Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại VOIP

TRƢƠNG MẠNH HIẾU








Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. Vƣơng Đạo Vy






Hà Nội ngày 15 tháng 12 năm 2007

Lun vn Thc s

- 3 -
MC LC

Lời cam đoan 2
MụC LụC 3
Danh Mục các kí hiệu, chữ viết tắt 5
Danh mục các bảng 9

danh mục các hình vẽ 10
Mở đầu 12
Ch-ơng 1: Tổng quan về mạng IP 15
1.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và Internet 15
1.2. Các loại mạng IP 16
1.3. Giao thức liên mạng (IP- Internet Protocol) 17
1.3.1. Phần tiêu đề gói IP 17
1.3.2. Địa chỉ IP 19
1.3.3. Các giao thức định tuyến (routing protocols) 19
1.3.4. Các cơ chế truyền tải 20
Ch-ơng 2: Công nghệ Thoại VoIP 21
2.1. Khái niệm VoIP 21
2.1.1. Giới thiệu công nghệ VoIP 21
2.1.2. Lợi ích của VoIP 25
2.1.3. Những thách thức cho VoIP 26
2.1.4. Mô hình phân lớp chức năng 27
2.2. Mô hình mạng và ứng dụng 28
2.2.1. Các phần mềm VoIP 28
2.2.2. Mô hình dịch vụ VoIP quy mô nhà cung cấp dịch vụ 28
2.2.3. Các ứng dụng 33
2.3. Xử lí tín hiệu thoại thời gian thực 34
2.3.1. Mã hoá 34
2.3.2. Đóng gói tín hiệu thoại - Bộ giao thức RTP/RTCP 39
2.3.3. Quá trình xử lí tín hiệu thoại trong media gateway 39
2.4. Các giao thức báo hiệu trong VoIP 42
2.4.1. Báo hiệu theo chuẩn H.323 - Nền tảng cho dịch vụ VoIP 42
2.4.2. Thiết lập cuộc gọi VoIP theo giao thức SIP 51
2.4.3. Mô hình báo hiệu theo giao thức SGCP/MGCP 57
Lun vn Thc s

- 4 -
2.4.4. Nhận xét 60
2.4.5. Kết luận 60
Ch-ơng 3: chất l-ợng và đảm bảo chất l-ợng dịch vụ
Trong VOIP (QoS) 61
3.1. Đảm bảo chất l-ợng dịch vụ trong mạng IP (IP QoS) 61
3.1.1. Giới thiệu về QoS 61
3.1.2. Các thành phần thực hiện QoS 64
3.2. Những yêu cầu đảm bảo chất l-ợng dịch vụ trong
mạng VoIP (VoIP QoS requirements) 68
3.2.1. Hiện t-ợng trễ (Delay/Latency) 68
3.2.2. Hiện t-ợng tr-ợt (Jitter) 74
3.2.3. Nén thoại (Voice Compression) 76
3.2.4. Mất gói (Lost Packet) 77
3.2.5. Tiếng vọng (Echo) 78
3.3. Các kĩ thuật và công nghệ đảm bảo chất l-ợng cho
mạng VoIP 79
3.3.1. Các cơ chế phân loại l-u l-ợng 80
3.3.2. Các công cụ quản lí tắc nghẽn (Congestion Management) 83
3.3.3. Định hình và giám sát l-u l-ợng (Traffic Shaping and Policing) 92
3.3.4. Các dịch vụ h-ớng tới QoS của IP 94
3.3.5. Kết luận 97
3.4. Các cấu trúc hỗ trợ chất l-ợng dịch vụ (QOS) trong mạng
IP 98
3.4.1. Dịch vụ tích hợp 98
3.4.2. Dịch vụ phân biệt DiffServ 113
3.4.3. Tích hợp cấu trúc intserv và diffserv 123
3.4.4. Khuyến nghị triển khai QoS trên mạng IP 142
3.4.5. Kết luận 142
3.4.6. Xây dựng mô hình cấu trúc QoS từ đầu cuối tới đầu cuối trong

mạng IP của công ty VITC 143
3.4.7. Định h-ớng mạng NGN trong t-ơng lai 147
Kết luận 150
Tài liệu tham khảo 152


Luận văn Thạc sĩ

- 5 -
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
ACF
Admission Confirmation
Xác định yêu cầu truy nhập
ACR
Absolute Category Rating
Tỉ lệ tuyệt đối
ARJ
Asmission Reject
Từ chối truy nhập
ARQ
Admission Request
Yêu cầu truy nhập
AF PHB
Assured Forward PHB
Chuyển tiếp đảm bảo PHB
ATM

Asynchronous Transfer Mode
Chế độ chuyển giao không đồng bộ
BA
Bahavious Aggregate
Đồng tác động
BB
Bandwith Broker
Phân bổ Băng thông
BE
Best Effort
Cố gắng tối đa
BR
Border Router
Bộ định tuyến Cổng
BAS
Bit rate Allocation Signal
Tín hiệu phân chia tốc độ bit
BCF
Bandwidth Change Confirmation
Công nhận thay đổi độ rộng băng tần
BRJ
Bandwidth Change Reject
Từ chối thay đổi độ rộng băng tần
BRQ
Bandwidth Change Request
Yêu cầu thay đổi băng tần
CAC
Call Admission Control
Điều khiển chấp nhận cuộc gọi
CBQ

Class - based Queing
Hàng đợi theo loại dịch vụ
CR
Core Router
Bộ định tuyến Lõi
DS
Differentiated Services
Các dịch vụ phân biệt
DSCP
Differentiated Services Code
Point
Điểm mã dịch vụ phân biệt
DID
Direct Inward Dialling
Quay số nội bộ trực tiếp
DRQ
DiseBìnhge Request
Yêu cầu giải phóng
DTMF
Dial Tone Multi Frequency
Quay số đa tần
ECS
Encryption Control Signal
Tín hiệu điều khiển mã hóa bảo mật
EF PHB
Expedited Forward PHB
Chuyển tiếp tiến hành PHB
ER
Edge Router
Bộ định tuyến Biên

FIFO
Fist In Fist Out
Vào trước ra trước
FSI
Flow State Information
Thông tin trạng thái Luồng
FAS
Frame Alignment Signal
Tín hiệu đồng bộ khung
GCF
Gatekeeper Confirmation
Xác nhận Gatekeeper
GRJ
Gatekeeper Reject
Từ chối Gatekeeper
GRQ
Gatekeeper Request
Yêu cầu Gatekeeper
GSTN
Internet Assigned Talephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch kênh
GK
Gate Keeper
Bộ Điều khiển Thoại IP
GW
Gateway
Thiết bị Cổng
IMTC
International Multimedia

Hiệp hội các nhà Multimedia quốc tế
Luận văn Thạc sĩ

- 6 -
Teleconferecing Consortium
IETF
Internet Engineering Task Force
Nhóm nghiên cứu chuẩn kỹ thuạt cho
Internet
IPv4
Internet Protocol version 4
Giao thức Internet phiên bản 4
IPv6
Internet Protocol version 6
Giao thức Internet phiên bản 6
ITU
International Telecoms Union
Liên minh Viễn thông Quốc tế
IPX
Internetwork Protocol Exchange
Chuyển đổi giao thức Internetwork
IRQ
Information Request
Yêu cầu thông tin
IRR
Information Request Response
Đáp ứng yêu cầu thông tin
LCF
Location Confirmation
Công nhận cấp phát

LCN
Logical Channel Number
Số kênh logic
LRJ
Location Reject
Từ chối cấp phát
LRQ
Location Request
Yêu cầu cấp phát
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LPF
Lowpass Filter
Lọc thông thấp
LSI
Link State Information
Thông tin trạng thái Liên kết
MC
Multipoint Controller
Bộ điều khiển đa điểm
MCS
Multipoint Communications
System
Hệ thống liên lạc đa điểm
MCU
Multipoint Control Unit
Khối điều khiển đa điểm
MP
Multipoint processor

Bộ xử lí điều khiển đa điểm
MPLS
MultiPotocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
MSN
Multiple Subscriber Number
Số chung cho nhiều thuê bao
MVIP
Multivendor Intergration Protocol
Giao thức giao dịch giữa các nhà đầu tư
NACK
Negative Acknowledge

NIC
Network Interface Card
Card giao diện mạng
NGN
Next Generation Network
Mạng Thế hệ sau
OPWA
One Pass With Advertising
Thông tin về đặc tính giữ trước tài
nguyên của nút
PCM
Pulse Code Modulation
Điều chế xung mã
PPP
Point to Point Protocol
Giao thức điểm - điểm
PHB

Per Hop Behavious
Tác động từng chặng
POP
Point Of Present
Điểm Truy nhập Dịch vụ
QCS
QoS Customer Server
Máy chủ QoS khách hàng
QNS
QoS Network Server
Máy chủ QoS mạng
QoS
Quality of Service
Chất lượng Dịch vụ
RCF
Registration Confirmation
Công nhận đăng kí
RRJ
Registration Reject
Từ chối đăng kí
RRQ
Registration Request
Yêu cầu đăng kí
RSVP
Resource Revervation Set up
Protocol
Giao thức giữ trước Tài nguyên
Luận văn Thạc sĩ

- 7 -

RSVP-
E2E
RSVP for end-to-end-per-flow
RSVP cho từng luồng lưu lượng từ đầu
cuối tới đầu cuối
RTCP
Real time Control Protocol
Giao thức điều khiển thời gian thực
RTP
Real-Time Transport Protocol
Giao thực truyền dẫn thời gian thực
RED
Random Early Detection
Phát hiện sớm, bỏ gói tin ngẫu nhiên
RFC
Request For Comment
Yêu cầu cho ý kiến
RPI
Routing Path Information
Thông tin Đường định tuyến
Rspec
Reservation Specificaiton
Đặc tính giữ trước tài nguyên
SACP
Simple Network Management
Protocol
Giao thức điều khiển chấp nhận đơn giản
SBE
Single Byte Extension

Byte mở rộng
SBM
Subnet bandwidth Manager
Quản lí dải tần
SCM
Selected Communications Mode
Lựa chọn phương thức giao tiếp
SCN
Switched Circuit Network
Mạng chuyển mạch kênh
SNMP
Simple Network Management
Protocol
Giao thức Quản lí Mạng đơn giản
SLA
Service Level Agreement
Bản thoả thuận chất lượng dịch vụ
SCSA
Signal Computing System
Architecture
Cấu trúc hệ thống
SPX
Sequential Protocol Exchange
Trao đổi giao thức thường xuyên/theo
dãy
TCA
Traffic Condition Agreement
Thoả thuận tình trạng lưu lượng
TCP
Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn
TOS
Type of Service
Loại dịch vụ
Tspec
Traffic Specification
Đặc tính lưu lượng
UCF
Unregister Confirmation
Công nhận không đăng kí
UDP
User Datagram Protocol
Giao thức dữ liệu gói người dùng
URJ
Unregister Reject
Từ chối không đăng kí
URQ
Unregister Request
Yêu cầu không đăng kí
xDSL
ADSL, VDSL and other Digital
Subcriber Line Techniques

MSDSE
Master Slave Detemination
Signalling Entity
Phần tử báo hiệu xác định Master/Slave
CESE
Capability Exchange Signalling
Entity

Báo hiệu khả năng trao đổi
LCSE
Logical Channel Signalling Entity
Báo hiệu kênh logic
B-LCSE
Bidirectional-Logical
Channel Signalling Entity
Báo hiệu kệnh logic hai chiều
CLCSE
Close Logical Channel Signalling
Phần tử báo hiệu đóng kênh logic
Luận văn Thạc sĩ

- 8 -
Entity
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
WAN
Wide Area Network
Mạng rộng
WFQ
Weight Fair Queuing
Hàng đợi theo trọng số
WRED
Weighted RED
Phát hiện, bỏ gói tin theo trọng số
Luận văn Thạc sĩ

- 9 -

DANH MỤC CÁC BẢNG


Tên Bảng
Trang
Bảng 2.1. Một số giao thức chuẩn
25
Bảng 2.2. Các thông điệp báo hiệu cuộc gọi (Q.931)
45
Bảng 3.1. Trễ xếp bit tuần tự
66
Bảng 3.2. Yêu cầu về tỉ lệ tổn thất và dao động trễ tối đa cho điện thoại IP
67
Bảng 3.3. Phân loại ưu tiên theo giá trị ưu tiên IP
77
Bảng 3.4. Phân định băng thông theo trọng số
78
Bảng 3.5. Các tham số của các đối tượng CL khác nhau
98
Bảng 3.6. Các tham số của Dịch vụ được Cam kết Rspec
98
Bảng 3.7. Các loại AF
104
Bảng 3.8. So sánh IntServ và DiffServ
108
Bảng 3.9. Các bản tin điều khiển
121
Bảng 3.10. Tải xử lí (theo đơn vị xử lí) của mỗi bản tin nhận được
122
Luận văn Thạc sĩ

- 10 -
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Tên Hình
Trang
Hình 1.1. Chồng giao thức TCP/IP
16
Hình 1.2. Khuôn dạng phần tiêu đề gói IP
16
Hình 1.3. Các lớp địa chỉ IP
18
Hình 2.1. Dự đoán lưu lượng thoại IP quốc tế
21
Hình 2.2. Các Terminal của mạng IP có thể giao tiếp với các Telephone trong
mạng SCN thông qua Gateway
22
Hình 2.3. Mô hình phân lớp chức năng VoIP
25
Hình 2.4. Mô hình dịch vụ VoIP
27
Hình 2.5. Mô hình chung tạo tiếng nói của vocoding
32
Hình 2.6. Đặc tính của các phương pháp nén thoại
34
Hình 2.7. Cấu trúc media gateway và quá trình xử lí cuộc gọi
37
Hình 2.8. Chồng giao thức H.323 (H.323 Protocol stack)
38
Hình 2.9. Các thành phần trong H.323

39
Hình 2.10. Thiết bị đầu cuối H.323
40
Hình 2.11. Thiết bị cổng (H.323 gateway)
42
Hình 2.12. Vùng H.323 (H.323 Zone)
43
Hình 2.13. Báo hiệu trực tiếp - Cùng gatekeeper
46
Hình 2.14. Chế độ hoạt động kiểu Proxy
50
Hình 2.15. Hoạt động theo chế độ Redirect
51
Hình 2.16. Mô hình báo hiệu dùng giao thức SGCP
53
Hình 2.17. Thiết lập liên kết
53
Hình 2.18. Mô hình báo hiệu cho RGW
54
Hình 2.19. Kết hợp với các giao thức báo hiệu khác
55
Hình 3.1. Mô hình điều khiển QoS
57
Hình 3.2. Hàng đợi vào trước ra trước trong router
59
Hình 3.3. Classify, Queue và Schedule trong router
60
Hình 3.4. Cơ chế traffic shaping trong router
60
Hình 3.5. Minh hoạ cơ chế định dạng lưu lượng

61
Hình 3.6. Mối quan hệ giữa chất lượng và độ trễ
63
Hình 3.7. Trễ sinh ra tại các phần của mạng
64
Hình 3.8. Trễ từ đầu cuối tới đầu cuối (end to end)
65
Hình 3.9. Giới hạn trễ của điện thoại IP
66
Hình 3.10. Sự thay đổi thời điểm gói đến
68
Hình 3.11. Phát lại gói cuối cùng thay thế gói bị mất
69
Luận văn Thạc sĩ

- 11 -
Hình 3.12. IP Precedence
73
Hình 3.13. MDRR theo kiểu ưu tiên tuyệt đối
76
Hình 3.14. MDRR theo chế độ ưu tiên luân phiên
77
Hình 3.15. Thuật toán xếp hàng theo mức ưu tiên
79
Hình 3.16. Thuật toán xếp hàng tuỳ biến (CQ)
80
Hình 3.17. Cơ chế WFQ
81
Hình 3.18. Cơ chế CBWFQ quy định thông lượng cụ thể cho từng lớp
82

Hình 3.19. Cơ chế CBWFQ với mức ưu tiên nghiêm ngặt
83
Hình 3.20. Các chức năng RSVP tại Host và Router
90
Hình 3.21. Hoạt động của thuật toán
91
Hình 3.22. RSVP gầu thẻ hoạt động kết hợp với chỉnh sửa tốc độ đỉnh
92
Hình 3.23. Phân loại bản tin cho luồng lưu lượng tuân thủ và các gói tin BE
92
Hình 3.24. Mô hình giữ trước tài nguyên đơn hướng
94
Hình 3.25. Tỉ lệ tổn thất của luồng dữ liệu cố gắng tối đa với luồng dữ liệu
99
Hình 3.26. Tỉ lệ tổn thất gói của luồng dữ liệu giứ trước tài nguyên so với luồng
dữ liệu BE trong mạng WAN
100
Hình 3.27. Trường dịch vụ phân biệt DS
101
Hình 3.28. Mô hình cấu trúc dịch vụ DiffServ
102
Hình 3.29. Mạng dịch vụ Phân biệt
105
Hình 3.30. Phân loại gói tin và kiểm tra lưu lượng
106
Hình 3.31. Hoạt động của BB
107
Hình 3.32. Cấu trúc tích hợp IntServ và DiffServ
110
Hình 3.33. Hỗ trợ RSVP trên mạng DiffServ

111
Hình 3.34. Lớp điều khiển ER
114
Hình 3.35. Server điều khiển chấp nhận
115
Hình 3.36. Véc tơ ma trận sử dụng liên kết
115
Hình 3.37. Mô hình mạng  = 5 và d = 2
118
Hình 3.38. Kết quả so sánh về dung lượng chiếm bộ nhớ của mô hình mạng
tích hợp cho hai cách tiếp cận hoàn toàn RSVP và DiffServ-ACS
119
Hình 3.39. Kết quả so sánh về dung lượng bộ nhớ chiếm cho mỗi dòng dữ liệu
của mô hình cho hai cách tiếp cận, với d=2 và d=3
120
Hình 3.40. So sánh tỉ lệ tải thiết lập và giải phóng tài nguyên giữa hai cách tiếp
cận DiffServ-ACS và RSVP
123
Hình 3.41. QoS đầu cuối tới đầu cuối của mạng VITC
127
Hình 3.42. Mô hình chức năng mạng NGN
129
Hình 3.43. Tổ chức lớp điều khiển và lớp ứng dụng
129
Hình 3.44. Tổ chức lớp chuyển tải và lớp truy nhập
130
Luận văn Thạc sĩ

- 12 -
MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong vòng 30 năm qua, Internet đã phát triển từ mạng liên kết các nhà
nghiên cứu thành mạng quốc tế, thương mại toàn cầu.
Với xu hướng đa dịch vụ hóa, các nhà phát triển viễn thông không ngừng
nghiên cứu các giải pháp mới có tính khả thi để tích hợp các dịch vụ trên cùng một
cơ sở hạ tầng mạng. Trong quá trình xây dựng một mạng đa dịch vụ thì việc kế
thừa các công nghệ, cơ sở hạ tầng cũ luôn được quan tâm bởi vì chúng có ý nghĩa
lớn về mặt kinh tế. Một trong những giải pháp nằm trong xu hướng đa dịch vụ hoá
mà vẫn tận dụng được những thành tựu cũ đó là việc truyền tín hiệu thoại trên giao
thức Internet (Voice over Internet Protocol). Công nghệ truyền thoại trên IP đã thay
thế việc truyền thoại qua mạng chuyển mạch kênh bằng chuyển mạch gói mà vẫn
duy trì được cơ sở hạ tầng mạng vốn có do đó đem lại nhiều ưu điểm.
Đi đôi với sự phát triển liên tục và nhanh chóng của thị trường băng thông
rộng toàn cầu, điện thoại VoIP (điện thoại băng thông rộng) dựa trên kĩ thuật VoIP
trở thành dịch vụ nóng hổi toàn cầu. Xu thế phát triển trên toàn cầu cho thấy sự
phát triển VoIP là tất yếu và chắc chắn sẽ đem lại rất nhiều áp lực đối với các nhà
khai thác dịch vụ viễn thông truyền thống. Sự chuyển dịch lưu lượng mạng kinh
doanh vào các mạng IP công cộng bao gồm các mạng riêng ảo (VPNS) đã đem lại
nhiều lợi ích cho các khách hàng kinh doanh như giảm các chi phí, độ phức tạp
trong công tác điều hành và các rủi ro về đầu tư. Triển khai dịch vụ thoại dựa trên
công nghệ IP là một cơ hội lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ trong những năm gần
đây. Yêu cầu chính để thu hút các khách hàng kinh doanh là đưa ra các dịch vụ có
cam kết QoS.
Chất lượng dịch vụ (QoS) là một thành phần quan trọng của các mạng
gói đa dịch vụ. Với sự bùng nổ của Internet, tầm quan trọng của việc đảm bảo
QoS ngày càng tăng. Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ
luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn
thông. Mỗi loại hình dịch vụ sẽ quan tâm đến QoS ở những khía cạnh khác
nhau. Việc tích hợp nhiều ứng dụng với các yêu cầu về QoS khác nhau đòi hỏi

phải có một mô hình đảm bảo QoS cho các dịch vụ này. Hướng tiếp cận QoS theo
Luận văn Thạc sĩ

- 13 -
mô hình Intserv - Diffserv rất phù hợp với các mạng gói IP do đó nó là sự lựa
chọn tốt cho mạng NGN.
Công nghệ IP và các ứng dụng của nó đã có những bước phát triển đột phá
trên phạm vi toàn thế giới. Nó đã và đang tạo ra nhiều cơ hội và thách thức mới
cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Hơn nữa, xu hướng tích hợp mạng theo
hướng NGN trên thế giới và theo đó là định hướng phát triển viễn thông của Việt
Nam tới năm 2010 là tiến tới xây dựng một mạng tích hợp băng rộng cung cấp đa
dịch vụ đặt ra nhiều vấn đề trong đó có vấn đề hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS. Hiện
tại, giới khoa học và các tổ chức IETF, ITU, RFC đang tập trung nghiên cứu phát
triển các cấu trúc, giao thức và công nghệ mới theo hướng ấn định và tối ưu hoá các
tài nguyên mạng như IntServ và MPLS nhằm nâng cao khả năng hỗ trợ chất lượng
dịch vụ (QoS) cho các mạng hiện có để đáp ứng yêu cầu người sử dụng, tiến tới
toàn mạng IP hóa, loại bỏ mạng kênh.
Trên thế giới, mạng VoIP đã được nghiên cứu và khai thác từ những năm
1970. Ngay từ lúc mới ra đời mạng thoại IP đã chứng tỏ một tiềm năng phát triển
lâu dài và bền vững. Đến năm 1998, VoIP đã bắt đầu được khai thác và phát triển ở
Việt Nam. Chỉ trong một thời gian ngắn, công nghệ VoIP đã phát triển với tốc độ
chưa từng có ở Việt Nam và đã chứng tỏ ưu thế của mình so với các công nghệ
tương tự khác. Điều đó cho thấy việc đi sâu nghiên cứu mạng VoIP là một điều hết
sức cần thiết. Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này.
Có thể kể ra một số công trình tiêu biểu như: “Chất lượng cuộc gọi trên mạng
VoIP - Những vấn đề cần quan tâm”, tác giả: Lê Quốc Hùng, Đào Nguyên Trung,
tạp chí Bưu chính viễn thông, (8/ 2001). Hay như công trình: “Nâng cao chất
lượng dịch vụ VoIP”, tác giả: Đàm Thuận Trinh, Trịnh Quang Khải, tạp chí Bưu
chính viễn thông, (9/ 2001). Và mới đây là công trình: “Đo kiểm chất lượng thoại
VoIP trên hạ tầng NGN”, tác giả: Trần Đại Dũng, tạp chí Bưu chính viễn thông,

(4/2004). Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu một cách tỉ mỉ, sâu sắc về
đặc điểm, tiềm năng phát triển của VoIP nói chung và chất lượng thoại VoIP nói
riêng - một trong những yếu tố quyết định sự thành công của VoIP.
Từ trên, chúng tôi quyết định đi sâu, tìm hiểu những đặc điểm kĩ thuật, phân
tích, đánh giá và nâng cao chất lượng cho mạng thoại IP, từ đó đưa vào khai thác và
ứng dụng hệ thống VoIP một cách hiệu quả nhất. Đó là lý do chúng tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại
VoIP”.
Luận văn Thạc sĩ

- 14 -
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Hệ thống mạng VoIP quốc tế và Việt Nam là đối tượng và phạm vi nghiên
cứu trong luận văn này.
3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện đề tài này, chúng tôi đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu
chuyên ngành như: Phân tích, thống kê và thực nghiệm đồng thời áp dụng các thuật
toán để tính toán số liệu hoá.
4. KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP
Giới thiệu khái quát về mạng IP, các loại mạng, các giao thức liên mạng và
định tuyến, các cơ chế truyền tải trong mạng IP.
Chƣơng 2: CÔNG NGHỆ THOẠI VOIP
Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ VoIP, các hình thức truyền thoại
qua VoIP, mô hình của mạng VoIP. Đi sâu nghiên cứu các giao thức chính trong
mạng VoIP như TCP/IP, UDP, RTP, RTCP, SRVP, SGCP, MGCP,… đặc biệt là
nghiên cứu về chuẩn giao thức H.323 và SIP là nền tảng cho dịch vụ VoIP.
Chƣơng 3: CHẤT LƢỢNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ
TRONG VOIP (QOS)

Nghiên cứu các yếu tố chính có ảnh hưởng tới mạng VoIP và các kĩ thuật,
công nghệ đảm bảo QoS cho mạng VoIP như quản lí tắc nghẽn, quản lí lưu lượng,
phân mảnh các gói tin, báo hiệu,…
Đi sâu nghiên cứu, phân tích các cấu trúc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) trong
mạng IP, các mô hình dịch vụ tích hợp IntServ và Dịch vụ phân biệt DiffServ, các cấu
trúc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) và những lợi thế của mô hình dịch vụ tích hợp RSVP
- Diffserv đối với kiến trúc IP và triển khai phương pháp này trên mạng Internet. Trên cơ
sở phân tích, tính toán và đánh giá, chúng tôi đưa ra các khuyến nghị triển khai QoS
trên mạng IP, là tiền đề cho sự phát triển của mạng thế hệ mới NGN.
Đây là phần trọng tâm của luận văn.
Luận văn Thạc sĩ

- 15 -
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP

Mạng IP ở đây là các mạng dữ liệu sử dụng bộ giao thức TCP/IP cho các
chức năng tầng giao vận (Transport Layer) và tầng mạng (Network Layer). Còn
giao thức các tầng thấp hơn (các giao thức truy cập mạng: Network Access
Protocols) có thể là giao thức trong mạng LAN, X.25, Frame Relay, ATM, hay
PPP, Bởi vậy so với mạng chuyển mạch kênh thông thường, điện thoại IP có
nhiều khác biệt.
1.1. PSTN, MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI VÀ INTERNET
Mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN)
là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kĩ thuật chuyển mạch kênh (Circuit
Switching). Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thông trong đó một kênh
truyền dẫn dành riêng được thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay
nhiều nút chuyển mạch trung gian. Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit
truyền liên tục theo thời gian. Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố
định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ
thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation time).

Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet
Switching Network) sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (store-and-forward
system) tại các nút mạng. Thông tin được chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi
gói được thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền như là địa chỉ
nơi gửi, địa chỉ nơi nhận, Các gói thông tin đến nút mạng được xử lí và lưu trữ
trong một thời gian nhất định rồi mới được truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử
dụng kênh có hiệu quả cao nhất. Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành
riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối
thường không cố định, và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất
nhiều. Điểm khác biệt lớn nhất là băng thông chỉ bị chiếm khi thực sự có thông tin
cần được truyền đi, trong khi trong mạng PSTN kênh dành riêng luôn được duy trì
ngay cả khi không có trao đổi thông tin.
Khi các mạng số liệu trên thế giới được liên kết lại, một mạng số liệu lớn
được thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong internet là giao
thức IP (Internet Protocol). Cũng giống như mạng điện thoại PSTN, mạng Internet
có quy mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phát triển các dịch vụ viễn
thông trên thế giới. Tuy nhiên, giữa chúng có sự khác biệt sâu sắc về mặt kĩ thuật:
Luận văn Thạc sĩ

- 16 -
 Kĩ thuật chuyển mạch: Mạng Internet sử dụng phương pháp định
tuyến động (dynamic routing) dựa trên việc đánh địa chỉ không mang tính địa lí
(non-geographic addressing). Ngược lại mạng PSTN, sử dụng phương pháp chuyển
mạch tĩnh (static switching) dựa trên số điện thoại phụ thuộc vị trí của thuê bao
(geographic telephone numbering).
 Kiến trúc mạng: Kiến trúc của Internet là phân tán. Sự “thông minh”
của Internet phân bố trên toàn bộ mạng. Các ứng dụng cung cấp dịch vụ cho mạng
là các phần mềm hướng máy khách (client-oriented software) và được bố trí khắp
nơi trên mạng. Trong khi đó mạng PSTN tập trung các phương tiện truyền dẫn và
các chương trình điều khiển lại với nhau tại một vài trung tâm trong mạng.

Kiến trúc phân tán của Internet có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Nó tạo
cho Internet tính linh hoạt trong triển khai và ứng dụng các công nghệ mới. Điều
này giải thích cho sự phát triển mạng mẽ của Internet trong một vài năm gần đây.
1.2. CÁC LOẠI MẠNG IP
Sự phát triển nhanh chóng của Internet kéo theo việc mở rộng phạm vi ứng
dụng của giao thức TCP/ IP hình thành lên các loại mạng IP như sau: mạng Internet
toàn cầu, mạng IP trong các tổ chức và doanh nghiệp còn gọi là mạng intranet,
mạng riêng ảo dùng giao thức IP (IP VPN). Một số mạng IP bao gồm cả ba loại
mạng trên. Ví dụ trong một doanh nghiệp có một số mạng LAN chạy giao thức IP
trên các công nghệ như Ethernet, TokenRing, FDDI, ở các chi nhánh khác nhau.
Mỗi địa điểm ở xa sẽ có các router kết nối với mạng WAN dùng IP VPN. Mạng
này có cổng nối ra Internet, coi như một phần của mạng Internet toàn cầu.
Các mạng intranet là những mạng IP được quản lí (managed IP network)
nghĩa là việc truyền dữ liệu được thực hiện mau lẹ với độ trễ thấp và độ tin cậy cao
bởi vì hoạt động của doanh nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào việc giao nhận dữ liệu
kịp thời. Nó tương phản với mạng Internet trong đó độ trễ lớn và thời điểm dữ liệu
đến không thể dự doán trước được.
Các công ty và tổ chức lớn, nhiều chi nhánh, có xu hướng tiến hành xây
dựng mạng riêng nhưng giá thành sẽ là quá cao. Một giải pháp kinh tế hơn là xây
dựng mạng riêng ảo trên nền tảng mạng Internet công cộng chạy giao thức IP. Do
đó, IP VPN là một dịch vụ mới, dự định cung cấp cho các doanh nghiệp một loại
mạng IP có chất lượng tương đương với Intranet. Trong các mạng IP VPN có sự
đảm bảo về độ trễ thấp, về băng thông cũng như các tính năng bảo mật để “bắt
chước” các đặc điểm của mạng Intranet. Những sự đảm bảo này tạo nên một tính
Luận văn Thạc sĩ

- 17 -
năng gọi là “đảm bảo chất lượng dịch vụ” (QoS). QoS là sự khác nhau cơ bản chủ
yếu giữa IP VPN, Intranet và Internet công cộng.
1.3. GIAO THỨC LIÊN MẠNG (IP- INTERNET PROTOCOL)

TCP/IP là một bộ giao thức trong đó IP là giao thức chủ chốt cung cấp khả
năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền thông tin. Vai trò của IP
tương tự như lớp mạng trong mô hình OSI minh hoạ ở hình 1.1.
Hai nhiệm vụ chính của IP là phân phát gói theo kiểu không liên kết
(connectionless) và phân mảnh hoặc tái tạo các gói (datagram) để phù hợp với kích
thước MTU của tầng liên kết dữ liệu ở dưới. Nó thích ứng với mọi loại giao thức ở
hai tầng dưới, vì thế giao thức IP có tính phổ biến rộng khắp.

Việc truyền thông tin trong mạng IP tồn tại dưới ba hình thức: Unicast,
multicast và broadcast.
1.3.1. Phần tiêu đề gói IP
Vers: Định nghĩa phiên bản của IP hiện thời là IPv4 trên mạng. Phiên bản
sau là Ipv6.
Length: Chiều dài của phần tiêu đề gói IP tính theo đơn vị 32bit.
Service of Type (ToS): Kiểu dịch vụ.
Hình 1.1. Chồng giao thức TCP/IP
Hình 1.2. Khuôn dạng phần tiêu đề gói IP
Luận văn Thạc sĩ

- 18 -
Precedence
D
T
R
unused

Precedence: Chỉ thị quyền ưu tiên gửi gói IP, trường này có giá trị từ 0
(mức ưu tiên bình thường) tới 7 (mức kiểm soát mạng) quy định việc gửi datagram.
Bit D – thiết lập là 1 khi yêu cầu trễ thấp.
Bit T – yêu cầu thông lượng cao.

Bit R – yêu cầu độ tin cậy cao.
Có thể dùng trường ToS để chỉ ra mức chất lượng dịch vụ yêu cầu, tuy nhiên
mạng IP phải có các cơ chế hỗ trợ thì yêu cầu mới được thực hiện.
Total length: Chiều dài của gói IP bao gồm cả phần dữ liệu và phần tiêu đề.
Flags: Trong đó có hai bit cuối dùng trong việc phân mảnh (fragment) các
gói IP, chỉ ra gói đó có được phân mảnh hay không và gói đó có phải là gói cuối
cùng hay không.
Identification: Nhận dạng các datagram được phân đoạn từ cùng một
datagram lớn hơn. Nó kết hợp với địa chỉ IP nguồn để nhận dạng.
Fragment offset: Chỉ ra vị trí của đoạn trong gói IP, để có thể tái tạo lại
datagram gốc.
Time to live (TTL): Chỉ ra thời gian sống của gói, bắt đầu từ trạm gửi nó sẽ
đặt giá trị = N (thường = 16) cứ đi qua mỗi nút mạng giá trị của trường này sẽ giảm
đi 1. Nếu giảm bằng 0 mà nó vẫn chưa tới đích thì gói sẽ bị huỷ tránh tình trạng đi
quẩn trên mạng.
Protocol (8 bit): Chỉ ra giao thức ở lớp bên trên (ví dụ TCP hoặc UDP).
Checksum (16 bit): Kiểm tra lỗi theo mã dư vòng CRC, chỉ dùng cho phần
tiêu đề gói.
Source và Destination Address: Địa chỉ của trạm nguồn và trạm đích.
IP option (độ dài thay đổi): Khai báo các lựa chọn do người gửi yêu cầu.
Padding: Vùng độn để đảm bảo cho phần tiêu đề (header) luôn kết thúc ở
giá trị tính theo 32 bit.
Luận văn Thạc sĩ

- 19 -
1.3.2. Địa chỉ IP
Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm (host) trong liên mạng được gọi là
địa chỉ IP 32 bit. Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bit được tách thành 4 vùng (mỗi vùng
một byte) hay được biểu diễn dưới dạng thập phân có dấu chấm để tách các vùng.
Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host bất kì trên liên mạng

Do tổ chức và độ lớn của các mạng con (subnet) của liên mạng có thể khác
nhau, người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp, kí hiệu là A, B, C, D và E được minh
hoạ dưới đây.

Hình 1.3. Các lớp địa chỉ IP
- netID (network identifier): địa chỉ mạng.
- hostID (host identifier): địa chỉ trạm.
1.3.3. Các giao thức định tuyến (routing protocols)
Đã có địa chỉ IP của trạm nguồn và trạm đích nhưng gói IP còn phải tìm
đường để tới đích. Ở từng chặng (Hop) các router làm nhiệm vụ chọn đường hay
định tuyến cho các gói. Để việc chọn đường được thực hiện tốt thì router phải có
thông tin về các tuyến, các chặng và tình trạng của mạng nói chung. Các giao thức
định tuyến được dùng để cập nhật những thông tin đó cho router.
Đã có rất nhiều giao thức định tuyến được phát triển cho các mạng IP, có thể
chia làm hai loại chính là định tuyến theo trạng thái kênh (link-state routing) và
định tuyến theo véc tơ khoảng cách (distance-vector routing).
Với các giao thức định tuyến, mạng được kết cấu tốt có khả năng tự vượt
qua các tắc nghẽn cục bộ, phản ứng nhanh với các tình huống xảy ra; tức là có độ
tin cậy cao.
Luận văn Thạc sĩ

- 20 -
Các địa chỉ IP chỉ là các địa chỉ logic được dùng ở tầng mạng để chọn đường
đi từ đầu cuối. Tuy nhiên trên từng chặng, hai máy chỉ có thể liên lạc với nhau khi
biết địa chỉ vật lí của nhau (địa chỉ MAC). Như vậy vấn đề đặt ra là thực hiện ánh
xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC (48 bit) của một trạm. Giao thức ARP (Address
Resolution Protocol) được xây dựng để chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lí
khi cần thiết.
Còn giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol) được dùng
trong trường hợp ngược lại. Cả giao thức ARP và RARP đều không thuộc IP,

nhưng được IP dùng đến khi cần.
Một giao thức khác cũng liên quan tới IP, đó là ICMP (Internet Control
Message Protocol). Giao thức này thực hiện truyền các thông báo điều khiển (về
tình trạng lỗi trên mạng, ) giữa các gateway hoặc trạm của liên mạng. Lỗi có thể là
một datagram không được gửi tới đích, hay một router hết bộ nhớ đệm, Một
thông báo IMCP được tạo và chuyển cho IP, IP sẽ đọc thông báo đó với một IP
header và chuyển đến cho router khác hoặc trạm đích.
1.3.4. Các cơ chế truyền tải
TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận, hoạt động trên IP, có các đặc
điểm khác nhau. Nếu sự tin cậy quan trọng hơn độ trễ thì TCP/IP được sử dụng,
ngược lại thì dùng UDP/IP.
TCP: cung cấp dịch vụ kết nối có hướng liên kết (connection-oriented) cho
các lớp trên. TCP có cơ chế báo nhận (Acknowledge) và truyền lại các gói bị lỗi
hay mất, có cơ chế điều khiển luồng. Dữ liệu được truyền theo luồng liên tục, đảm
bảo sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (segment).
Một tiến trình ứng dụng trong một host truy nhập vào các dịch vụ của TCP
được cung cấp thông qua một cổng (port). Một cổng kết hợp với một địa chỉ IP tạo
thành một socket duy nhất trên liên mạng để trao đổi thông tin. Nhiều cổng được
dành riêng cho các ứng dụng cơ bản như FTP, WWW, Telnet,
Trong phần báo hiệu H323 của VoIP, TCP được dùng để đảm bảo sự tin cậy
khi thiết lập cuộc gọi. Tuy nhiên, TCP không được dùng để mang lưu lượng thoại.
UDP: Ngược lại với TCP, UDP là giao thức kết nối “không liên kết”, có
phần tiêu đề nhỏ hơn và ít chức năng hơn nên UDP có xu hướng hoạt động nhanh
hơn TCP. Do đó UDP được dùng để mang lưu lượng thoại, việc báo nhận và truyền
lại gói trong TCP làm cho trễ quá lớn và chất lượng thoại không chấp nhận được.
Luận văn Thạc sĩ

- 21 -
Ngoài ra, UDP cũng có cơ chế gán và quản lí các số hiệu cổng để định danh các
ứng dụng.

Chƣơng 2: CÔNG NGHỆ THOẠI VOIP

2.1. KHÁI NIỆM VOIP
2.1.1. Giới thiệu công nghệ VoIP
Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điện
thoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ. Hiện nay, điện
thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của
ngành Viễn thông.
Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP. Đây là một công
nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khai thác và
nhà sản xuất. VoIP được đánh giá là một bước đột phá trong công nghệ, nó sẽ là cơ
sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sự giữa thoại và số liệu. Đây là một hướng
phát triển tất yếu của mạng viễn thông.
Các mạng IP, mà tiêu biểu là mạng Internet, đã thực sự bùng nổ trong những
năm vừa qua. IP đã trở thành giao thức thông dụng nhất để trao đổi thông tin trên
thế giới. Đây là một yếu tố quan trọng đảm bảo sự thành công của điện thoại IP.
Do các ưu điểm giá thành rẻ và có nhiều dịch vụ mở rộng, điện thoại IP đã
và đang tạo ra một thị trường rộng lớn mà đối tượng sử dụng gồm các thuê bao, các
doanh nghiệp, các tổ chức và cơ quan Nhà nước.
Để hiểu vấn đề, như chúng ta đã biết, hệ thống điện thoại truyền thống, điển
hình là PSTN (Publie Switching Telephone Network: Mạng thoại chuyển mạch
công cộng) là kiểu mạng chuyển mạch kênh SCN (Switching Channel Network) và
được phát triển lên từ mạng analog, nghĩa là để thiết lập một cuộc gọi, cần phải có
một kênh truyền riêng và giữ kênh truyền cho đến chừng nào cuộc nói chuyện kết
thúc. Kiểu truyền thống như vậy không tận dụng một cách có hiệu quả băng thông
hiện có, công suất giới hạn là 64kbit/s/kênh và thực hiện 30 cuộc điện thoại trên
một hướng E1.
Với những thuận lợi của mình dịch vụ VoIP được kì vọng sẽ có sự tăng
trưởng cao. Năm 2003, lưu lượng thoại quốc tế VoIP tăng 47% đạt 5,2 tỉ phút,
Luận văn Thạc sĩ

- 22 -
tương đương với 5% lưu lượng thoại quốc tế. Tới năm 2007, số phút gọi quốc tế
bởi VoIP được dự đoán là 100 tỉ phút. Một sự tăng trưởng đáng kì vọng.
Luận văn Thạc sĩ

- 23 -









Hình 2.1. Dự đoán lưu lượng thoại IP quốc tế

VoIP khác với hệ thống điện thoại truyền thống. Tiếng nói thay vì được
truyền qua mạng chuyển mạch kênh, thì lại được truyền qua mạng chuyển mạch gói
phát triển từ mạng số, điển hình là mạng IP. Tiếng nói được số hoá, đóng gói, rồi
được truyền đi như là các gói tin thông thường được truyền trên mạng IP. Dung
lượng truyền dẫn được tất cả các thông tin chia sẻ và bằng cách đó băng thông
được sử dụng có hiệu quả hơn mà không cần phải cung cấp cho từng kênh riêng lẻ.
Mỗi kênh hoặc mỗi đường trung kế cung cấp nhiều khả năng ứng dụng như số liệu,
thoại, fax và hội nghị video. Dễ dàng thấy công nghệ thoại này ưu việt hơn hẳn
công nghệ truyền thống ở chỗ đã tận dụng được triệt để tài nguyên hệ thống, dẫn
đến một điều chắc chắn là chi phí cho cuộc gọi được giảm đáng kể, đặc biệt là
những cuộc gọi đường dài hiện nay vẫn còn quá đắt trong mạng điện thoại chuyển
mạch kênh.

Tuy nhiên thoại là một ứng dụng mang tính thời gian thực, nghĩa là yêu cầu
dòng tiếng nói phải được truyền đi tới phía nhận một cách gần như tức thì. Trong
mạng chuyển mạch kênh điều đó là đơn giản vì mỗi cuộc thoại có kênh truyền
riêng, không phải chia sẻ với các ứng dụng khác, đường truyền nói chung luôn
được đảm bảo thông suốt giữa hai đầu dây do vậy hiếm khi xảy ra những trục trặc
như tắc nghẽn hay bị mất thông tin. Trong khi đó mạng IP là mạng truyền số liệu,
nghĩa là thông tin dữ liệu tới đích không có yêu cầu về mặt thời gian thực. Hơn nữa
trên mạng IP, nhiều ứng dụng cùng chia sẻ trên một đường truyền, hoặc bản thân
các gói tin tiếng nói lại đi theo nhiều con đường khác nhau tới đích cho nên dễ dàng
dẫn tới tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liệu. Những điều này nếu không được giải
quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng tiếng nói nhận được. Có giải
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005

Luận văn Thạc sĩ

- 24 -
quyết được các vấn đề này công nghệ VoIP mới có thể phát huy được hết các tiềm
năng to lớn của mình, xứng đáng là công nghệ của tương lai.
Ngoài ra, mạng IP và mạng chuyển mạch kênh còn có thể giao tiếp với nhau
thông qua Gateway, cho phép một đầu cuối cùng ở mạng này có thể thoại với một
đầu cuối của mạng kia (hình 2.2), mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng. Điều
này giúp cho việc tích hợp các dịch vụ của hai mạng này với nhau có tính khả thi
cao.
Hình 2.2. Các Terminal của mạng IP có thể giao tiếp với các Telephone

trong mạng SCN thông qua Gateway
Dịch vụ thoại trên mạng IP bao gồm các dịch vụ thực hiện các cuộc đàm
thoại qua những mạng IP được quản lí về chất lượng dịch vụ (QoS). Các dịch vụ
này có thể được thực hiện hoàn toàn trong phạm vi mạng IP hoặc có thể được thực
hiện kết hợp giữa mạng IP và các mạng khác.
Về mặt tên gọi, dịch vụ này có nhiều tên gọi như IP Telephony, Voice over
IP (VoIP), Netphone, Internet Telephony. Tuy nhiên tên gọi VoIP - thoại trên mạng
IP- hay được dùng và miêu tả đúng nhất dịch vụ này.
Dịch vụ thoại trên mạng IP ra đời là kết quả của các xu hướng sau:
o Phát triển các dịch vụ đa phương tiện multimedia trên các mạng IP để
tiến tới xây dựng mạng đa dịch vụ bao gồm cả dữ liệu, tiếng nói và hình ảnh.
o Ứng dụng các công nghệ mới trong lĩnh vực viễn thông nhằm tạo một
môi trường cạnh tranh để thúc đẩy tạo ra các dịch vụ mới và giảm cước phí.
o Tích hợp cơ sở hạ tầng của mạng thoại và mạng dữ liệu.

Luận văn Thạc sĩ

- 25 -
Sử dụng mạng IP để truyền thoại có nhiều điểm thuận lợi so với các mạng
khác:
o Các mạng IP có tính rộng khắp và linh hoạt. Giao thức IP hoạt động
trên mọi loại hình mạng bên dưới đã được phổ biến rộng khắp. Trong khi các giao
thức khác thường dùng ở mạng đường trục hoặc dùng riêng.
o Về mặt phát triển ứng dụng thì mọi loại phần mềm phát triển ứng
dụng đều hỗ trợ IP trong khi đó rất ít với ATM và Frame Relay.
2.1.2. Lợi ích của VoIP
Các lợi ích quan trọng nhất do VoIP mang lại là:
 Giảm cước phí truyền thông đặc biệt là các cuộc gọi đường dài cũng như
tận dụng hiệu quả hơn tài nguyên giải thông đường truyền. Đây là yếu tố quan
trọng nhất thúc đẩy sự phát triển của công nghệ VoIP.

 Hợp nhất hoá: Hệ thống mạng chuyển mạch kênh rất phức tạp, cần phải
có một đội ngũ nhân viên vận hành giám sát hoạt động của nó. Với một cơ sở hạ
tầng tích hợp các phương thức truyền thông cho phép hệ thống được chuẩn hoá tốt
hơn, hoạt động hiệu quả hơn và giảm tổng số thiết bị, nhân lực cần thiết. Điều này
cũng làm giảm thiểu sai sót trên hệ thống hiện thời.
 Sử dụng công nghệ thoại trên IP đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho các
nhà truyền tải:
- Triệt và nén im lặng:
Được sử dụng khi có khoảng nghỉ ngơi trong cuộc nói chuyện. Khoảng nghỉ
này có thể lên tới 50 - 60% một cuộc gọi. Vì thế, ta có thể tiết kiệm được giải thông
tiêu tốn, nhất là với hội thoại nhiều người. Không giống như mạng chuyển mạch
kênh, VoIP triệt im lặng qua các liên kết toàn cầu tại các điểm đầu cuối. Mạng IP
thích hợp cho việc ghép kênh, giảm bớt giải thông tiêu thụ toàn mạng. Sự triệt im
lặng và bù nén cũng tăng hiệu quả sử dụng mạng.
- Chia sẻ thuận lợi:
Đặc trưng của mạng IP là chia sẻ tài nguyên mạng. Các kênh truyền thông
không tạo ra cố định và riêng biệt như trong mạng chuyển mạch kênh, mà nó được
dùng chung cho nhiều ứng dụng khác.
- Các dịch vụ tiên tiến:
Tạo thuận lợi cho việc triển khai và phát triển các dịch vụ mới trong môi trường
mạng IP cho các ứng dụng truyền thông. Đây là ưu thế công nghệ mới mang lại.
- Tách biệt thoại và điều khiển luồng:
Luận văn Thạc sĩ

- 26 -
Trong thoại truyền thống, luồng báo hiệu truyền tải trên mạng tách biệt với
luồng thông tin truyền. Ta phải duyệt tất cả các chuyển mạch trung gian để thiết lập
kênh truyền. Trong khi đó, việc gửi gói tin trên mạng không yêu cầu thiết lập, điều
khiển cuộc gọi. Ta có thể tập trung trên chức năng cuộc gọi.
2.1.3. Những thách thức cho VoIP

Các ưu thế của VoIP thật rõ ràng, việc phát triển chỉ là vấn đề thời gian. Tuy
nhiên, công nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều thách thức:
 Thiếu sự bảo đảm về chất lượng dịch vụ (QoS).
 Thiếu giao thức chuẩn.
 Tính tương tác giữa công nghệ mới với công nghệ truyền thống và các
dịch vụ. Đây là điều khó khăn mà các sản phẩm VoIP phải đối mặt.
 Thiếu giải thông cho mạng.
 Độ tin cậy mạng. Đây là điều tất yếu khi sử dụng mạng IP làm phương
tiện truyền thông.
 Với thoại ta phải đạt được những chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu
các cuộc gọi bị từ chối, trễ trên mạng, mất gói, và đứt liên kết. Tuy nhiên, mạng IP
không có cơ chế nào bảo đảm các vấn đề này. Đồng thời, ta cũng phải giải quyết
tình trạng tắc nghẽn và quá nhiều người sử dụng cùng lúc đối với mạng IP.
 Quá trình điều khiển cuộc gọi phải trong suốt đối với người sử dụng.
Người dùng không cần biết kĩ thuật nào được sử dụng để thực hiện dịch vụ.
 Cung cấp các cơ chế quản lí hệ thống, an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán.
Tốt nhất là ta hợp nhất được với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN.
Trong tương lai, truyền thông sẽ là sự kết hợp giữa kĩ thuật chuyển mạch
kênh của truyền thông với công nghệ chuyển mạch gói qua mạng IP.
Sự hội tụ của hai kiến trúc mạng hoàn toàn khác nhau này là điều tất yếu,
diễn ra sớm hay muộn còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng có hai yếu tố quan
trọng nhất là:
 Giao thức chuẩn hoá.
 Các chính sách liên quan phù hợp.
Từ các yếu tố này, các tổ chức viễn thông, các nhà sản xuất phải thực sự
thống nhất với nhau về các giao thức chuẩn, bao gồm chuẩn báo hiệu cuộc gọi, mã