Tìm hiểu Voip trên nền 802.11 - P2

Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Chương 2. Giao thức truyền voice qua IP
2.1. Kiến trúc và các tầng của OSI và IP
2.1.1. Kiến trúc OSI
 Kiến trúc và chức năng các tầng trong OSI
Dựa vào các nguyên tắc trên, mô hình OSI được chia làm 7 tầng, mỗi tầng chỉ
thực hiện một chức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho
tầng bên dưới và ngược lại. Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một
phần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên sẽ tiếp
diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến bên nhận.
• Tầng vật lý (Physical)
Chức năng chính là truyền tải chuỗi bit từ đầu cuối này đến đầu cuối khác. Các
thuật ngữ liên quan như đặc tính điện, tốc độ, môi trường truyền dẫn, mode truyền
tải, chuẩn kết nối…..
• Tầng liên kết dữ liệu (Data link)
Chức năng chính là cung cấp khả năng truyền dữ liệu tin cậy qua môi trường
truyền dẫn. Các thuật ngữ liên quan như đơn vị dữ liệu “khung”, địa chỉ MAC, điều
khiển lỗi, điều khiển luồng……
Trang - 9 -
Hình 2.1 Mô hình 7 lớp OSI.
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
• Tầng mạng (Network)
Cung cấp một kết nối và khả năng chọn đường giữa các host trong môi trường liên
mạng. Các thuật ngữ liên quan bao gồm gói tin, tuyến, bảng định tuyến, giao thức
định tuyến, địa chỉ IP…..
• Tầng giao vận (Transport)
Cung cấp chức năng tạo, giám sát, giải phóng một kết nối ảo khả dụng từ đầu cuối
đến đầu cuối, phân bổ các phân mảnh đến các ứng dụng. Các thuật ngữ liên quan như
phân mảnh và tái hợp luồng dữ liệu, giám sát lỗi, khôi phục lỗi….
• Tầng phiên (Session)
Thực hiện chức năng thiết lập, quản lý, giải phóng phiên thông tin giữa hai host,

đồng bộ hóa việc hội thoại của quá trình trình diễn và quản lý việc trao đổi thông tin.
Các thuật ngữ liên quan như điều khển hội thoại, điểm đồng bộ……
• Tầng trình diễn (Presentation)
Cung cấp khả năng mã hóa thông tin của lớp ứng dụng để sao cho thông tin này
hoàn toàn có thể đọc được tại đầu còn lại. Các thuật ngữ liên quan như khuôn dạng
dữ liệu, chuyển đổi dữ liệu, nén dữ liệu, mã hóa dữ liệu…..
• Tầng ứng dụng (Application)
Cung cấp ứng dụng trực tiếp cho người ứng dụng sử dụng dịch vụ mạng. Các
thuật ngữ liên quan như truyền file, thư điện tử…..
2.1.2. Mô hình TCP/IP
TCP/IP thực chất là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương
tiện truyền thông liên mạng, hay nói cách khác TCP/IP là một phần mềm được sử
dụng trên Internet để truyền thông tin từ máy này sang máy khác và từ mạng này
sang mạng khác.
Trang - 10 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
 Kiến trúc và chức năng các tầng trong TCP/IP
TCP/IP gồm 4 tầng như sau :
• Tầng ứng dụng
Là phần giao tiếp với người dùng để cung cấp các dịch vụ trên mạng. Lớp ứng
dụng cho phép việc truy xuất các dịch vụ hiện diện trên toàn mạng TCP/IP.
• Tầng truyền tải (Transport)
Nhiệm vụ chính của tầng truyền tải là cung cấp đường thông tin giữa các trình ứng
dụng. Tầng truyền tải phân chia dòng dữ liệu cần truyền đi thành các đơn vị dữ liệu
nhỏ hơn (gói dữ liệu) và chuyển chúng cùng với địa chỉ đích đến tầng thấp hơn để
thực hiện quá trình phân phối dữ liệu trong mạng.
• Tầng Internet (Internet Layer)
Xử lý các tiến trình thông tin giữa các mạng khác nhau. Tầng Internet sẽ thực hiện
các chức năng thiết lập đường đi giữa các mạng cũng như thực hiện việc phân phối
các gói dữ liệu trên mạng.

• Tầng giao tiếp mạng (Network Interface Layer)
Là tầng giao tiếp giữa các cấu trúc luận lý bên trên với các kết nối vật lý bên dưới,
tầng giao tiếp mạng có nhiệm vụ tiếp nhận các gói dữ liệu từ lớp Internet.
Trang - 11 -
Hình 2.2 Cấu trúc các tầng trong TCP/IP.
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
• Sự tương quan giữa OSI và họ giao thức TCP/IP

2.1.3. Giao thức IP
IP là một giao thức liên lạc không kết nối (connectionless), có nghĩa là nó không
cần có giai đoạn thiết lập và hủy bỏ kết nối, nó nhận dữ liệu từ tầng cao hơn, sau đó
gắn thêm một header rồi chuyển xuống tầng thấp hơn. Dịch vụ quan trọng nhất của
IP là gởi các gói tin đến đích một cách chính xác.
0
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0

8
0
9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2

3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
2
9
3
0
3
1
Version IHL TOS Total length
Trang - 12 -
Ứng dụng
Trình bày
Phiên
SNMP
TFTP
DNS
BOOTP
FTP
TELNET
SMTP
POP

Ứng dụng
Vận chuyển UDP TCP Vận chuyển
Mạng IP-ICMP-RAP-RARP Mạng
Liên kết dữ liệu Thiết bị giao diện mạng
Vật lý Phương tiện truyền dẫn
Giao diện mạng
Mô hình OSI Các giao thức Mô hình IP
Bảng 2.1 So sánh mô hình OSI và IP.
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Identification Flags Fragment offset
TTL Protocol Header checksum
Source IP address
Destination IP address
Options and padding
: : :
Hình 2.3 Mào đầu của gói IP
 Giao thức TCP/IP
TCP là một giao thức điều khiển có liên kết (connection - oriented), nghĩa là cần
phải thiết lập liên kết (logic) giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ
liệu với nhau. TCP cung cấp dịch vụ tầng truyền dẫn có độ tin cậy cao, TCP bao gồm
điều khiển luồng và phát hiện lỗi. Tốc độ gói có thể tăng hay giảm phụ thuộc mức tải
của mạng.
• Khuôn dạng của một TCP segment :
Bít 0-3 Bít 4-7 Bít 8-11 Bít
12-15
Bít
16-19
Bít
20-23
Bít

27-27
Bít
28-31
Cổng nguồn Cổng đích
Số trình tự
Số xác nhận
THL Dự phòng Cờ Kích thước cửa sổ
Mã kiểm tra lỗi Con trỏ khẩn
• Thủ tục kết nối TCP
Trang - 13 -
Hình 2.5. Khuôn dạng của một TCP segment
Hình 2.6. Thủ tục thiết lập tuyến.
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Đầu tiên một host khởi động cầu nối bằng cách gởi một gói chỉ ra số tuần tự khởi
động x của nó, với một bit nào đó trong phần header được đặt ở trạng thái chỉ ra yêu
cầu kết nối. Bước 2, host khác nhận gói này ghi lại số tuần tự x, phúc đáp bằng một
báo nhận x+1, và bao hàm cả chỉ số tuần tự khởi động y riêng của nó. Chỉ số báo
nhận x+1 có nghĩa là nó đã nhận tất cả các gói có số tuần tự x đến và đang mong
nhận gói có số tuần tự x+1.
 Giao thức UDP/IP
UDP là một giao thức phi kết nối (connectionless protocol) đảm bảo truyền thông
end-to-end của dữ liệu.UDP không có chức năng thiết lập và giải phóng kết nối,
không cung cấp cơ chế báo nhận, không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu đến và có
thể dẫn đến tình trạng dữ liệu mất hoặc trùng dữ liệu mà không có thông báo cho
người gởi.
Khuôn dạng của một UDP datagram
2.2. Các
giao thức
báo hiệu cuộc gọi
2.2.1. H.323

Các khuyến nghị H.32x của ITU-T định nghĩa các thiết bị đầu cuối (terminal)
thoại trực quan và cách thức chúng được vận hành trên các mạng khác nhau. H.320
dùng cho mạng N-ISDN, trong khi H.321 áp dụng cho mạng B-ISDN (ATM). H.322
Trang - 14 -
Source port Destination port
Message length Checksum
DATA
0 15 16 31
Hình 2.7. Khuôn dạng của UDP datagram.
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
và H.323 áp dụng cho mạng LAN. Sự khác biệt giữa H.322 và H.323 là H.323 áp
dụng trong các mạng LAN không có các đảm bảo về chất lượng dịch vụ (QoS) còn
H.322 cho các mạng LAN với các đảm bảo về QoS. H.323 có thể áp dụng cho bất kì
mạng chuyển mạch gói nào bất chấp lớp vật lí bên dưới. Mạng được kì vọng có thể
cung cấp các kĩ thuật giao nhận đáng tin cậy và không đáng tin cậy.
H.323 độc lập với mô hình mạng : các terminal H.323 có thể truyền thông qua các
hub, bộ định tuyến, brigde và các kết nối quay số.
Theo mô hình tham chiếu OSI, kiến trúc H.323 được sắp xếp theo sơ đồ sau
Hình 2.8. Kiến trúc H323 trong mô hình OSI
2.2.1.1. Các thành phần chính trong cấu trúc H323
Các thành phần chính trong cấu trúc của H.323 bao gồm: terminal, gateways,
gatekeeper, MCU (Multipoint Control Unit) kết nối với nhau tại endpoint.
• Terminal
Được dùng cho truyền thông hai chiều với thời gian thực. Một H.323 terminal có
thể là một máy điện thoại hay một máy PC chạy ứng dụng của H.323 và các ứng
dụng đa phương tiện khác. Nó được sử dụng cho cả tín hiệu thoại, tín hiệu hình và
Trang - 15 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
dữ liệu. H.323 đóng vai trò quan trọng trong điện thoại IP. Mục đích của H.323 tạo
các liên kết hoạt động với các thiết bị truyền thông khác. H.323 tương thích với

H.324 terminal của mạng chuyển mạch công cộng SCN (Switching Circuit Network),
với H.310 terminal trên mạng B-ISDN, H.320 trên ISDN, H.321 trên B-ISDN và
H.322 terminal trên mạng cục bộ QoS LAN.
• Gateway
Gateway thực hiện chức năng chuyển đổi các giao thức cho việc thiết lập và giải
phóng cuộc gọi, chuyển đổi các dạng truyền thông giữa mạng dùng H.323 không
dùng H.323. Trong điện thoại IP, gateway thực hiện việc kết nối giữa mạng IP và
mạng PSTN.
Về phía cổng nối với H.323, gateway dùng giao thức kiểm tra báo hiệu H.245 để
trao đổi khả năng. Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 dùng để thiết lập và giải
phóng cuộc gọi, và giao thức H.225 RAS dùng cho việc đăng ký các endpoint với
gatekeeper. Về phía PSTN, gateway sử dụng giao thức báo hiệu như trong mạng
ISDN và SS7.
Terminal giao tiếp với gateway sử dụng giao thức kiểm tra báo hiệu H.245 và
giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225. Gateway chuyển đổi các giao thức này theo kiểu
trong suốt (transparent) đối với thiết bị liên lạc trên mạng không dùng H.323 và
ngược lại. Gateway cũng tiến hành thiết lập và giải phóng cuộc gọi ở cả hai mạng
H.323 và non-H.323. Việc chuyển đổi khuôn dạng tín hiệu âm thanh, hình ảnh, số
liệu cũng được thực hiện tại gateway. Việc chuyển đổi giữa âm thanh và hình ảnh có
thể không cần thiết nếu như cả hai phía terminal tìm thấy một hình thức giao tiếp
chung.
Gatekeeper nhận dạng được endpoint nào là gateway khi gateway và terminal
đăng ký với gatekeeper. Gateway có thể thực hiện nhiều cuộc gọi đồng thời giữa
mạng H.323 và mạng non-H.323. Một gateway là một thiết bị logic của H.323 và có
thể sử dụng như một phần của gatekeeper hoặc một MCU.
• Gatekeeper
Trang - 16 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Gatekeeper cung cấp chức năng kiểm tra cuộc gọi cho các H.323 endpoints, như
việc chuyển đổi địa chỉ và quản lý băng thông như được định nghĩa trong RAS.

Gatekeeper trong mạng H.323 có thể tùy chọn. Nếu chúng có mặt trong mạng,
terminal và gateway phải sử dụng các dịch vụ của chúng. Chuẩn H.323 đồng thời
định nghĩa các dịch vụ mà gatekeeper phải cung cấp và xác định các chức năng tùy
chọn khác mà nó có thể cung cấp.
Một chức năng tùy chọn khác của gatekeeper là thực hiện báo hiệu tìm đường
cuộc gọi. Endpoint gởi các tín hiệu báo hiệu cuộc gọi tới gatekeeper để gatekeeper
tìm đường đến endpoint đích. Các endpoint có thể luân phiên gởi trực tiếp các tín
hiệu báo hiệu cuộc gọi tới các end point tương đương . Chức năng này sử dụng để
điều khiển các cuộc gọi cung cấp trong mạng hơn là các cuộc gọi trong mạng.
Gatekeeper là tùy chọn trong hệ thống H.323. Các dịch vụ cung cấp bởi gatekeeper
có thể được định nghĩa bằng RAS và bao gồm cả việc chuyển đổi địa chỉ, kiểm tra
việc tiếp nhận cuộc gọi, kiểm tra băng thông, và quản lý vùng H.323. Mạng H.323
có Gateway điện thoại IP cần gatekeeper để chuyển đổi số điện thoại ( E.164) sang
địa chỉ truyền.
i) Các thành phần gatekeeper quản lý
Hình 2.9. Các thành phần do gatekeeper quản lý
ii) Nhiệm vụ của Gatekeeper
Trang - 17 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
• Chuyển đổi địa chỉ.
• Kiểm tra việc tiếp nhận đăng ký.
• Kiểm tra băng thông.
iii) Các chức năng tùy chọn của gatekeeper
• Kiểm tra báo hiệu cuộc gọi.
• Cho phép cuộc gọi.
• Quản lý cuộc gọi.
 MCU (Multipoint Control Unit)
Cung cấp khả năng kết nối với ba hoặc nhiều H.323 terminals hơn nữa. Tất cả
các terminal tham gia cuộc nó chuyện hình thành kết nối với MCU. MCU quản lý
hình thức nói chuyện hội thảo, dàn xếp giữa các terminal nhằm mục đích xác định

việc mã hóa, giải mã tín hiệu âm thanh hoặc tín hiệu hình sử dụng, và cóthể điều
khiển dòng thông tin. Gatekeeper, gateway, terminal là các thành phần riêng biệt của
chuẩn H.323 nhưng có thể được sử dụng như một thiết bị ngoại vi duy nhất. MCU
bao gồm hai thành phần là MC ( Mutipoint Controller) và MP (Multi Processor) để
thực hiện kết hợp giữa tiếng nói và hình ảnh
Phân vùng quản lý trong mạng H.323
Trang - 18 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Hình 2.10. Phân vùng quản lý trong H323
Một vùng H.323 (zone) là tập hợp của tất cả terminal, gateway và MCU được
quản lý bởi một gatekeeper duy nhất. Một vùng phải chứa ít nhất một terminal, có thể
có cả gateway hoặc MCU và có thể hoàn toàn độc lập với sơ đồ kết nối của mạng.
Một vùng có thể bao gồm nhiều phân đoạn mạng khác nhau được kết nối thông qua
các bộ định tuyến và một số thiết bị khác.
2.2.1.2. Các giao thức sử dụng để thực hiện cuộc gọi với chuẩn H.323
Dưới đây là sơ đồ các giao thức được sử dụng
Hình 2.11. Các giao thức trong H323
 Các chuẩn mã hóa âm thanh
Mã hóa âm thanh là quá trình mã hóa tiếng nói ra từ microphone của terminal
phát H.323 và giải mã tín hiệu nhận được để gởi tới speaker trên terminal thu H.323.
Mã hóa âm thanh thực hiện dựa trên nhiều tiêu chuẩn khác nhau của ITU-T. Ví dụ
chuẩn G.711 ( 64kbps ), G.722 ( 64, 56 và 48 kpbs ), G.723.1 ( 5.3 và 6.3 kbps ),
G.728 ( 16kbps ), G.729 ( 8 kbps ).
Trang - 19 -
Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP
Dưới đây là trích bảng so sánh các phương pháp CODEC khác nhau :
Hình thức
nén
Tốc độ nén
(64 Kbps)

Công suất
CPU cần thiết
Chất lượng
thoại thu được
Thời gian trễ
thêm do số hóa
G.711 PCM 64 Không
cần thiết
Rất tốt Không đáng kể
G.723
MP-MLQ
6.4/5.3 Trung bình Tốt (6.4)
Trung
bình(5.3)
Cao
G.726
ADPCM
40/32/24 Thấp Tốt Rất thấp
G.728
LD-CELP
16 Rất cao Tốt Thấp
G.729
CS-ACELP
8 Cao Tốt Thấp

 H.225 RAS (Registration, Admission, Status)
RAS là giao thức giữa các endpoints (terminal và gateway). RAS dùng để thực
hiện việc đăng ký tiếp nhận các endpoints tại gatekeeper, kiểm tra trạng thái endpoint
như sự thay đổi băng thơng, trạng thái và các thủ tục ngưng kết nối giữa các
endpoints và các gatekeepers. Kênh RAS dùng để trao đổi các thơng tin RAS. Kênh

báo hiệu giữa endpoints và gatekeeper được mở ưu tiên hơn tất cả các kênh khác.
H.225 RAS dùng giữa các endpoint và gatekeeper với các chức năng :
-Tìm gatekeeper phù hợp của endpoint.
-Đăng ký của endpoint.
-Định vị endpoint.
-Tiếp nhận kiểm tra.
Trang - 20 -