gateway trong công nghệ voip

Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP 1
DANH MỤC HÌNH VẼ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP 1
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP 1
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACELP Algebraic Code-Exited Linear
Prediction
Dự đoán tuyến tính kích thích
theo mã
ADPCM Adaptive Differential Pulse
Code Modulation
Điều chế xung mã vi sai thích
nghi.
ADSL Asynmetric Digital Suscriber
Line
Đường dây thuê bao số không đối
xứng.
ANSI American National Standards
Institute
Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ.
B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng.
BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần.
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập theo mã.
CELP Code Excided Linear Prediction Mã hoá dự đoán tuyến tính.

DCME Digital Circuit Multiplication
Equipment
Thiết bị ghép kênh số.
ECAN Echo Canceller Bộ triệt tiếng vọng
EFR Enhanced Full Rate Codec Bộ mã hoá tốc độ tiên tiến
EL Echo Loss Suy hao tiếng vọng
ERL Echo Return Loss Tổn hao tiếng vọng tại bộ hybrid
ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Tổ chức tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu.
ETSI European Telecomunication
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu.
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file.
GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper.
GK GateKeeper Gatekeeper.
GQoS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ.
GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper.
GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper.
IP Internet Protocol Giao thức Internet.
ITU International
Telecommunication Union
Tổ chức viễn thông quốc tế.
ITU-T ITU Telecommunication
Standardization Sector
Ngành chuẩn hoá viễn thông
thuộc tổ chức viễn thông quốc tế.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD

Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
ISDN Intergrated Service Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ.
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet.
LAN Local Area Network Mạng cục bộ.
LD-CELP Low Delay Code-Excited
Linear Prediction
Dự đoán tuyến tính theo mã có trễ
thấp.
LR Loudness Rating Tổn thất cường độ âm lượng.
LSTR Listenner’s Sidetone Rating Tham số suy hao cường độ nhiễu
phòng qua đường sidetone.
Lu, Ll Electrical Loss (upper), (lower) Suy hao tiếng vọng (đường phía
trên), (phía dưới).
Mbps Megabit per second Mêga bít trên 1 giây.
MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm.
MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm.
MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm.
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
MTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị
truyền tải.
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã.
PLC Packet Loss Concealment Giải thuật khắc phục tổn hao gói.
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng.
qdu
qduu, qdul

Quantization distortion unit
qdu upper, qdu lower
Đơn vị nhiễu lượng tử
qdu cho đường truyền và đường
thu.
RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng
thái
RLR Receive Loudness Rating Tổn hao cường độ âm lượng giữa
miệng người nói và một giao diện
trong mạng.
RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian
thực.
RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực
SCN Switched Curcuit Network Mạng chuyển kênh.
SGCP Simple Gateway Control
Protocol
Giao thức điều khiển gateway.
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên.
SPT Saigon PostTel Công ty Saigon Posttel.
SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7.
Tr Round Trip Delay Trễ vòng (trong mạch vòng 4
dây).
Tl lower Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
phía dưới (đường về phía A).
Tu upper Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường
phía trên (đường về phía B).
Tul upper=lower Trễ trung bình khi cho cả đường
phía trên và phía dưới.

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TIA Telecommunication Industry
Association
Tổ chức công nghiệp viễn thông
VNPT Viet Nam Post and Telecom Tổng công ty Bưu Chính Viễn
Thông Việt Nam.
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức
Internet.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ngành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu lớn. Sự
phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và công nghệ tin học đã đem lại cho
người sử dụng nhiều dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Nhiều nghiên cứu về công
nghệ IP (Internet Protocol) đã được tiến hành trong những năm vừa qua. Việc triển
khai các dịch vụ mang tính công nghệ mới này trên mạng viễn thông đang từng bước
được thực hiện. Một trong các dịch vụ này là điện thoại được truyền qua giao thức
Internet được gọi là VoIP (Voice over Internet Protocol) đang được triển khai và đưa
vào sử dụng.
Tính hấp dẫn của việc khai thác dịch vụ VoIP so với điện thoại truyền thống
không chỉ ở việc tiết kiệm chi phí mà còn ở các khả năng mở rộng các dịch vụ mới của
nó. VoIP cho phép kết hợp một cách chặt chẽ giữa mạng thoại và các mạng số liệu
(LAN, Internet). Trên cùng một đôi dây kết hợp với máy vi tính người dùng có thể vừa
truy nhập vào Internet, đồng thời vẫn thực hiện và nhận các cuộc gọi điện thoại, fax
Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài “Cổng
Gateway trong công nghệ VoIP” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục đích của đồ án là
tìm hiểu chi tiết về quá trình thiết lập và giải phóng một cuộc gọi VoIP sử dụng các
giao thức phổ biến là SIP và H.323, kiến trúc phần cứng và phần mềm thiết bị
Gateway.
Nội dung chi tiết bao gồm:

Chương I: Tổng quan về dịch vụ VoIP: Đề cập đến các ưu điểm của VoIP so với điện
thoại chuyển mạch kênh truyền thống và các dịch vụ chính do VoIP cung cấp.
Chương II: Các giao thức trong VoIP: Tìm hiểu về hai giao thức báo hiệu VoIP cơ
bản là SIP và H.323.
Chương III: Kiến trúc thiết bị Gateway: Tìm hiểu chức năng hoạt động của thiết bị
Gateway.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa
viễn thông và đặc biệt là cô giáo, Ths.Nguyễn Thanh Trà đã tận tình hướng dẫn em
hoàn thành đồ án này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan
tâm và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2010
Sinh viên: Hoàng Ngọc Chiến
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP
1.1. Giới thiệu
Có thể nói phát minh quan trọng nhất trong thế kỷ 19 của loài người là phát
minh ra chiếc điện thoại của Alexander Graham Bell. Từ đó đến nay điện thoại trở
thành một vật dụng không thể thiếu đối với thế giới. Lợi ích mà điện thoại mang lại cho
con người là không thể phủ nhận. Tuy nhiên chi phí cho dịch vụ điện thoại không phải
là rẻ khi so sánh với các chi phí sinh hoạt thông thường trong gia đình và chi phí kinh
doanh. Cước phí cho cuộc gọi nội hạt đã cao nhưng cho cuộc gọi đường dài còn cao
hơn và đặc biệt là cuộc gọi quốc tế. Đối với các cơ quan doanh nghiệp thường xuyên
phải thực hiện các cuộc gọi đi quốc tế thì đây quả thực là một vấn đề lớn.
Công nghệ VoIP ra đời đã giải quyết vấn đề trên. Do đặc điểm về mặt công nghệ
mà chi phí giá thành của cuộc gọi VoIP rẻ hơn rất nhiều so với giá thành của điện thoại
chuyển mạch kênh truyền thống. Thay vì sử dụng một kênh logic cố định để truyền các
tín hiệu thoại, thì công nghệ VoIP đóng gói các tín hiệu thoại và gửi chúng qua mạng
nền IP như mạng Internet. Kết quả là chi phí tài nguyên cho cuộc gọi được tiết kiệm

đáng kể. Do các tín hiệu thoại được truyền đi dưới dạng gói mà cuộc gọi chia sẻ tài
nguyên với tất cả các cuộc gọi khác. Mạng có thể tận dụng các khoảng thời gian thuê
bao ngừng nói để chèn các gói tin dữ liệu khác vào kênh truyền (như các gói tin của
cuộc gọi khác hay các gói tin dữ liệu). Như vậy chi phí giá thành tài nguyên cho mạng
cho một cuộc gọi sẽ giảm đi và người dùng phải trả ít tiền hơn. Cũng do sử dụng mạng
gói nên các dịch vụ đưa ra cũng phong phú hơn.
Mặc dù chất lượng chưa được tốt nhưng chi phí thấp so với điện thông thường
đã trở thành yếu tố cạnh tranh và giúp nó tồn tại. Bắt đầu phát triển lớn mạnh và kéo
theo việc ra đời của các tổ chức chuẩn hoá liên quan như ITU có các chuẩn sau
H.250.0, H.245, H.225 (Q.931): cho quản lý; H.261, H.263 cho mã hoá video; các
chuẩn G cho xử lý thoại…Có rất nhiều chuẩn nhưng đang có xu hướng hội tụ thành hai
chuẩn H.323 của ITU và SIP của IETF.
Voice over IP: được hiểu là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP. Vì đặc
điểm của mạng gói là tận dụng tối đa việc sử dụng băng thông mà ít quan tâm tới thời
gian trễ lan truyền và xử lý trên mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thời gian
thực, cho nên người ta đã bổ sung vào mạng các phần tử mới và thiết kế các giao thức
phù hợp để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng. Nó không chỉ truyền
thoại mà còn truyền cho các dịnh vụ khác như truyền hình và dữ liệu. Sự xuất hiện
VoIP ở Việt Nam đã cung cấp cho xã hội một dịch vụ điện thoại đường dài có cước phí
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
1
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
thấp hơn nhiều so với dịch vụ điện thoại đường dài truyền thống với chất lượng mà
người sử dụng có thể chấp nhận được.
1.2. Các mô hình truyền thoại qua mạng IP.
Truyền thông thoại qua môi trường Internet chứ không qua môi trường PSTN
như thông thường đã được Vocaltec hiện thực hoá lần đầu tiên vào tháng 2 năm 1995
khi Vocaltec đưa ra phần mềm điện thoại internet. Phần mềm này được thiết kế cho nền
máy tính cá nhân PC 486/33 MHz (hoặc cao hơn) có trang bị card âm thanh, loa, micro
thoại và modem, phần mềm thực hiện nén tín hiệu thoại và chuyển đổi thành các gói tin

IP để truyền dẫn qua môi trường Internet.
Các cuộc gọi thông qua mạng PSTN nội hạt đến Gateway Server gần nhất, tại
đó, tín hiệu thoại được số hoá (nếu chưa số hoá), nén vào các gói tin IP và chuyển lên
Internet để truyền tải đến Gateway ở phía đầu cuối thu. Với việc hỗ trợ cho cả các cuộc
thoại PC-to-telephone, telephone-to-PC và telephone-to-telephone, điện thoại Internet
đã chiếm được vai trò quan trọng trong hướng phát triển tiến tới tích hợp các mạng
thoại và mạng dữ liệu. Như vậy, về nguyên tắc các dịch vụ thoại qua giao thức IP bao
gồm một số loại sau đây:
 Máy điện thoại tới máy điện thoại (Phone to Phone).
 Máy tính tới máy điện thoại (PC to Phone).
 Máy tính tới máy tính (PC to PC).
1.2.1. Phone to phone.
Trong loại hình dịch vụ này, bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng điện thoại
Hình 1-1: Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
2
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
thông thường. Gateway ở mỗi phía làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu thoại PCM 64 Kbps
thành các gói tin IP và ngược lại. Các gói tin này được gửi từ bên nói tới bên nghe trong
một mạng gói hoạt động dựa trên giao thức IP
1.2.2. PC to phone.
Trong loại hình dịch vụ này, người gọi sử dụng một máy tính đa phương tiện
để thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao cố định PSTN hoặc thuê bao di động thông
thường. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông qua máy tính được đóng gói vào các gói
tin IP truyền qua mạng IP tới Gateway. Tại đó, các gói tin IP được chuyển đổi thành tín
hiệu 64 Kbps thông thường và chuyển tới tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi. Sau đó,
chuyển tới máy điện thoại của thuê bao bị gọi.
Hình 1-2: Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại.
1.2.3. PC to PC.
Trong loại hình dịch vụ này, hai PC có thể được kết nối trực tiếp với nhau trong

Hình 1-3: Kết nối từ máy tính tới máy tính.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
3
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
cùng một mạng IP hay giữa các mạng IP với nhau thông qua một mạng trung gian khác
(như ISDN/PSTN). Trong các kết nối này, các PC đóng vai trò như các đầu cuối VoIP.
Nó là một máy tính đa phương tiện gồm sound card, loa, micro và có phần mềm phục
vụ dịch vụ thoại Internet. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông thường qua máy tính
đa phương tiện được đóng vào các gói IP và truyền qua mạng. Hai đầu cuối có thể ở
trong cùng một mạng IP hoặc thuộc các mạng IP khác nhau. Trong trường hợp thứ hai,
các mạng IP có thể được kết nối với nhau qua một mạng trung gian. Mạng này có thể là
ISDN, PSTN hay Internet.
1.3. Kỹ thuật nén và mã hóa trong VoIP.
1.3.1.Giới thiệu chung.
Tiếng nói muốn truyền từ phía phát sang phía nhận cần phải chuyển đổi thành
dạng số một các có hiệu quả và sau đó có thể giải điều chế để có thể tái tạo lại tiếng nói
gần giống như tiếng nói gốc. Chất lượng tiếng nói trong VoIP bị ảnh hưởng rất lớn bởi
chúng. Tiêu chuẩn đánh giá thuật toán điều chế tiếng nói. Để đánh giá một bộ Code hay
Decode, người ta dựa vào những tiêu chuẩn sau:
+ Chất lượng: Chất lượng điều chế phải đảm bảo vì chất lượng tồi sẽ làm cho
tiếng nói thu được bị méo đi, làm giảm chất lượng chung của hệ thống.
+ Tốc độ điều chế: Điều chế và giải điều chế là một công đọan trong toàn bộ
cuộc thoại. Trễ trong mỗi công đoạn đều cộng thêm vào trễ toàn thể. Tốc độ điều chế và
giải điều chế càng cao càng tốt vì nó giúp giảm trễ chung của cuộc truyền, đảm bảo
yêu cầu về tính thời gian thực .
+ Tỉ lệ nén: Qua bộ Code, người ta mong muốn dữ liệu được nén càng nhiều
càng tốt, nghĩa là cần ít bit để biểu diễn cho một lượng tiếng nói, với mục đích làm cho
dòng tiếng nói chiếm ít dải thông của kênh truyền. Tỉ lệ nén cao sẽ tiết kiệm được
đường truyền.
+ Độ phức tạp thuật toán: Thuật toán Code càng phức tạp thì càng đòi hỏi nhiều

tài nguyên như CPU, bộ nhớ. Code quá phức tạp sẽ gây khó khăn nhiều hơn
- Lý thuyết điều chế tiếng nói
Tín hiệu tiếng nói bản thân nó là dạng tương tự, để truyền đi hoặc đưa qua các
khối xử lý, chúng ta phải số hóa nó để chuyển nó sang dạng số. Hai bước để biến một
tín hiệu tiếng nói tương tự thành số, đó là rời rạc hóa về thời gian ( lấy mẫu) và lượng
tử hóa về biên độ ( lượng tử hóa).
Trong quá trình số hóa, sóng âm tương tự sẽ được lấy mẫu tại một tốc độ cố định.
Lượng tử hóa xảy ra ở mỗi mẫu (Sample) khi biên độ của tín hiệu tại thời điểm đó được
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
4
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
đo đạc và đậi diện bằng những giá trị lượng tử gần nó nhất. Đầu ra của quá trình trên
được gọi là âm thanh dạng số.
Hình 1-4: Mô tả quá trình truyền tiếng nói từ phía gửi tới phía nhận.
+ Lấy mẫu: Việc lấy mẫu tín hiệu tương tự tuân theo định luật lấy mẫu:
Fs >= 2 Fmax, trong đó Fs là tần số lấy mẫu và Fmax là tần số cực đại của tín hiệu. Đối
với tiếng nói, dải tần số quan trọng nằm trong khoảng từ 40 Hz đến 3400 Hz, vì thế ta
có thể lấy mẫu với Fs = 8kHz. Trước khi lấy mẫu trực tiếp tín hiệu tương tự, người ta
cho nó đi qua một bộ lọc thông thấp với tần số cắt là Fc, bộ lọc này có tác dụng loại bỏ
đi các thành phần tần số cao hơn tần số cắt. Điều này không làm ảnh hưởng nhiều đến
chất lượng tiếng nói vì phần lớn năng lượng tiếng nói tập chung ở miền tần số thấp. Sở
dĩ phải cho qua bộ lọc thông thấp như vậy vì nhờ đó sẽ tránh được hiện tượng trùm phổ
khi ta lấy mẫu với Fs >= 2Fc. Giá trị mẫu lúc này là giá trị tức thời tại lúc lấy mẫu.
+ Lượng tử hóa: Sau khi rời rạc hóa về mặt biên đọ và tín hiệu tương tự, chúng
ta thu được các giá trị biên độ tức thời của tín hiệu. Lượng tử hóa được hiểu là cách
biểu diễn một mẫu tín hiệu bằng giá trị N bit. Ta tìm cách rời rạc hóa miền giá trị của
nó bằng cách dùng N bit nhị phân biểu diễn các giá trị gần đúng của biên độ. Với N bit
của mã nhị phân ta có 2 mũ N giá trị khác nhau. Các giá trị tức thì của biên độ sẽ được
làm tròn tới giá trị gần nhất trong miền 2 mũ N giá trị rời rạc. Sai số của miền làm tròn
được gọi là sai số lượng tử.

SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
5
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
1.3.2. Kỹ thuật nén trong VoIP.
a. Nguyên lý chung của bộ nén CELP.
Tín hiệu kích thích là một mục từ của một bảng mã rất lớn được phân bố một
cách ngẫu nhiên. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP được đưa ra trong
hình 1.5.
- Tại phía phát :Các tham số của bộ lọc tổng hợp cùng tăng ích và độ trễ của các
bảng mã (bao gồm bảng mã thích ứng và bảng mã ngẫu nhiên )được truyền đi .
- Tại phía thu :cũng sử dụng những bảng thích ứng và ngẫu nhiên như thế để xác
định tín hiệu kích thích tại lối vào bộ lọc tổng hợp LPC để tạo tiếng nói tổng hợp.
Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP.
Bảng mã kích thích gồm L từ mã (là các véc tơ ngẫu nhiên ) có độ dài N mẫu
(thông thường L=1024,N=40 mẫu ứng với một khung kích thích 5ms) .Bằng cách tìm
kiếm triệt để toàn bộ bảng mã ngẫu nhiên người ta sẽ chọn được tín hiệu kích thích của
một khung tiếng nói dài N mẫu.Bộ lọc tổng hợp đã tính trọng số được cho bởi :
Độ phức tạp của bộ mã hoá này tăng khi tốc độ bit giảm.Thí dụ CELP có thể cho
tiếng nói tốc độ thấp tới 4.8 kbps với trả giá rất cao về đòi hỏi tính toán do : tín hiệu
kích thích tối ưu được tìm kiếm thông qua bảng mã rất lớn (kích thước bảng mã thường
gồm khoảng 1024 mục từ ) .
Đối với bảng mã có 1024 từ mã và một khung kích thước 40 mẫu thì cần thực
hiện khoảng 40.000 phép nhân để soát bảng mã .
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
6
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
Có thể nhận xét rằng : nhược điểm của phương pháp CELP là : có một thủ tục đòi hỏi
tính toán rất lớn rất khó có thể thực hiện trong thời gian thực .Vậy có một phương pháp
đơn giản hoá thủ tục soát bảng mã sao cho không ảnh hưởng tới chất lượng tiếng nói
.Đó là phương pháp sử dụng các bảng mã đại số ACELP (Algebraic CELP) trong đó

các bảng mã được tạo ra nhờ các mã sửa lỗi nhị phân đặc biệt và để nâng cao hiệu quả
rà soát bảng mã, người ta sử dụng các bảng mã đại số có cấu liên kết CS-ACELP
(Conjugate-Structure ACELP) .Khuyến nghị ITU G.729 đưa ra nguyên lý của bộ mã
hoá tiếng nói sử dụng phương pháp CS-ACELP mã hoá tiếng nói tốc độ thấp 8kbps.
b. Phương pháp nén LD-CELP -G728.
Nén tiếng nói kiểu LD-CELP (Low Delay CELP) ở tốc độ 16Kbps. Nguyên lý
của bộ mã này kế thừa CELP với kiểu tìm kiếm phân tích bằng tổng hợp. Ngoài ra nó
sử dụng kiểu thích nghi backward đối với hai khối dự đoán âm sắc và độ khuyếch đại
để đạt tới chế thuật toán là 0,625 ms. Chỉ có phần index của codebook được truyền đi
hay vì truyền tất cả các tham số đặc trưng của CELP. Các hệ số dự đoán được cập nhập
thông qua phân tích LPC các mẫu tiếng nói được lượng tử hoátrước đó. Độ khuyếch đại
được cập nhật bằng cách sử dụngc ác thông tin nhúng trong các kích thích được lượng
tử hóa trước đó. Kích thước khối của vector kích thích và khối thích nghi độ khuyếch
đậi chỉ là 5 mẫu. Bộ lọc trọng số thụ cảm được cập nhạt bằng cách phân tich LPC của
tiếng nói không được tử hóa .
Bộ nén LD-CELP: Sau khi chuyển đổi tín hiệu từ dạng luật u hay luật A sang
dạng PCM đều, tín hiệu đầu vào được phân chia thành từng khối, mỗi khối gồm 5 mẫu
tín hiệu kế tiếp nhau. Với mỗi một khối vào được coi như một vector gồm 5 thành phần
và bộ mã hóa sẽ tiến hành tìm kiếm ở trong codebook xem codevector nào gần với
vector vào nhất trong số 1024 codevector ( được lưu trữ trong codebook) thông
qua bộ lọc tổng hợp và đơn vị cân đối đọ khuyếch đại. Codevector được chọn dựa vào
tiêu chuẩn cực tiểu hóa bình phương sai số giữa vector vào và codevector. Sau đó10 bit
index của codevector đó sẽ được truyền sang bộ giải mã. Đồng thời codevector đã chọn
đó được đưa qua bộ lọc tổng hợp và đơn vị cân đối đọ khuyếch đai để thiết lập khả
năng nhớ chính xác của bộ lọc để dùng cho việc mã
vector vào tiếp theo. Các hệ số của bộ lọc tổng hợp và độ khuyếch đại được cập nhật
đều đặn dựa vào phương pháp thích nghi backward
Dựa trên cơ sở các tín hiệu vừa được lượng tử hóa và kích thích được cân đối độ
khuyếch đại. Bộ giải nén LD-CELP: Việc giải điều chế cũng được tiến hành theo đơn vị
từng khối một. Dựa vào 10 bit index nhận được từ bên phát, bộ giải điều chế thực hiện

việc tìm kiếm trong bảng để trích ra codevector tương ứng từ codebook.
Codevector này sau đó được cho qua đơn vị cân đối đọ khuyếch đại và bộ lọc tổng hợp
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
7
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
để tạo ra vector tín hiệu. Các hệ số của bộ lọc tổng hợp và độ khuyếch đại cũng được
cập nhật theo cách thức giống như là của bộ điều chế. Vector tín hiệu sau đó được đưa
qua bộ lọc sau(Postfilter) để nâng cao chất lượng tín hiệu. Các hệ số của bộ lọc
postfilter được cập nhật đều đặn dựa trên những thông tin có sẵn ở bộ giải điều chế. 5
mẫu tín hiệu của vector tín hiệu sau đó được chuyển thành 5 mẫu tín hiệu ra ở dạng luật
µ hay luật A.
a)
b)
Hình 1-6 a) bộ nén LD – CELP. b) bộ giải nén LD-CELP
c. Nguyên lý kỹ thuật nén CS-ACELP .
Bộ nén CS-ACELP thực hiện trên các khung tiếng nói chu kỳ 10 ms tương
đương với 80 mẫu tại tốc độ lâý mẫu 8000 mẫu /s.Cứ mỗi một khung 10 ms ,tín hiệu
tiếng nó lại được phân tích để trích lấy các tham số của bộ mã CELP (đó là :các hệ số
của bộ lọc dự báo thích ứng ,chỉ số các bảng mã cố định và bảng mã thích ứng cùng với
tăng ích của bảng mã ). Các tham số này sẽ được mã hoá và truyền đi.Sự phân bố bit
của các tham số mã hoá được trình bày ở bảng 1-1 dưới đây:
Tại phía thu: sử dụng các tham số này để khôi phục các tham số tín hiệu kích thích và
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
8
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
các tham số của bộ lọc tổng hợp .Tín hiệu tiếng nói sẽ được khôi phục bằng cách lọc
các tham số tín hiệu
Tham số Từ mã
Số bit trong
khung con 1

Số bit trong
khung con
2
Tổng số bít
trong 1
khung
Các cặp vạch phổ L0,L1,L2,L3 18
Độ trễ mã thích ứng P1,P2 8 5 13
Độ chẵn lẻ trễ trước P0 1 1
Chỉ số mã cố định C1,C2 13 13 26
Dấu mã cố định S1,S2 4 4 8
Các bộ khuyếch đại
mã(Bước 1)
GA1,GA2 3 3 6
Các bộ khuyếch đại
mã(Bước 2)
GB1,GB2 4 4 8
Tổng cộng: 80
Bảng 1-1: Sự phân bố bit của các tham số của thuật toánCS-ACELP tốc độ 8
kbit/s (khung 10 ms)
Bộ lọc tổng hợp ngắn hạn dựa trên cơ sở bộ lọc dự báo tuyến tính LP bậc 10. Bộ
lọc tổng hợp dài hạn ,hay bộ lọc tổng hợp độ cao dung cho việc làm tròn mã thích ứng.
Sau khi khôi phục ,nhờ bộ lọc sau tiếng nói sẽ làm tăng độ trung thực. Sơ đồ khối bộ
kích thích này thông qua bộ lọc tổng hợp ngắn hạn. nén CS-ACELP được mô tả
Tín hiệu đầu vào đưa qua bộ tiền xử lý ,bộ này có hai chức năng :lọc thông cao
và tính toán tín hiệu.Tín hiệu đầu ra bộ tiền xử lý là tín hiệu đầu vào của các khối tổng
hợp tiếp sau.Sự tổng hợp dự báo tuyến tính (LP)được thực hiện một lần trong một
khung 10ms để tính các hệ số của bộ lọc dự báo tuyến tính (LP).Các hệ số này được
biến đổi thành các cặp vạch phổ (LSP) và được lượng tử bằng phương pháp lượng tử
hoá véc tơ dự báo hai bước (VQ) 8 bit.

SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
9
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
Hình 1-7: Sơ đồ bộ nén CS – ACELP
Tín hiệu kích thích được lựa chọn bằng cách cực tiểu hoá sai số ,có tính đến
trọng số thụ cảm ,giữa tiếng nói gốc và tiếng nói tổng hợp.Các tham số kích thích
(gồm :bảng mã cố định và bảng mã thích ứng)được xác dịnh qua từng khung con
5ms(tương đương 40mẫu).Các hệ số của bộ lọc LP đã được lượng tử và chưa được
lượng tử được sử dụng cho phân khung thứ 2 ,còn tại phân khung thứ nhất các hệ số
của bộ lọc LP đã được nội suy sẽ được sử dụng (trong cả hai trường hợp đã lượng tử và
chưa lượng tử).Độ trễ bước mạch vòng hở sẽ được tính toán một lần trong một khung
10ms dựa trên độ lớn tín hiệu thoại .Sau đó các phép tính này sẽ lặp lại trong từng phân
khung tiếp theo.Tín hiệu ban đầu x(n) được tính bằng các lọc độ dư LP thông qua bộ
lọc tổng hợp W(z)/A(z).Trạng thái ban đầu của bộ lọc này Là Tín hiệu lỗi giữa tín hiêu
dư LP và tín hiệu kích thích .Sự phân tích bước của mạch vòng đóng sẽ thực hiện sau
đó (để tìm độ trễ mã thích ứng và độ khuếch đại )dùng tín hiệu ban đầu x(n) và đặc
tuyến xung h(n) ,bằng cách làm tròn giá trị độ trễ bước của mạch vòng hở.Độ trễ bước
được mã hoá bằng mã 8 bit trong phân khung thứ nhất ,độ vi sai của độ trễ được mã hoá
bằng mã 5 bit trong phân khung thứ 2 .Tín hiệu x'(n) là tín hiệu của 2 tín hiệu :tín hiệu
ban đầu x(n) và tín hiệu mã thích ứng -là tín hiệu mã cố định.Tín hiệu này được dùng
trong việc tìm tín hiệu kích thích tối ưu .Giá trị kích thích mã cố định được mã hoá
bằng mã đại số 17 bit(trong đó :chỉ số bảng mã cố định được mã hoá bằng từ mã
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
10
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
C1,C2-13 bit. Dấu bảng mã cố định được mã hoá bằng từ mã S1,S2-3bit).Các bộ
khuếch đại bảng mã cố định và bảng mã thích ứng được lượng tử hoá bằng véc tơ 7
bit(Trong đó:ở bước 1 được mã hoá bằng từ mã GA1,GA2 -3 bit ;ở bước 2 được mã
hoá bằng từ mã GB1,GB2-4 bit ).tại đây sự dự đoán trung bình động MA cho bộ
khuếch đại mã cố định .Cuối cùng ,dựa vào các bộ nhớ lọc sẽ xác định được tín hiệu

kích thích.
d. Nguyên lý bộ giải nén CS-ACELP.
Đầu tiên ,các chỉ số của các tham số được trích ra từ buồng bit thu.Các chỉ số
này sẽ được giải mã để thu lại các tham số của bộ mã hoá trong 1 khung tiếng nói 10
ms .Các tham số đó là :các hệ số LSP ,2 phần độ trễ bước(độ trễ bước và độ vi sai của
độ trễ bước) 2 vec tơ bảng mã cố định
(chỉ số mã cố định và chỉ số bảng mã cố định ),và 2 tập hợp độ khuếch đại bảng mã cố
định và bảng mã thích ứng .
Các hệ số LSP được nội suy và được chuyển đổi thành các hệ số bộ lọc LP cho mỗi
phân khung.Sau đó ,cứ mỗi phân khung thực hiện các bước tiếp theo: Giá trị kích thích
được khôi phục là tổng của véc tơ bảng mã cố định và bảng mã thích ứng nhân với các
giá trị khuếch đại tương ứng của chúng.
Tiếng nói được khôi phục bằng cách lọc giá trị kích thích này thông qua bộ lọc tổng
hợp LP Tín hiệu tiếng nói khôi phục đưa qua bước xử lý trạm ,bao gồm bộ lọc thích
ứng dựa trên cơ sở các bộ lọc tổng hợp ngắn hạn và dài hạn ,sau đó qua bộ lọc thông
Hình 1-8: Sơ đồ nguyên lý bộ giải nén CS - ACELP
cao và bộ nâng tín hiệu.
Ký hiệu Mô tả Các bít
L0 Các chỉ số dự báo MA chuyển mạch của bộ lượng tử LPS 1
L1 Vec tơ bước đầu tiên của bộ lượng tử LPS 7
L2 Vec tơ thấp bước thứ hai của bộ lượng tử LPS 5
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
11
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
L3 Vec tơ cao bước thứ hai của bộ lượng tử LPS 5
P1 Độ trễ lên giọng của khung con thứ nhất 8
P0 Bit chẵn lẻ dành cho độ trễ lên giọng 1
S1 Dấu của các xung bảng mã cố định của khung con thứ nhất 4
C1 Bảng mã cố định của khung con thứ nhất 13
GA1 Khuyếch đại bảng mã (bước1) của khung con thứ nhất 3

GB1 Khuyếch đại bảng mã (bước2) của khung con thứ nhất 3
P2 Độ trễ lên giọng của khung con thứ hai 5
S2 Dẫu của các xung bảng mã cố định của khung con thứ hai 4
C2 Bảng mã cố định khung con thứ hai 13
GA2 Khuyếch đại bảng mã (bước1) của khung con thứ hai 3
GB2 Khuyếch đại bảng mã (bước2) của khung con thứ hai 4
Bảng 1-2 : Các tham số của bộ nén và bộ giải nén CS – ACELP.
e. Kỹ thuật nén MP-MLQ&ACELP G723.1.
Khuyến nghị G 723.1 đưa ra một bọ mã hóa tiêu chuẩn dùng để nén tín hiệu
tiếng nói hoặc các tín hiệu audio khác của các dịch vụ đa phương tiện tại tốc độ rất
thấp, giống với phần tiêu chuẩn của họ H323. Về tốc độ bit: Bộ mã hóa này có 2 tốc đọ
bit 5,3 kbps và 6.3 kbps. Bộ mã hóa có tốc đọ bit cao hơn sẽ có chất lượng cao hơn. Bộ
mã hóa có tốc độ bit thấp hơn đem lại chất lượng tốt và cộng thêm tính ninh hoạt, cung
cấp cho các nhà thiết kế hệ thống. Bộ mã hóa và giải mã bắt buộc phải có cả hai tốc đọ
bit này. Chúng có thể chuyển mạch được giữa hai tốc độ bit tại bất kỳ đường biên giới
nào đó của khung. Khi tín hiệu là phi thoại thì có thể lựa chọn một tốc độ bit biến thiên
về truyền không liên tục và điều khiển những khoảng trống. Tín hiệu đầu vào có thể của
bộ mã hóa này tối ưu hóa tín hiệu tiếng nói với chất lượng cao tai các tốc độ bit đã nói ở
trên với một độ hạn chế về độ phức tạp. Bộ mã hóa này dùng để mã hóa tiếng nói và
các tín hiệu audio khác với các khung dùng kỹ thuật mã hóa phân tích bằng tổng hợp dự
báo tuyến tính. Tín hiệu kích thích đối với bộ mã hóa tốc độ bit cao hơn là lượng tử hóa
đúng cực đại đa xung ( MP-MLQ) và đối với bộ mã hóa có tốc độ bit thấp hơn, là dự
đoán tuyến tính kích thích mã đại số (ACELP). Kích thích khung là 30ms, cộng thêm
7,5 ms look-ahead, tạo ra trễ sử lý thuật toán tổng cộng làd 37,5 ms. Toàn bộ trễ thêm
vào bộ mã hóa là tổng của: trễ sử lý, trễ truyền dẫn trên các đường truyền thông tin và
trễ đệm của các giao thức ghép kênh.
- Nguyên lý của bộ nén G723.1.
Tín hiệu PCM 64kbps đầu vào (theo luật A hoặc u) bộ mã hóa này, được lấy
mẫu ở tần số 8kHz, sau đó qua bộ chuyển đổi thành tín hiệu PCM đều 16 bit đưa tới
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD

12
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
đầu vào bộ mã hóa. Tín hiệu đầu ra bộ giải mã sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu PCM
(theo luật A hoặc u)theo đúng tín hiệu đầu vào. Các đặc tính đầu vào/đầu ra khác, giống
như của tín hiệu PCM 64kbps (theo khuyến nghị ITU-G711), sẽ được chuyển đổi thành
tín hiệu PCM đều 16 bit tại đầu vào bộ mã hóa, hoặc tín hiệu PCM đều 16 bit sẽ được
chuyển đổi thành tín hiệu ra PCM theo đúng qui luật của tín hiệu vào ở bộ giải mã sẽ
được trình bày chi tiết sau.
Bộ mã hóa dựa trên nguyên lý bộ mã hóa phân tích bằng tổng hợp dự đoán tuyến
tính và cố gắng cực tiểu hóa sai số có tính trọng số thụ cảm. Bộ mã hóa được thực hiện
theo từng khung 240 mẫu. Điều này tương ứng với chu kỳ khung là 30ms và tần số lấy
mẫu là 8kHz. Tại mỗi khối, đầu tiên tín hiệu được đưa qua các bộ lọc thông cao để loại
bỏ thành phần tín hiẹu một chiều DC và sau đó được chia thành 4 khung con. Với mỗi
khung con sử dụng tín hiệu đầu vào chưa sử lý để tính toán bộ lọc mã hóa tuyến tính dự
báo tuyến tính bậc 10 (LPC). Bộ lọc LPC của khung con cuối cùng sẽ được lượng tủ
hóa Vector phân chia dự báo (PSVQ). Các hệ số LPC chưa được lượng tử sẽ được dùng
để khôi phục bộ lọc trọng số thụ cảm ngắn hạn. với mỗi hai phân khung (120 mẫu), sẽ
sử dụng tiếng nói trọng số để tính toán chu kỳ lên giọng tiếng nói mạch vòng kín. LOL.
Chu kỳ lên giọng tiếng nói được tính trong khoảng từ 18 đến 142 mẫu. Său đó tín hiệu
tiếng nói sẽ được sử lý theo từng phân khung cơ bản 60 mẫu. Sử dụng đánh giá chu kỳ
lên giọng của tiếng nóitrước để khôi phục bộ lọc dạng ồn họa ba. Phản ứng xung được
tạo bởi việc đấu nối bộ lọc tổ hợp LPC, bộ lọc có tính trọng số thụ cảm formant và bộ
lọc dạng tạp âm họa ba. Người ta sử dụng phản ứng xung này cho các phép tính kế tiếp
său. Bộ dự đoán chu kỳ lên giọng mạch vòng kín được tính toán bằng cách sử dụng
đánh giá chu kỳ lên giọng, LOL, và phản ứng xung. Người ta sử dụng bộ dự đoán lên
giọng bậc 5. Chu kỳ lên giọng sẽ được tính là gần đúng giá trị vi sai nhỏ của đánh giá
lên giọng mạch vòng hở. Thành phần thêm vào bộ dự đoán lên giọng său đó sẽ được
loại bỏ khỏi vector ban đầu. Cả hai giá trị chu kỳ lên giọngvà giá trị vi sai của nó sẽ
được truyền về phía bộ giải mã. Cuối cùng, các thành phần không được dự đoán của tín
hiệu kích thích sẽ được lấy gần đúng. Đối với bộ mã hóa có tốc độ bit cao, người ta sử

dụng giá trị kích thích lượng tử hóa gần đúng cực đại đa xung ( MP-MLQ), và đối với
bộ mã hóa có tốc độ bit thấp, người ta sử dụng giá trị kích thích mã đại số (ACELP).
Bộ giả mã được thực hiện trên nguyên lý cơ bản từng khung. Đầu tiên các chỉ số
của LPC sẽ được giả mã, său đó bọ giải mã sẽ khôi phục bộ lọc tổng hợp LPC. Đối với
mỗi phân khung, cả hai giá trị kích thích bảng mã cố định và giá trị bảg mã thích ứng sẽ
được giải mã và đưa tới đầu vào bộ lọc tổ hợp LPC. Bộ lọc său thích ứng bao gồm
formant và bộ lọc său lên giọng phía său-phía trước (forward- backward). Tín hiệu kích
thích sẽ được đưa tới đầu vào bộ lọc său lên giọng, đầu ra bộ lọc său lên giọng được
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
13
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
đưa tới đầu vào bộ lọc tổng hợp, và đầu ra bộ lọc tổng hợp sẽ được đưa tới đầu vào bộ
lọc său formant.
1.4. Đặc điểm của điện thoại VoIP.
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 được
áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang đến
cho điện thoại IP những ưu 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 đường dài giá rẻ với chất lượng
chấp nhận được. Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển khai, chi phí cho một cuộc gọi
đường dài sẽ chỉ tương đương với chi phí truy nhập internet. Nguyên nhân dẫn đến chi
phí thấp như vây là do tín hiệu thoại được 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 được với lượng 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 đường dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn.
Trong trường hợp cuộc gọi qua mạng IP, người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải
duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại địa phương. 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 được Gateway nối tới một mạng
điện thoại khác có người liên lạc đầu kia. Việc kết nối như vậy làm giảm đáng kể chi
phí cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã được 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 được chi phí đầu tư để xây dựng những mạng riêng rẽ.
+ Khả năng mở rộng (Scalability): Nếu như các hệ tổng đài thường là những hệ
thống kín, rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng internet
thường 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.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
14
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
+ 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 được 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) nhưng 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 lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất
lượng thoại tốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng
thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận được nhằm phục vụ

cùng lúc được nhiều người 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 như vậy cho phép
người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn như truyền hình hội nghị, điều mà với
công nghệ chuyển mạch cũ người 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 người 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 như một thiết bị IP Phone có thể có một số điện thoại dành cho công việc,
một cho các cuộc gọi riêng tư).
+ Khả năng multimedia: Trong một “cuộc gọi” người sử dụng có thể vừa nói
chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình ảnh
của người 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 được và độ trễ không
cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có được một dịch vụ thoại chấp
nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt
khe: tỉ số nén lớn (để giảm được 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 được nâng cấp lên các công nghệ mới như 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
được trong những năm trước đây.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
15
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
- 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 như số liên lạc truy nhập sử dụng dịch vụ
của người dùng được giữ bí mật.
Như vậy, điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mới rất có tiềm
năng. Trong tương 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
người dùng. Tuy nhiên, điện thoại IP với tư 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 như nó đưa ra được một chi phí thấp và/hoặc những tính năng vượt trội hơn so với
dịch vụ điện thoại hiện tại.
1.5. Các dịch vụ của VoIP.
1.5.1. Dịch vụ thoại qua Internet.
Điện thoại Internet không còn chỉ là công nghệ cho giới sử dụng máy tính mà
cho cả người sử dụng điện thoại quay vào gateway. Dịch vụ này được một số nhà khai
thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại thông
thường, đặc biệt là trên các tuyến quốc tế. Mặc dù vẫn còn một số vấn đề về sự tương
thích của các gateway, các vấn đề này sẽ sớm được giải quyết khi tiêu chuẩn H.323 của
ITU được sử dụng rộng rãi.
Suốt từ khi các máy tính bắt đầu kết nối với nhau, vấn đề các mạng tích hợp luôn
là mối quan tâm của mọi người. Mạng máy tính phát triển bên cạnh mạng điện thoại.
Các mạng máy tính và mạng điện thoại song song tồn tại ngay trong cùng một cơ cấu,
giữa các cơ cấu khác nhau, và trong mạng rộng WAN. Công nghệ thoại IP không ngay
lập tức đe doạ đến mạng điện thoại toàn cầu mà nó sẽ dần thay thế thoại chuyển mạch
kênh truyền thống. Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu của dịch vụ thoại Internet.
1.5.2. Thoại thông minh.
Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ
động. Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím để điều khiển. Trong những năm gần đây người ta
đã cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn và sau là đến các
server. Nhưng mọi cố gắng đều thất bại do tồn tại các hệ thống có sẵn. Internet sẽ thay
đổi điều này. Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã được sử dụng để tăng thêm

tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu. Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại
tồn tại một mối liên hệ. Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
16
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
một cách tiện lợi hơn. Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm soát và điều khiển các
cuộc thoại thông qua mạng Internet.
1.5.3. Dịch vụ tính cước cho bị gọi.
Thoại qua Internet giúp nhà khai thác có khả năng cung cấp dịch vụ tính cước
cho bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng giống như khách hàng trong nước. Để
thực hiện được điều này, khách hàng chỉ cần PC với hệ điều hành Windows9x, địa chỉ
kết nối Internet ( tốc độ 28,8Kbps hoặc nhanh hơn), và chương trình phần mềm chuyển
đổi chẳng hạn như Quicknet's Technologies Internet PhoneJACK.
Thay vì gọi qua mạng điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi cho bạn
qua Internet bằng việc sử dụng chương trình phần mềm chẳng hạn như Internet Phone
của Vocaltec hoặc Netmeeting của Microsoft. Với các chương trình phần mềm này,
khách hàng có thể gọi đến công ty của bạn cũng giống như việc họ gọi qua mạng
PSTN.
Bằng việc sử dụng chương trình chẳng hạn Internet PhoneJACK, bạn cũng có
thể xử lý các cuộc gọi cũng giống như các xử lý các cuộc gọi khác. Bạn có thể định
tuyến các cuộc gọi này tới các nhà vận hành, tới các dịch vụ tự động trả lời, tới các
ACD. Trong thực tế, hệ thống điện thoại qua Internet và hệ thống điện thoại truyền
thống là hoàn toàn như nhau.
1.5.4. Dịch vụ Callback Web.
"WorldWide Web" đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách hàng
của các doanh nghiệp. Với tất cả các tiềm năng của web, điện thoại vẫn là một phương
tiện kinh doanh quan trọng trong nhiều nước. Điện thoại web hay " bấm số" (click to
dial) cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang web để
kết nối tới hệ thống điện thoại của họ. Dịch vụ bấm số là cách dễ nhất và an toàn nhất
để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang web của bạn vào hệ thống điện thoại.

1.5.5. Dịch vụ fax qua IP.
Nếu bạn gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch
vụ Internet faxing sẽ giúp bạn tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại. Dịch vụ này sẽ
chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet. Khi sử dụng dịch vụ thoại và fax
qua Internet, có hai vấn đề cơ bản:
+ Những người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phần
mềm chẳng hạn Quicknet's Internet PhoneJACK. Cấu hình này cung cấp cho người sử
dụng khả năng sử dụng thoại qua Internet thay cho sử dụng điện thoại để bàn truyền
thống.
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
17
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
+ Kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành. Cấu
hình này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống như việc mở rộng hệ thống điện
thoại hiện hành.
1.5.6. Dịch vụ Call center.
Gateway call center với công nghệ thoại qua Internet cho phép các nhà kiểm
duyệt trang Web với các PC trang bị multimedia kết nối được với bộ phân phối các
cuộc goi tự động (ACD). Một ưu điểm của thoại IP là khả năng kết hợp cả thoại và dữ
liệu trên cùng một kênh.
1.6. Ưu nhược điểm của VoIP so với PSTN.
Với khả năng sử dụng hiệu quả và tiết kiệm độ rộng băng tần, VoIP có nhiều ưu
điểm so với PSTN như sau:
 Giảm cước dịch vụ điện thoại đường dài.
 Nhiều cuộc gọi hơn, giảm độ rộng băng thông cho mỗi kết nối.
 Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung khác và giúp triển khai các dịch vụ
mới nhanh chóng, dễ dàng, tự động dịch vụ…
 Sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP vì là giao thức mở nên các thiết bị
sử dụng IP được nhiều nhà sản xuất cung cấp với giá cạnh tranh và nó là giao thức phổ
cập rộng rãi.

Ưu điểm chính của dịch vụ VoIP đối với khách hàng là giá cước rất rẻ so với
thoại thông thường do các cuộc gọi VoIP sử dụng lượng băng thông rất ít. Trong khi
thoại thông thường sử dụng kỹ thuật số hoá PCM theo cuẩn G.711 với lượng băng
thông cố định cho một kênh thoại là 64kb/s thì VoIP sử dụng kiểu số hoá nguồn như
CS-CELP theo chuẩn G.729 (8kb/s), G.723 (5.3kb/s hoặc 6.3kb/s).
Như vậy rõ ràng là lượng băng thông sử dụng đã giảm một cách đáng kể. Hơn
nữa trong thực tế khi hai người nói chuyện với nhau thì thường là một người nói và
người kia nghe chứ không phải hai bên cùng nói. Vả lại ngay cả đối với người đang nói
thì người này cũng có lúc dừng do hết câu hoặc lấy hơi… khi ấy không có thông tin
thoại thực sự cần phải truyền đi và người ta gọi là khoảng lặng. VoIP sử dụng cơ chế
triệt khoảng lặng cho nên có thể tiết kiệm thêm lượng băng thông “khoảng lặng” này để
truyền các dạng thông tin khác
Ưu điểm nữa của VoIP là khả năng dễ dàng kết hợp các loại dịch vụ thoại, dữ
liệu và video. Mạng IP dang phát triển một cách bùng nổ trên toàn thế giới và càng
ngày càng có nhiều ứng dụng đã và đang được phát triển trên nền IP như Internet trở
nên gần gũi với cuộc sống con người. Để giải quyết vấn đề thời gian thực là vấn đề
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
18
Đồ án tốt nghiệp Gateway trong công nghệ VoIP
chính cần quan tâm trong các dịch vụ thời gian thực qua mạng gói, tổ chức IETF phát
triển giao thức truyền tải thời gian thực RTP/RTCP là công cụ cho việc truyền tải thoại
và video trên mạng IP, sử dụng giao thức này. Sử dụng giao thức này các gói tin sẽ đảm
bảo được mức độ trễ cho phép khi truyền trên mạng nhờ sử dụng các cơ chế ưu tiên và
các dạng format gói tin RTP thích hợp. Bộ giao thức H.323, SIP được các tổ chức ITU,
IETF phát triển để thực hiện báo hiệu và điều khiển cuộc gọi VoIP, đã được chẩn hoá
quốc tế sử dụng cho việc cung cấp dịch vụ thông tin đa phương tiện trên nền IP. Việc
triển khai VoIP không đòi hỏi nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng một cách phức tạp, các thiết
bị bổ sung là Gateway, Gatekeeper và bộ điều khiển đa điểm MCU. Chi phí cho các
thiết bị này tương đối rẻ và việc cài đặt, bảo dưỡng cũng không phức tạp lắm. Hiện nay
có nhiều hãng viễn thông lớn trên thế giới cung cấp thiết bị cho thoại VoIP như Cisco,

Acatel, Siemen…Các thiết bị này có thể tương thích với hầu hết các chuẩn giao thức
hiện nay. Bên cạnh các ưu điểm, VoIP còn có những nhược điểm đặc biệt là về chất
lượng dịch vụ:
 Do dựa trên nền IP là kiểu mạng best effort và không tin cậy.
 Độ trễ không đồng nhất giữa các gói tin.
1.7. Kết luận chương I.
Trong chương này ta mới chỉ trình bày về tổng quan về VoIP các mô hình truyền
thoại qua IP, kỹ thuật nén và các dịch vụ của VoIP, ưu nhược điểm của VoIP so với
mạng PSTN mà chưa đi vào các vấn đề như giao thức báo hiệu sử dụng và Gateway.
Trong các chương sau ta sẽ lần lượt giải quyết vấn đề này.
CHƯƠNG II: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU SỬ DỤNG TRONG VOIP
2.1. Giới thiệu giao thức H.323
Đầu năm 1996 một nhóm các công ty lớn (Microsoft, Intel ) đã tổ chức hội
nghị Voice over IP nhằm thống nhất tiêu chuẩn cho các sản phẩm của các nhà cung cấp.
Đến tháng 5/1996, ITU-T phê chuẩn đặc tả H.323. Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng kỹ
SV:Hoàng Ngọc Chiến -H07VTTD
19