Nghiên cứu triển khai điện thoại thẻ thông minh 1719 trên nền mạng NGN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





ĐINH THỊ LAN HƯƠNG






NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI ĐIỆN THOẠI THẺ
THÔNG MINH 1719 TRÊN NỀN MẠNG NGN

LUẬN VĂN THẠC SĨ













HÀ NỘI - 2009


HÀ NỘI - 2008




ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





ĐINH THỊ LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI ĐIỆN THOẠI THẺ
THÔNG MINH 1719 TRÊN NỀN MẠNG NGN








Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông.
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử
Mã số : 60 52 70



LUẬN VĂN THẠC SĨ



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS -TS NGUYỄN CẢNH TUẤN

HÀ NỘI – 2009



MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
Mục lục
Danh sách hình vẽ
Danh sách Bảng biểu
Danh sách các từ viết tắt
lời nói đầu 1
Chương I. CÔNG NGHệ VOIP Và DịCH Vụ ĐIệN THOạI IP 3
1.1. Giới thiệu về công nghệ VoIP 3
1.2. Các hình thức truyền thoại trên mạng IP 4
1.2.1. Mô hình PC to PC 4
1.2.2. Mô hình PC to Phone 5
1.2.3. Mô hình Phone to Phone 5
1.3. Các ứng dụng của điện thoại
IP 6
1.4. Lợi ích của điện thoại IP 7
1.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng điện thoại IP 9
1.6. Uu điểm và nhược điểm của điện thoại IP 10
1.7. Các thách thức đối với việc triển khai điện thoại IP 11
Chương II. Các Giao thức báo hiệu trong VoIP 12
2.1. Báo hiệu theo chuẩn H.323 13
2.1.1. Giới thiệu chuẩn H.323 13

2.1.2. Cấu trúc H.323 14
2.1.3. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi. 20
2.2. Giao thức điều khiển phiên SIP (Session Initation Protocol) 23
2.2.1. Các thành phần của SIP 24
2.2.2. Các bản tin SIP và mào đầu 25
2.2.3. Hoạt động của SIP 26
2.2.4. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP 27
2.2.5. Tính năng của SIP 29
2.2.6. So sánh H.323 và SIP 30
2.3. Báo hiệu theo giao thức MGCP 32


2.3.1. Giới thiệu chung 32
2.3.2. Thiết lập cuộc gọi 33
2.3.3. So sánh MGCP, SIP và H.323 34
2.4. Giao thức Megaco/H.248 36
2.5. Kết luận 38
Chương III. Giải pháp đảm bảo chất lượng thoại trong VoIP40
3.1. Kĩ thuật nén thoại trong VoIP 40
3.1.1. Các kĩ thuật mã hoá thoại. 40
3.1.2. Các chuẩn nén thoại 45
3.2. Các biện pháp xử lý khi gói hoá thoại truyền trên mạng IP. 46
3.2.1. Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) 48
3.2.2. Sử dụng các gói có kích thước bé 49
3.2.3. Sử dụng gói có các cấp ưu tiên khác nhau 49
3.2.4. Bộ đệm jitter 50
3.2.5. Kỹ thuật nén khoảng lặng 50
3.2.6. Độ ồn nền 51
3.2.7. Triệt tiếng vọng 52
3.3. Các cơ chế điều khiển chất lượng dịch vụ bên trong một phần tử mạng 52

3.3.1. Các thuật toán xếp hàng 53
3.3.2. Định hình lưu lượng (Traffic Shapping). 54
3.3.3. Các cơ chế tăng hiệu quả đường truyền. 54
3.4. Giao thức báo hiệu QoS 55
Chương VI. nghiên cứu triển khai dịch vụ điện thoại thẻ ThÔng minh 1719 trên
nền mạng NGN 58
4.1. Mạng viễn thông thế hệ mới NGN 58
4.1.1. Định nghĩa 58
4.1.2. Đặc điểm 59
4.2. Giải pháp mạng SURPASS của SIEMENS 61
4.2.1. Cấu trúc mạng Surpass 61
4.2.2. Các thiết bị trong họ sản phẩm Surpass 67
4.2.3. Trung kế ảo (Virtual Trunking) 76
4.2.4. Giao thức BICC 79
4.2.5. Báo hiệu 81


4.3. Dịch vụ điện thoại thẻ trả trước thông minh 1719 (Calling Card) 82
4.3.1. Giới thiệu dịch vụ 82
4.3.1. Cách sử dụng thẻ 1719 83
4.3.3. Cước dịch vụ 1719 và so sánh với các dịch vụ khác 84
4.4. Cấu trúc mạng dịch vụ 1719 88
4.5. Quá trình thiết lập cuộc gọi 1719 90
4.5.1. Thiết lập cuộc gọi 90
4.5.2. Quá trình thực hiện cuộc gọi chi tiết 91
4.6. Một số vướng mắc khi triển khai dịch vụ thẻ trả trước PPCS 96
4.7. So sánh chất lượng dịch vụ 1719-64Kbps và 1719-8Kpbs 100
4.7.1. Cuộc gọi VoIP 64K 100
4.7.2. Cuộc gọi VoIP 8K 103
4.7.3. Chất lượng thoại 64K 105

4.7.4. Chất lượng thoại 8K 107
4.7.5. Nhận xét 109
4.7. Khảo sát số liệu 1719 thực tế 110
Kết luận 115
Tài liệu tham khảo 116
























DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1. Điện thoại thông thường 3
Hình 1.2. Mô hình điện thoại IP 4
Hình 1.3. Mô hình PC to PC 5
Hình 1.4. Mô hình PC to Phone 5
Hình 1.5. Mô hình Phone to Phone dùng điện thoại thường 6
Hình 1.6. Mô hình Phone to Phone dùng IP phone 6
Hình 1.7. Hoạt động của bộ đệm 10
Hình 2.1. Quan hệ giữa các giao thức trong mạng VoIP. 12
Hình 2.2. Chồng giao thức H.323 14
Hình 2.3. Cấu trúc hệ thống H.323 14
Hình 2.4. Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal) 15
Hình 2.5. Các cấu hình cơ sở của Gateway 18
Hình 2.6. Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và PSTN 20
Hình 2.7. Báo hiệu trực tiếp - Cùng Gatekeeper 22
Hình 2.8. Cấu trúc SIP 24
Hình 2.9. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP 28
Hình 2.10. MG và MGC 33
Hình 2.11. Thiết lập cuộc gọi A-B 33
Hình 2.12. H.323 Gateway và MGC + MG 34
Hình 2.13. Báo hiệu thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP 35
Hình 2.14. Cấu trúc giao thức điều khiển cổng Megaco/H.248 36
Hình 3.1. Mô hình chung tạo tiếng nói của Vocoding 42
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý phương pháp tổng hợp CELP. 43
Hình 3.3. Mạch triệt tiếng vọng 52
Hình 3.4. Nén tiêu đề gói thoại 55
Hình 3.5. Quá trình gửi path message 56
Hình 3.6. Quá trình gửi resv message 57
Hình 4.1. Mô hình mạng NGN 58
Hình 4.2. Giải pháp Surpass của Siemens 61

Hình 4.3. Chức năng của các thiết bị Surpass. 62
Hình 4.4. Chuyển mạch thế hệ sau 64


Hình 4.5. Truy nhập thế hệ sau 66
Hình 4.6. Các thiết bị trong họ sản phẩm Surpass 67
Hình 4.7. Cấu trúc chức năng hiQ9200 69
Hình 4.8. Sơ đồ khối hiQ9200 70
Hình 4.9. Bộ xử lý chính CP113C 72
Hình 4.10. AMP 72
Hình 4.11. MBD. 73
Hình 4.12. CCGE 73
Hình 4.13. Sơ đồ tổng quát hiG1000 74
Hình 4.14. Chế độ dự phòng của hiG1000 74
Hình 4.15. Chế độ dự phòng của mạng lưới 75
Hình 4.16. Cấu trúc khung HiG1000 75
Hình 4.17. Trung kế ảo 77
Hình 4.18. Mô hình cuộc gọi trung kế ảo cơ bản 77
Hình 4.19. Modem over IP 78
Hình 4.20. Truyền Fax qua IP 79
Hình 4.21. Truyền dữ liệu ISDN qua IP 79
Hình 4.22. BICC 80
Hình 4.23. BICC trong mô hình cuộc gọi phone to phone 81
Hình 4.24. Báo hiệu trong mạng NGN 81
Hình 4.25. Cấu trúc mạng dịch vụ 1719 89
Hình 4.26. Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 90
Hình 4.27. Cuộc gọi Prepaid Card Service 1719 91
Hình 4.28. Cuộc gọi VoIP trả trước 94
Hình 4.29. Cuộc gọi qua mạng PSTN 95
Hình 4.30. Cuộc gọi nội tỉnh 96

Hình 4.31. Cuộc gọi từ thuê bao trong Nam đến một thuê bao ngoài Bắc 97
Hình 4.32. Cấu hình giải pháp của Siemens 98
Hình 4.33. Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 64K-64K 101
Hình 4.34. Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 64K-VoTDM 102
Hình 4.35. Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 8K-8K 104
Hình 4.36. Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 8K-VoTDM 105


Hình 4.37. Cấu hình đo chất lượng thoại 64K 106
Hình 4.38. Cấu hình đo chất lượng thoại 8K 108

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các thành phần và các giao thức của chuẩn H.323 13
Bảng 2.2. So sánh SIP và H.323 32
Bảng 2.3. Thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP 35
Bảng 2.4. So sánh Megaco/H.248 và MGCP 38
Bảng 3.1. Tổng kết các đặc tính của các phương pháp nén thoại 46
Bảng 3.2. Dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu 47
Bảng 4.1. Cước gọi liên tỉnh với dịch vụ 1719 87
Bảng 4.2. Cước gọi liên tỉnh với dịch vụ 171 88
Bảng 4.3. Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K-64K 101
Bảng 4.4. Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 64K-64K 101
Bảng 4.5. Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K-VoTDM 102
Bảng 4.6. Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K-VoTDM 103
Bảng 4.7. Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 64K-VoTDM 103
Bảng 4.8. Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 8K-8K 104
Bảng 4.9. Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 8K-8K 104
Bảng 4.10. Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 8K-VoTDM 105
Bảng 4.11. Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 8K-VoTDM 105
Bảng 4.12. Độ trễ VoIP 64K 107

Bảng 4.13. Suy hao tín hiệu VoIP 64K 107
Bảng 4.14. Độ trễ đối với VoIP 8K 108
Bảng 4.15. Suy hao với tín hiệu VoIP 8K 109
Bảng 4.16. Tiêu chuẩn về trễ trong thông tin thoại 119
Bảng 4.17. So sánh tổng lưu lượng 1719 của 9 tháng năm 2008 113










DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ARQ Admission Request Yêu cầu truy nhập
ACF Admission Confirm Xác nhận yêu cầu truy nhập
ARJ Admission Reject Từ chối yêu cầu truy nhập
ADPCM Adaptive Differential Pulse Điều xung mã vi sai thích nghi
Code Modulation
BRI Basic Rate Interface Giao diện tốc độ cơ sở
BRQ Bandwidth Request Yêu cầu dải thông
BRJ Bandwidth Reject Từ chối yêu cầu dải thông
CELP Codebook Excited Linear Prediction Mã dự đoán tuyến tính kích
thích bảng mã cố định.
CS-ACELP Conjugate Structure Algebraic Mã dự đoán tuyến tính kích
Codebook Excited Linear Prediction thích bảng mã đại số cấu
trúc liên kết.

CSRC Contributing Source Số nhận dạng nguồn góp
CTI Computer Telephony Intergration Kết hợp điện thoại máy tính
Codec Coder/Decoder Bộ mã hoá và giải mã
DRQ Disengage Request Yêu cầu giải phóng
DCF Disengage Confirm Xác nhận yêu cầu giải phóng
DRJ Disengage Reject Từ chối yêu cầu giải phóng
DM Delta Modulation Điều chế Delta
DPCM Delta Pulse Code Modulation Điều chế xung mã Delta
DTMF Dual Tone Multi Frequency Tín hiệu mã đa tần
DSVD Digital Simultaneous Voice and Data Số hoá đồng thời thoại và số
liệu
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông
Standard Institure Châu Âu
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động


Communications toàn cầu
GRQ Gatekeeper Request Yêu cầu đăng kí Gatekeeper
GCF Gatekeeper Confirm Gatekeeper xác nhận yêu cầu
GRJ Gatekeeper Reject Gatekeeper từ chối yêu cầu
HDLC High Level Data Link Control Điều khiển liên kết số liệu mức
cao
HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
IP Internet Protocol Giao thức internet
ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ
IRQ Information Request Yêu cầu thông tin
IRR Information Request Respond Đáp ứng yêu cầu thông tin
ITU-T International Telecommunication Hiệp hội viễn thông quốc tế
Union - Telecommunication

LAN Local Area Network Mạng nội bộ
LSI Large Scale Integration Mạch tích hợp mật độ cao
LRQ Location Request Yêu cầu cấp phát
LCF Location Confirmation Xác nhận yêu cầu cấp phát
LRJ Location Reject Từ chối cấp phát
LCN Logical Channel Number Số hiệu kênh logic
LD - CELP Low Delay Codebook Excited Linear Mã dự đoán tuyến tính kích
Prediction thích bảng mã độ trễ thấp
LPC Linear Predictive Coding Mã hoá dự đoán tuyến tính
LSP Line Spectrum Pair Cặp vạch phổ
LTP Long – Term Predictor Bộ dự đoán dài hạn
LP Linear Prediction Dự đoán tuyến tính
MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm
MCS Multipoint Communication System Hệ thống thông tin đa điểm
MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm
MOS Mean Opnion Scores
MPE Multipulse Excited Coding Mã hoá kích thích đa xung
MIPS Million Intructions Per Second Triệu lệnh trên giây
MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng
Megaco Media Gateway Control Giao thức điều khiển cổng


NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới
OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối hệ thống mở
PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã
PPP Point to Point Protocol Giao thức kết nối điểm điểm
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng
PPCS Prepaid Card Service Dịch vụ điện thoại thẻ trả trước
QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ

RRQ Registration Request Yêu cầu đăng kí
RCF Registration Confirm Xác nhận đăng kí
RRJ Registration Reject Từ chối đăng kí
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên
RTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực
RTCP Realtime Transport Control Protocol Giao thức điều khiển thời
gian thực
RPE Regular Pulse Excited Phương pháp kích thích xung
đều
SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng
đơn giản
SID Silence Insertion Descriptor Bộ mô tả chèn khoảng lặng
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SAU Software Authorization Unit Khối nhận thực phần mềm
STP Sort – Term Predictor Bộ dự đoán ngắn hạn
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền
TDM Time Division Multipled Ghép kênh theo thời gian
UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người
dùng
URQ Unregister Request Yêu cầu không đăng kí
UCF Unregister Confirmation Xác nhận không đăng kí
URJ Unregister Reject Từ chối yêu cầu không đăng kí
VoIP Voice over IP Truyền thoại qua mạng IP
VTN Vietnam Telecoms National Công ty viễn thông liên tỉnh
VAD Voice Activity Detector Bộ phát hiện thoại tích cực


WMOPS Weighted Million Operations Per Triệu thao tác trên giây
Second

1
LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ngành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu lớn.
Trên thế giới, công nghệ điện thoại VoIP ngày càng phát triển, với lợi thế giá
cước thấp, chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận đã làm nhiều nhà kinh doanh
viễn thông quan tâm. Qua một thời gian sử dụng, nhờ giá cước rẻ hơn hẳn so với
dịch vụ điện thoại truyền thống, dịch vụ này thực sự đã thực sự mang lại lợi ích
to lớn cho người sử dung. Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ
VoIP (Voice over Internet Protocol - phương thức truyền tín hiệu thoại qua
mạng gói sử dụng giao thức Internet). Điện thoại IP hay còn gọi VoIP cho phép
kết hợp chặt chẽ mạng thoại và mạng số liệu.
Thực tế đã cho thấy sức cạnh tranh rất lớn của công nghệ Voip này so với
công nghệ thoại chuyển mạch kênh truyền thống. Dịch vụ này đã sớm được thử
nghiệm và đưa vào khai thác trên mạng viễn thông Việt Nam. Ngay từ khi mới
xuất hiện, dịch vụ VoIP đã đem lại một môi trường cạnh tranh lành mạnh. Tính
tới nay trên toàn quốc đã có 9 nhà cung cấp dịch vụ VoIP gọi đường dài trong
nước và quốc tế là: Tập đoàn BCVT Việt Nam VNPT - 171, Công ty Viễn thông
Quân đội (Viettel) - 178, Công ty Cổ phần dịch vụ Bưu chính Viễn thông Sài
Gòn (SaigonPostel - SPT) - 177, Công ty Viễn thông Điện lực (EVN Telecom) -
179, Công ty Viễn thông Hàng Hải – 175, Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội
Hanoi Telecom – 172, Công ty truyền thông đa phương tiện VTC – 174 và mới
đây là công ty cổ phần FPT- 176 và công ty cổ phần viễn thông Đông Dương-
173. Một số các nhà cung cấp dịch vụ trên ngoài việc triển khai dịch vụ điện
thoại Voip trả sau còn triển khai các dịch vụ điện thoại Voip trả trước đem lại
nhiều sự lựa chọn hơn cho người sử dụng.
Như vậy, dịch vụ VoIP trả sau đã được triển khai rộng rãi ở Việt Nam, ngoài

ra hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã chú ý tới dịch vụ VoIP trả trước
và dịch vụ này đã sớm trở thành chuyên đề hấp dẫn cho các nhà cung cấp dịch
vụ vì nó mang lại nhiều tiện lợi cho khách hàng hơn trong quá trình sử dụng.
Kể từ khi mạng viễn thông thế hệ mới NGN (Next Generation Networks) của
Tập đoàn Bưu Chính Viễn thông Việt Nam được xây dựng thì mới có đủ điều
kiện thực hiện các dịch vụ thông minh, trong đó có dịch vụ VoIP trả trước: Dịch
vụ điện thoại thẻ 1719. Với cấu trúc mở, linh hoạt, dễ phát triển, hiệu quả khai
thác cao, mạng NGN đã cung cấp và thoả mãn tốt hơn các nhu cầu đa dạng của
khách hàng, trong đó có dịch vụ 1719.



2
Do đó trong phạm vi luận văn của mình, tôi xin đi sâu vào phân tích khả
năng triển khai dịch vụ điện thoại thẻ thông minh 1719 trên nền mạng NGN.
Đây là dịch vụ điện thoại IP trả trước trên nền mạng thế hệ mới của VNPT, cho
phép người sử dụng có thể dễ dàng và nhanh chóng được sử dụng thoại giá rẻ ở
bất cứ đâu, cước phí sẽ được trừ dần vào trong tài khoản. Dịch vụ này cho phép
người sử dụng lựa chọn chất lượng cuộc gọi (NGN 8Kb/s hoặc NGN 64Kb/s)
với các mức giá khác nhau.
Luận văn được chia làm 4 chương chính, cụ thể như sau:
 Chương I – Công nghệ Voip và dịch vụ điện thoại IP: Giới thiệu chung về
công nghệ VoIP và dịch vụ điện thoại IP, các hình thức truyền thoại trên
mạng IP, lợi ích của điện thoại IP, ưu và nhược điểm của điện thoại IP, các
nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng VoIP và các thách thức khi triển khai điện
thoại IP.
 Chương II – Các giao thức báo hiệu trong VoIP: Giới thiệu về ba giao thức
báo hiệu hiện đang được sử dụng trong VoIP đó là: báo hiệu theo chuẩn
H.323, giao thức điều khiển phiên SIP và báo hiệu theo giao thức MGCP.
 Chương III – Giải pháp đảm bảo chất lượng thoại trong VoIP: Trình bày về

kỹ thuật nén thoại trong VoIP, các biện pháp xử lý khi gói thoại truyền trên
mạng IP, các cơ chế điều khiển chất lượng dịch vụ bên trong một phần tử
mạng và giao thức báo hiệu QoS.
 Chương IV – Nghiên cứu khả năng triển khai dịch vụ điện thoại thẻ thông
minh 1719 trên nền mạng NGN: Giới thiệu về mạng NGN của VNPT, các ưu
điểm của loại hình dịch vụ này, đi sâu vào cấu trúc mạng dịch vụ 1719, sơ đồ
thiết lập cuộc gọi, so sánh chất lượng dịch vụ 1719-64K và 1719-8K. Đồng
thời bằng các câu lệnh SQL và công cụ lập trình bảng biểu Crystal Report,
khảo sát thực tế số liệu 1719.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trường Đại Học
Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là Phó Giáo Sư - Tiến Sỹ
Nguyễn Cảnh Tuấn, người đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận
văn tốt nghiệp.




3
CHƢƠNG I
CÔNG NGHỆ VOIP VÀ DỊCH VỤ ĐIỆN THOẠI IP
1.1. Giới thiệu về công nghệ VoIP
Trong điện thoại thông thường, tín hiệu thoại có tần số nằm trong khoảng 0.3
- 3.4 KHz được lấy mẫu với tần số 8 KHz theo Nyquyst. Sau đó các mẫu sẽ
được lượng tử hoá với 8 bit/mẫu và được truyền với tốc độ 64 Kbps đến mạng
chuyển mạch sau đó được truyền tới đích. Ở bên nhận, dòng số 64 Kbps này
được giải mã để cho ra tín hiệu thoại tương tự. Hình 1.1 mô tả điện thoại thông
thường.

VoIP (Voice over IP) là hình thức truyền thoại sử dụng giao thức mạng
IP. Thực chất thoại qua mạng IP (Voice over IP - VoIP) cũng không hoàn toàn
khác hẳn điện thoại thông thường. Đầu tiên tín hiệu thoại cũng được số hoá,
nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng PSTN qua các trường chuyển mạch,
chúng sẽ được nén xuống tốc độ thấp, đóng gói và chuyển lên mạng IP. Tại bên
nhận, các gói tin này được mở gói, giải nén thành các luồng PCM 64Kbps
truyền đến thuê bao bị gọi. Sự khác nhau chính là mạng truyền dẫn và khuôn
dạng thông tin dùng để truyền dẫn.
Vì đặc điểm của một mạng gói là tận dụng tối đa hiệu quả sử dụng băng tần
mà ít quan tâm đến thời gian trễ lan truyền trong mạng, trong khi tín hiệu thoại
lại là một dạng thông tin thời gian thực. Do đó, người ta phải bổ sung vào mạng
các phần tử mới và sử dụng các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo được chất
lượng dịch vụ cho người dùng. Các gói này được truyền trên mạng IP mà vẫn
đảm bảo được tính thời gian thực của thoại, tức là tín hiệu thoại qua mạng IP
đáp ứng được các yêu cầu về độ trễ trong việc truyền thoại. VoIP đang trở thành
Lấy
mẫu
8KHz
Lượng tử
hoá
8 bit/mẫu
…110001….
64 Kbps

Chuyển
mạch
Hình 1.1. Điện thoại thông thƣờng



4
một trong những công nghệ viễn thông hấp dẫn nhất hiện nay. Hình 1.2 minh
hoạ mô hình cung cấp dịch vụ VoIP.












Hình 1.2. Mô hình điện thoại IP

Giả sử thuê bao A gọi đến thuê bao B, thuê bao A quay số điện thoại của thuê
bao B. Mạng PSTN có nhiệm vụ phân tích địa chỉ và kết nối đến gateway1. Tại
đây địa chỉ của B lại được phân tích và gateway 1 xác định được thuê bao B
được kiểm soát bởi gateway2, nó sẽ thiết lập một phiên kết nối đến gateway2.
Các thông tin báo hiệu mà gateway1 nhận được từ PSTN sẽ được chuyển đổi
sang dạng gói và truyền đến gateway2.
Tại gateway2, các gói tin được chuyển đổi ngược lại và truyền sang mạng PSTN.

Mạng PSTN có nhiệm vụ định tuyến cuộc gọi đến thuê bao B. Các thông tin trả
lời sẽ được chuyển đổi ngược lại qua gateway2 đến gateway1. Sau khi cuộc gọi
được thiết lập, các gateway có nhiệm vụ chuyển đổi giữa các gói tin thoại trên
mạng IP và các luồng PCM trên nền mạng PSTN.
1.2. Các hình thức truyền thoại trên mạng IP
1.2.1. Mô hình PC to PC
Trong mô hình này, mỗi máy PC được trang bị thêm các thiết bị truyền
thông (microphone, sound card, speaker) và được kết nối trực tiếp với mạng
Internet thông qua giao diện NIC với mạng LAN, hoặc thông qua modem/cable
modem khi kết nối thông qua nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Mọi quá trình
lấy mẫu, nén/giải nén, mã hoá/giải mã đều thực hiện trên máy tính. Các máy tính
INTERNET
PSTN
Gateway 1
Gateway 2



5
Computer
Computer
được kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ VoIP bằng tài khoản và mật mã, từ đó
cuộc gọi được thiết lập và khách hàng có thể thực hiện cuộc đàm thoại của
mình. Cuộc gọi giữa hai người sử dụng máy tính được hình thành thông qua địa
chỉ IP. Trong mô hình này, mạng IP và mạng PSTN vẫn vận hành riêng biệt.
Hình 1.3 minh hoạ mô hình PC to PC.

Hình 1.3. Mô hình PC to PC
1.2.2. Mô hình PC to Phone
Mô hình PC to Phone là một mô hình được cải tiến hơn so với mô hình
PC to PC. Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc
gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại. Trong mô hình PC to Phone,
mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt
đó là các cổng giao tiếp gateway. Đây là mô 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 1.4 minh hoạ mô hình PC to Phone.





Hình 1.4. Mô hình PC to Phone

1.2.3. Mô hình Phone to Phone
Có hai mô hình Phone to Phone. Mô hình thứ nhất có sự kết hợp giữa
mạng PSTN và mạng IP. Mô hình thứ hai chỉ có mạng IP, mô hình này tương tự
mô hình PC to PC, chỉ khác là ta thay máy tính bằng điện thoại IP.
IP
Network
IP
Network
PSTN

Computer
Gateway
Telephony



6
Mô hình thứ nhất
Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to Phone, nó sử dụng mạng
Internet làm phương tiện giao tiếp giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN
đều kết nối với mạng Internet thông qua các cổng gateway. Trong mô hình này,
sử dụng một mã số đặc biệt là giá trị cổng kết nối giữa mạng PSTN và mạng
Internet rồi mới nhấn số điện thoại cần gọi. 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 hoá, 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 đến đích. Hình 1.5 minh hoạ mô hình Phone
to Phone dùng điện thoại thường.




Hình 1.5. Mô hình Phone to Phone dùng điện thoại thƣờng
Mô hình thứ hai
Ở mô hình này, thay vì dùng PC ta dùng điện thoại IP để thực hiện cuộc gọi.
Hình 1.6 minh hoạ mô hình Phone to Phone dùng IP phone.

Hình 1.6. Mô hình Phone to Phone dùng IP phone
1.3. Các ứng dụng của điện thoại IP
Giao tiếp thoại vẫn là giao tiếp cơ bản của con người, mạng điện thoại
công cộng không dễ dàng bị thay thế hoàn toàn. Mục đich của các nhà cung cấp
Telephony
IP
Network
PSTN
Gateway
PSTN
Gateway
Telephony
IP
Network
IP Phone
IP Phone



7
dịch vụ điện thoại IP là tái tạo khả năng của điện thoại với chi phí vận hành thấp
hơn nhiều và đưa ra các giải pháp bổ sung cho mạng PSTN. Với khả năng của
Internet, dịch vụ điện thoại IP sẽ cung cấp thêm các tính năng mới. Trước hết, ta
có thể xem xét tới các ứng dụng hiện tại của điện thoại IP:
Thoại thông minh
Hệ thống điện thoại thông thường dễ sử dụng nhưng nó lại chỉ có một số
phím điều khiển. Internet đã thay đổi điều này, nó cho phép người sử dụng được

phép dùng các tính năng thông minh hơn. Giữa máy tính và điện thoại tồn tại
một mối liên hệ. Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại
một cách tiện lợi hơn. Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm soát và điều
khiển các cuộc thoại thông qua mạng Internet.
Dịch vụ điện thoại Web
Điện thoại web cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím
bấm trên trang web để kết nối tới hệ thống điện thoại của họ. Dịch vụ bấm số là
cách dễ nhất và an toàn nhất để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang web của
bạn vào hệ thống điện thoại.
Truy cập các trung tâm trả lời điện thoại
Truy nhập đến các trung tâm phục vụ khách hàng qua mạng Internet sẽ
thúc đẩy mạnh mẽ thương mại điện tử. Dịch vụ này sẽ cho phép một khách hàng
có câu hỏi về một sản phẩm được chào hàng qua Internet được các nhân viên
công ty trả lời trực tuyến.
Dịch vụ fax qua IP
Nếu bạn gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử
dụng dịch vụ Internet faxing sẽ giúp bạn tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại.
Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet. Việc sử
dụng internet không những được mở rộng cho thoại mà còn cho cả dịch vụ fax.
1.4. Lợi ích của điện thoại IP
Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số
liệu, tính linh hoạt trong việc phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP đồng



8
thời cung cấp các dịch vụ trên một mạng thống nhất. Công nghệ VoIP đã đem
lại khả năng rất lớn về tích hợp mạng thoại và mạng số liệu.
- Giảm chi phí cuộc gọi
Ưu điểm lớn nhất của VoIP là tiết kiệm chi phí cuộc gọi, đặc biệt là các

cuộc gọi đường dài trong nước và quốc tế. Người sử dụng VoIP chỉ phải trả mức
cước thấp hơn nhiều so với điện thoại truyền thống. Một giá cước chung sẽ thực
hiện được với mạng Internet và do đó tiết kiệm đáng kể các dịch vụ thoại và fax.
Sự chia sẻ chi phí thiết bị và thao tác giữa những người sử dụng thoại và dữ liệu
cũng tăng cường hiệu quả sử dụng mạng bởi lẽ dư thừa băng tần trên mạng của
người này có thể được sử dụng bởi một người khác.
Đồng thời, kĩ thuật nén tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64Kbps xuống dưới
8Kbps nên một kênh 64Kbps lúc này có thể dùng được cho 8 cuộc gọi đồng
thời. Việc kết nối như vậy tiết kiệm đáng kể tài nguyên của mạng dẫn đến chi
phí được giảm rõ rệt.
- Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu
Trong điện thoại IP, các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều đi trên
cùng một mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư về nhân lực cũng như
cơ sở hạ tằng so với xây dựng những mạng riêng rẽ.
- Đơn giản hoá
Một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép
chuẩn hoá tốt hơn và giảm tổng số thiết bị. Cơ sở hạ tầng kết hợp này có thể hỗ
trợ việc tối ưu hoá băng tần động.
Dễ dàng quản lý từ xa toàn bộ hệ thống hạ tầng mạng. Hệ thống có thể
được coi như một khối thống nhất thay vì phải quản lý các khối riêng biệt như
trước đây. Việc đơn giản hoá quản lý hạ tầng mạng sẽ làm giảm lỗi, dễ phát hiện
lỗi và dễ dàng tính toán chi phí của hệ thống.
- Thống nhất:
Vì con người là nhân tố quan trọng nhất nhưng cũng rất dễ sai lầm trong
một mạng viễn thông, mọi cơ hội để hợp nhất các thao tác, loại bỏ các điểm sai
sót và thống nhất các điểm thanh toán sẽ rất có ích. Trong các tổ chức kinh
doanh, sự quản lý trên cơ sở SNMP (Simple Network Management Protocol) có
thể được cung cấp cho cả dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng VoIP. Việc sử dụng
thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp và
tăng cường tính mềm dẻo. Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch

vụ an ninh mạng có thể được chia sẻ dễ dàng hơn.



9
- Khả năng Multimedia và đa dịch vụ
Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu cho VoIP, các lợi ích trong thời
gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng Multimedia và đa dịch vụ. Trong
khi tiến hành đàm thoại, 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 bên
kia.
1.5. Các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện thoại IP
Yêu cầu cơ bản nhất của VoIP là cung cấp chất lượng thoại ngang bằng với
chất lượng thoại của mạng PSTN. Vì vậy đánh giá chất lượng thoại là công việc
hết sức cần thiết. Có ba nhân tố chính quyết định đến chất lượng thoại:
 Trễ (delay)
Đối với truyền số liệu trễ giữa thời điểm gói được gửi đi và đến đích là
không quan trọng. Tuy nhiên, trong truyền thoại thì trễ là yếu tố đặc biệt
quan trọng. Thời gian trễ lớn làm giảm chất lượng thoại rất nhiều. Độ trễ
của tín hiệu thoại càng nhỏ càng tốt. Mỗi hệ thống truyền thông chỉ chấp
nhận một giới hạn độ trễ nhất định nên yêu cầu giảm trễ là rất cần thiết.
Khi thời gian trễ trong hệ thống vượt quá 400ms thì chất lượng cuộc gọi là
không chấp nhận được. Thời gian trễ có thể chấp nhận được nằm trong
khoảng từ 200ms đến 400ms. Muốn đạt được chất lượng cuộc gọi tốt thì
thời gian trễ yêu cầu không quá 200ms.
 Trượt (Jitter)
Trượt là sự chênh lệch về thời gian đến của các gói trong mạng gây ra do
sự chênh lệch thời gian truyền dẫn của các gói thoại theo các đường khác
nhau từ nguồn đến đích. Để có thể tái tạo tiếng nói một cách chính xác và
trung thực bên thu cần phải loại bỏ jitter. Phương pháp được sử dụng để

loại bỏ jitter hiện đang được sử dụng là dùng bộ đệm buffer. Các gói sau
khi nhận sẽ được lưu trong bộ đệm và sẽ được xử lý lần lượt. Dùng bộ
đệm sẽ tránh được những thời gian trễ lớn của các gói tin. Nhưng bù lại
thì 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. Nhưng bộ đệm càng lớn
thì thời gian trễ gây ra càng lớn. Do vậy việc tính toán 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 không làm giảm chất lượng của hệ thống. Hình 1.7
minh hoạ hoạt động của bộ đệm.



10

Hình 1.7. Hoạt động của bộ đệm.
 Mất gói (Packet loss)
Mạng Internet không thể đảm bảo rằng tất cả các gói tin đều được chuyển
giao. Các gói tin có thể bị mất trong trường hợp mạng bị quá tải hay trong
trường hợp nghẽn mạng hoặc do đường kết nối không đảm bảo. Yêu cầu tỉ
lệ mất gói là nhỏ hơn 10%. Do hạn chế của thời gian trễ nên các giao thức
truyền bảo đảm không thích hợp để giải quyết vấn đề này. Cách tiếp cận
được sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói chuyện bằng
cách phát lại gói cuối cùng. Đồng thời gửi đi thông tin dư.
1.6. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của điện thoại IP
Ƣu điểm:
Làm giảm lưu lượng mạng do thông tin thoại trước khi đưa lên mạng IP
sẽ được nén xuống dung lượng thấp.
Tăng hiệu suất mạng do điện thoại IP có cơ chế phát hiện khoảng lặng
(khoảng thời gian không có tiếng nói).
Nhƣợc điểm:

Nhược điểm chính là chất lượng dịch vụ. Các mạng số liệu vốn được xây
dựng không phải với mục đích truyền thoại thời gian thực, vì vậy truyền thoại
qua mạng số liệu cho chất lượng cuộc gọi thấp và không thể xác định trước được
do gói tin truyền trong mạng có trễ thay đổi trong phạm vi lớn, khả năng mất
mát thông tin có thể xảy ra. Ngoài ra kỹ thuật nén để tiết kiệm đường truyền
cũng làm giảm chất lượng thoại. Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kỹ
thuật nén càng phức tạp, chất lượng không cao, thời gian xử lý lâu, gây trễ.
Ngoài ra, một nhược điểm khác là vấn đề tiếng vọng. do trễ lớn nên tiếng
vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại.
Thời gian đến
Thời gian phát lại



11
1.7. Các thách thức đối với việc triển khai điện thoại IP
Mục đích của nhà phát triển là thêm các tính năng gọi điện thoại (cả truyền
thoại và báo hiệu) vào các mạng IP, kết nối chúng với mạng điện thoại công
cộng, các mạng điện thoại cá nhân sao cho duy trì chất lượng thoại hiện tại và
các tính chất mà người dùng mong muốn ở điện thoại. Có những yêu cầu chính
khi phát triển VoIP như sau:
 Chất lượng thoại phải so sánh được với chất lượng thoại của mạng
PSTN và với các mạng có chất lượng phục vụ khác nhau.
 Mạng IP cơ bản phải đáp ứng được những tiêu chí hoạt động khắt khe
gồm giảm thiểu việc không chấp nhận cuộc gọi, mất mát gói và mất liên
lạc. Điều này đòi hỏi ngay cả trong trường hợp mạng bị nghẽn hoặc khi
nhiều người sử dụng chung năng lực của mạng cùng một lúc.
 Tín hiệu điều khiển gọi (báo hiệu) không ảnh hưởng đến hoạt động của
mạng sao cho người sử dụng không biết họ đang được cung cấp dịch vụ
dựa trên công nghệ gì.

 Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp,
tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN.




















12
CHƢƠNG II
CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG VOIP

Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP là một phần không thể thiếu của bất cứ
một giải pháp VoIP nào. Hiện có khá nhiều phương án cho việc thiết lập cuộc
gọi trong mạng IP, từ những thời điểm ban đầu với giao thức báo hiệu H.323
đến những cải tiến sau này với giao thức SIP và phương pháp báo hiệu mới cho

VoIP như giao thức MGCP. Dưới đây xin t rình bày ba
giao thức báo hiệu chính trong VoIP:
 H.323.
 SIP (Session Initiation Protocol).
 MGCP (Media Gateway Control Protocol).


Hình 2.1. Quan hệ giữa các giao thức trong mạng VoIP.

Giao thức H.323 phiên bản 1 và 2 hỗ trợ H.245 trên nền TCP, Q.931 trên
nền TCP và RAS trên nền UDP. Các phiên bản 3 và 4 của H.323 hỗ trợ thêm
H.245 và Q.931 trên nền UDP. Giao thức SIP hỗ trợ cả TCP và UDP.
2.1. Báo hiệu theo chuẩn H.323
2.1.1. Giới thiệu chuẩn H.323
RTCP
RTP
IP
MGCP
Call Control and Signaling
Signaling and
Gateway Control
Media
H.225
Q.931
H.323
TCP
RAS
UDP
SIP
H.245

Audio/
Video
RTSP



13
VoIP là công nghệ truyền thoại hiệu quả và đang phát triển mạnh mẽ. Tuy
nhiên, mạng PSTN truyền thống đã tồn tại và phát triển từ trước tới nay. Người
sử dụng vốn đã quen với hình thức sử dụng điện thoại thông thường. Với những
đặc điểm như vậy, rõ ràng điện thoại IP không thể thay thế tức thì điện thoại
truyền thống. Nó đòi hỏi các nhà kĩ thuật phải đưa ra được mô hình có sự kết
hợp chặt chẽ giữa điện thoại IP và điện thoại truyền thống. Chuẩn H.323 của
ITU ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu đó.
H.323 là nhóm tiêu chuẩn kĩ thuật cho truyền dẫn: video, audio và dữ liệu
thông qua giao thức mạng internet IP do hiệp hội viễn thông quốc tế về tiêu
chuẩn hoá ITU đưa ra. Theo tiêu đề của ITU cho H.323: "Hệ thống truyền
thông đa phương tiện dựa trên công nghệ gói". Chuẩn H.323 bao gồm các chức
năng như báo hiệu và điều khiển cuộc gọi, giao vận và điều khiển truyền thông
(multimedia transport và control), điều khiển độ rộng băng tần cho hội nghị
điểm - điểm và hội nghị đa điểm (point-to-point và multipoint conferences).

Chuẩn H.323 bao gồm các thành phần và các giao thức sau:

Bảng 2.1. Các thành phần và các giao thức của chuẩn H.323




Dịch vụ (Feature)

Giao thức (Protocol)

Báo hiệu cuộc gọi (Call Signaling)
H.225

Điều khiển truyền thông (Media Control)

H.245

Mã hoá và giải mã Audio (Audio Codecs)

G.711, G.722, G.723,
G.728, G.729

Mã hóa và giải mã Video (Video Codecs)

H.261, H.263

Chia sẻ dữ liệu (Data Sharing)

T.120
Giao vận truyền thông (Media Transport)
RTP/RTCP