GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ THOẠI IP

Công nghệ thoại IP Voice over Internet Protocol • Công nghệ thoại IP là công nghệ truyền/nhận các dữ liệu thoại âm thanh với thời gian thực bằng giao thức IP Internet Protocol • Mục đích

BÀI 1

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ

THOẠI IP

Công nghệ thoại IP Voice over Internet Protocol

• Công nghệ thoại IP là công nghệ truyền/nhận các dữ liệu thoại (âm thanh) với thời gian thực bằng giao

thức IP (Internet Protocol)

• Mục đích của việc sử dụng công nghệ thoại IP là:

• Tiết kiệm được chi phí so với sử dụng hệ thống điện

thoại thông thường đặc biệt là khi gọi điện thoại đường dài

• Có thể đưa vào nhiều loại dịch vụ một cách dễ dàng như: quản lý cuộc gọi, hội thoại hội nghị …

Voice over Internet Protocol - VOIP

Sự phát triển của công nghệ VoIP

• Tháng 2 năm 1995 hãng Vocaltec đã thực hiện truyền thoại qua Internet với phần mềm nén tín hiệu thoại và chuyển đổi thông tin thành các

gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường

Internet

• Phần mềm kết nối PC cá nhân với card âm

thanh, headphone, mic…

• Có rất nhiều chuẩn cho truyền thoại trên nền

IP nhưng có hai chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất là H.323 của ITU và SIP của IETF

Nguyên tắc hoạt động của VoIP

• Số hoá tín hiệu giọng nói, nén tín hiệu đã số hoá, chia tín hiệu thành các gói

• Truyền những gói số liệu này trên nền IP

• Các gói số liệu được ghép lại tại nơi nhận, giải mã

ra tín hiệu analog để phục hồi âm thanh

• Thông tin thoại trước khi đưa lên mạng IP sẽ được nén xuống dung lượng thấp (tuỳ theo kỹ thuật nén),

vì vậy sẽ làm giảm được lưu lượng mạng

Nén lại nhỏ hơn 32Kbps

Chuyển vận trên mạng thông qua Routers, LAN Switches …, sử dụng các giao thức IP

VoIP

…

Digital

Voic e

CODEC: Analog  Digital Nén

Tạo Voice Datagram

Thêm Header (RTP, UDP, IP, etc)

N e t w o r kChuyển từ Analog sang Digital

Số hoá tiếng nói chuẩn PCM

Ưu điểm của điện thoại IP

• Đối với điện thoại Internet có các cơ chế để phát

hiện khoảng lặng (khoảng thời gian không có tiếng nói) nên sẽ làm tăng hiệu suất mạng

• Nhiều cuộc gọi hơn, giảm độ rộng băng thông cho mỗi kết nối

• Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung và giúp triển

khai các dịch vụ mới nhanh chóng, dễ dàng, tự động dịch vụ, pháthiện trạng thái, quản lý thông tin, mã

hoá bảo mật

• Tận dụng đầu tư, thiết bị sẵn có… với nhà điều hành mạng và cung cấp dịch vụ

Nhược điểm của điện thoại IP

• Chất lượng cuộc gọi thấp và không thể xác định

trước được do được truyền trên các mạng IP được xây dựng với mục đích truyền dữ liệu

• Các gói tin truyền trong mạng có thời gian trễ thay đổi trong phạm vi lớn (~100-300ms), có khả năng mất mát thông tin trong mạng trong quá trình

• Tiếng vọng (echo): do trễ lớn trong mạng IP nên

tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

• PSTN: Public Switched Telephone Network

• Là mạng dịch vụ phát triển rất sớm trên thể giới và

có tốc độ phát triển rất cao trong thế kỷ trước

• Cung cấp dịch vụ thoại và phi thoại

• Là mạng viễn thông lâu đời nhất và lớn nhất phủ khăp toàn cầu

Public Switched Telephone Network

Phương thức hoạt động của mạng PSTN

• Hoạt động theo phương thức mạch (circuit mode) theo kiểu kết nối có hướng (connection-oriented)

• Bao gồm 3 pha: sử dụng các hệ thống báo hiệu

• Thiết lập kết nối (setup)

• Duy trì kết nối (conversation)

• Xoá kết nối (released).

Điện thoại cố định - Telephone

• Là một thiết bị đầu cuối Analog, hoạt động song

công (Full Duplex), thiết bị này tạo ra hai kênh tiếng nói ngược chiều nhau

• Vừa là máy thu vừa là máy phát không cần qua một quá trình chuyển đổi nào

• Sử dụng hệ thống báo hiệu chuẩn gọi là báo hiệu

thuê bao Analog giống như modem, fax, cardphone

• Truy cập vào mạng qua đường dây (mạch vòng thuê bao)

Máy Fax

• Trao đổi văn bản tĩnh và hình ảnh tĩnh trên một

trang giấy

• Dùng công nghệ xử lý tính hiệu số để chuyển từ

hình ảnh trên văn bản ra dữ liệu số nhờ một thiết bị quét ảnh (scanner)

• Tín hiệu số mang hình ảnh của bản gốc (origin) để chuyển qua một kết nối của mạng PSTN đến máy thu để in hình ảnh trên giấy

• Là một thiết bị nửa song công (half duplex)

Tổng đài điện thoại riêng - PBX

• Chức năng chính của tổng đài này là chuyển mạch, phân phối cuộc gọi trong toàn hệ thống

• Những người sử dụng PBX dùng chung một số đường điện thoại ngoài để thực hiện các cuộc gọi ra bên ngoài

• Có các dịch vụ hướng dẫn, dịch vụ Voice Mail, hệ thống tính

cước

• IP PBX là hệ thống PBX chạy bằng phần mềm thực hiện một số nhiệm vụ nhất định và cung cấp những dịch vụ thoại trên mạng IP.

Tổng đài điện thoại riêng - PBX

Các đường ra ngoài được gọi là các đường trung kế

Các hệ thống PBX kết nối qua mạng PSTN và mạng IP

Gateway

Các loại hình dịch vụ thoại qua IP

• Máy tính tới máy tính, dịch vụ có thể kết nối trực tiếp qua mạng IP hoặc qua mạng trung gian

• Máy tính tới máy điện thoại

• Máy điện thoại tới máy điện thoại qua mạng PSTN

và mạng trung gian IP

Máy tính tới máy tính

• Hệ thống này được thực hiện dựa trên cơ sở sử dụng các phần mềm dùng riêng cho việc truyền thoại giữa các máy tính

• Phần mềm sẽ chia tín hiệu thoại thành từng packet (gói) để truyền đi trong mạng đến máy tính đích

• Máy tính đích sẽ thực hiện chuyển đổi các gói thoại thành tín hiệu thoại ban đầu để truyền đến tai người nghe

• Dịch vụ này thường được áp dụng trong tổ chức

hoặc công ty nhằm đáp ứng các nhu cầu liên lạc nội

bộ

Máy tính tới máy tính (PC-to-PC)

Máy tính tới máy điện thoại

• Cho phép thiết lập cuộc gọi tới một máy tính được được trang bị phần mềm truyền thoại trên mạng đến bất kì một máy điện thoại nào trên mạng PSTN

thông qua đường liên kết IP

• Thực hiện cuộc gọi thông qua mạng như trên, hệ

thống phải trang bị các Gateway- Gateway là thành phần giao tiếp giữa mạng PSTN truyền thống với

mạng VoIP

• Gateway sẽ thực hiện chức năng chuyển số IP sang

số điện thoại thường dùng và ngược lại Cũng nhờ thực hiện các cơ chế chuyển đổi giao thức báo hiệu giữa 2 mạng IP và PSTN

Máy tính tới máy điện thoại (Telephone-to-PC)

Máy điện thoại tới máy điện thoại

• Có cơ chế chuyển đổi giao thức truyền thoại cũng như báo hiệu giữa mạng thoại PSTN và mạng thoại qua IP.

• Cho phép mọi người sử dụng máy điện thoại và cách quay số

thông thường để thực hiện cuộc gọi qua mạng IP.

• Trong trường hợp này người sử dụng được cấp một mã số đặc biệt gọi là giá trị cổng kết nối giữa PSTN và mạng IP rồi nhấn số điện thoại cần gọi

• Quá tình chuyển đổi giao thức giữa mạng thoại và mạng IP sẽ được thực hiện tại Gateway

Máy điện thoại tới máy điện thoại Telephone-to-Telephone

Buffer và VoIP

playout buffer

20 ms packet microphone

sendto(remote IP:port)

read

speaker

20 ms packet

Received packet

recvfrom() put

RTP - Real-time Transport Protocol

• RTP một chuẩn định dạng gói tin dùng để truyền âm thanh

và hình ảnh qua mạng Internet Chuẩn này được khai báo trong RFC 1889

• RTP được phát triển bởi nhóm Audio Video Transport

Working và được ban hành lần đầu tiên vào năm 1996.

• RTP và RTCP liên kết rất chặt chẽ với nhau – RTP truyền

dữ liệu với thời gian thực và RTCP được dùng để nhận

thông tin phản hồi về chất lượng dịch vụ.

• Thông thường có 2 UDP Port liền nhau được mở với Port chẵn dành cho RTP và Port lẻ dành cho RTCP

Tem thời gian (time-stamping)

• Là thông tin quan trọng nhất của giao thức RTP

trong các ứng dụng với thời gian thực

• Time-stamping được thiết lập tại máy gửi ngay thời điểm byte đầu tiên của gói được lấy Time-stamping tăng dần theo thời gian đối với mọi gói tin phù hợp với thời gian của dữ liệu phát

• Máy nhận dụng các Time-stamping để khôi phục

thời gian gốc nhằm phát các dữ liệu với tốc độ thích hợp

• Time-stamping còn được sử dụng để đồng bộ các

dòng dữ liệu khác nhau như giữa video và audio

Cấu trúc gói tin chuyển vận của RTP

Các loại gói tin RTCP

• SR (Sender Report): chứa thông tin thống kê về việc truyền và nhận thông tin những máy có trạng thái

tích cực gửi

• RR (Receiver Report): chứa thông tin thống kê về

việc nhận thông tin từ những máy không ở trạng thái tích cực gửi

• SDES (Source Description items): mang thông tin

miêu tả máy phát gói tin RTP

• BYE: chỉ thị sự kết thúc tham gia vào phiên giao

dịch

• APP: Mang các chức năng cụ thể của ứng dụng

HẾT BÀI 1