Nghiên cứu giải pháp triển khai IP CALL CENTER trên mạng viễn thông Việt Nam

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Số thứ tự 1 ACD Automatic Call và ngược lại 3 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ðường thuê bao số bất đối xứng 4 AMD Advanced Micro Device

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN ANH ðỨC

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI

IP CALL CENTER TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2008

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN ANH ðỨC

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI

IP CALL CENTER TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ ðiện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật ñiện tử

Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn

Hà Nội – 2008

Trang

LỜI CAM ðOAN 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 11

MỞ ðẦU 12

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VOIP 14

1.1 Giới thiệu về VoIP 14

1.1.1 Các mô hình truyền thoại qua VoIP 14

1.1.2 Các ñặc ñiểm của VoIP 16

1.2 Mô hình mạng VoIP 19

1.2.1 Mô hình mạng VoIP 19

1.2.2 Hoạt ñộng của mạng VoIP 21

1.3 Các giao thức trong mạng VoIP 23

1.3.1 Giao thức TCP/IP 23

1.3.2 Giao thức UDP (User Data Protocol) 27

1.3.3 Giao thức RTP (Real time Transport Protocol) 28

1.3.4 Giao thức RTCP (Real-time Transport Control Protocol) 29

1.3.5 Giao thức SIP (Session Initial Protocol) 31

1.3.6 Giao thức H.323 37

1.3.7 Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) 42

1.3.8 Giao thức MGCP(Media Gateway Control Protocol) 43

1.3.9 Giao thức Megaco/H.248 43

1.4 Vấn ñề QoS trong VoIP 44

1.4.1 Giới thiệu về QoS 44

1.4.2 QoS trong VoIP và các yếu tố chính có ảnh hưởng tới mạng VoIP 45

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CALL CENTER 49

2.1 ðịnh nghĩa 49

2.2 Lịch sử phát triển 49

2.3 Lợi ích và khả năng ứng dụng của Call Center 51

2.4 IP Call Center 54

2.4.1 Thành phần hệ thống IP Call Center 55

2.4.2 Lợi lích của IP Call Center 58

2.4.3 Nguyên tắc tổ chức của hệ thống IP Call Center 61

2.4.4 Các bước triển khai IP Call Center 64

2.5 Các giải pháp Call Center trên thế giới và Việt Nam 65

2.5.1 Thị trường thế giới .65

2.5.2 Thị trường Việt Nam 73

2.5.3 Khả năng áp dụng 74

CHƯƠNG 3 - NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN IP CALL CENTER TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VN 75

3.1 Hiện trạng mạng viễn thông việt nam 75

3.2 Thiết kế tổng thể hệ thống IP Call Center 77

3.2.1 Mô hình hóa hệ thống 77

3.2.2 Nhiệm vụ thiết kế 80

3.2.3 ðề xuất cấu trúc tổng thể của IP Call Center 80

3.3 Lựa chọn giải pháp xây dựng hệ thống IP Call Center 82

3.3.1 Giải pháp software-based 82

3.3.2 Giải pháp hardware-based 85

3.3.3 Giải pháp kết hợp 85

3.3.4 So sánh các giải pháp 88

3.4 Xây dựng các công ñoạn ñể triển khai IP Call Center bằng giải pháp kết hợp 89

3.4.1 Lựa chọn giải pháp mã nguồn mở 89

3.4.2 Lựa chọn phần cứng 96

3.4.3 Thiết kế phần mềm Manager Desktop 99

3.4.4 Thiết kế phần mềm Agent Desktop 102

3.5 Thử nghiệm hệ thống IP Call Center 103

3.5.1 IPPBX 104

3.5.2 Media Gateway 104

3.5.3 ðo kiểm 105

3.6 Những vấn ñề còn tồn tại và hướng phát triển trong tương lai 107

KẾT LUẬN 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Số thứ

tự

1 ACD Automatic Call

và ngược lại

3 ADSL Asymmetric Digital

Subscriber Line

ðường thuê bao số bất đối xứng

4 AMD Advanced Micro Devices Tập đồn chuyên sản xuất các thiết

7 ACF Admission ConFirm Bản tin xác nhận đăng kí trong giao

thức báo hiệu H.225, họ giao thức VoIP H.323

8 ANSI/ISO American National

Standard for Information Systems

Chuẩn quốc gia Hoa Kỳ cho các hệ thống thơng tin

9 ARJ Admission ReJect Bản tin từ chối đăng kí trong giao

thức báo hiệu H.225, họ giao thức VoIP H.323

10 ARQ Admission ReQuest Bản tin yêu cầu đăng kí trong giao

thức báo hiệu H.225, họ giao thức VoIP H.323

11 AVVID Architecture for Voice,

Video and Integrated Data

Kiến trúc cho thoại, video và dữ liệu tổng hợp

12 CDR Call Detail Record Bản ghi lưu thơng tin cuộc gọi

13 BCG Business Common Gallery Một bộ thư viện xây dựng giao diện

14 BCR Business Communication

Review

Tổ chức chuyên thực hiện các nghiên cứu và đánh giá về các sản phẩm và thị trường mạng

15 DNIS Dialed Number

Identification Service

Dịch vụ xác định số bị gọi

16 CI Controlled Interation Mơ hình phát triển phần mềm đưa

ra bởi hãng Rational

17 CO Central Office Khối cung cấp đường thuê bao

analog tới người dùng

18 COSMIC Common Software

Measurement International Consortium

Liên minh quốc tế đánh giá phần mềm chung

19 CPU Central Processing Unit Bộ vi xử lí trung tâm

20 CS Call Server Khỗi xử lí trạng thái cuộc gọi và các

phiên báo hiệu trong mơ hình PBX của ITU-T

Các ứng dụng viễn thông ñược hỗ trợ bởi máy tính

22 CTI Computer Telephony

Integration

Công nghệ tích hợp giữa máy tính

và ñiện thoại

24 DNA Dialogic Native NT

Architecture

Một tập các hàm ñiều khiển của hãng Dialogic, cho phép can thiệp sâu tới phần cứng

25 DTMF Dual Tone Multi

Frequency

Xung báo hiệu ña tần

Telecommunications Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

27 GK Gatekeeper Khối quản lí báo hiệu trong giao

thức H.323

29 GPL General Public License

30 GSM codec Global S ystem for Mobile

Communications codec

Chuẩn nén với tốc ñộ 8.3kbps, ñược

sử dụng ñầu tiên trong các mạng di ñộng GSM

31 GUI Graphic User Interface Giao diện ñồ họa với người dùng

mạng NGN trong mô hình PBX của ITU-T

Hiệp hội kỹ sư ñiện/ ñiện tử

35 IP Internet Protocol Giao thức truyền thông liên mạng

36 IP-PBX Internet Protocol Private

Branch eXchange

Tổng ñài liên lạc nội bộ sử dụng giao thức IP

37 IPVS IP Voice Stream Resource Công nghệ cho phép thực thi các

stack VoIP tự phát triển trên nền phần cứng Dialogic

38 ISDN Integrated Services Digital

Networks

Công nghệ dịch vụ tích hợp số

39 ISO/IEC Information Technology

Open Systems Interconnection

Công nghệ thông tin – Liên kểt các

hệ thống mở

40 ITU-T International

Telecommunication Union – Standardization Sector

Liên minh viễn thong quốc tế - Nhánh chuẩn hoá

41 IVR Interactive Voice Response Hệ thống tương tác với người sử

Số thứ

tự

44 MGCP Media Gateway Control

Protocol

Giao thức ñiều khiển Media Gateway, ñược sử dụng trong mạng NGN

45 MIPS Microprocessor without

Interlocked Pipeline Stages

Một công nghệ vi xử lí chuyên dụng dành cho các loại máy chủ lớn

46 MMUSIC Multiparty Multimedia

Session Control WG

Nhóm làm việc của IETF, tập trung vào lĩnh vực xây dựng các tiêu chuẩn về quản lí phiên truyền thông

ña phương tiện

47 MUTEX Mutual Exclusive

synchronization

Một phương pháp ñồng bộ giữa các thread trong hệ ñiều hành

48 NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

49 OMG Object Management Group Nhóm quản lý ñối tượng

50 PLOP Pattern Languages of

Programs

Ngôn ngữ mẫu của lập trình

51 PSTN Plain Switch Telephony

53 PBX Private Branch eXchange Tổng ñài liên lạc nội bộ

54 R4 Dialogic R4 framework Một tập các hàm API do hãng

Dialogic cung cấp ñể xây dựng giao diện ñiều khiển chung giữa các thiết

57 RFC Request For Comments Tập hợp các tiêu chuẩn liên quan

ñến Internet ñưa ra bởi tổ chức IETF

58 RIPT Research Institute of Posts

and Telecoms

Viện KHKT Bưu ðiện

59 RIVF Research, Innovation and

Vision for the Future

Hội nghị quốc tế về CNTT, ñược tổ chức thường niên

Các doanh nghiệp vừa và nhỏ

64 SOAP Simple Object Access

Protocol

Giao thức truy nhập ñối tượng ñơn giản, thường sử dụng trong các mô hình client/server

65 STL Standard Template Library Bộ thư viện mở rộng cho ngôn ngữ

Số thứ

tự

66 SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

67 SRL Standard Runtime Library Thư viện lập trình chuẩn cho thiết bị

của hãng Dialogic

68 TA Terminal Adaptor Bộ kết nối tới các thuê bao analog

và mạng PSTN trong mô hình NGN-PBX của ITU-T

71 UII User Input Indication Bản tin do người dùng nhập trong

giao thức VoIP, thường ñược sử dụng ñể chuyển các kí tự DTMF trên mạng VoIP

72 VoIP Voice over Internet

Protocol

Thoại qua giao thức IP

73 VOCAL Vovida Open

Communication Application Library

Thư viện ứng dụng giao tiếp mở Vovida

74 WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

75 XML eXtensible Markup

Language

Một ngôn ngữ nâng cao phát triển

từ ngôn ngữ siêu văn bản HTML, cho phép ñịnh nghĩa các kết nối và giao dịch về dữ liệu và cơ sở dữ liệu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2-1 So sánh Call Center truyền thống với IP Call Center 55 Bảng 3-1 Danh sách các tổ chức mã nguồn mở cho VoIP 84 Bảng 3-2 So sánh các giải pháp phát triển hệ thống IP Call Center 88

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1-1 Mô hình PC-to-PC 15

Hình 1-2 Mô hình PC-to-Phone 15

Hình 1-3 Mô hình Phone-to-Phone 16

Hình 1-4 Mô hình mạng VoIP 20

Hình 1-5 Mô hình thông tin truyền thống của doanh nghiệp 22

Hình 1-6 Mô hình thông tin của doanh nghiệp với giải pháp VoIP 22

Hình 1-7 Mô hình kiến trúc TCP/IP so sánh với mô hình tham chiếu OSI 24

Hình 1-8 Cấu trúc của IP Datagram 24

Hình 1-9 Cấu trúc của UDP Datagram 27

Hình 1-10 Cấu trúc gói tin RTP 28

Hình 1-11 Cấu trúc gói tin RTCP 30

Hình 1-12 Mô hình mạng SIP 31

Hình 1-13 Ví dụ một bản tin SIP 34

Hình 1-14 Một số trường mào ñầu SIP 34

Hình 1-15 Thiết lập cuộc gọi SIP ñơn giản 35

Hình 1-17 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Proxy Server 36

Hình 1-18 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Redirect Server 36

Hình 1-19 Mô hình mạng H.323 ñơn giản 38

Hình 1-20 Các giao thức thuộc H.323 38

Hình 1-21 Chồng giao thức tại ñầu cuối H.323 39

Hình 1-21 Cấu tạo của gateway 40

Hình 1-22 Chức năng của một Gatekeeper 40

Hình 1-23 Quá trình báo hiệu cuộc gọi ñơn giản sử dụng H.225 42

Hình 2-1 Hệ thống Call Center thời kỳ ñầu 49

Hình 2-2 Hệ thống Call Center truyền thống, có trang bị PC 50

Hình 2-3 Hệ thống Call Center có trang bị PC và VRU 50

Hình 2-4 Thành phần hệ thống IP Call Center 56

Hình 2-4 Giải pháp Call Center của Ericsson 66

Hình 2-5 Giải pháp Call Center của Avaya 68

Hình 2-6 Giải pháp Call Center của IBM 70

Hình 2-7 Giải pháp Call Center của Cisco 72

Hình 3-1 Giải pháp IP Centrex của VNPT 76

Hình 3-2 Mô hình giao tiếp giữa các tác nhân với hệ thống 78

Hình 3-3 Thành phần chức năng cơ bản của hệ thống Call Center 81

Hình 3-4 Sơ ñồ khối của Asterisk 90

Hình 3-5 Giải pháp tích hợp card phần cứng trên Asterisk 97

Hình 3-6 Giải pháp tích hợp MediaGateway trên Asterisk 98

Hình 3-7 Giải pháp tích hợp MediaServer trên Asterisk 99

Hình 3-8 Thiết kế module Manager Desktop 101

Hình 3-9 Thiết kế module Agent Desktop 102

Hình 3-10 Cấu hình thử nghiệm IP Call Center 103

Hình 3-11 Phân tích giao thức VoIP 106

Hình 3-12 Giao diện phần mềm giả lập VoIP Sipp 106

Hình 3-13 ðiều khiển hệ thống qua telnet 107

MỞ ðẦU

Mọi tổ chức ñều có nhu cầu phải giao tiếp bằng ñiện thoại Có giải pháp lưu trữ, quản lý và có nhiều hình thức khai thác các thông tin cuộc gọi sẽ ñem lại nhiều thông tin quan trọng hỗ trợ công tác quản lý cũng như các quyết ñịnh về tổ chức, sản xuất, kinh doanh của tổ chức

Trong một tổ chức, các nguồn lực như vốn, nhân lực, vật tư ñều ñược quản lý Trong giai ñoạn kinh tế tri thức, thông tin ñược ñánh giá là một trong các nguồn lực quan trọng Trong mỗi tổ chức, một lượng thông tin rất lớn ñược lưu chuyển qua

ñường ñiện thoại, thông tin này cũng cần phải có giải pháp quản lý

Hiện nay, trong mạng ñiện thoại công cộng PSTN các cơ quan ñơn vị thường sử dụng tổng ñài nội bộ (PBX) trong liên lạc ñiện thoại Cần phải có phần mềm riêng quản lý, tính cước, kết nối máy tính Cần phải ñầu tư thiết bị riêng ñể ghi âm Khi cần cung cấp dịch vụ gọi tự ñộng, trả lời tự ñộng hay trả lời bằng ñiện thoại viên ñều phải thêm thiết bị, phần mềm Tổng thể, ñầu tư cho cả hệ thống sẽ rất lớn, sử dụng phức tạp

và khó triển khai

Với việc cung cấp dịch vụ khách hàng qua trung tâm cuộc gọi(Call Center), các

tổ chức sẽ tiết kiệm ñược rất nhiều chi phí, nhân lực vì ñây là loại dịch vụ tự thực hiện, ngoài ra, sự nhanh chóng, thuận tiện và khả năng ñáp ứng cao sẽ góp phần tăng thêm khách hàng cho tổ chức Với sự ra ñời của công nghệ thoại qua Internet(VoIP) ñã làm xuất hiện IP Call Center

Hệ thống IP Call Center cho phép tích hợp ñiện thoại- máy tính, ñảm nhiệm các yêu cầu cần phải ñáp ứng về liên lạc ñiện thoại Cơ quan, ñơn vị sử dụng hệ thống ngoài chức năng quản lý giám sát hệ thống liên lạc nội bộ, còn dễ dàng thuận tiện khi cần triển khai các dịch vụ khách hàng

Hệ thống này giúp tự ñộng hoá, quản lý nhiều hoạt ñộng hiện ñang phải triển khai thủ công như các công việc trực ban, tra cứu danh bạ, liên lạc, giải pháp thông tin, ghi

âm các liên lạc quan trọng làm dữ liệu

Hệ thống này sẵn sàng, thuận tiện trong việc mở rộng khi có các yêu cầu phát triển mới về ñường truyền, mở rộng phạm vi, thêm chức năng, dịch vụ

Mặt khác mạng viễn thông Việt Nam ñã và ñang triển khai mạng NGN, do ñó việc ñịnh hướng chuyển ñổi mô hình Call Center sang IP Call Center ñang ñược các

hãng, tổ chức quan tâm

Trên cơ sở ñó, việc nghiên cứu giải pháp thiết kế, chế tạo và triển khai IP Call Center tại Việt Nam là cấp thiết Mục tiêu của ñề tài là giới thiệu các khái niệm cũng như giải pháp thiết kế và triển khai IP Call Center cho các doanh nghiệp có nhu cầu về

dịch vụ khách hàng qua Call Center

ðề tài bao gồm 3 chương:

Chương 1 - nêu lên các khái niệm tổng quan nhất về VoIP: ñịnh nghĩa, các giao thức,

kiến trúc mạng VoIP và ñánh giá QoS trong mạng VoIP

Chương 2 - nêu lên các khái niệm tổng quan về hệ thống Call Center: ñịnh nghĩa, lịch

sử phát triển, lợi ích và khả năng ứng dụng, ñồng thời cũng tiến hành khảo sát phân

tích các giải pháp Call Center nổi tiếng trên thế giới, và nhu cầu phát triển ở Việt Nam

Chương 3 – nghiên cứu, thiết kế và lắp ráp hệ thống IP Call Center sau khi nghiên

cứu, phân tích nhiều hệ thống Call Center ñược thực hiện bởi các hãng viễn thông lớn,

bao gồm: các thành phần chức năng của hệ thống, các giao thức sử dụng ðề tài ñã

thiết kế, lắp ráp chạy thử trên mạng lưới

Với khuôn khổ và mục tiêu của ñề tài rộng lớn, nhưng kinh nghiệm của bản

thân còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận ñược

ý kiến ñóng góp, giúp ñỡ quý báu của các thầy cô giáo cùng các bạn bè, các ñồng

nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo Nguyễn Cảnh Tuấn, người ñã tận

tình giúp ñỡ tôi hoàn thành bản luận văn này Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo

trong khoa ðiện tử – Viễn thông trường ðại Học Công Nghệ, những người ñã hỗ trợ

cho tôi có những kiến thức quý báu

Cảm ơn sự giúp ñỡ, tạo ñiều kiện của các bạn ñồng nghiệp nơi tôi công tác là

Công ty Cổ phần Truyền Thông ABC

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VOIP

1.1 Giới thiệu về VoIP

Trong những năm gần ñây, số lượng người sử dụng Internet và số lượng máy chủ cung cấp dịch vụ ñã tăng một cách mạnh mẽ Song song với việc không ngừng tăng nhu cầu sử dụng Internet là sự xuất hiện ña dạng của các dịch vụ mới chạy trên nền tảng kỹ thuật của mạng toàn cầu Một trong số các dịch vụ mới tỏ ra có rất nhiều hứa hẹn là Voice over IP

Voice over IP (VoIP) là mô hình truyền thoại sử dụng giao thức IP (Internet Protocol), kết hợp với khả năng tính toán và xử lý dữ liệu của các thiết bị ñầu cuối ñể thực hiện truyền tải các cuộc ñàm thoại với một chất lượng dịch vụ phù hợp và giá cước hợp lý [2]

VoIP là một trong những công nghệ viễn thông ñang ñược quan tâm nhất hiện nay không chỉ ñối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ

Voip có thể vừa thực hiện mọi loại cuộc gọi như trên mạng ñiện thoại kênh truyền thống (PSTN) ñồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Do các

ưu ñiểm về giá thành dịch vụ và sự tích hợp nhiều loại hình dịch vụ nên voip hiện nay ñược triển khai một cách rộng rãi

Dịch vụ ñiện thoại VoIP là dịch vụ ứng dụng giao thức IP, nguyên tắc của VoIP bao gồm việc số hoá tín hiệu tiếng nói, thực hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các gói tin này ñược ráp lại theo

ñúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếng nói ban ñầu

VoIP tạo thuận lợi cho cả các nhà khai thác và người sử dụng có thể tiết kiệm chi phí bao gồm chi phí cho cơ sở hạ tầng mạng và chi phí liên lạc, nhất là liên lạc

ñường dài ðối với các nhà cung cấp dịch vụ, VoIP ñược xem như một mô hình mới

hấp dẫn, có thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phát triển các loại hình dịch vụ ña dạng với chi phí hạ tầng rất thấp Vấn ñề quan trọng trong VoIP là cần phải

có những giải pháp kỹ thuật phù hợp ñể có thể tăng dung lượng và nâng cao chất lượng dịch vụ

1.1.1 Các mô hình truyền thoại qua VoIP

Trong ñiện thoại thông thường, tín hiện thoại có tần số nằm trong khoảng từ 0

ñến 4 KHz, ñược lấy mẫu với tần số 8KHz Sau ñó các mẫu sẽ ñược lượng tử hóa với

8 bit/mẫu và ñược truyền với tốc ñộ 64Kb/s ñến mạng chuyển mạch, sau ñó truyền tới

ñích Ở bên nhận, dòng số 64Kb/s này ñược giải mã ñể ñược tín hiệu thoại tương tự

Thực chất thoại qua mạng IP cũng không hoàn toàn khác hẳn ñiện thoại thông thường ðầu tiên tín hiện thoại cũng ñược số hóa, nhưng sau ñó thay vì truyền trên mạng PSTN qua các trường chuyển mạch, chúng sẽ ñược nén xuống tốc ñộ thấp, ñóng gói và chuyển qua mạng IP Tại bên nhận, các gói tin này ñược giải nén thành các dòng 64Kb/s truyền ñến thuê bao bị gọi Sự khác nhau ở thoại thông thường và thoại

IP chính là mạng truyền dẫn và khuôn dạng thông tin dùng ñể truyền dẫn[2]

1.1.1.1 Mô hình PC-to-PC

Trong mô hình này, mỗi máy tính cần ñược trang bị một sound card, một microphone, một speaker và ñược kết nối trực tiếp với mạng Internet Mỗi máy tính

ñược cung cấp một ñịa chỉ IP và có thể trao ñổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua

mạng Internet Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hóa và giải mã, nén và giải nén tín hiệu ñều ñược máy tính thực hiện Trong mô hình này chỉ có những máy tính ñược nối với cùng một mạng mới có khả năng trao ñổi thông tin với nhau

Hình 1-1 Mô hình PC-to-PC

1.1.1.2 Mô hình PC-to-Phone

Mô hình Phone là một mô hình ñược cải tiến hơn so với mô hình

PC-to-PC Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi ñến mạng PSTN thông thường và ngược lại Trong mô hình này mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị ñặc biệt ñó là cổng phương tiện(Media Gateway)

ðây là mô hình cơ sở ñể dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng

PSTN cũng như các mạng GSM hay ña dịch vụ khác

Hình 1-2 Mô hình PC-to-Phone

1.1.1.3 Mô hình Phone-to-Phone

Là mô hình mở rộng của mô hình PC-to-Phone sử dụng Internet làm phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN Tất cả các mạng PSTN ñều kết nối với mạng Internet thông qua các Gateway Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối ñến Gateway gần nhất Tại Gateway ñịa chỉ sẽ ñược chuyển ñổi từ ñịa chỉ PSTN sang ñịa chỉ IP ñể có thể ñịnh tuyến các gói tin ñến ñược mạng ñích ðồng thời Gateway nguồn

có nhiệm vụ chuyển ñổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau ñó mã hóa, nén,

ñóng gói và gửi qua mạng Mạng ñích cũng ñược kết nối với Gateway và tại Gateway ñích, ñịa chỉ lại ñược chuyển ñổi trở lại thành ñịa chỉ PSTN và tín hiệu ñược giải nén,

giải mã chuyển ñổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN ñến ñích

Hình 1-3 Mô hình Phone-to-Phone 1.1.2 Các ñặc ñiểm của VoIP

VoIP là một dịch vụ truyền thoại qua các mạng IP Mạng IP ở ñây là mạng dữ liệu sử dụng vào giao thức TCP/IP cho các chức năng tầng giao vận (Transport Layer)

và tầng mạng (Network Layer) Còn giao thức các tầng thấp hơn (các giao thức truy cập mạng: Network Access Protocols) có thể là giao thức trong mạng LAN, X.25, Frame Relay, ATM, hay PPP…Bởi vậy so với ñiện thoại chuyển mạch kênh thông thường, ñiện thoại IP có nhiều khác biệt ðể thấy ñược những khác biệt này, trước hết

ta xem xét ñặc ñiểm mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và mạng Internet

1.1.2.1 Mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và mạng Internet

Mạng ñiện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN) là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thống trong ñó một kênh truyền dẫn dành riêng ñược thiết lập giữa hai thiết bị ñầu 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 ñược ñảm bảo và cố ñịnh trong quá trình liên lạc (64Kb/s ñối với mạng ñiện thoại PSTN), và ñộ trễ thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (Propagation time)

Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network) sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (Store-and-forward system) tại các nút mạng Thông tin ñược chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói ñược thêm các thông tin ñiều khiển cần thiết cho quá trình truyền như là ñịa chỉ nơi gửi, ñịa chỉ nơi

nhận Các gói thông tin ñến nút mạng ñược xử lý và lưu trữ trong một thời gian nhất

ñịnh rồi mới ñược truyền ñến 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 ñược thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị ñầu cuối thường không cố ñịnh, và ñộ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều

Khi các mạng số liệu trên thế giới ñược liên kết lại, một mạng số liệu lớn ñược thiết lập, ñó là Internet Giao thức liên mạng sử dụng trong Internet là giao thức IP (Internet Protocol) Cũng giống như mạng ñiện thoại PSTN, mạng Internet có quy mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phat triển các dịch vụ viễn thông trên thế giới[6]

1.1.2.2 Ưu ñiểm của VoIP

Tiết kiệm chi phí

Ưu ñiểm nổi bật nhất của thoại IP so với dịch vụ ñiện thoại hiện tại là khả năng

cung cấp những cuộc gọi ñường dài giá rẻ với chất lượng chấp nhận ñược Nếu dịch vụ ñiện thoại IP ñược triển khai, chi phí cho một cuộc gọi ñường dài sẽ chỉ tương ñương với chi phí truy nhập Internet Nguyên nhân dẫn ñến chi phí thấp như vậy là do:

1 Tín hiệu thoại ñược truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao

2 Kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc ñộ bít từ 64Kb/s xuống thấp tới 8Kb/s (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T), kết hợp với tốc ñộ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay, cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện ñược với lượng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ

So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP ta thấy:

- Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra ñể duy trì cho một kênh 64Kb/s suốt từ ñầu cuối này tới ñầu cuối kia thông qua một hệ thống các tổng ñài Chi phí này ñối với các cuộc gọi ñường dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn

- Trong trường hợp cuộc gọi qua mạng IP, người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì kênh 64Kb/s ñến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại ñịa phương Nhà cung cấp dịch vụ ñiện thoại IP sẽ ñảm nhận nhiệm vụ nén,

ñóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng ñi qua mạng IP một cách có hiệu quả

nhất ñể tới ñược Gateway nối tới một mạng ñiện thoại khác có người liên lạc ñầu kia Việc kết nối như vậy làm giảm ñáng kể chi phí cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64Kb/s ñã ñược thay thế bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao

Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu

Trong công nghệ VoIP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu ñều có thể cùng truyền tải trên cùng một mạng IP ðiều này sẽ tiết kiệm ñược chi phí ñầu

tư ñể xây dựng những mạng riêng rẽ

Quản lý băng thông

Trong ñiện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc liên lạc là cố ñịnh (một kênh 64Kb/s) nhưng trong ñiện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn nhiều Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lượng thoại tốt nhất có thể Nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận

ñược nhằm phục vụ cùng lúc ñược nhiều người nhất ðiểm này cũng là một yếu

tố làm tăng hiệu quả sử dụng của ñiện thoại IP Việc quản lý băng thông một cách tiết kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn như truyền hình hội nghị, ñiều mà với công nghệ chuyển mạch cũ người ta ñã không thực hiện vì chi phí quá cao

Khả năng Multimedia

Trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch

vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình ảnh của người nói chuyện bên kia

Quản lý ñơn giản

VoIP mang lại cho người sử dụng khả năng quản lý dễ dàng hơn Việc kết hợp mạng thoại và mạng số liệu có thể giảm bớt gánh nặng cho việc quản lý Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì quản lý mạng riêng rẽ như trước ñây ðối với doanh nghiệp, tất cả các cuộc gọi nội bộ có thể dùng kỹ thuật VoIP mà không gặp vấn ñề gì về chất lượng dịch vụ Còn khi cần gọi ra ngoài chỉ cần một số kết nối nhất ñịnh ñến mạng PSTN thông qua các Gateway ðối với trong gia ñình, áp dụng kỹ thuật VoIP không hề làm thay ñổi cách sử dụng

ñiện thoại truyền thống (chỉ phải quay nhiều số hơn)

Sử dụng hiệu quả

Như chúng ta đã biết, VoIP truyền thoại qua mạng Internet và sử dụng giao thức IP Hiện nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rãi nhất Cĩ rất nhiều

ứng dụng đang được khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP VoIP cĩ

thể kết hợp sử dụng các dứng dụng này để nâng cao hiệu quả sử dụng mạng Kỹ thuật VoIP được sử dụng chủ yếu kết hợp với các mạng máy tính do đĩ cĩ thể tận dụng được sự phát triển của cơng nghệ thơng tin để nâng cao hiệu quả sử dụng Các phần mềm sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc khai thác các dịch vụ của mạng VoIP Cơng nghệ thơng tin càng phát triển thì việc khai thác càng cĩ hiệu quả, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ mới hỗ trợ người sử dụng trong mọi lĩnh vực

1.1.2.3 Nhược điểm của VoIP

Kỹ thuật phức tạp

Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gĩi là rất khĩ thực hiện do mất gĩi trong mạng là khơng thể tránh được và độ trễ khơng cố định của các gĩi thơng tin khi truyền trên mạng ðể cĩ được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải cĩ một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe như tỉ số nén phải lớn (để giảm thiểu được tốc độ bit), cĩ khả năng suy

đốn và tạo lại thơng tin của các gĩi bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec

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

ðồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần được nâng cấp lên các cơng nghệ

mới như Frame Relay, ATM… để cĩ tốc độ cao hơn và/hoặc phải cĩ một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service) Tất cả các điều này làm cho

kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và khơng thể thực hiện được trong những năm gần đây

Vấn đề bảo mật (Security)

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

1.2 Mơ hình mạng VoIP

1.2.1 Mơ hình mạng VoIP

ðể cĩ thể là một dịch vụ độc lập, cần phải cĩ một mơ hình VoIP tồn diện, cĩ

khả năng đáp ứng được các yêu cầu sau:

Hoạt động song song cùng với mạng chuyển mạch kênh cĩ thể mang dịch vụ thoại IP đến cho đơng đảo người sử dụng và tận dụng được ưu thế chi phí thấp của việc truyền tín hiệu trên mạng chuyển mạch gĩi

Thực hiện ựược các chức năng cơ bản của một dịch vụ viễn thông như tắnh cước, quản lý cuộc gọiẦ

Có thể thực hiện những chức năng mới của thoại IP

Hình 1-4 Mô hình mạng VoIP

để hoạt ựộng cùng với mạng chuyển mạch kênh, mô hình buộc phải bao gồm hệ

thống báo hiệu của mạng ựiện thoại Có như vậy nó mới có khả năng thiết lập ựược một kết nối thông suốt giữa hai ựầu cuối thông qua mạng IP Trong mô hình, hệ thống báo hiệu ựược sử dụng là SS7 nhưng trong thực tế hệ thống báo hiệu có thể là những

hệ thống báo hiệu khác như R2MF, ISDN[6]

Các thành phần trong hệ thống VoIP gồm:

Media Gateway

Chuyển ựổi khuôn dạng thông tin: từ dạng thông tin ghép kênh theo thời gian (TDM) trong mạng chuyển mạch kênh sang dạng gói trong mạng IP và ngược lại

Thực hiện các quá trình xử lý cần thiết khác như: Nén tắn hiệu thoại (voice compression), nén khoảng lặng (silence suppression), triệt tiếng vọng (echo cancellation)

Cung cấp nhiều giao diện vật lý cần thiết cho kết nối: Giao diện với mạng chuyển mạch kênh (E1/T1, PRI-ISDN,Ầ), giao diện với mạng IP (Ethernet, Fast Ethernet, Frame Relay,Ầ)

Signalling Gateway

Phục vụ cho báo hiệu giữa các Terminal trong mạng chuyển mạch kênh và các termical trong mạng IP đóng gói lại các thông ựiệp SS7 thành các gói phù hợp với mạng IP, lọc các dòng lưu lượng không phù hợpẦThành phần này kết hợp hoạt ựộng của mạng IP và mạng báo hiệu SS7

Signaling Gateway

TDM

MGCP/MEGACO

PSTN

SS7 SCP

CO STP

Media Gateway

Media Server

Call Control

Center

Call Control Center

- Hướng dẫn Media Gateway cách thiết lập, xử lý và kết thúc dòng thông tin media (thông tin thời gian thực) phục vụ cho cuộc gọi

- Xử lý thông tin báo hiệu

- Theo dõi trạng thái của tất cả các dòng media ñang truyền trong hệ thống

- Thực hiện nhiều dịch vụ của hệ thống: Tính cước, tạo ra các bản ghi lưu trữ, các chức năng quản lý mạng, quản lý cuộc gọi…

1.2.2 Hoạt ñộng của mạng VoIP

1.2.2.1 Giải pháp VoIP cho các doanh nghiệp và cho dịch vụ công cộng

Giải pháp VoIP cho các doanh nghiệp

Thông thường các mô hình thông tin của doanh nghiệp sử dụng hai liên kết, một cho các dịch vụ thoại qua mạng PSTN và một cho kết nối Internet ñể sử dụng các dịch vụ như E-mail, Web…Với giải pháp VoIP cho doanh nghiệp, các doanh nghiệp sử dụng Gateway của riêng họ ñể kết nối các thiết bị ñầu cuối thoại truyền thống (máy ñiện thoại, fax, PBX) vào Internet Nhờ vậy, thoại và các dịch vụ Internet ñược tích hợp vào một ñường truyền chung thay vì phải dùng hai ñường truyền như trước kia

Hình 1-5 Mô hình thông tin truyền thống của doanh nghiệp

Hình 1-6 Mô hình thông tin của doanh nghiệp với giải pháp VoIP

Giải pháp VoIP cho dịch vụ công cộng

Những Gateway có dung lượng lớn ñược nhà cung cấp dịch vụ VoIP bố trí, kết nối thường xuyên vào mạng IP sẵn sàng cho người sử dụng truy nhập tới ñể sử dụng dịch vụ VoIP Những người sử dụng với các máy ñiện thoại thông thường truy cập ñến Gateway thông qua dịch vụ ñiện thoại tại ñịa phương Giải pháp này ñưa dịch vụ VoIP ñến ñược với phần lớn người dùng, cung cấp cho người dùng những cuộc gọi ñường dài giá rẻ

1.2.2.2 Thiết lập cuộc gọi

Xét trường hợp người sử dụng truy nhập dịch vụ IP Telephone từ trong mạng PSTN ñến một người sử dụng khác cũng trong mạng PSTN ðể cuộc gọi có thể ñược tạo ra, cần quan tâm ñến ba giai ñoạn báo hiệu thiết lập kết nối:

Giai ñoạn thiết lập kết nối giữa người gọi và Gateway ñược sử dụng ñể truy cập mạng IP (Gateway 1)

Giai ñoạn thiết lập cuộc gọi từ Gateway 1 và ñến Gateway ñích (Gateway 2)

Giai ñoạn thiết lập liên lạc từ Gateway 2 tới máy ñiện thoại của người bị gọi Các giai ñoạn thiết lập 1 và 3 sử dụng hệ thống báo hiệu cuộc gọi trong mạng PSTN như trong dịch vụ ñiện thoại thông thường Giai ñoạn thiết lập liên kết giữa các Gateway qua mạng IP sử dụng các thủ tục báo hiệu riêng dành cho các ứng dụng truyền thông ña phương tiện trong mạng gói

1.2.2.3 Thông tin thoại trong hệ thống VoIP

Tín hiệu thoại từ người sử dụng ñược chuyển thành tín hiệu PCM ghép kênh theo thời gian (TDM) truyền ñến qua một hệ thống tổng ñài ñể ñến Media Gateway của dịch vụ IP Telephony Media Gateway thực hiện việc triệt tiếng vọng, nén tín hiệu, và

ñóng tín hiệu thoại ñã ñược xử lý thành những gói ñể truyền tới Gateway ñích qua

mạng IP Media Gateway ñích lại thực hiện việc chuyển ñổi dạng tín hiệu ngược lại ñể truyền ñến người sử dụng ở ñầu dây bên kia

1.2.2.4 Nhận xét

Mô hình VoIP trình bày như trên có ưu ñiểm là một mô hình toàn diện cho các cuộc liên lạc thoại qua mạng IP Tuy nhiên ñể thực hiện ñược dịch vụ cần giải quyết

ñược các vấn ñề sau:

Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP

Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP bao gồm các vấn ñề liên quan ñến nén thoại

và ñóng gói tín hiệu thoại ñể truyền ñi trong ñiều kiện của mạng chuyển mạch gói Các vấn ñề này bao gồm kích thước gói thoại, các thuật toán mã hóa tín hiệu thoại giao thức ñóng gói, ñồng bộ hóa tín hiệu và các cơ chế ñảm bảo chất lượng dịch vụ

Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP

Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP tập trung vào các thủ tục thiết lập cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi, và các thủ tục khác cần thiết cho liên lạc thời gian thực giữa các ñiểm cuối (end point) trong mạng IP

1.3 Các giao thức trong mạng VoIP

1.3.1 Giao thức TCP/IP

Hầu hết máy khách (client) và máy chủ (server) trong mạng Internet sử dụng giao thứ TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)[1] TCP/IP thực chất là

một họ giao thức cùng làm việc với nhau ñể cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng Hình 1-7 mô tả và so sánh kiến trúc TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI

Hình 1-7 Mô hình kiến trúc TCP/IP so sánh với mô hình tham chiếu OSI

Hình 1-8 Cấu trúc của IP Datagram

Flag (3bit): Chỉ thị sự phân ñoạn (fragment) của các datagram

Bit 0: không sử dụng và luôn lấy giá trị 0

Bit 1 (DF): DF = 0: có phân ñoạn

DF = 1: không phân ñoạn

Bit2 (MF): MF = 0: fragment cuối cùng

MF = 1: không phải fragment cuối cùng

Fragment Offset (13bit): Chỉ rõ vị trí của ñoạn (fragment) ở trong datagram tính theo ñơn vị 64bit

Time to Live (8bit): Quy ñịnh thời gian tồn tại tính bằng giây của datagram trong liên mạng tránh tình trạng một datagram ñi vòng quanh trên mạng Thời gian này ñược quy ñịnh bởi trạm gửi và ñược giảm ñi (thường là 1 ñơn vị) sau khi ñi qua mỗi router

Protocol (8bit): Chỉ rõ giao thức tầng kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm ñích (hiện tại thường là TCP hay UDP ñược cài ñặt trên IP) Nếu giá trị của trường protocol là 6 (theo hệ thập phân) thì giao thức ở tầng kế tiếp sẽ là giao thức TCP Còn nếu giá trị của trường protocol là 17 thì giao thức tầng kế tiếp sẽ là UDP

Header Checksum (16bit): Mã kiểm soát lỗi 16 bit theo phương pháp CRC chỉ cho phần mào ñầu

Source Address (32bit): ðịa chỉ của trạm nguồn

Destination Address (32bit): ðịa chỉ của trạm ñích

Option (ñộ dài thay ñổi): Khai báo các lựa chọn do người sử dụng yêu cầu

Padding (ñộ dài thay ñổi): Vùng ñệm ñể ñảm bảo cho phần mào ñầu luôn kết thúc ở một mốc 32bit

Data (ñộ dài thay ñổi): Vùng dữ liệu có ñộ dài là bội số của 8bit và tối ña là

E dùng ñể dự phòng

ðịnh tuyến

Chức năng giúp lựa chọn ñường ñi tối ưu nhất cho các datagram Nếu hai host cần liên lạc không nằm trong một phân mạng, bảng ñịnh tuyến sẽ ñược sử dụng

ñể quyết ñịnh việc chuyển dữ liệu theo ñường nào và các bộ ñịnh tuyến thường

xuyên trao ñổi và cập nhật các thông tin trong bảng ñịnh tuyến Ngoài ra các bộ

ñịnh tuyến còn ñược hỗ trợ bởi các giao thức như Boder Gateway Protocol

(BGP) hay Open Shortest Path First (OSPF)

Truyền ña ñiểm

Có ba cách truyền các IP datagram ñang ñược sử dụng Cách thứ nhất là truyền tới một ñiểm ñích (unicast) nghĩa là các datagram ñược truyền từ một host nguồn tới chỉ một host ñích Cách thứ hai là truyền quảng bá (bloadcast) nghĩa

là các datagram ñược gửi ñến tất cả các host còn lại trên mạng Khi muốn truyền, các datagram ñến một số host nhất ñịnh trong mạng người ta sử dụng truyền ña ñiểm

Ngoài các chức năng nêu trên các module IP còn cung cấp khả năng phân chia và tập hợp các datagram khi cần thiết truyền qua các mạng yêu cầu datagram kích thước nhỏ Các datagram ñược xử lý một cách ñộc lập với nhau không có liên quan gì về mặt vật lý và lôgic

1.3.1.2 Giao thức TCP

TCP là giao thức ñiều khiển truyền dẫn có ñộ tin cậy cao ñược thiết kế ñể phục

vụ việc liên lạc giữa hai host và chỉ hỗ trợ phương thức truyền “unicasting” Trong

ứng dụng truyền thoại VoIP, giao thức TCP ñược sử dụng làm giao thức truyền báo

hiệu chứ không phục vụ việc truyền các tín hiệu thoại Lý do vì header của TCP lớn và

vì ñảm bảo tính chính xác cao của ñường truyền nên giao thức TCP gây ra thời gian trễ lớn ảnh hưởng ñến chất lượng các ứng dụng thời gian thực Và ñể ñảm bảo tính chính xác và thứ tự nên giao thứ TCP ñược ứng dụng ñể truyền báo hiệu Giao thức TCP thực hiện các chức năng chính như sau:

Thiết lập liên kết

Khi hai thực thể TCP muốn trao ñổi dữ liệu với nhau cần phải thiết lập một liên kết logic giữa chúng Liên kết ñược thiết lập phải ñược ñảm bảo về tính chính xác và ñộ tin cậy khi liên kết không còn ñủ ñộ tin cậy thì liên kết sẽ bị hủy bỏ

và thiết lập lại Khi hoàn tất việc truyền thông các liên kết sẽ ñược giải phóng

ðể thực hiện việc thiết lập liên kết các modul TCP sử dụng một cơ chế ñặc biệt

gọi là “bắt tay ba chiều” (three way handshake)

Bảo ñảm tính chính xác

Giao thức TCP cung cấp các tham số ñể kiểm tra cũng như sửa ñó là sequence number, ACK (acknowledge) và checksum Các segment ñược ñánh số hiệu tuần tự do vậy dễ dàng loại bỏ các segment bị thu ñúp cũng như các segment không ñược yêu cầu Các segment sau khi ñược thu sẽ ñược kiểm tra nhờ checksum, nếu ñược thu ñúng sẽ phát lại tín hiệu ACK khẳng ñịnh Nếu segment bị thu lỗi, segment sẽ bị loại bỏ và nó sẽ ñược phát lại Nhờ ACK mà

các segment lỗi hay bị mất sẽ ñược phát lại ñảm bảo ñược tính chính xác của dữ liệu thu

Ngoài ra giao thức TCP còn cung cấp một số chức năng kiểm tra ñường truyền (flow control và congestion control) cho phép kiểm soát và tránh ñược sự tắc nghẽn trên mạng

1.3.2 Giao thức UDP (User Data Protocol)

User Data Protocol là giao thức không liên kết (connectionless) ñược sử dụng trên cơ sở của giao thức IP Các ñơn vị dữ liệu ñược trao ñổi là các UDP datagram Giao thức UDP không cung cấp các cơ chế báo nhận (acknowledgement), không sắp xếp tuần tự các ñơn vị dữ liệu (datagram) ñến và có thể dẫn ñến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo lỗi cho người gửi Tuy vậy UDP cũng cung cấp các cơ chế quản lý số hiệu cổng ñể phân biệt giữa nhiều chương trình ñược chạy trên cùng một máy tính Hơn nữa cấu trúc của UDP datagram ñơn giản nên thời gian trễ truyền dẫn cũng như thời gian xử lý cũng nhanh hơn do ñó tốc ñộ truyền nhanh hơn Các chương trình dựa vào giao thức UDP thường hoạt ñộng tốt trong phạm vi hẹp (local enviroment)

Cấu trúc của một UDP datagram như sau:

Hình 1-9 Cấu trúc của UDP Datagram

Source Port (16bit): số hiệu cổng của trạm nguồn

Destination Port (16bit): số hiệu cổng của trạm ñích

Message Length (16bit): chỉ rõ ñộ dài phần UDP datagram (tính theo byte) bao gồm cả phần data và phần header ðộ dài nhỏ nhất của UDP datagram là 8 byte khi chỉ có phần header

Checksum (16bit): mã kiểm soát lỗi

UDP cũng cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng (port numbers) ñịnh danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm của mạng Do ít chức năng phức tạp nên UDP có xu thế hoạt ñộng nhanh hơn so với TCP Nó thường ñược dùng cho các ứng dụng không ñòi hỏi ñộ tin cậy cao trong giao nhận

1.3.3 Giao thức RTP (Real time Transport Protocol)

RTP ñược coi như một giao thức truyền từ ñầu cuối ñến ñầu cuối (end to end) phục vụ các dữ liệu thời gian thực như audio và video[2] RTP thực hiện việc quản lý

về thời gian truyền, quản lý số hiệu tuần tự, kiểm tra truyền dữ liệu và nhận dạng kiểu

dữ liệu ñược truyền Nhưng RTP không cung cấp bất cứ một cơ chế nào ñảm bảo thời gian truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế nào giám sát chất lượng dịch

vụ Sự giám sát và bảo ñảm về thời gian truyền dẫn

Tương tự như chất lượng dịch vụ ñược thực hiện nhờ hai giao thức là RTCP và RSVP Tương tự như các giao thức truyền dẫn khác, gói tin RTP (RTP packet) bao gồm hai phần là header (phần mào ñầu) và data (phần dữ liệu) Nhưng không giống như các giao thức truyền dẫn khác là sử dụng các trường trong header ñể thực hiện các chức năng ñiều khiển, RTP sử dụng một cơ chế ñiều khiển ñộc lập trong ñịnh dạng của gói tin RTCP ñể thực hiện các chức năng này

Hình 1-10 Cấu trúc gói tin RTP

Version (2bit): chỉ rõ version của RTP hiện tại ñang ñược cài ñặt Hiện tại các giao thức RTP ñược cài ñặt là version

Padding (1bit): có vai trò như bit cờ ñược sử dụng ñể ñánh dấu khi có một số byte ñược chèn thêm vào trong gói Bit này ñược thiết kế ñể thích nghi với việc

sử dụng của các thuật toán mã hóa mà yêu cầu các khối có ñộ dài cố ñịnh và việc truyền những gói tin RTP ở các lớp giao thức thấp hơn

Extention (1 bit): cũng có vai trò như một bit cờ ñược sử dụng ñể ñánh dấu khi

có header mở rộng tiếp theo header cố ñịnh Header mở rộng cung cấp các cơ chế cho phép những người phát triển thử nghiệm bằng cách thêm các chức năng

ñịnh dạng dữ liệu ñộc lập mà yêu cầu các thông tin trong header thêm khi cho

phép một hoạt ñộng bổ sung bỏ qua phần mở rộng

CSRC count (4bit): chỉ rõ số lượng của CSRC (contributing source) có trong RTP header

Marker (1 bit): có vai trò như một bit cờ, trạng thái của nó ñược phụ thuộc vào trường payload type Khi bit này ñược thiết lập nó sẽ chỉ ra rằng trường payload type có mang những thông tin chi tiết ñược ñịnh nghĩa phù hợp với các ứng

dụng mà những thông tin này không ñược ñịnh nghĩa trong các chỉ dẫn của giao thức RTP

Payload type (7bit): chỉ rõ loại thông tin ñược chứa trong các gói

Sequence number (16 bit): cung cấp số thứ tự của các gói Cách này như một cơ chế giúp bên thu có thể thu ñúng thứ tự các gói tin, nhận ra các gói tin bị mất

Các gói tin bị mất sẽ không ñược truyền lại chúng sẽ ñược phía thu xử lý bằng cách sử dụng một thuật toán ñể tái tạo lại các gói tin bị mất Giá trị khởi ñầu của trường sequence number là ngẫu nhiên ñể ñảm bảo tính an toàn và bảo mật thông tin

Time-stamp (32bit): là tham số ñánh dấu thời ñiểm byte ñầu tiên ñược lấy mẫu trong gói RTP Giá trị time-stamp khởi ñầu là ngẫu nhiên các gói RTP phát ñi liên tiếp có thể có cùng giá trị time-stamp nếu chúng cùng ñược phát ñi một lúc

Ví dụ với một bức ảnh số, chúng thường ñược cắt ra làm nhiều phần và mỗi phần ñược chứa trong một gói Những gói ñó khác nhau về thứ tự (sequence number) nhưng chúng cùng có một giá trị time-stamp

Synchronisation source (SSRC) identifier: số nhận dạng nguồn của gói dữ liệu Nếu ứng dụng muốn truyền dữ liệu có nhiều dạng khác nhau trong cùng một thời ñiểm (ví dụ là tín hiệu audio và video) thì sẽ có những phiên truyền riêng cho mỗi dạng dữ liệu Sau ñó ứng dụng sẽ tập hợp các gói tin có cùng số nhận dạng SSRC Số nhận dạng này ñược gán một cách ngẫu nhiên

Contribute source (CSRC) identifier (ñộ dài thay ñổi): ví dụ tại một thời ñiểm

ñích nào ñó mà những tín hiệu audio ñến ñích cần trộn lại với nhau thì giá trị

CSRC sẽ là tập hợp tất cả các giá trị SSRC của các nguốn mà gửi tín hiệu ñến

ñiểm ñích ñó Trường CSRC có thể chứa tối ña là 15 số nhận dạng nguồn

SSRC

Extension header (ñộ dài thay ñổi): chứa các thông tin thêm của gói RTP

1.3.4 Giao thức RTCP (Real-time Transport Control Protocol)

Mặc dù RTP là một giao thức ñộc lập nhưng thường ñược hỗ trợ bởi giao thức RTCP[2] RTCP trả về nguồn các thông tin về sự truyền thông và các thành phần ñích Giao thức ñiều khiển này cho phép gửi về các thông số về bên thu và tự thích nghi với bên phát ví dụ như tự thích nghi kiểu nén tín hiệu và tự ñiều chỉnh lưu lượng dữ liệu cho phù hợp với bên phát Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải gửi ñịnh kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác cũng tham gia ñiều truyền Tùy theo mục

RTCP cung cấp sự nhận dạng mà ñược sử dụng ñể tập hợp các kiểu dữ liệu khác nhau (ví dụ audio và video) ðiều này là cần thiết vì khả năng này không

ñược RTP cung cấp

Nhờ việc ñịnh kỳ gửi các gói tin RTCP mà mỗi phiên truyền có thể theo dõi

ñược số người tham gia RTP không thể sử dụng ñược cho mục ñích này khi

một ai ñó không gửi dữ liệu mà chỉ nhận từ những người khác

Cuối cùng là một chức năng lựa chọn cho phép có thêm thông tin về những người tham gia vào phiên truyền

Tùy thuộc vào giao thức RTP ñược sử dụng cho loại dữ liệu nào mà RTCP cung cấp các thông báo ñiều khiển khác nhau Có 4 loại thông báo ñiều khiển chính ñược giao thức RTCP cung cấp là:

Sender report (SR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan ñến kết quả truyền như tỷ lệ tổn hao, số gói dữ liệu bị mất, khoảng trễ Các thông báo này phát ra từ phía phát trong một phiên truyền thông

Receive report (RR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan ñến kết quả nhận giữa các ñiểm cuối Các thông báo này ñược phát ra từ phía thu trong một phiên truyền thông

Source description (SDES): thông báo bao gồm các thông số mô tả nguồn như tên, vị trí…

Application (APP): thông báo cho phép truyền các dữ liệu của ứng dụng

Hình 1-11 Cấu trúc gói tin RTCP

Version (2bit): chỉ rõ version của giao thức RTP hiện ñang cài ñặt Hiện tại các giao thức RTP ñang ñược sử dụng là version 2

Padding (1bit): có chức năng như một bit cờ chỉ rõ xem trong gói có các byte

ñược chèn thêm hay không

Report counter (5bit): chỉ rõ số thông báo chứa trong gói (mỗi nguồn có một thông báo)

Packet type (8bit): xác ñịnh loại thông báo của gói (SR hoặc RR hoặc APP)

Length (16bit): chỉ rõ ñộ dài của gói

Report (ñộ dài thay ñổi): chứa các thông báo chi tiết

1.3.5 Giao thức SIP (Session Initial Protocol)

Giao thức khởi tạo phiên SIP (Session Initial Protocol) là giao thức ñiều khiển báo hiệu lớp ứng dụng, dùng ñể thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên ña truyền thông Các phiên ña truyền thông gồm: thoại Internet, các hội nghị và các ứng dụng tương tự khác (bao gồm: audio, video và data)[6]

SIP hỗ trợ các phiên ñiểm – ñiểm hoặc ña ñiểm 5 chức năng giao thức SIP sau dùng

ñể thiết lập và kết thúc truyền tin

ðịnh vị thuê bao (user location)

Khả năng thuê bao (user capability)

Tính hiệu lực (sự sẵn sàng trong việc ñược quyền sử dụng các dịch vụ: user availability)

Thiết lập cuộc gọi (call-setup)

Xử lý cuộc gọi (call handling)

SIP ñược xây dựng theo RFC 2543 Là giao thức dựa trên kí tự văn bản (textbased protocol) SIP là một phần của kiến trúc ña truyền thông thuộc nhóm phát triển kĩ thuật mạng Internet IETF (Internet Engineering Task Force) Các chức năng của SIP ñộc lập với nhau, một ñiều quan trọng khác là SIP có thể giao tiếp, liên kết với các giao thức báo hiệu khác như giao thức H.323

Khái quát về SIP

Hệ thống SIP có hai thành phần: các tác nhân người sử dụng (user agents) và các server mạng Bên gọi và bên nhận ñược nhận dạng qua các ñịa chỉ SIP, các bên cần

ñịnh vị server và người sử dụng

Tác nhân người sử dụng (User agents)

Các tác nhân người sử dụng là các ứng dụng hệ thống cuối bao gồm cả máy khách tác nhân người dùng UAC (User-agents Client) và máy phục vụ tác nhân người dùng UAS (User-agents Server) theo cách gọi khác là máy khách và máy phục vụ

Client

Khởi tạo các yêu cầu SIP, ựóng vai trò như tác nhân gọi của người dùng gọi

Server

Nhận các yêu cầu của SIP rồi phản hồi ựáp ứng lại thay cho người dùng Nó

ựóng vai trò như tác nhân người dùng ựược gọi

Các máy phục vụ mạng (Network Servers)

Có hai loại Server mạng STP, ựó là: Proxy Server và Redirect Server

- Proxy Server ựóng vai trò ựại diện cho các client Proxy Server mang chức năng của cả server và client (máy khách) Nó dịch và viết lại phần mào ựầu của thông ựiệp yêu cầu trước khi gửi chung ựi tới các server khác Việc viết lại mào ựầu làm cho Proxy Server có vai trò như nơi tạo ra yêu cầu và

ựảm bảo các thông ựiệp phúc ựáp sẽ quy lại Proxy Server thay vì tới

Client

- Redirect Server nhận các thông ựiệp yêu cầu SIP và gửi lại Client, các thông ựiệp này bao gồm ựịa chỉ của server kế tiếp Redirect Server không tiếp nhận cuộc gọi cũng như không xử lý hay chuyển tiếp thông ựiệp yêu cầu SIP

đánh ựịa chỉ (Addressing)

địa chỉ SIP hay còn gọi là ựịa chỉ ựịnh vị tài nguyên tổng quan URL (SIP

Univeral Resource Locator) ựược ựánh theo dạng sau: user@hosts (người_sử_dụng@máy_chủ) giống như ựịa chỉ thư ựiện tử (email address), SIP URL ựược xác ựịnh qua user@hosts, phần user của ựịa chỉ có thể là tên người

sử dụng hoặc số ựiện thoại người sử dụng còn phần host có thể là tên miền hoặc

ựịa chỉ mạng

định vị máy phục vụ (Locating a server)

Một máy khách Client có thể gửi một thông ựiệp yêu cầu SIP theo hai cách sau: trực tiếp với 1 proxy server nội hạt ựã ựược cấu hình với nó hoặc tới ựịa chỉ IP với cổng tương ứng ựịa chỉ SIP URL Theo cách thứ nhất gửi một thông ựiệp yêu cầu SIP tương ựối dễ dàng Còn theo cách thứ hai sẽ gặp một số rắc rối vì những nguyên nhân sau:

- Client phải xác ñịnh ñược ñịa chỉ IP số hiệu cổng của Server mà thông

ñiệp sẽ tới Nếu số hiệu cổng (Port number) chưa ñược liệt kê trong ñịa chỉ

yêu cầu SIP URL thì cổng mặc ñịnh là 5060

- Nếu loại giao thức (protocol type) chưa ñược liệt kê trong SIP URL, client phải cố gắng liên kết với server thông qua giao thức UDP sau ñó là TCP

- Tiếp theo, client truy vấn DNS Server (Domain Name System: máy phục

vụ hệ thống tên miền) ñể tìm ra ñịa chỉ IP của Server ñích Nếu, không tìm

ñược ñịa chỉ này, client không thể ñịnh vị ñược server và do ñó không thể

gửi ñi thông ñiệp yêu cầu

Giao dịch SIP (SIP Transaction)

Sau khi phân tích ñịa chỉ, client gửi các thông ñiệp yêu cầu (request) tới server

và nhận lại một hoặc nhiều thông ñiệp ñáp ứng (respone) Mọi yêu cầu và ñáp

ứng có liên quan tới cùng một hoạt ñộng (activity) ñều là một phần của giao

dịch SIP ðể cho ñơn giản và nhất quán, các trường trong phần mào ñầu (header) của các thông ñiệp yêu cầu phải phù hợp với các trường trong phần mào ñầu của các thông ñiệp ñáp ứng

Các giao dịch SIP có thể ñược truyền ñi trong các gói UDP hoặc TCP Nếu sử dụng gói TCP, mọi thông ñiệp yêu cầu và ñáp ứng liên quan ñến phiên giao dịch SIP có thể ñược truyền trên cùng một kết nối Hơn nữa, các giao dịch SIP riêng biệt cũng có thể ñược truyền qua cùng một kết nối TCP Nếu dùng UDP, thông ñiệp ñáp ứng gửi tới ñịa chỉ lấy từ phần mào ñầu của thông ñiệp request

ðịnh vị người sử dụng (Locating a user)

Trong thực tế một user ñích có thể di chuyển từ một endsystem (hệ thống cuối) tới nhiều endsystem khác, ví dụ một user có thể di chuyển từ một mạng Lan ñộc lập về nhà thông qua một kết nối tới ISP (Internet Service Provider) hoặc qua kết nối Internet công cộng (Public Internet) trong khi ñang tham gia hội nghị Tuy nhiên, ñể ñịnh vị các dịch vụ, SIP cần ñiều tiết tính mềm dẻo và tính di

ñộng của các hệ thống IP Vị trí các hệ thống cuối này có thể ñược ñăng ký với

một SIP server hoặc với các server ñịnh vị khác bên ngoài phạm vi của SIP Theo cách sau, SIP lưu trữ danh sách các vị trí dựa trên các server ñịnh vị, các server này có thể phản hồi lại danh sách các host thích hợp (multihost possibility)

Việc ñịnh vị và kết quả của việc ñịnh vị một user phụ thuộc loại SIP server

ñang ñược sử dụng Một SIP redirect server chỉ ñơn giản gửi lại toàn bộ danh

sách các vị trí và cho phép client ñịnh vị user một cách trực tiếp, còn một SIP Proxy Server sẽ thử các ñịa chỉ một cách song song cho tới khi cuộc gọi hoàn thành

Các bản tin của SIP

SIP là một giao thức dựa trên ký tự văn bản với cú pháp bản in và các trường mào

ñầu ñồng nhất với giao thức truyền siêu văn bản HTTP (Hypper Text Transfer

Protocol) Các bản tin của SIP truyền trên cùng một kết nối TCP hoặc bó dữ liệu UDP

Hình 1-13 Ví dụ một bản tin SIP

Một số trường mào ñầu ñơn giản :

Hình 1-14 Một số trường mào ñầu SIP

INVITE : ðể chỉ thị rằng thuê bao hoặc dịch vụ ñược mời tham gia vào một phiên Nó bao gồm một mô tả phiên và ñối với các cuộc gọi song công thì bên chủ gọi chỉ thị phương thức truyền thông (media) trong bản tin này Theo phương pháp ñơn giản này các bên có thể xác ñịnh ñược các khả năng của bên kia và bắt ñầu một phiên hội thoại

ACK : Những yêu cầu này tương ứng với một yêu cầu INVITE Chúng là sự xác nhận cuối cùng từ một hệ thống cuối và chấm dứt một giao dịch ñược khởi tạo bởi INVITE

SIP Header

INVITE sip:5120@192.168.36.180 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060 From: sip:5121@192.168.6.21 To: <sip:5120@192.168.36.180>

-Call-ID: c2943000-e0563-2a1ce-2e323931@192.168.6.21 CSeq: 100 INVITE

Expires: 180 User-Agent: Cisco IP Phone/ Rev 1/ SIP enabled Accept: application/sdp

Contact: sip:5121@192.168.6.21:5060 Content-Type: application/sdp

OPTIONS : Bản tin này cho phép truy vấn và tập hợp các khả năng của user agent và network server Tuy nhiên yêu cầu này không ñược dùng ñể thiết lập phiên

BYE: Bên chủ gọi và bị gọi sử dụng yêu cầu này ñể giải phóng cuộc gọi Trước khi thực sự giải phóng cuộc gọi, user agent gửi yêu cầu này tới server ñể cảnh báo rằng nó muốn giải phóng phiên làm việc

CANCEL: Yêu cầu này cho phép user agent và network server xoá bỏ bất kỳ một yêu cầu nào ñang thi hành

REGISTER: yêu cầu này ñược client dùng ñể ñăng ký thông tin với SIP server

Các bản tin ñáp ứng

- 1xx Informational (vd 100 Trying, 180 Ringing)

- 2xx Successful (vd 200 OK, 202 Accepted)

- 3xx Redirection (vd 302 Moved Temporarily)

- 4xx Request Failure (e.g 404 Not Found, 482 Loop Detected)

- 5xx Server Failure (e.g 501 Not Implemented)

- 6xx Global Failure (e.g 603 Decline)

Quá trình thiết lập cuộc gọi

Hình 1-15 Thiết lập cuộc gọi SIP ñơn giản

Theo kiểu Proxy :

Location Server

Hình 1-17 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Proxy Server

(1) Client gửi bản tin INVITE chứa thông tin về bên bị gọi tới Proxy Server

(2) Proxy server xác ñịnh vị trí của bên bị gọi bằng cách sử dụng các ñịa chỉ ñược cung cấp trong bản tin INVITE và location server

(3) Location Server gửi trả lại Proxy Server thông tin ñã yêu cầu

(4) Proxy server gửi yêu cầu INVITE tới ñịa chỉ mà nó vừa xác ñịnh ñược

(5) Bên bị gọi (server) ñáp ứng lại bằng bản tin thành công 200 OK

(6) Proxy server lại ñáp ứng lại bên Client bằng bản tin 200 OK

(7)(8) Client xác nhận bằng bản tin ACK Bản tin này ñược gửi qua Proxy server hoặc ñược gửi trực tiếp tới bên bị gọi

Theo kiểu redirect :

UAC Client

UAS Redirect

server

Location server

Hình 1-18 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Redirect Server

(1) Client gửi bản tin INVITE chứa thông tin về bên bị gọi tới Redirect Server

(2 Redirect Server xác ñịnh vị trí của bên bị gọi bằng cách sử dụng các ñịa chỉ ñược cung cấp trong bản tin INVITE và location server

(3) Location Server gửi trả lại Proxy Server thông tin ñã yêu cầu

(4) Sau khi ñã xác ñịnh ñược vị trí của thuê bao thì Redirect server gửi trực tiếp ñịa chỉ vừa nhận ñược cho phía Client

(5) Client gửi bản tin ACK tới Redirect server ñể hoàn tất phiên giao dịch

(6) Client gửi trực tiếp yêu cầu INVITE tới bên bị gọi

(7)(8) Bên bị gọi ñáp ứng bằng bản tin 200 OK và bên chủ gọi xác nhận bằng bản tin ACK

1.3.6 Giao thức H.323

H.32x là họ giao thức của ITU-T ñịnh nghĩa các dịch vụ ña phương tiện qua các mạng khác nhau và H.323 là một phần trong họ này H.323 là giao thức xác ñịnh các thành phần, các giao thức cũng như các bước thực hiện ñể cung cấp dịch vụ ña phương tiện qua mạng gói[6] Các dịch vụ ña phương tiện ở ñây có thể là truyền tín hiệu tiếng, tín hiệu hình thời gian thực và dữ liệu Mạng gói có thể là Internet, EN (Enterprise Network), LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network)

H.323 có thể cung cấp 1 trong 3 dịch vụ sau tiếng, hình hay dữ liệu cũng như tổ hợp các dịch vụ trên nên nó có thể ñược ứng dụng ở nhiều nơi như ứng dụng tại nhà khách hàng, doanh nghiệp hay công nghiệp giải trí Ngoài ra nó có thể ñược sử dụng

ñể cung cấp dịch vụ ña phương tiện ña ñiểm (multipoint multimedia communications)

Các thành phần của H.323

Giao thức H.323 ñịnh nghĩa 4 thành phần sau: ñầu cuối (terminal – ñược ký hiệu

là T), cổng (gateway - GW), bộ giữ cổng (gatekeeper - GK), và ñơn vị ñiều khiển ña

ñiểm (multipoint control unit - MCU) Riêng với GK thì ñây là thành phần lựa chọn,

có thể có hoặc không có trong mạng Và GW và MCU thường ñược coi là các ñiểm cuối (endpoint)

Các thành phần này có thể ñược tập trung trong một hệ thống ñơn hay ñược lắp

ñặt ở nhiều hệ thống khác nhau tại những vị trí ñịa lý cũng như vật lý khác nhau

Mô hình mạng H.323 ñược thể hiện trong hình sau:

Hình 1-19 Mô hình mạng H.323 ñơn giản

Chồng giao thức mà H.323 hỗ trợ ñược trình bày trong hình sau:

Hình 1-20 Các giao thức thuộc H.323

Terminal

Là thành phần dùng trong truyền thông 2 chiều ña phương tiện thời gian thực

ñược dùng trong việc kết nối các cuộc gọi ðầu cuối H.323 có thể là một máy tính,

một ñiện thoại, ñiện thoại truyền hình, hệ thống voicemail, thiết bị IVR (Interactive Voice Response) hay là 1 thiết bị ñộc lập có các ứng dụng ña phương tiện H.323

Ngoài ra nó còn tương thích với ñầu cuối H.324 của mạng chuyển mạch kênh và mạng

di ñộng, ñầu cuối H.310 của

B-ISDN, ñầu cuối H.320 của ISDN, v.v

Một ñầu cuối H.323 phải hỗ trợ các ñặc tính sau:

− H.245 cho việc trao ñổi khả năng của ñầu cuối và ñể tạo các kênh thông tin

− H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi

− RAS cho việc ñăng ký và ñiều khiển các hoạt ñộng quản lý khác với GK

− RTP/RTCP ñược sử dụng cho việc truyền các gói thông tin thoại và hình

− G.711 cho quá trình mã hóa và giải mã tiếng nói, T.120 cho hội thảo dữ liệu và hỗ trợ khả năng tương tự của MCU

Hình sau minh họa các giao thức mà một ñầu cuối H.323 phải hỗ trợ:

Hình 1-21 Chồng giao thức tại ñầu cuối H.323

Gateway

GW là thành phần dùng ñể kết nối 2 mạng khác loại nhau Một cổng H.323 dùng

ñể liên kết mạng H.323 với mạng không phải là mạng chuẩn H.323 Việc kết nối giữa

2 mạng khác loại nhau thực hiện ñược nhờ việc dịch các giao thức (protocol translation) khác nhau cho quá trình thiết lập và giải tỏa cuộc gọi, việc chuyển ñổi dạng thông tin giữa các mạng khác nhau và việc truyền thông tin giữa các mạng kết nối với GW Tuy nhiên một GW sẽ không cần thiết cho việc liên lạc giữa các ñầu cuối thuộc cùng mạng H.323

Cấu tạo của một gateway bao gồm một Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) ñược minh họa trong hình vẽ sau:

Hình 1-21 Cấu tạo của gateway

Gatekeeper

Một GK ñược xem là bộ não của mạng H.323, nó chính là ñiểm trung tâm cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323 Mặc dù là thành phần tùy chọn nhưng GK cung cấp các dịch vụ quan trọng như việc dịch ñịa chỉ, sự ban quyền và nhận thực cho ñầu cuối terminal và GW, quản lý băng thông, thu thập số liệu và tính cước

Ngoài ra nó cũng cung cấp dịch vụ ñịnh tuyến cuộc gọi ðây là một chức năng có rất nhiều ưu ñiểm vì quá trình giám sát cuộc gọi cũng như ñịnh tuyến qua GK sẽ cung cấp hoạt ñộng mạng tốt hơn ðiều này là do việc GK ñưa ra quyết ñịnh ñịnh tuyến dựa trên rất nhiều yếu tố, ví dụ như yếu tố cân bằng tải giữa các GW

Hình 1-22 Chức năng của một Gatekeeper

Các chức năng cần thiết của một GK:

− Dịch ñịa chỉ (Address Translation): một cuộc gọi ñi trong mạng H.323 có thể dùng

bí danh (alias) ñể chỉ ñịa chỉ của ñầu cuối ñích (destination terminal) Do ñó ta cần phải sử dụng chức năng này ñể dịch bí danh sang ñịa chỉ H.323

− Quản lý việc thu nhận ñiểm cuối (Admission Control): GK sử dụng báo hiệu RAS ñể quản lý việc tham gia vào mạng H.323 ñể có thể tham gia vào một kết nối nào ñó của các

ñiểm cuối dựa vào một số tiêu chuẩn như băng thông còn trống, sự cho phép hay một

số tiêu chuẩn khác mà một số yêu cầu ñặc biệt khác ñòi hỏi ñáp ứng

− ðiều khiển băng thông (Bandwidth Control): GK ñiều khiển băng thông bằng báo hiệu RAS Ví dụ nếu người ñiều hành mạng ñã xác ñịnh số cuộc gọi tối ña ñược thực hiện cùng lúc thì mạng có quyền từ chối bất cứ cuộc gọi nào khi số cuộc gọi tại thời

ñiểm ñó ñã ñạt ñến ngưỡng này

− Quản lý vùng hoạt ñộng (Zone management): GK chỉ có thể thực hiện các chức năng trên ñối với các terminal, GW và MCU thuộc vùng quản lý của nó Hay nói cách khác

GK ñịnh nghĩa các ñiểm cuối (endpoint) nó quản lý

Các chức năng tùy chọn của GK:

− Báo hiệu ñiều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling)

− Chấp nhận cuộc gọi (Call Authorization): GK có quyền quyết ñịnh cho một ñiểm cuối (endpoint) có thể thực hiện một cuộc gọi hay không

− Quản lý cuộc gọi (Call Management): chức năng này cho phép GK lưu trữ tất cả các thông tin về các cuộc gọi mà nó xử lý (các cuộc gọi xuất phát từ vùng hoạt ñộng của nó)

Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225

ðây là giao thức hỗ trực các chức năng báo hiệu cho một cuộc gọi, ñược sử dụng

ñể thiết lập kênh kết nối giữa các endpoint Quá trình trao ñổi các bản tin báo hiệu

cuộc gọi H.225 ñược thực hiện qua kênh báo hiệu cuộc gọi, là kênh truyền tin cậy sử dụng giao thức TCP

Các bản tin H.225 ñược trao ñổi trực tiếp giữa các endpoint nếu không có GK trong mạng H.323 Nếu trong mạng có GK, các bản tin này có thể ñược truyền trực tiếp giữa các endpoint hay ñược truyền thông qua GK ñể tới các endpoint Cách thức truyền sẽ ñược xác ñịnh trong quá trình thực hiện báo hiệu RAS, qua bản tin tham gia cuộc gọi

Các bản tin cơ bản bao gồm:

− Bản tin SETUP: ñược sử dụng khi một ñiểm cuối muốn thực hiện một kết nối với

một ñiểm cuối khác Nếu nó sử dụng cách thức truyền thông qua GK thì muốn phát bản tin này ñi trước hết nó phải nhận ñược bản tin ACF của GK