Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softswitch (chuyển mạch mềm) trong việc cung cấp dịch vụ VoIP tại Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

TIỂU LUẬN
MÔN NỀN TẢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI
ĐỀ TÀI: Ứng

dụng các công nghệ mạng thế hệ mới
dựa trên softswitch (chuyển mạch mềm) trong việc
cung cấp dịch vụ VoIP tại Việt Nam
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Tài Hưng.
SINH VIÊN THỰC HIỆN: Tô Văn Hùng MSHV: CB110858
LỚP: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG 1

MỤC LỤC


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

I.

Lời mở đầu
Không ngừng lớn mạnh cùng thời gian, ngành viễn thông Việt Nam đã và đang

cung cấp ngày càng nhiều loại hình dịch vụ viễn thơng tới người dân với cả chất lượngvà
số lượng không ngừng được cải thiện. Trong đà phát triển đó, để đáp ứng ngày càngtốt
hơn nhu cầu thông tin của xã hội trong thời đại bùng nổ thông tin, khi mà một loạt các hạ
tầng viễn thông cũ tỏ ra không phù hợp hay quá tải, do vậy triển khai xây dựng mạng thế
hệ mới NGN tại Việt Nam là rất cần thiết.

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 2

Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

NGN là mạng thế hệ sau không phải là mạng hồn tồn mới, nó được phát triển
từ tất cả các mạng cũ. NGN có khả năng làm nền tảng cho việc triển khai nhiều loại hình
dịch vụ mới trong tương lai một các nhanh chóng, khơng phân biệt ranh giới các nhà
cung cấp dịch vụ (dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng) nhờ các đặc điểm: băng thông lớn,
tương thích đa nhà cung cấp thiết bị, tương thích với các mạng cũ… Đồng hành với xây
dựng mạng NGN, một loạt các dịch vụ với các kiến trúc khác nhau cũng dần được triển
khai nhằm cung cấp nhiều dịch vụ tiện ích cho người dùng, trong đó dịch vụ VoIP đang
được rất nhiều người quan tâm.
Với mong muốn nắm bắt công nghệ về NGN, em đã quyết định lựa chọn đề tài
“Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softswitch (chuyển mạch mềm)
trong việc cung cấp dịch vụ VoIP tại Việt Nam”. Tiểu luận được trình bày với nội dung cụ
thể như sau:
I.

Lời mở đầu

II.

Tổng quan về công nghệ VoIP

III.

Mạng thế hệ mới

IV.

Chuyển mạch mềm trong VoIP

V.

Kết luận

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 3


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

II.

Tổng quan về công nghệ VoIP
1. Khái niệm
VoIP ( Voice Over IP ) là công nghệ cho phép truyền thông tin thoại từ nơi này

sang nơi khác thông qua các mạng sử dụng giao thức IP ( Internet Protocol ) để truyền tải
thông tin. VoIP cũng thường được biết đến dưới một số tên khác như : điện thoại Internet,
điện thoại IP, điện thoại dải rộng ( Broadband Telephony ) vv…
Ở điện thoại thơng thường, tín hiệu thoại được lấy mẫu với tần số 8 KHz sau đó
lượng tử hóa 8 bit/mẫu và được truyền với tốc độ 64 KHz đến mạng chuyển mạch rồi
truyền tới đích. Ở phía thu, tín hiệu này sẽ được giải mã thành tín hiệu ban đầu.
Cơng nghệ VoIP cũng khơng hồn tồn khác với điện thoại thơng thường. Đầu tiên
, tín hiệu thoại cũng được số hóa , nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng PSTN qua các
trường chuyển mạch , tín hiệu thoại được nén xuống tốc độ thấp rồi đóng gói , truyền qua
mạng IP . Tại bên thu, các luồng thoại sẽ được giải nén thành các luồng PCM 64 rồi
truyền tới thuê bao bị gọi.

2. Ưu nhược điểm

2.1 Ưu điểm .
-

Gọi điện thoại giá rẻ : Đây là ưu điểm nổi bật nhất của VoIP. Sử dụng công nghệ
VoIP có thể gọi điện thoại đường dài hoặc điện thoại ra nước ngoài với giá rẻ
tương đương với giá gọi nội hạt.

-

Tính thống nhất : Hệ thống VoIP có thể tích hợp cả mạng thoại , mạng số liệu và
mạng báo hiệu. Các tín hiệu thoại, dữ liệu, báo hiệu có thể cùng đi trên một mạng
IP. Việc này sẽ giảm đáng kể chi phí đầu tư

-

Khả năng mở rộng : Hệ thống VoIP có thể được mở rộng thêm nhiều loại dịch vụ ,
nhiều tính năng mới .

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 4


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

2.2 Nhược điểm
-

Chất lượng dịch vụ : Do các mạng truyền số liệu vốn dĩ không được thiết kế để
truyền thoại thời gian thực cho nên việc trễ truyền hay việc mất mát các gói tin
hồn tồn có thể xảy ra và sẽ gây ra chất lượng dịch vụ thấp .

-

Bảo mật : Do mạng Internet là một mạng hỗn hợp và rộng khắp bao gồm rất nhiều
máy tính cùng sử dụng cho nên việc bảo mật các thông tin cá nhân là rất khó.

3. Các thành phần trong mạng VoIP

Hình 2.1 Các thành phần trong mạng VoIP
Mạng VoIP phải có khả năng thực hiện các chức năng mà mạng điện thoại cơng
cộng thực hiện, ngồi ra phải thực hiện chức năng của một gateway giữa mạng IP và
mạng điện thoại công cộng. Thành phần của mạng điện thoại IP có thể gồm các phần tử
sau đây:
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 5


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP ( Terminal) : Có thể là một phần mềm máy
tính ( softphone) hoặc một điện thoại IP (hardphone).
- Mạng truy nhập IP: Là các loại mạng dữ liệu sử dụng giao thức TCP/IP, phổ
biến nhất là mạng Internet.
- Gateway: Là thiết bị có chức năng kết nối hai mạng khơng giống nhau, hầu
hết các trường hợp đó là mạng IP và mạng PSTN. Có 3 loại gateway là: Gateway
truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại và Gateway báo
hiệu.
- Gatekeeper: Có thể xem gatekeeper như là bộ não của hệ thống mạng điện
thoại IP. Nó cung cấp chức năng quản lý cuộc gọi một cách tập trung và một số
các dịch vụ quan trọng khác như là: nhận dạng các đầu cuối và gateway, quản lý
băng thông, chuyển đổi địa chỉ (từ địa chỉ IP sang địa chỉ E.164 và ngược lại),
đăng ký hay tính cước...Mỗi gatekeeper sẽ quản lý một vùng bao gồm các đầu cuối

đã đăng ký, nhưng cũng có thể nhiều gatekeeper cùng quản lý một vùng trong
trường hợp một vùng có nhiều gatekeeper.

4. Các giao thức trong mạng VoIP
4.1 Giao thức H323

Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323. Giao
thức H.323 là chuẩn do ITU-T SG16 phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua
các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói, ví dụ như Internet. Nó được ITU-T ban
hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất là năm 1998. H.323 là chuẩn riêng cho
các thành phần mạng, các giao thức và các thủ tục cung cấp dịch vụ thông tin multimedia
như : audio thời gian thực, video và thơng tin dữ liệu qua các mạng chuyển mạch gói ,
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 6


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

bao gồm các mạng dựa trên giao thức IP. Tập giao thức H.323 được thiết kế để hoạt động
trên tầng vận chuyển của các mạng cơ sở. Tuy nhiên, khuyến nghị H.323 rất chung chung
nên ít được coi là tiêu chuẩn cụ thể. Trong thực tế, hồn tồn có thể thiết kế một hệ thống
thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP. Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu về “giao
diện mạng gói” tại thiết bị đầu cuối. Ban đầu, H.323 dự định dành cho X.25, FrameRelay
sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành
trên mạng X.25 và ATM.

Hình 4.2 Cấu trúc của H.323
Thiết bị đầu cuối.
- Thực hiện các chức năng đầu cuối : thực hiện gọi hoặc nhận cuộc gọi.
Gatekeeper

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 7


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Một miền H.323 trên cơ sở mạng IP là tập hợp tất cả các đầu cuối được gán
với một bí danh. Mỗi miền được quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là trung
tâm đầu não, đóng vai trị giám sát mọi hoạt động trong miền đó. Đây là thành
phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiên nếu có mặt
Gatekeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt động
theo các dịch vụ của Gatekeeper đó. Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ :
- Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà khơng
tham gia vào các hoạt động kết nối khác.
- Chế độ chọn đường : Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông
tin trao đổi giữa các bên.
Gatekeeper phải thực hiện các chức năng sau:
• Chức năng dịch địa chỉ
• Điều khiển truy cập :
• Điều khiển độ rộng băng thơng
• Quản lý vùng:
Các chức năng khơng bắt buộc của Gatekeeper:
• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi.
• Cho phép cuộc
• Quản lý băng thơng
• Quản lý cuộc gọi
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 8


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Khối điều khiển đa điểm MCU .
Khối điều khiển đa điểm (MCU) đwợc sử dụng khi một cuộc gọi hay hội
nghị cần giữ nhiều kết nối hoạt động. Do có một số hữu hạn các kết nối đồng thời,
nên các MCU giám sát sự thoả thuận giữa các đầu cuối và sự kiểm tra mọi đầu
cuối về các khả năng mà chúng có thể cung cấp cho hội nghị hoặc cuộc gọi. Các
MCU gồm hai phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) và Bộ xử lý đa điểm (MP).
Bộ điều khiển đa điểm (MC) có trách nhiệm trong việc thoả thuận và quyết
định khả năng của các đầu cuối. Trong khi đó bộ xử lý đa điểm được sử dụng để
xử lý đa phương tiện (multimedia), các luồng trong suốt quá trình của một hội
nghị hoặc một cuộc gọi đa điểm.
Bộ xử lý đa điểm ( MP ) có thể khơng có hoặc có rất nhiều vì chúng có
trách nhiệm trộn và chuyển mạch các luồng phương tiện truyền đạt và việc xử lý
các bit dữ liệu âm thanh và hình ảnh. MC khơng phải tương tác trực tiếp với các
luồng phương tiện truyền đạt, đó là cơng việc của MP. Các MC và MP có thể cài
đặt như một thiết bị độc lập hoặc là một phần của các phần tử khác của H.323.
Tập giao thức H323

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 9


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Báo hiệu RAS
Cung cấp các thủ tục điều khiển tiền cuộc gọi trong mạng H.323 có GK. Kênh báo
hiệu RAS được thiết lập giữa các đầu cuối và các GK trước các kênh khác. Nó độc lập
với kênh báo hiệu cuộc gọi và kênh điều khiển H.245. Các bản tin RAS được truyền qua
mạng thông qua kết nối UDP, thực hiện việc đăng ký, cho phép, thay đổi băng thông,
trạng thái vμ các thủ tục huỷ bỏ cuộc gọi. Báo hiệu RAS gồm những quá trình sau:
- Tìm GateKeeper.
- Đăng ký : Đăng ký là một quá trình cho phép GW, các đầu cuối và MCU tham

gia vào một vùng và báo cho GK biết địa chỉ truyền vận và địa chỉ bí danh của nó.
- Định vị đầu cuối
- Cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái vμ huỷ quan hệ

Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 10


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Trong mạng H.323, thủ tục báo hiệu cuộc gọi được dựa trên khuyến nghị H.225
của ITU. Khuyến nghị này chỉ rõ cách sử dụng và trợ giúp của các bản tin báo hiệu
Q.931. Sau khi khởi tạo thiết lập cuộc gọi. Các bản tin điều khiển cuộc gọi và các bản tin
giữ cho kênh báo hiệu cuộc gọi tồn tại (keepalive) được chuyển tới các cổng.
Các bản tin Q.931 thường được sử dụng trong mạng H.323:
• Setup: Được gửi từ thực thể chủ gọi để thiết lập kết nối tới thực thể H.323 bị gọi
• Call Proceeding: chỉ thị rằng thủ tục thiết lập cuộc gọi đã được khởi tạo.
• Alerting: chỉ thị rằng chng bên đích bắt đầu rung.
• Connect: thông báo rằng bên bị gọi đã trả lời cuộc gọi.
• Release Complete: chỉ thị rằng cuộc gọi đang bị giải phóng.
• Facility: Đây là một bản tin Q.932 dùng để yêu cầu hoặc phúc đáp các dịch vụ
bổ sung. Nó cũng được dùng để cảnh báo rằng một cuộc gọi sẽ được định tuyến
trực tiếp hay thông qua GK.
Giao thức H.245
H245 xử lý các bản tin điều khiển từ đầu cuối đến đầu cuối giữa các thực thể
H.323. Các thủ tục H.245 thiết lập các kênh logic cho việc truyền tín hiệu âm thanh, hình
ảnh, dữ liệu và thông tin kênh điều khiển. Báo hiệu H.245 được thiết lập giữa 2 đầu cuối,
một đầu cuối với một MC hoặc một đầu cuối với GK. Đầu cuối chỉ thiết lập duy nhất một
kênh điều khiển H.245 cho mỗi cuộc gọi mà nó tham gia. Một đầu cuối, MCU, GK có thể

hỗ trợ nhiều cuộc gọi cùng một lúc do vậy có nhiều kênh điều H.245 tương ứng. Khuyến

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 11


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

nghị H.245 định nghĩa một số thực thể giao thức độc lập trợ giúp cho báo hiệu từ đầu
cuối đến đầu cuối như sau:
• Trao đổi khả năng : Bao gồm những bản tin cho phép xác định khả năng trao đổi
dữ liệu và âm thanh của từng đầu cuối tham gia cuộc gọi. Nó đảm bảo cho bên thu đủ khả
năng nhận và xử lý thông tin đầu vào mà khơng bị xung đột gì. Khi biết được khả năng
thu của đầu cuối nhận, thì đầu cuối phát sẽ giới hạn nội dung thơng tin mà nó truyền đi
trong khuôn khổ khả năng thu trên. Ngược lại, khả năng truyền cho phép đầu cuối nhận
lựa chọn chế độ thu thích hợp. Với tín hiệu âm thanh, khả năng trao đổi bao gồm các bộ
giải mã tín hiệu thoại như họ tiêu chuẩn G: G.729 8kbps, G.711 64kbps, G.723 5,3 hoặc
6,3 kbps, G.722 48kbps...
• Quyết định chủ - tớ: Là các thủ tục quyết định đầu cuối nào là chủ đầu cuối nào
là tớ trong một cuộc gọi xác định. Mối quan hệ này được duy trì trong suốt thời gian cuộc
gọi.
• Trễ vịng (Round Trip delay) : Là các thủ tục dùng để xác định trễ giữa đầu cuối
nguồn và đầu cuối đích. Bản tin RounđTripDelayRequest đo trễ và kiểm tra thực thể giao
thức H.245 ở đầu cuối bên kia có cịn hoạt động hay khơng.
• Báo hiệu kênh logic (Logical channel signaling) : Báo hiệu kênh logic sử dụng
các bản tin OpenLogicalChannel và CloseLogicalChannel và các thủ tục của H.245 để
đóng mở các kênh logic. Khi một kênh logic được mở, một bản tin OpenLogical sẽ miêu
tả đầy đủ nội dung của kênh logic đó bao gồm kiểu truyền thơng (media type), thuật tốn
sử dụng, các chức năng và mọi thơng tin khác để bên thu có thể dịch được nội dung của
kênh logic.
• Các thủ tục kết nối nhanh : Có hai thủ tục để thiết lập kênh truyền thông là

H.245 và kết nối nhanh. Kết nối nhanh cho phép sự thiết lập kết nối truyền thông cho các
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 12


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

cuộc gọi cơ bản điểm tới điểm với chỉ một lần trao đổi bản tin vòng (bản tin đi từ đầu
cuối nguồn tới đầu cuối đích rồi lại trở về đầu cuối nguồn).
• H245 ngầm (Tuneling H.245) : Các bản tin H.245 có thể được đóng gói ở trong
kênh báo hiệu cuộc gọi H.225 thay vì tạo ra một kênh điều khiển H.245 riêng biệt.
Phuơng pháp này cải thiện được thời gian thiết lập cuộc gọi và thời gian định vị tài
nguyên. Đồng thời nó cho phép sự đồng bộ giữa báo hiệu cuộc gọi và điều khiển. Có thể
đóng gói nhiều bản tin H.245 vào bất kỳ bản tin H.225 nào. Vào một thời điểm bất kỳ,
mỗi đầu cuối có thể chuyển sang một kết nối H.245 riêng biệt.
Quá trình thiết lập cuộc gọi H323.
Một cuộc gọi trải qua các bước như sau:
• Thiết lập cuộc gọi.
• Khởi tạo truyền thơng và trao đổi khả năng.
• Thiết lập kênh truyền thơng nghe nhìn.
• Dịch vụ cuộc gọi.
• Kết thúc cuộc gọi.
4.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP

SIP (Session Initiation Protcol ) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng
được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện
(multimedia). Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, và các ứng dụng
tương tự có liên quan đến các phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình ảnh, và
dữ liệu.
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 13

Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và để mang các thông
tin mô tả phiên truyền dẫn. SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và quảng bá (multicast)
tương ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm. Có thể sử dụng năm chức
năng của SIP để thiết lập và kết thúc truyền dẫn là : định vị thuê bao, khả năng thuê bao,
độ sẵn sàng của thuê bao, thiết lập cuộc gọi và xử lý cuộc gọi.
SIP được IETF đ−a ra trong RFC 2543. Nó là một giao thức dựa trên ý tưởng và
cấu trúc của HTTP(HyperText Transfer Protocol)-giao thức trao đổi thông tin của World
Wide Web- vμ lμ một phần trong kiến trúc multimedia của IETF. Các giao thức có liên
quan đến SIP bao gồm giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol), giao thức
truyền vận thời gian thực (Real-time Transport Protocol), giao thức cảnh báo phiên SAP
(Session Announcement Protocol), giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description
Protocol). Các chức năng của SIP độc lập, nên chúng không phụ thuộc vào bất kỳ giao
thức nào thuộc các giao thức trên. Mặt khác, SIP có thể hoạt động kết hợp với các giao
thức báo hiệu khác như H.323.
SIP là một giao thức theo thiết kế mở do đó nó có thể được mở rộng để phát triển
thêm các chức năng mới. Sự linh hoạt của các bản tin SIP cũng cho phép đáp ứng các
dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm cả các dịch vụ di động.

4.3 Real – time Transport Protocol (RTP)

RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) phục
vụ truyền dữ liệu thời gian thực như audio và video. RTP thực hiện việc quản lý về thời
gian truyền dữ liệu và nhận dạng dữ liệu được truyền. Nhưng RTP không cung cấp bất cứ
một cơ chế nào đảm bảo thời gian truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế nào
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 14

Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

giám sát chất lượng dịch vụ. Sự giám sát và đảm bảo về thời gian truyền dẫn cũng như
chất lượng dịch vụ được thực hiện nhờ hai giao thức RTCP và RSVP.
Tương tự như các giao thứ truyền dẫn khác, gói tin RTP (RTP packet) bao gồm hai
phần là header (phần mào đầu) và data (dữ liệu). Nhưng không giống như các giao thức
truyền dẫn khác là sử dụng các trường trong header để thực hiện các chức năng điều
khiển, RTP sử dụng một cơ chế điều khiển độc lập trong định dạng của gói tin RTCP
để thực hiện các chức năng này.
Cấu trúc gói tin RTP

- Version (2 bit): version của RTP (hiện tại là version 2).
- Padding (1 bit): có vai trị như bit cờ được sử dụng để đánh dấu khi có một số
byte được chèn vào trong gói.
- Extension (1 bit): cũng có vai trị như một bit cờ được sử dụng để đánh dấu khi
có header mở rộng tiếp theo header cố định.
- CSRC count (4 bit): chỉ rõ số lượng của CSRC (contributing source)
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 15


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

- Marker (1 bit): có vai trị như một bit cờ, trạng thái của nó được phụ thuộc vào
trường payload type.
- Payload Type (7 bit): chỉ rõ loại thông tin được chứa trong các gói.
- Serquence Number (16 bit): cung cấp số thứ tự của các gói. Cách này như một cơ
chế giúp bên thu có thể thu đúng thứ tự các gói tin, nhận ra gói tin bị mất.
- Time-stamp (32 bit): là tham số đánh dấu thời điểm byte đầu tiên được lấy mẫu
trong gói RTP. Giá trị time-stamp khởi đầu là ngẫu nhiên, các gói RTP phát đi liên
tiếp có thể có cũng giá trị time-stemp nếu chúng cùng được phát đi một lúc.

- Syschronisation source (SSRC) identifier: số nhận dạng nguồn của gói dữ liệu.
Nếu ứng dụng muốn truyền dữ liệu có nhiều dạng khác nhau trong cùng một thời
điểm (ví dụ là tín hiệu audio và video) thì sẽ có những phiên truyền riêng cho mỗi
dạng dữ liệu. Sau đó ứng dụng sẽ tập hợp các gói tin có cùng nhận dạng SSRC. Số
nhận dạng này được gán một cách ngẫu nhiên.
- Contribute source (CSRC) identifer (độ dài thay đổi): tại một điểm đích nào đó
mà những tín hiệu audio đến đích cần trộn lại với nhau thì giá trị CSRC sẽ là tập
hợp tất cả các giá trị SSRC của các nguồn mà gửi tín hiệu đến điểm đích đó.
Trường CSRC có thể chứa tối đa là 15 số nhận dạng nguồn SSRC.
- Extension header (độ dài thay đổi): chứa các thông tin thểm của gói RTP.
4.4 Real-time Transport Control Protocol (RTCP)
Mặc dù RTP là một giao thức độc lập nhưng thường được hỗ trợ bởi giao thức RTCP. RTCP trả về
nguồn các thông tin về sự truyền thơng và các thành phần đích. Giao thức điều khiển này cho phép gửi về
các thông số về bên thu và tự thích nghi với bên phát
cho phù hợp vời bên phát. Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải gửi định kỳ
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 16


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới
các gói RTCP tới tất cả những người khác cũng tham gia phiên truyền. Tuỳ theo mục
đích mà RTCP thực hiện 4 chức năng:
- RTCP cung cấp một sự phản hồi chất lượng của dữ liệu. Các thơng tin đó giúp cho ứng dụng
thực hiện chức năng điều khiển luồng và quản lý tắc nghẽn.
- RTCP cung cấp sự nhận dạng mà được sử dụng để tập hợp các kiểu dữ liệu khác nhau (ví dụ
audio và video). Điều này là cần thiết vì khả năng này khơng được RTP cung cấp.
- Nhờ việc định kỳ gửi các gói tin RTCP mà mỗi phiên truyền có thể theo dõi được số người tham
gia. RTP không thể sử dụng được cho mục đích này khi một ai đó khơng gửi dữ liệu mà chỉ nhận
từ những người khác.
- Cuối cùng là một chức năng lựa chọn cho phép có thêm thơng tin về những người tham gia vào
phiên truyền.

Tuỳ thuộc vào giao thức RTP được sử dụng cho loại dữ liệu nào mà RTCP cung cấp các thông báo điều
khiển khác nhau. Có 4 loại thơng báo điều khiển chính được giao thức RTCP cung cấp là:
- Sender report (SR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến kết quả truyền như
tỷ lệ tổn hao, số gói dữ liệu bị mất, khoảng trễ. Các thông báo này phát ra từ phía phát trong một
phiên truyền thơng.
- Receiver report (RR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến kết quả nhận
giữa các điểm cuối. Các thơng báo này được phát ra từ phía thu trong một phiên truyền thông.
- Source description (SDES): thông báo bao gồm các thông số mô tả nguồn như tên, vị trí,...
- Application (APP): thơng báo cho phép truyền các dữ liệu ứng dụng.
Cấu trúc gói tin RTCP

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 17


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

- Version (2 bit): version RTP hiện tại (version 2).
- Padding (1 bit): có chức năng như một bit cờ chỉ rõ xem trong gói có các byte được chèn thêm
hay không.
- Report counter (5 bit): số thông báo chứa trong gói
- Packet type (8 bit): xác định loại thơng báo của gói (SR hoặc RR hoặc APP).
- Length (16 bit): chỉ rõ độ dài của gói.
- Report (độ dài thay đổi): chứa các thông báo chi tiết.
4.5 Resource Reservation Protocol (RSVP)
Giao thức RSVP được sử dụng như một giao thức báo hiệu hỗ trợ cho RTP. Mục đích của RSVP
là cung cấp một cơ chế đảm bảo băng thông cho các hoạt động của các ứng dụng. RSVP gửi tham số chất
lượng dịch vụ QoS kết hợp với các dữ liệu thời gian thực được truyền trên mạng TCP/IP. Hỗ trợ giao thức
RTP, giao thức RSVP có thể giải quyết các lỗi xảy ra trên đường truyền để đảm bảo các tham số chất
lượng. Thật vậy, giao thức RTP chỉ hỗ trợ việc truyền thông điểm – điểm và không quản lý các tham số
liên kết trên mạng. RSVP không những tác động ở máy phát, máy thu mà còn tác động trên cả các router

trong mạng.
RSVP thiết lập và duy trì kết nối duy nhất cho một luồng dữ liệu, xác lập một hệ thống quản lý
thứ tự các gói và tạo modun điều khiển để quản lý các nguồn tài nguyên của các nút mạng khác nhau.
RSVP đưa ra một mơ hình tối ưu để liên kết các dữ liệu từ một nguồn tới nhiều đích. RSVP đóng vai trị
quản lý một cách lập các host đích để tự thích nghi các tham số chất lượng giữa khả năng cung cấp và nhu
cầu đáp ứng.

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 18


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới
Việc dành riêng các tài nguyên được yêu cầu bởi bên thu bằng cách phát một yêu cầu chất lượng
dưới dạng một bản tin RSVP tương thích với nhu cầu của chúng. Thực tế sử dụng RSVP nhằm đảm bảo
chất lượng trong việc truyền tin. Để đảm bảo đường truyền
thông suốt các điểm cuối phải hoạt động ở chế độ kết nối. Máy thu phải thường xuyên gửi các bản tin
RSVP đến các router để đảm bảo thông suốt đường truyền.
RSVP hoạt động trên cơ sở xử lý các gói tin theo một yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS. Hai thành
phần chính thực hiện chức năng này là flowspec và filterspec. Flowspec có chức năng kiểm tra luồng dữ
liệu được truyền như một yêu cầu dịch vụ của các ứng dụng mà kết quả là đưa ra một yêu cầu về chất
lượng dịch vụ QoS. Flowspec đưa ra một u cầu chất lượng dịch vụ cịn filterspec có nhiệm vụ lọc bỏ
các gói tin mà khơng đảm bảo u cầu về chất lượng dịch vụ, những gói này sẽ được cung cấp một
phương thức truyền tốt nhất có thể đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ.
4.6 Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol)
Giao thức này cho phép các thành phần điều khiển cuộc gọi có thể điều khiển kết nối giữa trung
kế, các thiết bị đầu cuối với các gateway. Các thành phần điều khiển được gọi là Call Agent. SGCP được
sử dụng để thiết lập, duy trì và giải phóng các cuộc gọi qua mạng IP. Call Agent thực hiện các chức năng
báo hiệu cuộc gọi và gateway thực hiện chức năng truyền tín hiệu âm thanh. SGCP cung cấp năm lệnh
điều khiển chính như sau:
- Notification Request: yêu cầu gateway phát các tín hiệu nhấc đặt máy và các tín
hiệu quay số DTMF.

- Notify: gateway thơng báo với Call Agent về các tín hiệu được phát hiện ở trên.
- Create Connection: Call Agent khởi tạo kết nối giữa các đầu cuối trong gateway.
- Modify Connection: Call Agent dùng lệnh này để thay đổi các thông số về kết nối đã thiết lập.
Lệnh này cũng có thể dùng để điều khiển luồng cho các gói tin RTP đi từ gateway này sang
gateway khác.
- Delete Connection: Call Agent giải phóng các kết nối đã thiết lập.

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 19


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới
Năm lệnh trên đây điều khiển gateway và thông báo cho call agent về các sự kiện xảy ra. Mỗi
lệnh hay yêu cầu bao gồm các thông số cụ thể cần thiết để thực thi các phiên làm việc.
4.7 Giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol)
Giao thức MGCP cho phép điều khiển các gateway thông qua các thành phần điều khiển nằm bên
ngồi mạng. MGCP sử dụng mơ hình kết nối tương tự như SGCP dựa trên các kết nối cơ bản giữa thiết bị
đầu cuối và gateway. Các kết nối có thể là kết nối điểm-điểm hoặc kết nối đa điểm. Ngồi chức năng điều
khiển như SGCP, MGCP cịn cung cấp thêm các chức năng sau:
- Endpoint Configuration: Call Agent dùng lệnh này để yêu cầu gateway xác định kiểu mã hố ở
phí đường dây kết nối đến thiết bị đầu cuối.
- AuditEndpoint và AuditConnection: Call Agent dùng lệnh này để kiểm tra trạng thái và sự kết
nối ở một thiết bị đầu cuối.
- RestartIn-Progress: Gateway dùng lệnh này để thông báo với Call Agent khi nào các thiết bị đầu
cuối ngừng sử dụng dịch vụ và khi nào quay lại sử dụng dịch vụ.

III. MẠNG THẾ HỆ MỚI
3.1 Sự hình thành mạng NGN
Sự gia tăng cả về số lượng và chất lượng của các nhu cầu dịch vụ ngày trở nên phức tạp
từ phía khách hàng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thịtrường cơng nghệ Điện
tử – Tin học – Viễn thông. Tuy nhiên, các công nghệ cơ bản liên quan đến các tổng đài

chuyển mạch kênh hiện nay đã phát triển quá chậmso với tốc độ thay đổi và tốc độ chấp
nhận liên quan đến cơng nghiệp máy tính.Chuyển mạch kênh là các phần tử có độ tin cậy
cao trong kiến trúc PSTN. Tuynhiên, chúng không bao giờ là tối ưu đối với chuyển mạch
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 20


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

gói. Khi lưu lượng củamạng ngày càng trở nên phong phú và đa dạng thì hiển nhiên phải
có một cơngnghệ, giải pháp mới cho thiết kế chuyển mạch của mạng tương lai, đó là xét
về mặtkỹ thuật. Cịn khi xem xét ở khía cạnh kinh doanh thu lợi nhuận thì :
•
•

Các Giải pháp mới sẽ mang lại những dịch vụ mới hấp dẫn với khách hàng
Do thời gian phát triển nhanh và chi phí vận hành cũng như bảo dưỡng cácmạng
chuyển mạch gói thấp hơn nhiều so với chuyển mạch kênh, nên cácnhà điều hành
mạng ngày nay tập trung chú ý đến cơng nghệ chuyển mạchgói IP.

Do vậy, khi càng ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng quaInternet, thì cần
phải có một giải pháp mới, đặt trọng tâm vào dữ liệu, cho việc thiếtkế chuyển mạch của
tương lai dựa trên cơng nghệ gói để chuyển tải chung cả thoạivà dữ liệu. Như một sự lựa
chọn, các nhà cung cấp dịch vụ đã và đang cố gắnghướng tới việc xây dựng một mạng
thế hệ mới Next Generation Network - NGNtrên đó hội tụ các dịch vụ thoại, số liệu, đa
phương tiện trên một mạng duy nhất - sửdụng cơng nghệ chuyển mạch gói trên mạng
xương sống (Backbone Network). Đâylà mạng của các ứng dụng mới và các khả năng
mang lại lợi nhuận mà chỉ đòi hỏigiá thành thấp. Và đó khơng chỉ là mạng phục vụ thơng
tin thoại, cũng không chỉ làmạng phục vụ truyền số liệu mà đó là một mạng thống nhất,
mạng hội tụ đem lạingày càng nhiều các dịch vụ tiên tiến đáp ứng nhu cầu ngày một tăng,
và khắt khehơn từ phía khách hàng.

Mạng thế hệ mới NGN không phải là một cuộc cách mạng về mặt cơng nghệmà nó là
một bước phát triển, một xu hướng tất yếu. Hạ tầng cơ sở mạng của thế kỷ20 không thể
được thay thế trong một sớm một chiều, vì thế NGN phải tương thíchtốt với mơi trường
mạng sẵn có và phải kết nối hiệu quả với mạng PSTN.

3.2 Các đặc điểm của NGN
Mạng NGN có 4 đặc điểm chính:
Sinh viên thực hiện: Tơ Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 21


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới
•
•

Nền tảng là hệ thống mạng mở
Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với

mạng lưới
• Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
• Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có
đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.

3.3 Những vấn đề mà mạng thế hệ mới cần giải quyết
•

Vấn đề báo hiệu và điều khiển trên nhiều loại giao thức khác nhau cho hội

tụthông tin thoại, fax, số liệu, đa phương tiện.
• Vấn đề kết nối với mạng chuyển mạch kênh hiện hữu, đặc biệt là kết nối phần
báo hiệu (mạng SS7).

• Vấn đề phát triển dịch vụ.
Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch- công nghệchuyển
mạch mềm.

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 22


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Hình 3.1: Topo mạng NGN
3.4 Kiến trúc mạng NGN
Xét về cấu trúc NGN có thể được chia làm 4 lớp chức năng sau:
•
•
•
•

Lớp truyền tải
Lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi
Lớp ứng dụng và dịch vụ
Lớp quản lý

3.4.1 Lớp truyền tải
Chức năng cơ bản của lớp truyền tải là xử lý, chuyển vận gói tin. Lớp này bao gồm các
thiết bị đảm nhiệm đóng mở gói, định tuyến, chuyển gói tin dưới sựđiều khiển của lớp
Điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call Control and SignalingPlane). Lớp truyền tải được
phân chia làm ba miền con:
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 23

Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Miền truyền tải thông tin theo giao thức IP
Miền này bao gồm:
•
•
•

Mạng truyền dẫn backbone.
Các thiết bị mạng như : Router, Switch.
Các thiết bị cung cấp cơ chế QoS.

Miền liên kết mạng
Miền liên kết mạng với nhiệm vụ chính nhận các dữ liệu đến, chuyển đổikhuôn dạng dữ
liệu cho phù hợp để thơng tin có thể truyền thơng một cách trongsuốt trên toàn bộ mạng.
Trong miền này là tập hợp các Gateway như SignalingGateway, Media Gateway, trong
đó, Signaling Gateway thực hiện chức năng cầunối giữa mạng PSTN và mạng IP và tiến
hành phiên dịch thông tin báo hiệu giữahai mạng này. Media Gateway thực hiện q trình
chuyển đổi khn dạng dữ liệugiữa các môi trường truyền thông khác nhau.
Miền truy nhập không dựa trên giao thức IP
Trong miền này bao gồm các thiết bị truy cập cung cấp các cổng kết nối chothiết bị đầu
cuối thuê bao. cung cấp các dịch vụ nh− POTS, IP, VoIP, ATM FR,xDSL, X25, IP-VPN.

3.4.2 Lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi
Đây là lớp trung tâm của hệ thống thực thi quá trình điều khiển, giám sát vàxử lý
cuộc gọi nhằm cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối (end-toend) với
bất cứ loại giao thức và báo hiệu nào. Thực thi quá trình giám sát các kếtnối cuộc gọi
giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thành phần của lớptruyền tải -Transport
Plane. Quá trình xử lý và báo hiệu cuộc gọi về bản chất cónghĩa là xử lý các yêu cầu của
thuê bao về việc thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi thôngqua các bản tin báo hiệu. Lớp này cịn

có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao vớilớp ứng dụng và dịch vụ - Service and

Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 24


Môn học: Nên Tảng Dịch Vụ Cho Mạng Thế Hệ Mới

Application Plane. Các chức năng này sẽđược thực thi thông qua các thiết bị như Media
Gateway Controller (hay CallAgent hay Call Controller), các SIP Server hay Gatekeeper.

3.4.3 Lớp ứng dụng và dịch vụ
Lớp ứng dụng và dịch vụ là lớp cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như mạngthông minh
IN - Intelligent Networks, các dịch vụ giá trị gia tăng.... Lớp này liênkết với lớp điều
khiển và báo hiệu thơng qua các giao diện lập trình mở API – Application Programing
Interface. Cũng chính nhờ đó mà việc cập nhật, tạo mới vàtriển khai ứng dụng, dịch vụ
mạng trở nên vơ cùng nhanh chóng và hiệu quả. Trênlớp này sử dụng các thiết bị như
Application Server, Feature Server. Lớp này cũngcó thể thực thi việc điều khiển những
thành phần đặc biệt như Media Server, mộtthiết bị được biết đến với tập các chức năng
như conferencing, IVR, xử lý tone ....

3.4.4 Lớp quản lý
Lớp quản lý mạng có nhiệm vụ cung cấp các chức năng như giám sát cácdịch vụ và
khách hàng, tính cước và các tác vụ quản lý mạng khác. Nó có thể tươngtác với bất kỳ
hoặc cả ba lớp cịn lại thơng qua các chuẩn cơng nghiệp ví dụ nhưSNMP hoặc các chuẩn
riêng và các APIs – giao diện lập trình mở. Dựa vào mơ hìnhmạng NGN ở trên, Chuyển
mạch mềm Softswitch phải thực hiện các chức năngsau :Trung tâm báo hiệu và điều
khiển cuộc gọi trong toàn mạng, quản lí và điềukhiển các loại gateway truy nhập mạng,
hoạt động theo tất cả các loại giao thức báohiệu từ H323, SIP đến MGCP/MEGACO.
Giao tiếp với báo hiệu của mạng PSTN (chủ yếu là kết nối với mạng báohiệu SS7) và liên
kết với hệ thống Softswitch khác.

Tạo ra các mơi trường lập trình mở để cho phép các hãng thứ ba dễ dàng tíchhợp và phát
triển ứng dụng (trên nền IP) và kết nối với các môi trường cung cấpdịch vụ đã có sẵn (ví
dụ IN).
Sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng. MSHV: CB110858Page 25