CÁC KỸTHUẬT VÀ GIAO THỨC HỖ TRỢ TRUYỀN TÍN HIỆU THOẠI QUA MẠNG IP

CÁC KỸTHUẬT VÀ GIAO THỨC HỖ TRỢ TRUYỀN TÍN HIỆU THOẠI QUA MẠNG IP

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP VÀ CÔNG NGHỆ VOIP 3

1.1 KIẾN TRÚC TCP/IP 3

1.1.1 ĐÓNG GÓI DỮ LIỆU 4

1.1.2 ĐỊA CHỈ IP 5

1.1.3 BỘ ĐỊNH TUYẾN IP 6

1.1.4 GIAO THỨC TRUYỀN TẢI TIN CẬY TCP 7

1.1.5 GIAO THỨC TRUYỀN TẢI KHÔNG TIN CẬY UDP 11

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 12

1.3 CẤU HÌNH CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI IP 13

1.3.1 THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI 14

1.3.2 MẠNG TRUY NHẬP IP 15

1.3.3 GATEKEEPER 16

1.3.4 GATEWAY 17

1.4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA VOIP 19

1.4.1 DỊCH VỤ THOẠI QUA INTERNET 19

1.4.2 THOẠI THÔNG MINH 20

1.4.3 DỊCH VỤ TÍNH CƯỚC CHO BỊ GỌI 20

1.4.4 DỊCH VỤ CALLBACK WEB 21

1.4.5 DỊCH VỤ FAX QUA IP 21

1.4.6 DỊCH VỤ CALL CENTER 21

1.5 CÁC LOẠI HÌNH DỊCH VỤ THOẠI QUA IP 21

1.5.1 MÁY ĐIỆN THOẠI TỚI MÁY ĐIỆN THOẠI 22

1.5.2 MÁY TÍNH TỚI MÁY ĐIỆN THOẠI 22

1.5.3 MÁY TÍNH TỚI MÁY TÍNH 23

1.6 ĐÁNH SỐ, CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN 24

1.7 ĐẶC ĐIỂM CỦA VOIP 26

1.7.1 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA VOIP 26

1.7.2 CÁC NHƯỢC ĐIỂM CỦA VOIP 27

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 28

CHƯƠNG II CÁC KỸ THUẬT VÀ GIAO THỨC HỖ TRỢ TRUYỀN TÍN HIỆU

2.1 GIAO THỨC THỜI GIAN THỰC RTP 28

2.1.1 GIAO THỨC DÒNG THỜI GIAN THỰC RTSP( REAL TIME STREAM PROTOCOL ) 30

2.1.2 GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN THỜI GIAN THỰC RTCP 31

2.1.3 CÁC ĐỊNH DẠNG PAYLOAD 33

2.1.4 GIAO THỨC GIỮ TRƯỚC TÀI NGUYÊN RSVP 33

2.2 CHUẨN H323 35

2.2.1 CHỒNG GIAO THỨC H.323 35

2.2.2 CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ 36

2.2.2.1 ĐỊA CHỈ MẠNG 36

2.2.2.2 ĐỊNH DANH ĐIỂM TRUY NHẬP DỊCH VỤ GIAO VẬN TSAP 36

2.2.2.3 ĐỊA CHỈ THẾ 36

2.2.3 CÁC KÊNH ĐIỀU KHIỂN 37

2.2.3.1 KÊNH RAS 37

2.2.3.2 KÊNH BÁO HIỆU 39

2.2.3.3 KÊNH ĐIỀU KHIỂN 41

2.2.4 CÁC THỦ TỤC BÁO HIỆU 42

2.2.4.1 BƯỚC 1 - THIẾT LẬP CUỘC GỌI 42

2.2.4.2 BƯỚC 2 - THIẾT LẬP KÊNH ĐIỀU KHIỂN 43

2.2.4.3 BƯỚC 3 - THIẾT LẬP KÊNH TRUYỀN THÔNG 43

2.2.4.4 BƯỚC 4 - DỊCH VỤ CUỘC GỌI 44

2.2.4.5 BƯỚC 5 - KẾT THÚC CUỘC GỌI 45

2.3 GIAO THỨC KHỞI ĐẦU PHIÊN SIP 46

2.3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIAO THỨC SIP 46

2.3.2 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC SIP 47

2.3.3 BẢN TIN SIP 50

2.3.3.1 CÁC BẢN TIN YÊU CẦU (REQUEST) 51

2.3.3.2 CÁC BẢN TIN TRẢ LỜI (RESPOND) 51

2.3.4 HỘI THOẠI (DIALOG) 52

2.3.4.1 TẠO MỘT DIALOG 52

2.3.4.2 XỬ LÝ CÁC BẢN TIN TRONG DIALOG 53

2.3.4.3 KẾT THÚC MỘT DIALOG 54

2.3.5 CÁC CHỨC NĂNG CỦA SIP 54

2.3.5.1 ĐĂNG KÝ (REGISTRATION) 54

2.3.5.2 TRUY VẤN KHẢ NĂNG (QUERYING FOR CAPABILITIES) 55

2.3.5.3 KHỞI TẠO PHIÊN (INITIATING A SESSION) 56

2.3.5.4 HIỆU CHỈNH PHIÊN (MODIFYING AN EXISTING SESSION) 57

2.3.5.5 GIẢI PHÓNG PHIÊN (TERMINATING A SESSION) 59

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 60

CHƯƠNG III ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VOIP 60

3.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VOIP 60

3.1.1 TRỄ 60

3.1.2 JITTER 64

3.1.3 MẤT GÓI TIN 65

3.2 CÁC BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 66

3.2.1 NÉN TÍN HIỆU THOẠI 67

3.2.1.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA BỘ MÃ HOÁ CELP 68

3.2.1.2 NGUYÊN LÝ MÃ HOÁ CS-ACELP 69

3.2.1.3 CHUẨN NÉN G.729A 69

3.2.1.4 CHUẨN NÉN G.729B 70

3.2.1.5 CHUẨN NÉN G.723.1 72

3.2.1.6 CHUẨN NÉN GSM 06.10 74

3.2.2 CÁC CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ BÊN TRONG MỘT PHẦN TỬ MẠNG 75

3.2.2.1 CÁC THUẬT TOÁN XẾP HÀNG 75

3.2.2.2 ĐỊNH HÌNH LƯU LƯỢNG 77

3.2.2.3 CÁC CƠ CHẾ TĂNG HIỆU QUẢ ĐƯỜNG TRUYỀN 77

3.2.3 BÁO HIỆU PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 78

3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO THỬ 78

3.3.1 ĐO CHẤT LƯỢNG THOẠI IP 78

3.3.1.1 PHƯƠNG PHÁP "ĐIỂM ĐÁNH GIÁ TRUNG BÌNH (MOS-MEAN OPINION SCORE) 78

3.3.1.2 ĐO CHẤT LƯỢNG TIẾNG NÓI THEO CẢM NHẬN (PSQM) 79 3.3.1.3 CÁC ĐẶC TÍNH TRUYỀN DẪN VÀ MÔ HÌNH-E (E-MODEL) 80

3.3.1.4 CÁC PHÉP ĐO CHẤT LƯỢNG TIẾNG NÓI KHÁC 81

3.3.1.5 PHÉP ĐO CHẤT LƯỢNG THOẠI NÀO NÊN ĐƯỢC SỬ DỤNG 82

3.3.2 ĐO THỬ VOIP 82

3.3.2.1 PHÂN TÍCH MẠNG VOIP 83

3.3.2.2 PHÂN TÍCH THOẠI ĐẦU CUỐI TỚI ĐẦU CUỐI 83

3.3.2.3 ĐO THỬ MỨC CĂNG THẲNG BÁO HIỆU 85

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 86

CHƯƠNG IV MỘT SỐ KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VOIP 86

4.1 CHỈNH SỬA DỮ LIỆU PHÍA NGƯỜI GỬI (SENDER-BASED REPAIR) 86

4.1.1 SỬA LỖI TRƯỚC (FORWARD ERROR CORRECTION) 87

4.1.1.1 FEC ĐỘC LẬP VỚI MÔI TRƯỜNG (MEDIA-INDEPENDENT FEC) 87

4.1.1.2 FEC PHỤ THUỘC VÀO MÔI TRƯỜNG (MEDIA-SPECIFIC FEC) 88

4.1.1.3 ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN (CONGESTION CONTROL) 89

4.1.2 ĐAN XEN (INTERLEAVING) 90

4.1.3 SỰ PHÁT LẠI GÓI TIN (RETRANSMISSION) 91

4.2 CÁC KỸ THUẬT SỬA LỖI PHÍA NGƯỜI NHẬN (RECEIVER-BASED REPAIR) 92

4.2.1 SỬA LỖI TRÊN CƠ SỞ CHÈN GÓI (INSERTION-BASED REPAIR)93 4.2.1.1 SỰ THAY THẾ BẰNG KHOẢNG LẶNG (SILENCE SUBSTITUTION) 93

4.2.1.2 CHÈN BẰNG TẠP ÂM (NOISE SUBSTITUTION) 94

4.2.1.3 LẶP (REPETITION) 94

4.2.2 SỬA LỖI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY (INTERPOLATION-BASED REPAIR) 94

4.2.3 SỬA LỖI BẰNG CÁCH TÁI TẠO (REGENERATION-BASED REPAIR) 94

4.2.3.1 NỘI SUY TRẠNG THÁI TRUYỀN DẪN (INTERPOLATION OF TRANSMITTED STATE) 95

4.2.3.2 PHỤC HỒI TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH (MODEL-BASED RECOVERY) 95

KẾT LUẬN CHƯƠNG IV 96

KẾT LUẬN CHUNG 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ACF Admission ConFirm Xác nhận đăng nhập

ADPCM Adaptive Delta PCM Điều chế xung mã vi sai

ANSI American National Standards

Institute

Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

ARJ Admission ReJect Từ chối yêu cầu đăng nhập

ARQ Admission ReQuest Yêu cầu đăng nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng

bộ BCF Bandwith ConFirm Xác nhận yêu cầu băng tần

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài

BRJ Bandwith ReJect Từ chối yêu cầu băng tần

BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần

CAS Channel Associated Signaling Báo hiệu kênh kết hợp

CCS 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

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư thừa có chu kỳ

CS-ACELP Conjugate-Structure ACELP Bảng mã đại số có cấu trúc liên kết

CTI Computer Telephony integration Tích hợp điện thoại máy tính

DCF Disengage ConFirm Xác nhận huỷ bỏ liên kết

DNS Domain Name Server Máy chủ dịch vụ tên miền

DRJ Disengage ReJect Từ chối huỷ bỏ liên kết

DRQ Disengage ReQuest Yêu cầu huỷ bỏ liên kết

DSP 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 đoạn

ETSI 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 trước

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file

GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper

GQOS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ

GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper

GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản

ICF Information ConFirm Xác nhận thông tin

ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPX Internetwork Protocol Exchange Chuyển đổi giao thức Internetwork

IRJ Information ReJect Từ chối yêu cầu thông tin

IRQ Information ReQuest Yêu cầu thông tin

IRR Information Request Respond Đáp ứng yêu cầu thông tin

ISDN integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU-T International telecommunication

Union - telecommunication

Standardization

Hiệp hội viễn thông quốc tế

IWF Inter Working Function Chức năng liên mạng

Kbps 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 tính

LPC Line Predict Coder Bộ mã hoá dự báo tuyến tính

LRJ Location ReJect Từ chối yêu cầu định vị

LRQ 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 điểm

MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình

MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm

MPE MultiPulse Excite Bộ kích thích đa xung

MP-MLQ Multipulse Maximum Likelihood

Quantization

Lượng tử hoá đúng cực đại đa xung

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

truyền tải NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mở

OSPF 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 cộng

PSVQ Predictive Split Vector Quantizer Lượng tử hoá vectơ phân chia dự

báo QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

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

RCF Registration ConFirm Xác nhận đăng ký

RRJ Registration ReJect Từ chối đăng ký

RRQ Registration ReQuest Yêu cầu đăng ký

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

SDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên

SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển gateway

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên

SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền tải mail

SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7

STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải

TSAP Transport layer Service Access

Point

Điểm truy nhập dịch vụ lớp truyền tải

UAC User Agent Client Tác nhân khách

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

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, công nghiệp viễn thông đã đạt những thành tựu to lớn Nhờ sự phát triển

của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và công nghệ phần mềm đã và đang đem lại cho

người sử dụng các dịch vụ mới đa dạng và phong phú

Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP có các ưu điểm như tính linh hoạt,

khả năng mở rộng dễ dàng cũng hiệu quả sử dụng cao đã và đang dần chiếm ưu thế

trên thị trường viễn thông thế giới Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP đã được thực

hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ toàn IP Trong đó, bước triển

khai đầu tiên chính là loại hình dịch vụ thoại qua giao thức Internet VoIP

Mạng IP vốn là mạng không đảm bảo chất lượng dịch vụ Chính vì vậy muốn chất

lượng dịch vụ được đảm bảo thì người ta cần phải thêm vào mạng đó một số phần tử

khác cũng như thiết kế các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ

cho người dùng, đây chính là công nghệ VoIP Việc nâng cao chất lượng dịch vụ trong

VoIP là vấn đề không thể thiếu được nhằm cải thiện hơn nữa chất lượng dịch vụ cho

người sử dụng

Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống VoIP, việc tìm hiểu và

nghiên cứu về công nghệ VoIP nói chung và vấn đề nâng cao chất lượng dịch vụ trong

VoIP nói riêng là một vấn đề rất quan trọng Chính vì vậy mà tôi lựa chọn đề tài này

để thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình Đồ án đã tiến hành nghiên cứu "Một số giải

pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong VoIP", trong đó đồ án chủ yếu nghiên cứu

một số kỹ thuật phục hồi các gói bị mất cho luồng thoại và audio

Bản đồ án được chia làm bốn chương:

Chương I Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP: Trình bày kiến trúc

về TCP/IP, cấu hình của mạng điện thoại IP, các ứng dụng của VoIP cũng

như các loại hình dịch vụ thoại qua VoIP

Chương II Các kỹ thuật và giao thức hỗ trợ truyền tín hiệu thoại qua

mạng IP: Trình bày giao thức thời gian thực RTP và đặc biệt đi sâu nghiên

cứu về hai giao thức báo hiệu H.323 và SIP

Chương III Đánh giá chất lượng dịch vụ trong VoIP: Trình bày các yếu

tố đảm bảo chất lượng dịch vụ trong VoIP, các biện pháp đảm bảo chất

lượng dịch vụ và các phương pháp để đo thử chất lượng dịch vụ đó

Chương IV Một vài kỹ thuật nâng cao chất lượng dịch vụ trong VoIP:

Trình bày về các phương pháp sửa lỗi phía người gửi và phía người nhận

dùng cho tín hiệu audio như chèn, lặp, nội suy, hiệu chỉnh lỗi trước (FEC)

…

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Tiến Ban cùng

các ý kiến đóng góp quý báu của các bạn trong lớp D2001VT đã giúp đỡ em hoàn

thành bản đồ án tốt nghiệp này

Hà nội, ngày 25 tháng 10 năm 2005

Sinh viên: Đỗ Như Toản

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP

VÀ CÔNG NGHỆ VoIP

1.1 Kiến trúc TCP/IP

TCP/IP là một bộ giao thức mở được xây dựng cho mạng Internet mà tiền thân của

nó là mạng ARPAnet của bộ quốc phòng Mỹ Do đây là một giao thức mở, nên nó cho

phép bất kỳ một đầu cuối nào sử dụng bộ giao thức này đều có thể được kết nối vào

mạng Internet Chính điều này đã tạo ra sự bùng nổ của mạng Internet toàn cầu trong

thời gian gần đây Trong bộ giao thức này, hai giao thức được sử dụng chủ yếu đó là

giao thức truyền tải tin cậy TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet

Protocol) Chúng cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên

mạng

Hình 1.1 M ối tương quan giữ kiến trúc TCP/IP và mô hình OSI

Điểm khác nhau cơ bản của TCP/IP so với OSI đó là tầng liên mạng sử dụng giao

Internet Cùng với các giao thức định tuyến như RIP, OSPF, BGP… tầng liên mạng IP

cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng vật lý khác nhau như:

Ethernet, Token Ring, X25

Giao thức được sử dụng ở tầng trao đổi dữ liệu có thể là giao thức hướng liên kết

TCP để đảm bảo tính chính xác và tin cậy cho các dịch vụ số liệu hay giao thức không

liên kết UDP được sử dụng cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực Trong mạng VoIP,

giao thức TCP được sử dụng cho điều khiển và truyền số liệu trong khi giao thức UDP

được sử dụng cho các dịch vụ thời gian thực như thoại, audio và video

Các giao thức ở tầng ứng dụng hỗ trợ các dịch vụ phổ biến truy nhập từ xa (telnet),

chuyển tệp (FTP), dịch vụ Web, thư điện tử (SMTP) và dịch vụ tên miền … Trong

mạng VoIP, lớp ứng dụng sẽ hỗ trợ dịch vụ thoại Internet là các phần mềm điều khiển

để triển khai thoại qua IP

1.1.1 Đóng gói dữ liệu

Cũng giống như tất cả các mạng gói khác, các gói tin trong mạng IP cũng được bổ

sung thêm các trường tiêu đề ở đầu bản tin qua các lớp giao thức ở phía phát và được

gỡ bỏ các trường tiêu để này ở phía thu để xử lý Quá trình đó được gọi là đóng gói dữ

liệu (encapsulation) Trong ngăn xếp giao thức TCP/IP gồm bốn lớp Tại mỗi lớp, các

gói dữ liệu được gửi tới từ lớp trên sẽ được bổ sung thêm một tiêu đề tương ứng mang

các thông tin điều khiển cần thiết cho lớp này Quá trình đóng gói dữ liệu được mô tả

trong hình vẽ 1.2 ở dưới

Các gói IP phải được nhúng trong các khung dữ liệu ở tầng liên kết dữ liệu tương

ứng trước khi chuyển tiếp trong mạng Quá trình nhận một gói tin diễn ra ngược lại

Độ dài tối đa của một gói dữ liệu liên kết là MTU (Maximum Transmit Unit) Khi cần

chuyển một gói dữ liệu IP có độ dài lớn hơn MTU của một mạng cụ thể cần phải chia

nhỏ gói dữ liệu IP đó thành những gói IP nhỏ hơn hoặc bằng MTU Quá trình này

được gọi là phân mảnh (fragment) Trong phần tiêu đề của gói tin IP có thông tin về

phân mảnh và xác định các mảnh có quan hệ phụ thuộc để hợp thành gói tin ban đầu

tại phía thu

Hình 1.2 Đóng gói dữ liệu trong kiến trúc TCP/IP

1.1.2 Địa chỉ IP

Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (host)

trong liên mạng Địa chỉ IP có độ dài 32 bít đối với IPv4 và 48 bít với IPv6 Nó có thể

được biểu thị dưới dạng thập phân, bát phân , thập lục phân và nhị phân

Có hai cách cấp phát địa chỉ IP phụ thuộc vào cách thức ta kết nối mạng Nếu mạng

của ta kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng được xác nhận bởi NIC (Network

Information Center) Nếu mạng của ta không kết nối với Internet, người quản trị mạng

sẽ cấp phát địa chỉ IP cho mạng này

Về cơ bản, khuôn dạng địa chỉ IP gồm hai phần: <Network Number, Host

Number> Trong đó, phần Network Number là địa chỉ mạng còn Host Number là địa

chỉ các máy trạm làm việc trong mạng đó

Do nhu cầu sử dụng có rất nhiều quy mô mạng khác nhau, nên người ta chia các địa

chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu là A, B, C, D và E có cấu trúc như sau:

 Lớp A được xác định bằng bít đầu tiên trong byte thứ nhất là 0 và dùng các bít

còn lại của byte này để định danh mạng Do đó nó cho phép định danh tới 126

mạng, với 16 triệu máy trạm trong mỗi mạng

 Lớp B được xác định bằng hai bít đầu tiên nhận giá trị 10, và sử dụng byte thứ

nhất và thứ hai cho định danh mạng Nó cho phép định danh 16384 mạng với tối

đa 65535 máy trạm trên mỗi mạng

 Lớp C được xác định bằng ba bít đầu tiên là 110 và dùng ba byte đầu để định

danh mạng Nó cho phép định danh tới 2.097.150 mạng với tối đa 254 máy trạm

trong mỗi mạng Do đó, nó được sử dụng trong các mạng có quy mô nhỏ

 Lớp D được xác định bằng bốn bít đầu tiên là 1110, nó được dùng để gửi các IP

datagram tới một nhóm các host trên một mạng Tất cả các số lớn hơn 233 trong

trường đầu là thuộc nhóm D

 Lớp E được xác định bằng năm bít đầu tiên là 11110, nó được dự phòng cho

tương lai

Với phương thức đánh địa chỉ IP như trên, số lượng mạng và số máy tối đa trong

mỗi lớp mạng là cố định Do đó, sẽ nảy sinh vấn đề đó là có các địa chỉ không được sử

dụng trong mạng của một doanh nghiệp, trong khi một doanh nghiệp khác lại không có

địa chỉ mạng để dùng Do đó để tiết kiệm địa chỉ mạng, trong nhiều trường hợp một

mạng có thể được chia thành nhiều mạng con (subnet) Khi đó, có thể đưa thêm các

vùng subnetid để định danh cho các mạng con Vùng subnetid này được lấy từ vùng

hostid của các lớp A, B và C

1.1.3 Bộ định tuyến IP

Trong quá trình truyền thông trong mạng IP, dữ liệu được đóng gói trong các

datagram và được điều khiển để truyền qua các trạm trung gian giữa điểm cuối nguồn

và điểm cuối đích Quá trình điều khiển các datagram để nó đến được đúng đích gọi là

định tuyến

Cấu trúc mạng IP thường là cấu trúc liên mạng Do đó, có hai trường hợp xảy ra

Nếu như máy nguồn và máy đích ở trong cùng một mạng vật lý, gói tin sẽ được gửi

trực tiếp từ máy nguồn tới máy đích và quá trình xác định đường nối giữa hai máy này

được gọi là định tuyến trực tiếp Trong trường hợp, hai trạm làm việc không ở trong

cùng một mạng vật lý, việc truyền tin giữa chúng phải thực hiện thông qua các trạm

trung gian là các gateway Đó là định tuyến gián tiếp

Hình 1.3 B ộ định tuyến IP

Để kiểm tra xem trạm đích có nằm trên cùng một mạng vật lý với trạm nguồn hay

không, trạm gửi phải tách lấy phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP và so sánh phần

địa chỉ này với phần địa chỉ mạng của nó Nếu có sự trùng hợp, thì gói tin này được

gửi tới một máy trạm ở trong cùng một mạng vật lý với nó và gói tin sẽ được truyền

trực tiếp Ngược lại, gói tin được yêu cầu gửi tới một mạng bên ngoài Khi đó, phải

xác định một gateway để chuyển tiếp datagram

Như vậy, tại các trạm làm việc, các gói tin được xử lý xuyên suốt qua cả bốn lớp,

còn tại các cổng truyền trung gian, các gói tin chỉ được xử lý tới lớp IP để quyết định

tuyến đường tiếp theo để chuyển tiếp gói dữ liệu

1.1.4 Giao thức truyền tải tin cậy TCP

TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức hướng liên kết (connnection

oriented) Do đó, các cập thực thể TCP phải thiết lập một kênh logic giữa chúng trước

khi trao đổi dữ liệu với nhau Nhờ vào kênh logic này, TCP đảm bảo khả năng truyền

dữ liệu an toàn giữa các máy trạm trong hệ thống các mạng Ngoài ra, nó còn cung cấp

thêm các chức năng khác nhằm kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi có lỗi xảy ra

Nó cung cấp các chức năng chính sau:

 Thiết lập, duy trì và kết thúc liên kết giữa hai thực thể TCP

 Phân phát gói tin một cách tin cậy

 Đánh số thứ tự (sequencing) các gói dữ liệu nhằm truyền dữ liệu một cách tin

cậy

 Cho phép điều khiển lỗi

 Cung cấp khả năng đa kết nối thông qua việc sử dụng các cổng

 Truyền dữ liệu sử dụng cơ chế song công

Kết nối giữa các thực thể TCP được thực hiện bằng một thủ tục bắt tay ba bước

(Three way handsake)

 Khi có nhu cầu kết nối, tiến trình trạm khởi tạo một yêu cầu kết nối bằng cách

gửi đi một gói TCP với cờ SYN=1 và chứa giá trị tạo số tuần tự ISN của client

Giá trị ISN này là một số 4 byte không dấu và được tăng lên mỗi khi một bản tin

TCP được truyền đi trong kết nối logic và quay trở lại 0 khi giá trị đạt tới 232

Trong thông điệp SYN này còn chứa số hiệu cổng TCP của phần mềm dịch vụ

mà tiến trình trạm muốn kết nối

 Khi thực thể TCP của phần mềm dịch vụ trạm đích nhận được thông điệp SYN,

nó gửi lại gói tin SYN cùng giá trị ISN của nó và đặt cờ ACK=1 khi sẵn sàng

nhận kết nối Thông điệp này còn chứa giá trị ISN của tiến trình trạm nguồn

trong trường số tuần tự thu để báo rằng thực thể dịch vụ đã nhận được giá trị

ISN của tiến trình trạm nguồn

 Tiến trình trạm nguồn trả lời lại gói SYN của thực thể dịch vụ bằng một thông

báo trả lời ACK cuối cùng Bằng cách này, các thực thể TCP trao đổi một cách

tin cậy các giá trị ISN của nhau và có thể bắt đầu trao đổi dữ liệu

Cả ba thông điệp trên không chứa bất kỳ dữ liệu nào, tất cả các thông tin trao đổi

đều nằm trong phần tiêu đề của bản tin TCP

Khi có nhu cầu kết thúc kết nối, thực thể TCP sẽ gửi đi yêu cầu kết thúc với trường

FIN=1 tới thực thể TCP bên kia Vì kết nối TCP là song công nên mặc dù nhận được

yêu cầu kết thúc kết nối, thực thể nhận vẫn tiếp tục truyền số liệu cho đến khi hết số

liệu để gửi Khi đó, nó gửi trở lại thực thể yêu cầu kết thúc kết nối một yêu cầu kết

thúc với cũng với trường FIN=1 Kết nối giữa hai thực thể TCP được huỷ bỏ

Đơn vị giao thức TCP được gọi là segment và có định dạng như hình 1.4 Trong đó

mỗi segment gồm hai phần: tiêu đề (header) và tải tin (payload) Phần tiêu đề bao gồm

các trường tiêu đề chứa các thông tin điều khiển và các định danh cần thiết khác

Hình 1.4 C ấu trúc gói dữ liệu TCP

 Các cổng nguồn và cổng đích chứa các địa chỉ cổng TCP Địa chỉ này cùng với

địa chỉ IP xác định duy nhất một địa chỉ truyền tải (socket) duy nhất trong liên

mạng tại một thời điểm Địa chỉ này tương ứng với một chương trình tại máy

nguồn và một chương trình tại máy đích đang thực hiện quá trình truyền thông

với nhau

 Trường số thứ tự là số thứ tự của byte dữ liệu đầu tiên trong segment này trong

trường hợp bít SYN không được lập do độ dài của segment là không xác định

trước Nếu như bít SYN được thiết lập, trường số thứ tự là số thứ tự khởi đầu

(ISN) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN +1

 Số tuần tự thu là vị trí tương đối của byte cuối cùng đã được nhận đúng cộng

thêm 1, tức là vị trí tương đối của byte đầu tiên sẽ được bên gửi chuyển tới bên

nhận qua segment TCP

 Độ dài tiêu đề là số lượng từ 32 bít trong tiêu đề của segment Từ tham số này

cũng có thể xác định vị trí byte đầu tiên của phần dữ liệu

 Các bít dự phòng dành cho tương lai

 Có 6 bít điều khiển bao gồm bít báo control khẩn URG, bít báo nhận ACK, bít

chức năng push PSH, bít thiết lập lại kết nối, bít đồng bộ hoá số tuần tự SYN và

bít thông báo kết thúc gửi FIN

 TCP cung cấp quản lý truy nhập mạng thông qua cơ chế cửa sổ Trường window

gồm 16 bít cho biết số lượng các byte dữ liệu bắt đầu từ byte được chỉ ra trong

vùng số xác nhận ACK mà trạm nguồn sẵn sàng để nhận

 Tổng kiểm tra là tổng CRC cho toàn bộ segment bao gồm cả tiêu đề và số liệu

 con trỏ khẩn trỏ tới số thứ tự của byte sau dữ liệu khẩn, cho phép bên thu biết

được độ dài của vùng dữ liệu khẩn

 Phần tuỳ chọn khai báo các tuỳ chọn của TCP, trong đó có độ dài tối đa của

phần dữ liệu TCP trong một segment

 Phần bù là phần chèn thêm để đảm bảo cho độ dài tiêu đề luôn là bội số của từ

32 bít

 Phần dữ liệu chứa bản tin giao thức lớp trên Nó có độ dài thay đổi và độ dài tối

đa ngầm định là 536 byte

Như vậy có thể thấy rằng, TCP cung cấp đầy đủ các chức năng để đảm bảo truyền

tải một cách tin cậy các gói số liệu qua liên mạng Do đó, TCP phù hợp để truyền tải

các gói tin của dịch vụ truyền số liệu Tuy nhiên, do phần tiêu đề của TCP quá lớn và

quá phức tạp nên độ trễ truyền tin qua liên mạng khá cao Mặt khác TCP cung cấp quá

nhiều chức năng mà các dịch vụ thời gian thực không cần đến Do đó, TCP không phù

hợp để truyền tải các dịch vụ này và cần thiết phải xây dựng một giao thức truyền tải

mới bên cạnh TCP để đáp ứng cho các dịch vụ thời gian thực qua IP

1.1.5 Giao thức truyền tải không tin cậy UDP

Cùng với giao thức TCP, tại mức 4 của bộ giao thức TCP/IP còn một giao thức nữa

hoạt động đó là giao thức dữ liệu người dùng UDP (User Datagram Protocol) Đây là

một giao thức phi liên kết và không cung cấp chức năng tuần tự (sequencing) và xác

nhận (acknowledgment) Nó được sử dụng bên cạnh TCP trong trường hợp các dịch

vụ đầy đủ của TCP là không cần thiết Một ứng dụng điển hình của UDP đó là sử dụng

để truyền tải các gói tin thời gian thực của những dịch vụ như thoại gói hay lưu lượng

video – những dịch vụ chỉ cần độ trễ thấp mà không yêu cầu quá cao về chất lượng dữ

liệu nhận được tại phía thu

Một gói tin UDP gồm hai phần: phần tiêu đề và phần dữ liệu:

Hình 1.5 C ấu trúc gói dữ liệu UDP

Ưu điểm của UDP đó là do không cung cấp các chức năng tin cậy, điều khiển

luồng, khôi phục lỗi… nên tiêu đề của UDP rất nhỏ so với TCP và nó rất phù hợp với

các dịch vụ thời gian thực yêu cầu độ trễ thấp

 Cổng nguồn và cổng đích là các giá trị 16 bít dùng cho các cổng giao thức UDP

được sử dụng để tách các gói tin trong tiến trình đang đợi để nhận chúng Cổng

nguồn là một trường dữ liệu tuỳ chọn, khi được sử dụng, nó xác định địa chỉ

cổng để gửi các bản tin xác nhận Ngược lại, nếu không được sử dụng nó sẽ

nhận giá trị 0

 Trường độ dài chứa độ dài bản tin UDP tính theo octet bao gồm cả tiêu đề UDP

và dữ liệu

 Trường tổng kiểm tra là tổng CRC của phần tiêu đề bản tin UDP Nó là trường

tuỳ chọn cho phép có thể đơn giản các thủ tục trong các mạng có độ tin cậy cao

Như vậy, so với bản tin giao thức truyền tải TCP, bản tin giao thức dữ liệu người sử

dụng UDP có cấu trúc đơn giản hơn rất nhiều Phần tiêu đề bản tin chỉ xác định rõ giá

trị cổng giao thức bên gửi và bên nhận Các thủ tục kiểm tra lỗi cũng được đơn giản

hoá và là tuỳ chọn cho phép giảm tới tối đa thời gian trễ khi truyền dữ liệu qua giao

thức lớp truyền tải UDP Do đó UDP rất phù hợp để truyền tải các dữ liệu yêu cầu tính

thời gian thực cao và khi lại cho phép tỷ lệ lỗi nhất định Trong khi đó, TCP sẽ phù

hợp với để truyền tải các thông tin số liệu yêu cầu tính chính xác rất cao mà lại không

yêu cầu qua lớn về thời gian trễ Như vậy, có thể thấy rằng hai giao thức lớp truyền tải

TCP và UDP là hai giao thức bổ sung cho nhau Chúng cùng tồn tại và không thể thay

thế cho nhau Hai giao thức này toạ nên tính linh hoạt của bộ giao thức IP và cho phép

nó có thể tương thích với tất cả các loại hình dịch vụ trong hiện tại cũng như của tương

lai Đây chính là điểm mạnh của giao thức IP trước các bộ giao thức khác trong quá

trình triển khai mạng thế hệ sau NGN

1.2 Giới thiệu chung về công nghệ VoIP

VoIP (Voice over Internet Protocol) là một thuật ngữ dùng để chỉ một phương thức

truyền thoại mới, đó là truyền tín hiệu thoại qua mạng gói sử dụng giao thức Internet

Đây là một ứng dụng mở rộng của bộ giao thức IP để tiến tới một mạng đa phương

tiện hội tụ toàn IP trong tương lai

Trong công nghệ điện thoại IP thông tin thoại sẽ được đóng trong các gói và truyền

đi trên một đường truyền chung thay vì các kênh riêng như trong mạng PSTN truyền

thống Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP như là khả năng thiết lập các cuộc gọi điện

thoại và gửi những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chất lượng dịch vụ có thể chấp

nhận được và với cước phí thấp hơn rất nhiều so với dịch vụ của mạng PSTN thông

thường Để thực hiện truyền thoại qua mạng IP, trước hết tại phía phát tín hiệu thoại

phải được số hoá, nén và đóng gói để truyền qua mạng IP như những gói dữ liệu thông

thường Tại phía thu, các gói thoại được mở gói, giải nén và chuyển từ tín hiệu số sang

tín hiệu tương tự để đưa đến tai nghe của người dùng

Vì đặc điểm của một mạng gói là một mạng tận dụng tối đa hiệu quả sử dụng băng

tần mà ít quan tâm đến thời gian trễ lan truyền trong mạng, trong khi tín hiệu thoại lại

là một dạng thời gian thực Do đó, người ta phải bổ sung vào mạng các phần tử mới và

thiết kế các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho người

dùng Các thành phần này tạo thành một mạng gọi là mạng VoIP

Công nghệ VoIP đã và đang mở ra một viễn cảnh mới trong ngành Viễn Thông trên

toàn thế giới Với ưu điểm rất lớn về giá cước, dịch vụ VoIP thực sự đang thu hút rất

nhiều sự quan tâm của các nhà kinh doanh bao gồm cả các nhà đầu tư cung cấp dịch

vụ và các nhà tiêu dùng dịch vụ Việc đưa dịch vụ VoIP vào phục vụ có thể coi là một

cuộc cách mạng trong ngành Viễn Thông và thực tế đã cho thấy sức cạnh tranh rất lớn

của công nghệ này so với công nghệ thoại chuyển mạch kênh truyền thống Mặc dù

mới ra đời và được triển khai chưa lâu, nhưng dịch vụ VoIP đã chiếm một thị phần rất

đáng kể trên thị trường quốc tế nói chung và nước ta nói riêng

Điểm cốt lõi để tạo nên các ưu điểm của mạng VoIP đó là khả năng sử dụng hiệu

quả và tiết kiệm độ rộng băng tần Đó là do sự kết hợp các đặc tính vốn có của một

mạng số liệu gói với các kỹ thuật mã hoá nén số hiện đại Kĩ thuật này cho phép giảm

được đáng kể số bít phải truyền đi Do đó giảm được băng thông truyền dẫn mà vẫn

đảm bảo được chất lượng dịch vụ theo yêu cầu

Nói chung VoIP là một hình ảnh mới cho mạng Viễn Thông hiện đại Nó đang được

nghiên cứu và triển khai và đang hứa hẹn rất nhiều triển vọng trong tương lai gần

1.3 Cấu hình của mạng điện thoại IP

Theo các nghiên cứu của ETSI, cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP có thể bao

Trong các kết nối khác nhau cấu hình mạng có thể thêm hoặc bớt một số phần tử

trên

Cấu hình chung của mạng điện thoại IP gồm các phần tử Gatekeeper, Gateway,

các thiết bị đầu cuối thoại và máy tính Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một

Gatekeeper và giao tiếp này giống với giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và Gateway Mỗi

Gatekeeper sẽ chịu trách nhiệm quản lý một vùng, nhưng cũng có thể nhiều

Gatekeeper chia nhau quản lý một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều

Gatekeeper

Trong vùng quản lý của các Gatekeeper, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển

tiếp qua một hoặc nhiều Gatekeeper Do đó các Gatekeeper phải có khả năng trao đổi

các thông tin với nhau khi cuộc gọi liên quan đến nhiều Gatekeeper

Hình 1.6 C ấu hình của mạng điện thoại IP

1.3.1 Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối là một nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP Nó có thể

được kết nối với mạng IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập Một thiết bị đầu

cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao

khác trong mạng chuyển mạch kênh Các cuộc gọi đó sẽ được Gatekeeper mà thiết bị

đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký giám sát

Một thiết bị đầu cuối có thể gồm các khối chức năng sau:

- Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin

- Chức năng bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải

thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối

- Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết

nối với thiết bị đầu cuối

- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần

tử mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác định bản tin báo hiệu hay bản tin

chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa

- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện

(truy nhập, cảnh báo ) và tài nguyên

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra

thiết bị ngoại vi

1.3.2 Mạng truy nhập IP

Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy nhập vào

mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có Sau đây là một vài loại giao diện truy nhập IP

được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP:

Đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, một vài loại khác đang được

nghiên cứu để sử dụng cho mạng điện thoại IP Đặc điểm của các giao diện này có thể

gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi điện thoại IP

1.3.3 Gatekeeper

Gatekeeper là phần tử của mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký, chấp nhận

và trạng thái của các thiết bị đầu cuối và Gateway Gatekeeper có thể tham gia vào

việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi Nó xác định đường dẫn để

truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi Gatekeeper có thể bao gồm

các khối chức năng sau:

- Chức năng chuyển đổi địa chỉ E.164 ( Số E.164 là số điện thoại tuân thủ theo

cấu trúc và kế hoạch đánh số được mô tả trong khuyến nghị E.164 của Liên minh viễn

thông quốc tế ITU) : chuyển đổi địa chỉ E.164 sang địa chỉ IP và ngược lại để truyền

các bản tin, nhận và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin, bao gồm cả mã lựa chọn

nhà cung cấp

- Chức năng dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh

truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp

- Chức năng dịch địa chỉ kênh: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu,

bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp

- Chức năng giao tiếp giữa các Gatekeeper: thực hiện trao đổi thông tin giữa các

Gatekeeper

- Chức năng đăng ký: cung cấp các thông tin cần đăng ký khi yêu cầu dịch vụ

- Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị

đầu cuối hoặc các phần tử mạng

- Chức năng bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết

nối Gatekeeper với thiết bị đầu cuối

- Chức năng tính cước: thu thập thông tin để tính cước

- Chức năng điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước

- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện

(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra

thiết bị ngoại vi

1.3.4 Gateway

Gateway là một phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323 Nó

đóng vai trò làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển

tiếp từ mạng H.323 ( ví dụ như mạng LAN hay mạng Internet) sang mạng phi H.323

(ví dụ mạng chuyển mạch kênh hay PSTN) Một Gateway có thể kết nối vật lý với một

hay nhiều mạng IP hay với một hay nhiều mạng chuyển mạch kênh Một Gateway có

thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển

truyền tải kênh thoại Một hay nhiều chức năng này có thể thực hiện trong một

Gatekeeper hay một Gateway khác

- Gateway báo hiệu SGW: cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển

mạch kênh Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu

trong mạng IP ( ví dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ

R2, CCS7) Gateway báo hiệu có các chức năng sau:

+ Chức năng kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi

+ Chức năng kết cuối báo hiệu từ mạng chuyển mạch kênh: phối hợp hoạt

động với các chức năng báo hiệu của Gateway điều khiển truyền tải kênh

thoại

+ Chức năng báo hiệu: chuyển đổi báo hiệu giữa mạng IP với báo hiệu mạng

chuyển mạch kênh khi phối hợp hoạt động với Gateway điều khiển truyền

tải kênh thoại

+ Chức năng giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch

gói

+ Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu

kết nối với thiết bị đầu cuối

+ Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

+ Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về

sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử

dụng ra thiết bị ngoại vi

- Gateway truyền tải kênh thoại MGM: cung cấp phương tiện để thực hiện chức

năng chuyển đổi mã hoá Nó sẽ chuyển đổi giữa các mã hoá trong mạng IP với

các mã hoá truyền trong mạng chuyển mạch kênh Gateway truyền tải kênh thoại

bao gồm các khối chức năng sau:

+ Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các

kênh thông tin truyền và nhận

+ Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa

mạng IP và mạng chuyển mạch kênh bao gồm việc chuyển đôỉ mã hoá và

triệt tiếng vọng

+ Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và

mạng chuyển mạch kênh

+ Chức năng giao diện với mạng chuyển mạch kênh: kết cuối và điều khiển

các kênh mang thông tin từ mạng chuyển mạch kênh

+ Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch

kênh: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, Fax, dữ liệu của mạng

chuyển mạch kênh và các gói dữ liệu trong mạch IP Nó cũng thực hiện các

chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng,

mã hoá, chuyển đổi tín hiệu Fax và điều tiết tốc độ modem tương tự Thêm

vào đó, nó còn thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu mã đa tần DTMF

trong mạng chuyển mạch kênh và các tín hiệu thích hợp trong mạng IP khi

các bộ mã hoá tín hiệu thoại không mã hoá tín hiệu mã đa tần DTMF Chức

năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh

cũng có thể thu nhập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với

mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi

+ Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

+ Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về

sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử

dụng ra thiết bị ngoại vi

- Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC: đóng vai trò phần tử kết nối

giữa Gateway báo hiệu và Gatekeeper Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho

Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kên thoại, nhận thông tin báo hiệu của mạng

chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu và thông tin báo hiệu của mạng IP từ

Gatekeeper Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại bao gồm các chức năng sau:

+ Chức năng truyền và nhận các bản tin

+ Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của người sử dụng,

thiết bị hoặc các phần tử mạng

+ Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của

Gateway Chức năng này bao gồm tất cả các điều khiển kết nối logic của

Gateway

+ Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng

chuyển mạch kênh trong quá trình phối hợp hoạt động với Gateway báo

hiệu

+ Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

+ Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự

kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử

dụng ra thiết bị ngoại vi

1.4 Các ứng dụng của VoIP

1.4.1 Dịch vụ thoại qua Internet

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

cả người sử dụng điện thoại quay vào gateway Dịch vụ này được một số nhà khai

thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại

thông thường, đặc biệt là trên các tuyến quốc tế Mặc dù vẫn còn một số vấn đề về sự

tương thích của các gateway, các vấn đề này sẽ sớm được giải quyết khi tiêu chuẩn

H.323 của ITU được sử dụng rộng rãi

Suốt từ khi các máy tính bắt đầu kết nối với nhau, vấn đề các mạng tích hợp luôn là

mối quan tâm của mọi người Mạng máy tính phát triển bên cạnh mạng điện thoại Các

mạng máy tính và mạng điện thoại song song tồn tại ngay trong cùng một cơ cấu, giữa

các cơ cấu khác nhau, và trong mạng rộng WAN Công nghệ thoại IP không ngay lập

tức đe doạ đến mạng điện thoại toàn cầu mà nó sẽ dần thay thế thoại chuyển mạch

kênh truyền thống Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu của dịch vụ thoại Internet

1.4.2 Thoại thông minh

Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ động

Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím để điều khiển Trong những năm gần đây, người ta đã cố

gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau là đến các server

Nhưng mọi cố gắng đều thất bại do tồn tại các hệ thống có sẵn

Internet sẽ thay đổi điều này Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã được sử

dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu Giữa mạng máy tính

và mạng điện thoại tồn tại một mối liên hệ Internet cung cấp cách giám sát và điều

khiển các cuộc thoại một cách tiện lợi hơn Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm

soát và điều khiển các cuộc thoại thông qua mạng Internet

1.4.3 Dịch vụ tính cước cho bị gọi

Thoại qua Internet giúp nhà khai thác có khả năng cung cấp dịch vụ tính cước cho

bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng giống như khách hàng trong nước Để

thực hiện được điều này, khách hàng chỉ cần PC với hệ điều hành Windows9x, địa chỉ

kết nối Internet ( tốc độ 28,8Kbps hoặc nhanh hơn), và chương trình phần mềm

chuyển đổi chẳng hạn như Quicknet's Technologies Internet PhoneJACK

Thay vì gọi qua mạng điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi cho bạn qua

Internet bằng việc sử dụng chương trình phần mềm chẳng hạn như Internet Phone của

Vocaltec hoặc Netmeeting của Microsoft Với các chương trình phần mềm này, khách

hàng có thể gọi đến công ty của bạn cũng giống như việc họ gọi qua mạng PSTN

Bằng việc sử dụng chương trình chẳng hạn Internet PhoneJACK, bạn cũng có thể

xử lý các cuộc gọi cũng giống như các xử lý các cuộc gọi khác Bạn có thể định tuyến

các cuộc gọi này tới các nhà vận hành, tới các dịch vụ tự động trả lời, tới các ACD

Trong thực tế, hệ thống điện thoại qua Internet và hệ thống điện thoại truyền thống là

hoàn toàn như nhau

1.4.4 Dịch vụ Callback Web

"world wide Web" đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách hàng của

các doanh nghiệp Với tất cả các tiềm năng của web, điện thoại vẫn là một phương tiện

kinh doanh quan trọng trong nhiều nước Điện thoại web hay " bấm số" (click to dial)

cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang web để kết

nối tới hệ thống điện thoại của họ Dịch vụ bấm số là cách dễ nhất và an toàn nhất để

đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang web của bạn vào hệ thống điện thoại

1.4.5 Dịch vụ fax qua IP

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

Internet faxing sẽ giúp bạn tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại Dịch vụ này sẽ

chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet

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

Những người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phần mềm

chẳng hạn Quicknet's Internet PhoneJACK Cấu hình này cung cấp cho người sử dụng

khả năng sử dụng thoại qua Internet thay cho sử dụng điện thoại để bàn truyền thống

Kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành Cấu hình

này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống như việc mở rộng hệ thống điện thoại

hiện hành

1.4.6 Dịch vụ Call center

Gateway call center với công nghệ thoại qua Internet cho phép các nhà kiểm duyệt

trang Web với các PC trang bị multimedia kết nối được với bộ phân phối các cuộc goi

tự động (ACD) Một ưu điểm của thoại IP là khả năng kết hợp cả thoại và dữ liệu trên

cùng một kênh

1.5 Các loại hình dịch vụ thoại qua IP

Về nguyên tắc, các dịch vụ thoại qua giao thức IP gồm một số loại sau đây:

 Máy điện thoại tới máy điện thoại (Phone to Phone)

 Máy tính tới máy điên thoại (PC to Phone)

 Máy tính tới máy tính (PC to PC)

1.5.1 Máy điện thoại tới máy điện thoại

Trong loại hình dịch vụ này, bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng điện thoại thông

thường Gateway ở mỗi phía làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu thoại thông thường thành

gói tin IP và ngược lại Đây là loại hình dịch vụ VoIP đã được triển khai ở Việt Nam

bởi các nhà cung cấp VNPT, VietTel, SPT và ETC Loại hình này được miêu tả trong

hình 1.8

Trong dịch vụ này, người gọi sử dụng một máy tính đa phương tiện để thực hiện

một cuộc gọi tới một thuê bao cố định PSTN hoặc thuê bao di động thông thường Tín

hiệu thoại từ phía người gọi, thông qua máy tính được đóng gói vào các gói IP truyền

qua mạng IP tới gateway Tại đó, các gói tin IP được chuyển đổi thành tín hiệu 64

kbps thông thường và chuyển tới tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi và từ đó chuyển

tới máy điện thoại của thuê bao bị gọi Đây là loại hình dịch vụ thoại Internet đã được

triển khai ở Việt Nam dưới dạng dịch vụ Fone VNN

Hình 1.9 K ết nối từ máy tính tới máy điện thoại

1.5.3 Máy tính tới máy tính

Trong trường hợp này, hai PC có thể được kết nối trực tiếp với nhau trong cùng một

mạng IP hay giữa các mạng IP với nhau thông qua một mạng trung gian khác (như

ISDN/PSTN) Trong các kết nối này, các PC đóng vai trò như các đầu cuối H.323 Nó

là một máy tính đa phương tiện gồm sound card, loa, micro và có phần mềm phục vụ

dịch vụ thoại Internet

Tín hiệu thoại từ phía người gọi, thông qua máy tính được đóng vào trong các gói

IP và truyền qua mạng Hai đầu cuối có thể ở trong cùng một mạng IP hoặc thuộc các

mạng IP khác nhau Trong trường hợp thứ hai, các mạng IP có thể được kết nối với

nhau qua một mạng trung gian Mạng này có thể ISDN, PSTN hay Internet Hiện nay,

dịch vụ Fone VNN của Việt Nam cũng đã phép thực hiện cuộc gọi loại này

1.6 Đánh số, chuyển đổi địa chỉ và định tuyến

Để có thể thực hiện được cuộc gọi giữa các thuê bao trong mạng VoIP, mạng VoIP

phải có cơ chế gán địa chỉ cho các thiết bị trong mạng Do mạng VoIP thường liên kết

với các mạng khác nhau, điển hình là sự kết hợp giữa mạng PSTN và mạng IP, nên khi

triển khai mạng VoIP cũng phải lập kế hoạch để có thể chuyển đổi địa chỉ giữa các

mạng với nhau ETSI đã đưa ra hai khuyến nghị TS 101 324 Ver.2.1.1 và TR 101 327

Ver.1.1.1 về yêu cầu đánh số đối với thuê bao VoIP để đảm bảo việc phân phối hoạt

động giữa hai mạng IP và mạng PSTN, trong đó lưu ý một số điểm sau:

 Mạng VoIP phải nhận dạng được số bị gọi theo chuẩn E.164 được sử dụng trong

mạng quốc tế

 Mạng VoIP có thể nhận dạng được mọi số bị gọi theo chuẩn E.164 được sử

dụng trong mạng quốc gia

 Mạng VoIP có thể nhận dạng được số bị gọi trong các mạng nội bộ (trong

trường hợp mạng IP nội bộ kết hợp với mạng SCN nội bộ)

 Mạng VoIP phải truyền được đầy đủ mọi tên khách hàng yêu cầu hạn chế nhận

dạng thuê bao chủ gọi

 Mạng VoIP phải hỗ trợ cơ chế lựa chọn nhà cung cấp mạng theo quy định của

từng quốc gia trong trường hợp có nhiều nhà cung cấp mạng Lưu ý rằng việc

lựa chọn nhà cung cấp mạng có thể được thực hiện bằng nhiều cách như đặt

ngầm định, lựa chọn trước bởi người sử dụng, quay số mã truy nhập và mã nhận

dạng của nhà cung cấp mạng hoặc bằng một cách thức khác do quốc gia đó quy

định

 Mạng VoIP phải hỗ trợ chức năng phân tích số để lựa chọn nhà cung cấp dịch

vụ nếu cần thiết Lưu ý rằng các quốc gia khác nhau có yêu cầu khác nhau về số

để lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ Một vài quốc gia yêu cầu chức năng bổ sung

trong mạng khởi phát cuộc gọi và mạng chuyển tiếp

Trong đó, mỗi gateway được xác định bằng 3 thông số:

 Vùng số E.164 mà nó có thể cung cấp dịch vụ

 Số lượng dịch vụ mà nó có thể cung cấp được

 Kiểu dịch vụ mà nó có thể cung cấp

Những đặc điểm này được sử dụng để máy chủ lựa chọn gateway và thiết lập đường

truyền cho cuộc gọi

Khi thực hiện cuộc gọi mà thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi nằm riêng rẽ trong

mạng SCN và Internet, thuê bao chủ gọi phải đưa ra thông tin địa chỉ của thuê bao bị

gọi để hệ thống định tuyến trong mạng SCN và mạng Internet căn cứ vào đó định

tuyến cuộc gọi Có 3 cách khác nhau để định tuyến cuộc gọi thoại IP giữa các thuê bao

nằm riêng rẽ trong mạng SCN và mạng Internet

Trong cách thứ nhất, thêm các chức năng mới cho mạng SCN để xử lý các thông tin

định tuyến sử dụng trong mạng Internet Các thông tin địa chỉ được sử dụng trên

Internet có thể là địa chỉ IP, tên vùng, địa chỉ e-mail…Những người sử dụng trên dịch

vụ điện thoại IP cần được đăng ký địa chỉ IP Thuê bao chủ gọi sẽ chỉ định thuê bao bị

gọi thông qua các thông tin địa chỉ của thuê bao bị gọi Cấu trúc địa chỉ cũng giống

như cấu trúc tên vùng bằng việc sử dụng các chữ số 0-9 và các kí hiệu #, * Do đó, cần

phải đưa ra các quy ước khi sử dụng những kí tự này Tuy nhiên, điều này có thể

không khả thi do việc đưa địa chỉ vào sẽ rất phức tạp

Trong cách thứ hai, thêm các chức năng mới cho SCN để giao tiếp với số E.164 trên

Internet Mỗi thuê bao sử dụng dịch vụ điện thoại IP được đăng ký số E.164 Mỗi chức

năng mới ra đời cần đưa ra phép chuyển đổi từ số E.164 sang địa chỉ IP Khi đó, người

sử dụng chỉ cần đưa vào số E.164 và hệ thống coi đó như là thông tin địa chỉ của người

sử dụng địa chỉ điện thoại IP Tuy nhiên, do dịch vụ điện thoại IP sử dụng chung số

E.164 với các dịch vụ khác nên dung lượng người sử dụng dịch vụ điện thoại IP sẽ bị

hạn chế

Trong cách thứ ba, thêm các cách thức đánh địa chỉ mới độc lập với hệ thống địa

chỉ IP và số E.164 Một hệ thống đánh địa chỉ mới cần được sử dụng cho dịch vụ điện

thoại IP Hệ thống này cần phải cải tiến từ các hệ thống đánh địa chỉ cũ và áp dụng cho

cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi

Tuy nhiên, cũng giống như hệ thống đánh địa chỉ IP, điều này có thể không khả thi

do việc đưa địa chỉ vào sẽ rất phức tạp Vì vậy tác giả quyết định lựa chọn phương

pháp thứ hai là phương thức đăng ký địa chỉ cho các thuê bao sử dụng dịch vụ điện

thoại IP

1.7 Đặc điểm của VoIP

1.7.1 Các ưu điểm của VoIP

Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu và

tính linh hoạt trong việc phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và làm cho khả

năng các dịch vụ được cung cấp trên một mạng thống nhất toàn cầu trở thành hiện

thực VoIP có các ưu điểm chính sau:

 Giảm chi phí cuộc gọi: đây là ưu điểm nổi bật của VoIP so với dịch vụ điện

thoại đường dài thông thường Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển khai thì chi

phí cho cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy cập Internet vì các gói

thoại lúc này được chuyển qua mạng IP tương tự như các gói dữ liệu khác

Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64Kbps xuống dưới

8Kbps, do đó một kênh 64Kbps lúc này có thể dùng được cho 8 cuộc gọi đồng

thời Đối với mạng thoại thông thường thì mạng phải duy trì một kết nối 64Kbps

cho một cuộc gọi thông qua hệ thống các tổng đài, khi không nói chuyện thì vẫn

phải duy trì kết nối đó cho đến khi cuộc gọi hoàn tất Trong trường hợp cuộc gọi

qua mạng IP, người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì một kết nối 64Kbps

tới Gateway của nhà cung cấp dịch vụ Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đảm nhận việc

nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng qua mạng IP một cách có hiệu quả

nhất tới Gateway của mạng thuê bao bị gọi Việc kết nối như vậy tiết kiệm đáng

kể tài nguyên của mạng dẫn đến chi phí được giảm rõ rệt

 Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong điện thoại IP, các

tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều đi trên cùng một mạng IP Điều này sẽ

tiết kiệm chi phí đầu tư về nhân lực cũng như cơ sở hạ tầng so với xây dựng

những mạng riêng rẽ

 Khả năng quản lý băng thông: trong mạng điện thoại sử dụng công nghệ chuyển

mạch kênh, tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc gọi là cố định Nhưng

trong mạng IP, tài nguyên cung cấp cho một cuộc gọi mềm dẻo, linh hoạt hơn

nhiều Khi người sử dụng cần tài nguyên để thực hiện một cuộc gọi, nếu lưu

lượng của mạng thấp, băng thông dành cho cuộc gọi sẽ cho chất lượng tốt nhất

Trong thời gian cao điểm, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức

chấp nhận được nhằm phục vụ một lúc nhiều người nhất

 Khả năng Multimedia và đa dịch vụ: thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu

cho VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng

Multimedia và đa dịch vụ Trong khi tiến hành đàm thoại, 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 bên kia

1.7.2 Các nhược điểm của VoIP

Do thiết kế ban đầu của giao thức Internet cũng như các giao thức truyền số liệu

khác không dùng để truyền các thông tin thời gian thực Các thông tin thời gian thực

thường được truyền liên tục, với tốc độ không đổi (stream) do đó việc truyền tín hiệu

thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do các hiện tượng như

là mất gói, độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng và việc

truyền lại các gói bị mất hay bị sai lỗi là không có ý nghĩa đối với các dịch vụ thời

gian thực Tuy trong phần mào đầu của gói IP cũng có các trường để chỉ mức độ ưu

tiên, các yêu cầu về độ trễ, số lượng, độ an toàn nhưng do vẫn còn có sự khác nhau cơ

bản giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng về các vấn đề cần thiết nên IP hỗ trợ mức ưu

tiên không đồng nhất và không có giao thức định tuyến tham số dịch vụ Để cho chất

lượng dịch vụ có thể chấp nhận được, cần phải có một kỹ thuật nén tín hiệu với tỉ số

nén lớn, có khả năng tái tạo các gói bị thất lạc, có cơ chế bộ đệm nhận các gói ở phía

thu để giải quyết vấn đề trễ nối tiếp của các gói trong quá trình truyền lan Tốc độ xử

lý của các bộ Codec phải nhanh để cuộc gọi không bị gián đoạn Đồng thời cơ sở hạ

tầng mạng cũng phải được nâng cấp lên các công nghệ mới như Frame Relay hay

ATM và phải có một cơ chế kiểm soát chất lượng dịch vụ

Ngoài ra, còn một số hạn chế của dịch vụ VoIP so với dịch vụ thoại truyền thống là

chất lượng dịch vụ và khả năng truy nhập dịch vụ Hạn chế về chất lượng dịch vụ có

nguyên nhân không phải là do công nghệ mà do mạng IP hoạt động trên nguyên tắc

“cố gắng tối đa” và không tin cậy, tức mạng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ cho

các ứng dụng Mức độ phức tạp của mạng cũng như các kết nối mạng cũng là yếu tố

làm giảm chất lượng dịch vụ Các vấn đề liên quan tới bộ định tuyến VoIP có thể là:

 Định tuyến không đối xứng: tất cả các ISP đều cố gắng tối thiểu thời gian truyền

gói do đó các bộ định tuyến truyền càng nhanh càng tốt Vì vậy, nếu các điểm

cuối của một cuộc gọi VoIP được phục vụ bởi các ISP khác nhau thì trễ ra ngoài

và trễ vào trong có thể rất khác nhau, hay là không đối xứng Nguyên nhân là tải

và số bước nhảy giữa các Gateway của các ISP là khác nhau

 Vòng định tuyến: do một bộ định tuyến nào đó có thể bị hỏng nên một gói sau

một thời gian truyền trên mạng lại quay về bộ định tuyến cũ, thời gian trễ như

vậy là quá lớn đối với một cuộc gọi thoại, và gói tin sẽ không còn ý nghĩa nữa

 Định tuyến không ổn định: một bộ định tuyến có thể quyết định các đường đi

khác nhau đến cùng một đích, các đường đi này có thể rất khác nhau, điều này

cũng gây nên trễ giữa các gói khi đến đích

Một yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ VoIP là do trên mạng

Internet, dịch vụ VoIP phải chia đường truyền cùng lúc với nhiều dịch vụ khác và nó

không có một đặc trưng riêng biệt nào để bộ định tuyến có thể nhận biết và xử lý ưu

tiên hơn

Kết luận chương I

Để hiểu rõ hơn về mạng trước tiên ta phải biết về mô hình TCP/IP (nền tảng của

mạng) Chương I trình bày tổng quan về mô hình TCP/IP Ngoài ra đề cập tới công

nghệ VoIP đang rất phổ biến ngày nay Với những dịch vụ thường thấy của VoIP dựa

trên nền mạng IP, cách thức hoạt động của nó, các ứngdụng trong đời sống, cùng với

những ưu nhược điểm của công nghệ này Công nghệ VoIP dựa trên nền mạng IP

cũng được đề cập tới trong chương này Các chương sau sẽ tìm hiểu cụ thể hơn về các

vấn đề được nêu ra trong chương I về công nghệ VoIP




CHƯƠNG II CÁC KỸ THUẬT VÀ GIAO THỨC HỖ TRỢ

TRUYỀN TÍN HIỆU THOẠI QUA MẠNG IP

Để có thể thiết lập và quản lý cuộc gọi VoIP, các giao thức điều khiển phải được bổ

sung Các giao thức điển hình đang được sử dụng rất rộng rãi hiện nay đó là giao thức

thời gian thực, giao thức khởi đầu phiên SIP của IETF và H.323 tham chiếu tới các

giao thức báo hiệu H.225 và điều khiển H.245 của ITU-T Các giao thức này cho phép

các đầu cuối đăng ký, đăng nhập mạng và thực hiện các cuộc gọi tới các đầu cuối

khác Bên cạnh đó, chúng cũng cho phép thực hiện các chức năng quản lý cuộc gọi

như thay đổi băng thông cho cuộc gọi, mở rộng cuộc gọi đa điểm

2.1 Giao thức thời gian thực RTP

Luồng tín hiệu thoại VoIP và các tín hiệu Video có một số yêu cầu chung để phân

biệt với các dịch vụ internet truyền thống khác ở một số đặc điểm sau :

Sự liên tục: Các gói phải được sắp xếp lại theo thứ tự thời gian thực ở bên nhận, có

thể các gói bị mất trên đường truyền, khi đó phải thực hiện dò tìm và bù lại cho sự mất

này mà không truyền lại

S ự đồng bộ bên trong phương thức truyền thông: thời gian truyền giữa các gói phải

đều đặn Nghĩa là nếu không có tín hiệu thì cũng phải tìm cách lấp đầy các khoảng im

lặng đó

Sự đồng bộ giữa các phương thức truyền thông: Nếu có nhiều phương thức truyền

thông cùng được sử dụng trong một phiên truyền thông thì các phương thức đó phải

đồng bộ với nhau Ví dụ như việc truyền đồng thời tín hiệu âm thanh và tín hiệu hình

thì hai tín hiệu này phải đồng bộ với nhau, gọi là sự đồng bộ hình và tiếng

S ự nhận diện payload: Trong internet, thông thường cần sự thay đổi sự mã hoá cho

các phương thức truyền tải (payload ) trên đường truyền để hiệu chỉnh thay đổi băng

thông sẵn sàng hoặc đủ khả năng cho người dùng mới liên kết vào Do đó cần có một

vài cơ chế nhận diện sự mã hoá cho mỗi gói

Nh ận diện khung: Tín hiệu âm thanh và tín hiệu truyền hình được gửi trong một

đơn vị dữ liệu logic đó là các khung Tín hiệu nhận dạng khung dùng để chỉ cho bên

nhận chỗ nào bắt đầu và kết thúc của các khung, để giúp cho sự phân phối đồng bộ tới

các tầng cao hơn

Để thực hiện điều này thì cần có các giao thức thời gian thực Thực tế các dịch vụ

này được cung cấp bởi các giao thức tầng truyền tải ( transport layer ) Các giao thức

thời gian thực bao gồm: giao thức dòng thời gian thực RTSP ( Real Time Stream

Protocol ), giao thức điều khiển thời gian thực RTCP ( Real Time Control Protocol ),

giao thức khởi đầu phiên SIP ( Session Initiation Protocol ), giao thức giữ trước tài

nguyên RSVP ( Resources Reservation Set - up Protocol ) Các giao thức này đưa ra

một vài chức năng liên tục và tìm sự mất gói rất tốt

Đa phát đáp thuận tiện (Multicast of friendly): RTSP và RTCP là các kỹ thuật cho

phát đáp (Multicast) Trên thực tế, chúng được thiết kế để hoạt động trong cả các các

nhóm phát đáp nhỏ phù hợp cho các cuộc gọi điện ba người Đôi với các nhóm lớn thì

phải dùng phát đáp quảng bá

Độc lập thiết bị: RTSP cung cấp các dịch vụ cần thiết cho các dịch vụ thời gian

thực nói chung như thoại và video, bất kỳ một bộ mã hoá và giải mã nào và giải mã cụ

thể nào được thêm các trường thông tin tiêu đề và ngữ nghĩa sẽ định nghĩa cho mỗi

phương thức mã hoá và giải mã theo một tiêu chuẩn kỹ thuật riêng

Các b ộ trôn và chuyển đổi: các bộ trộn là các thiết bị nắm giữ phương thức truyền

từ một vài người sử dụng để trộn và nối chúng vào dòng phương thức truyền thông, và

gửi kết quả đến dòng đầu ra bộ chuyển đổi sẽ nắm giữ một dòng các phương thức

truyền thông, chuyển đổi chúng vào các khuôn dạng khác nhau và gửi đi Các bộ

chuyển đổi có vai trò thu nhỏ băng thông yêu cầu của dòng số liệu so với yêu cầu băng

thông trước khi được chuyển đổi mà không cần nguồn phát thu nhỏ tốc độ bit của nó,

điều này cho phép bên nhận thực hiện kết nối nhanh mà không bị giảm về chất lượng

dịch vụ so với băng thông ban đầu Các bộ trộn sẽ giới hạn băng thông nếu có vài

người đồng thời gửi một lúc, đáp ứng chức năng cầu hội thoại RTPTS hỗ trợ cả bộ

trộn lẫn bộ chuyển đổi

Ch ất lượng dịch vụ phản hồi: RTCP cho phép bên nhận có thể đưa ra phản hồi về

chất lượng nhận được đến tất cả các thành viên của nhóm Các nguồn phát có thể dùng

thông tin này để điều chỉnh tốc độ bit số liệu, trong khi các bên nhận khác có thể xác

định xem chất lượng này là toàn mạng hay cục bộ Người quan sát ở ngoài có thể dùng

thông tin này để thực hiện quản lý chất lượng dịch vụ

Điều khiển phiên lỏng: RTCP cũng cho phép các bên tham gia có thể trao đổi thông

tin nhận diện như tên, email, số điện thoại và các thông điệp vắn tắt

Mã hoá thành m ật mã: các dòng phương thức truyền thông RTSP có thể mã hoá

thành mật mã dùng các khoá Các khoá đó là sự trao đổi một vài phương pháp không

phải RTP ví dụ như SIP hoặc giao thức mô tả phiên SDP ( session Describe Protocol )

2.1.1 Giao thức dòng thời gian thực RTSP( Real Time Stream Protocol )

RTSP nói chung được dùng trong liên kết với UDP(User Datagram Protocol)

Nhưng có thể lợi dụng bất kỳ một giao thức nào của tầng thấp hơn trên cơ sở gói tin

Khi một trạm chủ muốn gửi một gói, thì cần phải biết phương thức truyền thông cụ thể

để tạo khuôn dạng gói, thêm vào phần tiêu đề của gói phương thức truyền thông đó

Công việc này phải thực hiện để quyết định trước tiêu đề của RTSP và đưa vào

phương thức truyền tầng thấp hơn Sau đó chúng được gửi vào mạng (dùng một trong

hai cách đa phát đáp hay đơn phát đáp) đến các thành viên khác tham dự

CS

RC

M payload type

Sequence number

Timestamp

Synchronization source identifier (SSRC)

Contributing source identifiers (CSRC)

Header extension

Payload ( audio, video )