Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống thoại doanh nghiệp sử dụng VoIP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

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

NGUYỄN ĐỨC HÙNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
BUSINESS CHO DOANH NGHIỆP SỬ DỤNG
VOIP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS. PHẠM CÔNG HÙNG

HÀ NỘI – 2010


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
VoIP – công nghệ truyền tải thoại trên nền IP là một công nghệ mới đang rất
phát triển và tương lai có khả năng thay thế mạng thoại truyền thống PSTN. Do
vậy, việc phát triển những ứng dụng cho hệ thống VoIP đang là một lĩnh vực nghiên
cứu đầy tiềm năng. “Hệ thống Business” là một ứng dụng mang tính giải pháp cho
các doanh nghiệp kinh doanh VoIP, bên cạnh những tính năng giống mạng PSTN,
hệ thống thoại Business còn cung cấp các tính năng ưu việt mà hệ thống PSTN
không có khả năng đáp ứng được.
Trong phần đầu, em sẽ nghiên cứu và giới thiệu về giao thức báo hiệu SIP.
Đây là giao thức hay dùng nhất trên mạng thoại VoIP. Phần tiếp theo là phân tích,
thiết kế hệ thống Business.

Dựa trên hệ thống đã khai thác trên thế giới, em xây dựng một hệ thống mới
có những chức năng của những doanh nghiệp kinh doanh thoại và thiết kế cơ sở dữ
liệu, xây dựng các module và chương trình chính, xây dựng giao diện quản lý của
hệ thống cho người sử dụng.
Hệ thống mới được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế tại Việt Nam,
nhằm đem lại hiệu quả cao với tính năng đa dạng, dịch vụ ưu việt nhằm dần thay
thế hệ thống PSTN mà vẫn đảm bảo các thói quen trong mạng PSTN truyền thống.

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

1 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỒ ÁN...................................................................................................... 1
MỤC LỤC................................................................................................................... 2
DANH SÁCH CÁC HÌNH ......................................................................................... 4
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ 5
BẢNG VIẾT TẮT....................................................................................................... 5
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ............................................................................... 9
1.1. Tính ứng dụng của đề tài .................................................................................. 9
1.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài...................................................................... 11
Chương 2: CÁC KHÁI NIỆM VÀ KIẾN THỨC LIÊN QUAN .............................. 12
2.1. Giới thiệu tổng quan về VoIP......................................................................... 12
2.2. Tổng quan về giao thức SIP ........................................................................... 15
2.2.1. Lịch sử phát triển của giao thức SIP........................................................ 15
2.2.2. Chức năng của giao thức SIP................................................................... 16
2.2.3. Các đặc tính của giao thức SIP ................................................................ 18

2.2.4. SIP và các giao thức liên quan................................................................. 19
2.3. Các thành phần trong mạng Voip sử dụng giao thức báo hiệu SIP ............... 31
2.3.1. SIP User Agent ........................................................................................ 31
2.3.2. Back-to-Back User Agent - B2BUA ....................................................... 32
2.3.3. SIP Gateways........................................................................................... 33
2.3.4. SIP Proxy Server...................................................................................... 35
2.3.5. SIP Registrar Server ................................................................................ 38
2.3.6. Redirect Server ........................................................................................ 40
2.4. Một số ví dụ về giao thức báo hiệu SIP ......................................................... 45
2.4.1. Thiết lập phiên ......................................................................................... 46
2.4.2. Thiết lập phiên với sự tham gia của Proxy Server................................... 53
2.4.3. Cuộc gọi từ SIP tới PSTN và từ PSTN vào SIP qua Gateway ................ 62
Chương 3: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BUSINESS .............................. 68
3.1. Giới thiệu chung ............................................................................................. 68
3.2. Các chức năng của thành phần trong hệ thống Business .............................. 71
3.2.1 OpenSer .................................................................................................... 72
3.2.2 Radius server ............................................................................................ 73
3.2.3 MySQL ..................................................................................................... 76
3.3.4. Apache – HTTP server ............................................................................ 77
3.3. Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu hệ thống ....................................................... 79
3.3.1 Bảng Company ......................................................................................... 80
3.3.2 Bảng Gateway........................................................................................... 81
3.3.3 Bảng Gid (Số máy lẻ) ............................................................................... 82
3.3.4 Bảng subscriber (Số thuê bao).................................................................. 83
3.3.5 Bảng Register............................................................................................ 84
3.3.5 Bảng Location........................................................................................... 84
3.3.6 Bảng Area ................................................................................................. 85
3.3.6 Bảng CDR................................................................................................. 86
Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

2 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

Chương 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH............................................................ 86
4.1. Module Routing (định tuyến) ......................................................................... 86
4.2. Module CDR .................................................................................................. 90
4.3. Cài đặt và vận hành hệ thống ......................................................................... 92
4.3.1 Cài đặt Openser......................................................................................... 92
4.3.2. Radius Client ........................................................................................... 92
4.3.3. Radius Server........................................................................................... 93
4.3.4. RTPProxy ................................................................................................ 93
4.3.5 Mysql ........................................................................................................ 94
4.4. Vận hành hệ thống.......................................................................................... 94
KẾT LUẬN............................................................................................................... 97
Tài liệu tham khảo..................................................................................................... 98

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

3 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mô hình mạng thoại doanh nghiệp sử dụng dịch vụ VoIP................... 10
Hình 2.1. Cấu trúc header của giao thức RTP....................................................... 24
Hình 2.2. Sip User Agent ......................................................................................... 32
Hình 2.3. Mạng SIP với các gateway chuyển đổi giao thức báo hiệu................... 34

Hình 2.4. Chức năng của Proxy Server .................................................................. 36
Hình 2.5. Qúa trình gửi bản tin INVITE................................................................ 38
Hình 2.6. Register sever và quá trình đăng kí ........................................................ 39
Hình 2.7. Redirect sever........................................................................................... 40
Hình 2.8. Mô tả thiết lập phiên................................................................................ 46
Hình 2.9. Báo hiệu với sự có mặt của proxy server................................................ 55
Hình 2.10. Cuộc gọi từ SIP tới PSTN qua Gateway............................................... 63
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống Business .......................................................................... 68
Hình 3.2 Sơ đồ thực hiện cuộc gọi trên hệ thống Business................................... 70
Hình 3.3. Hình vẽ quan hệ giữa các bảng trong hệ thống Business..................... 79
Hình 4.1. Thuật toán Routing ................................................................................. 88
Hình 4.2. Kiểm tra tiến trình Openser .................................................................... 95
Hình 4.3. Kiểm tra tiến trình Rtpproxy ................................................................... 95
Hình 4.4. Kiểm tra tiến trình B2BUA và tiến trình radius client .......................... 96
Hình 4.4. Kiểm tra tiến trình radius........................................................................ 96

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

4 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các trường trong giao thức SDP.............................................................. 20
Bảng 2.2. RTCP Packet Types .................................................................................. 28
Bảng 2.3. Một số mã lỗi và các giải pháp khắc phục ............................................... 42
BẢNG VIẾT TẮT
STT
1

Từ viết

Từ đầy đủ

tắt
AGI

Asterisk Gateway

Ý nghĩa
Giao diện cổng Asterisk

Interface
2

ALG

Application-level gateway Gateway mức ứng dụng – thông
thường bao gồm tường lửa và
chuyển đổi địa chỉ ip từ địa chỉ
riêng sang địa chỉ công cộng

3

ARP

Address Resolution

Giao thức phân giải địa chỉ

Protocol
4

ATM

Asynchronous Transfer

Phương thức truyền không

Mode

đồng bộ

5

AVT

Audio/Video/Transport

6

B2BUA

Back to Back User Agent

7

CAS

Channel Associated

Báo hiệu kênh kết hợp

Signaling
8

CPL

Call Process Language

Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi

9

DHCP

Dyanmic Host

Giao thức cấu hình host động –

Configuaration Protocol

gửi các tham số cấu hình mạng

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

5 

Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

cho host khi có yêu cầu
10

DNS

Domain Name Service

Kỹ thuật hay dịch vụ ánh xạ từ
tên sang địa chỉ IP

11

HTTP

Hypertext Transfer

Giao thức truyền siêu văn bản

protocol
12

13

14

ICMP

IETF

IP

Internet Control Message

Giao thức tin nhắn điều khiển

Protocol

Internet

Internet Engineering Task

Tổ chức chuyên trách kỹ thuật

Force

mạng internet

Internet Protocol

Giao thức internet – giao thức
lớp 3 trong mô hình tham chiếu
OSI

15

IPTEL

IP Telephony

Điện thoại IP

16

ISDN

Integrated Services

Mạng số đa dịch vụ tích hợp

Digital Network
17

ISUP

ISDN User Part

Là một giao thức trong báo hiệu
số bảy, được sử dụng để thiết
lập cuộc gọi qua mạng PSTN

18

ITU

International

Tổ chức liên hợp viễn thông

Telecommunication

quốc tế

Union
19

IVR

Interactive Voice

Trả lời dưới dạng thoại có thể

Response

tương tác được

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

6 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

20

LAN

Local Area Network

21

MG

Media gateway

22

MGC

Media gateway controller

Mạng nội bộ

Bộ điều khiển các Media
Gateway

23

MMUSIC

Multiparty Multimedia

Giao thức điều khiển phiên

Session Control

truyền thông đa phương tiên
nhiều đối tác

24

NAT

Network Address

Giao thức chuyển đổi địa chỉ từ

Translation

địa chỉ Private sang địa chỉ IP
Public

25

OSI

Open Systems

Mô hình liên kết hệ thống mở -

Interconnection

mô hình tham chiếu

26

PBX

Private Branch Exchange

Tổng đài chi nhánh riêng

27

PSTN

Public Switched

Mạng điện thoại chuyển mạch

Telephone Network

công cộng

Request for comment

Những khuyến nghị về các kỹ

28

RFC

thuật mạng internet
29

30

RTCP

RTP

Real Time Control

Giao thức điều khiển thời gian

Protocol

thực

Real Time Protocol

Giao thức thời gian thực – dùng
để vận chuyển các gói tin thoại
trọng mạng Voi

31

SBC

Session Boder controller

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

Thiết bị điều khiển biên

7 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

32

SDP

Session Descripsion

Giao thức miêu tả phiên

Protocol
33

SIP

Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

34

SMTP

Simple Mail Transfer

Giao thức truyền thư điện tử

Protocol

đơn giản

Transmisstion Control

Giao thức điều khiển truyền dẫn

Protocol

– giao thức lớp 4 trong mô hình

35

TCP

OSI
36

TLS

Transmission Layer

Bảo mật lớp truyền dẫn

Security
37

UA

User Agent

38

UAC

User Agent Client

39

UAS

User Agent Server

40

UDP

User Datagram Protocol

Tác nhân người dùng

Giao thức truyền tin không tin
cậy lớp 4 trong mô hình OSI

41

URI

Uniform Resource
Identifier

42

URL

Uniform Resource
Locator

43

VoIP

Voice over IP

Kỹ thuật thoại trên nền giao
thức IP

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

8 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Tính ứng dụng của đề tài
Công nghệ truyền thoại bằng giao thức IP là một công nghệ mới, cho phép
chúng ta có thể truyền tín hiệu thoại trên mạng chuyển mạch gói, thay vì bằng
chuyển mạch kênh. Với phương pháp này, các đặc trưng của dịch vụ thoại truyền
thống không những được giữ nguyên mà còn cho phép thêm vào đó những tính
năng tối ưu khác từng bước làm thay đổi bộ mặt của dịch vụ thoại.
Tuy nhiên, để sử dụng được những ưu điểm mà VoIP mang lại, các nhà cung
cấp dịch vụ phải nghiên cứu giải quyết hàng loạt những vấn đề kĩ thuật phức tạp, ví
dụ như việc báo hiệu trong mạng, kết nối giữa mạng VoIP với mạng thoại PSTN
truyền thống cũng như tận dụng được cơ sở vật chất có sẵn của mạng này, đảm bảo

chất lượng dịch vụ …Trong đó vấn đề quản lý thuê bao và định tuyến cuộc gọi
đóng một vai trò khá quan trọng. Khái niệm định tuyến là chỉ quá trình tìm ra các
tuyến đường cho các gói tin truyền đi trên mạng. Đối với mạng VoIP, định tuyến
được hiểu là quá trình tìm ra các tuyến đường để thiết lập kênh báo hiệu và kênh
truyền dẫn cho một cuộc gọi.
Có thể nói nếu giải quyết tốt bài toán quản lý thuê bao và định tuyến cuộc
gọi đồng nghĩa với việc giải quyết thành công bài toán kinh tế - bài toán quyết định
sự tồn tại và phát triển của một doanh nghiệp. Trong một vài năm gần đây, thị
trường viễn thông nói chung và thị trường VoIP nói riêng ở nước ta đang trở nên
khá nhộn nhịp với sự góp mặt của nhiều nhà cung cấp dịch vụ trong và ngoài nước.
Tuy nhiên đa phần trong số họ vẫn chưa đánh giá đúng vai trò cũng như tầm quan
trọng của vấn đề quản lý thuê bao và định tuyến cuộc gọi. Để hiểu rõ thực trạng
này, chúng ta sẽ nghiên cứu một mô hình hệ thống thoại doanh nghiệp sử dụng dịch
vụ VoIP sau:

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

9 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

STP

Switch
SS7

PSTN / ISD N

Hình 1.1. Mô hình mạng thoại doanh nghiệp sử dụng dịch vụ VoIP

Mô hình trên bao gồm các thành phần:
• Các đám mây mạng thể hiện mạng IP hoặc mạng internet của doanh
nghiệp.
• Các điện thoại IP, PC có hỗ trợ SIP phone, hay điện thoại truyền thống
được nối tới các đám mây mạng để kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ
thoại.
• Mô hình nhà cung cấp dịch vụ được biểu diễn bằng hình vuông ở chính
giữa bao gồm server, gateway, billing server và server dịch vụ.
• Công ty A, công ty B … là các công ty sử dụng dịch vụ thoại doanh
nghiệp của nhà cung cấp dịch vụ.
• Các nhà cung cấp dịch vụ VoIP khác: Là các nhà cung cấp hệ thống thoại
khác, mục đích kết nối này để mở rộng hệ thống mạng đến các nhà cung
cấp dịch vụ khác.

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

10 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

• Kết nối mạng PSTN: phục vụ cho việc gọi ra và gọi vào mạng thoại
doanh nghiệp.
Trong mô hình này, hệ thống của nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp các dịch
vụ thoại cho các công ty. Trên hình vẽ ta có thể thấy, các công ty có thể có nhiều
chi nhánh khác nhau, các chi nhánh được kết nối đến nhà cung cấp dịch vụ. Từ đó,
các chi nhánh có thể sử dụng dịch vụ thoại mà không còn cảm giác là khác nhau về
vị trí giữa các chi nhánh.
1.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, dưới sự giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện từ ban giám đốc công ty Viễn thông số - Tổng công ty truyền
thông đa phương tiện Việt Nam, dưới sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy Phạm Công
Hùng, em đã hoàn thành đồ án ‘Phân tích thiết kế hệ thống Business cho doanh
nghiệp sử dụng VoIP ". Để giải quyết bài toán trên, đồ án của em tập trung vào các
vấn đề sau:
• Tìm hiểu về VoIP và giao thức báo hiệu SIP.
• Thiết kế xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu quản lý các thuê bao trong hệ
thống.
• Nghiên cứu và cấu hình hệ thống Business sử dụng các mã nguồn mở có sẵn
trên mạng: Openser, Asterisk, B2BUA …

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

11 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VÀ KIẾN THỨC LIÊN QUAN
2.1. Giới thiệu tổng quan về VoIP
Trong một vài năm trở lại đây, sự ra đời và phát triển của công nghệ VoIP
dựa trên những tiến bộ trong công nghệ điện tử, kỹ thuật nén và xử lý tín hiệu cộng
với nền tảng kỹ thuật của giao thức Internet (IP - Internet Protocol) đã đánh dấu một
cuộc cách mạng trong lĩnh vực truyền dẫn thoại. Dịch vụ VoIP cho phép người
dùng có khả năng thực hiện các cuộc đàm thoại thông thường như trong dịch vụ
thoại PSTN truyền thống, ngoài ra nó còn bao gồm các dịch vụ khác như fax,
multimedia ... Tất cả đều được đảm bảo với cơ chế giám sát chất lượng dịch vụ QoS
rất nghiêm ngặt.
VoIP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, khai
thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và nó được

áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang
đến cho VoIP những ưu điểm sau:
+ Giảm chi phí cuộc gọi: Ưu điểm nổi bật nhất của dịch vụ VoIP 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 VoIP 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 vây 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:

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

12 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để duy
trì cho một kênh 64kbps 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 64kbps 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 64Kbps đã được thay
thế bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.
+ Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong dịch vụ
thoại VoIP, tín hiệu thoại, dữ liệu data và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên
cùng một mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư để xây dựng những
mạng riêng rẽ.
+ Khả năng mở rộng: Nếu như các hệ tổng đài thường là những hệ thống
kín, rất khó can thiệp điểu chỉnh thì các thiết bị trong mạng internet thường có khả
năng thêm vào những tính năng mới theo nhu cầu phát triển của hệ thống. Chính
tính mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ VoIP 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 64Kbps) nhưng
trong VoIP, việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn nhiều. Khi
Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

13 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho 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 VoIP. 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 VoIP 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).
+ 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.
Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm trên, công nghệ VoIP cũng có những
hạn chế như:
+ 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 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 và/hoặc phải có một cơ chế thực
hiện chức năng QoS (Quality of Service). Tất cả các điều này làm cho kỹ thuật thực

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

14 

Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện được trong những năm
trước đây.
+ Vấn đề bảo mật (security): 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.
Như vậy, VoIP thực sự là một loại hình dịch vụ mới rất có tiềm năng. Trong
tương lai, VoIP sẽ cung cấp các dịch vụ hiện có của điện thoại trong mạng PSTN và
các dịch vụ mới của riêng nó nhằm đem lại lợi ích cho đông đảo người dùng. Tuy
nhiên, VoIP với tư cách là một dịch vụ sẽ không trở nên hấp dẫn hơn PSTN chỉ vì
nó chạy trên mạng IP. Khách hàng chỉ chấp nhận loại dịch vụ này nếu như nó đưa
ra được một chi phí thấp và/hoặc những tính năng vượt trội hơn so với dịch vụ điện
thoại hiện tại
2.2. Tổng quan về giao thức SIP
Giao thức khởi tạo phiên (Session Intiation Protocol - SIP) là một giao thức
báo hiệu mới thuộc lớp ứng dụng trong mô hình tham chiếu OSI, được sử dụng để
thiết lập, định dạng và kết thúc các phiên Multimedia và các cuộc điện thoại
internet. SIP cũng có thể mời các thành phần khác tham gia vào các phiên đang tồn
tại, các cuộc hội thảo multicast. SIP hỗ trợ trong suốt việc ánh xạ tên và tái định
hướng các dịch vụ, hỗ trợ tính di động. SIP được coi là một phần của cấu trúc hội
thảo đa phương tiện internet, được thiết kế để tương thích với các giao thức khác
như TCP, UDP, IP, DNS…
2.2.1. Lịch sử phát triển của giao thức SIP
SIP khởi nguồn được phát triển bởi IETF Multi-Party Multimedia Session
Control Working Group, và được biết đến dưới cái tên MMUSIC. Phiên bản 1.0
được đệ trình như là một Internet-Draft vào năm 1997. Những thay đổi có ý nghĩa

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

15 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

đã được bổ sung vào giao thức và cho kết quả trong phiên bản hai, phiên bản này
cũng được đệ trình như là một bản Internet-Draft vào năm 1998. Giao thức SIP đã
đạt được Proposed Standard vào tháng 3 năm 1999 và đã được xuất bản thành RFC
2543 vào tháng 4 cùng năm. Tháng 9 năm 1999, nhóm khai thác phát triển SIP đã
được thành lập bởi IETF với mục đích nhận được sự quan tâm đang lớn dần đối với
giao thức này. Một phiên bản Internet-Draft của giao thức SIP bao gồm những sửa
lỗi và sự điều chỉnh gạn lọc làm cho dễ hiểu đã được công bố tháng 7 năm 2000, kí
hiệu RFC 2543 “bis”. Tài liệu này cuối cùng được xuất bản mang kí hiệu RFC
3261, thay thế phiên bản RFC 2543. Thêm vào đó, một vài tài liệu RFC về các mở
rộng của SIP cũng đã được xuất bản.
Sự phổ biến của SIP trong IETF đã dẫn tới việc hình thành các nhóm khai
thác và phát triển liên quan đến SIP khác. Nhóm nghiên cứu Giao Thức Khới Tạo
Phiên (Session Initiation Protocol) đã được thành lập nhằm mục đích nghiên cứu
các ứng dụng của SIP, phát triển thủ tục cho các mở rộng của SIP, và phát hành các
tài liệu thực hành tốt nhất về SIP. Nhóm làm việc này cũng công bố các gói SIP
event RFCs. Nhóm SIMPLE (SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging
Extensions) được thành lập để chuẩn hóa các giao thức cho các ứng dụng presence
and instant messaging. Các nhóm khác tạo ra các ứng dụng của SIP bao gồm: PSTN
and Internet Internetworking (PINT) và Service in the PSTN/IN requesting Internet
Services (SPIRITS).
2.2.2. Chức năng của giao thức SIP
SIP - Session Initial Protocol, giống như tên gọi đã chỉ ra, giao thức này cho
phép hai điểm đầu cuối thiết lập các phiên media với nhau. Những chức năng báo

hiệu chính của giao thức:
• Location of end points: Xác định các điểm đầu cuối tham gia vào các phiên
media.

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

16 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

• Contacting an end point to determine willingness to establish a session:
Liên lạc với các điểm đầu cuối để xác định xem các điểm đầu cuối này đã
sẵn sàng thiết lập phiên hay chưa.
• Exchange of media information to allow session to be established: Sau
khi xác định các đầu cuối đã sẵn sàng để tham gia vào phiên thì SIP cho
phép hai điểm đầu cuối này trao đổi các thông tin liên quan đến phiên media
trước khi phiên được thiết lập.
• Modification of existing media sessions: SIP cho phép định dạng lại một
phiên media đang diễn ra.
• Tear-down of existing media sessions: SIP trao đổi các bản tin để báo hiệu
kết thúc một phiên media.
SIP có sự kế thừa những ưu điểm của hai giao thức internet phổ biến nhất
hiện nay đó là: Hyper Text Transport Protocol (HTTP) – giao thức được sử dụng
cho trình duyệt web, Simple Mail Transport Protocol ( SMTP) – giao thức được sử
dụng cho thư điện tử. Từ HTTP, SIP được thiết kế dựa vào mô hình Client-Server
và trong đó có sử dụng cách đánh địa chỉ theo URL, URI. Từ SMTP, SIP dựa vào
kiểu mã hóa dưới dạng Text, không những thế SIP còn sử dụng các trường header.
Ví dụ, SIP sử dụng lại các header của SMTP như To, From, Date và Subject cho
các bản tin báo hiệu của nó.

SIP chỉ là một trong các giao thức của IETF hoạt động kết hợp với nhau
trong kiến trúc điều khiển, truyền số liệu đa phương tiện. Những giao thức này bao
gồm: RSVP dùng để giữ trước tài nguyên của mạng cho các phiên thông tin, RTP
để truyền thông tin trong thời gian thực với cơ chế phản hồi QoS, RSVP được sử
dụng để điều khiển việc truyền các luồng thông tin, SAP dùng để thông báo các
phiên truyền thông đa phương tiện thông qua multicast, SDP được sử dụng để mô tả
các phiên thông tin. Tuy nhiên hoạt động của SIP không phụ thuộc vào bất kỳ giao
thức nào trong số đó.

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

17 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

SIP ngoài việc sử dụng các giao thức đã có của IETF như HTTP và SMTP
nó còn sử dụng kết hợp với các giao thức khác như: thoả thuận môi trường truyền
bằng SDP (Session Description Protocol), môi trường truyền dùng RTP/RTCP,
phân giải tên và sự di động bằng DHCP và DNS.
2.2.3. Các đặc tính của giao thức SIP
SIP được thiết kế phục vụ cho mục đích lâu dài của điện thoại Internet và hội
nghị đa phương tiện. Rất nhiều sự quan tâm được tập trung vào việc phát triển SIP
để đảm bảo giao thức này trở thành cơ sở cho thông tin trên Internet. Dưới đây là
một số đặc điểm nổi bật tổng quát của SIP.
* Simplicity (Tính đơn giản): không giống như các giao thức khác cho
Internet và thoại, SIP sử dụng các bản tin dạng text nên có thể dễ dàng đọc được.
Thêm vào đó các giao thức vốn có vẫn được sử dụng ví dụ như HTTP 1.1. Điều này
làm cho giao thức này trở nên rất dễ khắc phục sự cố và tích hợp với các ứng dụng
khác.

* Efficiency (Hiệu quả): giao thức ở phía trên SIP có ảnh hưởng nhỏ đến
hiệu suất truyền thông, bởi vì các chức năng báo hiệu sử dụng một phần nhỏ băng
thông so với các luồng truyền thông.
* Scalability (Khả năng co giãn): Server không cần duy trì các thông tin
trạng thái về các phiên truyền thông SIP trên UDP. Do đó một server có thể điều
khiển một cách hiệu quả nhiều client. Vòng lặp bản tin định tuyến có thể sử dụng tài
nguyên mạng rộng khắp, trở nên phổ biến khi mạng được mở rộng. SIP sẽ phát hiện
và ngăn chặn vòng lặp bản tin định tuyến, điều này cải thiện hoạt động của mạng
lớn.
* Flexibility (Tính mềm dẻo): Do SIP sử dụng SDP để thoả thuận việc
codec, bất kỳ codec nào có thể được sử dụng đều được đăng ký với IANA. So sánh
điều này với H.323, ta thấy được sự khác biệt. Bởi vì trong H.323 các chuẩn codec

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

18 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

được định nghĩa rõ ràng và ít thay đổi, còn các chuẩn khác cùng chia sẻ trường dành
cho chuẩn không được sử dụng thường xuyên.
* Support for Mobility (Hỗ trợ sự di động): Mô hình SIP cho phép người
sử dụng có thể di chuyển từ thiết bị đầu cuối này sang thiết bị đầu cuối khác mà
không nhất thiết phải cùng loại. Giao thức này đưa ra sự hỗ trợ rất mạnh cho việc
ủy nhiệm, tái định hướng, do đó người sử dụng có thể tùy ý lựa chọn việc che dấu
hay không vị trí thực tế của họ.
* User progammabiity (Khả năng lập trình của người sử dụng): Ngoài
việc hỗ trợ cho điện thoại truyền thống, SIP có thể khai thác tốt ngôn ngữ xử lý
cuộc gọi (CPL). Điều này cho phép người sử dụng đưa ra những quy luật phức tạp

cho server mà không cần quan tâm xem ai liên lạc với họ, vị trí, thời điểm, và loại
phương tiện truyền dẫn.
* Extensibility (Khả năng mở rộng): Người thiết kế giao thức không thể
đoán trước được tất cả các yêu cầu cho giao thức. Điều này cho phép việc cải tiến
và mở rộng giao thức trong khi vẫn đảm bảo hoạt động nhịp nhàng với phiên bản
cũ. Thêm vào đó, các tuỳ chọn không được sử dụng sẽ bị loại bỏ để giao thức không
bị cồng kềnh.
2.2.4. SIP và các giao thức liên quan
Như đã trình bày ở trên, SIP có sử dụng một số giao thức khác để phục vụ
cho họat động của nó. Dưới đây ta xét đến một số giao thức có liên quan đó.
Session Description Protocol
Giao thức mô tả phiên SDP được phát triển bởi nhóm nghiên cứu IETF
MMUSIC. Mục đích đầu tiên của SDP là mô tả những phiên multicast thiết lập trên
multicast backbone (MBONE) của mạng internet. Ứng dụng đầu tiên của SDP là
bởi giao thức thử nghiệm Session Announcement Protocol (SAP) sử dụng để truyền
và nhận những thông cáo của các phiên MBONE. Các bản tin SAP mang những

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

19 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

phần thân bản tin SDP, và là một mẫu sử dụng của SDP trong SIP. Mặc dù được
thiết kế cho multicast nhưng SDP đã được ứng dụng cho nhiều bài toán về mô tả
các phiên đa phương tiện nói chung được thiết lập bởi SIP.
SDP bao gồm những thông tin sau về các phiên truyền tải:
•

IP Address ( địa chỉ IPv4 hay host name)

•

Port number (sử dụng bởi UDP or TCP cho vận chuyển)

•

Media type (audio, video, interactive whiteboard, …)

•

Media encoding scheme (PCM A-Law, MPEG II video, …).

Thêm vào đó, SDP còn bao gồm những thông tin sau:
•

Subject of the session (chủ đề phiên)

•

Start and stop times (thời gian bắt đầu và kết thúc phiên)

•

Contact information about the session. (thông tin liên lạc về phiên)

Cũng giống như SIP, SDP sử dụng mã hóa Text. Một bản tin SDP là kết hợp của
một loạt các dòng, gọi là trường có tên viết tắt bởi một ký tự đơn và có yêu cầu về
thứ tự để đơn giản hóa cú pháp. Tập hợp các trường SDP được liệt kê trong bảng

2.1 sau đây:
Bảng 2.1. Các trường trong giao thức SDP
Trường Tên

Tùy chọn

v=

Phiên bản giao thức

m

o=

Người tạo và định nghĩa phiên

m

s=

Tên phiên

m

i=

Thông tin phiên

o

u=

URI

o

e=

Địa chỉ hòm thư

o

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

20 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

p=

Số điện thoại

o

c=

Thông tin kết nối

M

b=

Thông tin băng thông

o

t=

Thời gian bắt đầu và kết thúc
phiên

m

r=

Thời gian lặp lại

o

z=

Múi giờ

o

k=

Mã hóa

o

a=

Dòng thuộc tính

o

m=

Thông tin về dữ liệu

o

a=

Thuộc tính dữ liệu

o

SDP không được thiết kế với khả năng dễ dàng mở rộng, và những qui tắc về
cú pháp rất nghiêm ngặt. Cách duy nhất để mở rộng hay thêm vào những khả năng
cho SDP là định nghĩa một loại thuộc tính mới. Tuy nhiên, những loại thuộc tính
không được biết có thể âm thầm bị bỏ qua. Trong cú pháp của SDP, nhất thiết
không được bỏ qua những trường “Unknown”, một trường vắng mặt bắt buộc hay
một dòng sai thứ tự. Sau đây là một ví dụ về bản tin SDP bao gồm nhiều trường tùy
chọn:
v=0
o=johnston 2890844526 2890844526 IN IP4 43.32.1.5
s=SIP Tutorial

i=This broadcast will cover this new IETF protocol
u= />e=Alan Johnston
p=+1-314-555-3333 (Daytime Only)
c=IN IP4 125.45.3.56/23
b=CT:144

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

21 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

t=2877631875 2879633673
m=audio 49172 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
m=video 23422 RTP/AVP 31
a=rtpmap:31 H261/90000

Mẫu thông dụng của bản tin SDP là:
X=ThamSo1 Thamso2 ... ThamSoN

Dòng chữ bắt đầu với ký tự đơn x. Không bao giờ có khoảng trắng giữa kí tự với
dấu =, và có chính xác một khoảng trống giữa mỗi thông số. Mỗi trường có một số
của thông số đã được định nghĩa. Mỗi dòng kết thúc bởi CRLF.
Ứng dụng của SDP trong SIP
Loại message body chuẩn trong SIP là application/sdp. Bên gọi sẽ liệt kê
những khả năng truyền thông mà họ sẵn sàng đáp nhận trong SDP của cả bản tin
INVITE hoặc ACK. Bên bị gọi liệt kê các khả năng truyền thông trong bản tin đáp
ứng 200 OK tới bản tin INVITE. Phổ biến hơn, lời mời hay trả lời có thể có trong

các bản tin INVITE, PRACK, hay UPDATE hay trong việc gửi tin cậy các đáp ứng
18x hay 200 tới những phương pháp này.
SIP sử dụng kết nối, truyền thông, và các trường thuộc tính để thiết lập phiên
giữa các user agent. Bởi vì các loại phiên truyền thông và codec được sử dụng như
một phần trong đàm phán kết nối, SIP có thể sử dụng SDP để xác định nhiều kiểu
media luân phiên và chấp nhận có lựa chọn hay từ chối những kiểu media này. Khi
có nhiều loại media codec được liệt kê, cả trường media của người gọi và người bị
gọi đều phải được sắp hàng, nghĩa là phải có cùng số, chúng phải được liệt kê cùng
thứ tự. Theo đề xuất trong tài liệu RFC 3264, một thuộc tính bao gồm a=rtpmap sẽ
được sử dụng cho mỗi trường media. Một luồng media bị từ chối bằng cách thiết
lập port number thành zero cho trường media phản hồi trong đáp ứng SDP. Trong ví

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

22 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

dụ sau đây, người gọi Tesla muốn thiết lập một cuộc gọi audio và video với hai mã
audio codec và một mã video codec trong SDP ở bản tin INVITE:
v=0
o=Tesla 2890844526 2890844526 IN IP4 lab.high-voltage.org
s=c=IN IP4 100.101.102.103
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0 8
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:8 PCMA/8000
m=video 49172 RTP/AVP 32
a=rtpmap:32 MPV/90000

Các codec được tham chiếu bởi các số profile RTP/AVP 0, 8 và 32. Người bị
gọi là Marconi trả lời cuộc gọi, sử dụng codec thứ hai cho trường media thứ nhất và
từ chối trường media thứ hai, chỉ đợi một phiên audio mã hóa PCM luật A:
v=0
o=Marconi 2890844526 2890844526 IN IP4 tower.radio.org
s=c=IN IP4 200.201.202.203
t=0 0
m=audio 60000 RTP/AVP 8
a=rtpmap:8 PCMA/8000
m=video 0 RTP/AVP 32

Nếu cuộc gọi chỉ có thoại này không được chấp nhận, Tesla sẽ gửi một bản
tin ACK và sau đó là bản tin BYE để hủy cuộc gọi. Nếu không, phiên audio sẽ được
thiết lập và các gói tin RTP sẽ được trao đổi. Như trong ví dụ minh họa, trừ trường
hợp số và thứ tự của trường media được duy trì, người gọi sẽ không biết chính xác
phiên media nào đang được chấp thuận và từ chối bởi người bị gọi.
Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

23 


Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Business cho doanh nghiệp sử dụng VoIP

Một đối tác trong cuộc gọi có thể tạm thời đề nghị người kia gác máy (tạm
dừng việc truyền gói media).Việc này được thực hiện bằng cách gửi một bản tin
INVITE với

SDP giống hệt với bản tin INVITE gốc, nhưng với thuộc tính

a=secondly.
RTP – Real Time transport protocol
Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) do tổ chức IETF đề xuất, được
phát triển để cho phép truyền tải và giám sát các gói thời gian thực bao gồm thoại,
video, hoặc những thông tin khác trên mạng IP. RTP không đưa ra bất cứ tiêu chuẩn
dịch vụ nào trên mạng IP – các gói RTP được kiểm soát tương tự như tất các gói
khác trong mạng IP. Tuy nhiên RTP cũng có khả năng phát hiện ra một vài lỗi hư
hại trong mạng IP, ví dụ như:
-

Packet loss (mất gói tin)

-

Variable transport delay (trễ truyền tải biến đổi)

-

Out of sequence packet arrival (gói tin đến sai thứ tự)

-

Asymmetric routing (định tuyến bất đối xứng)

RTP là một giao thức lớp ứng dụng sử dụng UDP để truyền tải dữ liệu qua
IP. RTP không phải là text encoded, nhưng sử dụng tiếp đầu định hướng bằng bit,
tương tự như UDP và IP. RTP version 0 chỉ sử dụng bởi công cụ âm thanh và cho
truyền thông MBONE. Version 1 chỉ là một sự bổ sung mà không được sử dụng.
Phiên bản hiện thời RTP version 2 đóng gói tiếp đầu như hình 2.1 sau đây:

Hình 2.1. Cấu trúc header của giao thức RTP
Mười hai octet trong tiếp đầu của RTP là:

Nguyễn Đức Hùng- ĐHBKHN 

24