nghiên cứu công nghệ voip over wlan

Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
LỜI NÓI ĐẦU
o0o
Trong những năm gần đây, Internet bùng nổ và phát triển mạnh mẽ cùng với nó
là một loạt các công nghệ khác cũng phát triển ngày càng lớn mạnh và chiếm ưu thế
hơn, điển hình là VoIP. Đồng thời công nghệ không dây cũng trở lên khá phổ biến,
ngày càng có nhiều người truy nhập Internet qua mạng không dây như Wi-Fi, Wimax.
VoIP có ưu điểm là chi phí tương đối rẻ, chất lượng cuộc gọi cũng khá tốt, tuy nhiên
tất cả người sử dụng VoIP đều gặp một vấn đề là để tiến hành được cuộc gọi thì họ
phải có một chiếc máy tính kết nối Internet. Đó chính là một nhược điểm lớn của
VoIP. Do đó một xu hướng mới chính là kết hợp hai công nghệ VoIP và công nghệ
không dây, dẫn tới sự ra đời của VOIP over WLAN. Trong bối cảnh này VoIP qua
WLAN xuất hiện như một giải pháp rõ ràng nhất cho các thông tin liên lạc bằng giọng
nói của các loại điện thoại di động, một trong những ứng dụng không thể thiếu hàng
ngày của con người. Tuy nhiên, kết hợp hai công nghệ trên hiện nay là rất khó khăn và
phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn cao.
VOIP over WLAN kế thừa các ưu điểm của VoIP và mạng không dây, nó tạo ra
sự linh động trong VoIP, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Từ thực tiễn trên, đề tài này sẽ tiến hành nghiên cứu công nghệ VOIP over
WLAN với những nội dung chính sau:
Chương 1: Tổng quan về VOIP over WLAN
Chương 2: Các công nghệ cơ bản của VOIP over WLAN
Chương 3: Những vấn đề cơ bản trong VOIP over WLAN
Do còn nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên luận văn không thể tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc.
Chúng Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2011
1
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP OVER WLAN
o0o

1.1 Giới thiệu chung
Người sử dụng mạng không dây có liên quan đến nhiều lĩnh vực như doanh
nghiệp (quản lý, CNTT và điện thoại di động khác của trường công nhân), giáo dục
(Hiệu trưởng, giáo sư, nhân viên bảo trì), y tế (bác sĩ, y tá, kỹ thuật viên), sản xuất
(giám sát viên, người kiểm soát chất lượng, các chuyên gia), bán lẻ (quản lý, nhân viên
hàng tồn kho, vận chuyển / người nhận). Một số lý do làm cho mạng WLAN cần thiết
cho hoạt động của họ. Những người dùng điện thoại di động cao, hoặc vì họ không có
một bàn làm việc hoặc vì họ không ngồi trên máy của họ một số lượng đáng kể thời
gian. Họ cần phải được ngay lập tức có thể truy cập vào mạng (hiện các chiến lược
truyền thông chính là giọng nói, cộng với tin nhắn). Họ cũng yêu cầu truy cập nhanh
đến các dữ liệu quan trọng.
Trong bối cảnh này VoIP qua WLAN (VoipWLAN) xuất hiện như một giải pháp
rõ ràng nhất cho các thông tin liên lạc bằng giọng nói của các loại điện thoại di động
đang là điều không thể thiếu hàng ngày của con người. Điện thoại IP đã yêu cầu băng
thông thấp dưới 64 kb/s, do đó người ta có thể giả định rằng VoIP là dễ dàng để sử
dụng trên các mạng LAN không dây. Tuy nhiên kết hợp hai công nghệ hiện nay là khó
khăn và rất phức tạp. Các thí nghiệm cho thấy rằng thậm chí một lượng nhỏ lưu lượng
truy cập dữ liệu trên cùng một mạng có thể dẫn đến chất lượng âm thanh xuống cấp
nghiêm trọng và bỏ cuộc gọi, ngay cả với các tính năng QoS cho phép.
Hình 1.1: Mô hình Voip over WLAN
Lý do chính là, khi xử lý tiếng nói và lưu lượng truy cập dữ liệu trên cùng một
mạng, tranh chấp phải được quản lý về sự chậm trễ và jitter chứ không phải là tỷ lệ
chuyển tiếp. Hầu hết các nhà cung cấp chỉ bắt đầu điều chỉnh sản phẩm của mình cho
hội tụ dữ liệu giọng nói, do đó hiệu suất của VoIP và thời gian thực các ứng dụng nói
chung trên phương tiện truyền thông không dây có thể là một vấn đề. Lưu ý rằng các
khó khăn trong việc tìm kiếm giải pháp thích hợp QoS bắt nguồn từ một số thuộc tính
cố hữu của mạng WLAN. Trong các mạng không dây gói tỷ lệ lỗi có thể được trong
2
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
phạm vi 10-20%. Hơn nữa tốc độ bit thay đổi tùy theo độ rộng băng thông của kênh

truyền, do đó thời gian thiết lập kết nối không thể giữ trong suốt thời gian truyền tin.
VOIP over WLAN là công nghệ dựa trên sự kết hợp giữa thoại qua giao thức
Internet và công nghệ không dây. VOIP over WLAN mang lại lợi ích quan trọng trong
việc hội tụ thoại với dữ liệu. Với VOIP over WLAN, các bệnh viện, công ty, cửa hàng,
khu nhà chung cư có thể giảm chi phí điện thoại và các ứng dụng về di động.
1.2 Cấu trúc mạng VOIP over WLAN
Kiến trúc tổng quát của VOIP over WLAN được trình bày trong hình vẽ:
Hình 1.2: Kiến trúc tổng quát của VOIP over WLAN
 Wireless IP Phone: Thiết bị này tương tự như một chiếc điện thoại di động, Tuy
nhiên nó phải bao gồm bộ tương thích, để giao tiếp với mạng LAN không dây, để
kết nối tới hệ thống điện thoại. Người sử dụng có thể thiết lập một cuộc gọi nội hạt
trực tiếp tới một người khác trong mạng, tương tự với hệ thống điện thoại công sở
hay một cuộc gọi ra bên ngoài thông qua mạng PSTN.
 Call manager: Quản lí cuộc gọi trong một mạng.
 Voice gateway: Thiết bị giao tiếp điện thoại IP với các loại mạng và hệ thống khác.
Thí dụ, một gateway có thể giao tiếp một mạng VoIP tới mạng PSTN truyền thống.
Điều này có thể tạo ra một tuyến truyền thông giữa điện thoại IP và người sử dụng
điện thoại thông thường.
 Wireless LAN infrastructure: Một mạng LAN không dây quản lí sự truyền tải các
cuộc gọi VoIP không dây thông qua môi trường. Làm cho người sử dụng có thể tự
do hơn khi đàm thoại.
3
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Bộ tương thích trong điện thoại IP không dây phải kết nối tới một Access Point
trên mạng trước khi người sử dụng có thể tiến hành cuộc gọi. Khi người sử dụng bắt
đầu một cuộc gọi, yêu cầu sẽ được gửi qua Access Point và qua mạng hữu tuyến tới bộ
phận quản lí cuộc gọi, tại đây yêu cầu được xử lí. Để tạo ra tính linh động, bộ tương
thích LAN không dây trong điện thoại IP không dây của người sử dụng đang di
chuyển phải liên kết với Access Point khác khi cần thiết. Để cuộc gọi giữa hai người
sử dụng không ngắt quãng thì sự chuyển tiếp giữa các điểm truy cập phải ít hơn 100ms

nếu không cuộc gọi sẽ bị ngắt kết nối.
Nếu người sử dụng quay số tới một số bên ngoài, bộ quản lí cuộc gọi sẽ chuyển
cuộc gọi tới PBX hoặc Internet để hoàn tất cuộc gọi. Nếu PBX không được tích hợp để
xử lí lưu lượng IP, thì một cổng VoIP trung gian sẽ chuyển lưu lượng VoIP thành tín
hiệu tương tự.
1.3 Cơ sở hạ tầng mạng
Một hệ thống điện thoại không dây yêu cầu một cơ sở hạ tầng mạng phù hợp.
Chúng ta có thể sử dụng ngay các Access Point hiện tại hoặc sử dụng các thiết bị mới
hơn. Tuy nhiên, phải đảm bảo về dung lượng và trễ chuyển vùng sao cho cuộc gọi có
chất lượng tốt nhất. Sau đây chúng ta sẽ xét các cơ sở hạ tầng mạng không dây cơ bản.
1.3.1 Mạng Access Point truyền thống
Cách thông thường để triển khai mạng LANs không dây bao gồm việc lắp đặt các
Access Point thông minh “thick”, các Access Point này sẽ kết nối với nhau thông qua
một mạng chuyển mạch Ethernet như trong hình 1.3
Hình 1.3: Mạng lưới Access Point
Khi người sử dụng thực hiện chuyển vùng, thiết bị client không dây của họ sẽ
liên kết với một Access Point mà có tín hiệu báo mạnh nhất. Vì Access Point chỉ là các
thiết bị LAN không dây trên mạng nên chúng phải có một bộ xử lí thông minh để nhận
ra các thành phần chủ yếu của một mạng LAN không dây mà chuẩn 802.11 không
4
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
cung cấp. Access Point cũng thực hiện chức năng quản lí vào bảo mật đối với các kết
nối không dây cơ bản.
Access Point truyền thống thường kết nối với nhau sử dụng chuyển mạch chuẩn
Ethernet, một loại chuyển mạch chiếm ưu thế trong hỗ trợ kết nối hữu tuyến. Một khóa
chuyển mạch kết nối một người sử dụng, chẳng hạn một Access Point, tới một người
sử dụng khác mà không gây ảnh hưởng tới việc truy cập của những người sử dụng còn
lại. Switch giúp cải thiện thông lượng so với một hub chia sẻ bởi vì nó có ít xung đột
(miền) hơn. Người sử dụng không cần phải đợi cho đến khi người sử dụng khác kết
thúc việc gửi dữ liệu. Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống thì sử dụng switch là rất

cần thiết.
Bắt tay (Handoffs) từ một access point “thick” tới một Access Point khác có thể
rất chậm trong việc hỗ trợ các ứng dụng VoIP khi người sử dụng chuyển vùng. Vấn đề
ở đây là sự kết hợp của Access Point và chuyển mạch Ethernet truyền thống trong giải
pháp này là chưa đủ nhanh. Chẳng hạn, một vài người sử dụng điện thoại LAN không
dây sẽ bị rớt cuộc gọi khi chuyển vùng từ một Access Point này tới một Access Point
khác. Tùy thuộc vào từng mạng LAN không dây hỗ trợ ứng dụng thoại, bạn có thể
kiểm tra độ trễ chuyển vùng và đỗ trễ này nên nhỏ hơn 100ms để giảm thiểu rớt cuộc
gọi.
Phương pháp sử dụng Access Point “thick” yêu cầu việc quản lí phân quyền để
hỗ trợ chức năng remote. Dù nếu các hãng sản xuất access point “thick” cung cấp một
hệ thống quản lí tập trung nhưng mạng LAN không dây vẫn phải quản lí các lưu lượng
bổ xung cho việc liên lạc đều đặn với access point. Lưu lượng này có thể làm giảm
dung lượng của mạng LAN không dây.
1.3.2 Mạng chuyển mạch không dây
Như là một giải pháp có hiệu quả thay thế mô hình Access Point “thick” truyền
thống, xét mạng chuyển mạch không dây như trong hình 1.4. Ý tưởng chính ở đây là
sử dụng các Access Point “thin” tập trung vào hiệu suất và độ tin cậy cao. Access
Point chỉ đơn thuần tuân theo giao thức 802.11, trong khi switch cung cấp sự thông
minh cần thiết để mang lại sự bảo mật, quản lí và hiệu suất có hiệu quả. Đặc điểm này
dẫn đến một giải pháp có hiệu quả giúp thỏa mãn những ứng dụng về thoại và giảm
một cách đáng kể tổng chi phí cho hầu hết các ứng dụng.
Giải pháp chuyển mạch không dây có chi phí thấp hơn trong việc tăng vùng phủ
sóng và hiệu suất vì một cách tương đối các Access Point này không đắt.
Một chuyển mạch không dây thông minh cung cấp chuyển vùng nhanh hơn giải
pháp của mạng LAN không dây thông thường. Điều này cho phép hỗ trợ hiệu quả các
ứng dụng VoIP. Người sử dụng điện thoại không dây có thể chuyển vùng một cách dễ
dàng trong khi tái liên kết với Access Point khác.
Chuyển mạch không dây thực hiện có hiệu quả trong việc phát hiện các Access
Point giả mạo (Rogue Access Point). Nếu một người nào đó hay một hacker truy cập

vào một Access Point giả mạo ở mặt hữu tuyến của switch thì switch không cho phép
truy cập thông qua Access Point giả mạo tới mạng. Switch không dây chứa tất cả các
cấu hình bảo mật có thể được giữ trong một server đã được khóa, nó sẽ ngăn chặn
hacker với cấu hình của nó.
5
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Hình 1.4: Mạng chuyển mạch không dây
Một lợi ích khác của giải pháp chuyển mạch không dây là nó khá đơn giản với
các nhân viên IT. Công nghệ không dây rất mới với hầu hết các công ty và các nhân
viên IT hiện tại nó không giống với các đặc điểm vô tuyến của mạng LAN không dây.
Phương pháp chuyển mạch không dây ít tập chung vào sóng vô tuyến mà chủ yếu tập
chung vào chuyển mạch là vấn đề quen thuộc của các nhà quản trị mạng.
1.3.3 Mạng Mesh
Một mạng mesh là một loạt những bộ truyền sóng radio. Mỗi một máy phát có
thể kết nối tới ít nhất 2 máy phát khác. Chúng tạo ra những đám mây tín hiệu radio
xuyên suốt thành phố. Tín hiệu được chuyển đi từ router này đến router khác thông
qua những đám mây này.
Trong một vài mạng, tín hiệu chuyển từ một người nhận tới người khác cho đến
khi họ nhận được một nút mạng có kết nối tới Internet. Những mạng khác sử dụng
những nút mạng gọi là backhaul nodes. Những nút mạng này thu thập tất cả những dữ
liệu từ rất nhiều bộ truyền phát khác và chuyển những dữ liệu này qua Internet bằng
việc gửi chúng tới 1 router sử dụng kết nối có dây. Backhaul nodes thường là những
nút mạng điểm-tới-điểm(point-to-point) hoặc những nút điểm tới nhiều điểm (point-to-
multipoint). Chúng có thể kết nối từ một điểm kết nối này đến điểm kết nối khác hoặc
chúng có thể kết nối một điểm tới vài điểm.
Nếu bạn sử dụng máy tính xách tay để kết nối tới Internet trong một mạng mesh,
bạn có thể hình dung kết nối diễn ra như sau:
1. Máy tính của bạn tìm và phát hiện ra một mạng ngay đó, và bạn truy cập vào
mạng này
2. Giao thức để điều khiển mạng mesh sẽ tìm ra đường kết nối tốt nhất cho dữ liệu

của bạn để truyền đi. Mạng này sẽ tìm ra đường đi từ máy bạn đến một kết nối
có dây hoặc nút mạng backhaul nodes sao cho tốn ít nút mạng nhất
6
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
3. Dữ liệu của bạn sẽ được chuyển theo đúng đường như giao thức đã thiết lập
trước đó. Khi dữ liệu của bạn tìm đến một nút mạng có kết nối có dây, nó sẽ
truyền qua Internet và chuyển đến địa chỉ bạn cần dùng.
Hình 1.5: Cấu trúc mạng Mesh không dây
Một mạng mesh đưa ra nhiều tuyến đường song song từ nguồn tới đích. Thuật
toán định tuyến thông minh cho phép mỗi node quyết định tuyến đường nào để
forward gói tin qua mạng để nâng cao hiệu suất. Nếu liên kết giữa một cặp node của
một tuyến bị nghẽn, thí dụ, thuật toán thiết lập một tuyến khác tránh xa liên kết đang
bị nghẽn. Nếu một node bị hỏng thì route thay thế sẽ được chọn dựa trên thuật toán
định tuyến.
Đặc điểm này làm cho mạng mesh thích hợp cho những khu vực mà việc lắp đặt
mạng LAN không dây có các Access Point truyền thống là không khả thi. Mạng mesh
cũng thích hợp cho việc thiết lập một mạng không dây tạm thời vì các node backhaul
dễ lắp đặt và tháo gỡ. Thí dụ, có thể thiết lập nhanh một mạng mesh trong tình trạng
khẩn cấp. Các doanh nghiệp cũng được lợi từ mạng mesh khi họ cần một mạng kết nối
tạm thời.
Lợi ích mà mạng mesh mang lại rất nhiều. Nếu bạn cần một giải pháp tốt về Wi-Fi ở
những nơi mà việc lắp đặt cáp tới Access Point là không thể thì mạng mesh chính là
câu trả lời. Chi phí lắp đặt thấp hơn vì sử dụng ít cáp hơn và nó tăng tính hữu dụng
trong những vùng khó lắp dây (difficult-to-wire) làm cho mạng mesh trở lên sáng giá.
1.4 Tín hiệu trong VOIP over WLAN
Hệ thống VOIP over WLAN sử dụng tín hiệu thoại. Phần này sẽ cung cấp một cái
nhìn tổng quan về các yếu tố chính của truyền thông thoại, thí dụ như các đặc điểm
của thoại, số hóa tín hiệu thoại, kĩ thuật nén, chuẩn tín hiệu cuộc gọi. Qua đó cho
chúng ta thấy được cơ sở của truyền thông thoại VoIP, là nền tảng để hiểu rõ hơn các
quá trình tương tác xảy ra trong mạng hữu tuyến dây và vô tuyến dây.

7
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
1.4.1 Tín hiệu Thoại
Một cuộc gọi IP không dây truyền và nhận tín hiệu chứa tín hiệu thoại (âm
thanh). Điều này là sự kết hợp giữa VoIP và giao thức vô tuyến. Tiếng nói của chúng ta
có dạng sóng và có tần số chủ yếu nằm trong khoảng 0,3Hz-3,4KHz. Từ nhiều năm
nay hệ thống điện thoại đều được thiết kế để hỗ trợ băng tần này. Hầu hết mọi người
đều có thể nghe tốt ở băng tần này. Tín hiệu VoIP hỗ trợ cuộc đàm thoại có tần số nằm
trong băng tần trên rất tốt.
Hầu hết hệ thống VoIP không được thiết kế để truyền dẫn âm thanh trung thực.
Một tín hiệu âm thanh có băng tần rộng lên tới 10.000Hz có chất lượng âm thanh tốt
hơn, nhưng nó thực sự không cần thiết cho hầu hết các ứng dụng. Điều này đặc biệt
đúng cho các hệ thống thoại. Hơn nữa sẽ cần rất nhiều dung lượng của hệ thống để hỗ
trợ âm thanh chất lượng, nhất là đối với mạng LAN không dây thì vấn đề dung lượng
luôn được quan tâm hàng đầu.
Điện thoại IP không dây có nhiều bước tiến xa hơn so với chuẩn điện thoại tương
tự. Nó sử dụng một bộ mã hóa âm thanh để chuyển tín hiệu thoại tương tự thành tín
hiệu số sử dụng một chuỗi các số logic 0 và 1. Quá trình này được gọi là chuyển đổi
tương tự/số. Sau đó tín hiệu dữ liệu sau đó được truyền qua mạng IP. Tại điểm cuối
nhận, một bộ giải mã sẽ chuyển luồng dữ liệu số thành tín hiệu âm thanh và được đưa
ra loa. Mỗi một thiết bị cuối, thí dụ như điện thoại IP không dây, gồm có bộ mã hóa và
giải mã âm thanh, thường được gọi là audio “codec”.
Hầu hết việc chuyển đổi tương tự/số sử dụng mã hóa PCM, lấy mẫu tín hiệu 8000
lần mỗi giây. Một bộ mã hóa PCM dùng 8 bits để mã hóa cho mỗi một mẫu. Kết quả
việc mã hóa là tín hiệu số 64Kbps (8000 mẫu/giây x 8bits/mẫu) được gửi qua mạng
qua VoIP, kĩ thuật này có hiệu quả đối với tín hiệu âm thanh trong khoảng tần số
300Hz-3.400KHz, thí dụ như giọng nói của con người. Tuy nhiên, đối với các tín hiệu
có tần số biến đổi trong một khoảng lớn hơn, như là âm nhạc thì việc lấy mẫu phụ
thuộc sự phân bố tần sôs của tín hiệu đó.
1.4.2 Tín hiệu Video

Video như chúng ta thấy hàng ngày qua việc xem ti-vi, video chỉ đơn thuần là
một chuỗi các hình ảnh tĩnh (các khung) xuất hiện liên tục tại một tốc độ nhất định để
diễn tả lại chuyển động của một vật nào đó trong một khung cảnh. Nó cũng có thể bao
gồm thêm một kênh âm thanh. So sánh với tín hiệu thoại, tín hiệu video có nhiều thay
đổi hơn về băng tần, sự thay đổi này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như tốc độ khung
video, kích cỡ và độ phân giải hình ảnh, hiệu quả màu sắc là tỉ lệ bit của tín hiệu
video. Để giảm ảnh hưởng tới dung lượng của mạng LAN không dây, hầu hết các máy
quay Wi-Fi chỉ để độ phân giải đối đa là 640x480, 15 khung/1s và giới hạn độ sâu của
mầu sắc cho mỗi pixel. Chất lượng của hình ảnh từ máy quay Wi-Fi không quá tồi cho
việc quan sát những cảnh ít thay đổi hoặc thay đổi chậm, nhưng đối với những mục
tiêu di chuyển nhanh hơn như là một chiếc xe đang lái trên đường cao tốc, thì sẽ bị
biến dạng hoặc chuyển động chậm vì tốc độ khung là tương đối chậm. Nó không đủ
nhanh để chụp toàn bộ chuyển động. 30khung/1s sẽ cho ta video tương tự như một
chiếc ti-vi và chúng ta có thể xem được các mục tiêu đang di chuyển nhanh. Trong
thực tế, con người không thể phát hiện sự khác nhau ở tốc độ khung cao hơn 30
khung/1s
8
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Một luồng video thô, thậm chí một luồng khi đã được xử lí, hoạt động trong
phạm vi Mb/s. Vì hầu hết các hệ thống, nhất là các hệ thống vô tuyến đều có dung
lượng giới hạn cho nên việc sử dụng thiết bị nén video có ý nghĩa quan trọng. Nó giúp
giảm bớt băng thông yêu cầu cần thiết để hỗ trợ luồng video. Thường sử dụng một bộ
codec trong máy quay không dây để nén hình ảnh video số trước khi gửi đi.
Các thuật toán nén thông thường cho video thường nằm trong chuẩn MPEG
(Moving Picture Experts Group). MPEG-4 là thuật toán nén có tổn thất, điều đó có
nghĩa trong quá trình nén sẽ làm mất một vài thông tin trong video. Tuy nhiên, trong
hầu hết các trường hợp, tổn thất nhỏ này không quan trọng. Trong thực tế, hầu hết mọi
người không thể nhận ra sự mất mát này. Do đó MPEG-4 là một chuẩn mã hóa tốt cho
video.
1.4.3 Lưu lượng VoIP

Lưu lượng VoIP bắt đầu khi một người sử dụng điện thoại IP không dây (điểm
cuối A) quyết định thực hiện một cuộc tới một người khác (điểm cuối B). Callmanager
nhận yêu cầu cuộc gọi này và chuyển yêu cầu đó cho điểm cuối B. Quá trình này thiết
lập một kết nối trực tiếp hai điểm cuối VoIP với nhau. Khi điểm cuối B trả lời cuộc
gọi, cả hai điểm cuối xác định kiểu codec và trao đổi cổng thông tin giao thức điều
khiển truyền dẫn (TCP) để dễ dành kết nối. Sau khi thiết lập một kết nối, sự trao đổi
xảy ra giữa hai điểm cuối độc lập với Callmanager.
Khi một cuộc gọi xảy ra, điểm cuối gửi dữ liệu thoại đã được mã hóa thông qua
giao thức RTP (Real-time Transport Protocol) với chuẩn IETF RFC 3550. RTP cung
cấp chức năng đầu cuối-đầu cuối cho các ứng dụng thời gian thực là thoại và video.
RTP mở một cổng TCP cho luồng âm thanh và một cổng khác cho điều khiển (điều
khiển phương tiện và thông tin phản hồi chất lượng dịch vụ). Nếu video có kèm theo
âm thanh, thì luồng âm thanh và video được gửi thông qua các phiên RTP khác nhau.
Gói RTP có tiêu đề và tải chứa dữ liệu thoại.
Với hệ thống VOIP over WLAN, TCP thiết lập kết nối giữa các điểm cuối, nhưng
UDP (giao thức gói tin người dùng) được định nghĩa trong IETF RFC 768, mang gói
RTP giữa các hệ thống cuối. Phần lớn các gói của cuộc thoại được truyền qua liên kết
vô tuyến là những gói UDP được gửi trong khung dữ liệu 802.11. Trong hầu hết các
trường hợp, những khung này được gửi theo kiểu unicast (được định hướng) giữa hai
điểm cuối.
Có rất nhiều chuẩn và giao thức riêng cho việc điều khiển các cuộc gọi qua hệ
thống VoIP. H323, SCCP (Skinny Client Control Protocol) và SIP (Session Initiation
Protocol) là những giao thức chủ yếu.
CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN VOIP OVER WLAN
o0o
2.1 Công nghệ VoIP
2.1.1 Tổng quan về VoIP
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
9

Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
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 dịch vụ khác như truyền hình và dữ liệu.
2.1.2 Ưu nhược điểm của VoIP
Ưu điểm:
 Giảm chi phí cước cuộc gọi.
 Tiết kiệm băng thông do phải nén dung lượng xuống thấp để đưa lên mạng.
 Tận dụng được cơ sở hạ tầng sẵn có.
 Hiệu suất đường truyền cao do có cơ chế phát hiện khoảng nặng.
 Dịch vụ đa dạng.
Nhược điểm:
 Chất lượng dịch vụ tương đối thấp do kỹ thuật nén và mất mát gói tin.
 Tiếng vọng do trễ gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc gọi.
2.1.3 Kiến trúc mạng VoIP
Hình 2.1: Điện thoại PSTN và VoIP
Hình 2.1 biểu diễn sự phân loại ở tầng cao của kiến trúc VoIP. Nó bao gồm bốn
điểm cuối truyền thông, hai trong số chúng là thiết bị PSTN (A và B) và 2 cái
còn lại là thiết bị Internet (C và D). Chú ý rằng một thiết bị PSTN thường là
một chiếc điện thoại trong khi một thiết bị Internet có thể là phần mềm chạy
trên PC hoặc là một thiết bị tách rời như một chiếc VoIP cầm tay. Bây giờ hãy
xem xét các tình huống sau:
Cuộc gọi C-D
Trong tình huống này, cả hai điểm cuối là thiết bị Internet và do đó cuộc thoại
không bao giờ dời khỏi tên miền IP. Các giao thức báo hiệu thường sử dụng là
điểm-điểm cho kết nối trực tiếp, SIP hoặc H323.
10
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Cuộc gọi A-D

Trong trường hợp này, chúng ta có hai điểm cuối, một là thiết bị Internet và một
là thiết bị PSTN. Để cho phép truyền thông giữa thiết bị VoIP và thiết bị PSTN
thì phải sử dụng một cổng VoIP
Ở đây, gateway (cổng) là một thực thể logic nó kết nối giữa hai mạng khác
nhau, thí dụ như PSTN và IP trong trường hợp của VoIP. Cổng có thể được
phân loại dựa trên các tiêu chuẩn khác nhau. Dựa trên chức năng một cổng có
thể là cổng báo hiệu hoặc cổng phương tiện. Cổng báo hiệu bảo đảm kết nối
giữa báo hiệu VoIP và báo hiệu PSTN. Nó thực hiện chức năng này bằng cách
phiên dịch lệnh báo hiệu PSTN thành bản tin báo hiệu tương ứng trong VoIP.
Mặt khác cổng phương tiện chịu trách nhiệm bảo đảm rằng tuyến thoại từ vùng
PSTN (A-1) tới vùng IP (1-D) được xuyên suốt.
Cuộc gọi A-B
Trong trường hợp này chúng ta có hai điểm cuối là PSTN. Thường thì một cuộc
gọi sẽ hoàn toàn được truyền đi trong mạng PSTN. Tuy nhiên, các nhà cung cấp
dịch vụ điện thoại trong hình 2.1 quyết định triển khai Gateway-2 trung kế để
chuyển cuộc gọi thoại tới Internet. Cuộc gọi được truyền đi như là VoIP giữa
các cổng 1 và 2 và chuyển mạch điện thoại giữa A và 1, B và 2.
Chú ý rằng trong hình 2.1, chúng ta giả thuyết rằng Gateway-1 và 2 đóng vai
trò như là cổng báo hiệu và cổng phương tiện.
2.1.4 Phương thức hoạt động
VoIP chuyển đổi tín hiệu giọng nói thông qua môi trường mạng (IP based
network). Do vậy, trước hết giọng nói (voice) sẽ phải được chuyển đổi thành các bits
( digital bits) và được đóng gói thành các packet để sau đó được truyền tải qua mạng
IP network và cuối cùng sẽ được chuyển lại thành tín hiệu âm thanh đến người nghe.
Tiến trình hoạt động của VoIP thông qua 2 bước:
Call Setup: trong quá trình này , người gọi sẽ phải xác định vị trí ( thông qua địa chỉ
của người nhận) và yêu cầu 1 kết nối để liên lạc với người nhận.Khi địa chỉ người
nhận được xác định là tồn tại trên các proxy server thì các proxy server giữa 2 người
sẽ thiết lập 1 cuộc kết nối cho quá trình trao đổi dữ liệu voice
Voice data processing: Tín hiệu giọng nói (analog) sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu số

( digital) rồi được nén lại nhằm tiết kiệm đường truyền (bandwidth) sau đó sẽ được mã
hóa (tăng độ bảo mật). Các voice samples sau đó sẽ được chèn vào các gói dữ liệu để
được vận chuyển trên mạng. Giao thức dùng cho các gói voice này là RTP (Real-Time
Transport Protocol).1 gói tin RTP có các field đầu chứa dữ liệu cần thiết cho việc biên
dịch lại các gói tin sang tín hiệu voice ở thiết bị người nghe. Các gói tin voice được
truyền đi bởi giao thức UDP . Ở thiết bị cuối, tiến trình được thực hiện ngược lại.
2.1.5 Các giao thức báo hiệu
VoIP cần 2 loại giao thức : Signaling protocol và Media Protocol.
11
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
 Signaling Protocol điều khiển việc cài đặt cuộc gọi. Các loại signaling protocols bao
gồm: H.323, SIP, MGCP, Megaco/H.248 và các loại giao thức có bản quyền riêng
như UNISTIM, SCCP, Skype, CorNet-IP,…
 Media Protocols: điều khiển việc truyền tải voice data qua môi trường mạng IP. Các
loại Media Protocols như: RTP ( Real-Time Protocol) ,RTCP (RTP control
Protocol) , SRTP (Secure Real-Time Transport Protocol), và SRTCP (Secure
RTCP).
Hình 2.2: Mạng VoIP và các giao thức sử dụng trong mạng
Các nhà cung cấp có thể sử dụng các giao thức riêng hay các giao thức mở dựa trên
nền của một trong hai giao thức tiêu chuẩn quốc tế là H.323 và SIP. Ví dụ Nortel sử
dụng giao thức UNISTIM (Unified Network Stimulus) Cisco sử dụng giao thức SCCP
( Signaling Connection Control Part) Những giao thức riêng này gây khó khăn trong
việc kết nối giữa các sản phẩm của các hãng khác nhau.
2.1.5.1 Giao thức MGCP
MGCP (Media Gateway Control Protocol) được phát triển điều khiển cổng ra vào
(gateway) cho hệ thống PSTN. MGCP định nghĩa giao thức, hay qui tắc để
điều khiển (control) cho cống ra vào của VoIP mà kết nối với thiết bị điều
khiển cuộc gọi (call-control) bên ngoài, thường được gọi là tác nhân gọi(call
agent), MGCP cung cấp tính năng báo hiệu cho những thiết bị rẻ tiền ở vị trí
rìa như là cồng ra vào, đây là những thiết bị mà không có tính năng tạo đầy đủ

tín hiệu cho thoại như là H323. Thực chất, bất kỳ lúc nào khi xảy ra sự kiện
như quá trình nhấc ống nghe (off hook) tại cổng thoại (voice port) của cổng ra
vào, cổng thoại sẽ thống báo sự kiện đến tác nhân gọi. Sau đó tác nhân gọi tạo
tín hiệu đến thiết bị mà cung cấp dịch vụ, như là tín hiệu mời quay số.
12
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Hình 2.3: Cấu trúc giao thức MGCP
2.1.5.2 Giao thức H323
Hình 2.4: Cấu trúc giao thức H323
Đây là giao thức chuẩn của ITU, được phát triển cho hệ thống đa phương
tiện(multimedia) phương tiện trong môi trường không hướng kết nối
(connectionless) như LAN. Giao thức này chuyển đổi các cuộc hội thoại
voice, video, hay các tập tin và các ứng dụng đa phương tiện cần tương tác với
PSTN. H323 là chuẩn định nghĩa tất cả tiến trình liên quan đến vấn đề đồng
bộ cho thoại, video, và truyền dữ liệu. H323 định nghĩa tín hiệu cuộc gọi end-
to-end.
13
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
2.1.5.3 Giao thức SIP
Hình 2.5: Cấu trúc giao thức SIP
SIP: (Session Initiation Protocol) được phát triển bởi IETF (Internet Engineering
Task Force) MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) Working Group (theo
RFC 3261). Đây là 1 giao thức kiểu diện ký tự (text-based protocol-khi client gửi yêu
cầu đến Server thì Server sẽ gửi thông tin ngược về cho Client), đơn giản hơn giao
thức H.323. Nó giống với HTTP, hay SMTP. Gói tin(messages) bao gồm các header
và phần thân (message body). SIP là 1 giao thức ứng dụng (application protocol) và
chạy trên các giao thức UDP, TCP và STCP.
2.2 Công nghệ WLAN
2.2.1 Tổng quan về WLAN
Wireless LAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi

nhỏ như một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh
hoạt có khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng. WLAN ra đời và bắt
đầu phát triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal
Communications Commission). Wireless LAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng
ngoại để truyền và nhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các
cấu trúc khác mà không cần cáp. Wireless LAN cung cấp tất cả các chức năng và
các ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng
lại không bị giới hạn bởi cáp. Ngoài ra WLAN còn có khả năng kết hợp với các
mạng có sẵn, Wireless LAN kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động
và ổn định hơn. Wireless LAN là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển
thiết bị từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng. Trong
những năm gần đây, những ứng dụng viết cho mạng không dây ngày càng
được phát triển mạnh như các phầm mềm quản lý bán hàng, quản lý khách sạn càng
cho ta thấy được những lợi ích của Wireless LAN.
14
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Hình 2.6: Ví dụ về mô hình WLAN
Wireless LAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa
học, y tế: 2.4GHz và 5GHz) vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng
như không cần cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng Wireless LAN sẽ giúp các nước
đang phát triển nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây
dựng hạ tầng viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém.
2.2.2 Ưu nhược điểm của WLAN
 Ưu điểm:
• Khả năng di động và sự tự do cho phép kết nối bất kì đâu.
• Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối.
• Dễ lắp đặt và triển khai.
• Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp.
• Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà.
• Giảm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống.

• Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà cũ,
không có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chỗ để đặt văn phòng,…
vv
• Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống có
dây vì tính linh động và nâng cấp cao.
 Nhược điểm :
15
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
Nhiễu: Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu sóng
radio do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các nhà cao
tầng, địa hình đồi núi…)
Bảo mật: Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây. Việc vô
tình truyền dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều
khiển khiến người khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép. Tuy
nhiên Wireless LAN có thể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng
mã tuỳ thuộc vào mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu. Ngoài ra người ta có thể
sử dụng việc mã hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật.
2.2.3 Mô hình WLAN
Hai mô hình cơ bản sử dụng cho Wireless LAN là Ad-hoc và mạng cơ sở hạ
tầng (infrastructure). Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới
hạn không gian sử dụng, các quản lý mạng, kiến trúc mạng.
2.2.3.1 Mô hình Ad-hoc (IBSS-Independent Basic Service Set)
Hình 2.7: Mô hình Ad – hoc
Ad-hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không
có Access Point. Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng.
Mô hình này rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần
phải giao tiếp với các hệ thống mạng khác.
16
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
2.2.3.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service

Set)
Hình 2.8: Mô hình Infrastructure
Infrastructure BSS là một mô hình mở rộng của một mạng Wireless LAN đã có
bằng cách sử dụng Access Point. Access Point đóng vai trò vừa là cầu nối của
mạng WLAN với các mạng khác vừa là trung tâm điều khiển sự trao đổi thông tin
trong mạng. Access Point giúp truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị trong một
vùng lớn hơn. Phạm vi và số thiết bị sử dụng trong mạng cơ sở hạ tầng tuỳ thuộc
vào chuẩn sử dụng và sản phẩm của các nhà sản xuất. Trong mô hình mạng cơ sở hạ
tầng có thể có nhiều Access Point để tạo ra một mạng hoạt động trên phạm vi rộng
hay chỉ có duy nhất một Access Point cho một phạm như trong một căn nhà, một toà
nhà. Mạng cơ sở hạ tầng có hai lợi thế chính so với mạng độc lập IBSS:
Infrastructure được thiết lập phụ thuộc vào tầm hoạt động của AP. Vì vậy,
muốn thiết lập Wireless LAN tất cả các thiết bị di động bắt buộc phải nằm trong
vùng phủ sóng của AP và mọi công việc giao tiếp mạng đều phải thông qua AP.
Ngược lại, kết nối trực tiếp IBSS trong mạng ad-hoc giúp hạn chế thông tin truyền
và nhận của mạng nhưng chi phí lại gia tăng ở tầng vật lý bởi vì tất các thiết bị đều
luôn luôn phải duy trì kết nối với tất cả các thiết bị khác trong vùng dịch vụ.
Trong mạng cơ sở hạ tầng, AP còn cho phép các station chuyển sang chế độ
tiết kiệm năng lượng. Các AP được thông báo khi một station chuyển sang chế độ
tiết kiệm năng lượng và tạo frame đệm cho chúng. Các thiết bị chú trọng sử dụng năng
lượng (Battery-operated) có thể chuyển bộ thu phát tín hiệu của mình sang chế độ
nghỉ và khi hoạt động lại sẽ nhận được tín hiệu được khôi phục từ các frame đệm lưu
trong AP.
2.2.4 Các thiết bị cơ bản của mạng WLAN
2.2.4.1 Card mạng không dây (Wireless NIC)
Card mạng không dây giao tiếp máy tính với mạng không dây bằng cách
điều chế tín hiệu dữ liệu với chuỗi trải phổ và thực hiện một giao thức truy nhập
cảm ứng sóng mang. Card mạng có dây có thể sử dụng khe cắm ISA (hiện nay hầu
17
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN

như không còn sử dụng), khe cắm PCI (sử dụng phổ biến), hoặc cổng USB trên máy
tính để bàn hoặc sử dụng khe cắm PCMCIA trên các laptop. Card mạng không dây
thường có một
ăng-ten ngoài và có thể gắn vào tường hoặc một vị trí nào đó trong
phòng.

Hình 2.9: Card mạng không dây sử dụng khe cắm PCI
2.2.4.2 Các điểm truy cập (Access Point)
Các điểm truy cập không dây AP (Access Point) tạo ra các vùng phủ sóng, nối
các nút di động tới các cơ sở hạ tầng LAN có dây .

Hình 2.10: Access Point
2.2.4.3 Bridge không dây (WBridge)
Các WBridge (Bridge không dây) tương tự như các điểm truy cập không dây trừ
trường hợp chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài. Phụ thuộc vào khoảng cách
và vùng mà cần dùng tới ăng-ten ngoài. WBridge được thiết kế để nối các mạng với
nhau, đặc biệt trong các toà nhà có khoảng cách xa tới 32 km.
2.2.4.4 Các router điểm truy cập (Access Point Router)
Một “AP router” là một thiết bị mà nó kết hợp các chức năng của một Access
Point và một router. Khi là Access Point, nó truyền dữ liệu giữa các trạm không dây
và một mạng hữu tuyến cũng như là giữa các trạm không dây. Khi là router, nó hoạt
động như là điểm liên kết giữa hai hay nhiều mạng độc lập, hoặc giữa một mạng
bên trong và một mạng bên ngoài.
2.2.5 Các chuẩn WLAN
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn (và đồng thời
là các thiết bị) mạng không dây lần lượt ra đời và ngày càng được nâng cấp, cải
tiến. Những chuẩn đã ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ biến. Sau đó là
HiperLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là Bluetooth. Mỗi chuẩn đều mang một số
đặc tính, ưu điểm riêng của nó.
18

Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
2.2.5.1 IEEE 802.11
Hình 2.11: IEEE 802.11 và OSI
Hiện nay tiêu chuẩn chính cho Wireless là một họ giao thức truyền tin qua mạng
không dây IEEE 802.11. Do việc nghiên cứu và đưa ra ứng dụng rất gần nhau nên có
một số giao thức đã thành chuẩn của thế giới, một số khác vẫn còn đang tranh cãi và
một số còn đang dự thảo. Một số chuẩn thông dụng như: 11802.11b (cải tiến từ
802.11), 802.11a, 802.11h, 802.11g.
1. IEEE 802.11b(Wifi) :Là chuẩn quốc tế cho mạng không dây hoạt động trong dải
tần số 2.4 GHz (2.4 GHz tới 2.4835 GHz) và cung cấp một lưu lượng lên trên 11
Mbps. Đây là một tần số rất thường sử dụng. Các lò vi ba, các điện thoại không dây,
thiết bị khoa học và y học, cũng như các thiết bị Bluetooth, tất cả làm việc bên trong
dải tần số 2.4 GHz.
2. IEEE 802.11a: Là một chỉ tiêu kỹ thuật IEEE cho mạng không dây hoạt động trong
dải tần số 5 GHz (5.725 GHz tới 5.85 GHz) với tốc độ truyền dữ liệu cực đại 54 Mbps.
Dải tần số 5 GHz không nhiều như tần số 2.4 GHz, vì chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE
802.11 đề nghị nhiều kênh vô tuyến hơn so với chuẩn IEEE 802.11b. Sự bổ sung các
kênh này giúp tránh giao thoa vô tuyến và vi ba.
3. IEEE 802.11g: Tương tự tới chuẩn IEEE 802.11b, chuẩn lớp vật lý này cung cấp
một lưu lượng lên tới 54 Mbps. Nó cũng hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz nhưng sử
dụng một công nghệ vô tuyến khác để tăng dải thông toàn bộ. Chuẩn này được phê
chuẩn cuối năm 2003.
4. IEEE 802.11h: Chuẩn này được dùng ở châu Âu ,dải tần 5 Ghz. Nó cung cấp tính
năng sự lựa chọn kênh động và điều khiển công suất truyền dẫn TPC, nhằm tránh can
nhiễu. Ở châu Âu người ta chủ yếu sử dụng thông tin vệ tinh, nên phần lớn các quốc
gia ở đây sử dụng chỉ sử dụng Wireless LAN ở trong nhà (Indoor). Chuẩn này đang ở
giai đoạn chuẩn hóa
Sau đây là bảng tóm tắt thông số các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng:
19
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN

Chuẩn WiFi Tần số (GHz)
Tốc độ
(Mbps)
Khoảng cách
(m)
802.11a 5 54
12m với 54Mb/s
90m với 6Mb/s
802.11b 24 11
30m với 11Mb/s
90m với 1Mb/s
802.11g 2,4 54
15m với 54Mb/s
45m với 11Mb/s
2.2.5.2 HiperLAN
Sự phát triển của thông tin vô tuyến băng rộng đã đặt ra những yêu cầu mới về
mạng LAN vô tuyến. Đó là nhu cầu cần hỗ trợ về QoS, bảo mật, quyền sử
dụng, … ETSI (European Telecommunications Standards Institute-Viện tiêu chuẩn
viễn thông châu Âu) đã nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chuẩn cho các loại LAN hiệu
suất cao (High Performance LAN), tiêu chuẩn này xoay quanh mô tả các giao tiếp ở
mức thấp và mở ra khả năng phát triển ở mức cao hơn.
Các tiêu chuẩn của ETSI HiperLAN:
HiperLAN
1
HiperLAN
2
HiperLAN
3
HiperLAN
4

Ứng dụng Wireless LAN Wireless ATM
Indoor Acces
Wireless ATM
Remote Acces
Wireless ATM
Interconnect
Băng tần 2,4 GHz 5 GHz 5 GHz 17 GHz
Tốc độ đạt 23,5 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 155 Mbps
2.2.5.3 Các chuẩn khác
 HomeRF: là chuẩn hoạt động tại phạm vi băng tần 2.4 GHz, cung cấp băng
thông 1.6 MHz với thông lượng sử dụng là 659 Kb/s. Khoảng cách phục vụ tối đa
của HomeRF là 45m.
 OpenAir: là sản phẩm độc quyền của Proxim. OpenAir là một giao thức trước
802.11, sử dụng kỹ thuật nhảy tần (2FSK và 4FSK), có tốc độ 1,6Mbps. OpenAir
MAC dựa trên CSMA/CA và RTS/CTS như 802.11. Tuy nhiên OpenAir không
thực hiện việc mã hóa tại lớp MAC, nhưng lại có ID mạng dựa trên mật
khẩu. OpenAir cũng không cung cấp chức năng tiết kiệm công suất.
20
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
 Bluetooth: là công nghệ radio phạm vi hẹp để kết nối giữa các thiết bị không dây.
Hoạt động trong dải băng tần ISM (2.4 GHz). Chuẩn này xác định một đường
truyền vô tuyến phạm vi hẹp song công tốc độ 1Mbps kết nối được tới 8 thiết bị vô
tuyến cầm tay. Phạm vi của Bluetooth phụ thuộc vào năng lượng của lớp radio.
CHƯƠNG III: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG VOIP OVER WLAN
o0o
3.1 Dung lượng hệ thống và QoS
3.1.1 Phân loại lưu lượng
802.11e chia lưu lượng thành nhiều loại tùy thuộc theo yêu cầu của lưu lượng.
Như chúng ta biết, lưu lượng thoại có nhiều yêu cầu hơn so với lưu lượng dữ liệu. Lưu
lượng thoại yêu cầu trễ nhỏ nhất và nó chỉ có thể chịu được mức tổn thất nhất định tùy

thuộc vào tài nguyên khả dụng của mạng. Mặt khác, lưu lượng dữ liệu chịu rất ít ảnh
hưởng bởi trễ và nó cũng chịu được một mức tổn thất nhất định, nhưng mức tổn thất
21
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
này luôn lớn hơn so với thoại. Do đó, việc phân loại lưu lượng là một bước khởi đầu
tốt cho việc thực hiện QoS.
Phân loại lưu lượng bằng cách sử dụng nhiều hàng đợi trong các thiết bị WLAN
như trong hình 3.1. Kế thừa chuẩn 802.11, tất cả các lưu lượng (không quan tâm tới nó
là thoại hay dữ liệu, video) từ một trạm được truyền từ một hàng đợi đơn. Điều này có
nghĩa là các gói thoại (có kích thước nhỏ) có thể bị trễ trong khi truyền dẫn dữ liệu
bùng nổ. Nhận thấy rằng vì các gói dữ liệu lớn hơn các gói thoại và lưu lượng dữ liệu
thường bùng nổ một cách tự nhiên, điều này sẽ gây trễ cho các gói thoại và do đó việc
truyền các gói thoại này sẽ trở lên khó khăn. Một giải pháp được đặt ra là sử dụng
nhiều hàng đợi, các hàng đợi riêng chứa thoại và dữ liệu.
Hình 3.1: Phân loại lưu lượng
Với việc sử dụng hàng đợi này, sẽ tạo ra một sự ưu tiên cho các gói thoại để đảm
bảo rằng chúng có độ ưu tiên cao nhất trong hàng đợi và được truyền dẫn trước các gói
có độ ưu tiên thấp hơn. Tuy nhiên, sự ưu tiên khắt khe như thế này có thể làm mất các
gói dữ liệu. Do đó, 802.11e đưa ra một hướng giải quyết mới là giải quyết sự tranh
chấp trong các hàng đợi khác nhau bên trong một trạm giống như giải quyết sự tranh
chấp giữa các trạm với nhau bởi việc sử dụng chức năng phân bố phối hợp mới đã đề
ra trong WME, đó là sử dụng EDCF.
Nói tóm lại, ý tưởng cơ bản của việc phân loại lưu lượng là mỗi trạm duy trì
nhiều hàng đợi (lên tới 8 hàng đợi) cho các loại lưu lượng khác nhau. Mỗi hàng đợi
sau đó sẽ đóng vai trò như là một trạm ảo và những trạm ảo này sẽ tranh chấp với nhau
để chọn ra gói nào sẽ được truyền dẫn từ trạm thật đó. Quy tắc cạnh tranh giữa các
hàng đợi tương tự như quy tắc MAC cho các trạm tranh chấp kênh truyền.
Chú ý rằng 802.11e cho phép một trạm phân loại lưu lượng của nó thành 8 loại
khác nhau, mỗi loại lưu lượng có thể được ánh xạ tới một hàng đợi riêng. Tuy nhiên,
WME hạn chế số hàng đợi trong một trạm là 4.

22
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
3.1.2 Giao Thức GEDCF
Giao thức EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function) là một phiên bản
nâng cao của giao thức DCF của 802.11. Giao thức EDCF đã được thông qua bởi
WME (Wireless Multimedia Enhancement) bởi Wi-Fi Alliance như là một chuẩn trước
của 802.11e.
Mục tiêu của giao thức EDCF là để đảm bảo ưu tiên truy nhập đến kênh (vô
tuyến), do đó lưu lượng thoại có thể dễ dàng truy nhập đến kênh truyền với một độ ưu
tiên cao hơn các lưu lượng khác. Chú ý rằng giao thức này chỉ xét cho các hàng đợi
trong cùng một trạm. Với mục tiêu là để bảo đảm rằng các gói có độ ưu tiên cao hơn
được ưu tiên truy nhập tới kênh truyền.
EDCF thực hiện mục tiêu này bởi việc duy trì các tham số tranh chấp trên mỗi
loại lưu lượng. Các tham số mà EDCF sử dụng là: CWmax, CWmin, AIFS, PF.
Để hiểu làm thế nào những tham số này trên mỗi lưu lượng thực hiện truy nhập
ưu tiên cho các loại lưu lượng khác nhau, chúng ta cần xem lại vài đặc điểm quan
trọng của DCF. Ở một BSS tải vừa phải, khi một trạm muốn truyền dẫn trên kênh vô
tuyến, nó phải đợi cho đến khi kênh ở trạng thái tự do. Sau khi biết kênh ở trạng thái
tự do, trạm đợi một khoảng thời gian DIFS. Sau khi hết thời gian DIFS, mỗi trạm đợi
thêm một khoảng thời gian ngẫu nhiên xác định bởi bộ đếm back-off (BC). Giá trị BC
là ngẫu nhiên chọn trọng khoảng từ [0, CW], CW là cửa sổ tranh chấp.
Hình 3.2: Hoặt động của EDCF
Đầu tiên, thời gian tối thiểu đợi sau khi kiểm tra kênh phụ thuộc vào từng loại
kênh. Thay vì tất cả các lưu lượng phải đợi DIFS trước khi truy nhập môi trường, lưu
lượng có mức ưu tiên cao hơn (thoại) phải đời thời gian nhỏ hơn AIFS lưu lượng có độ
ưu tiên thấp hơn (dữ liệu) như trong hình 3.2. Tiếp theo EDCF cho phép mỗi hàng duy
trì một tập hợp giới hạn các cửa sổ tranh chấp khác nhau. Lưu lượng có độ ưu tiên cao
hơn (thoại) có phạm vi giá trị CW giới hạn hơn lưu lượng có độ ưu tiên thấp hơn (dữ
liệu). Điều này có nghĩa rằng nếu xảy ra sự tranh chấp giữa gói dữ liệu và gói thoại thì
gói thoại có nhiều khả năng hơn được truyền đi.

Cuối cùng, sự truyền dẫn không thành công của một MSDU dẫn tới tăng gấp đôi
CW, do vậy làm tăng số lần back-off và khả năng truyền dẫn lại gói. Số lần back-off
này ảnh hưởng bất lợi tới lưu lượng thoại hơn là dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này,
23
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
802.11e đưa ra nhân tố độ bền (PF-Persistence factor). PF được xác định dựa trên mỗi
lưu lượng, nó xác định khoảng thời gian bao lâu để mỗi hàng đợi trở lại trước khi thực
hiện truyền dẫn lại. Với DCF, PF luôn là 2, vì CW gấp đôi sau khi truyền dẫn không
thành công. Trong 802.11e, PF được sử dụng để tính toán giá trị CW mới trong các
trường hợp truyền dẫn lỗi như sau: newCW = ((oldCW+1) * PF) – 1. Bằng việc sử
dụng một PF thấp hơn cho các hàng đợi thoại có độ ưu tiên cao, các gói thoại có thể
được chấp nhận truyền dẫn lại nhanh hơn, vì thế đảm bảo trễ thấp hơn cho các gói
thoại.
Trong một trạm, như đã nói ở phần trên các hàng đợi được coi như là một trạm ảo
với các tham số khác nhau. Nếu bộ đếm back-off của hai hay nhiều trạm ảo này đạt tới
giá trị 0 tại cùng một thời điểm thì có thể coi đó là một xung đột ảo. Cơ hội truyền dẫn
(TXOP) được dành cho lưu lượng có độ ưu tiên cao nhất trong các lưu lượng đang
xung đột.
Giới hạn CW, AIFS và PF hoạt động cùng nhau để tạo độ ưu tiên truy nhập cho
thoại trong 802.11e/WME. Bên cạnh việc cải thiện trễ cho thoại, EDCF cũng cải thiện
hiệu suất hệ thống trong môi trường phức tạp có thoại, video, dữ liệu cùng tồn tại.
Chú ý rằng giá trị QoS cho mỗi loại lưu lượng được đưa ra bởi AP, được chứa
trong Association Response, Probe Response và báo hiệu. Điều này bảo đảm rằng tất
cả các trạm trong BSS, ngoại trừ AP được đối xử công bằng. Một trong những vấn đề
làm giới hạn dung lượng của hệ thống và giảm QoS trong chuẩn 802.11 .
802.11e/WME cho phép AP sử dụng các tham số tranh chấp khác nhau hơn các tham
số được sử dụng bởi các trạm. Điều này có nghĩa là AP có thể truy cập tới phương tiện
với độ ưu tiên cao hơn các trạm trong BSS, điều này giải quyết vấn đề tắc nghẽn cổ
chai của AP trong hệ thống VOIP over WLAN.
3.1.3 Giao Thức HCF

Tương tự như EDCF được thông qua trong chuẩn WME bởi Wi-Fi Alliance, HCF
được thông qua trong WMM-SA (Wi-Fi MultiMedia-Scheduled Access) xác nhận bởi
Wi-Fi Alliance như là sự mở rộng của PCF.
Các lưu lượng thời gian thực (thoại và video) có độ ưu tiên cao hơn khi nó tranh
chấp truyền dẫn. Mặt khác, các tham số truy nhập xác định trễ giới hạn cho lưu lượng
thời gian thực. HCF thực hiện điều này bằng việc sử dụng phương pháp thăm dò
(polling) giống như PCF. Tuy nhiên, phương pháp thăm dò làm phát sinh các chi phí
phụ như là khung thăm dò. Do đó, kĩ thuật EDCF (không sử dụng băng thông trong
khung thăm dò) sẽ thực hiện tốt dưới các điều kiện tốt cho các tải nhẹ trong khi kĩ
thuật HCF thực hiện tốt dưới các điều kiện các tải nặng. Các nhà quản trị mạng của hệ
thống VoWLAN phải nắm rõ điều này khi quyết định chọn lựa EDCF hay HCF.
Như chúng ta đã nói, HCF là một phiên bản nâng cao của PCF. Một trong những
vấn đề chủ yếu của PCF là khi một trạm được truy nhập tới kênh truyền, truy nhập của
nó không phụ thuộc vào thời gian (nó có thể chiếm kênh truyền). TXOP giải quyết vấn
đề này bởi việc giới hạn cơ hội truyền dẫn theo thời gian, do vậy khi một trạm truy
nhập tới kênh truyền sử dụng quy tác MAC, trạm đó có thời gian giới hạn để nó có thể
truy nhập vào kênh truyền. Việc sử dụng TXOP để tránh trễ không dự báo trước là khả
thi trong PCF. Do đó, cơ hội truyền dẫn là thời gian tối đa liền kề nhau một trạm có
thể sử dụng kênh truyền khi nó được truy nhập vào. Chú ý rằng trong một TXOP, một
24
Chuyên Đề Kỹ Thuật Chuyển Mạch Đề Tài: Voip Over WLAN
trạm được cho phép truyền nhiều MSDU với một khoảng SIFS giữa một ACK và
khung tiếp theo khi trạm đạt giới hạn TXOP.
HCF sử dụng giao thức EDCF như là một khối tiêu chuẩn và mở rộng khái niệm
CFP, CP và thăm dò từ PCF. Tương tự như PCF, thời gian được chia thành các siêu
khung. Mỗi siêu khung bao gồm một CP và một CFP. Chỉ HC (được đặt tại AP) có thể
truy nhập tới kênh truyền trong thời gian CFP và nó thăm dò các trạm đề đồng ý cho
phép truy nhập tới chúng trong thời gian này. Trong thời gian CP, EDCF được sử dụng
đề quyết định truy nhập tới kênh truyền.
Không giống với PCF, HCF cho phép HC thăm dò các trạm thậm chí trong thời

gian CP. Do đó, trong thời gian một CP, một TXOP bắt đầu khi kênh được xác định
khả dụng theo quy luật EDCF hoặc khi trạm nhận được khung thăm dò CF đặc biệt.
Hình 3.3: Hoạt động của HCF
Chú ý rằng sử dụng TXOP để giải quyết vấn đề trễ không báo trước. Trong HCF,
TXOP có thể được xác định trong CF thăm dò, nó được gửi tới trạm để chấp nhận
trạm truy nhập tới kênh. Trạm sẽ được truy nhập tới kênh truyền trong TXOP này.
Một vấn đề với HCF là nó yêu cầu quản lí tốt trải phổ tần. Với HCF, lịch gói
trong AP sẽ là thành phần chủ yếu. Tuy nhiên, thực tết việc lập lịch sẽ không tính đến
nhiễu từ các kênh khác hoặc từ các mạng khác sử dụng cùng một phổ tần, nếu phổ tần
không hoàn toàn được quản lí. Điều này sẽ làm phức tạp quá trình lập lịch. Do đó,
HCF được mong đợi sẽ trở thành các giải pháp cho các doanh nghiệp hay ít ra được sử
dụng trong mạng gia đình.
3.1.4 Thực hiện QoS cho VOIP over WLAN
802.11e/WME cung cấp một kĩ thuật cho các thiết bị 802.11giúp ưu tiên các gói
thoại hơn các gói dữ liệu trong WLAN. Tuy nhiên, những kĩ thuật này không đủ khả
năng thực hiện QoS cho các cuộc gọi VOIP over WLAN vì một cuộc gọi VOIP over
WLAN có thể vượt ra ngoài mạng WLAN. Để hiểu được điều này, xét một chiếc điện
thoại IP không dây (WIPP) trong một cuộc gọi thoại với chiếc điện thoại hữu tuyến đặt
cách xa mạng IP. Hình 3.4 chia QoS đầu cuối tới đầu cuối thành 3 phần: WLAN, LAN
hữu tuyến và mạng IP. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét cái gì cần để thực hiện QoS của
mỗi phần này.
25