ĐỀ ÁN CƠ SỞ NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VOICE H.323 & SIP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỀ ÁN CƠ SỞ NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH

TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VOICE H.323 & SIP

Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Đức Quang
Người thực hiện: Nguyễn Văn Sáng
MSSV: 1031020010x

1


TP. Hồ Chí Minh, 2013

MỤC LỤC

Lời Mở Đầu…………………………………………………………….04
I. Giới thiệu về công nghệ VoIP………………………………………….......04
1. Giới thiệu chung về VoIP…………………………………………………………04
1.1 Tổng quan.…………………………………………………………………….04
1.2 Ưu điểm và nhược điểm VoIp…………………………………………….......07

II. Tổng quan về giao thức H.323………………………………………….
1. Cơ sở xây dựng H.323…………………………………………………………
2. Định nghĩa……………………………………………………………………..
3. Cấu trúc và các thành phần của H.323………………………………………..
3.1. Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal)……………………………….
3.2. H.323 Gateway…………………………………………………………...
3.4. Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU- Multipoint ControlUnit)…..

4. H.323 Xone……………………………………………………………………..
5. Bộ giao thức H.323…………………………………………………………….
6. Thiết lập và giải phóng cuộc gọi cho H.323…………………………………...
7. H.323 cho IP Telephone……………………………………………………….

2


III. Tổng quan về giao thức SIP…………………………………………
1. Tổng quan về RFC……………………………………………………………
2. Tổng quan về giao thức SIP………………………………………………….
3. Nguồn gốc sự phát triển của SIP……………………………………………..
4. Các thành phần bên trong mạng SIP…………………………………………
4.1 SIP User Agent…………………………………………………………...
4.2 SIP Server………………………………………………………………...
4.3 Mối liên hệ giữa các thành phần trong mạng SIP………………………..

5. Bản tin SIP…………………………………………………………………….
5.1 SIP Response……………………………………………………………...
5.2 SIP Request………………………………………………………………..
5.3 Các trường Header………………………………………………………...
5.4 Message Body……………………………………………………………..
5.5 Cấu trúc bản tin SIP……………………………………………………….
6. Chức năng của SIP…………………………………………………………….
6.1 Thiết lập,sửa đổi và kết thúc phiên……………………………………….
6.2 Tính di động của người sử dụng………………………………………….
7. Thiết lập và hủy cuộc gọi SIP………………………………………………….
8. Các giao thức hỗ trợ trong SIP…………………………………………………

3

8.1 RSVP (Reource Revervation Protocol): Giao thức chiếm trước tài nguyên
mạng……………………………………………………………………………….
8.2 RTP (Real Time Tranpsport Protocol): Giao thức vận chuyển thời gian thực
8.3 RTCP (Real-Time Transport Control Protocol): odd port-port lẻ…………
8.4 RTSP (Real Time Streaming Protocol): Giao thức tạo luồng thời gian thực.
8.5 SDP (Session Description Protocol): Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương
tiện…………………………………………………………………………………..
8.6 MIME (Multipurpose Internet mail Extension): Mở rộng thư tín Internet đa
mục đích…………………………………………………………………………….
8.7 HTTP (Hypertext Transfer protocol): Giao thức truyền siêu văn bản……..

IV. Demo
1. Mục tiêu và mô hình…………………………………………………………….
2. Công cụ Demo…………………………………………………………………..
3. Các bước………………………………………………………………………...
4. Kết luận…………………………………………………………………………

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu viết
tắt

Viết đầy đủ

Ý nghĩa

VoIP

Voice over IP

Công nghệ truyền thoại trên mạng IP

PSTN

Public Switch
Telephone Network

Mạng điện thoại công cộng

4


PCM

Pulse-Code Modulation

Bộ mã hóa mã xung

Simple Network
Management Protocol

Giao thức quản trị mạng đơn giản

Session Initiation
Protocol

Giao thức thiết lập phiên

ATM

Asynchronous Transfer
Mode

Chế độ truyền không đồng bộ

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPv4

IP version 4

Giao thức Internet phiên bản 4

IPv6

IP version 6

Giao thức Internet phiên bản 6

TCP

Transmission Control
Protocol

Giao thức điều khiển truyền thông tin

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức Datagram người dùng

SCTP

Stream Control
Transmission Protocol

Giao thức truyền điều khiển luồng

RSVP

Reource Revervation
Protocol

Giao thức chiếm trước tài nguyên mạng

RTP

Real Time Tranpsport

Protocol

Giao thức vận chuyển thời gian thực

RTCP

Real-Time Transport
Control Protocol

odd port-port lẻ

RTSP

Real Time Streaming
Protocol

Giao thức tạo luồng thời gian thực

SDP

Session Description
Protocol

Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương tiện

MIME

Multipurpose Internet
mail Extension

Mở rộng thư tín Internet đa mục đích

HTTP

Hypertext Transfer
protocol

Giao thức truyền siêu văn bản

ITU-T

International
Telecommunication
UnionTelecommunication
Standardization Sector

Hiệp hội viễn thông quốc tế - Bộ phận chuẩn viễn
thông

SNMP
SIP

5


RAS

Register Admission
Status

Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông tin trạng thái

SAP

Session Announcement
Protocol

Giao thức thông báo phiên

SDP

Session Description
Protocol

Giao thức mô tả phiên

SS7

Signaling System No.7

Hệ thống báo hiệu số 7

MTP

Message Tranfer Part

Phần truyền bản tin

TUP

Telephone User Part

Phần người dùng điện thoại

ISDN

Integrated Services
Digital Network

Mạng tích hợp dịch vụ số

SCCP

Signaling Connection
Control Part

Phần điều khiển kết nối báo hiệu

6


LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin gửi tới thầy giáo Ths. Nguyễn Đức Quang, lời cảm ơn chân
thành và sâu sắc đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm đề
án này.

LỜI MỞ ĐẦU
Trước đây khi đề cập đến VoIP, tiêu chuẩn quốc tế thường đề cập đến là H.323. Giao thức
H.323 là chuẩn do ITU-T phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua các hệ
thống dựa trên mạng chuyển mạch gói, tập giao thức H.323 bao gồm rất nhiều giao thức

con bên trong nó như H.245, H225, Q.931… hoạt động dựa trên H.323 là rất chặt chẽ và
phức tạp. Những năm trở lại đây thì giao thức ATM lại chiếm ưu thế và dần dần thay thế
H.323.
I. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP
1.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP
Đầu năm 1995 công ty VOCALTEC đưa ra thị trường sản phẩm phần mềm thực
hiện cuộc thoại qua Internet đầu 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
trường 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 được chú ý lớn trong những năm qua và đã dần
được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.
Có thể định nghĩa: Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép
truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet.
VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không
7


chỉ đối với các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ.
VoIP có thể vừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền thống
(PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Như vậy, nó đã tận dụng
được sức mạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để truyền dữ
liệu thông thường.
Để có thể hiểu được những ưu điểm của VoIP mang lại, trước hết chúng ta đi vào
nghiên cứu sự khác biệt giữa mạng kênh PSTN hiện có với mạng chuyển mạch gói nói
chung và mạng VoIP nói riêng.
Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Một đặc trưng nổi bật của kĩ thuật
này là hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một “
kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì và dành riêng cho hai trạm cho tới
khi cuộc truyền tin kết thúc. Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Quá trình thiết lập cuộc gọi

tiến hành gồm 3 giai đoạn:
•
Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa các
trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi. Kênh này đối
với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã
hóa 8 bit).
•
Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Sự trong suốt thể hiện qua
hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ.
•
Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giải
phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác.
Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có những ưu điểm nổi bật như chất
lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ. Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh
đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt. Nhưng ta cũng không thể không nhắc tới
những hạn chế của phương thức truyền dữ liệu này như:
•
Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu quả này thể hiện qua hai yếu
tố. Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s. Thứ hai là kênh là dành riêng cho một
cuộc gọi nhất định. Như vậy, ngay cả khi tín hiệu thoại là “lặng” (không có dữ liệu) thì
kênh vẫn không được chia sẻ cho cuộc gọi khác.

8


•

Tính an toàn: Do tín hiệu thoại được gửi nguyên bản trên đường truyền nên rất dễ

bị nghe trộm. Ngoài ra, đường dây thuê bao hoàn toàn có thể bị lợi dụng để an trộm cước

viễn thông.
•
Khả năng mở rộng của mạng kênh kém: Thứ nhất là do cơ sở hạ tầng khó năng cấp
và tương thích với các thiết bị cũ. Thứ hai, đó là hạn chế của hệ thống báo hiệu vốn đã
được sử dụng từ trước đó không có khả năng tùy biến cao.
Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong chuyển mạch gói mỗi bản tin
được chia thành các gói tin (packet), có khuôn dạng được quy định trước. Trong mỗi gói
cũng có chứa thông tin điều khiển: địa chỉ trạm nguồn, địa chỉ trạm đích và số thứ tự của
gói tin,… Các thông tin điều khiển được tối thiểu, chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để
có thể định tuyến được cho các gói tin qua mạng và đưa nó tới đích. Tại mỗi node trên
tuyến gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp cho tới trạm đích. Vì kỹ thuật
chuyển mạch gói trong quá trình truyền tin có thể được định tuyến động để truyền tin.
Điều khó khăn nhất đối với chuyển mạch gói là việc tập hợp các gói tin để tạo bản tin ban
đầu; đặc biệt là khi các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích.
Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng,
chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra.
Các ưu điểm của chuyển mạch gói:
•
Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì
trong chuyển mạch gói không có khái niệm kênh cố định và dành riêng, mỗi đường truyền
giữa các node có thể được các trạm cùng chia sẻ cho để truyền tin, các gói tin sắp hàng và
truyền theo tốc độ rất nhanh trên đường truyền.
•
Khả năng tryền ưu tiên: Chuyển mạch gói còn có thể sắp thứ tự cho các gói để có
thể truyền đi theo mức độ ưu tiên. Trong chuyển mạch gói số cuộc gọi bị từ chối ít hơn
nhưng phải chấp nhận một nhược điểm thời gian trễ sẽ tăng lên.
•
Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại.
•
Thích nghi tốt nếu như có lỗi xảy ra: Đặc tính này có được là nhờ khả năng định

tuyến động của mạng.
Bên cạnh những ưu điểm thì mạng chuyển mạch gói cũng bộ lộ những nhược điểm
như:

9


•

Trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi

được truyền đi.
•
Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin
•
Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không cần
thiết.
•
Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao.
1.2. ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG VOIP
1.2.1. Ưu điểm
•
Giảm chi phí: Đây là ưu điểm nổi bật của VoIP so với điện thoại đường dài thông
thường. Chi phí cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy nhập Internet. 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. Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến làm giảm
tốc độ bit từ 64Kbps xuống dưới 8Kbps, tức là một kênh 64Kbps lúc này có thể phục vụ
đồng thời 8 kênh thoại độc lập. Như vậy, lý dó lớn nhất giúp cho chi phí thực hiện cuộc
gọi VoIP thấp chính là việc sử dụng tối ưu băng thông.

•
Tích hợp dịch vụ nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế cơ sở hạ tầng tích hợp nên có khả
năng hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm thiểu số
thiết bị. Các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều chia sẻ cùng mạng IP. Tích hợp đa
dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng các mạng riêng rẽ.
•
Thống nhất: Vì con người là nhân tố quan trọng nhưng cũng dễ sai lầm nhất 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.
•
Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho một cuộc gọi
là cố định. Trong VoIP, băng thông được cung cấp một cách linh hoạt và mềm dẻo hơn
nhiều. Chất lượng của VOIP phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là băng thông.
Do đó không có sự bắt buộc nào về mặt thông lượng giữa các thiết bị đầu cuối mà chỉ có

10


các chuẩn tuỳ vào băng thông có thể của mình, bản thân các đầu cuối có thể tự điều chỉnh
hệ số nén và do đó điều chỉnh được chất lượng cuộc gọi.
•
Nâng cao ứng dụng và khả năng mở rộng: 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 đa
phương tiện (multimedia) và đa dịch vụ. Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra
nhiều tinh năng mới trong dịch vụ thoại. Đồng thời tính mềm dẻo còn tạo khả năng mở
rộng mạng và các dịch vụ.

•
Tính bảo mật cao: VOIP được xây dựng trên nền tảng Internet vốn không an toàn,
do đó sẽ dẫn đến khả năng các thông tin có thể bị đánh cắp khi các gói tin bị thu lượm
hoặc định tuyến sai địa chỉ một cách cố ý khi chúng truyền trên mạng. Các giao thức SIP
(Session ineitiation Protocol – giao thức khởi đầu phiên) có thể thành mật mã và xác nhận
các thông điệp báo hiệu đầu cuối. RTP (Real Time Protocol) hỗ trợ mã thành mật mã của
phương thức truyền thông trên toàn tuyến được mã hoá thành mật mã đảm bảo truyền
thông an toàn.
1.2.2. Nhược điểm
•
Chất lượng dịch vụ chưa cao: Các mạng số liệu vốn dĩ không phải xây dựng với
mục đích truyền thoại thời gian thực, vì vậy khi truyền thoại qua mạng số liệu cho chất
lượng cuộc gọi không được đảm báo trong trường hợp mạng xảy ra tắc nghẽn hoặc có độ
trễ lớn. Tính thời gian thực của tín hiệu thoại đòi hỏi chất lượng truyền dữ liệu cao và ổn
định. Một yếu tố làm giảm chất lượng thoại nữa là kỹ thuật nén để tiết kiệm đường
truyền. Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kỹ thuật nén càng phức tạp, cho chất
lượng không cao và đặc biệt là thời gian xử lý sẽ lâu, gây trễ.
•
Vấn đề tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không
ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất
lượng thoại.
•
Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói
là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và độ trễ không cố
định của các gói thông 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 đoán và tạo lại thông tin của

11

các gói bị thất lạc... Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh
để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần
được nâng cấp lên các công nghệ mới như Frame Relay, ATM,... để có tốc độ cao hơn
hoặc phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service). 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
Ngoài ra có thể kể đến tính phức tạp của kỹ thuật và vấn đề bảo mật thông tin (do
Internet nói riêng và mạng IP nói chung vốn có tính rộng khắp và hỗn hợp, không có gì
bảo đảm rằng thông tin cá nhân được giữ bí mật).
1.3. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐỐI VỚI VOIP
Từ những nhược điểm chính của mạng chuyển mạch gói đã đặt ra những yêu cầu
cho VoIP như sau:
•
Chất lượng thoại phải ổn định, độ trễ chấp nhận được.
•
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 tài nguyên của
mạng cùng một lúc.
•
Việc báo hiệu có thể tương tác được với báo hiệu của mạng PSTN.
•
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.

II. GIAO THỨC BÁO HIỆU H.323
1. Cơ sở xây dựng H.323
- Đầu năm 1996 một nhóm các công ty lớn (Microsoft, Intel...) đã tổ chức hội nghị
Voice over IP nhằm thống nhất tiêu chuẩn cho các sản phẩm của các nhà cung cấp.

Đến tháng 5/1996, ITU-T phê chuẩn đặc tả H.323. Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng
kỹ thuật cho truyền thoại, hình ảnh và số liệu một cách đồng thời qua các mạng IP,
bao gồm cả Internet. Tuân theo chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa
phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau, cho phép
người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tới vấn đề tương thích.
12


- H.323 cũng đồng thời giải quyết các ứng dụng cốt lõi của điện thoại IP thông qua
việc định nghĩa tiêu chuẩn về độ trễ cho các tín hiệu âm thanh, định nghĩa mức ưu
tiên trong việc chuyển tải các tín hiệu yêu cầu thời gian thực trong truyền thông
Internet. (H.324 định nghĩa việc truyền tải các tín hiệu âm thanh, hình ảnh và dữ
liệu qua mạng điện thoại truyền thống, trong khi đó H.320 định nghĩa tiêu chuẩn
cho truyền tải các tín hiệu âm thanh, hình ảnh và dữ liệu qua mạng tổ hợp đa dịch
vụ ISDN).
- Đến nay H.323 đã phát triển thông qua hai phiên bản. Phiên bản thứ nhất (Version
1) được thông qua vào năm 1996 và phiên bản thứ hai (Version 2) được thông qua
vào tháng một năm 1998. ứng dụng của chuẩn này rất rộng bao gồm cả các thiết bị
hoạt động độc lập (stand-alone) cũng như những ứng dụng truyền thông nhúng
trong môi trường máy tính cá nhân, có thể áp dụng cho đàm thoại điểm-điểm cũng
như cho truyêng thông hội nghị. H.323 còn bao gồm cả chức năng điều khiển cuộc
gọi, quản lý thông tin đa phương tiện và quản lý băng thông đồng thời còn cung
cấp giao diện giữa mạng LAN và các mạng khác.
- Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất, các ITSP (Internet Telephony Service
Provider: Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet) đều chấp nhận sử dụng tiêu
chuẩn H.323 của ITU_T làm nền tảng để phát triển công nghệ VoIP. Điều này cho
phép các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc tương thích với
nhau. Đây là một vấn đề lớn khi triển khai bất kì một công nghệ mới nào.

2. Định nghĩa :

H.323 là chuẩn của ITU_T quy định về các thiết bị, giao thức và thủ tục để
cung cấp các dịch vụ thông tin đa phương tiện thời gian thực trên các mạng chuyển
mạch gói, bao gồm cả mạng IP. H.323 là một tập hợp các khuyến nghị, bao gồm

13


các chuẩn nén tiếng nói như G.729, G.723.1, chuẩn truyền dẫn thời gian thực như
RTP (Real Time Protocol), các chuẩn báo hiệu như H.225, H.245.

Đầu cuối H.323 trên chuyển mạch gói
Tuy nhiên, do H.323 là chuẩn của truyền thông tin multimedia trên mạng
chuyển mạch gói, cụ thể ban đầu là các mạng LAN, nên cần phải bổ sung một số
điểm để phù hợp với mục đích truyền tin thoại thời gian thực trên các mạng IP, đặc
biệt là mạng Internet. Vấn đề nén tiếng nói, các sản phẩm hiện nay trên thị trường
thường dùng đồng thời các chuẩn G.729, G.711, G.723.1 ... để truyền mỗi kênh
thoại với tốc độ khoảng 10 kbit/s (chuẩn H.323 ban đầu là 64 kbit/s). Phía phát và
phía thu sẽ có một cơ chế trao đổi để xác định chuẩn nén tiếng nói được sử dụng.

3. Cấu trúc và các thành phần của H.323
Cấu trúc H.323 có thể được sử dụng một cách thông dụng ở mạng LAN hoặc
mạng gói diện rộng. Bất kỳ một mạng gói không đủ tin cậy không có đảm bảo về
chất lượng dịch vụ hoặc có độ trễ đều có thể sử dụng H.323. Không những thế, các
khả năng của H.323 có thể mở rộng cho WAN nếu các kết nối được thiết lập giữa
các thiết bị H.323, đây chính là chức năng chính của các thiết bị Gatekeeper H.323,
các thiết bị này là tuỳ chọn ở H.323, nếu không có các Gatekeeper tất cả các thiết bị
phải có khả năng tự đưa ra các bản tin báo hiệu trực tiếp. Mọi kết nối WAN
đềuđược xử lý bằng một hoặc nhiều GATEWAY H.323 và các GATEWAY H.323

14

có thể phù hợp hoạt động với các loại thiết bị khác nhau trong các cấu trúc mạng
khác nhau.
H.323 có thể được sử dụng với PSTN toàn cầu, N- ISDN (tốc độ nhỏ hơn 1,5
Mbs hoặc 2 Mbs), B- ISDN sử dụng ATM (tốc độ nhỏ hơn 1,5 Mbs hoặc 2 Mbs)
thậm chí một đầu cuối thoại cũng có thể tham gia vào H.323 nhưng chỉ với khả
năng audio.
Khi H.323 được sử dụng với N- ISDN điện thoại ISDN hoặc các kết nối
H.320 cũng được sử dụng. H.320 mô tả sự sắp xếp các kết cuối đối với hệ thống
thoại N-ISDN, các thiết bị này thường được dùng cho các dịch vụ video conference
và video phone. Nếu có một mạng LAN được gắn liền với ISDN đảm bảo chất
lượng mặc định của các tham số dịch vụ, khi đó H.323 là đầu cuối gắn liền với
mạng trong đó đường truyền bao gồm 1 hoặc nhiều mạng LAN, mỗi mạng LAN
được cấu tạo để cung cấp một chất lượng dịch vụ QoS tương ứng với chất lượng NISDN.
Những mạng B-ISDN dựa trên ATM có thể dùng để kết cuối H.321
video/audio. B - ISDN cũng có thể dùng cấu hình kết cuối H.310 hoạt động trong
H.321. Các kết cuối H.310 là một kiểu kết cuối audio/visual tận dụng được cả B ISDN và ATM về mặt dịch vụ và báo hiệu.
Tóm lại, bên cạnh H.323 còn có thêm một số giao diện khác có một số ứng
dụng khác nhau và người ta phân chúng ra cho các ứng dụng cụ thể: H.320 dùng
cho xác định các loại đầu cuối; H.321 dùng cho B- ISDN và ATM; H.322 cho QoS
các mạng LAN; H.323 dùng cho hội nghị; H.324 dành cho các kết nối thoại 33,6
Kbs. Khi dùng cho thoại IP, H.323 gồm cả các cuộc gọi VoIP được thực hiện giữa
các kết cuối H.323 và GATEWAY H.323.
Các dòng thông tin trong hệ thống H.323 được chia thành các loại sau:
15


- Audio (thoại): là tín hiệu thoại được số hoá và mã hoá. Để giảm tốc độ trung bình
của tín hiệu thoại, cơ chế phát hiện tích cực thoại có thể được sử dụng. Tín hiệu

thoại được đi kèm với tín hiệu điều khiển thoại.
- Video (hình ảnh): là tín hiệu hình ảnh động cũng được số hoá và mã hoá. Tín hiệu
video cũng đi kèm với tín hiệu điều khiển video.
- Số liệu: bao gồm tín hiệu fax, tài liệu văn bản, ảnh tĩnh, file...
- Tín hiệu điều khiển truyền thông (Communication Control Signals) là các thông tin
điều khiển trao đổi giữa các thành phần chức năng trong hệ thống để thực hiện điều
khiển truyền thông giữa chúng như: trao đổi khả năng, đóng mở các kênh logic, các
thông điệp điều khiển luồng và các chức năng khác.
- Tín hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signals) được sử dụng cho các chức
năng điều khiển cuộc gọi như thiết lập cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi ...
- Tín hiệu kênh RAS (Random Access Signal) được sử dụng để thực các chức năng:
đăng ký tham gia vào một vùng H.323, kết nạp/ tháo gỡ một điểm cuối khỏi vùng.
Thay đổi băng thông và các chức năng khác liên quan đến quản lý hoạt động của
các điểm cuối trong một vùng H.323.

16


Hình: Cấu trúc H.323 và các thành phần H.323
Về mặt logic, hệ thống H.323 bao gồm các thành phần
3.1. Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal): là một trạm đầu cuối trong mạng
LAN, đảm nhận việc cung cấp truyền thông hai chiều theo thời gian thực.

17


Camera/
display

Video Codec

Audio Codec
Micro/
Speaker

G.711, G.722,
G.723,
G.728,
G.729(G.711:
Bắt buộc)

ứng dụng
số liệu
Chức năng điều khiển hệ thống (System
Control)

H.245 Control

Giao diện
điều khiển
hệ thống
cho người
sử dụng

Call Control H .225.0

RAS Control H.225.0

18

Giao diện với mạng LAN
(LAN Interface)

Lớp đóng gói dữ liệu Multimedia, chuẩn H.225.0
(H.225.0 Layer)

Trễ chiều thu
(Receive Path Delay)

Các chức năng H.323


Hình 3.1 miêu tả các thành phần chức năng của một thiết bị đầu cuối H.323.

-

Các phần giao tiếp với người sử dụng.

-

Các bộ codec (Audio và video).

-

Phần trao đổi dữ liệu từ xa (telematic).

-

Lớp (layer) đóng gói (chuẩn H.225.0 cho việc đóng gói multimedia).

-

Phần chức năng điều khiển hệ thống

-

Và giao diện giao tiếp với mạng LAN.

Tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 đều phải có một đơn vị điều khiển hệ thống, lớp
đóng gói H.225.0, giao diện mạng và bộ codec thoại. Bộ codec cho tín hiệu video
và các ứng dụng dữ liệu của người sử dụng là tuỳ chọn (có thể có hoặc không).
-

Giao diện với mạng LAN (LAN Interface):
Giao diện với mạng LAN phải cung cấp các dịch vụ sau cho lớp trên (lớp đóng

gói dữ liệu multimedia H.225.0):
Dịch vụ thông tin tin cậy đầu cuối đến đầu cuối (ví dụ như TCP hay SPX). Dịch vụ
này phục vụ cho kênh điều khiển H.245 và kênh dữ liệu.
Dịch vụ truyền thông tin không tin cậy đầu cuối đến đầu cuối (ví dụ như UDP hay
IPX). Dịch vụ này phục vụ cho các kênh Audio, các kênh Video, và kênh điều
khiển RAS.

19


Các dịch vụ này có thể là song công hay bán song công, thông tin unicast hay
multicast tuỳ thuộc vào ứng dụng, khả năng của thiết bị đầu cuối và cấu hình của
mạng LAN.
-

Bộ codec video (Video codec):

Bộ video codec là thành phần tuỳ chọn, cung cấp cho thiết bị đầu cuối khả năng
truyền video.
-

Bộ codec thoại (audio codec):

Tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 đều phải có thành phần này. Nó đảm nhận chức
năng mã hoá và giải mã tín hiệu thoại. Chức năng mã/giải mã dòng thoại PCM
64kbps luật A và luật µ (theo khuyến nghị G.711) là bắt buộc. Ngoài ra bộ codec
có thể có thêm chức năng mã/giải mã thoại theo các thuật toán khác gồm: CSACELP (khuyến nghị G.729 và G.729A), ADPCM (khuyến nghị G.723), LDCEPT (G.728), mã hoá băng rộng (G.722).
Với các bộ codec thoại có nhiều khả năng mã hoá, thuật toán được sử dụng cho
mã/giải mã thoại sẽ được đàm phán giữa các terminal tham gia cuộc đàm thoại (quá
trình này được gọi là trao đổi khả năng). Trong trường hợp này terminal phải có
khả năng hoạt động không đối xứng (ví dụ như mã hoá tín hiệu phát sử dụng theo
khuyến nghị G.711 (PCM64), giải mã tín hiệu thu được theo G.728 (LD-CEPT)).
Thiết bị đầu cuối Terminal có thể gửi đi nhiều kênh thoại cùng một lúc tuỳ thuộc
vào ứng dụng.
Các gói thoại phải được gửi lên tầng giao vận (transport layer) một các định kỳ
theo những khoảng thời gian được xác định bởi chức năng codec nào đang được sử
dụng (khoảng thời gian của khung tín hiệu thoại). Sự phân phối gói thoại lên lớp

20


trên (lớp giao vận) không được muộn hơn 5ms sau khi kết thúc khoảng thời gian
của khung thoại trước đó.
Thiết bị đầu cuối H.323 có thể thu một vài kênh thoại (đàm thoại hội nghị). Trong

trường hợp này, terminal cần thực hiện chức năng trộn các kênh thoại lại thành một
kênh hỗn hợp đưa đến người sử dụng (Audio Mixing). Số lượng các kênh thoại bị
hạn chế căn cứ vào tài nguyên sẵn có của mạng.
-

Trễ chiều thu:

Chức năng trễ chiều thu bao gồm việc thêm vào dòng thông tin thời gian thực một
độ trễ để đảm bảo duy trì sự đồng bộ và bù độ jitter của các gói đến. Độ trễ thêm
vào phải tính đến thời gian trễ do xử lý tín hiệu khi thu. Dòng tín hiệu chiều phát
không được làm trễ.
-

Kênh số liệu (Data Channel):

Kênh dữ liệu trong thiết bị đầu cuối H.323 là không bắt buộc. Kênh dữ liệu có thể
là đơn hướng hay hai hướng tuỳ thuộc vào từng ứng dụng. Nền tảng của ứng truyền
số liệu trong thiết bị đầu cuối H.323 là chuẩn T.120. Trong luận án phần này cũng
không được mô tả chi tiết.
-

Chức năng điều khiển truyền thông multimedia (chuẩn H.245):

Chức năng điều khiển truyền thông sử dụng kênh điều khiển truyền thông H.245 để
truyền tải các thông điệp điều khiển hoạt động truyền thông đầu cuối tới đầu cuối
bao gồm:
+

Trao đổi khả năng (Capabilities Exchange).

+

Đóng mở các kênh logic cho tín hiệu media (tín hiệu thời gian thực)

-

Chức năng báo hiệu RAS (Registration - Admission - Status):

21


Chức năng báo hiệu RAS sử dụng các thông điệp H.225.0 để thực hiện các thủ tục
điều khiển giữa termnal và gatekeeper, bao gồm:
+

Khám phá gatekeeper.

+

Đăng ký (registration) tham gia vào vùng H.323.

+

Định vị điểm cuối.

+

Điều khiển kết nạp, tháo gỡ (Admission/Desengage).

+

Thay đổi băng thông sử dụng(bandwidth changes).

+

Thông báo trạng thái (status).

-

Chức năng báo hiệu cuộc gọi:

Chức năng báo hiệu cuộc gọi sử dụng báo hiệu cuộc gọi H.225.0 (Q.931) để thiết
lập kết nối giữa các điểm cuối H.323.
-

Lớp đóng gói thông tin (H.225.0 layer):

Các kênh logic mang thông tin thoại, video, số liệu hay thông tin điều khiển được
thiết lập theo các thủ tục điều khiển mô tả trong khuyến nghị H.245. Các kênh logic
hầu hết là đơn hướng và độc lập trên mỗi hướng truyền. Một vài kênh lôgic như
kênh số liệu có thể là hai hướng và liên quan đến thủ tục mở kênh hai hướng của
H.245. Một số lượng bất kỳ các kênh logic có thể được sử dụng để truyền ngoại trừ
kênh điều khiển H.245 (chỉ có một kênh cho mỗi cuộc gọi). Ngoài ra các điểm cuối
H.323 còn sử dụng thêm hai kênh cho báo hiệu cuộc gọi và các chức năng liên
quan đến gatekeeper (RAS).

a. Số kênh logic (Logical Channel Number - LCN):

22

Mỗi một kênh logic được chỉ ra bởi một số kênh logic (LCN) trong khoảng từ 0
cho đến 65535 nhằm mục đích phù hợp với kênh logic tương ứng trong kết nối tầng
giao vận. Số kênh logic được bên phát chọn một cách tuỳ tiện ngoại trừ kênh logic
0 được dành riêng cho kênh điều khiển h.245.
b. Giới hạn tốc độ bit của kênh logic:
Băng thông của một kênh logic phải được giới hạn bởi một giá trị cận trên suy ra từ
khả năng phát tối thiểu và khả năng thu của thiết bị đầu cuối. Dựa trên giới hạn
này, một thiết bị đầu cuối phải mở kênh logic với tốc độ giới hạn kênh thấp hơn
hoặc bằng cận trên đó và bên phát có thể phát bất cứ dòng thông tin nào có tốc độ
không quá tốc độ giới hạn của kênh.
Tốc độ giới hạn kênh chỉ ra tốc độ của dòng dữ liệu mang thông tin nội dung của
kênh mà không bao gồm các phần mào đầu giao thức.
Khi thiết bị đầu cuối không có thông tin nào để gửi đi trong một kênh thì thiết bị
đầu cuối không cần phải gửi đi các thông tin lấp vào để duy trì tốc độ của kênh.

3.2 . H.323 Gateway :
-

Gateway ( GW) là thành phần dùng để kết nối 2 mạng khác loại nhau. Một
cổng H323 dùng để liên kết mạng H323 với mạng không phải mạng chuẩn H.323.
Việc kết nối giữa 2 mạng khác loại nhau thực hiện được nhờ việc dịch các giao
thức ( protocol translation) khác nhau cho quá trình thiết lập và giải tỏa cuộc gọi,
việc chuyển đổi dạng thông tin giữa các mạng khác nhau và việc truyền thông tin
giữa các mạng kết nối với GW.

23


-Tuy nhiên một GW sẽ không cần thiết lập cho việc liên lạc giữa các đầu cuối

thuộc cùng mạng H.323.
-Cấu tạo của một GW bao gồm : 1 Media Gateway Controller (MGC), Media
Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) được minh họa trong hình vẽ

* Các đặc tính cơ bản của một GW :
-Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng H.323 và mạng sử
dụng chuyển mạch kênh ( SCN – Switched Circuit Network )
-Về phía H.323, GW phải hỗ trợ báo hiệu điều khiển H.245 cho quá trình trao
đổi khả năng hoạt động của terminal cũng như của GW, báo hiệu cuộc gọi H.225,
báo hiệu RAS.
-Về phía SCN, GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng chuyển
mạch kênh ( như SS7 sử dụng trong PSTN ).
-Các giao thức mà một GW phải hỗ trợ được minh họa trong hình vẽ :

24


Hình

: Chồng giao thức của một Gateway

* Các chức năng của Gateway :
- Chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn.
- Chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp.
- Chuyển đổi giữa các dạng mã hoá khác nhau của các luồng tín hiệu hình ảnh
cũng như âm thanh.
- Thực hiện việc thiết lập và xoá cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũng như phía
mạng chuyển mạch SCN.
- Gateway khi hoạt động sẽ có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối H.323 hoặc
một MCU trong mạng LAN và có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối trong SCN

hoặc một MCU trong SCN.
3.3. Gatekeeper.

25