Thoại trên mạng VOI IP (voice over IP - VOIP)

thoại trên mạng IP (voice over IP - VOIP)
(Nhóm nghiên cứu: Voice Over IP
Hớng dẫn: ThS. Nguyễn Tô Đông
Thực hiện : Kim Thanh Tùng -Lơng Ngọc Tuấn ĐT2-K41)
Truyền thông trên các mạng chuyển mạch gói nh IP, ATM, và Frame Relay đã
trở thành chiến lợc đợc a chuộng cho cả các công ty lẫn các nhà hoạch định
mạng công cộng. Chính vì thế, ngày càng nhiều công ty đ nhìn thấy giá trịã
của việc truyền voice trên mạng IP để giảm giá cớc điện thoại và giá cớc fax
đồng thời đặt nền cho các ứng dụng multimedia nâng cao. Cung cấp dịch vụ
thoại chất lợng cao trên mạng IP là một bớc đi bản lề cho sự hợp nhất thoại,
fax, video, và các dịch vụ viễn thông khác.
Hỗ trợ giao tiếp thoại sử dụng giao thức Internet (IP), hay VoIP, trở nên rất
hấp dẫn vì nó cung cấp một giá cớc thấp, đồng hạng. Thực tế, giá cớc cuộc
gọi trên IP đang trở thành một trong những yếu tố bản lề dẫn tới sự hợp nhất
của công nghệ truyền thông thoại, video và dữ liệu. Sự khả thi trong việc
truyền thoại và các tín hiệu cuộc gọi trên mạng Internet đã đợc chứng thực nh-
ng việc mang lại các sản phẩm chất lợng cao, thiết lập các dịch vụ công cộng,
cũng nh thuyết phục ngời sử dụng dùng chúng thì mới chỉ bắt đầu.
VoIP có thể đợc định nghĩa là khả năng gọi điện thoại và gửi FAX trên mạng
dữ liệu nền IP với một chất lợng dịch vụ (QoS) phù hợp và một giá cớc rẻ hơn.
Các nhà sản xuất thiết bị nhìn thấy ở VoIP một cơ hội mới để đổi mới và cạnh
tranh. Sự thách thức với họ là biến khả năng này trở thành hiện thực bằng
cách phát triển các thiết bị hỗ trợ VoIP. Với các ISP, khả năng giới thiệu dịch
vụ mới đồng thời tăng cờng hiệu suất sử dụng đờng truyền là rất hấp dẫn. Với
ngời sử dụng, họ sẽ đợc hởng lợi từ các ứng dụng kết hợp thoại/dữ liệu cũng
nh các lợi ích kinh tế.
ứng dụng và lợi ích của VoIP
VoIP có thể đợc áp dụng cho gần nh mọi yêu cầu của giao tiếp thoại, từ một
cuộc đàm thoại đơn giản cho đến một cuộc hội nghị nhiều ngời sử dụng phức
tạp. Chất lợng âm thanh đợc truyền cũng có thể biến đổi tuỳ theo ứng dụng.
Ta có thể xem xét một số ví dụ về ứng dụng củaVoIP:

Cổng PSTN (gate way): Sự liên kết của mạng Internet với PSTN có thể đợc
hoàn thành nhờ gateway, hoặc khả năng này đợc tích hợp vào một PBX (trở
thành iPBX) hoặc đợc cung cấp nh một thiết bị độc lập.
Điện thoại truy nhập Internet: Điện thoại thông thờng (cố định hoặc di động)
có thể đợc bổ sung để phục vụ nh một thiết bị truy nhập Internet trong khi vẫn
cung cấp tính năng thoại thông thờng. Dịch vụ danh bạ, chẳng hạn, có thể đ-
ợc truy nhập qua Internet bằng cách gửi đi tên họ của một ngời và nhận về số
điện thoại của ngời đó dới dang âm thanh hoặc chữ số.
Trung kế liên văn phòng trên mạng intranet: Sự thay thế các đờng trung kế
giữa các PBX của các công ty sử dụng liên kết Intranet sẽ giúp tăng cờng quy
Chuyển mạch
quang dùng cách
tử phản xạ Bragg
Chuyển mạch
quang dùng giao
thoa kế mạch
Zender
Giới thiệu ngôn
ngữ mô phỏng
phần cứng VHDL
Nguyên lý của kỹ
thuật OFDM
Thoại trên mạng
IP (Voice over IP-
VOIP)
Khuếch đại quang
sợi pha tạp Pr
(PDFA), Nd
(NDFA) cho b ớc
sóng 1300nm sử

dụng trong thông
tin quang và khả
năng ứng dụng
Nghiên cứu sử
dụng máy tính cá
nhân làm thiết bị
cuối ATM
Phần mềm mô
phỏng
PTOLEMY
Đố vui khoa học
mô và hợp nhất các phơng tiện mạng.
Truy nhập từ xa từ một chi nhánh (hoặc từ nhà riêng): Một văn phòng nhỏ từ
xa có thể truy nhập các dịch vụ thoại, dữ liệu, và fax của công ty sử dụng
mạng Intranet của công ty đó. Điều này cũng có thể hữu ích cho các nhân
viên tại nhà làm việc tại một trung tâm trả lời điện thoại chẳng hạn.
Gọi điện từ một máy tính qua mạng Internet: Có thể gọi điện sử dụng một máy
tính có microphone nối mạng Internet. Điều này rất thuận lợi cho việc gửi và
nhận các thông điệp thoại từ máy tính xách tay.
Truy nhập các trung tâm trả lời điện thoại: Truy nhập tới các trung tâm phục
vụ khách hàng qua Internet sẽ thúc đẩy mạnh mẽ ứng dụng thơng mại điện
tử. Dịch vụ này sẽ cho phép một khách hàng có câu hỏi về một sản phẩm đợc
chào hàng qua Internet đợc các nhân viên của công ty hớng dẫn trực tuyến.
Một ứng dụng trớc mắt của VoIP là truyền FAX thời gian thực. Để thao tác trên
mạng chuyển mạch gói, một đơn vị giao diện FAX phải chuyển đổi dữ liệu
thành dạng gói, xử lý chuyển đổi tín hiệu và điều khiển giao thức (các chuẩn
T.30 và T.4), và đảm bảo hoàn thành việc chuyển các dữ liệu quét theo đúng
thứ tự. Với ứng dụng này, sự mất gói và trễ đầu cuối nghiêm trọng hơn trong
ứng dụng thoại.
Phần lớn các ứng dụng VoIP sẽ là các hoạt động thời gian thực. Tuy nhiên,

các dịch vụ thoại lu rồỉ truyền cũng đợc thi hành bằng cách sử dụng VoIP.
Chẳng hạn, các thông điệp thoại có thể đợc chuẩn bị từ một máy điện thoại và
đợc chuyển tới một hộp th thoại/dữ liệu tích hợp dùng dịch vụ Internet hay
Intranet.
Công nghệ VoIP có bốn lợi ích chủ yếu:
Giảm chi phí. Một giá cớc chung có thể thực hiện đợc với mạng
Internet và do đó tiết kiệm đáng kể cho dịch vụ thoại và FAX. Ngời ta
ớc tính có khoản 70% các cuộc gọi đến châu á là để gửi FAX, phần
lớn trong số đó có thể đợc thay bởi FoIP. Sự chia sẻ chi phí thiết bị và
thao tác giữa những ngời sử dụng thoại và dữ liệu cũng tăng cờng
hiệu quả của mạng bởi lẽ sự d thừa băng tần trên mạng của ngời này
có thể đợc sử dụng bởi một ngời khác, do đó mang lại hiệu quả cao
hơn.
Đơn giản hoá. Một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức
thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm tổng số thiết bị. Cơ sở
hạ tầng kết hợp này có thể hỗ trợ việc tối u hoá băng tần động thống
nhất. Vì con ngời là nhân tố quan trọng nhng cũng dễ sai lầm nhất
trong một mạng viễn thông, mọi cơ hội đề hợp nhất các thao tác, loại
bỏ các điểm sai sót, và thống nhất các hệ thống thanh toán sẽ rất có
ích. Trong các tổ chức kinh doanh, sự quản lý trên cơ sở SNMP có thể
đợc cung cấp cho cả dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng VoIP. Việc sử
dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm
bớt phức tạp và tăng cờng tính mềm dẻo. Các phơng tiện liên quan
nh dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh có thể đợc chia sẻ dễ dàng
hơn.
Nâng cao các ứng dụng. Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu
cho VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn đợc mong đợi từ các ứng
dụng multimedia và đa dịch vụ. Chẳng hạn, các giải pháp thơng mại
Internet có thể kết hợp truy nhập WWW với việc truy nhập trực tiếp tới
một nhân viên hỗ trợ khách hàng. Thoại cũng là một là một phần căn

bản của hệ thống hội thảo từ xa bao gồm các màn hình dùng chung,
bảng ...
Hợp nhất các đặc tính thoại và dữ liệu trong một ứng dụng mới sẽ
cung cấp những lợi ích rõ rệt trong tơng lai.
Yêu cầu phát triển của các sản phẩm VoIP
Mục tiêu cho các nhà phát triển khá đơn giản: bổ sung khả năng gọi điện
thoại (cả truyền thoại lẫn báo hiệu) cho các mạng nền IP và kết nối chúng với
mạng điện thoại công cộng cũng nh các mạng thoại cá nhân để duy trì các
chuẩn thoại hiện thời cũng nh các đặc tính mà mọi ngời mong đợi ở một máy
điện thoại.
Thách thức cho các nhà phát triển sản phẩm phát sinh trong 5 khu vực:
Chất lợng thoại phải tơng đơng với PSTN, bất chấp các mạng có các
cấp QoS khác nhau.
Mạng IP phải đạt đợc những chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu các
cuộc gọi bị từ chối, sự trễ trên mạng, mất gói, và đứt liên kết. Điều này
đợc đòi hỏi ngay trong cả tình trạng tắc nghẽn hay khi nhiều ngời sử
dụng phải chia sẻ các tài nguyên mạng.
Điều khiển cuộc gọi (báo hiệu) phải làm cho quá trình gọi trở nên
trong suốt khiến ngời gọi không cần biết kỹ thuật nào đợc sử dụng để
thực hiện dịch vụ.
Liên kết dịch vụ PSTN/VoIP bao gồm các gateway giữa các môi trờng
mạng thoại và dữ liệu.
Quản lý hệ thống, an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải đợc cung
cấp, tốt nhất là đợc hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN
(OSS).
Cuộc chạy đua tạo ra các sản phẩm VoIP phù hợp với một dải rộng các cấu
hình của ngời sử dụng mới chỉ bắt đầu. Các chuẩn phải đợc thông qua và thực
thi, các gateway cung cấp giao diện IP và PSTN dung lợng cao phải đợc triển
khai, các mạng sẵn có cần đợc hỗ trợ QoS và các dịch vụ công cộng toàn cầu
cần đợc thiết lập.

Các nhân tố ảnh hởng đến chất lợng thoại
Chất lợng của âm thanh đợc khôi phục qua mạng điện thoại là mục tiêu cơ
bản của dịch vụ, mặc dù các chỉ tiêu chuẩn đã đợc ITU phát triển. Có 3 nhân
tố có thể ảnh hởng sâu sắc tới chất lợng của dịch vụ thoại:
Trễ: Hai vấn đề gây ra bởi sự trễ đầu cuối trong một mạng thoại là
tiếng vang và chồng tiếng. Tiếng vang trở thành vấn đề khi trễ vợt
quá 50 ms. Đây là một vấn đề chất lợng đáng kể, nên các hệ thống
VoIP phải kiểm soát và cung cấp các phơng tiện loại bỏ tiếng vang.
Hiện tợng chồng tiếng (giọng ngời này gối lên giọng ngời kia) trở nên
đáng kể nếu trễ một chiều (one-way delay) lớn hơn 250 ms.
Sự biến thiên độ trễ (Jitter ): Jitter là sự biến thiên thời gian trễ gây
nên bởi sự trễ đờng truyền khác nhau trên mạng. Loại bỏ jitter đòi hòi
thu thập các gói và giữ chúng đủ lâu để cho phép các gói chậm nhất
đến để đợc phát lại (play) đúng thứ tự, làm cho sự trễ tăng lên.
Mất gói: Mạng IP không thể cung cấp một sự bảo đảm rằng các gói
tin sẽ đợc chuyển tới đích hết. Các gói sẽ bị loại bỏ khi quá tải và
trong thời gian tắc nghẽn. Truyền thoại rất nhạy cảm với việc mất gói,
tuy nhiên, việc truyền lại gói của TCP thờng không phù hợp. Các cách
tiếp cận đợc sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói
chuyện bằng cách phát (play) lại gói cuối cùng, và gửi đi thông tin d.
Tuy thế, sự tổn thất gói trên 10% nói chung là không chấp nhận đợc.
Sự duy trì chất lợng thoại chấp nhận đợc bất chấp sự thay đổi trong hoạt động
của mạng (nh tắc nghẽn hay mất kết nối) đạt đợc nhờ những kỹ thuật nh nén
tiếng, triệt im lặng, và các mạng hỗ trợ QoS. Một số sự phát triển trong những
năm 90, nhất là trong xử lý tín hiệu số, các chuyển mạch mạng chất lợng cao,
và các giao thức cơ sở QoS, đã đợc phối hợp để hỗ trợ và khuyến khích công
nghệ thoại trên mạng dữ liệu.
Quá trình tiền xử lý bằng phần mềm của cuộc điện đàm cũng có thể đợc sử
dụng để tối u hoá chất lợng âm thanh. Một kỹ thuật, đợc goi là triệt im lặng, sẽ
xác định mỗi khi có một khoảng trống trong lời thoại và loại bỏ sự truyền các

khoảng nghỉ, hơi thở, và các khoảng im lặng khác. Điều đó có thể lên tới 50-
60% thời gian của một cuộc gọi, giúp tiết kiệm băng tần đáng kể. Bởi lẽ sự
thiếu các gói đợc hiểu là sự im lặng hoàn toàn ở đầu ra, một chức năng khác
đợc yêu cầu ở đầu nhận để bổ sung các tiếng động ở đầu ra.
Kết luận
Mạng Internet cùng giao thức TCP/IP đã trở thành một động lực tốt thúc đẩy
các công nghệ mới, và khả năng truyền thoại thời gian thực qua các mạng IP
chỉ là một trong những ứng dụng mới nhất của các công nghệ đó. Có thể nói,
mạng Internet đã đa lại một cơ hội tốt để thúc đẩy việc kết hợp hợp dịch vụ,
trong đó cho phép thoại và fax đợc truyền qua các mạng IP. Thực tế, các ứng
dụng qua mạng IP nh video và multimedia cũng không còn xa nữa.