Tìm hiểu công nghệ dịch vụ truyền âm thanh tiếng nói thoại qua mạng (VOID) và ứng dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
──────── * ───────

BÁO CÁO
MÔN: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

Đề số 15:
“Tìm hiểu công nghệ dịch vụ truyền âm thanh
tiếng nói thoại qua mạng IP (VOIP) và ứng dụng”
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Việt Anh

MSSV:

20121230

Lớp:

CNTT-TT 1.01 K57

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS. Nguyễn Thị Hoàng Lan

Hà Nội, tháng 10 năm 2015


32

LỜI NÓI ĐẦU

Điện thoại là phương tiện liên lạc không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Ngày
nay, với sự phát triển mạnh mẽ của Internet, ra đời nhiều loại hình dịch vụ phục vụ cho
việc liên lạc của con người. Trong đó VoIP là công nghệ mang tính cách mạng làm thay
đổi thế giới điện thoại với chất lượng dịch vụ khá cao.
Để hiểu rõ được bản chất và ứng dụng của VoIP, chúng ta cùng tìm hiểu cụ thể qua
từng phần của công nghệ này.

Nội dung bài báo cáo:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ VOIP
- Tìm hiểu chung về công nghệ VOIP
- Các mô hình VOIP
- Vai trò của tổng đài PBX trong hệ thống.
• Chương 2: Công nghệ SIP trong VOIP
- Giới thiệu
- Các thành phần trong SIP
- Các bản tin trong SIP
- Phương thức hoạt động
- Tính năng của SIP
- Các giao thức của SIP
• Chương 3: Môi trường tổng đài Asterisk và các thử nghiệm
•


32

MỤC LỤC

32

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP
I.

TỔNG QUAN VỀ VOIP

1. Giới thiệu chung về VOIP
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 chỉ đối với nhà khai thác,
các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ.
Voip có thể vừa thực hiện mọi loại cuộc gọi như trên mạng điện thoại kênh truyền
thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Do các ưu điểm
về giá thành dịch vụ và sự tích hợp nhiều loại hình dịch vụ nên voip hiện nay được triển
khai một cách rộng rãi.

1.1. Ưu điểm
• Một ưu điểm đầu tiên là gọi miễn phí nếu sử dụng cùng dịch vụ, cùng
thiết bị VoIP hoặc cùng tổng đài IP ( hay còn gọi là gọi nội mạng). Hoặc
nếu không thì giá thành cũng rẻ đáng kể so với sử dụng cách gọi truyền
thống PSTN (Public Switched Telephone Network)

• Giải pháp VoIP cũng làm giảm đáng kể chi phí cho việc quản lý bảo trì
hệ thống mạng thoại và dữ liệu.


32

• Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong điện thoại IP,
tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có cùng đi trên một mạng
IP. Điều này sẽ giúp tiết kiệm chi phí khi đầu tư nhiều mạng riêng lẽ.

• Khả năng mở rộng: Các tổng đài điện thoại thường là những hệ thống
kín, rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng
internet thường có khả năng thêm vào những tính năng mới.

• Trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng
các dịch vụ khác như truyền file, chia sẽ dữ liệu hay xem hình ảnh của
người nói chuyện bên kia.

• Một lợi ích nữa là, việc sử dụng đồng thời cả điện thoại bàn thông thường
và điện thoại IP (có dây hoặc không dây) qua hệ thống mạng LAN (Local
Area Network) sẽ đảm bảo thông tin liên lạc của doanh nghiệp không bị
gián đoạn khi xảy ra sự cố.

1.2. Nhược điểm
• Kỹ thuật phức tạp: để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần
thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu phải đạt được các yêu cầu như: tỉ
số nén lớn, có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất
lạc, tốc độ xử lý của các bộ codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh…

• Vấn đề bảo mật (Security): Mạng internet là một mạng có tính rộng khắp
và hỗn hợp. Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau và các dịch vụ
khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy không có gì
đảm bảo rằng những thông tin của người sử dụng được bảo mật an toàn.


32

32

II.
CÁC MÔ HÌNH VOIP
1. PC to PC
• Với 1 kênh truyền Internet có sẵn, là 1 dịch vụ miễn phí được sử dụng rộng

rãi khắp nơi trên thế giới. Chỉ cần người gọi (caller) và người nhận
(receiver) sử dụng chung 1 VoIP service (Skype, Yahoo Messenger,…), 2
headphone + microphone, sound card . Cuộc hội thoại là không giới hạn.
• Mô hình này áp dụng cho các công ty, tổ chức, cá nhân đáp ứng nhu cầu liên
lạc mà không cần tổng đài nội bộ

Hình 1: Mô hình PC to PC


32

2. PC to Phone
• Là 1 dịch vụ có phí. Bạn phải trả tiền để có một account và một software

(VDC, Evoiz, Netnam,…). Với dịch vụ này một máy PC có kết nối tới một
máy điện thoại thông thường ở bất cứ đâu ( tuỳ thuộc phạm vi cho phép
trong danh sách các quốc gia mà nhà cung cấp cho phép). Người gọi sẽ bị
tính phí trên lưu lượng cuộc gọi và khấu trừ vào tài khoản hiện có.

Hình 2: Mô hình PC to Phone

32

3. Phone to Phone
• Là một dịch vụ có phí. Bạn không cần kết nối Internet mà chỉ cần một VoIP

adapter kết nối với máy điện thoại. Lúc này máy điện thoại trở thành một IP
phone.

Hình 3: Mô hình Phone to Phone


32

III.

TỔNG ĐÀI PBX
•

PBX hay còn gọi là PABX - Private Automatic Branch Exchange là hệ
thống tổng đài nội bộ được đặt tại nhà thuê bao, từ Automatic ở đây muốn
nói đến là hệ thống tổng đài điện tử tự động nhưng hiện nay đa số là tổng đài
PBX điện tử tự động nên từ trên thực sự không còn cần thiết nữa.

•

PBX với mục tiêu chia sẻ nhiều thuê bao nội bộ gọi ra thế giới bên ngoài
thông qua một vài đường trung kế hay nói một cách khác PBX là hệ thống
trung chuyển giữa các đường dây điện thoại bên ngoài từ công ty điện thoại
và máy điện thoại nội bộ trong tổng đài PBX. Vì thế nên số lượng máy điện

thoại nội bộ luôn nhiều hơn số đường dây nối đến PBX từ bên ngoài.

•

PBX thực hiện chuyển mạch cuộc gọi các máy điện thoại nội bộ với nhau và
với các máy điện thoại bên ngoài thông qua đường trung kế. Đồng thời thực
hiện chuyển mạch các cuộc gọi điện thoại từ bên ngoài vào các máy điện
thoại nội bộ.

•

Ngoài việc chuyển mạch cuộc gọi PBX cung cấp nhiều tính năng sử dụng
cho nhiều mục đích khác nhau của khách hàng mà bản thân các đường dây
điện thoại từ công ty điện thoại kết nối đến không thể thực hiện được, các
tính năng như tương tác thoại(IVR), Voicemail, phân phối cuộc gọi tự
động(ADC)…

•

Hiện nay với việc phát triển mạnh mẽ của công nghệ VoIP, chúng ta còn có
thêm thuật ngữ IP PBX. Đây là hệ thống chuyển mạch PBX với công nghệ
Voip.


32

CHƯƠNG 2:
CÔNG NGHỆ SIP TRONG VOIP
I.

GIỚI THIỆU
SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng

được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện
(multimedia). Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị và các ứng dụng
tương tự có liên quan đến các phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình ảnh
và dữ liệu.
SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và mang các thông tin
mô tả mang phiên truyền dẫn. SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và quảng bá
(mutilcast) tương ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và các cuộc gọi đa điểm.
SIP là một giao thức dạng văn bản, rất công khai và linh hoạt. Được thiết kế tương
thích tương thích với các giao thức khác như TCP, UDP, IP,…. để cung cấp một lĩnh
vực rộng hơn cho dịch vụ VoIP.

II.

CÁC THÀNH PHẦN TRONG SIP
SIP gồm hai thành phần lớn là SIP client (là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP) và SIP

server (là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP). Trong SIP có 5 thành phần quan
trọng là:


32

•

User Agents (UA): là các đầu cuối trong mạng SIP, nó đại diện cho phía
người sử dụng để khởi tạo một yêu cầu tới SIP server hoặc User Agent

server.
• Proxy server: làm nhiệm vụ chuyển tiếp các SIP request tới các nơi khác
trong mạng. Chức năng chính của nó là định tuyến cho các bản tin đến đích.
• Redirect server: là user agent server nhận các bản tin request từ các user
agent client và trả về bản tin return để thông báo thiết bị là chuyển hướng
bản tin tới địa chỉ khác – tự liên lạc thông qua địa chỉ trả về.
• Registrar server: là server nhận bản tin SIP Register yêu cầu cập nhật thông
tin mà user agent cung cấp từ bản tin Register.
• Location Server: lưu lượng thông tin, trạng thái hiện tại của người dùng
trong mạng SIP.
III.

CÁC BẢN TIN TRONG SIP
•

INVITE: bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác

tham gia
• ACK: bản tin này khẳng định máy trạm đã nhận được các bản tin trả lời bản
tin INVITE
• BYE: bắt đầu kết thúc cuội gọi
• CANCEL: hủy yêu cầu nằm trong hàng đợi
• REGISTER: thiết bị đầu cuối của SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với
máy chủ đăng ký
• OPTION: sử dụng để xác định năng lực của máy chủ
• INFO: sử dụng để tải các thông tin như âm báo
• REQUEST: cho phép user agent và proxy có thể xác định người dùng, khởi
tạo, sữa đổi, hủy một phiên.
• RETURN: được gửi bởi user agent server hoặc SIP server để trả lời cho một
bản tin request trước đó.

IV.

PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG


32

•

Hoạt động của máy chủ ủy quyền (Proxy Server)

Hoạt động của Proxy server được trình bày như trong hình: SIP Client
gửi bản tin INVITE cho để mời tham
gia cuộc gọi.
Các bước được thực hiện như sau:
 Bước 1: gửi bản tin INVITE cho user B ở miền
hotmail.com, bản tin này đến Proxy server SIP của miền hotmail.com
(bản tin INVITE có thể đi từ Proxy server SIP của miền yahoo.com và
được Proxy này chuyển đến Proxy server của miền hotmail.com)
 Bước 2: Proxy của miền hotmail.com sẽ tham khảo server định vị
(Location server) để quyết định vị trí hiện tại của user B. Từ Proxy
server của miền hotmail nó sẽ đến Location server để định vị trí hiện
tại của user B.
 Bước 3: Server định vị trả lại ví trí hiện tại của user B (giả sử là
).


32

 Bước 4: Proxy server gửi bản tin INVITE tới

Proxy server thêm địa chỉ của nó trong một trường của bản tin
INVITE.
 Bước 5: User B đáp ứng cho server Proxy với bản tin 200 OK.
 Bước 6: Proxy server gửi đáp ứng 200 OK trở về .
 Bước 7: gửi bản tin ACK cho user B thông qua
Proxy server.
 Bước 8: Proxy server chuyển bản tin ACK cho
 Bước 9: sau khi cả hai bên đã đồng ý tham dự cuộc gọi, một kênh
RTP/RTCP được mở giữa hai điểm cuối để truyền tín hiệu thoại.
 Bước 10: Sau khi quá trình truyền dẫn hoàn tất, phiên làm việc bị xóa
bằng cách sử dụng bản tin BYE và ACK giữa hai điểm cuối.
•

Hoạt động của máy chủ chuyển đổi địa chỉ (Redirect Server)

Hoạt động của Redirect Server được trình bày như trong hình:
Các bước được thực hiện như sau:
 Bước 1: Redirect server nhận được yêu cầu INTIVE từ user A (Yêu cầu
này có thể đi từ một Proxy server khác).
 Bước 2: Redirect server truy vấn server định vị địa chỉ của user B.
 Bước 3: Server định vị trả lại địa chỉ của user B cho Redirect server.


32

 Bước 4: Redirect server trả lại địa chỉ của user B cho user A. Nó không

phát yêu cầu INTIVE như Proxy server.

 Bước 5: User Agent bên user A gửi lại bản tin ACK đến Redirect server
để xác nhận sự trao đổi thành công.
 Bước 6: user A gửi yêu cầu INVITE trực tiếp đến địa chỉ được trả lại bởi
Redirect server. User B đáp ứng với chỉ thị thành công (200 - OK), và
user A đáp trả bản tin ACK xác nhận. Cuộc gọi được thiết lập.

TÍNH NĂNG CỦA SIP

V.
•

Thiết lập một phiên: SIP sử dụng bản tin INVITE để yêu cầu thiết lập một

phiên truyền thông.
• Đơn giản và có khả năng mở rộng: SIP có rất ít bản tin, không có chức năng
thừa nhưng SIP có thể sử dụng để thiết lập nhưng phiên kết nối phức tạp như
hội nghị… Các phần mềm của máy chủ ủy quyền, máy chủ đăng ký, máy chủ
chuyển đổi địa chỉ,…có thể chạy trên các máy chủ khác nhau và việc cài đặt
thêm máy chủ hoàn toàn không ảnh hưởng đến máy chũ đã có.
• Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối: do máy chủ ủy quyền, máy chủ đăng ký
và máy chủ chuyển đổi địa chỉ hệ thống luôn nắm được địa điểm chính xác của
thuê bao. Ví dụ thuê bao với địa chỉ có thể nhận được cuộc
gọi thoại hay thông điệp ở bất cứ địa điểm nào qua bất cứ đầu cuối nào như
máy tính để bàn, máy xách tay, điện thoại SIP… Với SIP rất nhiều dịch vụ di
động mới được hỗ trợ.
• Định vị người sử dụng: những người sử dụng đầu cuối sẽ luôn di động và địa
chỉ IP của họ là không cố định, các đầu cuối có thể đăng ký với một SIP server
thông qua bản tin REGISTER, SIP server sẽ lưu lại địa chỉ IP của đầu cuối đăng
ký. Khi có một yêu cầu thiết lập cuộc gọi tới SIP server, SIP server sẽ tìm địa
chỉ của người được gọi và forward bản tin INVITE tới người được gọi.

32

VI.

CÁC GIAO THỨC CỦA SIP
•

UDP (User Datagram Protocol): là giao thức tầng vận chuyển không có
điều khiển tắc nghẽn. Nó được dùng để vận chuyển bản tin SIP vì đơn

giản và thích hợp với các ứng dụng thời gian thực.
• TCP (Transmission Control Protocol): là giao thức ở tầng vận chuyển do
có điều khiển tắc nghẽn, hơn nữa có thể vận chuyển nhiều gói tin có kích
thước bất kỳ.
• SDP (Session Description Protocol): được sử dụng để mô tả các thông số
media cho một cuộc gọi, các thông số này là các thông tin về băng thông,
các chuẩn hóa audio, video và một số thông tin khác.


32

CHƯƠNG 3:
MÔI TRƯỜNG TỔNG ĐÀI ASTERISK VÀ
CÁC THỬ NGHIỆM
I.

GIỚI THIỆU VỀ ASTERISK

Asterisk là phần mềm mã nguồn mở, được viết bằng ngôn ngữ C và ban đầu được
tạo ra bởi Mark Spencer (nay là Giám đốc công nghệ của Digium - công ty tài trợ cho
hầu hết các phát triển của Asterisk).
Asterisk có thể được cài đặt trên bất kỳ phân phối Linux, vì vậy chúng ta có thể sử
dụng Debian, Ubuntu, Mint, CentOS, RedHat, OpenSuse,…. Nó cũng có thể được cài đặt
trong FreeBSD, hệ điều hành MacOS và có một số cổng cho Windows, nhưng Linux là
nơi hỗ trợ đầy đủ để thực hiện.
Asterisk đem đến cho người sử dụng các tính năng và ứng dụng của hệ thống tổng đài
PBX và cung cấp nhiều tính năng mà tổng đài PBX không có, như sự kết hợp chuyển
mạch VoIP và chuyển mạch TDM, đó là khả năng mở rộng đáp ứng nhu cầu cho từng
ứng dụng.
Và muốn cấu hình được asterisk ta phải dựa trên tổng đài FreePBX. FreePBX là phần
mềm mã nguồn mở viết trên Web, như chúng ta biết asterisk không cung cấp cho người
sử dụng cấu hình hệ thống qua giao diện đồ họa, muốn cấu hình asterisk không cách nào
khác là thực hiện các dialplan qua các tập tin cấu hình do asterisk cung cấp tại thư mục
etc/asterisk. Ví dụ: muốn cuộc gọi đi theo luồng điều khiển nhất định nào đó thì phải khai


32

báo các câu lệnh bên trong tập tin extensions.conf. Nói chung việc cấu hình asterisk vô
cùng khó khăn với những người không chuyên sâu về asterisk.
FreePBX ra đời như là một công cụ hỗ trợ cấu hình cho asterisk, FreeBBX được thiết
kế thân thiện với người sử dụng, cấu hình asterisk một cách dễ dàng qua giao diện đồ họa
trên nền web một cách trực quan dễ hiểu. Người sử dụng không chuyên cũng có thể cấu
hình được asterisk.
II.

GIỚI THIỆU VỀ ASTERISKNOW

AsteriskNOW là một bản phân phối của Linux phát hành bởi Digium đã được đóng
gói sẵn phần mềm Asterisk và công cụ FreePBX . Chúng ta có thể tải về miễn phí tại địa
chỉ: />
III.

CÀI ĐẶT ASTERISKNOW VÀ THỬ NGHIỆM CÁC TÍNH
NĂNG CƠ BẢN CỦA TỔNG ĐÀI IP_PBX

1. Cài đặt

Chúng ta sẽ xây dựng một tổng đài bằng máy ảo trên VMWare nên chỉ cần một máy
ảo RAM ít nhất là 1GB, ổ đĩa ảo để mount file ISO vào, ổ cứng khoảng 15GB. Nếu cài


32

trực tiếp trên máy thật thì cần chép file ISO vào đĩa DVD hoặc USB để cài đặt, các bước
tiến hành giống như cài trên máy ảo.
Tiến hành cài đặt:
 Sau khi khởi động máy ảo có gắn file ISO, máy sẽ chạy vào màn hình lựa chọn

cách thức cài. Chọn phím 1 để cài asterisk và FreePBX, phím 2 để cài asterisk và
không có FreePBX. Ở đây chúng ta xây dựng một tổng đài asterisk dựa trên
FreePBX nên ta chọn phím 1 để cài asterisk và FreePBX.

 Chọn vị trí nơi ở gần nhất của bạn:


32

 Lập mật khẩu cho máy chủ: tài khoản ở đây là sử dụng tài khoản quản trị cho hệ

thống Linux “ROOT”, mật khẩu là: 123456


32

 Chọn ổ cứng: do là ổ cứng mới nên ta sẽ chọn Use All Space để dùng hết ổ cứng.

 Quá trình cài đặt bắt đầu


32

 Sau khi cài đặt hoàn tất, chon Reboot để khởi động lại máy

 Sau khi Reboot lại hệ thống, nó sẽ cấp cho chúng ta một địa chỉ IP


32

 Ta sẽ dùng địa chỉ IP được cấp ở trên để truy cập vào asterisk thông qua giao diện

Web. Chọn FreePBX Administration để bắt đầu cấu hình cho tổng đài

 Màn hình chính sau khi đăng nhập: và đây cũng là giao diện chúng ta sẽ làm việc,

cấu hình ở trên giao diện FreePBX

32

2. Thử nghiệm
• Mô hình thử nghiệm gồm 4 PC trong cùng một mạng LAN. Một máy đóng

vai trò tổng đài được cài AsteriskNOW. Một máy chạy hệ điều hành
Windows 8 được cài sẵn softphone Zoiper. Hai máy còn lại chạy hệ điều
hành Ubuntu được cài sẵn softphone Ekiga.

2.1.

Tạo số điện thoại (User)
• Để tạo số điện thoại, ta vào mục Applications -> Extensions:


32

•

Trong quản lý số (extensions), do tổng đài mới cài đặt nên chưa có số. Để
tạo số, ta chọn loại thiết bị tại mục Device - ở đây chọn thiết bị SIP, sau đó
chọn Submit