Tiểu luận Chuyên đề chuyển mạch Routing VoIP

Khi một khách hàng quay số thực hiện cuộc gọi việc định tuyến cuộc gọi từ mộttổng đài chuyển mạch trung tâm này đến một tổng đài chuyển mạch trung tâm khácthường dựa trên môi trư

Trang 1

Chuyên đề chuyển mạch: Routing VoIP

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

2

DANH MỤC HÌNH VE 2

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương I: 5

ĐỊNH TUYẾN VoIP: TÍNH TƯƠNG KẾT GIỮA IP VÀ PSTN 5

I.ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN SỬ DỤNG INTERNET 6

I.1.Các khái niệm yêu cầu 6

I.2.Bộ tương thích VoIP 8

Hình 1.3.1: Ví dụ về đánh địa chỉ và định tuyến cuộc gọi 9

I.4.Giám sát dịch vụ 13

I.5.Kỹ thuật lưu lượng 14

I.6.Bộ tương thích VoIP: Một kịch bản thay thế 17

II.ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN: PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ IP 17

III.LIÊN KẾT MẠNG IP-PSTN CHO VoIP 18

III.1.Chức năng của Gateway 18

III.2.Cơ bản về đánh địa chỉ SIP 19

III.3.SIP phone to POTS phone 20

III.4.POTS phone to SIP phone 24

III.5.PSTN-IP-PSTN 25

III.6.Kĩ thuật lưu lượng 27

III.7.Mối tương quan với việc sử dụng MPLS 28

IV.PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP 28

IV.1.Kiến trúc IMS 28

IV.2.Định tuyến cuộc gọi 30

V.MÔI TRƯỜNG NHIỀU NHÀ CUNG CẤP KHÔNG ĐỒNG NHẤT 32

V.1.Thông qua định tuyến 32

V.2.Lựa chọn nhà cung cấp thay thế 33

Trang 2

Chương II: 35

TỔNG KẾT 35

DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.1.1: Luồng cuộc gọi: thiết lập và ngắt với Q.931 và SS7 ISUP 6

MỤC LỤC 1

2

DANH MỤC HÌNH VE 2

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương I: 5

ĐỊNH TUYẾN VoIP: TÍNH TƯƠNG KẾT GIỮA IP VÀ PSTN 5

I.ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN SỬ DỤNG INTERNET 6

I.1.Các khái niệm yêu cầu 6

I.2.Bộ tương thích VoIP 8

Hình 1.3.1: Ví dụ về đánh địa chỉ và định tuyến cuộc gọi 9

I.4.Giám sát dịch vụ 13

I.5.Kỹ thuật lưu lượng 14

I.6.Bộ tương thích VoIP: Một kịch bản thay thế 17

II.ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN: PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ IP 17

III.LIÊN KẾT MẠNG IP-PSTN CHO VoIP 18

III.1.Chức năng của Gateway 18

III.2.Cơ bản về đánh địa chỉ SIP 19

III.3.SIP phone to POTS phone 20

III.4.POTS phone to SIP phone 24

III.5.PSTN-IP-PSTN 25

III.6.Kĩ thuật lưu lượng 27

III.7.Mối tương quan với việc sử dụng MPLS 28

IV.PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP 28

IV.1.Kiến trúc IMS 28

Trang 3

IV.2.Định tuyến cuộc gọi 30

V.MÔI TRƯỜNG NHIỀU NHÀ CUNG CẤP KHÔNG ĐỒNG NHẤT 32

V.1.Thông qua định tuyến 32

V.2.Lựa chọn nhà cung cấp thay thế 33

Chương II: 35

TỔNG KẾT 35

Trang 4

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮTCMTS Cable Modem Termination

System

Hệ thống kết cuối modem cáp

DNS Domain Name System Hệ thống phân giải tên miền

IP Internet Protocol Giao thức Internet

MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTA Multimedia Terminal Adapter Bộ tương thích đa phương tiện đầu cuốiOPC Origination Point Code Mã của điểm phát sinh

PCM Pulse-code modulation Điều chế xung mã

PSTN Public switched telephone

network

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SIP Session Intition Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SONET Synchronous optical network Mạng quang đồng bộ

SS7 Signaling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7

TCP Transmission Control protocol Giao thức điều khiển truyền

TDM Time division multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gianUDP User datagram protocol Giao thức dữ liệu người dùng

UNI User-Network Interface Giao diện người sử dụng - mạng

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua IP

LỜI NÓI ĐẦU

Trang 5

Hiện nay việc thực hiện một cuộc gọi VoIP đã trở nên khá quen thuộc,với những công nghệ kỹ thuật ngày càng cao càng cho chất lượng cuộc gọi tốt hơn, thật hơn Với nhiều ưu điểm như chi phí cuộc gọi, VoIP ngày càng được sử dụng nhiều và trở nên quan trọng hơn trong đời sống hàng ngày Để hiểu rõ hơn trong việc định tuyến cuộc gọi VoIP chúng Em đã tìm hiểu phần “VoIP Routing: Interoperability Through IP and

PSTN” trong cuốn “Network Routing Algorithms, Protocol, and Architectures

(Deepankar Medhi, Karthikeyan Ramasamy)”

Nội dung chuyên đề gồm hai chương và công việc của từng thành viên trong nhóm như sau:

Chương I: Định tuyến VoIP

Phần I: Định tuyến cuộc gọi PSTN sử dụng Internet (Quách Văn Tuyên)

Phần II: Địnhtuyến cuộc gọi PSTN: Phương pháp quản lý IP.

Phần V: Môi trường nhiều nhà cung cấp không đồng nhất.

Chương II: Kết luận

Do một số hạn chế về kiến thức và khả năng nên còn có nhiều thiếu sót và không tránh khỏi sự chưa sâu sắc về một số vấn đề, rất mong được sự quan tâm và đóng góp của Thầy, Cô giảng viên để chúng Em có thể hiểu sâu hơn về vấn đề này.

Chúng Em xin chân thành cảm ơn Ths Hoàng Trọng Minh đã hướng dẫn giúp chúng em hoàn thành chuyên đề này!

Nhóm sinh viên thực hiện:

Đặng Văn TânPhan Việt TuấnQuách Văn Tuyên

Chương I:

ĐỊNH TUYẾN VoIP: TÍNH TƯƠNG KẾT GIỮA IP VÀ PSTN

Trang 6

I ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN SỬ DỤNG INTERNET.

I.1 Các khái niệm yêu cầu.

Khi một khách hàng quay số thực hiện cuộc gọi việc định tuyến cuộc gọi từ mộttổng đài chuyển mạch trung tâm này đến một tổng đài chuyển mạch trung tâm khácthường dựa trên môi trường chuyển mạch TDM Phần từ phía điện thoại khách hàngtới tổng đài chuyển mạch trung tâm được giả sử là tín hiệu tương tự và được kết nối

trực tiếp qua sợi dây cáp đồng Phần này được coi là giao diện khách hàng - mạng

(UNI)

Tóm lại, UNI cung cấp các dịch vụ chức năng sau: khi một khách hàng nhấc ốngnghe nhận cuộc gọi tại nơi thuê bao cư trú, tổng đài nhận ra rằng ống nghe đã đượcnhấc và tổng đài sẽ cấp âm mời quay số Khi nghe thấy âm mời quay số, khách hàngquay số để kết nối với thuê bao muốn gọi Nếu tổng đài thiết lập kết nối thành công,khách hàng sẽ nghe thấy chuông báo Cuộc thoại được thực hiện nếu thuê bao bên kianhấc ống nghe nhận cuộc gọi, và UNI mang tín hiệu thoại tương tự tới tổng đài trungtâm; sau đó tín hiệu này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu 64Kb/s cho sóng mang nó.Khi cuộc thoại kết thúc, một trong hai thuê bao có thể đặt ống nghe xuống và tại thờiđiểm này điện thoại sẽ trở về trạng thái rỗi

Điều gì khác biệt nếu chúng ta muốn thay đổi phần UNI tương tự bằng một môitrường công nghệ khác? Có hai mặt cần xem xét: một là thay thế đường kết nối trựctiếp bằng một chế độ kết nối mạng không trực tiếp; hai là thay đổi phương thức truyềnthông dựa trên một môi trường truyền thông gói Ngoài ra, nó bắt buộc phải có các bộtương thích đâu cuối cơ bản (điện thoại đầu cuối và tổng đài trung tâm đầu cuối)

Lấy ví dụ một vài khả năng cho phần UNI khi giao thức dữ liệu có thể được sửdụng Để minh họa, chúng ta giả sử rằng giao thức ITU-T Q.931được sử dụng; đây làgiao thức cung cấp điều khiển cơ bản cuộc gọi cho việc báo hiệu truy nhập Trong mộtphần mạng PSTN vẫn có thể sử dụng báo hiệu SS7 Sau đó, luồng bản tin cho việc

thiết lập cuộc gọi và ngắt cuộc gọi, thông thường được xem như dòng cuộc gọi, như đã

thể hiện ở hình 1.1.20.1 Như đã thấy, Q.931 có một bản tin cài đặt mà có thể về cơbản được xét tương đương với bản tin ISUP của SS7

Để UNI có thể hoạt động thì tổng đải trung tâm phải có một bộ tương thích tốt Bộ

tương thích này là một cổng phương tiện hoặc cổng báo hiệu Cổng này có khả năng

giao tiếp với bộ tương thích VoIP cho tổng đài của những bản tin kết nối cuộc gọi vàcác gói thoại Chức năng của cổng này cũng có thể được tích hợp vật lý với tổng đàichuyển mạch trung tâm Trong môi trường này, tổng đài chuyển mạch trung tâm thựchiện quản lý cuộc gọi thông qua cổng này Chú ý rằng cổng đầu cuối có thể sẽ cần có

Trang 7

một giao diện IP cơ bản, do đó nó có thể nhận và giải thích rõ kích thước gói các bảntin Q.931; thêm nữa, nó cũng phải có một giao diện để có thể giao tiếp với tổng đàichuyển mạch trung tâm đầu cuối cho việc sử dụng bản tin SS7 Khi trả lời, cổng sẽ

Hình 1.1.1: Luồng cuộc gọi: thiết lập và ngắt với Q.931 và SS7 ISUP.

cần tạo ra một bản tin Q.931 để gửi tới bộ tương thích VoIP thông qua một mạng IP.Hình 1.1.1 thể hiện quy trình kết nối một điện thoại tới mạng PSTN

Trang 8

Hình 1.1.2: Công nghệ thay đổi truy nhập (UNI) trong mạng điện audio: (a) theo

phương thức truyền thống, (b) sự hợp nhất vào một mạng IP.

I.2 Bộ tương thích VoIP.

Giao diện vật lý của bộ tương thích VoIP yêu cầu một khe cắm RJ-11 để kết nối vớiđiện thoại, và sau đó để kết nối đến một mạng IP thông qua Ethernet thì nó được mởrộng thêm khe cắm Ethernet RJ-45 Ngoài ra, bộ tương thích VoIP cần đáp ứng nhữngyêu cầu dưới đây:

- Phần mềm dựa trên nền IP và có thể tạo ra các gói IP khi được lệnh truyền dẫncủa các lớp cao hơn theo định dạng Ethernet

- Có phần mềm ứng dụng bổ sung/chức năng để tạo ra các bản tin Q.931, sự đónggói thoại, và khả năng tạo âm như âm quay số để có thể nghe trên ống nghe củangười nhận

Tổng đài chuyển mạch trung tâm sẽ sử dụng bộ tương thích VoIP như một proxy

I.3 Gán địa chỉ và Định tuyến.

Tiếp theo, chúng ta cần giải quyết sự tương thích giữa hai phương pháp đánh địachỉ: E.164 cho PSTN và IPv4 cho Internet (tương tự với IPv6) Một yêu cầu cơ bản đó

là một số điện thoại được gán/gắn cố định với một tổng đài chuyển mạch trung tâm cụthể; số điện thoại này có thể được gán như một số tự nhiên hoặc thông qua số di động.Yêu cầu thứ hai đó là cả hai bộ tương thích VoIP và cổng phương tiện/báo hiệu được

Trang 9

gắn vào tổng đài chuyển mạch trung tâm phải có địa chỉ IP đính kèm vào chúng Chú ýrằng bộ tương thích VoIP yêu cầu quyền cho phép để giao tiếp với cổng báohiệu/phương tiện, nó có thể được hoàn thành nếu thuê bao có được nhà cung cấp VoIP

Hình 1.3.1: Ví dụ về đánh địa chỉ và định tuyến cuộc gọi.

từ nhà cung cấp dịch vụ điện thoại của nó và quyền xử lý, với trường hợp trước khiđược cấu hình, nó có thể bao gồm thông tin địa chỉ phần cứng, của bộ tương thíchVoIP Nó cũng có thể được chú ý rằng nhà cung cấp không yêu cầu gán địa chỉ IP tĩnhcho mỗi bộ tương thích VoIP

Việc định tuyến cuộc gọi được minh họa như ở hình 1.3.1 Điện thoại E.164 có số+1-816-339-1706 +1 là mã định vị quốc gia (vùng Bắc Mỹ, cụ thể là Mỹ), 816 là mãvùng Như vậy, tổng đài trung tâm mà con số này được gán cho là 816-339, và có điểmmã hóa SS7 được gắn như là 243.1.3 Giả sử gọi nhà cung cấp dịch vụ đó đã gán khốiđịa chỉ này và vận hành tổng đài chuyển mạch trung tâm sẽ được coi như nhà cung cấp

X Và giả sử rằng cổng báo hiệu/phương tiện được tích hợp chức năng chuyển mạch

có địa chỉ IP tĩnh, 2.98.179.1 Sự cấp phát của số +1-816-339-1706 tới thuê bao (“thuêbao A”) bởi nhà cung cấp X yêu cầu một địa chỉ bưu cục địa phương Để sử dụng bộtương thích VoIP, thuê bao A nếu muốn sẽ thiết lập dịch vụ Sau đây là các bước thựchiện:

- Thuê bao A kết nối một điện thoại POST tới bộ tương thích VoIP

- Thuê bao A kết nối bộ tương thích VoIP đến Internet

- Bộ tương thích VoIP yêu cầu một địa chỉ IP, phát tín hiệu yêu cầu, thông quagiao thức cấu hình host động; giả sử dải địa chỉ là 42.42.34.12

- Bộ tương thích VoIP có địa chỉ IP là 42.42.34.12 bắt đầu phiên cấu hình ban đầuvới cổng có địa chỉ IP 2.98.179.1 Đến một thời điểm cả hai thiết bị đều có địa chỉ

Trang 10

Internet, bất kỳ một gói tin nào được tạo ra từ bộ tương thích VoIP sẽ được địnhtuyến thông qua Internet đến đích có địa chỉ là 2.98.179.1 Thông qua việc xử lýnày, số điện thoaijcuar thuê bao +1-816-339-1706 được kiểm tra và lưu trữ trong

bộ tương thích VoIP

Thuê bao A có khả năng thực hiện cuộc gọi Giả sử rằng thuê bao A muốn gọi đếnmột thuê bao khác (thuê bao B) có số điện thoại là +1-816-367-2525 Cả hai thuê baođều có cùng một mã vùng Giả sử rằng thuê bao B sử dụng một POST để kết nối từtổng đài chuyển mạch trung tâm thông qua kỹ thuật tương tự bằng mạng dây cáp đồngđến tổng đài chuyển mạch trung tâm được định danh là 816-367 Các bước sau sẽ xảyra:

- Thuê bao A nhấc ống nghe, lúc này điện thoại sẽ ở trạng thái nhấc máy Bộ tươngthích VoIP có địa chỉ IP 42.42.34.12 tạo ra một gói tin thông báo và được địnhtuyến đến cổng có địa chỉ IP 2.98.179.1; cổng này kiểm tra với tổng đài chuyểnmạch trung tâm, được nhận dạng với số mã vùng định tuyến (LRN) là 816-339-

0000, nếu đúng dịch vụ âm quay số có thể sẽ được cung cấp Nếu chuyển mạch sốsẵn sàng cho phép chuyển âm mời quay số, cổng gửi một gói trả lời về cho bộtương thích IP ở địa chỉ 42.42.34.12 để xác nhận dịch vụ âm mời quay số Bộtương thích VoIP sau đó tạo ra âm mời quay gửi đến điện thoại thuê bao A; chú ýrằng âm mời quay số không được cổng tạo ra; cổng chỉ tạo ra một gói dữ liệu đểxác địch dịch vụ âm mời quay số trong khi bộ tương thích VoIP mới thực sự tạo ra

âm mời quay số

- Vì đây là một cuộc gọi nội hạt, thuê bao A quay số 367-2525 để kết nối đến thuêbao B Các số 367-2525 của thuê bao bị gọi B và các số 339-1706 của thuê bao gọi

A được ghép vào tải trọng của gói do bộ tương thích VoIP tạo ra để gửi đến cổng

có địa chỉ 42.42.34.12; gói này sau đó được bản tin Q.931 SETUP đính kèm vàomột gói tin IP

- Tổng đài trung tâm là tổng đài chủ của thuê bao A sẽ xác định rõ nhóm trung kếđầu ra và định tuyến, yêu cầu xác nhận dữ liệu cơ sở SCP nếu thấy cần thiết, sau đóphân phối đến số thuê bao 367-2525 Tổng đài trung tâm gốc với điểm mã hóa địachỉ SS7 của nó (được đánh dấu là 243.1.3) sẽ định nghĩa địa chỉ SS7 cho chuyểnmạch TDM kế tiếp, và cứ như vậy cho đến khi tín hiệu đến tổng đài trung tâm đích(được đánh dấu với điểm mã hóa địa chỉ SS7 là 244.1.1) Khi nhận được tín hiệungay lập tức chuông điện audio của thuê bao B reo, bản tin SS7 sẽ được truyền trởlại cho tổng đài trung tâm gốc Chuyển mạch này sẽ chịu trách nhiệm tạo ra mộtbản tin Q.931 ALERTING bằng cổng của nó để định ra chuông báo cuộc gọi cho

Trang 11

thuê bao A Khi nhận bản tin này, bộ tương thích VoIP sẽ tạo ra âm thanh chochuông reo để phát cho thuê bao A nghe thấy

- Nếu thuê bao B ngay lập tức nhận cuộc gọi (bên bị gọi ở trạng thái nhấc máy),ngay sau đó tổng đài chuyển mạch trung tâm của bên B sẽ tạo một bản tin báo hiệuSS& ANM gửi trực tiếp đến tổng đài gốc Ngay khi nó nhận bản tin này, tổng đàichuyển mạch trung tâm gốc sẽ tạo ra một bản tin Q.931 CONNECT thông quacổng của nó, bản tin này được truyền đến bộ tương thích VoIP Do đó, bộ tươngthích sẽ nhận được bản tin một cách sớm nhất, nó sẽ chỉ định trạng thái kết nối(CONNECT) bằng cách dừng chuông và cung cấp kết nối để truyền thoại

Một khi trạng thái kết nối được thiết lập, việc đóng gói thoại sẽ thực hiện càng sớmcàng tốt để cuộc thoại được bắt đầu Sự đóng gói sẽ sảy ra ngay tại cổng nơi có mộtluồng thoại được kết nối trực tiếp đến thuê bao A và tại bộ tương thích VoIP nơi cómột luồng thoại được trực tiếp đến thuê bao B; trong trường hợp trước, địa chỉ IPnguồn là 42.42.34.12 và địa chỉ IP đích là 2.98.179.1; trong trường hợp sau, địa chỉ IPnguồn là 2.98.179.1 và địa chỉ IP đích là 42.42.34.12 Cả hai đầu cuối đều cần thựchiện việc truyền các gói thoại Tại bộ tương thích VoIP, nó sẽ cần phải chuyển đổisang dạng tín hiệu tương tự trong dải 4 KHz cho mang điện thoại, và cùng lúc đó tạicổng cũng thực hiện chuyển đổi tín hiệu dạng tương tự sang mã PCM 64-kb/s như đãbiết trong chuẩn G.711 cho việc truyền dẫn trong TDM và trong mạng lõi của PSTN.Trừ khi, chuẩn chuyển đổi thoại ở ngay tại cổng là chuẩn khác, G.711 là nền tảng chocác gói VoIP sẽ được đưa tới bộ tương thích VoIP; do đó, bộ tương thích VoIP phảitheo G.771 để nó tương thích với cổng

Sự khác biệt gói tin IP có chức năng cho báo hiêu cuộc gọi hay cho phương tiệnthoại được phân biệt ở giao thức lớp vận chuyển thông qua sự khác biệt về các số hiệucổng truyền tải Và để việc việc phân phối có tính tin cậy, các gói Q.931 có thể đượcmang trong một phiên TCP; vì một vài gói thoại bị mất có thể bỏ qua được, các góithoại cũng có thể được mang theo thông qua giao thức UDP

Giả sử rằng thuê bao A muốn thực hiện cuộc gọi đến một số ở một nước khác giốngnhư số +91-11-62345678 (thuê bao C) Tiến trình xử lý sẽ tương tự như trên Thuê bao

sẽ quay số bao gồm cà mã truy nhập quốc gia Thông tin này sẽ được truyền trên tảitrọng trong một bản tin Q.931 SETUP tới tổng đài chuyển mạch trung tâm Tổng đàichuyển mạch trung tâm sẽ nhận ra rằng đó là một cuộc gọi quốc tế và sẽ thực hiệncuộc gọi như đã mô tả ở phần trước đó (chương 13) Để thực hiện việc này nó sẽ yêucầu truyền điểm mã hóa địa chỉ SS7 tại một cổng quốc tế đến điểm mã hóa địa chỉ ITU(không thể hiện ở hình vẽ); bản tin báo hiệu SS7 có thể sau đó được ưu tiên định tuyến

Trang 12

đến tổng đài đích theo địa chỉ thông qua điểm mã hóa ITU 4.9.12 vì vậy cuộc gọi đếnsố +91-11-62345678 có thể được thiết lập

Tiếp theo, việc định tuyến sẽ thực hiện như thế nào cho một cuộc gọi bắt đầu từthuê bao B được định trước cho thuê bao A? Trong trường hợp này, bản tin báo hiệuthiết lập cuộc gọi SS7, IAM, sẽ bắt đầu từ điểm mã hóa SS7 244.1.1 và sẽ được địnhtuyến đế điểm mã hóa 243.1.3, tổng đài trung tâm chủ của thuê bao A Cổng sẽ tạo ramột bản tin Q.931 SETUP với tải trọng bao gồm cả số bị gọi, số gọi và nó sẽ đượcđóng gói trong một gói tin IP sau đó được định tuyến đến 44.44.34.12 Ngay khi thuêbao A nhận được chuông điện thoại, một bản tin ALERTING sẽ được bộ tương thíchVoIP tạo ra để tổng đài trung tâm biết được rằng điện thoại đang đổ chuông vì vậythông tin này có thể sẽ được truyền trở lại cho thuê bao A

Hình 1.3.2: Cuộc gọi giữa hai thuê bao do tổng đài chuyển mạch của nhà cung cấp X làm

tổng đài chủ.

Thêm một ví dụ khi thuê bao A thực hiện cuộc gọi một thuê bao khác (thuê bao Dvới E.164 số +1-816-339-1605), thuê bao này cũng thuộc cùng một tổng đài chuyểnmạch và sử dụng dịch vụ thông qua bộ tương thích VoIP (hình 1.3.2) Khi thuê bao Dđăng ký, cổng lưu lại địa chỉ IP bộ tương thích VoIP của thuê bao D là 27.14.32.10.Bây giờ, thuê bao A thực hiện cuộc gọi đến thuê bao B; bản tin Q.931 SETUP đượcđóng gói trong một gói tin IP cho đến khi được gửi đến cổng, cổng này nhận ra rằngthuê bao B cũng là một VoIP khách Do đó, cổng sẽ chuyển gói tin Q.931 SETUP tới

bộ tương thích VoIP của thuê bao B thông qua mạng Internet, bằng cách thông báo địachỉ IP của nó như là địa chỉ nguồn; vì vậy sự biên dịch địa chỉ IP sẽ được thực hiệnngay tại cổng Vì địa chỉ biên dịch này đang nhận bản tin này, thuê bao VoIP D trả lờilại cổng không qua bộ tương thích VoIP của thuê bao A Một khi kết nối được thiết

Trang 13

lập, các gói thoại được mã hóa cho luồng thoại sẽ vẫn truyền qua cồng từ thuê bao Ađến thuê bao D, và ngược lại Điều này cho thấy khi một cuộc gọi được thiết lập, nó cóthể chấp nhận và cho phép một luồng thoại trực tiếp từ bộ tương thích VoIP của thuêbao A có địa chỉ là 42.42.34.12 tới bộ tương thích VoIP của thuê bao B có địa chỉ là27.13.32.10 và quay trở lại mà không chú ý đến cổng, một khái niệm được xem như

antitromboning Mặc dù điều này có khả năng thực hiện nhưng không được sử dụng

trong thực tế, vì, lý do thứ nhất là để nhà cung cấp X được yêu cầu thực hiện các lý dopháp lý để theo dõi tất cả dòng cuộc gọi thông qua việc ghi âm chi tiết một cuộc gọi,hai là nhà cung cấp X sẽ không có khả năng giám sát và sửa chữa nếu một thuê baothắc mắc về chất lượng dịch vụ truyền thông trực tiếp luồng thoại chuyển tiếp từ mộtthuê bao khác

I.4 Giám sát dịch vụ.

Một số giám sát quan trọng cần được lưu ý:

- Nếu điện bị mất tại nơi đặt bộ tương thích VoIP, khi đó thuê bao không thể tậndụng được dịch vụ điện thoại của nó Điều này khác với việc chủ ý tắt nguồn củacủa bộ VoIP giống như tắt nguồn của điện thoại di động Điều đó có nghĩa là, dịch

vụ luôn luôn sẵn sàng không phải không hoàn toàn giống như mạng điện thoạiđược nối với tổng đài chuyển mạch trung tâm nơi mà điện được trực tiếp đượccung cấp từ tổng đài cho điện thoại

- Bộ tương thích VoIP của thuê bao A không bị ràng buộc với địa chỉ IP42.42.34.12 Thuê bao có thể quyết định lắp đặt bộ tương thích VoIP và kết nối vớiInternet từ một nơi bất kỳ trên thế giới Để cổng 2.98.179.1 có thể nhận biết rằng

bộ tương thích VoIP có quyền và nó được gán số địa chỉ E.164 thì thông tin nàyphải là tải trọng của một bản tin Q.931, và sau đó nó được mang đi trong một góitin IP

- Khả năng để lắp đặt một bộ tương thích VoIP và kết nối Internet từ một nơi bất

kỳ là một sự quan tâm rất lớn đối với thuê bao Bằng cách này, bất kỳ một cuộc gọinội hạt nào mà số điện thoại đã được gán vẫn là một cuộc gọi nội hạt Về bản chất,chức năng này cung cấp sự định vị di động

Sự định vị di động có thể sẽ sinh ra một số vấn đề trong một số tình huống nhấtđịnh Lấy ví dụ, thuê bao A có số +1-816-339-1706 lắp đặt bộ tương thích VoIP ở mộtnơi bất kỳ và kết nối đến internet, sau đó quay số dịch vụ khẩn cấp 911 Tổng đài viên

911 sẽ hiểu đó là một cuộc gọi được ghi nhận từ địa chỉ của một bưu cục

Trang 14

I.5 Kỹ thuật lưu lượng.

Nhìn từ khía cạnh dịch vụ thì vấn đề quan trọng vẫn là QoS Từ khi các gói tin sửdụng vào việc điều khiển cuộc gọi có sử dụng Q.931 và cho phương tiện được truyềnqua Internet, sự bảo bảo đảm truyền từ đầu cuối đến đầu cuối là rất khắt khe như trễ,biến động trễ là không thể thực hiện Tuy nhiên điều quan trọng là các biện pháp đểcung cấp tốt Để tìm hiểu thêm về điều này, chúng ta xét một vài yếu tố sau

BĂNG THÔNG YÊU CẦU CHO MỘT CUỘC GỌI

Đầu tiên, chúng ta cần hiểu băng thông yêu cầu của một cuộc gọi Giả sử rằngG.711 mã hóa PCM được sử dụng cho audio; tốc độ của nó trong TDM là 64 Kbps.Tốc độ lấy mẫu với G.711 trong môi trường TDM là một 1 mẫu/mili giây Tuy nhiên,với việc đóng gói IP có thể sử dụng tần số thời gian khác và điển hình là tần số đónggói 20 mili giây; như vậy sẽ có 50 gói được tạo ra trong một giây Do đó, với tốc độ 64kb/s, kích thước gói cho thông tin mã hóa thoại được tạo ra mỗi giây sẽ là:

Overhead khá phức tạp trong một gói 1600-byte được mang đi trong một mạng IP.Một phương pháp tốt nhất được biết đến với tải trọng thoại cho IP là giao thức truyềnthời gian thực (RTP) với overhead có 12 byte RTP, nói cách khác, được đưa qua giaothức UDP với overhead chỉ có 8 byte Tiêu đề IP mặc định là 20 byte Do đó, mỗi gói

có 40 byte cho overhead tiêu đề khi được đếm tại mỗi lớp IP Đồng thời, một gói mãhóa thoại với G.711 được tạo ra trong 20 mili giây sẽ có kích thước là 200 byte (=160+ 40) Chú ý rằng kích thước gói này được tạo ra 50 lần mỗi giây Vì vậy, tốc độ dữliệu lớp IP là:

200 byte × 8 bit/byte × 50 gói/s = 80 Kb/s

Do đó, tốc độ mạch thoại 64 Kb/s được chuyển thành tốc độ 80 Kb/s ở lớp IP

Bây giờ chúng ta xét overhead lớp 2 Giả sử rằng mỗi gói mang được một khungEthernet Một khung Ethernet có 26 byte overhead trong đó dành cho tiền tố(preamble) 8 byte, 14 byte cho tiêu đề, và 4 byte dành cho trailer Do đó, ở lớpEthernet, mỗi gói theo G.711 có 160 byte, và gói này có 200 byte ở lớp IP, vì vậy nóthành 226 byte, và tốc độ dữ liệu sẽ là 90,4 Kb/s Do đó, Ethernet bao gồm 13%overhead khác trong toàn bộ gói IP

Một số công nghệ thông dụng khác trong mạng lõi của Internet là công nghệSONET giống như OC-3 sử dụng gói qua SONET (PoS) để mang các gói tin IP qua

Trang 15

mạng SONET PoS sử dụng giao thức PPP với HDLC cho khung một gói tin IP; trongphần lớn các trường hợp, khung này bao gồm 5 byte tiêu đề, 4 byte trailer và tổng là 9byte Vì vậy, tiêu đề PoS chiếm 4,5% (9 byte trên tổng số 200 byte) được mang trongmột gói tin IP, và tốc độ một cuộc gọi dữ liệu thoại theo G.711 trong mạng SONET là83,2 Kb/s

MỘT SỐ YẾU TỐ BỔ SUNG/ OVERHEAD

Trong sự bổ sung cho tiêu đề overhead, có một số overhead khác nhau cho mỗicuộc gọi Ví dụ, hoàn thành điều khiển cuộc gọi phải sử dụng Q.931 Điển hình, tốithiểu bốn bản tin được tạo ra khi cuộc gọi được thiết lập (SETUP, ALERTING,CONNECT, CONNECT ACK); bản tin ALERTING được lặp đi lặp lại cho đến khingười sử dụng ở phía đầu cuối bên kia nhấc máy Khi ngắt kết nối, ba bản tin được tạo

ra (DISCONNECT, RELEASE, và RELEASE COMPLETE) Trong khi cuộc thoạiđang diễn ra, một số bản tin bổ sung được tạo ra theo định kỳ; ví dụ, bản tin điều khiểnRTCP được tạo ra cho việc đồng bộ RTP; đặc biệt, bản tin này được giới hạn đến 5%lưu lượng RTP Xét một cuộc gọi, coi cuộc gọi diễn ra trung bình trong 3 phút Vậy,chúng ta có thể xem bản tin Q.931 trước cho mỗi cuộc gọi là hầu hết không quan trọngphần overhead; phần lớn overhead là dành cho RTCP Có nhiều gói tin điều khiển cókích thước nhỏ khác nhau, điển hình là từ 50 đến 100 byte; điều này có nghĩa là kíchthước gói được mã hóa theo G.711 ở 160 byte phần lớn vẫn chiếm ưu thế

Do đó, xét tốc độ dữ liệu ở 80 Kb/s cho mã hóa thoại qua IP, chúng ta thấy có haikiểu overhead: một cho kỹ thuật lớp 2 và một cho điều khiển cuộc gọi/quản lý Nóđược bảo đảm để tồn tại song song, overhead loại này không chiếm quá 20% Vì vậy,theo kinh nghiệm đơn giản để cho một tốc độ dữ liệu tương đương bằng cách đưa tiêuđề này vào gói tiêu đề là 80 Kb/s × 20 % overhead = 96 Kb/s Do một tuyến của mộtcuộc gọi trong mạng IP có thể nhận với tốc độ dữ liệu 96 Kb/s Điều này chỉ bị ảnhhưởng do bất kỳ một segment liên kết nào bị thắt cổ chai dọc theo tuyến Giả sử rằngcác nhà cung cấp dịch vụ Internet vận hành duy trì dung lượng với các yếu tố kỹ thuậtlưu lượng tốt trong mạng lõi, sự thắt cổ chai có khả năng xảy ra tại hai nơi: một là tạinơi người sử dụng kết nối với bộ tương thích VoIP,hai là liên kết IP từ cổng của nhàcung cấp dịch vụ đến mạng Internet

DUNG LƯỢNG MANG CỦA CUỘC GỌI

Xét liên kết IP được kết nối từ cổng tới mạng Internet Chú ý rằng cổng này sẽ đượcyêu cầu xử lý lưu lượng cho tất cả các khách hàng của nó với bộ tương thích VoIP.Cổng này thực hiện trên nền IP, có thể sẽ không có kỹ thuật riêng để chặn bất kỳ mộtcuộc gọi nào Giả sử rằng liên kết này là liên kết OC-3; tải trọng SONET có khả năng

Trang 16

để PoS cho OC-3 là 149,7 Mb/s Giả sử rằng băng thông cuộc gọi, bao gồm cảoverhead như đã ước tính ở trên, là 96 Kb/s tại lớp IP Khi đó, liên kết này có dunglượng tối đa có thể mang là 1560 (=149,7 Mbps/96 Kbps) Sử dụng công thức tổn haoErlang-B, chúng ta có thể thấy rằng để giữ phần trăm cuộc gọi bị chặn dưới 1%, nó cóthể xử lý xấp xỉ 1521,2 Erlang của tải cung cấp Vì vậy, tỉ lệ dung lượng của tải liênkết này có thể tận dụng khoảng 97%.Trong khi các gói cho một luồng cuộc gọi thực tếvề cơ bản được tạo cách khoảng đều nhau, cuộc gọi đến thì không Cuộc gọi đếnthường được giả định theo phân phối Poisson, và mỗi luồng sau đó được quyết địnhbằng thời gian bắt đầu của một cuộc gọi cụ thể Do tính ngẫu nhiên của cuộc gọi đến

và sự tác động của nó, toàn bộ gói đến sẽ có phân phối Poisson đến Theo kỹ thuật lưu

lượng IP, việc tận dụng liên kết có thể sẽ được giữ ở một mức sao cho không bị ảnhhưởng do trễ gói Để tránh sự ảnh hưởng theo mức có thể chấp nhận được của trễ góithì phải tận dụng ít nhất 60% dung lượng tải; đây là một phương pháp đặc biệt quantrọng cho lưu lượng IP Điều đó có nghĩa rằng chúng ta không thể để mức tối ưu lênđến 97% như đã được chỉ định từ việc tính toán dung lượng cơ bản của cuộc gọi, điềunày có ý nghĩa đối với sự đánh giá chế độ mạch thuần túy Nói cách khác, chúng ta cầnhạn chế hơn nữa những yêu cầu khắt khe…, mức tối thiểu của hai giá trị tối ưu là 60%.Chú ý rằng 60% của dung lượng tải trọng SONET ở 149,76 Mb/s là 89,86 Mb/s Băngthông cuộc gọi ở 96 Kb/s, dung lượng có hiệu quả cho 936 đơn vị cuộc gọi thoại Nhưvậy 936 cuộc gọi thoại này cũng có thể phục vụ ở mức tối đa tải theo Erlang có thểchấp nhận được Với tải được cung cấp này, chặn cuộc gọi về cơ bản sẽ ở mức zero.Nếu chúng ta giả sử rằng hiện tại thời gian trung bình cho một cuộc gọi là 3 phút, sau

đó cho một giao diện liên kết OC-3 đến cổng, chúng ta có thể thấy rằng tỉ lệ số cuộcgọi đến xấp xỉ bằng:

Do đó, nhà cung cấp dịch vụ có thể giám sát tỉ lệ cuộc gọi đến tại cổng của họ, ví dụ,bằng cách giám sát bản tin đến Q.931 SETUP Nếu tỉ số trung bình cuộc gọi đến nhiềuhơn 5,2, điều này có nghĩa rằng OC-3 này không có đủ khả năng về dung lượng đểcung cấp tốt cho QoS; vì vậy sẽ phải thực hiện mở rộng dung lượng Lưu ý rằng ở đây5,2 không phải là một con số ảo cho việc sử dụng một liên kết OC-3 Như đã biết ởtrên, điều đó phụ thuộc vào một số nhân tố chính sau: mã hóa sử dụng theo G.711,ước tính overhead để xác định tốc độ cuộc gọi dữ liệu, sự tận dụng liên kết và cân bằngviệc chặn cuộc gọi, thời gian trung bình một cuộc gọi Bằng những phân tích ở trên, ta

Trang 17

có thể ước tính một tỉ lệ cuộc gọi đến có thể chấp nhận được nếu bất kỳ một yếu tố nàothay đổi

I.6 Bộ tương thích VoIP: Một kịch bản thay thế.

Một máy vi tính hay một máy xách tay có thể tải được dữ liệu với phần mềm dựatrên bộ tương thích để bắt chước giống như chức năng tạo báo hiệu hoặc phương tiện;phần mềm này có thể giao tiếp với giao diện IP của một tổng đài trung tâm, và về bảnchất, số điện thoại có thể được gắn với máy tính bất kỳ nơi nào mà nó được đặt khigiao tiếp với tổng đài trung tâm thông qua mạng công cộng Internet Trong nhữngtrường hợp nhất định cũng có khả năng có máy tính ở trạng thái tắt; do vậy, với một

cuộc gọi đến, một tổng đài trung tâm phải có một máy trả lời đáp ứng dịch vụ

II ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI PSTN: PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ IP.

Kịch bản mà chúng ta sẽ mô tả tương tự như kịch bản ở trên, với những sự khác biệtnhất định Trong trường hợp này, một thuê bao nhận bộ tương thích từ nhà cung cấpdịch vụ (nhà cung cấp Y) nhưng được yêu cầu phải định vị vật lý nó theo địa chỉ bưucục được cung cấp tại thời điểm đăng ký Điều này làm giảm tính linh hoạt trong việclắp đặt điện thoại bất cứ nơi nào như đã nói ở trên của nhà cung cấp, nhưng địa chỉ đó

là yêu cầu theo nguyên tắc và phục vụ một số khách hàng muốn một điện thoại cố định

do POST cung cấp Giống như mô hình dịch vụ hiện tại đang được triển khai

Hình 2.1: Cáp mạng IP cho các dịch vụ điện thoại.

chủ yếu trong một môi trường modem cáp, như gói cáp, nơi các nhà cung cấp dịch vụcáp muốn cung cấp dịch vụ điện thoại gia đình đến cáp khách hàng của họ Một điệnthoại VoIP kết nối sử dụng khe cắm RJ-11 và một đầu khe cắm RJ-45 cho một máytính kết nối là có thể thông qua một bộ tương thích đầu cuối đa phương tiện (eMTA)

Trang 18

được gắn kèm eMTA ngoài cho thoại các đầu cuối còn được dành cho các dịch vụ đaphương tiện Khái niệm kiến trúc cáp mạng IP cho điện thoại được thể thiện như hình2.1

Trong trường hợp này, mạng IP có thể hoạt động tại nhà khác hàng bằng cách tậndụng một cáp đã có nối tới nhà cung cấp Y thông qua dịch vụ cáp modem Ví dụ,khách hàng thông qua dịch vụ cáp modem có khả năng truy nhập IP Do đó, eMTAđược kết nối với đường cáp (hình 2.1) Modem cáp ẩn cho tới hệ thống cáp modemđầu cuối (CMTS) sử dụng giao thức dữ liệu qua giao diện đặc biệt của dịch vụ cáp(DOCSIS), ví dụ, với DOCSIS v.1.1, cung cấp cho QoS Cần lưu ý rằng CMT chủ yếu

là một lớp thiết bị có thể được tích hợp với một bộ định tuyến ở lớp 3 cho giao tiếp IP

Vì vậy, từ eMTA tại nhà khách hàng đến máy chủ quản lý cuộc gọi, toàn bộ mạng IPnày là thuộc quyền quản lý của nhà cung cấp Y; đây là một dạng mô hình quản lýmạng xương sống IP cho nhà cung cấp Y (xem hình 2.1) Gói cáp yêu cầu rõ mỗi điểmđầu cuối có đầy đủ khả năng của một domain name Do vậy, từ máy chủ quản lý cuộcgọi, tìm kiếm DNS có thể được thực hiện và xác định rõ địa chỉ IP để các MTA khácnhau có thể hoạt động Khi tính di động không còn đòi hỏi ở đây, chúng ta có thể nóirằng mỗi số điện thoại được gắn với một địa chỉ IP mà có thể giữ nguyên trong mộtthời gian dài, để thực hiện đầy đủ khả năng giám sát một domain name (FQDN) được

dễ dàng sử dụng với mỗi địa chỉ iP và nó có dạng giống như “số giao dịch.nhà cung cấp.định tuyến mạng.mạng”.

III LIÊN KẾT MẠNG IP-PSTN CHO VoIP.

III.1 Chức năng của Gateway.

Trong phần đầu chúng ta đã giới thiệu về vai trò của một gateway giữa mạng IP vàPSTN để sử dụng một điện thoại POTS tương tự qua một bộ tương thích VoIP Bâygiờ chúng ta sẽ thảo luận về chức năng chung của một gateway giữa mạng IP cung cấpcác dịch vụ điện thoại SIP và mạng PSTN

Khái niệm về gateway được miêu tả như hình 3.1.1 Một gateway có ba thành phần,

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	0,98 MB