Xây dựng hệ thống Elearning trực tuyến bằng phần mềm mã nguồn mở Asterisk

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHOA MẠNG MÁY TÍNH & TRUYỀN THÔNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
KỸ SƯ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

XÂY DỰNG HỆ THỐNG
E-LEARNING TRỰC TUYẾN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
Ths. HỒ HẢI
TS. ĐÀM QUANG HỒNG HẢI
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Trần Cảnh Khánh - MSSV: 08520174
Trần Minh Quân - MSSV: 08520310
LỚP: MMT03
KHÓA: 03
Thành phồ Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2013


MỞ ĐẦU

Ngày nay các tổ chức, doanh nghiệp đang có xu hướng tích hợp những
dịch vụ khác nhau lên trên một hạ tầng mạng truyền thông duy nhất.
Xu hướng này đã bắt đầu có từ cách đây nhiều năm trong lĩnh vực
mạng khi hệ thống mạng kết hợp bắt đầu dùng tới cấu trúc truyền dữ
liệu dựa trên địa chỉ IP. Những tổ chức, doanh nghiệp đang có những
hạ tầng mạng truyền dữ liệu, mạng truyền thoại, mạng phục vụ cho
truyền video riêng rẽ đang tìm những con đường tối ưu cho việc tích
hợp chúng với nhau.

Với xu hướng như vậy lĩnh vực giáo dục cũng đang nghiên cứu và xây
dựng một hệ thống tổng đài học tập trực tuyến trên hạ tầng mạng
có sẵn của nhà trường, nhằm giúp cho việc học tập đào tạo từ xa trở
nên dễ dàng hơn, học sinh có thể nghe và nhìn bài giảng giống như
học trực tiếp tại trường, vì thế học sinh sẽ dễ nắm bắt bài giảng hơn.
Dựa vào những nhu cầu đó, cộng với những kiến thức mà chúng em
có được trong những học kỳ vừa qua, nên chúng em chọn đề tài "Xây
dựng tổng đài học trực tuyến trên mã nguồn mở Asterisk" làm đề tài
khóa luận tốt nghiệp lần này.
Mục tiêu của đề tài
- Hiểu được những khái niệm, nguyên lý hoạt động cũng như tính
năng của asterisk. Tìm hiểu thêm được ngôn ngữ lập trình cho
asterisk. Đây chính là nền tảng để chúng em có thể nghiên cứu
và phát triển hệ thống tổng đài học trực tuyến.
- Xây dựng được hệ thống tổng đài học trực tuyến với các chức
năng cở bản nhất. Chức năng này chúng em sẽ nêu rõ ở các
chương sau.


- Xây dựng một trang web quản trị tổng đài học trực tuyến.
Cấu trúc của khóa luận Khóa luận bao gồm những chương sau:
Chướng 1 : Tổng quan về công nghệ VoIP
Chương 2 : Tổng quan về Asterisk
Chương 3 : Phân tích thiết kế hệ thống tổng đài
Chương 4 : Tổng đài học trực tuyến
Chương 5 : Kết luận


LỜI CẢM ƠN

Chúng em chân thành cảm ơn đến quý thầy cô khoa Mạng máy tính
và Truyền thông cùng toàn thể thầy cô của trường Đại học Công nghệ
thông tin đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong suốt
thời gian học tập vừa qua.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Đàm Quang
Hồng Hải, người thầy đã dành thời gian để hướng dẫn, chỉ bảo, chia
sẽ các kiến thức quý báu đồng thời góp ý và động viên chúng em trong
quá trình thực hiện đề tài khóa luận.
Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các bậc sinh thành và bạn
bè thân quen đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có thể
hoàn thành được đề tài khóa luận tốt nghiệp này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2013
Nhóm sinh viên thực hiện

Trần Cảnh Khánh

Trần Minh Quân


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)

....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................

....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)

....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................

....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................
....................................................................


Mục lục
Mục lục

vi

Danh sách hình vẽ

vii

Danh sách bảng

viii

1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP
1.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Đặc điểm của dịch vụ VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Ưu điểm của điện thoại IP . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Nhược điểm của điện thoại IP . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Các thành phần trong mạng VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Thiết bị đầu cuối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Mạng truy nhập IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.3 Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3.1 Gateway báo hiệu SGW . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3.2 Gateway truyền tải kênh thoại MGM . . . . . . .
1.3.3.3 Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC
1.3.4 Gatekeeper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Cấu trúc kết nối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1 Kết nối Computer - Computer . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 Kết nối Computer - Phone . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.3 Phone - Phone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Các giao thức của VoIP (VoIP Protocols) . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1 Giao thức H.323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

vi

1
2
3
3
5
5
6
7
8
8
9
10
11
12
12
13

14
15
15


MỤC LỤC

1.6

1.7

1.5.1.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1.2 Các thành phần hoạt động trong giao thức .
1.5.1.3 Phương thức hoạt động của H.323 network .
1.5.2 Giao thức SIP(Session Initiation Protocol) . . . . . .
1.5.2.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.2.2 Các thành phần trong SIP network . . . . .
1.5.2.3 Phương thức hoạt động của SIP network .
1.5.3 Giao thức IAX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3.2 Tổng quan về IAX . . . . . . . . . . . . . .
Tính bảo mật của Voip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.1 Các vần đề trong bảo mật Voip . . . . . . . . . . . .
1.6.2 Hướng khắc phục và giải quyết . . . . . . . . . . . .
Các ứng dụng của VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.1 Dịch vụ thoại qua Internet . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.2 Thoại thông minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.3 Dịch vụ tính cước cho bị gọi . . . . . . . . . . . . . .
1.7.4 Dịch vụ Callback Web . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.5 Dịch vụ Fax qua IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.7.6 Dịch vụ Call center . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 TỔNG QUAN VỀ ASTERISK
2.1 Giới thiệu về asterisk . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Các khái niệm trong asterisk . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 PBX - Private Branch Exchange . . . . . . . .
2.2.2 PSTN – Public Switched Telephone Network .
2.2.3 TDM – Time Division Multiplexing . . . . . .
2.2.4 FXO và FXS . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Cấu trúc thư mục và hệ thống tập tin trong asterisk .
2.3.1 Cấu trúc thư mục trong asterisk . . . . . . . .
2.3.2 Hệ thống các tập tin cấu hình trong asterisk .
2.4 Dialplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1 Extentions (số nội bộ) . . . . . . . . . . . . .

vii

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

15
15
16
17
17
17
18
19
19
19
20
20
21
22
22
23
23
24
24
24

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

25
25
28
28
28
29
29
30
30
32
35
35


MỤC LỤC

2.5

2.4.2 Priorities (thứ tự thực hiện) . . . . . .
2.4.3 Applications (các ứng dụng) . . . . . .
2.4.4 Contexts (ngữ cảnh) . . . . . . . . . .
Một số tính năng cơ bản của asterisk . . . . .
2.5.1 Voicemail (hộp thư thoại) . . . . . . .
2.5.2 Call Forwarding (chuyển cuộc gọi) . . .
2.5.3 Caller ID (hiển thị số gọi) . . . . . . .

2.5.4 Automated attendant (chức năng IVR)
2.5.5 Time and Date . . . . . . . . . . . . .
2.5.6 Call Parking . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.7 Remote call pickup . . . . . . . . . . .
2.5.8 Privacy Manager . . . . . . . . . . . .
2.5.9 Blacklist . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THÔNG E-LEARNING
3.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Mô tả sơ lược hệ thống . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 Yêu cầu hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2.1 Yêu cầu tra cứu . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2.2 Yêu cầu phi chức năng . . . . . . . . . .
3.1.3 Mô hình thực thể mối kết hợp . . . . . . . . . . .
3.1.4 Dữ liệu quan hệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Thiết kế xử lý . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Sơ đồ xử lý chức năng . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1.1 Đối tượng Member . . . . . . . . . . . .
3.2.1.2 Đối tượng Admin và Teacher . . . . . .
3.2.2 Quy trình xử lý thông tin tổng quát của hệ thống
3.3 Lập trình AGI Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Giới thiệu về ngôn ngữ AGI Script . . . . . . . .
3.3.2 Giới thiệu ngôn ngữ PHP . . . . . . . . . . . . .
3.3.3 Giới thiệu thư viện lập trình PHPAGI . . . . . .
3.3.4 Nguyên tắc hoạt động của AGI script . . . . . . .
3.3.5 Một số phương thức trong PHPAGI . . . . . . . .

viii

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

36
36
37
37
37
37
38
38
39
39
39

40
40

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

41
41
41
41
42
43
43
44

48
48
48
48
50
50
50
52
52
52
53


MỤC LỤC

3.4
3.5

Xây dựng Dialplan . . . . . .
Định dạng âm thanh và video
3.5.1 Định dạng âm thanh .
3.5.2 Định dạng video . . .

.
.
.
.

.
.

.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.

.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

4 HỆ THỐNG E-LEARNING
4.1 GIỚI THIỆU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 So sánh các giải pháp conference sử dụng công nghệ
phần mềm với hệ thống E-learning . . . . . . . . . .
4.3 Các công nghệ sử dụng . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Quy trình xử lý chức năng . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Cài đặt tổng đài . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.1 Yêu cầu hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.2 Cài đặt Asterisk . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.2.1 Download và bung nén . . . . . . . .
4.5.2.2 Cài đặt LibPRI . . . . . . . . . . . .
4.5.2.3 Cài đặt DAHDI . . . . . . . . . . . .
4.5.2.4 Cài đặt Asterisk . . . . . . . . . . .
4.5.2.5 Cài đặt asterisk addon . . . . . . . .
4.5.2.6 Asterisk RealTime SIP . . . . . . . .
4.5.3 Cài đặt PHPMyAdmin . . . . . . . . . . . . .
4.5.3.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.3.2 Các chức năng của Phpmyadmin . .
4.5.3.3 Cài đặt . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.4 Cài đặt các module kèm theo . . . . . . . . .
4.5.4.1 App_transcoder . . . . . . . . . . .
4.5.4.2 App_conference . . . . . . . . . . .
4.5.4.3 FFasterisk . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.4.4 Crontab . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6 Chức năng chính của hệ thống E-learning . . . . . . .
4.6.1 Chức năng của Website . . . . . . . . . . . . .
4.6.2 Chức năng của tổng đài Asterisk . . . . . . .
4.7 Vận hành hệ thống E-learning . . . . . . . . . . . . .

ix

.

.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

. . .
phần
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .

. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.

.

. . . .
cứng,
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .

54
56
56
57
58
58
59
60
61
62
62
63
63
64
64
64
64
65
66
66
66
67
68
68
68
69
70
70
70
71

71


MỤC LỤC

4.7.1
4.7.2
4.7.3
4.7.4
4.7.5
4.7.6

Quản lý hệ thống E-learning . . . .
Đăng ký thành viên . . . . . . . . .
Khởi tạo phòng học . . . . . . . . .
Đăng ký phòng học . . . . . . . . .
Cài đặt và cấu hình softphone . . .
Sử dụng hệ thống học trực tuyến .
4.7.6.1 Dịch vụ học trực tuyến . .
4.7.6.2 Dịch vụ xem lại bài giảng

.
.
.
.
.
.
.
.

71
73
74
74
76
80
80
84

5 KẾT LUẬN
5.1 Kết quả đạt được . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Những hạn chế còn tồn tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Hướng nghiên cứu và phát triển . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

85
85
86
86

Tài liệu tham khảo

87

x

.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.


Danh sách hình vẽ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

Cấu hình của mạng điện thoại VoIP . . .
Sự kết nối 2 thiết bị đầu cuối . . . . . .
Kết nối từ máy tính tới máy tính . . . .
Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại
Kết nối từ điện thoại đến điện thoại . . .
Các thành phần của H323 . . . . . . . .

Các thành phần của SIP . . . . . . . . .
Giao thức IAX . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.

6
7
13
14
14
16
18
20

2.1
2.2
2.3

Sơ đồ tổng quát hệ thống asterisk . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Các hình thức kết nối cổng FXO và FXS . . . . . . . . . . . . . .
Mô hình tổng đài tích hợp ứng dụng IVR . . . . . . . . . . . . . .

27

30
39

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Mô hình thực thể mối kết hợp . . . . . . . . . . . . . . .
Sơ đồ xử lý chức năng với đối tượng nhóm Member . . .
Sơ đồ xử lý chức năng với đối với nhóm Administrator và
Sơ đồ giao tiếp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Giao diện phần mềm Format Factory . . . . . . . . . . .

. . . . .
. . . . .
Teacher
. . . . .
. . . . .

43
48
49
51
56

4.1
4.2
4.3

4.4
4.5
4.6

Sơ đồ tính năng xem bài giảng . .
Sở đồ tính năng học trực tuyến .
Giao diện phpmyadmin . . . . . .
Giao diện trang quản trị . . . . .
Giao diện đăng ký extension(dành
Giao diện tạo phòng học . . . . .

.
.
.
.
.
.

61
62
68
72
73
74

xi

.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
cho người dùng)
. . . . . . . . . .

.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.


DANH SÁCH HÌNH VẼ

4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13

4.14
4.15
4.16
4.17

Giao diện xem mã phòng học . . . . . . . . . . . . .
Giao diện đăng ký phòng học . . . . . . . . . . . . .
Giao diện 3CX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cấu hình 3CX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cấu hình camera cho giảng viên . . . . . . . . . . . .
Giao diện Portgo sau khi cài đặt . . . . . . . . . . . .
Đăng ký số điện thoại trên Portgo . . . . . . . . . . .
Giảng viên gửi video khi tham gia vào phòng học . .
Học viên nhận bài giảng từ giảng viên trên máy tình
Học viên nhận bài giảng từ giảng viên trên điện thoại
Giảng viên quản lý học viên trong lớp . . . . . . . . .

xii

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

75
75
76
77
78
79
80
81
82
82
83


Danh sách bảng
2.1
2.2

Bảng danh sách thư mục trong asterisk . . . . . . . . . . . . . . .
Bảng danh sách tập tin cấu hình trong asterisk . . . . . . . . . .

32
34

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12

Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng

Bảng

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

44
44
44
45
45
45
46
46
46
47
47
48

4.1

Bảng so sánh tổng đài với các giải pháp khác

. . . . . . . . . . .

60

dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ
dữ

liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu
liệu

liệu

groupuser . . . .
monhoc . . . . .
khoa . . . . . . .
protocol . . . . .
user . . . . . . .
room . . . . . .
chitietphonghoc
quanlyphonghoc
setting . . . . .
video . . . . . .
tailieu . . . . . .
h263 . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

xiii

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG
NGHỆ VOIP
Ứng dụng VoIP đầu tiên được phát triển năm 1995 bởi một công ty của
Israeli tên là VocalTel. Ứng dụng này là phần mềm điện thoại internet chạy trên

máy tính cá nhân giống như điện thoại PC ngày nay sử dụng card âm thanh,
microphone, loa. Ý tưởng của nó là sử dụng các phương pháp nén tín hiệu thoại
rồi chuyển chúng vào các gói IP và truyền qua mạng Internet. Ứng dụng VoIP
đầu tiên này nói chung còn gặp phải nhiều vấn đề như: độ trễ, chất lượng còn
thấp và không tương thích với các mạng ngoài. Mặc dù vậy, sự ra đời của nó cũng
là một bước đột phá quan trọng. Kể từ đó đến nay, công nghệ VoIP phát triển
ngày càng nhanh.
VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự (analog) vào tín hiệu số
(digital) trước khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đầu nhận.
Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ
nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho
phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay
dùng microphone.
VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dài qua mạng dữ liệu IP có sẵn thay vì
phải được truyền qua mạng PSTN (public switched telephone network). Ngày
nay nhiều công ty đã thực hiện giải pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những
cuộc gọi đường dài giữa nhiều chi nhánh xa nhau.

1


1.1. Khái niệm

Trước đây, khi dựa vào giao tiếp thoại trên mạng PSTN. Trong suốt cuộc gọi
giữa hai địa điểm, đường kết nối thì được dành riêng cho bên thực hiện cuộc gọi.
Không có thông tin khác có thế truyền qua đường truyền này, cho dù vẫn còn
thừa lượng băng thông sẵn dùng. Sau đó với sự xuất hiện của mạng giao tiếp dữ
liệu, nhiều công ty đã đầu tư cho mạng giao tiếp dữ liệu để chia sẽ thông tin với
nhau, trong khi đó thoại và fax vẫn tiếp tục sử dụng mạng PSTN.
Nhưng ngày nay điều này không còn là vấn đề nữa, với sự phát triển nhanh

chóng và được sử dụng rộng rãi của IP, chúng ta đã tiến rất xa trong khả năng
giảm chi phí trong việc hỗ trợ truyền thoại và dữ liệu. Giải pháp tích hợp thoại
vào mạng dữ liệu và cùng hoạt động bên cạnh với hệ thống PBX hiện tại hay
những thiết bị điện thọai khác, để đơn giản cho việc mở rông khả năng thoại cho
những vị trí ở xa.
Mặc dù những khái niệm về VoIP là đơn giản, tuy nhiên để thực hiện và ứng
dụng VoIP là phức tạp. Để gửi giọng nói, thông tin phải được tách biệt thành
những gói số liệu (packets). Gói số liệu là những phần thông tin được chia nhỏ
để dễ dàng cho việc gửi đi, cũng có thể dùng kỹ thuật nén các gói để tiết kiệm
băng thông. Các gói số liệu được ghép lại tại nơi nhận, giải mã ra tín hiệu analog
để phục hồi âm thanh

1.1

Khái niệm

VoIP là công nghệ cho phép truyền thông tin thoại từ nơi này sang nơi khác
thông qua các mạng sử dụng giao thức IP (Internet Protocol) để truyền tải
thông tin. VoIP cũng thường được biết đến dưới một số tên khác như: điện thoại
internet, điện thoại IP, điện thoại dải rộng (Broadband Telephony), . . .
Ở điện thoại thông thường, tín hiệu thoại được lấy mẫu với tần số 8 KHz sau
đó lượng tử hóa 8 bit/mẫu và được truyền với tốc độ 64 KHz đến mạng chuyển
mạch rồi truyền tới đích. Ở phía thu, tín hiệu này sẽ được giải mã thành tín hiệu
ban đầu.
Công nghệ VoIP cũng không hoàn toàn khác với điện thoại thông thường. Đầu
tiên, tín hiệu thoại cũng được số hóa, nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng
PSTN qua các trường chuyển mạch, tín hiệu thoại được nén xuống tốc độ thấp
rồi đóng gói, truyền qua mạng IP. Tại bên thu, các luồng thoại sẽ được giải nén

2

1.2. Đặc điểm của dịch vụ VoIP

thành các luồng PCM 64 rồi truyền tới thuê bao bị gọi.

1.2

Đặc điểm của dịch vụ VoIP

Sự phát triển của dịch vụ VoIP đã đem theo rất nhiều lợi ích. Dưới đây là
một số ưu nhược điểm của nó.

1.2.1

Ưu điểm của điện thoại IP

- Gọi điện thoại giá rẻ: Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với
dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài
giá rẻ với chất lượng chấp nhận được. Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển
khai, chi phí cho một cuộc gọi đường dài sẽ chỉ tương đương với chi phí
truy nhập internet. Nguyên nhân dẫn đến chi phí thấp như vậy là do tín
hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu
quả cao. Đồng thời, kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64 kbps
xuống thấp tới 8 kbps (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T) kết
hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc
truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tài
nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ.
So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP, ta
thấy chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra

để duy trì cho một kênh 64 kbps suốt từ đầu cuối này tới đầu cuối kia thông
qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí này đối với các cuộc gọi đường dài
(liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn. Trong trường hợp cuộc gọi qua mạng IP,
người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì kênh 64 kbps đến Gateway
của nhà cung cấp dịch vụ tại địa phương. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại
IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua
mạng IP một cách có hiệu quả nhất để tới được Gateway nối tới một mạng
điện thoại khác có người liên lạc đầu kia. Việc kết nối như vậy làm giảm
đáng kể chi phí cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64 kbps đó được thay thế
bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.

3


1.2. Đặc điểm của dịch vụ VoIP

- Tính thống nhất: Hệ thống VoIP có thể tích hợp cả mạng thoại, mạng
số liệu và mạng báo hiệu. Các tín hiệu thoại, dữ liệu, báo hiệu có thể cùng
đi trên một mạng IP. Việc này sẽ giảm đáng kể chi phí đầu tư.
- Khả năng mở rộng: Nếu như các hệ thống tổng đài 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. Chính
tính năng mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở
rộng dễ dàng hơn so với điện thoại truyền thống.
- Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý:
Gói thông tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết
lập kênh nào. Gói chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông
tin đã có thể đến được đích. Do vậy, việc điều khiển cuộc gọi trong mạng
IP chỉ cần tập trung vào chức năng cuộc gọi mà không phải tập trung vào
chức năng thiết lập kênh.

- Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên
băng thông cung cấp cho một cuộc liên lạc là cố định (một kênh 64 kbps)
nhưng trong điện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh
hoạt hơn nhiều. Khi một cuộc liên lạc sẽ cho chất lượng thoại tốt nhất có
thể, nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của
từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận được nhằm phục
vụ cùng lúc được nhiều người nhất. Điểm này cũng là một yếu tố làm tăng
hiệu quả sử dụng của điện thoại IP. Việc quản lý băng thông một cách tiết
kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn như
truyền hình hội nghị, điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ người ta đã
không thực hiện vì chi phí quá cao.
- Nhiều tính năng dịch vụ: Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra
nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại. Ví dụ cho biết thông tin về người
gọi tới hay một thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ
cần một thiết bị đầu cuối duy nhất (Ví dụ như một thiết bị IP Phone có
thể có một số điện thoại dành cho công việc, một cho các cuộc gọi riêng
tư).

4


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Khả năng multimedia: Trong một “cuộc gọi” 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 nói chuyện bên kia.

1.2.2

Nhược điểm của điện thoại IP

- 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 các
gói bị thất lạc. . . Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải
đủ mạnh 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 và 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.
- Vấn đề bảo mật: Mạng Internet là một mạng có tính rộng khắp và hỗn
hợp (hetorogenous network). Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau
cùng các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy
không có gì đảm bảo rằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng như số liên
lạc truy nhập sử dụng dịch vụ của người dùng được giữ bí mật.

1.3

Các thành phần trong mạng VoIP

Mạng VoIP phải có khả năng thực hiện các chức năng mà mạng điện thoại
công cộng thực hiện, ngoài ra phải thực hiện chức năng của một gateway giữa
mạng IP và mạng điện thoại công cộng. Thành phần của mạng điện thoại IP có
thể gồm các phần tử sau đây:
- Thiết bị đầu cuối

5


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Mạng truy nhập IP
- Gateway
- Gatekeeper

Hình 1.1: Cấu hình của mạng điện thoại VoIP

1.3.1

Thiết bị đầu cuối

Một thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có
thể được kết nối với mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết
bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc tới
một thuê bao khác trong mạng SCN. Các cuộc gọi đó sẽ được nằm dưới sự giám
sát của GK mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký. Một thiết bị đầu cuối
có thể bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H.225.
- Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H.245.

6


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông

tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị
hoặc phần tử mạng.
- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự
kiện (truy nhập, cảnh bảo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được
ghi ra thiết bị ngoại vi.

Hình 1.2: Sự kết nối 2 thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối có thể là một phần mềm máy tính (softphone), điện thoại
IP (IP Phone) đơn giản hoặc cả một hệ thống hội nghị truyền hình cao cấp.

1.3.2

Mạng truy nhập IP

Là các loại mạng dữ liệu sử dụng giao thức TCP/IP, phổ biến nhất là mạng
Internet.
Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy
nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Sau đây là một vài loại giao
diện truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP :

7


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

• Truy nhập PSTN
• Truy nhập ISDN

• Truy nhập LAN
• Truy nhập GSM
• Truy nhập DECT
Đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, một vài loại khác đang được
nghiên cứu để sử dụng cho mạng điện thoại IP. Đặc điểm của các giao diện này
có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi điện thoại IP.

1.3.3

Gateway

Gateway là một phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323.
Nó đóng vai trò làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự
chuyển tiếp từ mạng H.323 (ví dụ như mạng LAN hay mạng Internet) sang mạng
phi H.323 (ví dụ mạng chuyển mạch kênh hay PSTN). Một Gateway có thể kết
nối vật lý với một hay nhiều mạng IP hay với một hay nhiều mạng chuyển mạch
kênh. Một Gateway có thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh
thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại. Một hay nhiều chức năng này
có thể thực hiện trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.
1.3.3.1

Gateway báo hiệu SGW

Cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh. Gateway
báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong mạng IP (ví dụ
H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2, CCS7). Gateway
báo hiệu có các chức năng sau:
- Kết nối các giao thức điều khiển cuộc gọi.
- Kết nối báo hiệu từ mạng chuyển mạch kênh: phối hợp hoạt động với các
chức năng báo hiệu của Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.

8


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Báo hiệu: chuyển đổi báo hiệu giữa mạng IP với báo hiệu mạng chuyển
mạch kênh khi phối hợp hoạt động với Gateway điều khiển truyền tải kênh
thoại.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết nối mạng chuyển mạch gói.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối
với thiết bị đầu cuối.
- Quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
- Ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Báo cáo các bản tin sử dụng : báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết
bị ngoại vi.
1.3.3.2

Gateway truyền tải kênh thoại MGM

Cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hoá. Nó sẽ
chuyển đổi giữa các mã hoá trong mạng IP với các mã hoá truyền trong mạng
chuyển mạch kênh. Gateway truyền tải kênh thoại bao gồm các khối chức năng
sau:
- Chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh thông
tin truyền và nhận.
- Chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và
mạng chuyển mạch kênh bao gồm việc chuyển đôỉ mã hoá và triệt tiếng
vọng.

- Dịch mã hoá: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển
mạch kênh.
- Giao diện với mạng chuyển mạch kênh: kết nối và điều khiển các kênh mang
thông tin từ mạng chuyển mạch kênh.

9


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch
kênh: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, Fax, dữ liệu của mạng
chuyển mạch kênh và các gói dữ liệu trong mạng IP. Nó cũng thực hiện các
chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng,
mã hoá, chuyển đổi tín hiệu Fax và điều tiết tốc độ modem tương tự. Thêm
vào đó, nó còn thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu mã đa tần DTMF
trong mạng chuyển mạch kênh và các tín hiệu thích hợp trong mạng IP khi
các bộ mã hoá tín hiệu thoại không mã hoá tín hiệu mã đa tần DTMF.
Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch
kênh cũng có thể thu nhập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh
đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển
cuộc gọi.
- Quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
- Ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết
bị ngoại vi.
1.3.3.3

Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC

Đóng vai trò phần tử kết nối giữa Gateway báo hiệu và Gatekeeper. Nó cung
cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kên
thoại, nhận thông tin báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu
và thông tin báo hiệu của mạng IP từ Gatekeeper. Gateway điều khiển truyền
tải kênh thoại bao gồm các chức năng sau:
- Truyền và nhận các bản tin.
- Xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của người sử dụng, thiết bị
hoặc các phần tử mạng.
- Điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của Gateway. Chức
năng này bao gồm tất cả các điều khiển kết nối logic của Gateway.

10


1.3. Các thành phần trong mạng VoIP

- Báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng chuyển mạch
kênh trong quá trình phối hợp hoạt động với Gateway báo hiệu.
- Quản lý: giao tiêp với hệ thống quản lý mạng.
- Ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết
bị ngoại vi.

1.3.4

Gatekeeper

Có thể xem gatekeeper như là bộ não của hệ thống mạng điện thoại IP. Nó

cung cấp chức năng quản lý cuộc gọi một cách tập trung và một số các dịch vụ
quan trọng khác như là: nhận dạng các đầu cuối và gateway, quản lý băng thông,
chuyển đổi địa chỉ (từ địa chỉ IP sang địa chỉ E.164 và ngược lại), chịu trách
nhiệm quản lý việc đăng ký hay tính cước, . . . Gatekeeper có thể tham gia vào
việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định đường dẫn
để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper có thể
bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng chuyển đổi địa chỉ E.164 (Số E.164 là số điện thoại tuân thủ
theo cấu trúc và kế hoạch đánh số được mô tả trong khuyến nghị E.164 của
liên minh viễn thông quốc tế ITU): chuyển đổi địa chỉ E.164 sang địa chỉ
IP và ngược lại để truyền các bản tin, nhận và truyền địa chỉ IP để truyền
các bản tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
- Chức năng dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các
kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
- Chức năng dịch địa chỉ kênh: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo
hiệu, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
- Chức năng giao tiếp giữa các Gatekeeper: thực hiện trao đổi thông tin giữa
các Gatekeeper.

11