Đặc điểm ứng dụng điện thoại IP cho các cơ quan và doanh nghiệp tại việt nam

Lợi ích của điện thoại IP Điện thoại IP mang lại những lợi ích chính sau: Giảm c-ớc phí truyền thông Ưu điểm nổi bật nhất của VoIP là giảm c-ớc phí của các cuộc gọi đ-ờng dài và tận dụ

Bộ giáo dục và đào tạo Tr-ờng đại học bách khoa hà nội

Lời mở đầu

Sự ra đời của mạng Internet là một b-ớc ngoặt lớn mang tính lịch sử trong ngành công nghệ thông tin Internet đã phát triển nhanh chóng và đã trở thành mạng truyền thông dữ liệu lớn nhất thế giới Mạng Internet không chỉ tăng về số l-ợng thông tin

mà đặc tr-ng của nó cũng đang thay đổi Nếu nh- tr-ớc đây chúng ta biết đến Internet nh- là một nguồn để tìm kiếm thông tin thì ngày nay trên nền Internet đã có thêm rất nhiều dịch vụ mới rất gần gũi với cuộc sống con ng-ời nh- dịch vụ th-ơng mại điện tử, dịch vụ đa ph-ơng tiện và dịch vụ điện thoại IP

Công nghệ điện thoại IP (VoIP) với lợi thế giá c-ớc thấp và chất l-ợng dịch vụ có thể chấp nhận đ-ợc đã hấp dẫn nhiều nhà khai thác dịch vụ viễn thông

Hiện nay ở n-ớc ta, hầu hết các cơ quan và doanh nghiệp có các tổng đài PBX thế hệ

cũ (Private Branch Exchange) sử dụng dịch vụ điện thoại truyền thống PSTN của Tổng công ty b-u chính Viễn thông Việt nam Chất l-ợng của dịch vụ điện thoại này nói chung là rất tốt, nh-ng chi phí lại cao Trong môi tr-ờng hội nhập và cạnh tranh quốc tế, giảm chi phí hoạt động nói chung và chi phí điện thoại nói riêng đồng thời tăng hiệu suất lao động là nhu cầu lớn của các cơ quan và doanh nghiệp tại n-ớc ta Vì thế công nghệ VoIP không chỉ hấp dẫn các nhà khai thác dịch vụ mà còn hấp dẫn cả các cơ quan và doanh nghiệp

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu các vấn đề về lý thuyết của công nghệ VoIP và các đặc điểm khi ứng dụng công nghệ điện thoại IP từ lý thuyết vào thực tiễn cho cơ quan và doanh nghiệp trong môi tr-ờng Việt nam

Với một mảng nghiên cứu khá rộng có nhiều vấn đề liên quan, cũng nh- thời gian

và năng lực có hạn, nên bản luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tôi rất mong nhận đ-ợc sự chỉ dẫn, giúp đỡ của các thầy cô giáo và các ý kiến

đóng góp của bạn bè đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo h-ớng dẫn T.S Nguyễn Nam Quân đã tận

tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này

Học viên

Ngô Tuấn Khiêm

Mục lục

danh mục các từ viết tắt

danh mục các bảng

danh mục các hình vẽ

ch-ơng 1 tổng quan về điện thoại ip 1

1-1 Giới thiệu Công nghệ VoIP 1

1-2 Các mô hình điện thoại IP 2

1-3 Lợi ích của điện thoại IP 4

1-4 Những thách thức của điện thoại IP 5

1-5 Hiện trạng sử dụng điện thoại IP tại Việt nam 6

ch-ơng 2 Các kiến trúc và Giao thức voip 8

2-1 Giao thức IP 8

2-1.1 Giao thức IP 8

2-1.2 Giao thức TCP 8

2-1.3 Giao thức UDP 9

2-2 Giao thức H.323 9

2-2.1 Giới thiệu 9

2-2.2 Kiến trúc của H.323 10

2-2.2.1 Thiết bị đầu cuối 10

2-2.2.2 Gatekeeper 10

2-2.2.3 Cổng (Gateway) 12

2-2.2.4 Bộ điều khiển đa điểm 13

2-2.2.5 Vùng H.323 13

2-2.3 Bộ giao thức H.323 14

2-2.3.1 Giao thức RAS (H.225 Registration, Admission and Status) 15

2-2.3.2 Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 17

2-2.3.3 Giao thức điều khiển báo hiệu H.245 18

2-2.3.4 RTP và RTCP 18

2-2.4 Cuộc gọi H.323 19

2-2.5 Hiện trạng sử dụng H.323 24

2-3 Giao thức SIP 24

2-3.1 Giới thiệu 24

2-3.2 Kiến trúc của SIP 26

2-3.3 Các thông điệp SIP 27

2-3.3.1 Yêu cầu 27

2-3.3.2 Đáp ứng 28

2-3.4 Hoạt động của SIP 29

2-3.4.1 Định vị máy chủ phục vụ SIP 29

2-3.4.2 Giao dịch SIP 30

2-3.4.3 Lời mời SIP 30

2-3.5 Hiện trạng sử dụng SIP 32

2-4 Giao thức MGCP và Megaco/H.248 33

2-4.1 Vai trò của giao thức ngang hàng và chủ/tớ 33

2-4.2 Giới thiệu MGCP và Megaco/H.248 35

2-4.3 Kiến trúc của Megaco/H.248 36

2-4.4 So sánh Megaco/H.248 và MGCP 39

2-5 So sánh H.323, SIP và Megaco/H.248 40

2-6 Giao thức RTP và RCTP 41

2-6.1 Real-time Transport Protocol (RTP) 41

2-6.2 Real - time Transport Control Protocol (RTCP) 41

2-7 Giao thức đăng ký tr-ớc tài nguyên RSVP 42

ch-ơng 3 Chất l-ợng thoại 45

3-1 Chất l-ợng dịch vụ 45

3-1.1 Mất gói tin 46

3-1.2 Trễ 46

3-1.3 Thay đổi trễ (jitter) 47

3-1.4 Tiếng vọng (echo) 48

3-2 Yêu cầu về chất l-ợng dịch vụ điện thoại IP 49

3-3 Hiệu suất băng thông 51

3-3.1 Số hóa và nén 51

3-3.2 Nén tiêu đề RTP 53

3-3.3 Phát hiện tiếng nói thực sự (VAD) 55

3-4 QoS cho điện thoại IP 56

3-4.1 Phân loại gói tin 56

3-4.2 Các cơ chế hàng đợi 57

3-4.2.1 Hàng đợi trễ thấp 57

3-4.2.2 FIFO 59

3-4.2.3 Priority Queueing 59

3-4.2.4 Custom Queueing 59

3-4.2.5 Weighted Fair Queuing 60

3-4.2.6 Low Latency Queueing 61

3-4.3 Phân mảnh và xen kẽ 61

3-4.3.1 Đặt vấn đề 61

3-4.3.2 Phân mảnh và xen kẽ gói tin 62

3-4.4 Giới hạn băng thông (Traffic Shaping) 64

3-4.5 Các tiêu chí đánh giá chất l-ợng thoại IP 65

3-4.5.1 Đánh giá theo tiêu chí chủ quan 65

3-4.5.2 Đánh giá theo tiêu chí khách quan 66

ch-ơng 4 Triển khai thực tế điện thoại IP 67

4-1 Sử dụng điện thoại truyền thống của công ty FPT 67

4-1.1 Các trụ sở của công ty 67

4-1.2 Chi phí điện thoại 67

4-2 Xây dựng mạng điện thoại IP 69

4-2.1 Mục đích 69

4-2.2 Đặc điểm chính của các sản phẩm Cisco IP Telephony 69

4-2.2.1 Sử dụng Tổng đài IP (IP-PBX) và IP Phone 69

4-2.2.2 Khả năng hỗ trợ ng-ời sử dụng 70

4-2.2.3 Tính t-ơng thích với hệ thống PBX cũ và điện thoại analog 74

4-2.2.4 Tính tuân thủ đối với các chuẩn quốc tế 75

4-2.3 Cấu trúc mạng VoIP 77

4-2.3.1 Cấu trúc mạng IP hiện tại 77

4-2.3.2 Cấu trúc mạng VoIP 77

4-2.4 Tính toán băng thông 78

4-2.4.1 Bộ mã và giải mã (codec) 78

4-2.4.2 Băng thông cho thoại 80

4-2.5 Đặt chính sách QoS 83

4-2.6 Tính toán trễ 84

4-2.6.1 Trễ do mã và giải mã 84

4-2.6.2 Trễ đóng gói 85

4-2.6.3 Trễ xếp hàng tuần tự 86

4-2.6.4 Trễ hàng đợi 87

4-2.6.5 Trễ bộ đệm jitter 87

4-2.6.6 Trễ do mạng 88

4-2.6.7 Tổng hợp toàn trễ trên mạng 88

4-2.7 Hoạch định quay số 89

4-2.7.1 Quay số từ mạng điện thoại IP 89

4-2.7.2 Quay số từ mạng điện thoại truyền thống 91

4-2.8 Hoạt động của hệ thống mạng VoIP 92

4-2.8.1 Call Manager 92

4-2.8.2 Voice Gateway 93

4-2.8.3 Máy điện thoại IP 94

4-2.8.4 Cấu hình soft phone 97

4-2.9 Cách gọi điện thoại IP cho ng-ời dùng cuối 97

4-2.9.1 Gọi từ IP phone 98

4-2.9.2 Gọi từ analog phone 98

4-3 Kết quả và lợi ích đem lại của ứng dụng VoIP 99

ch-ơng 5 Đánh giá kết quả 102

5-1 Tóm tắt kết quả 102

5-2 Phân tích kết quả 102

5-2.1 Khả năng giảm chi phí điện thoại 102

5-2.2 Chất l-ợng điện thoại IP đạt đ-ợc 103

5-2.3 Sử dụng máy điện thoại IP cứng 104

5-2.4 Sử dụng điện thoại IP mềm 104

5-2.5 Tỷ lệ thành công cuộc gọi từ điện thoại thông th-ờng 105

5-2.6 Vấn đề tích hợp với hệ thống điện thoại truyền thống hiện tại 105

5-3 Bài học rút ra và kiến nghị 106

5-3.1 Về mặt công nghệ 106

5-3.2 Đối với các cơ quan và doanh nghiệp 107

kết luận 109

tài liệu và địa chỉ tham khảo 110

danh môc c¸c tõ viÕt t¾t

Call Manager Custom Queueing Dynamic Host Configuration Protocol Dial Tone Multi- Frequency

First in, first out Gatekeeper Confirmation Gatekeeper

Gatekeeper Reject Gatekeeper Request Gateway

Internet Protocol Internet Engineering Task Force Integrated Services Didital Network Internetworking Operating System Intrenational Telecommunication Union lan

mgc

mgcp

Media Gateway Controller Media Gateway Controller Protocol

Public Switched Telephone network Priority Queueing

Priority Queue Weighted Fair Queing Quality of Service

Registration Admission Status Registration Confirmation Registration Reject Registration Request Resource Resevation Protocol Real-time Transport Control Protocol Real-time Transport Control

danh môc c¸c b¶ng

danh môc c¸c h×nh vÏ

ch-ơng 1 tổng quan về điện thoại ip 1-1 Giới thiệu Công nghệ VoIP

Voice over IP (VoIP) là công nghệ truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP (Internet Protocol) Công nghệ VoIP thu hút đ-ợc sự chú ý của các nhà sản xuất, nhà khai thác dịch vụ và ng-ời sử dụng VoIP đ-ợc đánh giá là b-ớc đột phá trong công nghệ viễn thông, là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp đa dịch vụ giữa thoại, video và số liệu

Các mạng IP, mà tiêu biểu là mạng Internet toàn cầu, đã bùng nổ trong những năm vừa qua đ-a IP trở thành giao thức thông dụng nhất trên thế giới hiện nay Ng-ời ta dự tính rằng IP sẽ thâm nhập vào cả các thiết bị dân dụng trong gia đình nh- tủ lạnh, hệ thống điện,

Điện thoại IP đ-ợc xây dựng dựa trên công nghệ VoIP có -u điểm giá thành rẻ và nhiều dịch vụ mở rộng

Mạng điện thoại truyền thống PSTN ( Public Switched Telephone Network) là dạng chuyển mạch kênh (Switched Circuit Network), tức là mỗi một cuộc gọi chiếm một kênh truyền vật lý riêng và kênh đó đ-ợc giữ cho đến khi cuộc gọi kết thúc Ph-ơng thức này không tận dụng băng thông một cách hiệu quả do chiếm toàn bộ băng thông trong suốt thời gian diễn ra cuộc gọi, hơn nữa băng thông cho mỗi cuộc gọi lớn tới 64 Kbps

Đối với mạng VoIP, tiếng nói thay vì đ-ợc truyền qua mạng chuyển mạch kênh, thì lại đ-ợc truyền qua mạng chuyển mạch gói (Packet Network) Tiếng nói đ-ợc số hóa, đóng gói và sau đó đ-ợc truyền đi trên mạng dữ liệu (data network) cùng với tất các các gói tin khác Trong khi cuộc gọi thực hiện thì nó không chiếm hoàn toàn một kênh truyền nào Dung l-ợng truyền dẫn đ-ợc chia sẻ cho tất các các gói tin trong mạng và nh- vậy băng thông đ-ợc sử dụng một cách hiệu quả hơn Mỗi kênh truyền dẫn có khả năng cung cấp đa dịch vụ - vừa phục vụ cho dữ liệu, lại vừa phục vụ cho thoại, fax và video Nhờ

sử dụng tài nguyên mạng một cách triệt để nh- vậy nên so với công nghệ thoại truyền thống, công nghệ thoại VoIP sẽ giảm đáng kể chi phí cuộc gọi

Mặt khác các tín hiệu điện thoại IP còn đ-ợc nén nên băng thông yêu cầu

sẽ ít hơn Điều đó càng làm giảm chi phí của điện thoại IP đồng thời tăng sức hấp dẫn về khả năng tích hợp của mạng đa dịch vụ dữ liệu, thoại fax và video Tuy nhiên điều đó không hoàn toàn dễ dàng thực thi trong mạng IP Thoại

là một ứng dụng có tính chất thời gian thực, nghĩa là dòng tiếng nói phải đ-ợc truyền từ phía đầu phát đến đầu nhận một cách gần nh- tức thì Mạng IP vốn

dĩ là mạng truyền số liệu Đặc điểm của mạng truyền số liệu là không yêu cầu

về thời gian thực mà chỉ yêu cầu dữ liệu đ-ợc gửi đến đích Ví dụ ng-ời sử dụng A gửi th- điện tử cho ng-ời sử dụng B, dữ liệu đ-ợc truyền qua mạng IP

và sau 5 giây ng-ời sử dụng B nhận đ-ợc th- điện tử của ng-ời sử dụng A Thời gian truyền nh- vậy là rất tốt đối với th- điện tử (một dạng dữ liệu) Nh-ng nếu ng-ời sử dụng A nói chuyện với ng-ời sử dụng B mà thời gian trễ

là 5 giây thì cuộc gọi hoàn toàn không thể chấp nhận đ-ợc Ngoài ra do phải chia sẻ băng thông cùng với nhiều ứng dụng khác nên các gói thoại rất dễ bị trễ Chất l-ợng của điện thoại IP là một vấn đề hết sức quan trọng

Mạng điện thoại IP và mạng điện thoại truyền thống có thể giao tiếp với nhau thông qua các thiết bị cổng (Gateway) Thông qua Gateway một đầu cuối ở mạng này có thể nói chuyện với một đầu cuối ở mạng kia Khả năng giao tiếp giữa hai mạng đem lại sự mềm dẻo rất lớn khi triển khai trên thực tế

điện thoại IP

1-2 Các mô hình điện thoại IP

Mô hình PC-to-PC

Trong mô hình này, mỗi máy tính cần có:

 Card âm thanh, loa hoặc tai nghe, và microphone

 Phần mềm điện thoại IP

Các máy tính đ-ợc nối với nhau qua mạng IP và chúng có thể trao đổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng IP đó Mạng IP có thể là mạng Internet, mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) của riêng công ty và cũng có thể là mạng cục bộ

Mô hình PC-to-Phone

Mô hình PC to Phone cho phép ng-ời sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông th-ờng và ng-ợc lại Để thực hiện mô hình này thì cần có Gateway (thiết bị cổng) để thực hiện giao tiếp giữa mạng IP và mạng PSTN

`

IP Network

PSTN Gateway

Hình 1.2 Mô hình PC-to-Phone

Mô hình Phone-to-Phone

Phone-to-Phone là mô hình mở rộng của mô hình PC-to-Phone sử dụng mạng IP làm ph-ơng tiện truyền thông giữa các mạng PSTN cho phép hai điện thoại thông th-ờng gọi cho nhau

IP Network

Phone

PSTN

Gateway Gateway

PSTN

Phone

Hình 1.3 Mô hình Phone-to-Phone

Tất cả các mạng PSTN sẽ kết nối đến gateway gần nhất Tại gateway địa chỉ sẽ đ-ợc chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến đ-ợc mạng đích Đồng thời gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại t-ơng tự thành dạng số sau đó mã hoá, nén, đóng gói

và gửi qua mạng Mạng đích cũng đ-ợc kết nối với gateway và tại gateway

đích, địa chỉ lại đ-ợc chuyển đổi trở lại thành điạ chỉ PSTN và tín hiệu đ-ợc giải nén, giải mã chuyển đổi ng-ợc lại thành tín hiệu t-ơng tự gửi vào mạng PSTN đến đích

1-3 Lợi ích của điện thoại IP

Điện thoại IP mang lại những lợi ích chính sau:

Giảm c-ớc phí truyền thông

Ưu điểm nổi bật nhất của VoIP là giảm c-ớc phí của các cuộc gọi đ-ờng dài và tận dụng tài nguyên mạng mà không có bất cứ ràng buộc nào đối với ng-ời sử dụng Đây là lợi ích chính của công nghệ VoIP

Xây dựng mạng tích hợp

VoIP có thể cho phép triển khai nhiều dịch vụ hơn PSTN, đặc biệt là các dịch vụ đa ph-ơng tiện multimedia Ưu điểm của VoIP không chỉ là tiết kiệm chi phí liên lạc, sử dụng VoIP còn tiết kiệm đ-ợc chi phí đầu t- vào hạ tầng mạng Chúng ta có khả năng sử dụng mạng số liệu duy nhất để phục vụ tất cả các loại hình dịch vụ nh- thoại, fax và truyền số liệu thay vì lắp đặt từng mạng

độc lập Hơn nữa VoIP có thể thích hợp với bất cứ loại hình thiết bị thoại nào, chẳng hạn nh- PC hay điện thoại thông th-ờng hay thoại đa điểm cho tới điện thoại có hình hay truyền hình hội thảo Việc chia sẻ trang thiết bị và chi phí vận hành cho cả thoại và số liệu có thể nâng cao hiệu quả sử dụng mạng vì phần băng thông d- của mạng có thể đ-ợc tận dụng cho các loại hình dữ liệu khác nhau, do đó thu hẹp phạm vi kênh thoại trên băng thông và tăng dung l-ợng truyền

Quản lý đơn giản

VoIP mang lại cho ng-ời sử dụng khả năng quản lý dễ dàng hơn Việc kết hợp mạng thoại và mạng số liệu có thể giảm bớt gánh nặng cho việc quản lý Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì quản lý 2 mạng riêng rẽ nh- tr-ớc đây

Sử dụng hiệu quả

VoIP truyền thoại qua mạng IP (nh- mạng Internet, mạng WAN của các

tổ chức và doanh nghiệp) Hiện nay IP là giao thức mạng đ-ợc sử dụng rộng rãi nhất Có rất nhiều ứng dụng đ-ợc khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP VoIP có thể kết hợp sử dụng các ứng dụng này để nâng cao hiệu quả

sử dụng mạng Kỹ thuật VoIP đ-ợc sử dụng chủ yếu kết hợp với mạng máy tính do đó có thể tận dụng đ-ợc sự phát triển của công nghệ thông tin để nâng cao hiệu quả sử dụng Các phần mềm sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc khai thác các dịch vụ của mạng VoIP Công nghệ thông tin càng phát triển thì việc khai thác càng có hiệu quả, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ mới hỗ trợ ng-ời sử dụng trong mọi lĩnh vực

1-4 Những thách thức của điện thoại IP

Mặc dù công nghệ VoIP có nhiều -u điểm nh- vậy nh-ng nó cũng có nhiều thách thức

Về chất l-ợng thoại

Thách thức lớn nhất của điện thoại IP là chất l-ợng của thoại Trong điện thoại VoIP, thoại đ-ợc truyền đi trên mạng IP Nói một cách khác, chúng ta thực hiện một ứng dụng thời gian thực trên một hệ thống mạng đ-ợc thiết kế cho các ứng dụng không phải thời gian thực Do đó độ trễ đối với điện thoại IP

là một vấn đề lớn Đòi hỏi cơ bản của hệ thống VoIP là phải có chất l-ợng

thoại gần t-ơng đ-ơng với chất l-ợng thoại trong mạng PSTN

1-5 Hiện trạng sử dụng điện thoại IP tại Việt nam

Tại Việt nam các nhà cung cấp dịch vụ đã ứng dụng công nghệ VoIP cung cấp các dịch vụ điện thoại đ-ờng dài trong n-ớc, đ-ờng dài quốc tế và điện thoại Internet giá thành thấp nh- dịch vụ 171 của Tổng Công ty B-u chính - Viễn thông Việt Nam, dịch vụ 178 của Công ty Viễn thông quân đội (Viettel),

và dịch vụ 177 của Công ty cổ phần dịch vụ b-u chính viễn thông Sài gòn Các dịch vụ nh- 171, 177 và 178 cung cấp dịch vụ điện thoại đ-ờng dài d-ới hình thức Phone-to-Phone Ng-ời dùng cuối đang sử dụng điện thoại truyền thống PSTN không phải thay đổi điện thoại của mình, chỉ việc quay số dịch vụ mới (171, 177, 178) và gọi nh- bình th-ờng Đặc điểm của các dịch

vụ này là nhà cung cấp xây dựng Gateway và mạng IP cho điện thoại IP để thực hiện kết nối đ-ờng dài Họ sử dụng công nghệ nén của điện thoại IP để thực hiện đ-ợc nhiều cuộc gọi trên một kênh truyền hơn, nhờ đó mà hạ giá thành dịch vụ Nhìn từ góc độ kỹ thuật thì các dịch vụ nh- 171 và 178 chỉ có luồng thoại mà không có luồng dữ liệu trên mạng IP, do đó vấn đề triển khai chất l-ợng dịch vụ không quá phức tạp Chất l-ợng thoại của 171 và 178 đ-ợc ng-ời sử dụng đánh giá là tốt

Đối với điện thoại Internet, ở Việt Nam mới chỉ đ-ợc phép cung cấp d-ới hình thức PC-to-PC và PC-to-Phone chiều đi Các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet là Công ty Điện toán và Truyền số liệu VDC, Công ty Truyền thông FPT (thuộc Công ty FPT) và công ty OCI (One Connection Internet)

Ưu điểm lớn nhất của điện thoại Internet là ng-ời sử dụng có thể gọi đi khắp thế giới với giá thành rẻ Đối với điện thoại Internet, quá trình gói IP truyền từ nơi gửi đến nơi nhận phải chạy qua rất nhiều thiết bị (máy chủ, bộ

định tuyến, bộ chuyển mạch, ) trung gian trên Internet, tuyến đ-ờng giữa nơi gửi và nơi nhận là không cố định, các gói tin trong quá trình “ chạy về đích” có thể đi theo những tuyến đ-ờng khác nhau Hơn thế nữa, nếu cổng nối Internet quốc tế của nơi gọi, nơi đến hoặc bất kỳ một cổng trung gian nào bị nghẽn mạch thì tốc độ truyền các gói IP sẽ bị ảnh h-ởng, hiện t-ợng nghe nói trễ sẽ xảy ra, cuộc đàm thoại bị ngắt quãng Tại n-ớc ta hiện t-ợng nghẽn mạch th-ờng xuyên xảy ra nên chất l-ợng điện thoại Internet kém Rất ít, nếu không

nói là hiếm thấy, các cơ quan và doanh nghiệp sử dụng dịch vụ điện thoại Internet để phục vụ công việc Thông th-ờng điện thoại Internet chỉ sử dụng cho các cá nhân muốn nói chuyện với ng-ời thân và bạn bè của mình ở n-ớc ngoài

ch-ơng 2 Các kiến trúc và Giao thức voip

2-1 Giao thức IP

2-1.1 Giao thức IP

Giao thức mạng IP (Internet Protocol) đ-ợc thiết kế để liên kết các mạng máy tính sử dụng ph-ơng pháp truyền và nhận dữ liệu d-ới dạng gói Giao thức IP cho phép truyền các gói dữ liệu từ máy nguồn đến máy đích có địa chỉ

cố định Đơn vị dữ liệu đ-ợc trao đổi là các datagram Các chức năng chính

đ-ợc thực hiện ở lớp IP là:

 Đánh địa chỉ: tất cả các host trong mỗi mạng và trong liên mạng đều

đ-ợc cung cấp một địa chỉ IP duy nhất Theo giao thức IP version 4 mỗi địa chỉ IP gồm 32 bit và đ-ợc chia làm năm lớp từ A đến E Các lớp A, B, C đ-ợc sử dụng để định danh các host trên mạng Lớp

D đ-ợc sử dụng cho quá trình truyền đa điểm còn lớp E dùng để cho mục đích nghiên cứu

 Định tuyến: Chức năng giúp lựa chọn đ-ờng đi tối -u nhất cho các datagram Nếu hai host cần liên lạc không nằm trong một phân mạng, bảng định tuyến sẽ đ-ợc sử dụng th-ờng xuyên trao đổi và cập nhật các thông tin trong bảng định tuyến Ngoài ra các bộ định tuyến còn đ-ợc hỗ trợ bởi các giao thức nh- Boder Gateway Protocol (BGP) hay Open Shortest Path First (OSPF)

 Truyền đa điểm: Có ba cách truyền các IP datagram đang đ-ợc sử dụng Cách thứ nhất là truyền tới chỉ một host đích Cách thứ hai là truyền quảng bá (broadcast) nghĩa là các datagram đ-ợc gửi đến tất cả các host còn lại trên mạng Khi muốn truyền các datagram đến một số host nhất định trong mạng ng-ời ta sử dụng truyền đa điểm Ngoài các chức năng nêu trên các module IP còn cung cấp khả năng phân chia và tập hợp các datagram khi cần thiết truyền qua các mạng yêu cầu datagram kích th-ớc nhỏ Các datagram đ-ợc xử lý một cách độc lập với nhau không có liên quan gì về mặt vật lý và lô gíc

2-1.2 Giao thức TCP

Giao thức TCP (Transport Control Protocol) là một giao thức kiểu có liên kết (Connection-Oriented), tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP tr-ớc khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu

Trong VoIP giao thức TCP đ-ợc sử dụng làm giao thức truyền báo hiệu bảo đảm sự tin cậy trong việc thiết lập cuộc gọi Giao thức TCP không phục

vụ việc truyền các tín hiệu thoại Đối với tín hiệu thoại sự mất gói không lo ngại bằng trễ TCP có tiêu đề lớn và vì đảm bảo tính chính xác cao của đ-ờng truyền nên giao thức TCP gây ra thời gian trễ lớn ảnh h-ởng đến chất l-ợng các ứng dụng thời gian thực Và để đảm bảo tính chính xác và thứ tự nên giao thức TCP đ-ợc ứng dụng để truyền báo hiệu

2-1.3 Giao thức UDP

Giao thức UDP (User Data Protocol) là một giao thức kiểu không liên kết (connectionless), đ-ợc sử dụng trong một số yêu cầu ứng dụng thay thế cho TCP UDP không có các giai đoạn thiết lập và huỷ bỏ liên kết, không có các cơ chế báo nhận, nó cung cấp các dịch vụ giao vận không đáng tin cậy Dữ liệu có thể bị lỗi, bị mất và có thể bị truyền quẩn ở trên mạng mà không hề có thông báo lỗi đến nơi gửi hay nơi nhận Do việc thực hiện ít chức năng hơn nên UDP chạy nhanh hơn TCP, nó th-ờng đ-ợc sử dụng trong các dịch vụ không đòi hỏi độ tin cậy cao UDP chiếm ít băng thông hơn TCP Vì vậy UDP

đ-ợc dùng để truyền thoại trong VoIP

2-2 Giao thức H.323

2-2.1 Giới thiệu

Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất, các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP

đều chấp nhận sử dụng tiêu chuẩn H.323 của ITU-T làm nền tảng để phát triển công nghệ VoIP Điều này cho phép các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc t-ơng thích với nhau Đây là một vấn đề lớn khi triển khai bất kỳ công nghệ mới nào

H.323 là chuẩn của ITU-T quy định về các thiết bị, giao thức và thủ tục để cung cấp các dịch vụ thông tin đa ph-ơng tiện cùng thời gian thực trên các mạng chuyển mạch gói, bao gồm cả mạng IP H.323 là một tập hợp các khuyến nghị, bao gồm các chuẩn nén tiếng nói nh- G.729, G.723.1, chuyển truyền dẫn thời gian thực nh- RTP (Real Time Protocol), các chuẩn báo hiệu nh- H.225, H.245

 Bộ điều khiển đa điểm (MCU)

Đầu cuối MCU

2-2.2.1 Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối là các thiết bị ng-ời sử dụng cuối nh- điện thoại, máy tính cho phép ng-ời sử dụng có thể dịch vụ VoIP với thiết bị đầu cuối khác, gateway và bộ điều khiển đa điểm Tất cả các thiết bị đầu cuối phải hỗ trợ giao tiếp các giọng nói Video và dữ liệu có thể có nh-ng không bắt buộc Chuẩn H.323 quy định các chế độ hoạt động cần thiết cho các đầu cuối audio, video, và dữ liệu có thể làm việc đ-ợc với nhau Đây là chuẩn thông dụng và tiêu biểu cho các điện thoại IP, thiết bị đầu cuối audio hội nghị từ xa thế hệ mới Tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 phải hỗ trợ H.245 Các thiết bị đầu cuối có thể tự thiết lập một cuộc gọi nh-ng cũng có thể có sự hỗ trợ của gatekeeper

gatekeeper khi mạng bắt đầu phát triển lên và có nhiều ng-ời tham gia Khi đó thì một số dịch vụ yêu cầu mà chỉ có gakeeper mới cung cấp đ-ợc

Hình 2.2 Các thành phần của gatekeeper Các chức năng của một Gatekeeper đ-ợc phân biệt làm hai loại gọi là chức năng bắt buộc và các chức năng không bắt buộc

Chức năng bắt buộc:

 Dịch địa chỉ (Address Traslation): Gatekeeper sẽ thực hiện việc chuyển đổi từ một địa chỉ hình thức (dạng tên gọi) của các thiết bị

đầu cuối và Gateway sang địa chỉ mạng (địa chỉ IP)

 Điều khiển quyền truy nhập (Admission Control): Với mỗi tài nguyên mạng cụ thể, ng-ời quản trị mạng đặt ra một ng-ỡng chỉ số hội thoại cùng lúc cho phép trên mạng đó Gatekeeper có nhiệm vụ

từ chối kết nối mỗi khi đạt tới ng-ỡng Nó điều khiển quyền truy nhập mạng của ng-ời dùng theo mức -u tiên đã gán tr-ớc

 Điều khiển băng thông (Bandwidth Control): Giám sát và điều khiển việc sử dụng băng thông mạng Đồng thời Gatekeeper cũng phải

đảm bảo l-u l-ợng thông tin truyền không đ-ợc v-ợt quá tải của mạng do nhà quản trị mạng đặt ra

 Quản lý vùng (Zone Management): Một vùng bao gồm tất cả các phần tử H.323 (đầu cuối, Gateway, MCU (Multipoint Control Unit)

có đăng ký hoạt động với Gatekeeper

 Quản lý băng thông (Bandwidth Management): Gatekeeper giới hạn

số cuộc gọi cùng lúc trong miền của nó trong phiên Q.931

 Dịch vụ quản lý cuộc gọi (Call Management Service): Gatekeeper l-u trữ một danh sách các cuộc gọi hiện thời để cung cấp thông tin cho việc quản lý băng thông và để xác định đầu cuối nào đang bận

 Dịch vụ xác thực cuộc gọi (Call Authorization Service): Gatekeeper loại bỏ cuộc gọi khi quá trình xác nhận là sai ngay cả khi ch-a tới ng-ỡng

2-2.2.3 Cổng (Gateway)

Gateway là phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp của các phần tử 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 sang mạng không phải H.323 (ví dụ nh- mạng điện thoại công cộng PSTN) Gateway thực hiện một số chức năng nh-:

 Chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn

 Chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp

 Chuyển đổi giữa các dạng mã hoá khác nhau của các luồng tín hiệu hình ảnh cũng nh- âm thanh

 Thực hiện việc thiết lập và xoá cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũng nh- phía mạng chuyển mạch kênh (Switched Circuit Network)

IP Network

H.323 Terminal/MCU Function

Conversion/

Transcoding

SCN Terminal/MCU Function

SCN Network

Hình 2.3 Các thành phần của H.323 Gateway Khi hoạt động Gateway sẽ có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối H.323 hoặc một Bộ điều khiển đa điểm trong mạng LAN và có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối hoặc một Bộ điều khiển đa điểm trong mạng SCN

2-2.2.4 Bộ điều khiển đa điểm

Cung cấp chức năng hội thoại với số bên tham gia lớn hơn hai Nó phối hợp ph-ơng thức giao tiếp của các bên tham gia và cung cấp các đặc tr-ng trộn âm thanh và hình ảnh (nếu cần) cho các Terminal

MCU bao gồm hai thành phần:

 Bộ điều khiển đa điểm (Multipoint Controller - MC) thiết lập và quản lý hội thoại đa nhiều bên qua H.245 MC có thể đặt trong Gatekeeper, Gateway, Terminal, MCU

 Bộ xử lý đa điểm (Multipoint Processor - MP): đóng vai trò trộn tín hiệu, phân kênh và l-u chuyển dòng bit quá trình giao tiếp giữa các bên tham gia hội thoại

Đối với MCU tập trung thì có đầy đủ MC và MP Đối với MCU phân quyền thì chỉ còn chức năng của MC Sự khác biệt là ở chỗ trong hội thoại phân quyền các bên trao đổi trực tiếp mà không cần phải thông qua MCU Ngoài ra, ng-ời ta có thể kết hợp giữa hai loại này, tạo thành MCU lai ghép

2-2.2.5 Vùng H.323

Một vùng H.323 (H.323 Zone) là tập hợp tất cả các đầu cuối, Gateway, MCU đ-ợc quản lý bởi một Gateway (hình 2.4) Một vùng bao gồm ít nhất một đầu cuối và có thể bao gồm các Gateway hoặc MCU Mỗi zone chỉ có duy nhất một Gatekeeper

Hình 2.4 Vùng trong kiến trúc H.323

2-2.3 Bộ giao thức H.323

Khuyến nghị H.323 đề ra những giao thức nằm trên tầng IP và các tầng vận tải (TCP hay UDP), những giao thức này đ-ợc sử dụng một cách kết hợp

đảm bảo cho việc thiết lập cuộc thoại và truyền dòng tiếng nói tuân thủ thời gian thực qua mạng chuyển mạng gói

Hình 2.5 Bộ giao thức H.323

Có thể phân chia thành 2 nhóm giao thức:

 Nhóm thứ nhất có vai trò thực hiện trao đổi tín hiệu (signaling) giữa các thành phần của mạng H.323, đảm bảo cho một điểm cuối có thể thiết lập đ-ợc cuộc gọi với một điểm cuối khác Bao gồm:

• RAS (Registation/ Admission/Status): giao thức trao đổi giữa endpoint với Gatekeeper

• Q.931: giao thức cho phép thiết lập và kết thúc cuộc gọi

• H.245: Giao thức cho phép thống nhất ph-ơng thức truyền thông giữa các endpoint và thiết lập kênh logic để dữ liệu tiếng nói truyền qua kênh này

 Nhóm thứ hai chịu trách nhiệm đảm bảo truyền dòng tiếng nói có tính thời gian thực qua mạng, cộng thêm một số thông tin trạng thái

và điều khiển giúp cho việc nâng cao chất l-ợng cuộc gọi Bao gồm:

• RTP (Real Time Protocol): giao thức đảm nhiệm việc truyền dòng tiếng nói thực sự tới phía nhận

• RTCP (Real Time Control Protocol): giao thức hỗ trợ cung cấp các thông tin trạng thái và điều khiển chất l-ợng cuộc gọi tới các bên tham gia

Tính chất của các thông tin mà nhóm thứ hai là chịu trách nhiệm truyền theo thời gian thực (Real time) Vì thế ng-ời ta chọn tầng vận tải phía d-ới chúng là UDP Tầng này tuy không có cơ chế đảm bảo độ tin cậy trong việc truyền dữ liệu (không có cơ chế phát hiện sự mất dữ liệu, không phát lại dữ liệu bị mất ) nh-ng bù lại tiêu đề của UDP nhỏ gọn và đơn giản, dẫn đến có thể tăng tốc độ xử lý, phù hợp với yêu cầu về thời gian thực

2-2.3.1 Giao thức RAS (H.225 Registration, Admission and Status)

Trong tr-ờng hợp hệ thống có thành phần Gatekeeper (Gatekeeper là thành phần tuỳ chọn không bắt buộc), thì mỗi khi một điểm cuối muốn thực hiện cuộc thoại, nó phải xin phép và đ-ợc sự cho phép của Gatekeeper (đóng vai trò nh- nhà quản trị mạng) Giao thức Registation/ Admission/ Status (RAS) là giao thức để điểm cuối, MCU, Gateway và Gatekeeper có thể giao tiếp đ-ợc với nhau Dĩ nhiên nó luôn là giao thức đầu tiên đ-ợc dùng mỗi khi

có một điểm cuối muốn kết hợp với điểm cuối khác để thực hiện cuộc thoại giữa chúng với nhau Sự trao đổi bản tin (message) giữa điểm cuối và

Gatekeeper theo cơ chế hỏi đáp (Request - Response)

Có thể thấy các bản tin trao đổi dùng để thực hiện một số yêu cầu của Terminal đối với Gatekeeper nh- xin phép đ-ợc truy nhập về mạng, xin băng thông…

Các thông tin trao đổi định nghĩa trong RAS đ-ợc mô tả ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Các thông tin trao đổi trong RAS

Admission Request

(ARQ)

Một đầu cuối gửi yêu cầu tới Gatekeeper, xin phép

đ-ợc truy nhập vào mạng chuyển mạch gói

Gatekeeper có thể chấp nhận (ACF - AdmissionConfirm) hay loại bỏ (ARJ - AdmisionReject)

BandwidthRequest

(BRQ)

Đầu cuối gửi yêu cầu để thay đổi giải thông, Gatekeeper có thể chấp nhận (BCF) hoặc loại bỏ (BRJ) Gatekeeper cũng có thể hỏi lại cơ chế truyền băng thông thấp hay cao

DisengageRequest

(DRQ)

Đầu cuối gửi thông báo tới Gatekeeper liên kết đang

bị loại bỏ, hoặc Gatekeeper gửi thông báo bắt buộc kết thúc cuộc gọi (bên nhận phải gửi DCF) Bên nhận có thể chấp nhận (DCF) hoặc từ chối (DRJ) Gatekeeper

có thể từ chối (DRJ) nếu đầu cuối ch-a đăng ký với

nó

InfoRequest (IRQ) Gatekeeper gửi yêu cầu tới Terminal để lấy thông tin

trạng thái Terminal trả lời qua IRR

Yêu cầu Gatekeeper cung cấp địa chỉ đích, Gatekeeper

có thể phúc đáp (LCF, trong đáp ứng có chứa địa chỉ

2-2.3.2 Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225

Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 đ-ợc phát triển dựa trên Q.931 sử dụng trong mạng ISDN

H.225 là giao thức sẽ đ-ợc sử dụng tiếp theo sau quá trình bắt tay thành công qua RAS Nếu hệ thống không có Gatekeeper thì không cần đến RAS và Q.931 sẽ là giao thức đ-ợc dùng gọi tới đầu tiên để thiết lập cuộc thoại giữa các đầu cuối Q.931 thực hiện việc trao đổi trực tiếp các thông báo giữa hai

đầu cuối với mục đích thiết lập cuộc gọi và chấm dứt cuộc gọi khi một trong các bên kết thúc hội thoại

Các thông tin đ-ợc định nghĩa trong Q.931 bao gồm:

 Alerting: Ng-ời đ-ợc gọi gửi thông báo nhận một yêu cầu kết nối từ phía ng-ời gọi

 Call Proceeding : Ng-ời đ-ợc gọi gửi thông báo yêu cầu thiết lập cuộc gọi của ng-ời gọi đã đ-ợc khởi tạo và nó không chấp nhận một yêu cầu kết nối nào khác

 Connect: Ng-ời đ-ợc gọi gửi thông báo chấp nhận kết nối từ phía ng-ời gọi

 Information: Cung cấp thêm thông tin trong quá trình thiết lập cuộc gọi hoặc các thông tin thêm về cuộc gọi

 Progress: Đ-ợc gửi từ Gateway tới mạng chuyển mạch kênh, đ-a ra tiến trình cuộc gọi trong quá trình trao đổi

 Relaese Complete: Thiết bị đầu cuối đ-a thông báo giải phóng cuộc gọi, thu hồi lại tài nguyên mà hệ thống đã cấp cho cuộc gọi

 Setup: Ng-ời gọi gửi thông báo yêu cầu muốn đ-ợc kết nối với ng-ời đ-ợc gọi

 Status: Đáp ứng lại thông báo Status Inquiry hoặc một thông báo không xác định đ-ợc loại thông báo báo hiệu cuộc gọi

 Status Inquiry: Thông báo yêu cầu các thông tin trạng thái cuộc gọi

2-2.3.3 Giao thức điều khiển báo hiệu H.245

Khi hai bên đồng ý tham gia cuộc thoại sau quá trình bắt tay qua Q.931 thì b-ớc tiếp theo là hai bên thống nhất một cách thức hội thoại phù hợp cho cả hai bên: thoả thuận về bộ CODEC đ-ợc sử dụng, mở hai cổng UDP kề nhau cho các kênh logic truyền và điều khiển dòng thông tin đa ph-ơng thức, quản

lý kênh logic qua việc xác lập máy chủ/ máy khách, điều khiển tốc độ dòng bít… Các thông tin trao đổi định nghĩa trong H.245 đ-ợc mô tả tóm tắt nh- sau:

 Master-Slave Determination: Cho phép xác định đâu là máy chủ/ máy khách để tránh xung đột Các đáp ứng: ACK (chấp nhận), Reject (loại bỏ), Release (trong tr-ờng hợp timeout)

 Capability Exchange: Đảm bảo chỉ có một dòng thông tin đa ph-ơng thức đ-ợc trao đổi trên kênh logic và thuật toán điều chế/giải điều chế để mỗi bên và có thể hiểu tín hiệu nhận đ-ợc Các đáp ứng: ACK, Reject, Release

 Open Logical Channel : Mở một kênh logic Các đáp ứng: ACK, Reject, Confirm (xác nhận)

 Close Logical Channel: Đóng kênh logic hội thoại giữa các bên Đáp ứng: ACK

 Request Mode: Yêu cầu đ-ợc đ-a ra để chỉ rõ chế độ truyền luồng tin đa ph-ơng thức tiếng nói, hình ảnh hay dữ liệu Các đáp ứng: ACK, Reject, Release

 Terminal Capability Set: Cung cấp thông tin về ph-ng thức trao đổi của Terminal Tr-ờng hợp hội thoại thì cho biết bộ CODEC đ-ợc sử dụng tại mỗi bên

 End Session Command: Chỉ thị kết thúc phiên H.245

2-2.3.4 RTP và RTCP

Lúc thực hiện H.245, sau khi đã thoả thuận xong giữa hai bên, kênh logic

sẽ đ-ợc mở ra để truyền dữ liệu, đó chính là việc mở hai cổng UDP để truyền

tiếng nói và thông tin trạng thái Một cổng dành cho RTP, cổng còn lại dành cho RTCP

Trở lại cách thức điều chế và truyền tiếng nói: phía phát, tiếng nói đ-ợc thu vào đi qua bộ Codec để chuyển sang dạng số, rồi đ-ợc chia ra thành các gói tin số hoá Mỗi gói tin đó chứa một số đơn vị tiếng (tính bằng byte) và

đ-ợc gọi là tr-ờng tin Khi đi xuống tầng d-ới, RTP sẽ tạo ra một header RTP cho mỗi gói tin rồi đem gắn vào phần tr-ờng tin này, tất cả đ-ợc đ-a xuống các tầng d-ới UDP/IP để truyền qua mạng

RTCP đ-ợc xem nh- là một giao thức cung cấp những phản hồi cho các bên tham gia thoại về chất l-ợng dữ liệu đ-ợc phân phối, giúp cho các bên tham gia có đ-ợc những thông tin cần thiết để kiểm tra đánh giá chất l-ợng truyền, phát hiện nguyên nhân gây trục trặc và có chính sách điều chỉnh cho hợp lý Đó là những thông tin nh- thống kê phần trăm gói tin bị mất, danh sách ng-ời sử dụng đang tham gia trong việc thoại, phát hiện nếu có ng-ời sử dụng nào đó kết thúc thoại (một cuộc thoại có thể có nhiều hơn hai ng-ời sử dụng

 Ng-ời 1 gửi yêu cầu AdmissionRequest tới Gatekeeper, yêu cầu giải thông cho cuộc gọi Gatekeeper xác nhận và cung cấp địa chỉ kênh báo hiệu cuộc gọi của nó hoặc từ chối

 Ng-ời 1 gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi Setup (Q.931) tới Gatekeeper

 Gatekeeper chuyển tiếp yêu cầu này tới 2

 Khi đ-ợc chấp nhận bởi Gatekeeper, ng-ời 2 yêu cầu kết nối tới 1 và hai bên thoả thuận về bộ CODEC và ph-ơng thức đ-ợc sử dụng để trao đổi (Capability Exchange), mở kênh logic và cổng t-ơng ứng (H.245) Trong tr-ờng hợp hội thoại đa điểm, hai bên phải thoả thuận về MCU đ-ợc dùng trong phiên này

 Hai bên trao đổi thông tin qua kênh logic đã đ-ợc mở Mỗi bên đều

có quyền thay đổi giải thông trong phiên này với sự đồng ý của Gatekeeper

 Nếu ng-ời 1 muốn kết thúc cuộc gọi thì ng-ời đó gửi yêu cầu kết thúc phiên, đóng kênh logic và kênh điều khiển (H.245)

 Nếu kênh báo hiệu cuộc gọi vẫn đ-ợc mở thì phải giải phóng kênh này qua thông báo Release Complete (Q.931)

 Mỗi bên có thể giải phóng đăng ký với Gatekeeper

Chi tiết các b-ớc tạo và kết thúc cuộc gọi H.323

Giả sử: Có hai đầu cuối H.323 là T1 và T2 kết nối tới một Gatekeeper, và báo hiệu thuộc dạng trực tiếp Hình 2.6 mô tả sự thiết lập cuộc gọi H.323

T1 gửi bản tin ARQ (Admission Request) trên kênh RAS tới Gatekeeper để đăng

ký T1 yêu cầu sử dụng báo hiệu trực tiếp (direct call signaling)

Gatekeeper xác nhận và gửi ACF (Admission Confirm) cho T1 Gatekeeper chỉ thị rằng T1 có thể dùng báo hiệu trực tiếp

T1 gửi một bản tin thiết lập báo hiệu cuộc gọi H.225 tới T2 yêu cầu kết nối

T2 trả lại T1 bản tin H.225 Call Proceeding

Bây giờ T2 phải đăng ký với Gatekeeper Nó gửi bản tin ARQ tới Gatekeeper qua kênh RAS

Gatekeeper xác nhận sự đăng ký bằng cách gửi bản tin ACF tới T2

T2 gửi bản tin H.225 Alerting báo cho T1 về sự thiết lập kết nối

Sau đó T2 xác nhận sự thiết lập kết nối bằng cách gửi tin H.225 Connect tới T1, và cuộc gọi đã đ-ợc thiết lập

Hình 2.6 Thiết lập cuộc gọi H.323

Kênh điều khiển H.245 đ-ợc thiết lập giữa T1 và T2, T1 gửi bản tin H.245

TerminalCapabilitySet tới T2 để trao đổi khả năng

T2 báo cho T1 rằng đã nhận đ-ợc bằng cách gửi bản tin H.245

TerminalCapabilitySetAck

T2 trao đổi khả năng với T1 bằng cách gửi bản tin H.245 TerminalCapabilitySet

T2 báo cho T1 rằng đã nhận đ-ợc bằng cách gửi bản tin H.245

TerminalCapabilitySetAck

T1 gửi bán tin H.245 OpenLogicalChannel để mở kênh media với T2 Địa chỉ giao

vận của kênh RTCP cũng có bản tin này

T2 báo cho T1 đã nhận đ-ợc sự thiết lập của kênh logic đơn h-ớng từ T1 đến T2

bằng cách gửi bản tin H.245 OpenLogicalChannelAck

Sau đó T2 mở kênh media với T1 bằng cách gửi bản tin H.245

OpenLogicalChannel Địa chỉ giao vận của kênh RTCP đ-ợc bao gồm trong

bản tin này

T1 báo cho T2 đã nhận đ-ợc sự thiết lập của kênh logic đơn h-ớng từ T2 đến T1

bằng cách gửi bản tin H.245 OpenLogicalChannelAck

H×nh 2.7 C¸c luång ®iÒu khiÓn b¸o hiÖu H.323

T1 göi dßng RTP tíi T2

T2 göi dßng RTP tíi T1

T1 göi b¶n tin RTCP tíi T2

T2 göi b¶n tin RTCP tíi T1

Hình 2.8 Các luồng điều khiển và dòng media H.323

T2 khởi tạo việc giải phóng cuộc gọi Nó gửi bản tin H.245 EndSessionCommand

T1 và T2 tách khỏi Gatekeeper bằng cách gửi bản tin RAS DRQ (Disengage

Request) tới Gatekeeper

Gatekeeper tách rời T1 và T2 và xác định bằng cách gửi bản tin DCF (Disengage

Confirm) tới T1 và T2

Hình 2.9 Giải phóng cuộc gọi

2-2.5 Hiện trạng sử dụng H.323

Hiện trạng sử dụng H.323 có thể tóm tắt ở hai điểm sau:

 H.323 hiện đang đ-ợc sử dụng phổ biến vì H.323 là tập hợp các

chuẩn đầu tiên đạt đ-ợc sự đồng thuận của các tổ chức về chuẩn và

Giao thức SIP ( Session Initiation Protocol - Giao thức khởi tạo phiên)

là giao thức báo hiệu đ-ợc dùng để thiết lập duy trì và kết thúc các cuộc gọi SIP là giao thức mức ngang hàng và đ-ợc phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force) SIP là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với H.323 Không giống nh- H.323, SIP dựa trên các nguyên lý về Web và có thiết kế module và đơn giản Điều đó cho phép SIP có thể dễ dàng mở rộng ra ngoài các ứng dụng điện thoại Giao thức SIP đ-ợc phát triển mạnh trong ngành công nghiệp cả ở mức hệ thống và thiết bị Giao thức mở rộng của SIP là SIP-

T cung cấp ph-ơng pháp mạnh mẽ cho hoạt động lẫn nhau ở mức hệ thống Kiểm soát cuộc gọi dựa trên giao thức SIP có tiềm năng lớn đối với các ứng dụng điện thoại thông minh SIP cũng thích hợp là giao diện mức ngang hàng cho các cổng riêng lẻ hoặc các cổng phân tách

Một cuộc gọi SIP bao gồm một số thành viên tham gia hội thoại, trao đổi thông tin bằng hình thức đa phát đáp hoặc đơn phát đáp với ph-ơng thức truyền thông có thể là dữ liệu, tiếng nói hay hình ảnh SIP là một giao thức

điều khiển tầng ứng dụng, độc lập với các giao thức khác Đây là giao thức hỗ trợ các dịch vụ ánh xạ tên và các dịch vụ gián tiếp một cách trong suốt Vì thế

nó cho phép thực hiện một cách đầy đủ các dịch vụ trên ISDN, mạng thoại thông minh và hỗ trợ các cuộc gọi di động của ng-ời có địa chỉ không cố

định

SIP cung cấp các khả năng sau:

 Định vị ng-ời dùng: cho phép xác định vị trí ng-ời dùng tiến hành hội thoại

 Xác định ph-ơng thức giao tiếp và các tham số t-ơng ứng cho hội thoại

 Xác định những ng-ời sẵn sàng tham gia hội thoại

 Thiết lập các tham số cần thiết cho cuộc gọi, giống nh- Q.931

 Điều khiển cuộc gọi: bao gồm cả qúa trình truyền và kết thúc cuộc gọi

SIP là một phần trong bộ giao thức chuẩn cho truyền dòng tin đa ph-ơng thức do IETF đ-a ra nh- RSVP (giao thức giữ tr-ớc tài nguyên), RTP, RTCP (phân phối dòng tin đa ph-ơng thức), SAP (giao thức thông báo phiên), SDP (giao thức mô tả phiên), nh-ng nó hoạt động độc lập với các giao thức trên Ta cũng có thể kết hợp SIP với các giao thức báo hiệu và thiết lập cuộc gọi khác SIP là giao thức mới hứa hẹn tính khả mở, linh hoạt và dễ dàng Sự linh hoạt của SIP cho phép máy phục vụ liên kết với các máy phục vụ khác bên ngoài để xác định ng-ời sử dụng hay chính sách chọn đ-ờng, vì thế nó không trói buộc chỉ những ng-ời trong cùng một vùng Thêm vào đó, để duy trì tính

khả mở, các máy phục vụ SIP có thể duy trì các thông tin trạng thái hoặc chuyển yêu cầu

2-3.2 Kiến trúc của SIP

SIP là một giao thức Client - Server có nghĩa là các yêu cầu tạo ra từ một thực thể gửi (nh- Client) và gửi đến một thực thể nhận (nh- Server) để xử

lý chúng SIP cho phép hệ thống đầu cuối bao gồm giao thức Client và Server Kiến trúc của SIP đ-ợc mô tả trong hình vẽ 2.10

Hình 2.10 Kiến trúc SIP

Đại diện ng-ời sử dụng (User Agents)

Đại diện ng-ời sử dụng là các ứng dụng hệ thống cuối bao gồm cả đại diện máy khách (User Agents Client - UAC) và đại diện máy chủ (User Agents Server - UAS)

 Đại diện ng-ời sử dụng máy khách: Khởi tạo các yêu cầu SIP, đóng vai trò nh- đại diện gọi của ng-ời dùng gọi

 Đại diện ng-ời sử dụng máy chủ: nhận các yêu cầu của SIP rồi phản hồi đáp ứng lại thay cho ng-ời dùng Nó đóng vai trò nh- đại diện ng-ời dùng đ-ợc gọi

thông điệp yêu cầu tr-ớc khi gửi chúng đi tới các máy chủ khác Việc viết lại mào đầu làm cho Proxy Server có vai trò nh- nơi tạo ra yêu cầu và đảm bảo các thông điệp phúc đáp sẽ quay lại nh- Proxy Server thay vì tới Client

Redirect Server

Redirect Server nhận các thông điệp yêu cầu SIP và gửi lại client, các thông điệp này bao gồm địa chỉ của máy chủ kế tiếp Redirect Server không tiếp nhận cuộc gọi cũng nh- không xử lý hay chuyển tiếp thông điệp yêu cầu SIP

2-3.3 Các thông điệp SIP

SIP là giao thức dạng text sử dụng bộ ký tự ISO 10646 trong mã hoá

YTE - 8 Điều này tạo cho SIP tính linh hoạt và mở rộng, dễ dàng thi hành các ngôn ngữ lập trình cấp cao nh- Java, Tel, Perl Cú pháp của nó gần giống với giao thức HTTP, cho phép dùng lại mã và đơn giản hoá sự liên kết của các máy phục vụ SIP với các máy phục vụ Web Thông điệp SIP đ-ợc chia làm hai loại là Request (yêu cầu) và Response (đáp ứng)

2-3.3.1 Yêu cầu

Một tiêu đề yêu cầu SIP có cấu trúc:

Method là tr-ờng về ph-ơng pháp thực hiện trên tài nguyên Các thông

điệp yêu cầu của SIP t-ơng ứng với các ph-ơng pháp cho phép các Đại diện ng-ời sử dụng (User Agent) và các máy chủ định vị, mời và quản lý các cuộc gọi

 INVITE: chỉ ra một user hoặc một dịch vụ đ-ợc mời tham gia vào

phiên Nó bao gồm sự mô tả phiên và nếu là cuộc gọi hai chiều, bên gọi sẽ phải mô tả ph-ơng thức truyền thông trong thông điệp này Một thông điệp đáp ứng thành công (successful response) tới hai bên tham gia cuộc gọi sẽ mang thông tin về ph-ơng thức truyền thông

mà bên đích dùng để nhận thông tin Theo ph-ơng pháp đơn giản này, bên gọi có thể nhận ra đ-ợc các khả năng của bên nhận và qua

đó hai bên sẽ mở phiên hội thoại với số l-ợng giới hạn các thông

điệp và chu kỳ truyền tin

 ACK: các thông điệp phúc đáp này t-ơng ứng với thông điệp yêu

cầu INVITE Chúng chỉ ra sự xác nhận cuối cùng từ hệ thống cuối

và kết thúc sự giao dịch do lệnh INVITE khởi tạo

 OPTIONS: yêu cầu này cho phép truy vấn, lựa chọn các khả năng

của user-agent và của máy chủ mạng Tuy nhiên nó không đ-ợc để thiết lập phiên

 BYE: thông điệp này đ-ợc hai bên nguồn và đích sử dụng để giải

phóng cuộc gọi Tr-ớc khi thực sự giải phóng cuộc gọi, user-agent gửi yêu cầu này tới máy chủ để yêu cầu giải phóng phiên

 CANCEL: cho phép các userver-agent và các máy chủ hoãn lại yêu

cầu đang thực hiện tại bất cứ thời điểm nào trong quá trình yêu cầu (request) Yêu cầu CANCEL không làm ảnh h-ởng tới thông điệp yêu cầu nào đã đ-ợc nhận từ tr-ớc đó

 REGISTER: các máy chủ khách dùng thông điệp này để đăng ký

thông tin định vị vùng với SIP Server

Request-URI là yêu cầu xác định SIP URL hoặc URI (Uniform Resource Identifier - xác định tài nguyên riêng biệt) của ng-ời sử dụng hoặc dịch

SIP Version là phiên bản SIP đ-ợc sử dụng, phiên bản hiện tại là 2.0

2-3.3.2 Đáp ứng

Các đáp ứng thông điệp SIP đ-ợc gửi đi để đáp ứng lại các thông điệp yêu cầu t-ơng ứng, chúng chỉ ra sự thành công hoặc sự cố của cuộc gọi, bao gồm cả trạng thái của Server Các đáp ứng SIP có cấu trúc nh- sau:

SIP version Status code Reason phrase Các mã trạng thái (status codes) và chức năng t-ơng ứng đ-ợc liệt kê trong bảng 2.2 Reason-phrase là tr-ờng mô tả các mã trạng thái

Bảng 2.2 Các đáp ứng SIP

chối…

2-3.4 Hoạt động của SIP

2-3.4.1 Định vị máy chủ phục vụ SIP

Một máy khách client muốn gửi yêu cầu kết nối tới một máy khách client khác thì có thể gửi một thông điệp yêu cầu SIP theo hai cách sau: trực tiếp với một proxy server đã đ-ợc cấu hình với nó hoặc tới địa chỉ IP với cổng t-ơng ứng địa chỉ SIP URL Theo cách thứ nhất gửi một thông điệp yêu cầu SIP t-ơng đối dễ dàng Nếu tr-ờng host trong Request - URI là địa chỉ IP thì máy khách sẽ liên lạc với máy phục vụ qua địa chỉ này, nếu không thì nó phải liên

hệ với máy chủ DNS (máy chủ tên miền ) để đ-ợc cung cấp địa chỉ IP của máy chủ phục vụ

Khi định vị theo cách thứ hai sẽ gặp một số rắc rối vì những nguyên nhân sau:

 Client phải xác định đ-ợc địa chỉ IP số hiệu cổng của Server mà thông điệp sẽ tới

 Nếu số hiệu cổng (port number) ch-a đ-ợc liệt kê trong địa chỉ yêu cầu SIP URL thì cổng mặc định là 5060

 Nếu loại giao thức ch-a đ-ợc liệt kê trong SIP URL, máy khách phải liên kết với server thông qua giao thức UDP và sau đó là TCP

 Tiếp theo, máy khách truy vấn máy chủ DNS để tìm ra địa chỉ IP của máy chủ đích

2-3.4.2 Giao dịch SIP

Khi đã có địa chỉ IP, máy khách gửi các thông điệp yêu cầu (request) tới máy chủ và nhận lại một hoặc nhiều thông điệp đáp ứng (response) Một yêu cầu và đáp ứng có liên quan tới cùng một hoạt động đều là một phần của giao dịch SIP Để cho đơn giản và nhất quán, các tr-ờng trong phần tiêu đề của các thông điệp yêu cầu phải phù hợp với các tr-ờng trong phần tiêu đề của các thông điệp đáp ứng

Các giao dịch SIP có thể đ-ợc truyền đi trong các gói UDP hoặc TCP Nếu

sử dụng gói TCP, mọi thông điệp yêu cầu và đáp ứng liên quan đến phiên giao dịch SIP có thể đ-ợc truyền trên cùng một kết nối Hơn nữa, các giao dịch SIP riêng biệt cũng có thể đ-ợc truyền qua cùng một kết nối TCP Nếu dùng UDP, thông điệp đáp ứng tới địa chỉ lấy từ phần mào đầu của thông điệp request

2-3.4.3 Lời mời SIP

Lời mời INVITE mời thành viên tham gia hội thoại, đáp ứng chấp nhận là

200 (OK) Thông điệp này còn chứa thành phần mô tả phiên và ph-ơng thức tiến hành trao đổi ứng với phiên đó

Tr-ờng hợp máy phục vụ Proxy

1 Proxy Server (PS) tiếp nhận lời mời

2 PS tra cứu thông tin ở dịch vụ định vị ngoài SIP

PS nhận về thông tin để tạo ra địa chỉ chính xác

PS tạo lại INVITE trong tr-ờng hợp Request - URI và chuyển tiếp

UAS của ng-ời đ-ợc gọi cảnh báo tới anh ta

PS nhận đáp ứng chấp nhận 200 OK

PS trả về kết quả thành công cho ng-ời gọi

Ng-ời gọi gửi thông báo xác nhận ACK

Yêu cầu xác nhận đ-ợc chuyển tiếp qua PS

Hình 2.11 Hoạt động ở chế độ Proxy Mode Máy chủ Proxy Server có vai trò giống nh- email server làm nhiệm vụ trung chuyển

Tr-ờng hợp máy phục vụ chuyển tiếp (Redirect Mode)

Tr-ờng hợp Redirect Mode khác với ProxyMode là Redirect Server không chuyển tiếp yêu cầu của UAC mà nó gửi trả về cho UAC, sau đó UAC gửi lời mời trực tiếp với tr-ờng Request - URI đ-ợc xây dựng lại