NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI NỘI BỘ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.46 MB, 90 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI </b>

1 Phạm Hồ Trọng Nguyên Chủ nhiệm đề tài 2 Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin Đơn vị phối hợp

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT </b>

<b>STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt </b>

1 ACD Automatic Call Distribution Phân phối cuộc gọi tự động

2 ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ

3 ATA Advanced Technology

5 ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ARP

6 HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản

7 IAX Inter-Asterisk eXchange Giao thức báo hiệu

8 IP Internet Protocol Giao thức Internet

9 IPDC Internet Protocol Device Control

Giao thức điều khiển thiết bị

10 IVR Interactive Voice Response Tương tác thoại

11 MAC Media Access Control Khả năng kết nối ở tầng vật lý

12 MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm

13 MGCP Media Gateway Control Protocol

Giao thức điều khiển Media Gateway

14 MGW Media GateWay Cổng truyền thông

15 MGWC Media GateWay Controller Điều khiển cổng truyền thông 16 NIC Network Information Center Trung tâm thông tin mạng

17 PSTN Public Switch Telephone Network

Mạng điện thoại công cộng

18 PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm tới điểm

19 PBX Private branch exchange Tổng đài cá nhân

20 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

21 RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực

22 RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

23 RAS Register Admission Status Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông

26 SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

27 SGCP Simple Gateway Control

29 SGW Signalling Gateway Gateway báo hiệu

30 TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền TCP

31 TLS Transmission layer security Giao thức bảo mật lớp truyền tải

32 TTL Time to live Thời gian tồn tại gói tin

33 UDP User Datagram Protocol Giao thức gói người sử dụng

34 VoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại trên mạng IP

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>DANH MỤC CÁC BẢNG </b>

Bảng 1.1 So sánh các chuẩn mã hóa tín hiệu thoại 13&14

Bảng 3.3 Hệ thống quản lý file trong Asterisk 39&40

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>DANH MỤC CÁC HÌNH </b>

Hình 1.5 Tương quan chất lượng dịch vụ và trễ 12 Hình 1.6 Xử lý gói tin từ đầu cuối đến đầu cuối 12 Hình 1.7 Trình tự gói tin gửi và nhận 14 Hình 1.8 Hiện tượng trượt (jitter) 15 Hình 2.1 Cấu chuẩn của một mạng IP 19

Hình 2.3 Mơ VoIP cho một doanh nghiệp 26

Hình 2.5 Mạng VoIP mở rộng sử dụng kỹ thuật VPN 28

Hình 3.4 Cấu trúc khung meta video 36

Hình 3.7 Card TDM22B gồm 4 port 2 FXS và 2 FXO 44 Hình 3.8 ATA (Analog Telephone Adaptors) 45 Hình 4.1 Sơ đồ tổ chức của Trường Cao đẳng CNTT 46 Hình 5.1 Mơ hình mơ phỏng xây dựng hệ thống 48

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG <b>CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG CĐ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc </b>

<b>THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU </b>

<b>1. Thơng tin chung: </b>

<b>- Tên đề tài: Nghiên cứu triển khai hệ thống tổng đài nội bộ </b>

- Mã số: T2013-07-02

- Chủ nhiệm: Phạm Hồ Trọng Nguyên

- Cơ quan chủ trì:Trường Cao đẳng Cơng nghệ thơng tin

-Nghiên cứu xây dựng hệ thống tổng đài Asterisk và các module tương ứng

-Đề xuất các giải pháp mới nhằm giải quyết các nhu cầu hiện tại của đơn vị và tối ưu hóa cơng tác thơng tin liên lạc nhằm mang lại tính kinh tế và hiệu quả.

<b>4. Tóm tắt kết quả nghiên cứu: </b>

-Dựa trên việc tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống tổng đài số và các bài toán hiện tại, đề tài đã bước đầu hiện thực hóa các module cụ thể phù hợp với nhu cầu thực tế.

<b> -Báo cáo tổng kết công trình nghiên cứu </b>

<b>6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: </b>

-Tổng quan về hệ thống tổng đài số

-Khảo sát thực trạng công tác thông tin liên lạc của Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin -Một số giải pháp áp dụng cho hệ thống liên lạc nội bộ của Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin

<i> Đà Nẵng, ngày tháng năm </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

1.1.1 Khái niệm VoIP ... 4

1.1.2 Đặc điểm của VoIP ... 5

1.1.3 Ứng dụng của VoIP ... 8

1.1.4 Các mơ hình truyền thoại ... 9

1.1.5 u cầu chất lượng dịch vụ ... 11

1.1.6 Cơ chế làm việc của VoIP ... 16

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

THỰC TRẠNG CÔNG TÁC THÔNG TIN LIÊN LẠC TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ... 46

2.1 Hệ thống tổ chức của trường cao đẳng công nghệ thông tin ... 46

2.2 Hệ thống thông tin liên lạc của Trường cao đẳng công nghệ thông tin ... 46

CHƯƠNG 3 ... 48

XÂY DỰNG TỔNG ĐÀI ASTERISK VÀ MỘT SỐ MODULE CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC CỦA TRƯỜNG CĐCNTT ... 48

BẢN PHOTO THUYẾT MINH ĐỀ TÀI

BẢN PHOTO HỢP ĐỒNG TRIỂN KHAI THỰC HIỆN

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>PHẦN MỞ ĐẦU </b>

<b>1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI </b>

Lĩnh vực Mạng và Truyền Thông hiện nay đang có những bước tiến vượt bậc về khoa học lẫn công nghệ và được ứng dụng mạnh mẽ vào đời sống trong học tập cũng như làm việc. Với vị thế là một cơ sở chuyên về đào tạo công nghệ thông tin của Đà Nẵng, việc tin học hóa mơi trường làm việc, cơng tác thiết nghĩ là một việc rất cần thiết.

Nhằm tạo ra một hệ thống liên lạc nội bộ, có tính tập trung và mềm dẻo trong quản lý và vận hành, nhằm giúp cán bộ và nhân viên của trường dễ dàng hơn trong liên lạc, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí thì việc xây dựng một hệ thống tổng đài nội bộ là một giải pháp mang tính ứng dụng cao.

Đề tài được thực hiện trên nền tảng mở nên khả năng mở rộng và tùy biến rất cao, về lâu dài có thể đáp ứng được tất cả các nhu cầu về hội họp, công tác cho cán bộ cũng như giải đáp, tư vấn tự động cho sinh viên.

<b>2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI </b>

Nghiên cứu mơ hình của hệ thống tổng đài nội bộ phù hợp với hệ thống tổ chức của trường Đại học Cao đẳng, đồng thời đề xuất giải pháp xây dựng tổng đài đặc thù.

Áp dụng lý thuyết vào việc xây dựng hệ thống tổng đài nội bộ bằng Asterisk tại trường CĐ Công nghệ Thông tin - Đại học Đà Nẵng.

<b>3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU </b>

Đề tài nghiên cứu dựa trên phương pháp kết hợp công nghệ VOIP, AGI của Asterisk để lập trình nên các module dựa trên những nhu cầu khác nhau của người

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

dùng. Nghĩa là tùy theo nhu cầu của người sử dụng là gì, ta sẽ xây dựng những kịch bản tương ứng và hiện thực hóa bằng các Dial plan và AGI của Asterisk. Hơn nữa, các module này có thể tương tác tốt với cơ sở dữ liệu SQL và hiển thị trên giao diện web để người dùng có thể truy vấn dễ dàng với database để nhận thơng tin mình mong muốn.

Với mơ hình trên, nhà trường có thể tạo ra một call center riêng, với các tính năng lớn như Hệ thống trả lời tự động, Hệ thống liên lạc nội bộ, Module nhắc việc với thời gian cụ thể, Chức năng hội nghị đa truy cập, Thư thoại, chuyển tiếp cuộc gọi v.v... rất tiện dụng với các khả năng đáp ứng đa dạng.

Việc sử dụng hệ thống tổng đài nội bộ có thể mang lại cho nhà trường nhiều lợi ích như tiết giảm chi phí cho hệ thống liên lạc hiện thời, tối ưu hóa các tác vụ hiện hành như tương tác với sinh viên, phụ huynh. Ngồi ra, hệ thống cịn mang lại tiện ích trong tổ chức cơng việc, hội nghị, mang nhiều giá trị thực tiễn.

<b>4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU </b>

Vấn đề giải quyết của đề tài giới hạn trong việc nghiên cứu xây dựng các module để ứng dụng vào xây dựng hệ thống tổng đài tại Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin, Đại học Đà Nẵng.

<b>5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU </b>

Thực trạng hệ thống thông tin liên lạc của các trường Đại học Cao đẳng, cụ thể là trường CĐ Công nghệ Thông tin-Đại học Đà Nẵng

Mô hình kiến trúc tổng đài nội bộ và giải pháp xây dựng hệ thống liên lạc mới. Xây dựng hệ thống tổng đài và cơ sở dữ liệu tương ứng.

Kết quả cài đặt và ứng dụng thực tiễn vào Trường CĐ Công nghệ Thông tin-Đại học Đà Nẵng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>TỔNG QUAN </b>

Với việc ra đời của công nghệ VoiIP cùng sự cải tiến của chất lượng truyền dẫn mạng. Việc áp dụng và đưa những chức năng thực tế của các ứng dụng thoại, tổng đài vào sử dụng trong đời sống ngày càng phổ biến. Có thể kể đến những lợi ích rõ rệt như giúp giảm chi phí, tăng hiệu quả trong công việc thông tin liên lạc của tổ chức. Với sự trợ giúp của phần cứng lẫn phần mềm thì lĩnh vực tổng đài số và voip là một hướng phát triển mạnh mẽ và rộng rãi, đa dạng với các đáp ứng linh hoạt và đa dạng về các hệ thống và chức năng.

Việc sử dụng các hệ thống tổng đài số để đáp ứng các nhu cầu của tổ chức và doanh nghiệp tại Việt Nam ngày càng được phổ biến. Tùy theo quy mô, yêu cầu mà ta có thể lựa chọn các tổng đài số phù hợp. Hiện nay, các hệ thống tổng đài phổ biến ở Việt Nam là PBX, ABX, Asterik, SPC…..Việc dạy học và nghiên cứu cũng như phát triển ứng dụng ngày càng được chú trọng trong các trường ĐH, CĐ và các trung tâm nghiên cứu trên cả nước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>CHƯƠNG 1</b>

<b>CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan Voip </b>

<b>1.1.1 Khái niệm VoIP </b>

<i>VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol – nghĩa là “truyền giọng nói trên giao </i>

thức IP”) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN, WAN, Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh. VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ.

Hình 1.1: Mã hóa âm thanh

VoIP là một cơng nghệ mà cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đường dây điện thoại tương tự (analog). Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khác dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người khác dùng số điện thoại như số nội bộ,đường dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, hay loại điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

thoại qua IP(IP phone) đặc biệt. Cũng có vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua một bộ điều hợp (adaptor). VoIP cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu như Internet. VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự analog vào tín hiệu số (digital) trước khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đấu nhận. Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay dùng microphone.

Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế cơng nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh. Nó ghép nhiều kênh thoại trên một đường truyền tín hiệu, và những tín hiệu này được truyền qua mạng Internet, vì thế có thể giảm giá thành. Nguyên tắc của VoIP bao gồm việc số hóa tín hiệu tiếng nói, thực hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các gói tin này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu.

<b>1.1.2 Đặc điểm của VoIP </b>

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:

Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng

<b>cung cấp những cuộc gọi đường dài với chi phí thấp [2] và chất lượng chấp nhận được. </b>

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 vậy là do tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

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.

<i><b>Tích hợp mạng thoại,mạng số liệu và mạng báo hiệu </b></i>

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.

Nếu như các hệ thống 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.

<i><b>Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý </b></i>

Gói thơng tin trong mạng IP truyền đến đích mà khơng cần một sự thiết lập kênh nào. Gói chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông tin đó 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.

<i><b>Quản lý băng thông </b></i>

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

như truyền hình hội nghị, điều mà với cơng nghệ chuyển mạch cũ người ta đó khơng thực hiện vì chi phí quá cao.

<i><b>Nhiều tính năng dịch vụ </b></i>

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).

<i><b>Khả năng multimedia </b></i>

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.

<b>1.1.2.2 Nhược điểm của mạng VoIP: </b>

Tuy có nhiều ưu điểm nổi bật như trên nhưng công nghệ VoIP cũng tồn tại những hạn chế nhất định

<i><b> Chất lượng dịch vụ. </b></i>

Do mạng IP được xây dựng để truyền dữ liệu, chứ không phải các ứng dụng trong thời gian thực như thoại nên sẽ gây ra trễ lớn, thơng tin có thể mất mát trong q trình truyền đi. Vì thế, chất lượng cuộc gọi không cao. Ngoài ra, muốn tiết kiệm băng thơng phải nén tín hiệu xuống dung lượng thấp, dẫn đến kĩ thuật nén phức tạp, thời gian xử lý lâu, gây trễ trên đường truyền.

<i><b> Kỹ thuật phức tạp. </b></i>

Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là khơng thể tránh được và độ trễ không cố định của các gói thơng 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 đốn và tạo lại thơng tin của các gói bị thất lạc...Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder- Bộ mã hóa và giải mã) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

cũng cần được nâng cấp lên các công nghệ mới như Frame Relay, ATM,...để có tốc độ cao hơn và phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service- Chất lượng dịch vụ). 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.

<i><b> Xử lý tiếng vọng. </b></i>

<i>Do trễ lớn nên tếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cuộc gọi. Ngoài ra VoIP </i>

có thể gặp những vấn đề như khơng thể sử dụng được dịch vụ khi cúp điện, không thể kết nối đến các dịch vụ khẩn như: cấp cứu, báo cháy...

<b>1.1.3 Ứng dụng của VoIP </b>

<b>1.1.3.1 Internet Telephone: </b>

Là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc khơng hỗ trợ kết nối vào mạng điện thoại công cộng PSTN. Internet Telephone cịn có khả năng truyền và nhận tín hiệu âm thanh trực tiếp từ các mạng số liệu, nó có thể sử dụng được như một thiết bị truy cập Internet thông thường. Internet Telephone trong tương lai sẽ phát triển mạnh với mơ hình nhà cung cấp dịch vụ.

<b>1.1.3.2 Gateway IP – PSTN: </b>

Để có thể sử dụng mạng VoIP với mạng điện thoại cơng cộng PSTN thì gateway IP – PSTN là một cổng kết nối cho phép trao đổi các thông tin trên hai mạng. Gateway có thể trực tiếp hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng kết hợp với các PBX. Gateway IP – PSTN có hai giao diện chính đó là: giao diện với mạng PSTN và giao diện với mạng Internet. Gateway có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu sao cho phù hợp với các giao diện.

Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể phát triển thiết kế gateway IP – mobile để có thể trực tiếp trao đổi thơng tin giữa mạng di động với mạng Internet. Điều này có ý nghĩa hết sức to lớn trong thời điểm thông tin di động đang phát triển trên khắp toàn cầu. Người sử dụng máy di động khơng chỉ có thể liên lạc được mà cịn có khả năng

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

truy nhập thông tin và sử dụng các dịch vụ Internet. Có thể mở rộng kết hợp với các ứng dụng web phone. Ngồi ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP như truyền hình hội thảo hay điện thoại có hình.

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 đơng đảo người sử dụng. 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 những tính năng vượt trội hơn so với dịch vụ điện thoại hiện tại.

<b>1.1.4 Các mơ hình truyền thoại </b>

Trong mơ hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một microphone, một speaker và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem hoặc card mạng. Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và hai máy tính đã có thể trao đổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet. Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hố và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện. Trong mơ hình này chỉ có những máy tính nối với cùng một mạng mới có khả năng trao đổi thơng tin với nhau.

Hình 1.2: Mơ hình PC to PC

<b>1.1.4.2 Mơ hình PC-to-Phone </b>

Mơ hình PC to Phone là một mơ hình được cải tiến hơn so với mơ hình PC to PC.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Mơ hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại. Trong mơ hình này mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt đó là Gateway. Đây là mơ hình cơ sở để dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa dịch vụ khác.

Hình 1.3: Mơ hình PC to Phone

<b>1.1.4.3 Mơ hình Phone-to-Phone </b>

Đây là mơ hình mở rộng của mơ hình PC to Phone sử dụng Internet làm phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với mạng Internet thông qua các gateway. Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối đến gateway gần nhất. Tại gateway địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích. Đồng thời gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hố, nén, đóng gói và gửi qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với gateway và tại gateway đích, địa chỉ lại được chuyển đổi trở lại thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN .

Hình 1.4: Mơ hình Phone to Phone

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>1.1.5 Yêu cầu chất lượng dịch vụ </b>

Một trong những lí do chính khiến cho mạng PSTN có cước phí rất đắt là do nó khơng tiết kiệm được băng thông. Khi một thuê bao nhấc máy thì tổng đài thiết lập kênh liên kết đến thuê bao bị gọi và kênh này sẽ được dành riêng cho cuộc đàm thoại của hai thuê bao cho đến khi một trong hai đặt máy. Điều này có nghĩa là trong suốt thời gian đàm thoại sẽ khơng có th bao nào khác có thể sử dụng kênh truyền đó. Một lí do nữa là mạng PSTN chỉ có thể truyền được tín hiệu thoại, ngồi ra, khơng truyền được bất kì một loại dịch vụ nào khác nữa. Tuy nhiên, xét một cách tổng thể thì chất lượng của PSTN khá ổn định. Tuy nhiên, VoIP được ứng dụng nhằm mục đích giảm bớt chi phí với chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trong VoIP được chỉ ra sau đây:

<b>1.1.5.1 Băng thông </b>

Băng thông, hiểu đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng. Đây là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động.Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc đàm thoại là cố định (một kênh 64kb/s) nhưng trong điện thoại IP, việc phân chia tài nguyên linh hoạt hơn nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ có chất lượng 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 có thể chấp nhận được, phục vụ cùng một lúc được nhiều người nhất. Đây cũng là một yếu tố làm tăng hiệu quả sử dụng 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 khơng thể thực hiện được vì chi phí q cao.

Khi xây dựng và triển khai một ứng dụng thoại trên IP , có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng tới chất lượng cuối cùng của hệ thống. Đó có thể là chất lượng tiếng nói qua các bộ CODEC, dải thông mạng, các khả năng kết nối mạng... Một yếu tố quan trọng

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ là trễ. Trễ được hiểu là khoảng thời gian tiêu tốn để người nghe nghe được âm thanh phát ra từ người nói trong một cuộc thoại. Trễ xuất hiện do rất nhiều nguyên nhân: trễ truyền dẫn từ bên phát đến bên thu, trễ do bộ xử lý tín hiệu số DSP, do thuật toán nén và giải nén, jitter... Như vậy, trễ là yếu tố không thể tránh khỏi. Thông thường, trễ trong mạng điện thoại truyền thống vào khoảng 50 70 ms. Để có được trễ trong hệ thống VoIP xấp xỉ với trễ trong mạng chuyển mạch kênh là lý tưởng nhưng điều đó khó có thể thực hiện được. Ta chỉ có thể xây dựng hệ thống VoIP có độ trễ chấp nhận được đối với người sử dụng. Theo khuyến nghị của ITU thì một hệ thống VoIP đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt khi độ trễ một chiều không được vượt quá 150 ms :

Hình 1.5: Tương quan chất lượng dịch vụ và trễ

Theo hình trên, độ trễ một chiều khơng được vượt quá 450 ms. Thông thường trễ chấp nhận được vào khoảng 200 ms. Các yếu tố gây trễ được tổng hợp ở hình dưới đây:

Hình 1.6: Xử lý gói tin từ đầu cuối đến đầu cuối

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Quá trình truyền các gói tin qua mạng IP tới đích phải qua nhiều thiết bị như Gateway liên mạng, bộ chọn đường, máy phục vụ ủy quyền…Mỗi quá trình xử lý trên các thiết bị này đều gây ra một lượng trễ đáng kể. Đây là lượng trễ cố hữu của mạng chuyển mạch gói. Thơng thường, trễ qua mạng vào khoảng 50 ms là chấp nhận được. Ngồi ra nó cịn phụ thuộc rất nhiều vào lưu thông trên mạng và tốc độ kết nối của modem. Tổ chức IETF [3] khuyến nghị về giao thức giữ trước tài nguyên Resource Reservation Protocol (RSVP), cho phép quá trình kết nối giữa các thiết bị Gateway được đảm bảo về giải thông. RSVP cho phép tạo và quản lý các tài nguyên trên các bộ chọn đường và Gateway. Nhờ vậy, thời gian để phân phối gói tin giảm và tăng chất lượng truyền dữ liệu.

Q trình mã hóa và giải mã qua các bộ CODEC cũng gây ra một lượng trễ.Thông thường, lượng trễ này hoàn toàn xác định đối với từng bộ CODEC.

Tên Tốc độ nén Tài nguyên Chất lượng

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

CELP G.729 CS-

ACELP

Bảng 1.1 : So sánh các chuẩn mã hóa tín hiệu thoại

Để đánh giá chất lượng nén tiếng nói qua bộ CODEC, người ta đưa vào tham số MOS (Mean Opinion Score) – mức điểm đánh giá chất lượng. Giá trị MOS nằm trong khoảng 1-5, cho biết chất lượng tiếng nói được nén so với tiếng nói tự nhiên. Bộ CODEC có giá trị MOS càng cao thì chất lượng càng tốt.

<i><b> Trễ do hiện tượng Jitter </b></i>

Quá trình xử lý hiện tượng Jitter bên nhận cũng gây ra trễ. Lượng trễ này thường vào khoảng 50 ms.

Q trình gắn tiêu đề RTP vào mỗi gói tin trước khi truyền đi cũng gây ra trễ. Thông thường lượng trễ này xấp xỉ 15 ms.

Tại bên gửi các gói tin được sắp xếp đúng thứ tự trước khi gửi. Vì một lí do nào đó, thứ tự này có thể bị xáo trộn khi tới đích:

Hình 1.7: Trình tự gói tin gửi và nhận

Bên nhận phải sắp xếp lại đúng thứ tự các gói tin trước khi giải mã. Q trình này cũng gây ra trễ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>1.1.5.3 Trượt (biến động trễ) </b>

Hình 1.8: Hiện tượng trượt (jitter)

Trượt là hiện tượng sai lệch về thời gian, gói tin đến đích khơng đúng thời điểm. Để có thể thu được tiếng nói một cách chính xác, bên thu cần sử dụng một bộ đệm (buffer). Dùng bộ đệm sẽ tránh được thời gian trễ lớn của các gói tin nhưng bù lại, bộ đệm làm tăng thời gian trễ trong hệ thống. Thời gian trượt càng lớn thì dung lượng của bộ đệm cũng càng phải lớn. Do đó, việc tính tốn dung lượng của bộ đệm thích hợp đối với từng hệ thống là rất cần thiết, sao cho tránh được trượt mà thời gian trễ ngắn, không làm giảm chất lượng<small> hệ thống. </small>

Mạng Internet không thể đảm bảo rằng, tất cả các gói tin đều được chuyển giao đến đích hoặc đúng thứ tự. Điều này có nghĩa là, nếu các gói tin bị mất hoặc khơng đến đúng nơi cần thiết thì Internet cũng không hề bị đổ lỗi vì đã làm mất chúng. Có rất nhiều nguyên nhân khiến các gói tin khơng truyền được đến đích, một trong số đó có thể do lỗi trên mạng. Ví dụ, nếu một kết nối bị hỏng thì tất cả các bít đang truyền trên liên kết này sẽ khơng thể tới đích. Mất thơng tin cũng có thể xảy ra trong trường hợp mạng quá tải hoặc do những xung đột trên mạng cục bộ LAN. Mặt khác, q trình truyền tiếng nói phải đáp ứng thời gian xấp xỉ thực, nên các gói tin thoại chỉ có ý nghĩa khi thời gian tới đích của chúng không được vượt quá trễ cho phép. Do vậy, khi thời gian này vượt quá trễ thì cũng được hiểu như là mất gói tin. Mất gói tin có thể được khắc phục bằng cách truyền lại gói tin bị mất hoặc thay thế gói đó bằng khoảng lặng hay lặp lại gói bằng cách dùng gói tin trước đó thay thế cho gói tin đã bị mất<small>… </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<b>1.1.6 Cơ chế làm việc của VoIP </b>

Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là những tín hiệu analog. Tín hiệu analog được chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi. Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như IP phone hay soft phone, nếu dùng điện thoại analog thơng thường thì cần một Telephone Adapter (TA). Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói tin và gởi trên mạng IP. Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu khiển cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP thì được dùng cho tính năng đảm bảo độ tin cậy và duy trì chất lượng dịch vụ trong q trình truyền.

<b>1.1.6.1 Số hóa tín hiệu Analog </b>

Biểu diễn tín hiệu tương tự(analog) thành dạng số (digital) là cơng việc khó khăn. Vì bản thân dạng âm thanh như giọng nói con người ở dạng analog do đó cần một số lượng lớn các giá trị digital để biểu diễn biên độ (amplitude), tần số(frequency) và pha (phase), chuyển đổi những giá trị đó thành dạng số nhị phân(zero và one) là rất khó khăn. Cần thiết cần có cơ chế dùng để thực hiện sự chuyển đổi này và kết quả của sự phát triển này là sự ra đời của những thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay là thiết bị mã hóa và giải mã. Tín hiệu điện thoại analog được đặt vào đầu vào của thiết bị codec và được chuyển đổi thành chuỗi số nhị phân ở đầu ra. Sau đó quá trình này thực hiện trở lại bằng cách chuyển chuỗi số thành dạng analog ở đầu cuối, với cùng quy trình codec.

<b>1.1.6.2 Lấy mẫu (Sampling) </b>

Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10Khz.Tuy nhiên, hầu hết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này. Do đó để tiết kiệm băng thông trong các hệ thống truyền được ghép kênh theo FDM và cả TDM. Các kênh điện thoại thường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3400Hz. Tuy nhiên trong thực tế sẽ có một ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số hiệu dụng 3400Hz. Vì thế phổ tẩn số có thể được mở rộng đến 4Khz, theo lý thuyết Nyquist: khi một tín hiệu thì được lấy mẫu đồng thời ở mỗi khoảng định kì và có tốc độ ít nhất bằng hai lần phổ tần số cao nhất, sau đó những mẫu này sẽ mang đủ thông

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

tin để cho phép việc tái tạo lại chính xác tín hiệu ở thiết bị nhận. Với phổ tần số cao nhất cho thoại là 4000Hz hay 8000 mẫu được lấy trong một giây, khoảng cách giữa mỗi mẫu là 125 micro giây.

<b>1.1.6.3 Lượng tử hoá (Quantization) </b>

Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫu được lấy. Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiều cao) của mẫu. Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó. Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùng giá trị. Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền. Sự phục hồi hình dạng tín hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại.

<b>1.1.6.4 Mã hóa (Encoding) </b>

Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức hay giá trị. Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu. Bảy bít cịn lại biểu diễn cho độ lớn; bit đầu tiên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục. Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại. Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thơng. Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời.

<b>1.1.6.5 Nén giọng nói(Voice Compression): </b>

Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số.Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<b>1.1.6.6 Packetizing voice: </b>

Mỗi khi giọng nói đã được số hố và được nén lại, nó phải được chia thành những phần nhỏ, để đặt vào gói IP, VoIP thì khơng hiệu quả cho những gói tin nhỏ, trong khi những gói tin lớn thì tạo ra nhiều độ trễ, do ảnh hưởng của vài loại header mà kích thưóc cuả dữ liệu thoại (voice data ) cũng sẽ ảnh hưởng. Ví dụ header của IP, UDP, RTP là 40 byte, nếu gói tin voice cũng chỉ khoảng 40 byte thì hồn tồn khơng hiệu quả, kích thước gói tin lớn nhất có thể trong mơi trường Ethernet là 1500 byte, dùng 40 byte cho header còn lại 1460 byte có thể sử dụng cho phần dữ liệu thoại, tương đương với 1460 mẫu (samples) không được nén hay thời gian để đặt phần dữ liệu vào gói tin. Nếu gói bị mất nhiều hay đến đích khơng đúng thứ tự sẽ làm cho cuộc thoại bị ngắt quãng. Thông thường, cần khoảng 10

s

đến 30

s

(trung bình là 20

s

) để đặt dữ liệu thoại vào bên trong gói tin, ví dụ phần dữ liệu thoại (voice data) vơí kích thước 160 byte khơng nén cần khoảng 20

s

để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói tin. Số lượng dữ liệu thoại bên trong gói tin cần cân bằng giữa sự hiệu quả trong sử dụng băng thông và chất lượng của cuộc thoại.

<b>1.1.7 Kết luận phần 1 </b>

Sự phát triển nhảy vọt của mạng chuyển mạch gói IP hiện nay không chỉ đem lại cho chúng ta những dịch vụ mới đa dạng mà còn là cơ hội cải thiện các dịch vụ viễn thông trước kia với chất lượng tốt hơn và giá thành rẻ hơn. Trên cơ sở đó, mạng VoIP ra đời và ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu đặt ra như chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụ thoại lẫn phi thoại.Chương 1 ta đã tìm hiểu khái niệm kiến trúc mạng VoIP, những ưu, nhược điểm của mạng VoIP, những yêu cầu về chất lượng của VoIP để đảm bảo chất lượng cuộc gọi.Chương 2 chúng ta sẽ nghiên cứu về các kiến trúc của hệ thống.Kiến trúc hệ thống Voip

<b>1.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VoIP 1.2.1 Tổng quan kiến trúc </b>

Cấu hình chuẩn của một mạng VoIP thường bao gồm: - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

- Mạng truy nhập IP - Gateway

- Gatekeeper

- Mạng chuyển mạch công cộng PSTN

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 từ như Gatekeeper, Gateway, các thiết bị đầu cuối thoại và máy tính. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một Gatekeeper và giao tiếp này giống với giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và Gateway. Mỗi Gatekeeper sẽ chịu trách nhiệm quản lý một vùng, nhưng cũng có thể nhiều Gatekeeper chia nhau quản lý một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều Gatekeeper. Trong vùng quản lý của các Gatekeeper, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều Gatekeeper. Do đó, các Gatekeeper phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau khi cuộc gọi liên quan đến nhiều Gatekeeper<small>. </small>

Hình 2.1: Cấu hình chuẩn của một mạng IP Chức năng của các phần tử trong mạng như sau:

<b>1.2.1.1 Thiết bị đầu cuối </b>

Thiết bị đầu cuối là một nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP. Nó có thể được kết nối với mạng IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

khác trong mạng chuyển mạch kênh. Các cuộc gọi đó sẽ được Gatekeeper mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng kí giám sát. Thiết bị đầu cuối có thể gồm các khối chức năng sau:

- Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin

- Chức năng bảo mật kênh truyền tải: Đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.

- Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: Đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.

- Chức năng xác nhận: Thiết lập đặc đểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác nhận bản tin báo hiệu hay bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.

- Chức năng quản lý: Giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: Xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: Báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Sau đây là một vài loại giao diện truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP.

- Truy nhập PSTN - Truy nhập ISDN - Truy nhập LAN - Truy nhập GSM

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

- Truy nhập DECT

Đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, còn một vài loại khác đang được nghiên cứu, thử nghiệm. Đặc điểm của các giao diện này là có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi điện thoại IP.

<b>1.2.1.3 Gatekeeper </b>

Gatekeeper là phần tử của mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký, chấp nhận vào trạng thái của các thiết bị đầu cuối và Gateway. Gatekeeper có thể tham gia vào việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định đường dẫn để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper có thể bao gồm các khối chức năng sau:

- Chức năng chuyển đổi địa chỉ E.164 (Số E.164 là số điện thoại tuân thủ theo cấu trúc và kế hoạch đánh số được mô tả trong khuyến nghị E.164 của Liên minh viễn thông quốc tế ITU): chuyển đổi địa chỉ E.164 sang địa chỉ IP và ngược lại để truyền các bản tin, nhận và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.

- Chức năng dịch địa chỉ kênh thông tin : Nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.

- Chức năng dịch địa chỉ kênh: Nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.

- Chức năng giao tiếp giữa các Gatekeeper: Thực hiện trao đổi thông tin giữa các Gatekeeper.

- Chức năng đăng kí: Cung cấp các thơng tin cần đăng kí khi u cầu dịch vụ. - Chức năng xác nhận : Thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng.

- Chức năng bảo mật kênh thơng tin: Đảm bảo tính năng bảo mật của kênh báo hiệu kết nối Gatekeeper với thiết bị đầu cuối.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

- Chức năng tính cước: Thu nhập thơng tin để tính cước.

- Chức năng điều chỉnh tốc độ và giá cước: Xác định tốc độ và giá cước. - Chức năng quản lý: Giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: Xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: Báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

<b>1.2.1.4 Gateway </b>

Gateway là một phần tử khơng nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323. Nó đóng vai trị làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển tiếp từ mạng H.323 (ví dụ như LAN hay Internet) sang mạng phi H.323 (ví dụ mạng chuyển mạch kênh hay PSTN). Một Gateway có thể kết nối vật lý với một hay nhiều mạng IP hay với một hay nhiều mạng chuyển mạch kênh. Một Gateway có thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại. Một hay nhiều chức năng này có thể thực hiện trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.

<i><b>- Gateway báo hiệu SGW: Cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng </b></i>

chuyển mạch kênh. Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong mạng IP (ví dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2, CCS7). Gateway báo hiệu có các chức năng sau:

 Chức năng kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi

 Chức năng kết cuối báo hiệu từ mạng chuyển mạch kênh: Phối hợp hoạt động với các chức năng báo hiệu của Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.

 Chức năng báo hiệu: Chuyển đổi báo hiệu giữa mạng IP với báo hiệu mạng chuyển mạch kênh khi phối hợp hoạt động với Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

 Chức năng giao diện mạng chuyển mạch gói: Kết cuối mạng chuyển mạch gói.

 Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: Đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.

 Chức năng quản lý: Giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

 Chức năng ghi các bản tin sử dụng: Xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

 Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: Báo cáo các bản tin đã sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

<i><b>- Gateway truyền tải kênh thoại MGM: Cung cấp phương tiện để thực hiện </b></i>

chức năng chuyển đổi mã hóa. Nó sẽ chuyển đổi giữa các mã hóa trong mạng IP với các mã hóa truyền trong mạng chuyển mạch kênh. Gateway truyền tải kênh thoại bao gồm các khối chức năng sau:

 Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin : Cung cấp địa chỉ IP cho các kênh thông tin truyền và nhận.

 Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: Cung cấp địa chỉ IP cho các kênh thông tin truyền và nhận.

 Chức năng chuyển đổi luồng: Chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh bao gồm việc chuyển đổi mã hóa và triệt tiêu tiếng vọng.

 Chức năng dịch mã hóa: Định tuyến các luồng thơng tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh.

 Chức năng giao diện với mạng chuyển mạch kênh: Kết cuối và điều khiển các kênh mang thông tin từ mạng chuyển mạch kênh.

 Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh: Chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, Fax, dữ liệu của mạng chuyển mạch kênh và các gói dữ liệu trong mạng IP. Nó cũng thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như : Nén tín hiệu thoại, triệt t i ê u tiếng vọng,

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

mã hóa, chuyển đổi tín hiệu Fax và điều tiết tốc độ modem tương tự. Thêm vào đó, nó cịn thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu mã đa tần DTMF trong mạng chuyển mạch kênh và các tín hiệu thích hợp trong mạng IP khi các bộ mã hóa tín hiệu thoại khơng mã hóa tín hiệu mã đa tần DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh cũng có thể thu nhập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.

 Chức năng quản lý: Giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

 Chức năng ghi các bản tin sử dụng: Xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

 Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: Báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

<i><b>- Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC: Đóng vai trị phần tử kết </b></i>

nối giữa Gateway báo hiệu và Gatrekeeper. Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kênh thoại, nhận thông tin báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu và thông tin báo hiệu của mạng IP từ Gatekeeper. Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại bao gồm các chức năng sau:

 Chức năng truyền và nhận các bản tin.

 Chức năng xác nhận : Thiết lập các đặc điểm nhận dạng của người sử dụng, thiết bị hoặc các phần tử mạng.

 Chức năng điều khiển cuộc gọi: Lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của Gateway. Chức năng này bao gồm tất cả các điều khiển kết nối logic của Gateway.

 Chức năng báo hiệu: Chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng chuyển mạch kênh trong quá trình phối hợp hoạt động với Gateway báo hiệu.

 Chức năng quản lý: Giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

 Chức năng ghi các bản tin sử dụng: Xác định hoặc ghi các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh bảo) và tài nguyên.

 Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: Báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

thiết bị ngoại vi.

<b>1.2.2 Mơ hình phân lớp chức năng </b>

Về mặt chức năng, công nghệ VoIP có thể được chi làm ba lớp như sau:

<small>Lớp điều khiển cuộc gọi</small>

<small>Giao diện mở và tuân theo chuẩn</small>

<small>Giao diện mở và tn theo chuẩn</small>

Hình 2.2: Mơ hình phân cấp chức năng

<small> </small>Lớp cơ sở hạ tầng mạng gói thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng thoại. Trong VoIP, cơ sở hạ tầng là các mạng IP. Giao thức truyền tải thời gian thực RTP (Realtime Transport Protocol) kết hợp với UDP và IP giúp truyền tải thông tin thoại qua mạng IP. RTP chạy trên UDP, còn UDP hoạt động trên IP hình thành lên cơ chế truyền RTP/UDP/IP.

Trong các mạng IP, hiện tượng các gói IP thất lạc hoặc đến không theo thứ tự thường xuyên xảy ra. Cơ chế truyền TCP/IP khắc phục việc mất gói bằng cơ chế truyền lại không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực vốn rất nhạy cảm với trễ. RTP với trường thời gian (timestamp) được dùng để bên thu nhận biết và xử lí các vấn đề như trễ. Lớp điều khiển cuộc gọi thực hiện chức năng báo hiệu, định hướng cuộc gọi trong VoIP. Sự phân tách giữa mặt phẳng báo hiệu và truyền tải đã được thực hiện ở PSTN với báo hiệu kênh chung SS7, nhưng ở đây nhấn mạnh một thực tế có nhiều chuẩn báo hiệu cho VoIP cùng tồn tại như H323, SIP hay SGCP/MGCP (Simple Gateway Control Protocol/ Media Gateway Control Protocol). Các giao thức báo hiệu này có thể hoạt động cùng nhau, được ứng dụng để phù hợp với những nhu cầu cụ thể của mạng. Ngồi ra lớp này cịn cung cấp chức năng truy nhập tới dịch vụ bên trên cũng như các giao diện lập

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

trình.

Do các giao diện giữa các lớp là mở và tuân theo chuẩn, tạo ra nhiều sự lựa chọn khi xây dựng thiết kế mạng. Ví dụ, ứng với lớp cơ sở hạ tầng mạng ta có thể dùng các router và switch của hãng Cisco, điều khiển cuộc gọi thực hiện bằng các gatekeeper của VocalTec và các dịch vụ được cung cấp bởi server dịch vụ của Netspeak. Do đó mơ hình trên khơng chỉ có giá trị về mặt lí thuyết.

<b>1.2.3 Các mơ hình mạng </b>

<b>1.2.3.1 Mơ hình cho doanh nghiệp </b>

Giải pháp cho các doanh nghiệp (Enterprize): Thông thường các mơ hình thơng tin của doanh nghiệp sử dụng hai liên kết một cho các dịch vụ thoại qua mạng PSTN và một cho kết nối internet để sử dụng các dịch vụ như e-mail, web... Với giải pháp VoIP cho doanh nghiệp, các doanh nghiệp sử dụng gateway của riêng họ để kết nối các thiết bị đầu cuối thoại truyền thống (máy điện thoại, fax, PBX) vào Internet. Nhờ vậy,thoại và các dịch vụ internet được tích hợp vào một đường truyền chung thay vì phải dùng hai đường truyền như trước kia.

Hình 2.3 : Mơ hình VoIP cho một doanh nghiệp

Tình hình thực tế cho thấy các doanh nghiệp thường gồm nhiều site (chi nhánh), các site đặt tại nhiều nơi khác nhau. Nếu xây dựng thành công mạng lưới VoIP, thoại giữa các site của một doanh nghiệp sẽ có chi phí khơng đáng kể. Nhìn từ khía cạnh kỹ thuật, thoại truyền giữa các site chỉ là lưu lượng mạng IP thông thường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Trong mơ hình tổng thể của nhà cung cấp dịch vụ, ngoài các doanh nghiệp, tổ chức… còn một bộ phận khách hàng nữa là các hộ cá thể. Việc lắp đặt một hệ thống hoàn thiện không hợp lý ở các hộ cá thể, các chi nhánh nhỏ là khơng hợp lý do chi phí cao. Do đó cần có những gateway chung đặt tại các khu vực dân cư có dung lượng lớn được nhà cung cấp dịch vụ IP Telephony bố trí, kết nối thường xuyên vào mạng IP sẵn sàng cho người sử dụng truy nhập tới để sử dụng dịch vụ VoIP. Những người sử dụng với các máy điện thoại thông thường truy nhập đến gateway thông qua dịch vụ điện thoại tại địa phương. Giải pháp này đưa dịch vụ điện thoại IP đến được với phần lớn người dùng, cung cấp cho người dùng những cuộc gọi đường dài giá rẻ.

Hình 2.4 : Mạng VoIP tổng quát

Nhìn tổng quát hơn, các cuộc thoại giữa các telephone của các doanh nghiệp khác nhau được đảm bảo bởi hệ thống VoIP provider, chi phí cho thoại này cũng rẻ hơn nhiều so với thoại trên PSTN.

<i><b> Mơ hình mạng mở rộng sử dụng kỹ thuật VPN </b></i>

Khi mở rộng mạng VoIP của chúng ta về mặt địa lý chúng ta cần tìm giải pháp để kết nối các PBX. Thực tế thì giải pháp kinh tế nhất là sử dụng hạ tầng mạng Internet có sẵn. Tuy nhiên, để đảm bảo tính an ninh đồng thời là tính kinh tế thì các PBX của chúng ta sử dụng các địa chỉ IP private. Do vậy các PBX không nhìn thấy

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

nhau. Để các PBX có thể liên lạc được với nhau ta sẽ sử dụng giải pháp VPN. VPN là 1 mạng riêng ảo chạy trên quy mô địa lý rộng lớn. Thực tế là sử dụng hạ tầng Internet sẵn có để kết nối các máy trạm ở các vị trí địa lý cách xa nhau thành 1 mạng riêng (ảo). Mạng này nếu nhìn từ bên ngồi vào thì giống hệt một mạng cục bộ LAN được bảo mật rất tốt. Cơ sở để thực hiện các kết nối trong VPN là 1 VPN server đóng vai trị là cầu nối trung gian. VPN là 1 host có IP tĩnh trên Internet. Nhờ vào IP tĩnh này mà các PBX có thể kết nối tới VPN server. Cơ chế liên lạc giữa các PBX là khi 1 PBX này muốn gửi tin đến 1 PBX kia thì trước hết nó sẽ gửi gói tin đến VPN server với địa chỉ đích là địa chỉ IP nội bộ mạng VPN của PBX kia. Nhờ có địa chỉ IP public này gói tin sẽ đến đúng được VPN server. Sau đó VPN server sẽ sử dụng địa chỉ IP nội bộ mạng VPN để gửi gói tin đến PBX đích. Như vậy việc kết nối giữa các PBX đã được thực hiện mà vẫn đảm bảo được tính bảo mật cho các PBX ( Kẻ phá hoại bên ngồi khơng xâm nhập được vào PBX)VPN Server sử dụng phần mềm mã nguồn mở Open VPN.

Hình 2.5: Mạng VoIP mở rộng sử dụng kỹ thuật VPN

Sử dụng 1 máy chủ mạnh cài đặt Open VPN làm máy chủ VPN tại Hà Nội. Máy chủ này được cài địa chỉ IP tĩnh. Các PBX tại Hà Nội, Thanh Hóa, TP. Hồ Chí

</div>