Giao thức IP và giải pháp truyền thoại trên IP

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
Mục lục
Chơng 1
Giới thiệu
1.1 Tầm quan trọng của đề tài 3
1.2 Giới thiệu dịch vụ VoIP và các công nghệ liên quan4
1.2.1 VoIP và thoại truyền thống4
1.2.2 Các dịch vụ trên VoIP5
1.3Nội dung nghiên cứu của đề tài.6
Chơng 2
Giao thức IP và giải pháp truyền thoại trên IP
2.1Giao thức IP7
2.1.1 Khái quát về giao thức IP.7
2.1.2 Đánh địa chỉ IP.8
2.1.3 Cấu trúc gói tin IP.....9
2.2 Giải pháp truyền thoại trên IP.10
2.2.1 Giao thức thời gian thực 10
2.2.1.1 Giao thức luồng thời gian thực RSTP ..12
2./2.1.2 Giao thức đIều khiển thời gian thực RTCP..14
2.2.1.3 Các định dạng Payload...16
2.2.1.4 Giao thức giữ trớc tài nguyên RSVP16
2.2.2 Giao thức khởi đầu phiên SIP18
2.2.2.1Khái quát về SIP...19
2.2.2.2 Mã hoá thông điệp...20
2.2.2.3 Đánh địa chỉ.21
2.2.3Mô tả liên kết các giao thức.. 22
2.2.4 Kết luận..24
Chơng 3
Các chuẩn và cấu hình mạng VoIP
3.1Khuyến nghị H.323 của iTU-T

3.1.1 Các chuẩn nén và mã hoá thoại trong VoIP
3.1.2 Các giao thức điều khiển..
3.1.2.1 Giao thức H.245
3.1.2.2 Giao thức H.225.0
3.2 Cấu hình mạng VoIP..
3.2.1 Cấu hình tổng quát của mạng VoIP.
1

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
3.2.2 Các thành phần cơ bản của mạng VoIP
3.2.2.1 Terminal
3.2.2.2 Gateway
3.2.2.3 Gatekeeper
3.2.2.4 Các phần tử đa điểm MCU
3.2.2.5 Proxy
3.2.3 Các cấu trúc kết nối
3.2.3.1 PC-PC
3.2.3.2 PC-Telephone
3.2.3.3 Telephone Telephone
3.3Báo hiệu và điều khiển
Chơng 4
Quản lý lu lợng, định tuyến
chất lợng dịch vụ của VoIP
4.1Quản lý lu lợng
4.2Định tuyến
4.3 Chất lợng dịch vụ của VoIP
Chơng 5
Dịch vụ VoIP trên thế giới và Việt Nam
5.1Dịch vụ VoIP trên thế giới
5.2Dịch vụ VoIP tại Việt Nam

5.3Kết luận về VoIP
Phụ lục
6.1 Những thuật ngữ viết tắt
6.2 Tài liệu tham khảo
2

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
Chơng 1
Giới thiệu
1.1 Tầm quan trọng của đề tài
Các dịch vụ viễn thông rất phong phú và đa dạng bao gồm các dịch vụ truyền
thống và các dịch vụ mới. Cơ sở cho sự phát triển của chúng chính nhờ vào sự phát
triênr của các công nghệ điện tử và công nghệ mạng. Một cách cụ thể hơn có thể
nói rằng sự đa dạng đó có đợc là nhờ vào các kỹ thuật truyền dẫn, kỹ thuật chuyển
mạch, kỹ thuật phần mền Do đó sự xuất hiện các công nghệ mới sẽ mạng lại
những bớc đột phá cho các dịch vụ viễn thông để phục vụ cuộc sống tốt hơn.
Chúng ta có thể phân chia các dịch vụ viễn thông theo một quan điểm nào đó
tuy nhiên việc phân loại theo các công nghệ chuyển mạch tỏ ra trực quan nhất.
Chúng ta đã sử dụng 3 công nghệ chuyển mạch đó là : chuyển mạch kênh, chuyển
mạch gói và chuyển mạch thông báo. Mỗi Loại chuhyển mạch có đặc trng riêng do
đó đi kèm với nó là các dịch vụ viễn thông xác định. Ví dụ công nghệ chuyển
mạch kênh với đặc điểm là thực hiện trong thời gian thực nên gắn liền với nó là các
dịch vụ đòi hỏi thời gian thực nh thoại, truyền hình. Công nghệ chuyển mạch gói
với u điểm là độ tin cậy cao, hiệu xuất sử dụng kênh truyền lớn do đó tỏ ra rất có u
thế trong các ứng dụng truyền số liệu, ứng dụng trong mạng máy tính nh
HTTP,FTP Tóm lại mỗi công nghệ chuyển mạch có u thế riêng và đòi hỏi những
kỹ thuật hỗ trợ nhất định do đó chúng đóng một vai trò nhất định trong toàn cảnh
viễn thông.
Tuy nhiên, với xu hớng đa dịch vụ hoá đòi hỏi chung ta phải giải quyết các
loại dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng. Để đáp ứng yêu cầu đó các nhà phát triển

viễn thông không ngừng không ngừng nghiên cứu các giải pháp mới có tính khả thi
và đã đạt đợc một số kết quả khả quan. Cụ thể là với một số dịch vụ truyền thống
vốn đòi hỏi khắt khe về thời gian thực cũng nh chất lợng mà trớc đây chỉ phù hợp
với công nghệ chuyển mạch kênh thì bây giờ với sự hỗ trợ của các kỹ thuật mới
cho phép chúng ta thực hiện chúng trên chuyển mạch gói bởi vì chỉ có chuyển
mạch gói mới có thể đáp ứng đợc yêu cầu của đa dịch vụ. Một trong những giải
pháp đó là việc truyền tín hiệu thoại trên giao thức internet (voice over IP). Do đó
3

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
đề tài Truyền Thoại trên giao thức IP sẽ giúp chúng ta tìm hiểu công nghệ mới
giúp cho việc tích hợp dịch vụ thoại truyền thống vào mạng đa dịch vụ và đặc biệt
hữu ích đối với những sịnh viên sắp bớc vào thực tế công nghệ.
1.2 Giới thiệu về VoIP và các công nghệ liên quan
1.2.1 VoIP và thoại truyền thống
VoIP là công nghệ truyền tải các cuộc liên lạc thoại bằng cách sử dụng giao
thức internet (internet protocol IP). Điện thoại truyền thống đợc thực hiện dựa
trên công nghệ chuyển mạch kênh mà ở đó cho phép giải quyêts vấn đề thời gian
thực. Giao thức IP dựa trên công nghệ chuyển mạch gói mà trớc đây chỉ đợc dùng
để truyền dữ lilệu hoặc các ứng dụng mạng internet. Do đó việc truyền thoại dựa
trên giao thức IP là giải pháp truyền thoại dựa trên công nghệ chuyển mạch gói,
điều này mạng lại nhiều lợi ích cho ngời sử dụng cũng nh cho các nhà cung cấp
dịch vụ.Để thực hiện VoIP ngời ta phải sử dụng các kỹ thuật cho phép thực hiện
các cuộc gọi với thời gian thực, đó là các giao thức Real Time Stream Protocol
(RTSP) , Real Time cotrol Protocol (RTCP), Secsion initiation Protocol (SIP). Bên
cạnh đó sử dụng các kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu thoại,các kỹ thuật phần mền
làm cho độ trễ giảm xuống thấp đến mức có thể chấp nhận đợc. Ngoài ra kèm theo
đó là việc xây dựng các chuẩn xử lý tín hiệu, báo hiệu , điều khiển và các chuẩn
giao tiếp phần cứng
Đầu năm 1995 công ty VOCALTEC đa ra thị trờng sản phẩm phần mềm

thực hiện cuộc thoại qua internet dầu tiên trên thế giới. Sau đó có nhiều công ty đã
tham gia vào lĩnh vực này. Tháng 3 năm 1996, VOLCALTEC kết hợp với
DiALOGiC tung ra thị trờng sản phẩm kết nối mạng PSTN và internet. Hiệp hội
các nhà sản xuất thoại qua mạng máy tính đã sớm ra đời và thực hiện chuẩn hoá
dịch vụ thoại qua mạng internet. Việc truyền thoại qua internet đã gây đợc sự chú ý
lớn trong những năm qua. Công ty international Data Corporation đa ra thống kê
nh sau : VoIP đã đạt đợc 3.5 tỉ USD trong năm 1995, 620 tỉ USD trong năm 1999
và sẽ là 620 đến 950 tỉ USD vào năm 2001. Vậy lý do tại sao VoIP lại có sức hấp
dẫn và gây đợc sự lạc quan nh vậy. Nguyên nhân là do so với điện thoại truyền
thống thì VoIP có những những u điểm hơn hẳn. Đó là:
+> chât lợng dịch vụ có thể điều khiển đợc : điều này có thể đạt đợc là do
trong VoIP có sự hỗ trợ của các phần mền cho phép điều khiển độ trễ, điều khiển
băng thông và các klỹ thuật định tuyến.
+>giảm cớc phí cho các cuộc gọi đặc biệt là các cuộc gọi đờng dài, bởi vì
khi truyền VoIP cớc phí đợc tính là cớc phí truy cập . Ngoài ra do công nghệ
chuyển mạch gói có hiệu suất sử dụng băng thông đờng truyền cao kèm theo các
kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu làm cho cớc phí giảm đáng kể.
4

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
+>cung cấp khả năng truyền kết hợp thông tin và báo hiệu trên cùng một đ-
ờng truyền. Sở dĩ có thể thực hiện đợc điều này là do IP làm việc với các gói màg
không quan tâm nội dung của chúng là thông tin hay báo hiệu. Một u điểm nữa mà
nó mang lại là giảm đáng kể chi phí đầu t xây dựng cơ sở hạ tầng của mạng.
+> VoIP cho phép tạo ra các dịch vụ mới mẻ mà thoại truyền thống không
có đợc ví dụ nh Video conferencing, white broading, chating
+> tạo ra khả năng multimedia và đa dịch vụ
+> VoIP trong suốt đối với các công nghệ truuyền dẫn do đó việc thay đổi
công nghệ truyền dẫn không ảnh hởng cơ sở hạ tầng của mạng VoIP
+> VoIP tạo sự thuận lợi cho ngời sử dụng bằng cách đa vào đó các tiện ích

ví dụ nh việc tăng các bản tin báo hiệu cũng nh giao diện báo hiệu trực quan hơn.
Tuy nhiên bên cạnh những u điểm đó thì VoIP cũng có những hạn chế và
nhợc điểm. Bởi vì để thực hiện đợc dịch vụ đó thì đòi hỏi công nghệ điện tử ,kỹ
thuật xử lý tín hiệu,kỹ thuật phần mền phải đạt đến một mức độ nào đó. Cụ thể là
chúng ta có thể thấy đợc hai nhợc điểm quan trọng của VoIP là :
+> vấn đề thời gian thực : do việc nén tín hiệu, công việc định tuyến các gói
đến đích và thời gian liên kết các gói đó và giải nén để đợc tín hiệu voice ban đầu.
+> chất lợng của các cuộc gọi theo VoIP là hạn chế bởi vì do phải thực hiện
chia sẻ đờng truyền với các dịch vụ khác nh truyền số liệu do đó chất lợng sẽ bị
thay đổi tuỳ theo tình trạng đờng truyền lúc đó.
1.2.2 Các dịch vụ của VoIP
Hiện nay trên thị trờng có rất nhiều hãng cung cấp các sản phẩm phần cứng
lẫn phần mềm để phục vụ cho công nghệ VoIP nh iNTEL, RAD,
DiALOGiC,SiSCO,VOCALTEC điều này làm cho chất lợng VoIP nagỳ càng đợc
cải thiện . Các dịch vụ của VoIP bao gồm:
+> thoại thông minh : điện thoại truyền thống chỉ bao gồm 12 phím để điều
khiển. Kể từ khi internet phủ khắp toàn cầu thì điện thoại đã đợc tăng thêm tính
thông minh. internet cung cấp các tiện ích điều khiển thoại một cách hiệu quả hơn
và tạo ra nhiều ứng dụng mới cho thoại.
+>dịch vụ tính cớc cho bị gọi(Toll free) : Thoại qua internet cho phép
thực hiện việc tính cớc cho ngời bị gọi.
+> dịch vụ callback Web : dịch vụ này cho phép bạn tạo các trang Web
với các phím để thực hiện các cuộc gọi trên đó
5

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
+> dịch vụ FAX qua IP: cho phép ngời gửi FAX sử dụng dịch vụ internet
faxing sẽ tiết kiệm đợc cả về cớc phí lẫn kênh thoại. Một trong những dịch vụ fax
đợc a chuộng đó là comfax
+> dịch vụ Call Center : gateway call center với công nghệ thoại qua

internet cần cho các nhà kiểm duyệt trang Web với các PC trang bị multimedial kết
nối với các bộ phân phối các cuộc gọi tự động (ACD). Một u điểm của thoại IP là
khả năng kết hợp cả thoại và dữ liệu trên cùng một kênh.
1.3 Nội Dung nghiên cứu của đề tài
Với mục đích nghiên cứu công nghệ mới trong dịch vụ thoại, đề tài sẽ đề
cập đến những vấn đề cơ bản liên quan đến các giải pháp thực hiện VoIP. Việc đi
sâu tìm hiểu cội nguồn của các giải pháp đòi hỏi tốn nhiều thời gian cũng nh các
kiến thức liên quan vợt ra ngoài kiến thức của một sinh viên, do đó trong đề tài
chúng ta chỉ đề cập đến việc ứng dụng các kỹ thuật đó nh thế nào. Bên cạnh đó
cũng phải thấy rằng bất kỳ một công nghệ nào cũng có nhiều khía cạnh liên quan,
chính vì vậy không thể tìm hiểu tất cả các vấn đề đó trong một thời gian hạn chế
mà chỉ có thể tìm hiểu sâu một khía cạnh nào đó của nó. Từ nhận xét đó, đề tài sẽ
đợc trình bày nh sau:
+> chơng 1 Sẽ giới thiệu khái quát về dịch vụ VoIP .
+> chơng 2 Đề cập đến các kỹ thuật liên quan phục vụ cho giải pháp VoIP
+> chơng 3 Đi vào nghiên cứu cấu hình mạng VoIP cũng nh các chuẩn hỗ
trợ.
+> chơng 4 Tìm hiểu về cơ chế quản lý lu lợng,công tác định tuyến và chất
lợng dịch vụ VoIP .
+> chơng 5 xem xét về sự triển khai VoIP trong thực tế.

6

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
Chơng 2
Giao thức IP và giải pháp thực hiện VoIP
2.1 giao thức IP
2.1.1 Khái quát về giao thức IP
Giao thức IP ( là giao thức tầng mạng nằm trong chồng giao thức của mô
hình OSi cũng nh trong chồng giao thức TCP/IP sử dụng cho mạng máy tính. I P là

một giao thức không tin cậy và không liên kết. Tất cả các dữ liệu TCP, UDP, iCMP
và iGMP đợc truuyền đi dới dạng các đơn vị dữ liệu (datagram). IP chỉ chịu trách
nhiệm định tuyến các datagram đến đích,xác định xem nơi mà datagram sẽ đợc gửi
đến,và nếu có vấn đề xảy ra thì sẽ lựa chọn một tuyến đờng khác.
Không tin cậy nghĩa là không có sự đảm bảo rằng gói IP đến đích thành
công, bởi vì nó có thể bị trễ, không đợc định tuyến hay bị hỏng trong quá trình chia
và tái hợp lại các đoạn tin. IP không có sơ chế điều khiển luồng hay tin cậy, do đó
không có trờng kiểm tra trong gói tin mà chỉ kiểm tra cho thông tin của phần
header. Công việc kiểm tra và điều khiển luồng thuộc về các tầng khác trong mô
hình hệ thống mà chỉ có cơ chế báo lỗi trong IP bằng cách gửi các bản tin báo lỗi.
Không liên kết có nghĩa là IP không quan tâm những node nào mà các
datagram sẽ đi qua, hay trạm bắt đầu và kết thúc của datagram. Các datagram đợc
truyền độc lập với nhau. Điều này có nghĩa là các gói IP đợc phân phất không có
trật tự. Nếu một nguồn gửi đi hai gói tin liên tiếp (A trớc, B sau) tới cùng một đích,
mỗi gói đợc định tuyến độc lập và đi theo các đờng khác nhau đến đích, B đến sau
A.
2.1.2 Đánh địa chỉ trong IP
Trờng địa chỉ của IP gồm 32 bit và đợc chỉ định bởi trung tâm thông tin
mạng( Network information Center ). Bằng cách đánh địa chỉ cho phép các máy
trên toàn bộ mạng có thể trao đổi thông tin với nhau một cách chính xác.
7

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
Một địa chỉ IP thực chất gồm 2 phần đó là phần mạng(network) và phần
trạm (host) tuy nhiên trong thực tế do chỉ phân chia làm hai phần thì không gian
địa chỉ của một mạng trong cấu trúc một số lớp sẽ rất lớn( ví dụ nh láp A) do đó
ngời ta thờng đa thêm khái niêm mạng con. Mạng con đợc hình thành bằng cách
lấy một số bit của phần host để làm nhận dạng, do đó không gian địa chỉ của một
mạng sẽ đợc chia thành các mạng con tuận tiện cho việc quản lý cũng nh định
tuuyến. Và nh vậy địa chỉ IP trong một số lớp sẽ gồm gồm 3 phần đó là phần

network, phần subnet, và phần host. Kiến trúc đánh địa chỉ của internet gồm 5 lớp
có tên là A,B,C,D,E. Trong đó lớp E đợc bắt đầu từ 11110 đợc dành cho việc sử
dụng trong tơng lai.
Lớp A đợc bắt đầu bởi bit 0, 8 bit đầu tiên đợc dùng để nhận dạng network,
24 bit còn lại đợc dùng để nhận dạng host ( các giao diện trong mạng). Do đó trong
lớp A sẽ có 2
7
mạng và trong mỗi mạng sẽ có 2
24
host. Tuy nhiên với việc đa vào
khái niệm mạng con thì một mạng trong lớp A sẽ đợc phân thành các mạng con có
không gian địa chỉ nhỏ hơn. Không gian địa chỉ của lớp A bắt đầu từ 1.0.0.0 đến
127.255.255.255
0 net Host
Lớp B đợc bắt đầu từ 10, 16 bit đầu tiên đợc dành cho phần network, 16bit
còn lại đợc dùng cho phần host và cũng đợc phân thành các mạng con. Do đó lớp B
sẽ có 2
14
mạng và trong mỗi mạng sẽ có 2
14
trạm. Vậy không gian địa chỉ của lớp
B sẽ từ 128.0.0.0 đến 191.255.255.255
10 net Host

Lớp C đợc bắt đầu từ 110, trong đó 24 bit đầu tiên đợc dùng cho phần
network, 8 bit còn lại đợc dùng cho phần host. Không gian địa chỉ lớp 192.0.0.0
đến 223.255.255.255
8
0
8

31
0
16
31

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
0 net Host

Lớp D bắt đầu từ 1110 và đợc sử dụng cho các thông tin đa điểm (multicast).
Không gian địa chỉ 224.0.0.0 đến 239.255.255
Multicast Addres
Trong quá trình sử dụng ngời ta không dùng các địa chỉ có toàn các bit 1
hoặc toàn các bit 0 mà các địa chỉ này đợc sử dụng cho các mục đích đặc biệt. Và
một vấn đề đi kềm với việc phân địa chỉ là vấn đề cấp phát địa chỉ nh thế nào cho
hợp lý.
2.1.3 Cấu trúc gói tin IP( Datagram)
Định dạng gói tin của IPv4 ( internet Protocol verion 4 ) nh sau :
Version Header
lenght
Type of
service
Datagram length (byte)
16 bit identifier Flags 13-bit Fragmentation offset
Time to live Upper Layer
Protocol
Header checksum
32 bit Source IP Address
32 bit Destination IP Address
Options ( if any)
Data

Các trờng có ý nghĩa nh sau:
+> version : 4 bit trong trờng này cho bết phiên bản của giao thức IP mà
Datagram đang tuân theo. Hiện tại nó mang giá trị 4 ( trong tơng lai có thể mạng
giá tri 6)
9
0
8
31
0
24
31

Báo cáo thực tập Đào Hải Đăng Nam ĐTVT 5 - K42
+> header length : Bởi vì có trờng opption trong cấu trúc của Datagram nên
phải có trờng này để xác định chính xác xem dữ liệu bắt đầu từ đâu. Trờng này có
4 bit do đó có thể chỉ ra tối đa 20 byte header.
+> type of service (TOS) : nhờ có trờng này mà có thể cho phép nhiều ứng
dụng có thể chạy trên IP cùng một lúc. Các ứng dụng sẽ đợc phân biệt với nhau
bởi giá trị của TOS. Một ý nghĩa khác của trờng này là nhờ nó mà các cơ chế điều
khiển luồng có thể căn cứ vào đó để quyết định mức u tiên cho từng loại dịch vụ,
điều đó quyết định đến chất lợng dịch vụ.
+> Datagram length : trờng này cho biết độ dìa của toàn bộ gói IP đợc tính
theo byte. Với độ dài 16 bits thì độ dìa theo lý thuyết có thể có của gói tin là 65535
bytes. Tuy nhiên, độ dài của gói hiếm khi dài hơn 1500 bytes và thờng có khích th-
ớc là 576bytes.
+> identifier, Flags,Fragmentation offset : giúp cho quá trình phân hợp và
nhận dang các phân mảnh của dữ liệu
+> Time to live : trờng này qui định số router mà gói đợc phép đi qua. Điều
này tránh cho gói tin bị lặp mãi mãi trong mạng.
+> Protocol : trờng này chỉ đợc để ý khi gói tin đến đích. Giá trị của trờng

này cho biết giao thức nào ở lớp transport gói IP sẽ đợc đa đến.. Điều này cho
phép nhiều giao thức của lớp trên có thể cùng chạy trên giao thức IP.
+> header checksum : trờng này đợc router sử dụng để kiểm tra các bit lỗi
trong header của gói. Nếu phát hiên có lỗi thì router sẽ khử bỏ gói đó mà không
sửa lỗi.
+> Địa chỉ đích và địa chỉ nguồn: hai trờng này đều dài 32 bit đợc sử dụng
cho việc định tuyến các gói tin đến đích và gửi bản tin báo lỗi iCMP nếu có lỗi xảy
ra.
+> opption : là một trờng tuỳ chọn để thêm các đặc tínhkhác cho dịch vụ
hoặc cho các điều khiển.
+>Data : là phần thông tin đợc truyền. Đây có thể là thông tin ngời sử dụng
hoặc thông tin điều khiển.
2.2 Giải pháp truyền thoại trên IP
2.2.1 Giao thức thời gian thực RTP
10