đồ án kỹ thuật viễn thông Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trướcFIFO Queuing First In First Out Queuing Xếp hàng vào trước ra trướcFIN FINal Bít đánh dấu segment cuối cùngFTP File Transfer Protocol Gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Tel (84-4) 36241394, Fax (84-4) 36241394 Website: pdu.vn, E-mail: cntt@pdu.vn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI :

Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất

lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN

GVHD : ThS VŨ THỊ NHÀI SVTH : ĐINH ĐĂNG ĐỊNH

Hà Nội, 5/2011

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC HÌNH VẼ I DANH MỤC BẢNG BIỂU III LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN 3

1.1 NGN LÀ GÌ? 3

1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG NGN 4

1.3 CẤU TRÚC MẠNG NGN 7

1.3.1 Lớp ứng dụng/dịch vụ 8

1.3.2 Lớp điều khiển 8

1.3.3 Lớp chuyển tải dịch vụ 8

1.3.4 Lớp truy nhập dịch vụ 8

1.3.5 Lớp quản lý 9

1.4 CÁC DỊCH VỤ CHÍNH TRONG NGN: 9

1.4.1 Dịch vụ thoại (Voice telephony) 10

1.4.2 Dịch vụ dữ liệu (Data Serrvice) 10

1.4.3 Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service) 11

1.4.4 Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) 11

1.4.5 Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing) 11

1.4.6 Bản tin hợp nhất (Unified Messaging) 12

1.4.7 Môi giới thông tin (Information Brokering) 12

1.4.8 Thương mại điện tử (E-Commerce) 12

1.4.9 Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service) 13

1.4.10 Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming) 13

1.4.11 Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) 13

1.4.12 Quản lý tại gia (Home Manager) 13

1.5 KẾT LUẬN 14

CHƯƠNG 2: VoIP TRÊN MẠNG NGN 15

2.1 CÔNG NGHỆ VOIP 15

2.1.1 Giới thiệu 15

2.1.2 Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN 17

2.1.3 Lợi ích của VoIP 18

2.1.4 Thách thức của VoIP 19

2.2 CÁC GIAO THỨC TRONG VOIP 21

2.2.1 Giao thức H.323 21

2.2.1.1 Các thành phần chính của H.323 21

2.2.1.2 Bộ giao thức H.323 25

2.2.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi của H.323 27

2.2.2 Giao thức SIP 29

2.2.2.2 Các bản tin SIP 32

2.2.2.3 Hoạt động của SIP 33

2.2.2.4 Đánh giá SIP 36

2.2.3 Giao thức MGCP 37

2.2.3.1 Kiến trúc và các thành phần 38

2.2.3.2 Đánh giá MGCP 41

2.2.4 So sánh các giao thức 42

2.3 CÔNG NGHỆ VOIP TRÊN NGN Ở NƯỚC TA 43

2.3.1 Mạng NGN của VTN 43

2.3.2 Phân tích cuộc gọi IP trên mạng NGN 48

2.3.3 Các dịch vụ VoIP đã triển khai trên mạng NGN của VNPT 52

2.3.4 VNPT với hướng phát triển VoIP trên mạng NGN trong thời gian tới 64

2.4 KẾT LUẬN 70

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 71

3.1 CHẤT LƯỢNG THOẠI CỦA CUỘC GỌI: 71

3.1.1 Trễ ( Delay) 71

3.1.2 Jitter 75

3.1.3 Sai thứ tự (Miss Order) 76

3.1.4 Mất gói (Lost Packet) 77

3.1.5 Vọng (Echo) 80

3.2 GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 81

3.2.1 Mô hình chất lượng dịch vụ cho mạng IP 81

3.2.1.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 82

3.2.1.2 Dịch vụ tích hợp (IntServ) 82

3.2.1.3 Dịch vụ DiffServ 85

3.2.2 Nâng cao chất lượng cho dịch vụ VoIP 87

3.2.2.1 Các công cụ xử lý tắc nghẽn trên hàng đợi 88

3.2.2.2 Các cơ cấu nâng cao hiệu quả đường truyền 91

3.2.2.3 Báo hiệu chất lượng dịch vụ 93

3.3 KẾT LUẬN 95

KẾT LUẬN CHUNG 96

LỜI CAM ĐOAN 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ACELP Algebraic CELP Bảng mã đại số

ACF Admission ConFirm Xác nhận đăng nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không

đồng bộBCF Bandwith ConFirm Xác nhận yêu cầu băng tầnBGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng ngoàiBRJ Bandwith ReJect Từ chối yêu cầu băng tầnBRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần

CAS Channel Associated Signaling Báo hiệu kênh kết hợpCCS Common Channel Signaling Báo hiệu kênh chung

CODEC COde and DECodec Mã hoá và giải mã

CELP Code Excited Line Predictor Dự đoán tuyến tính kích thích mã

CQ Custom Queuing Xếp hàng tuỳ biến

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư thừa có chu kỳCS-ACELP Conjugate-Structure ACELP Bảng mã đại số có cấu trúc liên

kếtCTI Computer Telephony integration Tích hợp điện thoại máy tínhDCF Disengage ConFirm Xác nhận huỷ bỏ liên kết

DM Delta Modulation Điều chế Delta

DNS Domain Name Server Máy chủ dịch vụ tên miềnDRJ Disengage ReJect Từ chối huỷ bỏ liên kếtDRQ Disengage ReQuest Yêu cầu huỷ bỏ liên kếtDSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số

DTMF Dial Tone Multi Frequency Quay số đa tần

DTX Discontinuous Transmission Kỹ thuật truyền gián đoạnETSI European telecommunications

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu

Âu

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước

FIFO

Queuing First In First Out Queuing Xếp hàng vào trước ra trướcFIN FINal Bít đánh dấu segment cuối cùngFTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file

GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPX Internetwork Protocol Exchange Chuyển đổi giao thức

InternetworkIRJ Information ReJect Từ chối yêu cầu thông tinIRQ Information ReQuest Yêu cầu thông tin

IRR Information Request Respond Đáp ứng yêu cầu thông tinISDN integrated Service Digital

Network Mạng số đa dịch vụISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ InternetITU-T

International telecommunicationUnion - telecommunicationStandardization

Hiệp hội viễn thông quốc tế

IWF Inter Working Function Chức năng liên mạngKbps Kilobit per second Kilô bít trên giây

LAN Local Area Network Mạng nội hạt

LCF Location ConFirm Xác định định vị

PL Line Predictor Bộ lọc dự đoán tuyến tínhLPC Line Predict Coder Bộ mã hoá dự báo tuyến tínhLRJ Location ReJect Từ chối yêu cầu định vịLRQ Location ReQuest Yêu cầu định vị

Mbps Megabit per second Mêga bít trên 1 giây

MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm

MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểmMOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình

MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm

MPE MultiPulse Excite Bộ kích thích đa xungMP-MLQ Multipulse Maximum Likelihood

Quantization

Lượng tử hoá đúng cực đại đa

xungMTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị

truyền tảiNGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mởOSPF Open Shortest Path First Mở đường ngắn nhất đầu tiên

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm

PQ Priority Queuing Xếp hàng theo mức ưu tiên

PSTN Public Switching Telephone

Network Mạng điện thoại công cộngPSVQ Predictive Split Vector Quantizer Lượng tử hoá vectơ phân chia dự

báoQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng

tháiRCF Registration ConFirm Xác nhận đăng ký

RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyếnRRJ Registration ReJect Từ chối đăng ký

RRQ Registration ReQuest Yêu cầu đăng ký

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian

thựcRTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thựcSDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiênSGCP Simple Gateway Control

Protocol Giao thức điều khiển gatewaySIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiênSMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền tải mailSS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7

STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ SYN SYNchronuos bit Bít đồng bộ

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TELNET TELNET Giao thức truy nhập từ xa TSAP Transport layer Service Access

Point

Điểm truy nhập dịch vụ lớp truyền

tải UAC User Agent Client Tác nhân khách

UAS User Agent Sever Tác nhân chủ

UCF unregistered ConFirm Xác nhận yêu cầu không đăng ký UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người dùng URJ unregistered ReJect Từ chối yêu cầu không đăng ký URQ unregistered ReQuest Yêu cầu không đăng ký VAD Voice Activity Detector Bộ dò hoạt động thoại

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức

Internet WFQ Weighted Fair Queuing Xếp hàng theo công bằng trọng số

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau

6 Hình 1.2: Hy vọng của NGN

7

Hình 1.3: Cấu trúc phân lớp trong mạng NGN

7 Hình 1.4: Một số dịch vụ NGN điển hình

10 Hình 1.5: Dịch vụ VPN

11 Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN

17

Hình 2.2: Đầu cuối H.323 trên mạng chuyển mạch gói

21 Hình 2.3: Hệ thống chuẩn H.323 và các thành phần

22 Hình 2.4: Các lớp của bộ giao thức H.323

26 Hình 2.5: Các thành phần của SIP

30

Hình 2.6: Sự hoạt động của trường hợp Proxy Mode

35

Hình 2.7: Sự hoạt động của trường hợp Redirect mode 36

Hình 2.8: Kiến trúc tổng quan

38

Hình 2.9: Cuộc gọi MGCP

41

Hình 2.10: Sơ đồ chồng giao thức mô tả cả ba kiến trúc H.323, SIP và

MGCP

43

Hình 2.11: Mô hình mạng NGN của Siemens

44

Hình 2.12: Sơ đồ tổng thể mạng thế hệ mới NGN – VNPT

45

Hình 2.13: Các lớp của mạng Surpass

46

Hình 2.14: Mô hình Virtual Trunking với 1 Softswitch

50

Hình 2.15: Các bản tin trao đổi trong mô hình 1 Softswitch

50

Hình 2.16: Mô hình trung kế ảo với 2 Softswitch

51

Hình 2.17: Các bản tin trao đổi trong mô hình 2 Softswitch

52

Hình 2.18: Trung kế ảo trong SURPASS NGN

54

Hình 2.19: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 trên NGN

54

Hình 2.20: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 từ Đà Lạt đi Vũng Tàu

56

Hình 2.21: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1719

58

Hình 2.22: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi nội tỉnh dùng dịch vụ 1719

59

Hình 2.23: Một ví dụ minh họa về dịch vụ thoại miễn phí 1800

60

Hình 2.24: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1800

61

Hình 2.25: Một ví dụ minh họa về dịch vụ thông tin giải trí 1900

62

Hình 2.26: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1900

63

Hình 2.27: Sơ đồ cấu trúc mạng cho cuộc gọi 1900

63

Hình 2.28: Ví dụ cụ thể cho cuộc gọi tham gia chương trình giải trí với

64

Hình 2.29: Cấu trúc chung mạng cho các dịch vụ MMA 65

Hình 2.30: Cấu hình mạng cho dịch vụ FCB 67

Hình 2.31: Cấu trúc mạng cho thoại VoIP với Media Gateway HiG120069(kết nối với PSTN bằng giao tiếp quang 155Mb/s) 69 Hình 2.32: Kết nối mạng NGN VTN với mạng băng rộng MAN 70

72

Hình 3.2: Mối quan hệ giữa chất lượng thoại và độ trễ 72

Hình 3.3: Quá trình đóng khung

73

Hình 3.4: Cấu trúc gói tin thoại IP 74

Hình 3.5: Hiện tượng Jitter 75

Hình 3.6: Miss Order, gói tin 2 phát trước lại tới sau gói tin 3 76

Hình 3.7: Sự sắp xếp lại các gói tin 77

Hình 3.8: Mối quan hệ giữa chất lượng và tỉ lệ mất gói tin thoại 78

Hình 3.9: Mô tả sự mất gói tin thoại 79

Hình 3.10: Mô hình mức QoS cho mạng IP 81

Hình 3.11 : Mô hình họat động của IntServ 82

Hình 3.12 : Mô hình hoạt động IntServ 84

Hình 3.13: Mô hình DiffServ cho router biên 85

Hình 3.14: Mô hình DiffServ cho router lõi 85

Hình 3.15: Mô hình cho quản lý hàng đợi của WFQ

Hình 3.16: Mô hình cho quản lý hàng đợi của CQ 89

Hình 3.17: Mô hình quản lý hàng đợi PQ 90

Hình 3.18: Khuôn dạng gói tin thoại CRTP 91

Hình 3.19: Bit ToS trong tiêu đề IP 93

Hình 3.20: RSVP tương tác với các Module 94

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Chức năng các thành phần của kiến trúc SIP

31 Bảng 2.2: Các yêu cầu SIP

32

Bảng 2.3: Các đáp ứng SIP

33

Bảng 3.1: Kích thước khung của một số bộ mã hoá

Bảng 3.2: Các nhân tố chính gây trễ và độ lớn trễ của chúng

75

LỜI MỞ ĐẦU

Các nhà quản lý mạng viễn thông đang hướng tới một mạng thế hệsau với sự tích hợp tất cả các mạng, dạng dữ liệu và dịch vụ trên toàn cầuvào một mạng duy nhất Với mạng thế hệ sau (NGN) này, người sử dụng cóthể sử dụng tất cả các dịch vụ viễn thông mà chỉ phải đăng ký với một nhàcung cấp dịch vụ, tất cả các dạng dữ liệu: thoại, fax, video, dữ liệu máytính… sẽ được truyền tải trên một mạng duy nhất Có nhiều sự lựa chọncông nghệ mạng truyền tải này nhưng IP là sự lựa chọn tốt nhất nhờ tínhchất đơn giản và hỗ trợ rất tốt cho mạng Internet đang bùng nổ trên thế giới.Tuy nhiên với xu hướng tích hợp các dạng dữ liệu lại với nhau, mạng điệnthoại chuyển mạch kênh truyền thống bộc lộ một nhược điểm lớn là sử dụnglãng phí băng tần (tài nguyên vô giá trong các mạng tích hợp) Công nghệVoIP ra đời đã giải quyết bài toán này Thay vì sử dụng một kênh logic cốđịnh để mang thông tin thoại thì VoIP cắt thông tin thoại thành các gói tin vàchuyển chúng qua mạng IP, nhờ vậy băng thông của kênh logic được chia sẽvới các dạng dữ liệu khác, và cũng vì vậy mà giá thành chi phí cho một cuộcgọi sẽ nhỏ hơn nhiều so với điện thoại truyền thống Đối với các doanhnghiệp thường xuyên có nhu cầu sử dụng dịch vụ gọi quốc tế thì VoIP làmột giải pháp thích hợp Trong quá trình thử nghiệm dịch vụ tại nhiều quốcgia trên thế giới trong đó có Việt Nam, dịch vụ voIP đã dành được sự chấpnhận của đại đa số người sử dụng dịch vụ Trong tương lai dịch vụ VoIPđược dự báo là sẽ rất phát triển và trở thành một dịch vụ cơ bản trong cácmạng thế hệ sau

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

“Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN” làm đề tài tốt nghiệp của mình Mục đích của đồ án là tìm hiểu

về dịch vụ VoIP, đi sâu vào các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng

dịch vụ VoIP như trễ, mất gói, jitter đồng thời đưa ra một số biện pháp khắcphục.

Nội dung chi tiết bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về NGN: Định nghĩa, đặc điểm, cấu trúc và

dịch vụ trên NGN - nền tảng triển khai VoIP

Chương 2: VoIP trên mạng NGN: Đề cập đến cấu trúc, các giao

thức, lợi ích, thách thức của VoIP cũng như việc triền khai VoIP tại nước tahiện nay

Chương 3: Giải pháp nâng cao chất lượng thoại: Đánh giá các yếu

tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ thoại bao gồm: trễ, jitter, mất gói…đồngthời đưa ra một số mô hình cải thiện chất lượng dịch vụ

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình làm đồ án, xong đồ ánchắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Vậy em rất mong được sự giúp

đỡ, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và các bạn trong ngành Điện tử – Viễnthông để đồ án của em ngày một hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơncác thầy, cô giáo trong ngành Điện tử – Viễn thông và đặc biệt là sự hướngdẫn, chỉ bảo tận tình của Cô giáo ThS Vũ Thị Nhài đã giúp đỡ em trongsuốt quá trình làm đồ án để em hoàn thành tốt bản đồ án này

Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2011 Sinh viên

Đinh Đăng Định

dự án do nhóm nghiên cứu 13 chuẩn bị Tại cuộc họp của SG 13 vào tháng1/2002, vấn đề NGN lại một lần nữa được đề cập đến, tập trung vào mốiquan hệ giữa cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu và NGN Và cùng thời điểm,viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu cũng thành lập nhóm nghiên cứu NGNvới nhiệm vụ phải đề xuất chiến lược chuẩn hoá của họ trong lĩnh vực NGN.

Có thể định nghĩa một cách khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn

thông thế hệ mới là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu giữa cố định và di động.

Đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng

và phân tán các tiềm năng (intelligence) trên mạng Chính điều này đã làmcho mạng mềm hoá (progamable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện

mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cungcấp thiết bị và khai thác mạng

1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG NGN

Với sự hội tụ mạng chuyển từ tích hợp các mạng đơn dịch vụ theo chiềudọc sang mạng đa dịch vụ cấu trúc theo các lớp ngang, mạng NGN có nhữngđặc điểm và khả năng chính như sau:

 Một trong các đặc tính chính của NGN là tách riêng các dịch vụ vàmạng, cho phép đưa chúng ra một cách riêng biệt và phát triển độclập Do đó trong các cấu trúc NGN đưa ra có sự phân chia rõ rànggiữa các chức năng của dịch vụ và các chức năng truyền tải NGN chophép cung cấp cả các dịch vụ đang tồn tại và các dịch vụ mới khôngphụ thuộc vào mạng và kiểu truy nhập được sử dụng

 NGN sẽ phải cung cấp các năng lực (cơ sở hạ tầng, các giao thức )

để có thể tạo ra, phát triển và quản lý tất cả các loại dịch vụ đã hoặc sẽ

có Các dịch vụ trên có thể là Multimedia (audio, visual,audiovisual…), Unicast, Boadcast, nhắn tin, dịch vụ truyền dữ liệuđơn giản, yêu cầu/ không yêu cầu thời gian thực, nhạy cảm với trễ haychấp nhận trễ, hoặc yêu cầu độ rộng băng thông khác nhau từ vài kbit/

s tới hàng trăm Mbit/s Trong mạng NGN các dịch vụ tuỳ biến theokhách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng quan trọng NGN

sử dụng giao diện lập trình ứng dụng API (Application ProgrammeInterface) để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý các dịch vụ

 Trong NGN, các thực thể chức năng điều khiển hoạt động, các phiên,các tài nguyên, phân phát dịch vụ, bảo mật, có thể được phân tánkhắp cơ sở hạ tầng mạng bao gồm cả các mạng đang tồn tại và mạngmới Mạng NGN liên kết hoạt động với các mạng đang tồn tại nhưPSTN, ISDN và GSM qua các Gateway

 NGN hỗ trợ cả các thiết bị đầu cuối nhận biết NGN và các dịch vụđang tồn tại Vì thế, các thiết bị kết nối tới NGN bao gồm các thiết bị

thoại tương tự, máy fax, các thiết bị ISDN, điện thoại di động tế bào,đầu cuối SIP,

 Đối với việc chuyển các dịch vụ thoại tới cơ sở hạ tầng NGN, chấtlượng dịch vụ liên quan tới các dịch vụ thời gian thực (đảm bảo băngthông, độ trễ, độ mất gói ) cũng như vấn đề bảo mật, NGN cần cungcấp cơ chế đối với các thông tin nhậy cảm khi qua cơ sở hạ tầng của

nó, để bảo vệ chống lại việc sử dụng gian lận các dịch vụ được cungcấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ và bảo vệ bản thân cơ sở hạ tầng của

nó trước sự tấn công từ bên ngoài

 Mạng NGN sẽ hỗ trợ tính di động chung (generalized mobility) Ngàynay, các mạng cố định và di động cung cấp nhiều dịch vụ tương tựnhau cho người sử dụng Tuy nhiên, họ vẫn được xem là các kháchhàng khác nhau với cấu hình dịch vụ khác nhau và không có cầu nốigiữa các dịch vụ khác nhau đó Một đặc điểm nổi bật khác của mạngNGN đó là tính di động chung, nó cho phép cung cấp nhất quán cácdịch vụ cho người sử dụng Điều này có nghĩa là người sử dụng sẽđược xem là duy nhất khi họ sử dụng các công nghệ truy nhập khácnhau, với bất cứ loại thiết bị nào

 Tuy nhiên, mạng NGN cũng gặp phải các vấn đề khó khăn như việcchuyển các dịch vụ thoại sang hạ tầng NGN, vấn đề QoS liên quanđến các dịch vụ thoại thời gian thực (đảm bảo về băng thông, trễ, mấtgói…) cũng như việc đảm bảo an ninh, bảo mật

Những đặc điểm và khả năng này của mạng NGN có ảnh hưởng trựctiếp và đặt ra nhiều yêu cầu mới đối với hệ thống quản lý mạng NGN Sựhội tụ của nhiều mạng khác nhau một mặt làm tăng sự phức tạp và tháchthức trong quản lý mạng và dịch vụ như phải quản lý nhiều phần tử mạngphân tán với công nghệ và nhà cung cấp khác nhau, phải đảm bảo QoS từ

đầu cuối đến đầu cuối cho các loại dịch vụ khác nhau, vấn đề tương quan lỗi,tính cước, an ninh… đều phức tạp hơn Mặt khác, sự tách biệt giữa mạng vàdịch vụ, giữa chức năng kết nối truyền tải và chức năng điều khiển dịch vụcho phép đơn giản hơn việc quản lý mạng nhờ dữ liệu liên quan đến cuộcgọi và các dữ liệu logic phức tạp khác được tập trung, triển khai nhanh cácloại hình dịch vụ khác nhau

Hiện nay, có nhiều hãng cung cấp thiết bị đưa ra các mô hình khácnhau nhằm thỏa mãn các yêu cầu của mạng NGN: Alcatel với E10MM,Ericsson với ENGINE, Siemens với SURPASS…

Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau

Hy vọng của NGN:

Hình 1.3: Cấu trúc phân lớp trong mạng NGN

1.3.1 Lớp ứng dụng/dịch vụ

Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụmạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị giatăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển Hệ thống ứng dụng

và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mởAPI Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển cácứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng Trong môitrường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanhtrong lớp này

1.3.2 Lớp điều khiển

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữacác thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (ATM+IP)của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập Lớp điềukhiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ Cácchức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợptrong lớp điều khiển

1.3.3 Lớp chuyển tải dịch vụ

Bao gồm các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn(SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọigiữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điềukhiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi

sử dụng ATM hay MPLS cho lớp chuyển tải này

1.3.4 Lớp truy nhập dịch vụ

Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầucuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp quang, hoặcthông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập vôtuyến cố định )

 Các dịch vụ tài nguyên chuyên dụng như: cung cấp và quản lýcác bộ chuyển mã, các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm,các thư viện nhận dạng tiếng nói,…

 Các dịch vụ lưu trữ và xử lý như: cung cấp và quản lý các đơn

vị lưu trữ thông tin về thông báo, file servers, terminal servers,nền tảng hệ điều hành (OS platforms),…

 Các dịch vụ trung gian như: môi giới, bảo mật, bản quyền,…

 Các dịch vụ ứng dụng cụ thể như: các ứng dụng thương mại,các ứng dụng thương mại điện tử,…

 Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môigiới nội dung thông tin như: đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thôngtin,

 Các dịch vụ interworking dùng để tương tác với các dịch vụkhác, các ứng dụng khác, các mạng khác, các giao thức hoặccác định dạng khác như chuyển đổi EDI (Electronic DataInterchange)

 Các dịch vụ quản lý, bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch

vụ và mạng truyền thông

Sau đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin rằng nó sẽ chiếm vị trí quantrọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từthoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp như Thực tế ảo phântán (Distributed Virtual Reality) nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế

hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau

Hình 1.4: Một số dịch vụ NGN điển hình

1.4.1 Dịch vụ thoại (Voice telephony)

NGN vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau đang tồn tại như chờcuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, các thuộc tính AIN khác nhau,Centrex, Class,… Tuy nhiên cần lưu ý là NGN không cố gắng lặp lại cácdịch vụ thoại truyền thống hiện đang cung cấp; dịch vụ thì vẫn đảm bảonhưng công nghệ thì thay đổi

1.4.2 Dịch vụ dữ liệu (Data Serrvice)

Cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối, cùng với cácđặc tả giá trị gia tăng như băng thông theo yêu cầu, tính tin cậy và phục hồinhanh kết nối, các kết nối chuyển mạch ảo (SVC- Switched VirtualConnection), và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi… Tóm lại các dịch vụ

dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo băng thông và chất lượng dịch vụ

QoS theo yêu cầu

1.4.3 Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service)

Cho phép nhiều người tham gia tương tác với nhau qua thoại, video, dữliệu Các dịch vụ này cho phép khách hàng vừa nói chuyện, vừa hiển thịthông tin Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với nhau

1.4.4 Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN)

Thoại qua mạng riêng ảo cải thiện khả năng mạng, cho phép các tổ chứcphân tán về mặt địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đangtồn tại với các phần tử của mạng PSTN

Dữ liệu VPN cung cấp thêm khả năng bảo mật và các thuộc tính khácmạng của mạng cho phép khách hàng chia sẻ mạng Internet như một mạngriêng ảo, hay nói cách khác, sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN

Hình 1.5: Dịch vụ VPN

1.4.5 Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing)

Cung cấp các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng chothương mại và các khách hàng Ví dụ nhà cung cấp mạng công cộng có thểcung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng ( chẳng hạn như làm chủ một trang

web, lưu trữ/ bảo vệ/ dự phòng các file số liệu hay chạy một ứng dụng tínhtoán) Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng cóthể chung cấp các dịch vụ thương mại cụ thể (như hoạch định tài nguyêncông ty (ERPEnterprise Resource Planning), dự báo thời gian, hóa đơnchứng thực,…) với tất cả hoặc một phần các lưu trữ và xử lý xảy ra trênmạng Nhà cung cấp dịch vụ có thể tính cước theo giờ, ngày, tuần,… haytheo phí bản quyền đối với dịch vụ

1.4.6 Bản tin hợp nhất (Unified Messaging)

Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voice mail, email, fax mail, pages qua cácgiao diện chung Thông qua các giao diện này, người sử dụng sẽ truy nhập(cũng như được thông báo) tất cả các loại tin nhắn trên, không phụ thuộc vàohình thức truy nhập (hữu tuyến hay vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vôtuyến) Đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi lời nói sang file văn bản và ngược lạiđược thực hiện ở server ứng dụng cần phải được sử dụng ở dịch vụ này

1.4.7 Môi giới thông tin (Information Brokering)

Bao gồm quảng cáo, tìm kiếm và cung cấp thông tin đến khách hàngtương ứng với nhà cung cấp Ví dụ như khách hàng có thể nhận thông tintrên cơ sở các tiêu chuẩn cụ thể hay trên các cơ sở tham chiếu cá nhân,…

1.4.8 Thương mại điện tử (E-Commerce)

Cho phép khách hàng mua hàng hóa, dịch vụ được xử lý bằng điện tửtrên mạng; có thể bao gồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanhtoán tiền, cung cấp khả năng bảo mật,… Ngân hàng tại nhà và đi chợ tại nhànằm trong danh mục các dịch vụ này; bao gồm cả các ứng dụng thương mại,

ví dụ như quản lý dây chuyển cung cấp và các ứng dụng quản lý tri thức Dịch vụ thương mại điện tử còn được mở rộng sang lĩnh vực di động Đóchính là dịch vụ thương mại điện tử di động (mcommerce – MobileCommerce) Có nhiều khái niệm khác nhau về m-commerce, nhưng ta có thể

hiểu đây là dịch vụ cho phép người sử dụng tham gia vào thị trường thươngmại điện tử (mua và bán) qua các thiết bị di động cầm tay

1.4.9 Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service)

Một thuê bao có thể chuyển một cuộc gọi thông thường đến trung tâmphân phối cuộc gọi bằng cách kích chuột trên một trang web Cuộc gọi cóthể xác định đường đến một agent thích hợp, mà nó có thể nằm bất cứ đâuthậm chí cả ở nhà (như trung tâm cuộc gọi ảo – Vitual Call Center) Cáccuộc gọi thoại cũng như các tin nhắn e-mail có thể được xếp hàng giốngnhau đến các agent Các agent có các truy nhập điện tử đến các khách hàng,danh mục, nguồn cung cấp và thông tin yêu cầu, có thể được truyền qua lạigiữa khách hàng và agent

1.4.10 Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming)

Cung cấp cho khách hàng một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo

ra các trò chơi tương tác (chẳng hạn như video games)

1.4.11 Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality)

Tham chiều đến sự thay đổi được tạo ra có tính chất kỹ thuật của các sựkiện, con người, địa điểm, kinh nghiệm,… của thế giới thực, ở đó nhữngngười tham dự và các nhà cung cấp kinh nghiệm ảo là phân tán về địa lý.Dịch vụ này yêu cầu sự phối hợp rất phức tạp của các tài nguyên khác nhau

1.4.12 Quản lý tại gia (Home Manager)

Với sự ra đời của các thiết bị mạng thông minh, các dịch vụ này có thểgiám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà, các hệ thống đang hoạtđộng, các hệ thống giải trí, và các công cụ khác tại nhà Giả sử như chúng tađang xem ti vi và có chuông cửa, không vấn đề gì cả, ta chỉ việc sử dụngđiều khiển ti vi từ xa để xem được trên màn hình ai đang đứng trước cửa nhàmình Hoặc chẳng hạn như chúng ta có thể quan sát được ngôi nhà của mìnhtrong khi đang đi xa, hoặc quan sát được người trông trẻ đang chăm sóc em

bé như thế nào khi ta đang làm việc tại cơ quan

Ngoài các dịch vụ đã nêu trên còn có rất nhiều dịch vụ khác có thể triểnkhai trong môi trường NGN như: các dịch vụ ứng dụng trong y học, chínhphủ điện tử, nghiên cứu đào tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện,… Như vậycác dịch vụ thế hệ sau là rất đa dạng và phong phú, việc xây dựng, phát triển

và triển khai chúng là mở và linh hoạt Chính vì vậy nó thuận tiện cho cácnhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ đến cho khách hàngtrong môi trường NGN

1.5 KẾT LUẬN

Trong chương này đã trình bày được những khái niệm cơ sở về mạngNGN, các đặc trưng cũng như cấu trúc mạng Mạng thế hệ sau NGN đangđược nghiên cứu, chuẩn hóa bởi các tổ chức viễn thông lớn trên thế giớinhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tính mở, sự tương thích và linhhoạt để cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện với các tính năng ngày càng mởrộng Tại Việt Nam, mạng viễn thông đang ngày càng phát triển để đáp ứngcác nhu cầu mới trong nền kinh tế hội nhập thế giới và việc chuyển hoàntoàn sang công nghệ mạng NGN là việc làm bức thiết nhằm đáp ứng các nhucầu này

Chương 2

VoIP TRÊN MẠNG NGN

2.1 CÔNG NGHỆ VoIP

2.1.1 Giới thiệu

Dịch vụ thoại là một dịch vụ không thể thiếu trong cuộc sống của chúng

ta Với sự phát triển của mạng viễn thông và mạng chuyển mạch gói, điệnthoại IP đã ra đời và được đánh giá là một bước tiến quan trọng về mặt côngnghệ Hiện nay điện thoại IP đã được triển khai và trở thành mối quan tâmlớn đối với các nhà khai thác và sản xuất dịch vụ này

Dịch vụ VoIP được xây dựng trên cơ sở công nghệ VoIP Đây là mộtcông nghệ mới, nó được đánh giá là một bước đột phá trong công nghệ, là

cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp giữa thoại và số liệu và là hướng pháttriển tất yếu của mạng viễn thông

Các mạng IP, tiêu biểu là mạng Internet, đã thực sự bùng nổ trong nhữngnăm vừa qua IP đã trở thành giao thức thông dụng nhất để trao đổi thông tintrên thế giới Do ưu điểm của VoIP là giá thành rẻ và có nhiều dịch vụ mởrộng nên điện thoại IP đã và đang tạo ra một thị trường rộng lớn gồm mọiđối tượng sử dụng gồm các thuê bao, các doanh nghiệp, các tổ chức và các

cơ quan nhà nước

Hiện nay mạng thế hệ mới NGN ra đời, với cơ sở hạ tầng thông tin duynhất dựa trên công nghệ gói với nhiều ưu điểm thì điện thoại IP trên mạngNGN là một dịch vụ quan trọng Với công nghệ hiện đại và cơ sở hạ tầngthống nhất, một nhược điểm quan trọng đối với tín hiệu thoại khi truyền trênmạng chuyển mạch gói sự trễ rất lớn sẽ được khắc phục và cung cấp thêmnhiều dịch vụ cho người sử dụng

Để thấy được ưu điểm của VoIP ta sẽ so sánh nó với công nghệ thoạitruyền thống Hệ thống điện thoại truyền thống, điển hình là PSTN, đó làkiểu mạng chuyển mạch kênh SCN (Switching Circuit Network) được pháttriển lên từ mạng tương tự (analog) Để thiết lập cuộc gọi, cần có một kênhtruyền riêng và giữ kênh truyền cho đến khi nào kết thúc cuộc gọi Dòng bíttruyền trên kênh là dòng bít truyền liên tục theo thời gian Băng thông củakênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64kbpsđối với mạng PSTN) Kiểu truyền thông như vậy không tận dụng một cách

có hiệu quả băng thông hiện có, công suất giới hạn là 64kb/s/kênh và chỉthực hiện được 30 kênh thoại trên một đường E1

Khác với điện thoại truyền thống, với công nghệ VoIP tiếng nói thay vìđược truyền qua mạng chuyển mạch kênh, lại được truyền qua mạng chuyểnmạch gói được phát triển lên từ mạng số, điển hình là mạng IP Tiếng nóiđược số hóa, đóng gói và truyền đi như các gói số liệu thông thường trênmạng IP Dung lượng của kênh truyền được chia sẻ và như vậy băng thôngcủa kênh truyền dẫn được sử dụng có hiệu quả hơn mà không cần cung cấpcho các kênh riêng lẻ Như vậy có thể thấy công nghệ VoIP có ưu điểm hơnhẳn công nghệ thoại truyền thống ở chỗ nó tận dụng được triệt để tài nguyên

hệ thống, đẫn đến một điều chắc chắn rằng chi phí cuộc gọi được giảm đáng

kể, đặc biệt là các cuộc gọi ở khoảng cách địa lý rất xa vẫn còn quá đắt trongmạng điện thoại chuyển mạch kênh

Tuy có ưu điểm như vậy nhưng công nghệ VoIP vẫn có nhược điểm màcông nghệ thoại truyền thống không có Ta biết rằng thoại là một ứng dụngthời gian thực, nghĩa là tiếng nói từ nơi gửi phải được truyền đến nơi nhậnmột cách gần như tức thì Trong mạng chuyển mạch kênh thì điều này là đơngiản vì mỗi cuộc gọi được dành riêng trên một kênh truyền không phải chia

sẻ cho các ứng dụng khác, đường truyền nói chung là luôn được đảm bảo

giữa hai đầu dây Còn đối với mạng chuyển mạch gói như IP, nó xem mọigói tin truyền trên nó là như nhau và không yêu cầu về mặt thời gian thực.mặt khác trên mạng IP, do đường truyền được chia sẻ cho nhiều ứng dụng,hay bản thân các thông tin tiếng nói lại có thể truyền theo nhiều đường khácnhau để tới đích nên tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liệu thường xuyên xảy

ra Những điều này nếu không được giải quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất xấutới chất lượng của tiếng nói nhận được Đối với mạng thế hệ mới các vấnnày có thể được giải quyết tốt bởi cơ sở hạ tầng mạng thống nhất, công nghệtruyền dẫn mềm dẻo, linh hoạt và công nghệ chuyển mạch mới MPLS(Multiple Protocol Lable Switching), sự trễ trên mạng có thể giảm đáng kể

và độ tin cậy cao hơn rất nhiều so với các mạng IP khác

2.1.2 Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN

Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN

Mạng lõi IP trên NGN và mạng chuyển mạch kênh giao tiếp với nhauthông qua Media Gateway, cho phép một đầu cuối của mạng này có thểthoại với một đầu cuối của mạng kia mà vẫn trong suốt đối với người sửdụng Sự phát triển này cho phép tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mạngvới nhau

2.1.3 Lợi ích của VoIP

VoIP có khi triển khai sẽ đem lại nhiều lợi ích trong đó quan trọng nhấtlà:

- Giảm cước phí truyền thông, đặc biệt là các cuộc gọi đường dài cũngnhư tận dụng hiệu quả hơn tài nguyên dải thông đường truyền Đây làyếu tố quan trọng nhất thúc đẩy sự phát triển của công nghệ VoIP

- Hợp nhất hóa: Hệ thống mạng chuyển mạch kênh rất phức tạp, cần cómột đội ngũ nhân viên vận hành và giám sát hoạt động của nó Vớimột cơ sơ hạ tầng tích hợp các phương thức truyền thông cho phép hệthống được chuẩn hóa tốt hơn, hoạt động có hiệu quả hơn, và giảmtổng số thiết bị, nhân lực cần thiết Điều này cũng làm giảm thiểu saisót trong hệ thống hiện thời

- Sử dụng công nghệ VoIP đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho các nhàtruyền tải:

+ Triệt và nén im lặng: Được sử dụng khi có khoảng nghỉ ngơi

trong cuộc nói chuyện khoảng nghỉ này có thể lên tới 50-60% mộtcuộc gọi Vì thế ta có thể tiết kiệm được giải thông tiêu tốn, nhất làvới hội thoại nhiều người Không giống như mạng chuyển mạch kênh,VoIP triệt im lặng qua các liên kết toàn cầu tại các điểm đầu cuối.mạng IP thích hợp cho việc ghép kênh, giảm bớt giải thông tiêu thụtoàn mạng Sự triệt im lặng và bù nén cũng làm tăng hiệu quả sử dụngmạng

+ Chia sẻ thuận lợi: Đặc trưng của mạng IP là chia sẻ tài nguyênmạng Các kênh truyền thông không được tạo ra cố định và riêng biệtnhư trong mạng chuyển mạch kênh mà nó được dung chung cho nhiềuứng dụng khác

+ Tách biệt thoại và điều khiển luồng: trong thoại truyền thống,luồng báo hiệu truyền tải trên mạng tách biệt với luồng thông tintruyền Ta phải duyệt tất cả các chuyển mạch trung gian để thiết lậpkênh truyền Trong khi đó, việc gửi gói tín hiệu trên mạng không yêucầu thiết lập, điều khiển cuộc gọi Ta có thể tập trung trên chức năngcuộc gọi.

2.1.4 Thách thức của VoIP

Ta có thể thấy các ưu thế của VoIP thật rõ ràng, việc phát triển VoIP làvấn đề tất yếu Tuy nhiên, công nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều tháchthức:

- Thiếu sự đảm bảo về chất lượng dịch vụ ( QoS )

- Thiếu giao thức chuẩn

- Tính tương tác giữa công nghệ mới với công nghệ truyền thống và cácdịch vụ Đây là điều hết sức khó khăn mà các sản phẩm VoIP phải đốimặt

- Thiếu dải thông cho mạng

- Độ tin cậy mạng Đây là vấn đề tất yếu khi sử dụng mạng IP làmphương tiện truyền thông

- Với thoại ta phải đạt được các chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểucác cuộc gọi bị từ chối, trễ trên mạng, mất gói, đứt liên kết Tuynhiên, mạng IP không có cơ chế đảm bảo các vấn đề này Đồng thời,

ta cũng phải giải quyết tình trạng tắc nghẽn và quá nhiều người sửdụng cùng lúc đối với mạng IP

- Quá trình điều khiển phải trong suốt đối với người sử dụng Người sửdụng không cần biết kỹ thuật nào được sử dụng để thực hiện dịch vụ

- Cung cấp các cơ chế quản lý hệ thống, an toàn địa chỉ hóa và thanhtoán.

Với sự phát triển dịch vụ VoIP trên mạng NGN các thách thức trên sẽđược giải quyết đảm bảo độ tin cậy cao Công nghệ chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói sẽ được kết hợp trong một mạng truyền thông duy nhất làmạng NGN Để hai mạng này kết hợp với nhau cần có một giao thức chuẩnhóa và các chính sách liên mạng phù hợp

Từ các yếu tố này, các tổ chức viễn thông, các nhà sản xuất phải thực sựthống nhất với nhau về các chuẩn giao thức, bao gồm chuẩn báo hiệu cuộcgọi, mã hóa, chuẩn truyền đa phương thức và tín hiệu Sự chấp nhận cácchuẩn này sẽ cho phép nhiều hãng có thể cùng chung sống và hoạt độngđược với nhau, đảm bảo tính tương thích giữa các sản phẩm Hiện tại, đốivới VoIP, một số các chuẩn đã được các tổ chức quốc tế công nhận và sẽđược trình bày ở các phần tiếp theo

- Chuẩn H.323: Do ITU-T đề xuất, là chuẩn được chấp nhận về một hệthống truyền thông đa phương tiện dựa trên mạng chuyển mạch gói,trong đó nó định nghĩa H.225 cho chức năng báo hiệu cuộc gọi, H.245cho thỏa thuận các thông số cần thiết để trao đổi như các bộ codec,kênh truyền

- SIP: Session Initiation Protocol, giao thức báo hiệu khởi đầu, do IETFđưa ra SIP là chuẩn đề cử về một giao thức báo hiệu cuộc gọi

- MGCP: Media Gateway Control Protocol, giao thức điều khiểnGateway do IETF đề xuất Đây là chuẩn đề cử cho việc điều khiểnGateway

2.2 CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP

2.2.1 GIAO THỨC H.323

Chuẩn H.323 được mạng lõi IP trong mạng NGN sử dụng làm nềntảng để xây dựng hệ thống VoIP Điều này cho phép các thiết bị của các nhàsản xuất khác nhau có thể làm việc tương thích với nhau Đây là một vấn đềlớn khi phát triển bất kỳ một công nghệ mới nào

H.323 là chuẩn của ITU-T quy định về các thiết bị, giao thức và thủtục để cung cấp các dịch vụ thông tin đa phương tiện thời gian thực trên cácmạng chuyển mạch gói, bao gồm cả mạng IP H.323 là một tập hợp cáckhuyến nghị, bao gồm các chuẩn nén tiếng nói như: G.729, G.723.1, chuẩntruyền dẫn thời gian thực như RTP, các chuẩn báo hiệu như H.225, H.245

Hình 2.2: Đầu cuối H.323 trên mạng chuyển mạch gói

2.2.1.1 Các thành phần chính của H.323

Chuẩn H.323 quy định 4 thành phần chính là:

- Đầu cuối (Terminal): Là một trạm cuối trong mạng LAN, đảm nhận

việc cung cấp truyền thông hai chiều thời gian thực

- Cổng truyền thông (Gateway): Cung cấp khả năng truyền thông giữa

hệ thống H.323 và các hệ thống chuyển mạch kênh khác

- Gatekeeper: Là một thành phần không bắt buộc Nó thực hiện các

chức năng quản lý các hoạt động của hệ thống Khi có mặt của

Gatekeeper trong hệ thống các thành phần trong hệ thống phải thựchiện đăng ký với Gatekeeper tạo thành một vùng H.323 (H.323 zone)

do Gatekeeper đó quản lý

- Bộ điều khiển đa điểm (MCU – Multipoint Control Unit): Thực hiện

chức năng tạo kết nối đa điểm hỗ trợ các ứng dụng truyền thông nhiềubên Thành phần này cũng là tùy chọn

Hình 2.3: Hệ thống chuẩn H.323 và các thành phần

a Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối là các đầu cuối khách hàng trên mạng cung cấp cácphương tiện liên lạc hai chiều thời gian thực Hình 2.3 mô tả các thành phầncủa thiết bị đầu cuối tất cả các thiết bị đầu cuối phải hỗ trợ các giao tiếpgiọng nói Video hoặc dữ liệu có thể có nhưng không bắt buộc Chuẩn H.323quy định các chế độ hoạt động cần thiết cho các đầu cuối audio, video và dữliệu có thể làm việc được với nhau Tất cả các đầu cuối H.323 phải hỗ trợchuẩn H.245 và phải có một đơn vị điều khiển hệ thống, lớp đóng góiH.250.0, giao diện mạng và bộ CODEC thoại Bộ CODEC cho tín hiệu

video và các ứng dụng dữ liệu của người sử dụng là tùy chọn (có thể có hoặckhông).

b Gateway

Gateway là phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp củacác phần tử H.323, nó đóng vai trò là các phần tử cầu nối và chỉ tham giavào một cuộc gọi khi có một sự chuyển tiếp từ mạng H.323 (như mạng CoreIP) sang mạng phi H.323 (ví dụ như PSTN) Gateway thực hiện một số chứcnăng như:

- Chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn

- Chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp

- Chuyển đổi giữa các dạng mã hóa khác nhau của các luồng tín hiệuhình ảnh cũng như âm thanh

- Thực hiện việc thiết lập và xóa cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũngnhư phía mạng chuyển mạch SCN

Gateway khi hoạt động sẽ có đăc điểm của một thiết bị đầu cuối H.323hoặc một MCU trong mạng LAN và có đặc điểm của một thiết bị đầu cuốitrong SCN hoặc một MCU trong SCN

Cấu trúc của Gateway bao gồm:

- Khối chức năng của thiết bị H.323, khối chức năng này có thể là chứcnăng đầu cuối (để giao tiếp với một terminal trong hệ thống H.323)hoặc chức năng MCU (giao tiếp với nhiều terminal)

- Khối chức năng của thiết bị chuyển mạch kênh, mang chức năng giaotiếp với một hay nhiều thiết bị đầu cuối trong mạng chuyển mạchkênh

- Khối chức năng chuyển đổi, bao gồm khuân dạng dữ liệu và chuyểnđổi thủ tục

Gateway liên kết với máy điện thoại thông thường phải tạo và nhận biếtđược tín hiệu DTMF (Dual Tone Multiple Frequency) tương ứng với cácphím nhập từ bàn phím điện thoại.

c Gatekeeper

Gatekeeper là phần tử không nhất thiết phải tồn tại trong hệ thống H.323,

nó thực hiện việc điều khiển các dịch vụ gọi của các đầu cuối H.323.Gatekeeper tách biệt với các thiết bị khác trong hệ thống về mặt logic, tuynhiên trên thực tế thì nó có thể tích hợp với các thiết bị khác như Gateway,MCU…

Các chức năng của một Gatekeeper được phân biệt làm hai loại là cácchức năng bắt buộc và không bắt buộc

Các chức năng bắt buộc bao gồm:

- Dịch địa chỉ (Address Translation)

- Điều khiển quyền truy nhập (Admission Control)

- Điều khiển dải thông (Bandwidth Control)

- Điều khiển vùng (Zone Management)

Các chức năng tùy chọn gồm có:

- Điều khiển báo hiệu cuộc gọi (Call Control Singnaling)

- Quản lý dải thông (Bandwidth Management)

- Dịch vụ quản lý cuộc gọi (Call Management Service)

- Dịch vụ xác nhận cuộc gọi (Call Authorization Service)

Ngoài ra Gatekeeper còn thường xuyên được cập nhật thêm các dịch vụ nhưFORWARD, TRANSFER,…

d Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm MCU (Multipoint Control Unit)

MCU hỗ trợ việc thực hiện các cuộc đàm thoại hội nghị giữa nhiều thiết

bị đầu cuối Trong chuẩn H.323, MCU bắt buộc phải có một bộ điều khiển

đa điểm MC (Multipoint Controler) và có hoặc không có một vài MP(Multipoint Processor)

MC và MP là thành phần của MCU nhưng chúng có thể không tồn tạitrong một thiết bị độc lập mà được phân tán trong các thiết bị khác Chẳnghạn như: Một Gateway có thể mang trong nó một MC và một vài MP đểthực hiện kết nối tới nhiều thiết bị đầu cuôi; một thiết bị đầu cuối có thểmang một bộ MC để có thể thực hiện một lúc nhiều cuộc gọi

MC điều khiển việc liên kết giữa nhiều điểm cuối trong hệ thống baogồm:

- Xử lý việc đàm phán giữa các thiết bị đầu cuối để quyết định một khảnăng xử lý dòng dữ liệu Media chung giữa các thiết bị đầu cuối

- Quyết định dòng dữ liệu nào sẽ là dòng dữ liệu multicast

- MC không xử lý trực tiếp một dòng dữ liệu Media nào Việc xử lý cácdòng dữ liệu sẽ do các MP đảm nhiệm MP sẽ thực hiện việc trộn,chuyển mạch, xủ lý cho từng dòng dữ liệu thời gian thực trong cuộchội nghị

2.2.1.2 Bộ giao thức H.323

Khuyến nghị H.323 đề ra những giao thức nằm trên tầng IP và các tầngvận tải (TCP hay UDP), những giao thức này được sử dụng một cách kếthợp đảm bảo cho việc thiết lập cuộc thoại và truyền dòng tiếng nói tuân thủtính thời gian thực qua mạng chuyển mạch gói

Hình 2.4: Các lớp của bộ giao thức H.323

Ta có thể phân chia bộ giao thức H.323 thành hai nhóm:

- Nhóm thứ nhất có vai trò thực hiện trao đổi tín hiệu báo hiệu (Signaling)giữa các thành phần của mạng H.323, đảm bảo cho một endpoint có thể thiếtlập được cuộc đàm thoại với một endpoint khác Bao gồm:

+ RAS (Registation/Admission/Status): Giao thức trao đổi giữaendpoint với gatekeeper

+ Q.931: Giao thức cho phép thiết lập và kết thúc cuộc gọi

+ H.245: Giao thức cho phép thống nhất phương thức truyền thônggiữa các endpoint và thiết lập kênh logic để tín hiệu tiếng nói truyềnqua kênh này

Như vậy nhóm này có thể coi như tập giao thức giúp các bên thamgia bắt tay được với nhau trước khi tiếng nói thực sự được trao đổi qua lại

- Nhóm thứ hai chịu trách nhiệm đảm bảo truyền dòng tiếng nói thời gianthực qua mạng, cộng thêm một số thông tin trạng thái và điều khiển giúp choviệc nâng cao chất lượng cuộc thoại Bao gồm: