tìm hiểu dịch vụ điện thoại qua mạng internet và ứng dụng tại việt nam

Đại học Thái Nguyên
Khoa công nghệ thông tin
ả
















đồ án tốt nghiệp đại học

Ngành công nghệ thông tin

Hệ chính quy


Đề tài:
tìm hiểu dịch vụ điện thoại qua mạng
internet và ứng dụng tại việt nam

Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Huyền
Giáo viên h ớng dẫn: ThS. Nguyễn Tiến Thành
Lớp : K1A









Thái Nguyên 2007

Lời cảm ơn



Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và đ ợc sự h ớng dẫn, giúp đỡ
tận tình của các thầy cô và mọi ng ời em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tìm
hiêu dịch vụ điện thoại qua mạng Internet và ứng dụng tại Việt Nam của
mình. Để có đ ợc kết quả nh ngày hôm nay em đã cố gắng rất nhiều, song
phần lớn là nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ
thông tin, các anh chị em trong công ty TNHH tin học viễn thông Nguyên

Anh nơi em tham gia thực tập và phát triển ứng dụng, các bạn sinh viên và đặc
biệt ng ời thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ
án của mình, thầy giáo ThS. Nguyễn Tiến Thành.
Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và mọi
ng ời đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên: Phạm Văn Huyền
1
Mục lục
Ch ơng I: Tổng Quan về Điện thoại IP 5
I. Khái niệm điện thoại IP : 5
II. Đặc điểm của điện thoại IP. 5
II.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và Internet: 5
II.2. Ưu điểm và nh ợc điểm của điện thoại IP: 7
III. Mô hình của dịch vụ IP Telephony. 9
III.1. Các phần mềmVoIP 9
III.2. Mô hình dịch vụ VoIP quy mô nhà cung cấp dịch vụ. 10
Ch ơng II: Xử lý tín hiệu thoại của dịch vụ VoIP 14
I. Kích th ớc gói thoại: 14
II. Mã hoá (nén) tín hiệu thoại: 15
III. Đóng gói tín hiệu thoại - Bộ giao thức RTP/RTCP: 16
III.1. Vai trò của RTP/RTCP: 16
III.2. Các ứng dụng sử dụng RTP : 17
III.3. Khuôn dạng gói RTP: 18
III.4. Giao thức điều khiển RTCP 21
Hình II.9: Khuôn dạng gói BYE 28
Hình II.10: Khuôn dạng gói APP 29
IV. Quá trình xử lý tín hiệu thoại trong media gateway. 29
IV.1. Các thành phần của một media gateway. 29

IV.2. Quá trình xử lý tín hiệu thoại. 29
IV.3. Các biện pháp tối thiểu thời gian trễ. 30
IV.4. Đồng bộ tín hiệu. 30
V. Các biện pháp đảm bảo chất l ợng dịch vụ (QoS). 31
V.1. Các cấp chất l ợng dịch vụ xét từ đầu cuối đến đầu cuối. 32
V.2. Các cơ chế điều khiển chất l ợng dịch vụ bên trong một phần tử mạng 32
V.3. Báo hiệu phục vụ điều khiển chất l ợng dịch vụ. 35
Ch ơng III: Báo hiệu cuộc gọi trong Mạng IP. 36
I. Mở đầu. 36
II. Giới thiệu chuẩn H.323: 37
II.1. Giới thiệu: 37
II.2. Chồng giao thức H.323 (H.323 Protocol stack): 37
2
III. Các thành phần trong hệ thống H.323: 39
III.1 Tổng quan: 39
III.2. Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal) 41
III.3. H.323 gateway. 45
III.4. Gatekeeper 46
III.5. Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU - Multipoint Control Unit): 47
IV. Các kênh điều khiển. 49
IV.1. Kênh điều khiển RAS. 50
IV.1.1 Khám phá Gatekeeper (Gatekeeper Discovery). 51
IV.1.2. Đăng ký điểm cuối (Endpoint Registration). 52
IV.1.3. Định vị điểm cuối (Endpoint Location). 53
IV.1.4. Điều khiển kết nạp, xoá cuộc gọi, thay đổi thông l ợng và thông
báo trạng thái. 53
IV.2 Kênh báo hiệu cuộc gọi (Call Signalling Channel). 53
IV.3. Kênh điều khiển H.245. 54
V. Các giá trị đặc tr ng cuộc gọi. 55
V.1. Giá trị tham chiếu cuộc gọi CRV. 55

V.2. Conference ID và Conference Goal 55
VI. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi. 56
VI.1. Giai đoạn I - Thiết lập cuộc gọi (Call Setup). 56
VI.1.1. Thiết lập cơ bản - Cả hai điểm cuối đều ch a đăng ký. 56
VI.1.2. Thiết lập cuộc gọi có sự tham gia của gatekeeper 57
VI.1.2.1. Điều khiển kết nạp (Admission Control) 57
VI.1.2.2. Tr ờng hợp thiết lập cuộc gọi cả hai điểm cuối cùng đăng ký với
một gatekeeper. 58
VI.1.2.2. Các tr ờng hợp thiết lập cuộc gọi khác. 58
VI.2. Giai đoạn II - Khởi đầu truyền thông. 59
VI.3. Giai đoạn III - Thiết lập kênh tín hiệu media. 60
VI.4. Giai đoạn IV - Các dịch vụ cuộc gọi. 60
VI.4.1. Thay đổi thông l ợng cuộc gọi. 60
VI.4.2. Thông báo trạng thái. 62
VI.4.2.1. Thông báo trạng thái kênh RAS: 62
VI.4.2.2. Thông báo trạng thái cuộc gọi. 63
VI.4.3. Mở rộng hội nghị (AdHoc Conference Extension). 63
VI.5. Giai đoạn V - Kết thúc cuộc gọi. 63
3
VI.5.1. Xoá cuộc gọi đ ợc thực hiện bởi điểm cuối: 64
VI.5.2. Xoá cuộc gọi đ ợc thực hiện bởi gatekeeper. 64
VII. Nhận xét về chuẩn H.323. 65
VII.1. Các thuận lợi khi tuân theo chuẩn H.323. 65
VII.2. Các chú ý khi ứng dụng H.323 vào hệ thống VoIP thực tế. 66
Ch ơng IV: dịch vụ VoIp ứng dụng tại việt nam. 67
I. Cấu hình mạng Internet backbone 67
II. Một số phần mềm VoIP phổ biến hiện nay: 69
II.1. Phần mềm Skype: 69
II.2. Phần mềm GoogleTalk 75
II. 3. Phần mềm VoIP: FPT Phone Gọi điện thoại quốc tế từ Internet 75

II.4. Phần mềm VoIP Voice 777 77
III. Một số thiết bị gọi điện thoại VoIP: 80
III.1. Điện thoại VoIP MaxIP10: 80
III.2. Planet USB Phone UP 100: 80
III.3. Planet SKD 200 v DCT 100: 81
IV. Mô hình hệ thống mạng VoIP Công ty Cổ phần May Xuất khẩu Hà
Bắc. 81
IV.1. Sơ l ợc về doanh nghiệp 81
IV.2. Hệ thống quản lý và trao đổi thông: 83
V. H ớng phát triển của dịch vụ VoIP. 83
V.1. Mở rộng dịch vụ ra nhiều tỉnh, thành phố trong n ớc. 83
V.2. Triển khai dịch vụ điện thoại IP quốc tế. 84
Kết luận.86
Phụ lục 87
Tài liệu tham khảo89




4
Mở đầu
Tr ớc sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, ngày nay máy
tính đã trở nên không thể thiếu trong các văn phòng, công sở và dần có mặt trong
các gia đình. Xã hội phát triển dẫn đến sự bùng nổ về nhu cầu trao đổi và xử lý
thông tin Internet trở thành khái niệm quen thuộc đối với chúng ta. Internet là
nơi cung cấp nguồn thông tin khổng lồ v ợt xa các ph ơng tiện truyền thống nh :
truyền hình, báo in, internet còn cũng cấp các dịch vụ hữu ích khác nh truyền tải
dữ liệu ở dạng văn bản, âm thanh hay hình ảnh.
ở n ớc ta VoIP cũng đang phát triển rất mạnh mẽ với ứng dụng cho điện
thoại quốc tế nh : FPT phone, SnetPhone, Voice777 và dịch vụ gọi điện thoại

đ ờng dài 171 của VNPT, 178 của Viettel và 179 của EVN.
Trong thời gian thực tập và làm đồ án của minh em đã tìm hiểu về dịch vụ
gọi điện thoại dựa trên giao thức Internet VoIP (Voice over Internet Protocol).
Với u điểm nổi trội là giá thành của dịch vụ rẻ hơn hẳn so với dịch vụ điện thoại
truyền thống, dịch vụ này đang ngày một phát triển và mang lại lợi ích cho ng ời
sử dụng. Trong nội dung chính đồ án của mình em tìm hiểu tập chung vào 4 nội
dung chính:
Ch ơng 1. Tổng quan về điện thoại IP.
Ch ơng 2. Xử lý tín hiệu thoại của dịch vụ điện thoai IP.
Ch ơng 3. Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP.
Ch ơng 4. Dịch vụ VoIP ứng dụng tại Việt Nam
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa
Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên và đặc biệt là sự h ớng dẫn tận tình
của thầy giáo ThS Nguyễn Tiến Thành đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Huyền
5
Ch ơng I: Tổng Quan về Điện thoại IP.
I. Khái niệm điện thoại IP :
Trong một vài năm gần đây, số l ợng ng ời sử dụng Internet và số l ợng
máy chủ cung cấp dịch vụ đã tăng một cách mạnh mẽ. Song song với việc không
ngừng tăng nhu cầu sử dụng internet là sự xuất hiện đa dạng của các loại hình
dịch vụ mới chạy trên nền tảng kỹ thuật của mạng toàn cầu. Một trong số các
dịch vụ mới tỏ ra có rất nhiều hứa hẹn là điện thoại IP (IP Telephony, IP
Telephone, VoIP, Netphone, Internet Telephone). Khi ng ời dùng Internet đã
quen làm việc trực tuyến trong một thời gian dài trên mạng thì cũng rất tự nhiên
nếu họ muốn chiếc máy tính PC của mình trở thành một ph ơng tiện truyền thông
cho mọi loại hình dịch vụ khác. Thật may mắn là những tiến bộ trong công nghệ
điện tử, kỹ thuật nén và xử lý số liệu đã cho phép con ng ời tạo ra và sử dụng một
loại hình điện thoại dựa trên nền tảng kỹ thuật của giao thức Internet (IP: Internet

Protocol), đó chính là dịch vụ IP Telephony. Nói một cách ngắn gọn, IP
Telephony là một dịch vụ truyền thoại sử dụng công nghệ mạng IP kết hợp với
khả năng tính toán và xử lý dữ liệu của các thiết bị đầu cuối để thực hiện truyền
tải các cuộc đàm thoại.
Dịch vụ điện thoại IP bao gồm các dịch vụ truyền thoại, fax, multimedia,
qua những mạng IP đ ợc quản lý về chất l ợng dịch vụ (QoS). Các dịch vụ này
có thể đ ợc thực hiện hoàn toàn trong phạm vi mạng IP hoặc có thể đ ợc thực
hiện kết hợp giữa mạng IP và các mạng khác.

II. Đặc điểm của điện thoại IP.
Điện thoại IP là một dịch vụ truyền thoại qua các mạng IP. Mạng IP ở đây
là các mạng dữ liệu sử dụng bộ giao thức TCP/IP cho các chức năng tầng giao vận
(Transport Layer) và tầng mạng (Network Layer). Còn giao thức các tầng thấp
hơn (các giao thức truy cập mạng: Network Access Protocols) có thể là giao thức
trong mạng LAN, X.25, Frame Relay, ATM, hay PPP Bởi vậy so với điện thoại
chuyển mạch kênh thông th ờng điện thoại IP có nhiều khác biệt. Để thấy đ ợc
những khác biệt này, tr ớc hết ta xem xét đặc điểm mạng PSTN, mạng chuyển
mạch gói và mạng Internet.

II.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và Internet:
Mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN)
là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit
Switching). Chuyển mạch kênh là ph ơng pháp truyền thông trong đó một kênh
truyền dẫn dành riêng đ ợc thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay
nhiều nút chuyển mạch trung gian. Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng
bit truyền liên tục theo thời gian. Băng thông của kênh dành riêng đ ợc đảm bảo
và cố định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ
trễ thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation
time).

6












1
3
2
1
3
2
M¹ng chuyÓn
m¹ch gãi
4
1
3
2
1
3
2
4

DTEDCEDTE DCE
H×nh I.2: M¹ng chuyÓn m¹ch gãi
M¹ng chuyÓn
m¹ch kªnh

1

3

2

4

1

4

1

3

2

1

H×nh I.1: M¹ng chuyÓn m¹ch kªnh
7
Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching
Network) sử dụng hệ thống l u trữ rồi truyền (store-and-forward system) tại các
nút mạng. Thông tin đ ợc chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói đ ợc

thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền nh là địa chỉ nơi
gửi, địa chỉ nơi nhận Các gói thông tin đến nút mạng đ ợc xử lý và l u trữ trong
một thời gian nhất định rồi mới đ ợc truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử
dụng kênh có hiệu quả cao nhất. Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh
dành riêng nào đ ợc thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu
cuối th ờng không cố định, và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh
rất nhiều.
Xét trên quan điểm mô hình phân tầng OSI, việc truyền thông tin trong
mạng truyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói đ ợc minh hoạ nh trong hình
I.1 và hình I.2.
Khi các mạng số liệu trên thế giới đ ợc liên kết lại, một mạng số liệu lớn
đ ợc thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong internet là giao
thức IP (Internet Protocol). Cũng giống nh mạng điện thoại PSTN, mạng Internet
có quy mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phát triển các dịch vụ viễn
thông trên thế giới. Tuy nhiên, giữa chúng có sự khác biệt sâu sắc về mặt kỹ
thuật:
Khác nhau về kỹ thuật chuyển mạch: Mạng Internet sử dụng ph ơng
pháp định tuyến động (dynamic routing) dựa trên việc đánh địa chỉ
không mang tính địa lý (non-geographic addressing). Ng ợc lại mạng
PSTN, sử dụng ph ơng pháp chuyển mạch tĩnh (static switching) dựa
trên số điện thoại phụ thuộc vị trí của thuê bao (geographic telephone
numbering).
Kiến trúc mạng: Kiến trúc của Internet là phân tán. Sự thông minh
của Internet phân bố trên toàn bộ mạng. Các ứng dụng cung cấp dịch
vụ cho mạng là các phần mềm h ớng máy khách (client-oriented
software) và đ ợc bố trí khắp nơi trên mạng. Trong khi đó mạng PSTN
tập trung các ph ơng tiện truyền dẫn và các ch ơng trình điều khiển lại
với nhau tại một vài trung tâm trong mạng.
Kiến trúc phân tán của internet có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Nó tạo
cho internet tính linh hoạt trong triển khai và ứng dụng các công nghệ mới. Điều

này giải thích cho sự phát triển mạng mẽ của internet trong một vài năm gần đây.
II.2. Ưu điểm và nh ợc điểm của điện thoại IP:
Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số
liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP
và nó đ ợc áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của
công nghệ mang đến cho điện thoại IP những u điểm sau:
+ Giảm chi phí cuộc gọi: Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với
dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đ ờng dài giá rẻ
với chất l ợng chấp nhận đ ợc. Nếu dịch vụ điện thoại IP đ ợc triển khai, chi phí
cho một cuộc gọi đ ờng dài sẽ chỉ t ơng đ ơng với chi phí truy nhập internet.
8
Nguyên nhân dẫn đến chi phí thấp nh vây là do tín hiệu thoại đ ợc truyền tải
trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thời, kỹ thuật nén
thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64 Kbps xuống thấp tới 8 Kbps (theo tiêu chuẩn
nén thoại G.729A của ITU-T) kết hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý
ngày nay cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện
đ ợc với l ợng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ.
So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP, ta
thấy:
Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để
duy trì cho một kênh 64kbps suốt từ đầu cuối này tới đầu cuối kia
thông qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí này đối với các cuộc gọi
đ ờng dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn.
Trong tr ờng hợp cuộc gọi qua mạng IP, ng ời sử dụng từ mạng PSTN
chỉ phải duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại
địa ph ơng. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ
nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua mạng IP một cách có
hiệu quả nhất để tới đ ợc Gateway nối tới một mạng điện thoại khác có
ng ời liên lạc đầu kia. Việc kết nối nh vậy làm giảm đáng kể chi phí
cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã đ ợc thay thế bằng việc

truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.
+ Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong điện thoại
IP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên cùng một
mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm đ ợc chi phí đầu t để xây dựng những mạng
riêng rẽ.
+ Khả năng mở rộng (Scalability): Nếu nh các hệ tổng đài th ờng là
những hệ thống kín, rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong
mạng internet th ờng có khả năng thêm vào những tính năng mới. Chính tính
mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở rộng dễ dàng hơn so
với điện thoại truyền thống.
+ Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói
thông tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết lập kênh nào.
Gói chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông tin đã có thể đến đ ợc
đích. Do vậy, việc điều khiển cuộc gọi trong mạng IP chỉ cần tập trung vào chức
năng cuộc gọi mà không phải tập trung vào chức năng thiết lập kênh.
+ Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên
băng thông cung cấp cho một cuộc liên lạc là cố định (một kênh 64Kbps) nh ng
trong điện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn
nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu l u l ợng của mạng thấp, băng thông
dành cho liên lạc sẽ cho chất l ợng thoại tốt nhất có thể; nh ng khi l u l ợng của
mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất
l ợng thoại chấp nhận đ ợc nhằm phục vụ cùng lúc đ ợc nhiều ng ời nhất. Điểm
này cũng là một yếu tố làm tăng hiệu quả sử dụng của điện thoại IP. Việc quản lý
băng thông một cách tiết kiệm nh vậy cho phép ng ời ta nghĩ tới những dịch vụ
9
cao cấp hơn nh truyền hình hội nghị, điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ
ng ời ta đã không thực hiện vì chi phí quá cao.
+ Nhiều tính năng dịch vụ: Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra
nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại. Ví dụ cho biết thông tin về ng ời gọi tới
hay một thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị

đầu cuối duy nhất (Ví dụ nh một thiết bị IP Phone có thể có một số điện thoại
dành cho công việc, một cho các cuộc gọi riêng t ).
+ Khả năng multimedia: Trong một cuộc gọi ng ời sử dụng có thể vừa
nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác nh truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem
hình ảnh của ng ời nói chuyện bên kia.
Điện thoại IP cũng có những hạn chế:
+ Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển
mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh đ ợc và
độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có đ ợc một
dịch vụ thoại chấp nhận đ ợc, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt đ ợc
những yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm đ ợc tốc độ bit xuống), có khả
năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các
bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị
gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần đ ợc nâng cấp lên các
công nghệ mới nh Frame Relay, ATM, để có tốc độ cao hơn và/hoặc phải có
một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service). Tất cả các điều này làm
cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện đ ợc
trong những năm tr ớc đây.
+ Vấn đề bảo mật (security): Mạng Internet là một mạng có tính rộng khắp
và hỗn hợp (hetorogenous network). Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác
nhau cùng các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy
không có gì đảm bảo rằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng nh số liên lạc
truy nhập sử dụng dịch vụ của ng ời dùng đ ợc giữ bí mật.
Nh vậy, điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mới rất có
tiềm năng. Trong t ơng lai, điện thoại IP sẽ cung cấp các dịch vụ hiện có của điện
thoại trong mạng PSTN và các dịch vụ mới của riêng nó nhằm đem lại lợi ích cho
đông đảo ng ời dùng. Tuy nhiên, điện thoại IP với t cách là một dịch vụ sẽ
không trở nên hấp dẫn hơn PSTN chỉ vì nó chạy trên mạng IP. Khách hàng chỉ
chấp nhận loại dịch vụ này nếu nh nó đ a ra đ ợc một chi phí thấp và/hoặc
những tính năng v ợt trội hơn so với dịch vụ điện thoại hiện tại.

III. Mô hình của dịch vụ IP Telephony.

III.1. Các phần mềmVoIP.
Trong thực tế, VoIP đã đ ợc thực hiện bởi các ứng dụng phần mềm chạy
trên các máy tính PC. Các ứng dụng này cho phép hai máy tính có thể kết nối với
nhau qua nhờ một server. Các máy tính có trang bị multimedia có thể nói chuyện
với nhau qua kết nối internet nay. Phần mềm điển hình cho phép thực hiện truyền
thoại qua mạng IP là Microsoft NetMeeting của hãng Microsoft. Phần mềm
10
Skype (www.skype.com), phầm mềm Yahoo Messenger của hãng Yahoo
(www.yahoo.com) với tính năng Voice, một số phần mềm gọi điện thoại quốc tế
Voice 777 gồm: SnetPhone, Fone Xanh, FPT Phone
Giải pháp VoIP bằng phần mềm có u điểm là tạo đ ợc các cuộc nói
chuyện trên một diện rộng và không đòi hỏi một sự nâng cấp đặc biệt về phần
cứng nào. Tuy nhiên, giải pháp loại này hầu nh không đáp ứng đ ợc yêu cầu
chất l ợng trong điều kiện mạng internet vì lý do không điều khiển đ ợc băng
thông của mạng. Th ờng thì các phần mềm VoIP chỉ cho chất l ợng tạm đ ợc khi
việc truyền thoại diễn ra trong mạng nội bộ LAN. Ngoài ra, giải pháp loại này
ch a toàn diện, thiếu những tính năng quan trọng nh tính c ớc, nhận thực cuộc
gọi và ch a cung cấp đ ợc dịch vụ thoại cho đa số ng ời dùng trong mạng
chuyển mạch kênh. Dịch vụ thoại này chỉ có vai trò là một dịch vụ thêm vào cùng
với các dịch vụ internet truyền thống.
III.2. Mô hình dịch vụ VoIP quy mô nhà cung cấp dịch vụ.
III.2.1. Mô hình.
Để có thể là một dịch vụ độc lập, cần phải có một mô hình IP Telephony
toàn diện hơn, có khả năng đáp ứng đ ợc các yêu cầu:
Hoạt động song song cùng với mạng chuyển mạch kênh để có thể
mang dịch vụ thoại IP đến cho đông đảo ng ời sử dụng và tận dụng
đ ợc u thế chi phí thấp của việc truyền tín hiệu trên mạng chuyển

mạch gói.
Thực hiện đ ợc các chức năng cơ bản của một dịch vụ viễn thông nh tính
c ớc, quản lý cuộc gọi
Có thể thực hiện những chức năng mới của điện thoại IP.
Hình I.3: Mô hình dịch vụ VoIP
11
Mô hình mang tính nguyên lý cho dịch vụ điện thoại IP đ ợc trình bày
trong hình I.3.
Để hoạt động cùng với mạng chuyển mạch kênh, mô hình buộc phải bao
gồm hệ thống báo hiệu của mạng điện thoại. Có nh vậy nó mới có khả năng thiết
lập đ ợc một kết nối thông suốt giữa hai đầu cuối thông qua mạng IP. Trong mô
hình, hệ thống báo hiệu đ ợc sử dụng là SS7 nh ng trong thực tế hệ thống báo
hiệu có thể là những hệ thống báo hiệu khác nh R2
Các thành phần trong hệ thống VoIP bao gồm:
ỉ Media Gateway:
Chuyển đổi khuôn dạng thông tin: từ dạng thông tin ghép kênh theo
thời gian (TDM) trong mạng chuyển mạch kênh sang dạng gói
trong mạng IP và ng ợc lại.
Thực hiện các quá trình xử lý cần thiết khác nh : Nén tín hiệu thoại
(voice compression), nén khoảng lặng (silence suppression), triệt
tiếng vọng (echo cancellation)
Cung cấp nhiều giao diện vật lý cần thiết cho kết nối: Giao diện với
mạng chuyển mạch kênh (E1/T1, PRI-ISDN, ), giao diện với
mạng IP (Ethernet, Fast Ethernet, Frame Relay, ).
ỉ Signalling Gateway: Phục vụ cho báo hiệu giữa các terminal trong
mạng chuyển mạch kênh và các terminal trong mạng IP: Đóng gói lại các
thông điệp SS7 thành các gói phù hợp với mạng IP, lọc các dòng l u l ợng
không phù hợp Thành phần này kết hợp hoạt động của mạng IP và mạng
báo hiệu SS7.
ỉ Call Control Center:

H ớng dẫn Media Gateway cách thiết lập, xử lý và kết thúc dòng
thông tin media (thông tin thời gian thực) phục vụ cho cuộc gọi.
Xử lý thông tin báo hiệu.
Theo dõi trạng thái của tất cả các dòng media đang truyền trong hệ
thống.
Thực hiện nhiều dịch vụ của hệ thống: Tính c ớc, tạo ra các bản ghi
l u trữ, các chức năng quản lý mạng, quản lý cuộc gọi
ỉ Các thành phần khác: Bao gồm các terminal PSTN (máy điện thoại,
máy fax), tổng đài PSTN PBX; thiết bị trong mạng IP (IP phone, IP PBX).
Signalling Gateway có thể là một thiết bị độc lập hoặc đ ợc tích hợp với
Media Gateway vào một Gateway duy nhất.
Dung l ợng của các Gateway có thể biến đổi tuỳ thuộc vào những ứng
dụng cụ thể. Từ các gateway có dung l ợng nhỏ phục vụ cho hoạt động của một
văn phòng công ty tới các gateway công cộng có dung l ợng lớn và cực lớn để
phục vụ các cuộc gọi tới từng gia đình.
III.2.2. Hoạt động.
a) Mô hình đã đ a ra hai giải pháp VoIP:
12
Một là, giải pháp cho các doanh nghiệp (Enterprize): Thông th ờng các
mô hình thông tin của doanh nghiệp sử dụng hai liên kêt một cho các dịch vụ
thoại qua mạng PSTN và một cho kết nối internet để sử dụng các dịch vụ nh e-
mail, web Với giải pháp VoIP cho doanh nghiệp, các doanh nghiệp sử dụng
gateway của riêng họ để kết nối các thiết bị đầu cuối thoại truyền thống (máy
điện thoại, fax, PBX) vào Internet. Nhờ vậy, thoại và các dịch vụ internet đ ợc
tích hợp vào một đ ờng truyền chung thay vì phải dùng hai đ ờng truyền nh
tr ớc kia.

Hai là, giải pháp cho dịch vụ công cộng (Carier): Những gateway có dung
l ợng lớn đ ợc đ ợc nhà cung cấp dịch vụ IP Telephony bố trí, kết nối th ờng
xuyên vào mạng IP sẵn sàng cho ng ời sử dụng truy nhập tới để sử dụng dịch vụ
VoIP. Những ng ời sử dụng với các máy điện thoại thông th ờng truy nhập đến
gateway thông qua dịch vụ điện thoại tại địa ph ơng. Giải pháp này đ a dịch vụ
điện thoại IP đến đ ợc với phần lớn ng ời dùng, cung cấp cho ng ời dùng những
cuộc gọi đ ờng dài giá rẻ.
b) Quay số truy nhập dịch vụ.
Quay số truy nhập dịch vụ liên quan đến vấn đề là làm thế nào để định
h ớng cuộc gọi đi qua mạng IP mà không đi qua mạng PSTN nh dịch vụ điện
thoại thông th ờng (tr ờng hợp liên lạc phone to phone). Để truy nhập dịch vụ IP
Telephony ng ới sử dụng có thể có hai cách thức truy nhập tuỳ thuộc vào khả
năng của hệ thống.
Phones

PSTN

Internet
Mail Server

Web Server

A

S

C

E

N

D


M

A

X

A


S

C


E


N


D

Database
PBX
R

=

1

4

7

2

5

3

6

8

9

#

0

*

SEKR

R

=

1

4

7

2

5

3

6

8

9

#

0

*

SEKR

Fax

Internet
Mail Server

Web Server

A

S

C

E

N

D


M

A

X

A


S


C


E


N


D

Database
Media Gateway

R

=

1

4

7

2

5

3

6

8

9

#

0

*

SEKR

R

=

1

4

7

2

5

3

6

8

9

#

0

*

SEKR

Fax

Hình I.5: Mô hình thông tin của doanh
nghiệp với giải pháp VoIP
Hình I.4: Mô hình thông tin truyền
thống của doanh nghiệp
13
Quay số hai giai đoạn: Ng ời sử dụng quay số để liên lạc đến Gateway IP
Telephony và quá trình giao tiếp với gateway sẽ quyết định việc định h ớng tiếp
cuộc gọi đến terminal nào ở đầu bên kia. Việc t ơng tác với gateway có thể nhờ
liên lạc với nhân viên trực gateway hoặc thông qua một giao diện t ơng tác thoại
đ ợc cung cấp bởi hệ thống IVR của gateway (IVR - Interactive Voice
Response). Ph ơng pháp truy nhập kiểu này là duy nhất đối với những hệ thống
báo hiệu đơn giản nh hệ thống báo hiệu R2.
Quay số một giai đoạn: Với những khả năng mạnh của hệ thống báo hiệu
SS7, dịch vụ điện thoại IP có thể trở nên trong suốt đối với ng ời sử dụng giống
nh dịch vụ điện thoại truyền thống. Ng ời sử dụng quay một mã truy nhập đặc
biệt kèm theo số điện thoại đích và việc quay số chỉ phải thực hiện một lần. Căn
cứ vào mã truy nhập, hệ thống báo hiệu sẽ quyết định việc định tuyến cuộc gọi
thông qua mạng IP hay chỉ đi trong mạng PSTN nh thông th ờng.
c) Thiết lập cuộc gọi:
Xét tr ờng hợp ng ời sử dụng truy nhập dịch vụ IP Telephone từ trong
mạng PSTN đến một ng ời sử dụng khác cũng trong mạng PSTN. Để cuộc gọi có
thể đ ợc tạo ra, cần phải quan tâm đến ba giai đoạn báo hiệu thiết lập kết nối:
1. Giai đoạn thiết lập kết nối giữa ng ời gọi và Gateway đ ợc sử dụng để
truy nhập mạng IP (gateway 1).
2. Giai đoạn thiết lập cuộc gọi từ Gateway 1 và đến gateway đích
(gateway 2).
3. Giai đoạn thiết lập liên lạc từ gateway 2 tới máy điện thoại của ng ời
bị gọi

Các giai đoạn thiết lập 1 và 3 sử dụng hệ thống báo hiệu cuộc gọi trong
mạng PSTN nh trong dịch vụ điện thoại thông th ờng. Giai đoạn thiết lập liên
kết giữa các Gateway qua mạng IP sử dụng các thủ tục báo hiệu riêng dành cho
các ứng dụng truyền thông đa ph ơng tiện trong mạng gói. Các thủ tục này sẽ
đ ợc trình bày trong ch ơng III.
c) Thông tin thoại trong hệ thống VoIP
Tín hiệu thoại từ ng ời sử dụng đ ợc chuyển thành tín hiệu PCM ghép
kênh theo thời gian (TDM) truyền đến qua một hệ thống tổng đài để đến Media
Gateway của dịch vụ IP Telephony. Media gateway thực hiện việc triệt tiếng
vọng, nén tín hiệu, và đóng tín hiệu thoại đã đ ợc xử lý thành những gói để
truyền tới gateway đích qua mạng IP. Media gateway đích lại thực hiện việc
chuyển đổi dạng tín hiệu ng ợc lại để truyền đến ng ời sử dụng ở đầu dây bên
kia.
III.2.3. Nhận xét.
Mô hình IP Telephony trình bày nh trên có u điểm là một mô hình toàn
diện cho các cuộc liên lạc thoại qua mạng IP. Tuy nhiên để thực hiện đ ợc dịch
vụ cần giải quyết đ ợc các vấn đề: 1. Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP.
2. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP.
Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP bao gồm các vấn đề liên quan đến nén
thoại và đóng gói tín hiệu thoại để truyền đi trong điều kiện của mạng chuyển
14
mạch gói. Các vấn đề này bao gồm kích th ớc gói thoại, các thuật toán mã hoá
tín hiệu thoại giao thức đóng gói, đồng bộ hoá tín hiệu và các cơ chế đảm bảo
chất l ợng dịch vụ.
Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP tập trung vào các thủ tục thiết lập cuộc
gọi, kết thúc cuộc gọi, và các thủ tục khác cần thiết cho liên lạc thời gian thực
giữa các điểm cuối (end point) trong mạng IP.
Ch ơng II: Xử lý tín hiệu thoại của dịch vụ VoIP

I. Kích th ớc gói thoại:

Những nhà thiết kế hệ thống Voice over IP đều phải chú ý đến kích th ớc
của gói tín hiệu truyền trên mạng. Có rất nhiều yếu tố giới hạn kích th ớc của gói
thoại truyền trên mạng. Các lý do đó bao gồm:
a) Khả năng mất gói: Nếu kích th ớc các gói càng dài thì khi truyền khả
năng gói bị lỗi bit sẽ càng cao. Thông th ờng thì bên thu th ờng huỷ
những gói bị lỗi bit. Do vậy, khả năng mất mất gói tăng theo kích th ớc
của gói, đặc biệt là ở những nơi có tỷ lệ lỗi bit BER cao.
b) Trễ đóng gói: Với những ứng dụng điện thoại IP, chiều dài gói lớn đòi hỏi
thời gian tích lũy đủ số mẫu thoại cho gói lớn, tức là trễ đóng gói lớn. Xét
một ví dụ với một bộ codec 6,4 Kbps theo tiêu chuẩn G.723.1 và kích
th ớc gói thoại là 1500 bytes. Trong tr ờng hợp này, để có đ ợc một gói
thoại, trễ đóng gói phát sẽ là:
Độ trễ cả đi và về là:
Độ trễ này là quá lớn đối với tiêu chuẩn của một cuộc đàm thoại (giới hạn
của độ trễ là 500ms cho cả đi và về).
c) Hậu quả của mất gói đối với chất l ợng tín hiệu thoại: Thông tin truyền
trong các ứng dụng VoIP là nhạy cảm với thời gian. Những gói đến quá trễ
sẽ không còn tác dụng và bị coi là mất. Do vậy, cơ chế truyền lại các gói
lỗi không đ ợc áp dụng. Vì việc mất gói khi truyền tín hiệu trên mạng gói,
đặc biệt là internet, là không thể tránh đ ợc nên hậu quả của việc mất gói
đến tín hiệu phải đ ợc tối thiểu hoá. Kích th ớc gói càng lớn thì l ợng
thông tin bị mất trong một gói sẽ càng lớn. Các cuộc nghiên cứu đã cho
thấy, với dòng thoại PCM 64 Kbps, thông tin trong khoảng thời gian từ
32ms đến 64ms sẽ t ơng ứng với một âm vị. Đồng thời, nếu l u l ợng
thoại bị mất nằm trong khoảng từ 4ms đến 16ms thì tai ng ời sẽ không
phát hiện đ ợc. Kích th ớc của đơn vị dữ liệu ứng dụng (ADU -
Application Data Unit) đối với tín hiệu PCM 64Kbps, do đó, th ờng từ 32
đến 64 octets (bytes).
Tuy nhiên, để đảm bảo tính hiệu quả của giao thức kích th ớc của gói
thoại cũng không nên quá nhỏ. Trong quá trình xử lý, các đơn vị dữ liệu ở tầng

trên đ ợc thêm vào những phần tiêu đề để tạo thành đơn vị dữ liệu ở tầng d ới.
Nếu kích th ớc gói quá nhỏ, phần dữ liệu của gói sẽ chiếm tỷ lệ nhỏ trong toàn
bộ thông tin của gói. Kết quả là hiệu quả của việc truyền thông tin sẽ thấp.
s
sbit
bytesbitbytes
875,1
/10004,6
/81500
=
ì
ì
s75,32875,1
=
ì
15
Nh vậy kích th ớc gói thoại là một trong những yếu tố quyết định đến
chất l ợng của tín hiệu trong hệ thống VoIP. Kích th ớc thoại cần đ ợc giới hạn
lại để đảm bảo yêu cầu của thông tin thời gian thực, đồng thời cũng không nên
quá nhỏ để việc truyền thông tin đạt hiệu quả cao.

II. Mã hoá (nén) tín hiệu thoại:
Tín hiệu thoại trong hệ thống VoIP đ ợc xử lý theo quá trình sau:
1. Số hoá: Tín hiệu thoại t ơng tự đ ợc lấy mẫu với tần số 8 KHz rồi mã hoá
tuyến tính.
2. Nén: Dòng thoại số hoá này đ ợc nén xuống các tốc độ bit thấp hơn theo
nhiều chuẩn nén khác nhau nh : G.711 (PCM 64kb/s), G.722 (Wideband
Coder), G.723.1 (MPC-MLQ), G.726 (ADPCM), G.728 (LD-CELP),
G.729/G.729A (CS-ACELP).
Trong tr ờng hợp của Gateway giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh

(PSTN/ISDN), các dòng PCM 64Kbps luật A/ tại các giao diện mạng
PSTN/ISDN đ ợc chuyển đổi thành mã tuyến tính, triệt tiếng vọng rồi mới nén
theo một trong các chuẩn kể trên.
Mỗi ph ơng pháp nén có đặc điểm riêng và đ ợc chọn sử dụng trong
những điều kiện cụ thể của mạng. Để đánh giá các ph ơng pháp nén này, ta xem
xét chúng theo 4 đặc điểm:
a) Tốc độ bit (bit rate): Tốc độ bit là một đặc tính đầu tiên đ ợc nghĩ đến khi nói
về một ph ơng pháp nén thoại, nó biểu hiện mức độ nén tín hiệu của ph ơng
pháp. Các chuẩn nén thoại trên cho các tốc độ bit từ 6,4Kps/5,3Kbps
(G.723.1) đến 64 Kbps (G.711).
b) Độ trễ (Delay): Độ trễ là một đặc tính rất quan trọng đối với một ứng dụng
truyền thông thời gian thực. Ph ơng pháp nén cho tốc độ bit thấp th ờng có
độ trễ cao. Điều này có thể lý giải là để có thể nén tín hiệu, dòng thoại nhất
thiết phải đ ợc chia thành các khung rồi tiến hành nén thông tin của các
khung theo một thuật toán nào đó. Ph ơng pháp nén có tỷ số nén cao th ờng
đòi hỏi khung thoại phải lớn. Do vậy, độ trễ là một yếu tố phụ thuộc vào tốc
độ bit và kích th ớc khung thoại. Khung thoại càng lớn và tốc độ bit càng
chậm thì độ trễ càng cao.
c) Độ phức tạp (Complexity): Nén thoại đ ợc thực hiện bởi những bộ DSP
(Digital Speech Proccessor) hay bởi những CPU trong máy tính. Độ phức tạp
của ph ơng pháp nén đ ợc thể hiện ở số phép tính mà DSP hoặc CPU cần thực
hiện trong một đơn vị thời gian (MIPS - Millions of Instruction per Second) và
số l ợng bộ nhớ cần thiết cho thuật toán nén. Độ phức tạp của ph ơng pháp
liên quan đến giá thành của thiết bị.
d) Chất l ợng tin hiệu (Quality): Chất l ợng tín hiệu thoại liên quan đến tỷ số tín
hiệu trên tạp âm S/N của tín hiệu t ơng tự hay hệ số lỗi bit BER của dòng
thoại số tuyến tính đầu vào. Với những ph ơng pháp nén tín hiệu xuống tốc
độ thấp, ph ơng pháp mã hoá dựa trên mô hình phát âm. Mô hình này không
có khả năng kết hợp tín hiệu thoại với các loại tín hiệu khác (nhiễu). Kết quả
là chất l ợng âm thanh tạo lại giảm mạnh trong điều kiện nhiễu nền lớn. Hiện

t ợng này đ ợc đặc tr ng bởi độ trung thực trên nhiễu (robustness to
16
background noise). Hiện t ợng này đều đ ợc thấy ở các ph ơng pháp nén tín
hiệu d ới 16Kbps. Để xác định chất l ợng tín hiệu của các ph ơng pháp nén
tốc độ thấp, ng ời ta tiến hành các cuộc thử nghiệm so sánh chất l ợng của
các ph ơng pháp đó với chất l ợng của các ph ơng pháp đ ợc chọn làm
chuẩn trong các điều kiện khác nhau.
D ới đây là các tổng kết các đặc tính của các ph ơng pháp nén thoại
th ờng đ ợc sử dụng trong các hệ thống VoIP.


Chuẩn nén Tốc độ bit Kích th ớc khung thoại Độ phức tạp
G.711 PCM 64 Kb/s 125 s
G.723 ADPCM 32 Kb/s 125 s
G.722 48,56,64Kb/s 125 s
G.728 LD-CELP 16 Kb/s 625 s 30 MIPS
G.729 CS-ACELP

8 Kb/s 10 ms 20 MIPS
G.729A 8 Kbps 10 ms 10,5 MIPS
G.723.1 MPC-MLQ

5,3 & 6,4Kb/s 30 ms
16 MIPS; 2200
từ nhớ
Bảng II.1: Đặc tính của các ph ơng pháp nén thoại.

III. Đóng gói tín hiệu thoại - Bộ giao thức RTP/RTCP:
Tín hiệu thoại sau khi nén xuống tốc độ thấp đ ợc đóng gói lại để truyền
đi trong mạng chuyển mạch gói. Có nhiều cách thức đóng gói tín hiệu thoại để

truyền trong mạng IP. Một trong những cách thức đ ợc áp dụng nhiều nhất là bộ
giao thức RTP/RTCP nhờ tính linh hoạt và khả năng giám sát trạng thái dòng
thông tin một cách hiệu quả của nó.

III.1. Vai trò của RTP/RTCP:
Giao thức RTP (Realtime Transport Protocol) cung cấp các chức năng giao
vận phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu mang đặc tính thời gian thực nh là
thoại và truyền hình t ơng tác. Những dịch vụ của RTP bao gồm tr ờng chỉ thị
loại tải trọng (payload identification), đánh số thứ tự các gói, điền tem thời gian
(phục vụ cho cơ chế đồng bộ khi phát lại tín hiệu ở bên thu)
Thông th ờng các ứng dụng chạy giao thức RTP ở bên trên giao thức UDP
để sử dụng các dịch vụ ghép kênh (multiplexing) và kiểm tra tổng (checksum)
của dịch vụ này; cả hai giao thức RTP và UDP tạo nên một phần chức năng của
giao thức tầng giao vận. Tuy nhiên RTP cũng có thể đ ợc sử dụng với những giao
thức khác của tầng mạng và tầng giao vận bên d ới miễn là các giao thức này
cung cấp đ ợc các dịch vụ mà RTP đòi hỏi. Giao thức RTP hỗ trợ việc truyền dữ
liệu tới nhiều đích sử dụng phân bố dữ liệu multicast nếu nh khả năng nay đ ợc
tầng mạng hoạt động bên d ới nó cung cấp.
17
Một điều cần l u ý là bản thân RTP không cung cấp một cơ chế nào đảm
bảo việc phân phát kịp thời dữ liệu tới các trạm mà nó dựa trên các dịch vụ của
tầng thấp hơn để thực hiện điều này. RTP cũng không đảm bảo việc truyền các
gói theo đúng thứ tự. Tuy nhiên số thứ tự trong RTP header cho phép bên thu xây
dựng lại thứ tự đúng của các gói bên phát.
Đi cùng với RTP là giao thức RTCP (Realtime Transport Control Protocol)
có các dịch vụ giám sát chất l ợng dịch vụ và thu thập các thông tin về những
ng ời tham gia vào phiên truyền RTP đang tiến hành.
Giao thức RTP đ ợc cố tình để cho ch a hoàn thiện. Nó chỉ cung cấp các
dịch vụ phổ thông nhất cho hầu hết các ứng dụng truyền thông hội nghị đa
ph ơng tiện. Mỗi một ứng dụng cụ thể đều có thể thêm vào RTP các dịch vụ mới

cho phù hợp với các yêu cầu của nó. Các khả năng mở rộng thêm vào cho RTP
đ ợc mô tả trong một profile đi kèm. Ngoài ra, profile còn chỉ ra các mã t ơng
ứng sử dụng trong tr ờng PT (Payload type) của phần tiều đề RTP ứng với các
loại tải trọng (payload) mang trong gói.
Một vài ứng dụng cả thử nghiệm cũng nh th ơng mại đã đ ợc triển khai.
Những ứng dụng này bao gồm các ứng dụng truyền thoại, video và chuẩn đoán
tình trạng mạng (nh là giám sát l u l ợng). Tuy nhiên, mạng Internet ngày nay
vẫn ch a thể hỗ trợ đ ợc đầy đủ yêu cầu của các dịch vụ thời gian thực. Các dịch
vụ sử dụng RTP đòi hỏi băng thông cao (nh là truyền audio) có thể là giảm
nghiêm trọng chất l ợng của các dịch vụ khác trong mạng, Nh vậy những ng ời
triển khai phải chú ý đến giới hạn băng thông sử dụng của ứng dụng trong mạng.
III.2. Các ứng dụng sử dụng RTP :
III.2.1. Hội nghị đàm thoại đơn giản:
Các ứng dụng hội nghị đàm thoại đơn giản chỉ bao gồm việc truyền thoại
trong hệ thống. Tín hiệu thoại của những bên tham gia đ ợc chia thành những
đoạn nhỏ, mỗi phần đ ợc thêm vào phần tiêu của giao thức RTP. Tiêu đề RTP
mang thông tin chỉ ra cách mã hoá tín hiệu thoại (nh là PCM, ADPCM, hay
LPC ). Căn cứ vào thông tin này, các bên thu sẽ thực hiện giải mã cho đúng.
Mạng Internet cũng nh các mạng gói khác đều có khả năng xảy ra mất
gói và sai lệch về thứ tự các gói. Để giải quyết vấn đề này, phần tiêu đề RTP
mang thông tin định thời và số thứ tự các gói, cho phép bên thu khôi phục định
thời với nguồn phát. Sự khôi phục định thời đ ợc tiến hành độc lập với từng
nguồn phát trong hội nghị. Số thứ tự gói có thể đ ợc sử dụng để ớc tính số gói bị
mất trong khi truyền. Các gói thoại RTP đ ợc truyền đi theo các dịch vụ của giao
thức UDP để có thể đến đích nhanh nhất có thể.
Để giám sát số ng ời tham gia vào hội nghị và chất l ợng thoại họ nhận
đ ợc tại mỗi thời điểm, mỗi một trạm trong hội nghị gửi đi một cách định kỳ một
gói thông tin RR (Reception report) của giao thức RTCP để chỉ ra chất l ợng thu
của từng trạm. Dựa vào thông tin này mà các thành phần trong hội nghị có thể
thoả thuận với nhau về ph ơng pháp mã hoá thích hợp và việc điều chỉnh băng

thông.
III.2.1. Hội nghị điện thoại truyền hình:
Nếu cả hai dòng tín hiệu thoại và truyền hình đều đ ợc sử dụng trong hội
nghị thì ứng với mỗi dòng sẽ có một phiên RTP (RTP session) độc lập. Mỗi một
18
phiên RTP sẽ ứng với một cổng (port number) cho thu phát các gói RTP và một
cổng thu phát các gói RTCP. Các phiên RTP sẽ đ ợc đồng bộ với nhau để cho
hình ảnh và âm thanh ng òi dùng nhận đ ợc ăn khớp.
Lý do để bố trí các dòng thông tin thoại và truyền hình thành những phiên
RTP tách biệt là để cho các thiết bị đầu cuối chỉ có khả năng thoại cũng có thể
tham gia vào cuộc hội nghị truyền hình mà không cần có bất kỳ thiết bị hỗ trợ
nào.
III.2.1. Translator và Mixer:
Các ứng dụng miêu tả ở phần trên đều có điểm chung là bên thu và bên
phát đều sử dụng chung một ph ơng pháp mã hoá thoại. Trong tr ờng hợp một
ng ời dùng có đ ờng kết nối tốc độ thấp tham gia vào một hội nghị gồm các
thành viên có đ ờng kết nối tốc độ cao thì tất cả những ng ời tham gia đều buộc
phải sử dụng kết nối tốc độ thấp cho phù hợp với thành viên mới tham gia. Điều
này rõ ràng là không hiệu quả. Để khắc phục, một translator hoặc một mixer
đ ợc đặt giữa hai vùng tốc độ đ ờng truyền cao và thấp để chuyển đổi cách mã
hoá thích hợp giữa hai vùng. Điểm khác biệt giữa translator và mixer là mixer
trộn các dòng tín hiệu đ a đến nó thành một dòng dữ liệu duy nhất trong khi
translator không thực hiện việc trộn dữ liệu.

III.3. Khuôn dạng gói RTP:
Tiêu đề giao thức RTP bao gồm một phần tiêu đề cố định th ờng có ở mọi
gói RTP và một phần tiêu đề mở rộng phục vụ cho các mục đích nhất định.
III.3.1. Phần tiêu đề cố định:
Tiêu đề cố định có cấu trúc nh sau:
12 octets (byte) đầu tiên của phần tiêu đề có trong mọi gói RTP còn các

octets còn lại th ờng đ ợc mixer thêm vào trong gói khi gói đó đ ợc mixer
chuyển tiếp đến đích. ý nghĩa của các tr ờng nh sau: Version(V): 2 bit.
Tr ờng này chỉ ra version của RTP. Giá trị của tr ờng này là 2.
Padding (P): 1 bit.
0




1 2 3

0 1

2

3

4 5 6 7

8

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

P

X

CC M

PT sequence number
timestamp
synchronization source identifier (SSRC)
contributing source list (CSRC)

19
Nếu bit padding đ ợc lập, gói dữ liệu sẽ có một vài octets thêm vào cuối
gói dữ liệu. Octets cuối cùng của phần thêm vào này sẽ chỉ kích th ớc của phần
thêm vào này (tính theo byte). Những octets này không phải là thông tin. Chúng
đ ợc thêm vào để đáp ứng các yêu cầu sau:
Phục vụ cho một vài thuật toán mã hoá thông tin cần kích th ớc của
gói cố định.
Dùng để cách ly các gói RTP trong tr ờng hợp nhiều gói thông tin
đ ợc mang trong cùng một đơn vị dữ liệu của giao thức tầng d ới.
Extension (X): 1 bit.
Nếu nh bit X đ ợc lập, theo sau phần tiêu đề cố định sẽ là một tiêu đề mở
rộng.
Marker (M): 1 bit.
Tuỳ từng tr ờng hợp cụ thể mà bít này mang những ý nghĩa khác nhau ý
nghĩa của nó đ ợc chỉ ra trong một profile đi kèm.
Payload Type (PT): 7 bits.
Tr ờng này chỉ ra loại tải trọng mang trong gói. Các mã sử dụng trong
tr ờng này ứng với các loại tải trọng đ ợc quy định trong một profile đi kèm.
Sequence Number: 16 bits.
Mang số thứ tự của gói RTP. Số thứ tự này đ ợc tăng lên một sau mỗi gói
RTP đ ợc gửi đi. Tr ờng này có thể đ ợc sử dụng để bên thu phát hiện đ ợc sự
mất gói và khôi phục lại trình tự đúng của các gói. Giá trị khởi đầu của tr ờng
này là ngẫu nhiên.
Timestamp (tem thời gian): 32 bits.
Tem thời gian phản ánh thời điểm lấy mẫu của octets đầu tiên trong gói

RTP. Thời điểm này phải đ ợc lấy từ một đồng hồ tăng đều đặn và tuyến tính
theo thời gian để cho phép việc đồng bộ và tính toán độ jitter. B ớc tăng của đồng
hồ này phải đủ nhỏ để đạt đ ợc độ chính xác đồng bộ mong muốn khi phát lại và
độ chính xác của việc tính toán jitter. Tần số đồng hồ này là không cố định, tuỳ
thuộc vào loại khuôn dạng của tải trọng. Giá trị khởi đầu của tem thời gian cũng
đ ợc chọn một cách ngẫu nhiên. Một vài gói RTP có thể mang cùng một giá trị
tem thời gian nếu nh chúng đ ợc phát đi cùng một lúc về mặt logic (ví dụ nh
các gói của cùng một khung hình video). Trong tr ờng hợp các gói dữ liệu đ ợc
phát ra sau những khoảng thời gian bằng nhau (tín hiệu mã hoá thoại tốc độ cố
định, fixed-rate audio) thì tem thời gian đ ợc tăng một cách đều đặn. Trong
tr ờng hợp khác giá trị tem thời gian sẽ tăng không đều.
Số nhận dạng nguồn đồng bộ SSRC(Synchronization Source Identifier): 32 bits.
SSCR chỉ ra nguồn đồng bộ của gói RTP, số này đ ợc chọn một cách ngẫu
nhiên. Trong một phiên RTP có thể có nhiều hơn một nguồn đồng bộ. Mỗi một
nguồn phát ra một dòng các gói RTP. Bên thu nhóm các gói của cùng một nguồn
đồng bộ lại với nhau để phát lại tín hiệu thời gian thực. Nguồn đồng bộ có thể là
nguồn phát các gói RTP phát ra từ một micro, camera hay một RTP mixer.
Các số nhận dạng nguồn đóng góp (CSRC list - Contributing Source list): có từ 0
đến 15 mục mỗi mục 32 bít.
20
Các số nhận dạng nguồn đóng góp trong phần tiêu đề chỉ ra những nguồn
đóng góp thông tin và phần tải trọng của gói. Các số nhận dạng này đ ợc Mixer
chèn vào tiêu đề của gói và nó chỉ mang nhiều ý nghĩa trong tr ờng hợp dòng các
gói thông tin là dòng tổng hợp tạo thành từ việc trộn nhiều dòng thông tin tới
mixer. Tr ờng này giúp cho bên thu nhận biết đ ợc gói thông tin này mang thông
tin của những ng ời nào trong một cuộc hội nghị.
Số l ợng các số nhận dạng nguồn đóng góp đ ợc giữ trong tr ờng CC của
phần tiêu đề. Số l ợng tối đa của các số nhận dạng này là 15. Nếu có nhiều hơn
15 nguồn đóng góp thông tin vào trong gói thì chỉ có 15 số nhận dạng đ ợc liệt
kê vào danh sách.

Mixer chèn các số nhận dạng này vào gói nhờ số nhận dạng SSRC của các
nguồn đóng góp.
III.3.2. Phần tiêu đề mở rộng:
Cơ chế mở rộng của RTP cho phép những ứng dụng riêng lẻ của giao thức
RTP thực hiện đ ợc với những chức năng mới đòi hỏi những thông tin thêm vào
phần tiêu đề của gói. Cơ chế này đ ợc thiết kế để một vài ứng dụng có thể bỏ qua
phần tiêu đề mở rộng này (mà vẫn không ảnh h ởng tới sự hoạt động) trong khi
một số ứng dụng khác lại có thể sử dụng đ ợc phần đó.
Cấu trúc của phần tiều đề mở rộng nh hình III.3:
Nếu nh bit X trong phần tiêu đề cố địng đ ợc đặt bằng 1 thì theo sau
phần tiêu đề cố định là phần tiêu đề mở rộng có chiều dài thay đổi.
16 bit đầu tiên trong phần tiêu đề đ ợc sử dụng với mục đích riêng cho
từng ứng dụng đ ợc định nghĩa bởi profile. Th ờng nó đ ợc sử dụng để phân biệt
các loại tiều đề mở rộng.
Length: 16 bits.
Mang giá chiều dài của phần tiêu đề mở rộng tính theo đơn vị là 32 bits.
Giá trị này không bao gồm 32 bit đầu tiên của phần tiêu đề mở rộng.
0




1 2 3
0 1

2

3

4 5 6 7 8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
defined by profile length
header extension


Hình II.3: Tiêu đề mở rộng của gói RTP.
21
III.4. Giao thức điều khiển RTCP
Giao thức RTCP dựa trên việc truyền đều đặn các gói điều khiển tới tất cả
các ng ời tham gia vào phiên truyền. Nó sử dụng cơ chế phân phối gói dữ liệu
trong mạng giống nh giao thức RTP, tức là cũng sử dụng các dịch vụ của giao
thức UDP qua một cổng UDP độc lập với việc truyền các gói RTP.
III.4.1. Các loại gói điều khiển RTCP:
Giao thức RTCP bao gồm các loại gói sau:
SR (Sender Report): Mang thông tin thống kê về việc truyền và nhận
thông tin từ những ng ời tham gia đang trong trạng thái tích cực gửi.
RR (Receiver Report): Mang thông tin thống kê về việc nhận thông tin
từ những ng ời tham gia không ở trạng thái tích cực gửi.
SDES (Source Description items): mang thông tin miêu tả nguồn phát
gói RTP.
BYE: chỉ thị sự kết thúc tham gia vào phiên truyền.
APP: Mang các chức năng cụ thể của ứng dụng.
Giá trị của tr ờng PT (Packet Type) ứng với mỗi loại gói đ ợc liệt kê trong
bảng sau:

Loại gói SR RR SDES BYE APP
PT (Decimal) 200 201 202 203 204
Bảng II.2: Các loại gói RTCP và giá trị t ơng ứng của tr ờng PT
Mỗi gói thông tin RTCP bắt đầu bằng một phần tiêu đề cố định giống nh

gói RTP thông tin. Theo sau đó là các cấu trúc có chiều dài có thể thay đổi theo
loại gói nh ng luôn bằng số nguyên lần 32 bits. Trong phần tiêu đề cố định có
một tr ờng chỉ thị độ dài. Điều này giúp cho các gói thông tin RTCP có thể gộp
lại với nhau thành một hợp gói (compound packet) để truyền xuống lớp d ới mà
không phải chèn thêm vào các bit cách ly. Số l ợng các gói trong hợp gói không
quy định cụ thể mà tuỳ thuộc vào chiều dài đơn vị dữ liệu lớp d ới.
Mọi gói RTCP đều phải đ ợc truyền trong hợp gói dù cho trong hợp gói
chỉ có một gói duy nhất. Khuôn dạng của hợp gói đ ợc đề xuất nh sau:
Tiếp đầu mã hoá (Encription Prefix): (32 bit) 32 bit đầu tiên đ ợc để dành
nếu và chỉ nếu hợp gói RTCP cần đ ợc mã hoá. Giá trị mang trong phần này cần
chú ý tránh trùng với 32 bit đầu tiên trong gói RTP.
Gói đầu tiên trong hợp gói luôn luôn là gói RR hoặc SR. Trong tr ờng hợp
không thu, không nhận thông tin hay trong hợp gói có một gói BYE thì một gói
RR rỗng dẫn đầu trong hợp gói.
Trong tr ờng hợp số l ợng các nguồn đ ợc thống kê v ợt quá 31 (không
v a trong một gói SR hoặc RR) thì những gói RR thêm vào sẽ theo sau gói thống
kê đầu tiên. Việc bao gồm gói thống kê (RR hoặc SR) trong mỗi hợp gói nhằm
thông tin th ờng xuyên về chất l ợng thu của những ng ời tham gia. Việc gửi hợp
22
gói đi đ ợc tiến hành một cách đều đặn và th ơng xuyên theo khả năng cho phép
của băng thông.
Trong mỗi hợp gói cũng bao gồm gói SDES nhằm thông báo về nguồn
phát tín hiệu.
Các gói BYE và APP có thể có thứ tự bất kỳ trong hợp gói trừ gói BYE
phải nằm cuối cùng.
III.4.2. Khoảng thời gian giữa hai lần phát hợp gói RTCP:
Các hợp gói của RTCP đ ợc phát đi một một cách đều đặn sau những
khoảng thời gian bằng nhau để th ờng xuyên thông báo về trạng thái các điểm
cuối tham gia. Vấn đề là tốc độ phát các hợp gói này phải đảm bảo không chiếm
hết l u l ợng thông tin dành cho các thông tin khác.

Trong một phiên truyền, l u l ợng tổng cộng cực đại của tất cả các loại
thông tin truyền trên mạng đ ợc gọi là băng thông của phiên (session bandwidth).
L u l ợng này đ ợc chia cho các bên tham gia vào cuộc hội nghị. L u l ợng này
đ ợc mạng dành sẵn và không cho phép v ợt quá để không ảnh h ởng đến các
dịch vụ khác của mạng. Trong mỗi phần băng thông của phiên đ ợc chia cho các
bên tham gia phần l u l ợng dành cho các gói RTCP chỉ đ ợc phép chiếm một
phần nhỏ và đã biết là 5% để không ảnh h ởng đến chức năng chính của giao
thức là truyền các dòng dữ liệu media.



23
0




1 2 3
0 1

2

3

4 5 6 7 8

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

P

RC PT = 200 length
SSRC cña nguån göi gãi SR
NTP timestamp (32 bits giµ)
NTP timestamp (32 bits trÎ)
RTP timestamp
Sè l îng gãi ph¸t ®i cña nguån göi gãi SR
Sè l îng octets ph¸t ®i cña nguån göi gãi SR
SSRC_1 (SSRC cña nguån ®ång bé thø nhÊt)
fraction lost cumulative number of packets lost
extended highest sequence number received
interarrival jitter
last SR (LSR)
delay since last SR (DLSR)
SSRC_2 (SSRC cña nguån ®ång bé thø hai)

profile-specific extension

H×nh II.4: Gãi SR (Sender Report).