf

Asterisk bao gồm asterisk, astman,

astgenkey va safe_asterisk

truc Asterisk

-37-

/usr/lib/asterisk Cac module thời gian thực chơ các ứng

dụng, điểu khiến kênh, bộ nén và giải

nén, dinh dang file,

Ausr/include/asterisk Các Bile mào đầu cần thiết cho xây dung

cáo mg đụng của Asterisic, điều khiến

kênh và các module hoạt động

/var/lib/asterisk Chứa biến được sử dụng bởi Asterisk

/var/hib/asiensk/agi-bin

trong suốt hoạt động bình thường

Các đoạn mã AGI dùng bởi ứng dụng dial pLAN AGL

/#var/lib/asterisk/astdb

/var/lHib/asterisk/images

Cosé dữ liệu của Asterisk, hưu trữcác

thông tin cầu hình File này không bao: giờ thay đổi bởi người sửdụng dược, mà chỉ có thể thay đổi bằng câu lệnh cơ sẽ

dữ liệu của Astcrisk; thêm vào và chỉnh

sửa file nảy

Các hình được tham chiếu bởi các ứng dụng hay bớt dial pLAN

‘var/lib/asterisk/keys Các khơá chung hoặc riêng được sử

dong trong Asterisk cho xac thy RSA TAX sit dung những chìa khoá được lưu

trữ öđầy,

‘var/lib/asterisk/mohmp3 Các fle MP3 được sửảmg cho chức

Ang music on hold Cau hình cho

music on holdduge chia trong thư mục

-38-

này

‘var/lib/asterisk/sounds Chua cae file 4m thanh, cảnh bảo,

được sử đựng bởi các ứng dựng của Asterisk Mét vai img dumg có thể lưu

trữuác fil: niéng ofa mink trong cae thư

‘varfrurvasterisk/ct)

ing dung Asterisk dang thuc thi

He thông lên được sử dụng bởi Asterisk

dễ cho phép diêu khiển từ xa

/gar/spool/asteriskk Các fle chạy thời gian thực cho

voivemait, các cuộc gọi Ta ngơài,

4ar/spool/asterisk/outgoing Asterisk digu khién thumue nay cho các

cuộc gọi ra ngoài Một cuộc gọi ra ngoài

sẽ luư kết quả vào một [1e trong thunục

nảy, Asterisk phân tích file được tạo ra

và thiết lập cuộc gợi Nêu như cuộc gợi

dược trả lời, nó sẽchuyển tới Asterisk

PBX

fust/spool/asterisk/qcall Được sử đụng để phản kháng ứng dung

geal Khong disse sửdụng,

/var/spool/asterisk/voicemail liệp thư thoại, thông bảo và các thư

-30-

mục

Bang 2-3-116 théng file ca Asterisk