Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong voip

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Mục lục

Mục lục
Thuật ngữ viết tắt.............................................................................................v
Lời nói đầu...............................................................................................................1
Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP............................3
1.1 Kiến trúc TCP/IP...............................................................................................3
1.1.1 Đóng gói dữ liệu.......................................................................................4
1.1.2 Địa chỉ IP..................................................................................................5
1.1.3 Bộ định tuyến IP........................................................................................6
1.1.4 Giao thức truyền tải tin cậy TCP...............................................................7
1.1.5 Giao thức truyền tải không tin cËy UDP.................................................10
1.2 Giíi thiƯu chung vỊ c«ng nghƯ VoIP................................................................12
1.3 CÊu hình của mạng điện thoại IP......................................................................13
1.3.1 Thiết bị đầu cuối......................................................................................14
1.3.2 Mạng truy nhập IP...................................................................................15
1.3.3 Gatekeeper..............................................................................................15
1.3.4 Gateway..................................................................................................16
1.4 Các ứng dụng của VoIP....................................................................................19
1.4.1 Dịch vụ thoại qua Internet.......................................................................19
1.4.2 Thoại thông minh....................................................................................19
1.4.3 Dịch vơ tÝnh cíc cho bÞ gäi......................................................................19
1.4.4 DÞch vơ Callback Web.............................................................................20
1.4.5 Dịch vụ fax qua IP...................................................................................20
1.4.6 Dịch vụ Call center..................................................................................21
1.5 Các loại hình dịch vụ thoại qua IP....................................................................21
1.5.1 Máy điện thoại tới máy điện thoại...........................................................21
1.5.2 Máy tính tới máy điện thoại....................................................................21
1.5.3 Máy tính tới máy tính..............................................................................22

1.6 Đánh số, chuyển đổi địa chỉ và định tuyến......................................................23
1.7 Đặc điểm của VoIP..........................................................................................25
1.7.1 Các u điểm của VoIP...............................................................................25
1.7.2 Các nhợc điểm của VoIP.........................................................................26
Kết luận chơng I.....................................................................................................27
Chơng ii. Các kỹ thuật và giao thức hỗ trợ trun tÝn hiƯu
tho¹i qua m¹ng IP..............................................................................................28
2.1 Giao thøc thêi gian thùc RTP...........................................................................28
2.1.1 Giao thøc dßng thêi gian thùc RTSP( Real Time Stream Protocol ).........30
2.1.2 Giao thøc ®iỊu khiĨn thêi gian thực RTCP..............................................31
2.1.3 Các định dạng payload............................................................................32
2.1.4 Giao thức giữ trớc tài nguyên RSVP........................................................33
2.2 Chuẩn H323.....................................................................................................34
2.2.1 Chồng giao thức H.323............................................................................34
2.2.2 Chuyển đổi địa chỉ..................................................................................35
2.2.2.1 Địa chỉ mạng..................................................................................35

Đỗ Nh Toản - D2001VT

i


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Mục lục

2.2.2.2 Định danh điểm truy nhập dịch vụ giao vận TSAP.........................36
2.2.2.3 Địa chỉ thế......................................................................................36
2.2.3 Các kênh điều khiển................................................................................36
2.2.3.1 Kênh RAS......................................................................................36

2.2.3.2 Kênh báo hiệu................................................................................39
2.2.3.3 Kênh ®iỊu khiĨn.............................................................................40
2.2.4 C¸c thđ tơc b¸o hiƯu................................................................................41
2.2.4.1 Bíc 1 - ThiÕt lËp cc gäi...............................................................41
2.2.4.2 Bíc 2 - ThiÕt lËp kªnh điều khiển..................................................42
2.2.4.3 Bớc 3 - Thiết lập kênh truyền thông...............................................42
2.2.4.4 Bíc 4 - DÞch vơ cc gäi................................................................43
2.2.4.5 Bíc 5 - Kết thúc cuộc gọi...............................................................44
2.3 Giao thức khởi đầu phiên SIP...........................................................................45
2.3.1 Giới thiệu chung về giao thức SIP...........................................................45
2.3.2 Cơ chế hoạt động của giao thức SIP........................................................46
2.3.3 Bản tin SIP...............................................................................................49
2.3.3.1 Các bản tin yêu cầu (Request)........................................................49
2.3.3.2 Các bản tin trả lời (Respond)..........................................................50
2.3.4 Hội thoại (Dialog)..................................................................................50
2.3.4.1 Tạo một Dialog...............................................................................51
2.3.4.2 Xử lý các bản tin trong Dialog.......................................................51
2.3.4.3 Kết thúc một Dialog.......................................................................52
2.3.5 Các chức năng của SIP............................................................................52
2.3.5.1 Đăng ký (Registration)...................................................................52
2.3.5.2 Truy vấn khả năng (Querying for Capabilities)..............................53
2.3.5.3 Khởi tạo phiên (Initiating a Session)...............................................54
2.3.5.4 Hiệu chỉnh phiên (Modifying an existing Session).........................55
2.3.5.5 Giải phóng phiên (Terminating a Session)......................................57
Kết luận chơng II...................................................................................................58
Chơng III. Đánh giá chất lợng dịch vụ trong VoIP...........................60
3.1 Các yếu tố ảnh hởng tới chất lợng dịch vụ trong VoIP....................................60
3.1.1 Trễ..........................................................................................................60
3.1.2 Jitter.......................................................................................................64
3.1.3 Mất gói tin.............................................................................................65

3.2 Các biện pháp đảm bảo chất lợng dịch vụ........................................................66
3.2.1 Nén tín hiệu thoại....................................................................................67
3.2.1.1 Nguyên lý chung của bộ mà hoá CELP..........................................68
3.2.1.2 Nguyên lý mà hoá CS-ACELP.......................................................69
3.2.1.3 Chuẩn nén G.729A.........................................................................69
3.2.1.4 Chuẩn nÐn G.729B..........................................................................70
3.2.1.5 ChuÈn nÐn G.723.1........................................................................72
3.2.1.6 ChuÈn nÐn GSM 06.10...................................................................74
3.2.2 C¸c cơ chế điều khiển chất lợng dịch vụ bên trong một phần tử mạng....75
3.2.2.1 Các thuật toán xếp hàng................................................................75
3.2.2.2 Định hình lu lợng..........................................................................77

Đỗ Nh Toản - D2001VT

ii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Mục lục

3.2.2.3 Các cơ chế tăng hiệu quả đờng truyền...........................................77
3.2.3 Báo hiệu phục vụ điều khiển chất lợng dịch vụ......................................77
3.3 Các phơng pháp đo thử.....................................................................................78
3.3.1 Đo chất lợng thoại IP...............................................................................78
3.3.1.1 Phơng pháp "Điểm đánh giá trung bình (MOS-Mean Opinion Score)
................................................................................................................... 78
3.3.1.2 Đo chất lợng tiếng nói theo cảm nhận (PSQM).............................79
3.3.1.3 Các đặc tính truyền dẫn và Mô hình-E (E-Model)..........................80
3.3.1.4 Các phép đo chất lợng tiếng nói khác.............................................81

3.3.1.5 Phép đo chất lợng thoại nào nên đợc sử dụng................................81
3.3.2 Đo thử VoIP............................................................................................82
3.3.2.1 Phân tích mạng VoIP.....................................................................82
3.3.2.2 Phân tích thoại đầu cuối tới đầu cuối.............................................82
3.3.2.3 Đo thử mức căng thẳng báo hiệu...................................................84
Kết luận chơng III..................................................................................................85
Chơng IV. Một số kỹ thuật nâng cao chất lợng dịch vụ trong
VoIP............................................................................................................................. 86
4.1 ChØnh sưa d÷ liƯu phÝa ngêi gưi (Sender-Based Repair)...................................86
4.1.1 Sưa lỗi trớc (Forward Error Correction)...................................................87
4.1.1.1 FEC độc lập với môi trờng (Media-independent FEC)..................87
4.1.1.2 FEC phụ thuộc vào môi trờng (Media-specific FEC)....................88
4.1.1.3 Điều khiển tắc nghẽn (Congestion Control)...................................89
4.1.2 Đan xen (Interleaving)...........................................................................90
4.1.3 Sự phát lại gói tin (Retransmission)........................................................91
4.2 Các kỹ thuật sửa lỗi phía ngời nhận (Receiver-based repair)............................92
4.2.1 Sửa lỗi trên cơ së chÌn gãi (Insertion-Based Repair)...............................93
4.2.1.1 Sù thay thÕ b»ng kho¶ng lặng (Silence Substitution).....................93
4.2.1.2 Chèn bằng tạp âm (Noise Substitution)..........................................93
4.2.1.3 Lặp (Repetition)............................................................................94
4.2.2 Sửa lỗi bằng phơng pháp nội suy (Interpolation-Based Repair)..............94
4.2.3 Sửa lỗi bằng cách tái tạo (Regeneration-Based Repair)..........................94
4.2.3.1 Nội suy trạng thái truyền dẫn (Interpolation of Transmitted State).94
4.2.3.2 Phục hồi trên cơ sở mô hình (Model-Based Recovery)..................94
Kết luận chơng IV..................................................................................................96
Kết luận chung...................................................................................................97
Tài liệu tham khảo...........................................................................................98

Đỗ Nh Toản - D2001VT

iii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Mục lôc

iv


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Mục lôc

v


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Mục lôc

vi

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

viii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

IRQ
IRR
ISDN
ISP
ITU-T

IWF
Kbps
LAN
LCF
PL
LPC
LRJ
LRQ
Mbps
MC
MCU
MOS
MP

MPE
MP-MLQ
MTU
NGN
OSI
OSPF
PC
PCM
PPP
PQ
PSH
PSTN
PSVQ
QoS
RAS
RCF
RIP
RRJ
RRQ
RTCP
RTP
SDP
SGCP
SIP
SMTP
SS7
STM
SYN
TCP
TELNET

TSAP
UAC

Information ReQuest
Information Request Respond
integrated Service Digital Network
Internet Service Provider
International telecommunication
Union - telecommunication
Standardization
Inter Working Function
Kilobit per second
Local Area Network
Location ConFirm
Line Predictor
Line Predict Coder
Location ReJect
Location ReQuest
Megabit per second
Multipoint Controller
Multipoint Control Unit
Mean Opinion Score
Multipoint Processor
MultiPulse Excite
Multipulse Maximum Likelihood
Quantization
Maximum Transfer Unit
Next Generation Network
Open System Interconnection
Open Shortest Path First

Personal Computer
Pulse Code Modulation
Point to Point Protocol
Priority Queuing
PuSH
Public Switching Telephone
Network
Predictive Split Vector Quantizer
Quality of Service
Register Admission Status
Registration ConFirm
Routing Information Protocol
Registration ReJect
Registration ReQuest
Real Time Control Protocol
Real Time Protocol
Session Description Protocol
Simple Gateway Control Protocol
Session Initiation Protocol
Simple Mail Transfer Protocol
Signalling System No.7
Synchronous Tranfer Mode
SYNchronuos bit
Transmission Control Protocol
TELNET
Transport layer Service Access
Point
User Agent Client

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

Yêu cầu thông tin
Đáp ứng yêu cầu thông tin
Mạng số đa dịch vụ
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
Hiệp hội viễn thông quốc tế

Chức năng liên mạng
Kilô bít trên giây
Mạng nội hạt
Xác định định vị
Bộ lọc dự đoán tuyến tính
Bộ mà hoá dự báo tuyến tính
Từ chối yêu cầu định vị
Yêu cầu định vị
Mêga bít trên 1 giây
Bộ điều khiển đa điểm
Khối điều khiển đa điểm
Điểm đánh giá trung bình
Bộ xử lý đa điểm
Bộ kích thích đa xung
Lợng tử hoá đúng cực đại đa xung
Kích thớc tối đa của một đơn vị
truyền tải
Mạng thế hệ sau
Mô hình kết nối các hệ thống mở
Mở đờng ngắn nhất đầu tiên
Máy tính cá nhân

Điều chế xung mÃ
Giao thức điểm tới điểm
Xếp hàng theo mức u tiên
Bít PUSH
Mạng điện thoại công cộng
Lợng tử hoá vectơ phân chia dự báo
Chất lợng dịch vụ
Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng thái
Xác nhận đăng ký
Giao thức thông tin định tuyến
Từ chối đăng ký
Yêu cầu đăng ký
Giao thøc ®iỊu khiĨn thêi gian thùc
Giao thøc thêi gian thùc
Giao thức miêu tả phiên
Giao thức điều khiển gateway
Giao thức khởi đầu phiên
Giao thức truyền tải mail
Hệ thống báo hiệu số 7
Chế độ truyền tải đồng bộ
Bít đồng bộ
Giao thức điều khiển truyền tải
Giao thức truy nhập từ xa
Điểm truy nhập dịch vụ lớp truyền tải
Tác nhân khách
v


Đồ án tốt nghiệp Đại học

UAS
UCF
UDP
URJ
URQ
VAD
VPN
VoIP
WFQ

User Agent Sever
unregistered ConFirm
User Datagram Protocol
unregistered ReJect
unregistered ReQuest
Voice Activity Detector
Virtual Private Network
Voice over Internet Protocol
Weighted Fair Queuing

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

Tác nhân chủ
Xác nhận yêu cầu không đăng ký
Giao thức gói tin ngời dùng
Từ chối yêu cầu không đăng ký
Yêu cầu không đăng ký
Bộ dò hoạt động thoại

Mạng riêng ảo
Thoại truyền qua giao thức Internet
Xếp hàng theo công bằng trọng số

vi


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

vii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

viii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Đỗ Nh Toản - D2001VT

Thuật ngữ viết tắt

ix


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Lời nói đầu

Hà nội, ngày 25 tháng 10 năm 2005
Đỗ Nh Toản - D2001VT

Sinh viên: Đỗ Nh Toản.0


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Lớp B đợc xác định bằng hai bít đầu tiên nhận giá trị 10, và sử dụng byte thứ
nhất và thứ hai cho định danh mạng. Nó cho phép định danh 16384 mạng với tối
đa 65535 máy trạm trên mỗi mạng
Lớp C đợc xác định bằng ba bít đầu tiên là 110 và dùng ba byte đầu để định danh
mạng. Nó cho phép định danh tới 2.097.150 mạng với tối đa 254 máy trạm trong
mỗi mạng. Do đó, nó đợc sử dụng trong các mạng có quy mô nhỏ.
Lớp D đợc xác định bằng bốn bít đầu tiên là 1110, nó đợc dùng để gửi các IP
datagram tới một nhóm các host trên một mạng. Tất cả các số lớn hơn 233 trong
trờng đầu là thuộc nhóm D.
Lớp E đợc xác định bằng năm bít đầu tiên là 11110, nó đợc dự phòng cho tơng
lai.
Với phơng thức đánh địa chỉ IP nh trên, số lợng mạng và số máy tối đa trong mỗi
lớp mạng là cố định. Do đó, sẽ nảy sinh vấn đề đó là có các địa chỉ không đợc sử dụng
trong mạng của một doanh nghiệp, trong khi một doanh nghiệp khác lại không có địa

chỉ mạng để dùng. Do đó để tiết kiệm địa chỉ mạng, trong nhiều trờng hợp một mạng
có thể đợc chia thành nhiều mạng con (subnet). Khi đó, có thể đa thêm các vùng
subnetid để định danh cho các mạng con. Vùng subnetid này đợc lấy từ vùng hostid
của các lớp A, B và C.

1.1.3 Bộ định tuyến IP
Trong quá trình truyền thông trong mạng IP, dữ liệu đợc đóng gói trong các
datagram và đợc điều khiển để truyền qua các trạm trung gian giữa điểm cuối nguồn và
điểm cuối đích. Quá trình điều khiển các datagram để nó đến đợc đúng đích gọi là định
tuyến.
Cấu trúc mạng IP thờng là cấu trúc liên mạng. Do đó, có hai trờng hợp xảy ra. Nếu
nh máy nguồn và máy ®Ých ë trong cïng mét m¹ng vËt lý, gãi tin sẽ đợc gửi trực tiếp từ
máy nguồn tới máy đích và quá trình xác định đờng nối giữa hai máy này đợc gọi là
định tuyến trực tiếp. Trong trờng hợp, hai trạm làm việc không ở trong cùng một mạng
vật lý, việc truyền tin giữa chúng phải thực hiện thông qua các trạm trung gian là các
gateway. Đó là định tuyến gián tiếp.

Đỗ Nh Toản - D2001VT

2


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Hình 1.3 Bộ định tuyến IP
Để kiểm tra xem trạm đích có nằm trên cùng một mạng vật lý với trạm nguồn hay
không, trạm gửi phải tách lấy phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP và so sánh phần
địa chỉ này với phần địa chỉ mạng của nó. Nếu có sự trùng hợp, thì gói tin này đợc gửi
tới một máy trạm ở trong cùng một mạng vật lý với nó và gói tin sẽ đợc truyền trực
tiếp. Ngợc lại, gói tin đợc yêu cầu gửi tới một mạng bên ngoài. Khi đó, phải xác định

một gateway để chuyển tiếp datagram.
Nh vậy, tại các trạm làm việc, các gói tin đợc xử lý xuyên suốt qua cả bốn lớp, còn
tại các cổng truyền trung gian, các gói tin chỉ đợc xử lý tới lớp IP để quyết định tuyến
đờng tiếp theo để chuyển tiếp gói dữ liệu.

1.1.4 Giao thức truyền tải tin cậy TCP
TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức hớng liên kết (connnection
oriented). Do đó, các cập thực thể TCP phải thiết lập một kênh logic giữa chúng trớc
khi trao đổi dữ liệu với nhau. Nhờ vào kênh logic này, TCP đảm bảo khả năng truyền
dữ liệu an toàn giữa các máy trạm trong hệ thống các mạng. Ngoài ra, nó còn cung cấp
thêm các chức năng khác nhằm kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi có lỗi xảy ra.
Nó cung cấp các chức năng chính sau:
Thiết lập, duy trì và kết thúc liên kết giữa hai thực thể TCP.
Phân phát gói tin một cách tin cậy.
Đánh số thứ tự (sequencing) các gói dữ liệu nhằm truyền dữ liệu một cách tin
cậy.
Cho phép điều khiển lỗi.
Cung cấp khả năng đa kết nối thông qua việc sử dụng các cổng.
Truyền dữ liệu sử dụng cơ chế song công.

Đỗ Nh To¶n - D2001VT

3


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Kết nối giữa các thực thể TCP đợc thực hiện b»ng mét thđ tơc b¾t tay ba bíc (Three
way handsake).
 Khi có nhu cầu kết nối, tiến trình trạm khởi tạo một yêu cầu kết nối bằng cách

gửi đi một gói TCP với cờ SYN=1 và chứa giá trị tạo số tuần tự ISN của client.
Giá trị ISN này là một số 4 byte không dấu và đợc tăng lên mỗi khi một bản tin
TCP đợc truyền đi trong kết nối logic và quay trở lại 0 khi giá trị đạt tới 232.
Trong thông điệp SYN này còn chứa số hiệu cổng TCP của phần mềm dịch vụ
mà tiến trình trạm muốn kết nối.
Khi thực thể TCP của phần mềm dịch vụ trạm đích nhận đợc thông điệp SYN, nó
gửi lại gói tin SYN cùng giá trị ISN của nó và đặt cờ ACK=1 khi sẵn sàng nhận
kết nối. Thông điệp này còn chứa giá trị ISN của tiến trình trạm nguồn trong trờng số tuần tự thu để báo rằng thực thể dịch vụ đà nhận đợc giá trị ISN của tiến
trình trạm nguồn.
Tiến trình trạm nguồn trả lời lại gói SYN của thực thể dịch vụ bằng một thông
báo trả lời ACK cuối cùng. Bằng cách này, các thực thể TCP trao đổi một cách
tin cậy các giá trị ISN của nhau và có thể bắt đầu trao đổi dữ liệu.
Cả ba thông điệp trên không chứa bất kỳ dữ liệu nào, tất cả các thông tin trao đổi
đều nằm trong phần tiêu đề của bản tin TCP.
Khi cã nhu cÇu kÕt thóc kÕt nèi, thùc thể TCP sẽ gửi đi yêu cầu kết thúc với trờng
FIN=1 tới thực thể TCP bên kia. Vì kết nối TCP là song công nên mặc dù nhận đợc yêu
cầu kÕt thóc kÕt nèi, thùc thĨ nhËn vÉn tiÕp tơc trun sè liƯu cho ®Õn khi hÕt sè liƯu ®Ĩ
gưi. Khi đó, nó gửi trở lại thực thể yêu cầu kết thúc kết nối một yêu cầu kết thúc với
cũng víi trêng FIN=1. KÕt nèi gi÷a hai thùc thĨ TCP đợc huỷ bỏ.
Đơn vị giao thức TCP đợc gọi là segment và có định dạng nh hình 1.4. Trong đó mỗi
segment gồm hai phần: tiêu đề (header) và tải tin (payload). Phần tiêu đề bao gồm các
trờng tiêu đề chứa các thông tin điều khiển và các định danh cần thiết khác.

Đỗ Nh Toản - D2001VT

4


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Hình 1.4 Cấu trúc gói dữ liệu TCP
Các cổng nguồn và cổng đích chứa các địa chỉ cổng TCP. Địa chỉ này cùng với
địa chỉ IP xác định duy nhất một địa chỉ truyền tải (socket) duy nhất trong liên
mạng tại một thời điểm. Địa chỉ này tơng ứng với một chơng trình tại máy
nguồn và một chơng trình tại máy đích đang thực hiện quá trình truyền thông
với nhau.
 Trêng sè thø tù lµ sè thø tù cđa byte dữ liệu đầu tiên trong segment này trong trờng hợp bít SYN không đợc lập do độ dài của segment là không xác định trớc.
Nếu nh bít SYN đợc thiÕt lËp, trêng sè thø tù lµ sè thø tù khởi đầu (ISN) và byte
dữ liệu đầu tiên là ISN +1.
Số tuần tự thu là vị trí tơng đối của byte cuối cùng đà đợc nhận đúng cộng thêm
1, tức là vị trí tơng đối của byte đầu tiên sẽ đợc bên gửi chuyển tới bên nhận qua
segment TCP.
Độ dài tiêu đề là số lợng từ 32 bít trong tiêu đề của segment. Từ tham số này
cũng có thể xác định vị trí byte đầu tiên của phần dữ liệu.
Các bít dự phòng dành cho tơng lai.
Có 6 bít điều khiển bao gồm bít báo control khẩn URG, bít báo nhận ACK, bít
chức năng push PSH, bít thiết lập lại kết nối, bít đồng bộ hoá số tuần tự SYN và
bít thông báo kết thúc gửi FIN.
TCP cung cấp quản lý truy nhập mạng thông qua c¬ chÕ cưa sỉ. Trêng window
gåm 16 bÝt cho biết số lợng các byte dữ liệu bắt đầu từ byte đợc chỉ ra trong
vùng số xác nhận ACK mà trạm nguồn sẵn sàng để nhận.
Tổng kiểm tra là tổng CRC cho toàn bộ segment bao gồm cả tiêu đề và số liệu.

Đỗ Nh Toản - D2001VT

5


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

 con trá khÈn trá tíi sè thø tù cđa byte sau dữ liệu khẩn, cho phép bên thu biết đ ợc độ dài của vùng dữ liệu khẩn.
Phần t chän khai b¸o c¸c t chän cđa TCP, trong đó có độ dài tối đa của
phần dữ liệu TCP trong một segment.
Phần bù là phần chèn thêm để đảm bảo cho độ dài tiêu đề luôn là bội số của từ
32 bít.
Phần dữ liệu chứa bản tin giao thức lớp trên. Nó có độ dài thay đổi và độ dài tối
đa ngầm định là 536 byte.
Nh vậy có thể thấy rằng, TCP cung cấp đầy đủ các chức năng để đảm bảo truyền tải
một cách tin cậy các gói số liệu qua liên mạng. Do đó, TCP phù hợp để truyền tải các
gói tin của dịch vụ truyền số liệu. Tuy nhiên, do phần tiêu đề của TCP quá lớn và quá
phức tạp nên độ trễ truyền tin qua liên mạng khá cao. Mặt khác TCP cung cấp quá
nhiều chức năng mà các dịch vụ thời gian thực không cần đến. Do đó, TCP không phù
hợp để truyền tải các dịch vụ này và cần thiết phải xây dựng một giao thức truyền tải
mới bên cạnh TCP để đáp ứng cho các dịch vụ thời gian thực qua IP.

1.1.5 Giao thức truyền tải không tin cậy UDP
Cùng víi giao thøc TCP, t¹i møc 4 cđa bé giao thức TCP/IP còn một giao thức nữa
hoạt động đó là giao thøc d÷ liƯu ngêi dïng UDP (User Datagram Protocol). Đây là
một giao thức phi liên kết và không cung cấp chức năng tuần tự (sequencing) và xác
nhận (acknowledgment). Nó đợc sử dụng bên cạnh TCP trong trờng hợp các dịch vụ
đầy đủ của TCP là không cần thiết. Một ứng dụng điển hình của UDP đó là sử dụng để
truyền tải các gói tin thời gian thực của những dịch vụ nh thoại gói hay lu lợng video
những dịch vụ chỉ cần độ trễ thấp mà không yêu cầu quá cao về chất lợng dữ liệu
nhận đợc tại phía thu.
Một gói tin UDP gồm hai phần: phần tiêu đề và phần dữ liệu:

Hình 1.5 Cấu trúc gói dữ liệu UDP
Ưu điểm của UDP đó là do không cung cấp các chức năng tin cậy, điều khiển luồng,
khôi phục lỗi nên tiêu đề của UDP rất nhỏ so với TCP và nó rất phù hợp với các dịch
vụ thời gian thực yêu cầu độ trễ thấp.

Đỗ Nh Toản - D2001VT

6


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Cổng nguồn và cổng đích là các giá trị 16 bít dùng cho các cổng giao thức UDP
đợc sử dụng để tách các gói tin trong tiến trình đang đợi để nhận chúng. Cổng
nguồn là một trờng dữ liệu tuỳ chọn, khi đợc sử dụng, nó xác định địa chỉ cổng
để gửi các bản tin xác nhận. Ngợc lại, nếu không đợc sử dụng nó sẽ nhận giá trị
0.
Trờng độ dài chứa độ dài bản tin UDP tính theo octet bao gồm cả tiêu đề UDP và
dữ liệu.
Trờng tổng kiểm tra là tổng CRC của phần tiêu đề bản tin UDP. Nó là trờng tuỳ
chọn cho phép có thể đơn giản các thủ tục trong các mạng có độ tin cậy cao.
Nh vậy, so với bản tin giao thức truyền tải TCP, bản tin giao thức dữ liệu ngời sử
dụng UDP có cấu trúc đơn giản hơn rất nhiều. Phần tiêu đề bản tin chỉ xác định rõ giá
trị cổng giao thức bên gửi và bên nhận. Các thủ tục kiểm tra lỗi cũng đợc đơn giản hoá
và là tuỳ chọn cho phép giảm tới tối đa thêi gian trƠ khi trun d÷ liƯu qua giao thøc
líp truyền tải UDP. Do đó UDP rất phù hợp để truyền tải các dữ liệu yêu cầu tính thời
gian thực cao và khi lại cho phép tỷ lệ lỗi nhất định. Trong khi đó, TCP sẽ phù hợp với
để truyền tải các thông tin số liệu yêu cầu tính chính xác rất cao mà lại không yêu cầu
qua lớn về thêi gian trƠ. Nh vËy, cã thĨ thÊy r»ng hai giao thức lớp truyền tải TCP và
UDP là hai giao thức bổ sung cho nhau. Chúng cùng tồn tại và không thể thay thế cho
nhau. Hai giao thức này toạ nên tính linh hoạt của bộ giao thức IP và cho phép nó có
thể tơng thích với tất cả các loại hình dịch vụ trong hiện tại cũng nh của tơng lai. Đây
chính là điểm mạnh của giao thức IP trớc các bộ giao thức khác trong quá trình triển
khai mạng thế hệ sau NGN.

1.2 Giới thiệu chung về công nghệ VoIP
VoIP (Voice over Internet Protocol) là một thuật ngữ dùng để chỉ một phơng thức
truyền thoại mới, đó là trun tÝn hiƯu tho¹i qua m¹ng gãi sư dơng giao thức Internet.
Đây là một ứng dụng mở rộng của bộ giao thức IP để tiến tới một mạng đa phơng tiện
hội tụ toàn IP trong tơng lai.
Trong công nghệ điện thoại IP thông tin thoại sẽ đợc đóng trong các gói và truyền đi
trên một đờng truyền chung thay vì các kênh riêng nh trong mạng PSTN truyền thống.
Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP nh là khả năng thiết lập các cuộc gọi điện thoại và gửi
những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chất lợng dịch vụ có thể chấp nhận đợc và với
cớc phí thấp hơn rất nhiều so với dịch vụ của mạng PSTN thông thờng. Để thực hiện
truyền thoại qua mạng IP, trớc hết tại phía phát tín hiệu thoại phải đợc số hoá, nén và
đóng gói để truyền qua mạng IP nh những gói dữ liệu thông thờng. Tại phía thu, các
gói thoại đợc mở gói, giải nén và chuyển từ tín hiệu số sang tín hiệu tơng tự để đa đến
tai nghe của ngời dùng.

Đỗ Nh Toản - D2001VT

7


Chơng I. Tổng quan về mạng IP và công nghệ VoIP

Vì đặc điểm của một mạng gói là một mạng tận dụng tối đa hiệu quả sử dụng băng
tần mà ít quan tâm đến thời gian trễ lan truyền trong mạng, trong khi tín hiệu thoại lại
là một dạng thời gian thực. Do đó, ngời ta phải bổ sung vào mạng các phần tử mới và
thiết kế các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo đợc chất lợng dịch vụ cho ngời dùng.
Các thành phần này tạo thành một mạng gọi là mạng VoIP.
Công nghệ VoIP đà và đang mở ra một viễn cảnh mới trong ngành Viễn Thông trên
toàn thế giới. Với u điểm rất lớn về giá cớc, dịch vụ VoIP thực sự đang thu hút rất

nhiều sự quan tâm của các nhà kinh doanh bao gồm cả các nhà đầu t cung cấp dịch vụ
và các nhà tiêu dùng dịch vụ. Việc đa dịch vụ VoIP vào phục vụ có thể coi là một cuộc
cách mạng trong ngành Viễn Thông và thực tế đà cho thấy sức cạnh tranh rất lớn của
công nghệ này so với công nghệ thoại chuyển mạch kênh truyền thống. Mặc dù mới ra
đời và đợc triển khai cha lâu, nhng dịch vụ VoIP đà chiếm một thị phần rất đáng kể
trên thị trờng quốc tế nói chung và nớc ta nói riêng.
Điểm cốt lõi để tạo nên các u điểm của mạng VoIP đó là khả năng sử dụng hiệu quả
và tiết kiệm độ rộng băng tần. Đó là do sự kết hợp các đặc tính vốn có của một mạng
số liệu gói với các kỹ thuật mà hoá nén số hiện đại. Kĩ thuật này cho phép giảm đợc
đáng kể số bít phải truyền đi. Do đó giảm đợc băng thông truyền dẫn mà vẫn đảm bảo
đợc chất lợng dịch vụ theo yêu cầu.
Nói chung VoIP là một hình ảnh mới cho mạng Viễn Thông hiện đại. Nó đang đợc
nghiên cứu và triển khai và đang hứa hẹn rất nhiều triển vọng trong tơng lai gần.

1.3 Cấu hình của mạng điện thoại IP
Theo các nghiên cứu của ETSI, cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP có thể bao
gồm các phần tử sau:
- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP
- Mạng truy nhập IP
- Mạng xơng sống IP
- Gateway
- Gatekeeper
- Mạng chuyển mạch kênh
- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng chuyển mạch kênh
Trong các kết nối khác nhau cấu hình mạng có thể thêm hoặc bớt một số phần tử
trên.
Cấu hình chung của mạng điện thoại IP gồm các phần tử Gatekeeper, Gateway, các
thiết bị đầu cuối thoại và máy tính. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một Gatekeeper

Đỗ Nh Toản - D2001VT

8