Xây dựng hệ thống VoIP cho doanh nghiệp dựa trên phần mềm mã nguồn mở Asterisk

Đồ án tốt nghiệp

1

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, Internet trở nên phổ biến, các công nghệ mạng ngày càng hoàn thiện,
chính những yếu tố đó đã giúp cho các dịch vụ mới ngày càng phát triển nở rộ đem lại
nhiều lợi ích cho cuộc sống của con người. Một trong những công nghệ đang được quan
tâm nhất hiện nay chính là Voice Over IP (VoIP) – là một công nghệ cho phép truyền
thoại sử dụng giao thức mạng IP.
Với những ưu điểm nổi bật cả về tính năng cũng như tính kinh tế , VoIP đang thu
hút được sự quan tâm không chỉ của các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà cả những
người sử dụng đặc biệt là các doanh nghiệp.
Sự phát triển của các doanh nghiệp kéo theo nhu cầu trao đổi thông tin trong nội
bộ với nhau và nội bộ với bên ngoài ngày càng tăng. Hầu hết các doanh nghiệp đều xây
dựng một mạng LAN hay WAN cho riêng mình. Một câu hỏi đặt ra là làm thế nào để
vừa giảm chi phí các cuộc gọi bên trong nội bộ ra bên ngoài PSTN vừa tận dụng được cơ
sở hạ tầng có sẵn của mạng IP? Một trong những giải pháp được sử dụng trong các
doanh nghiệp vừa và nhỏ hiện nay, đó là sử dụng phần mềm mã nguồn mở Asterisk như
một tổng đài IP PBX với đầy đủ chức năng của một PBX.
Nhận thấy được khả năng phát triển của công nghệ điện thoại dựa trên nền IP và
nhu cầu cần thiết của doanh nghiệp cũng như ưu thế của Asterisk, đồ án này nghiên cứu
“Xây dựng hệ thống VoIP cho doanh nghiệp dựa trên phần mềm mã nguồn mở Asterisk”
nhằm xây dựng và thiết kế một hệ thống thoại đáp ứng trong thực tế cho các doanh
nghiệp.
Nội dung cua đồ án này được trình bày trong bốn chương:
Chương 1 – Tổng quan về VoIP

SVTH: Phạm Anh Đức

Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K47


Đồ án tốt nghiệp

2

LỜI NÓI ĐẦU

Chương 2 – Kiến trúc mạng VoIP
Chương 3 – Các giao thức truyền tải và báo hiệu trong VoIP
Chương 4 – Xây dựng hệ thống VoIP dựa trên Asterisk

TP.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2011
Sinh viên: Phạm Anh Đức

SVTH: Phạm Anh Đức

Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K47


Đồ án tốt nghiệp

3

LỜI NÓI ĐẦU

MỤC LỤC
DANH SÁCH HÌNH VẼ...................................................................10

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VOIP..........................................13
1.1. Giới thiệu tổng quan VoIP....................................................................................13
1.1.1. Hình thành và phát triển VoIP........................................................................13
1.1.2. Các thành phần mạng VoIP...........................................................................15
1.2. Các kiểu kết nối VoIP............................................................................................18
1.2.1. Mô hình PC to PC...........................................................................................18
1.2.2. Mô hình PC to Phone.....................................................................................19
1.2.3. Mô hình Phone to Phone................................................................................20
1.3. Đặc tính của VoIP.................................................................................................20
1.3.1. Ưu điểm của VoIP..........................................................................................20
1.3.2. Nhược điểm của VoIP....................................................................................22
1.4. Ứng dụng của VoIP...............................................................................................22
1.4.1. Dịch vụ thoại qua Internet..............................................................................22
1.4.2. Thoại thông minh...........................................................................................23
1.4.3. Dịch vụ tính cước cuộc gọi............................................................................23
1.4.4.Dịch vụ Callback Web.....................................................................................24
1.4.5. Dịch vụ Fax qua IP.........................................................................................24
1.4.6. Dịch vụ ADC..................................................................................................24
1.5.1. Trễ..................................................................................................................25

SVTH: Phạm Anh Đức

Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K47


Đồ án tốt nghiệp

4

LỜI NÓI ĐẦU

1.5.2. Trượt .............................................................................................................26
1.5.3. Mất gói tin.....................................................................................................26
1.6. Điều khiển dữ liệu trong VoIP..............................................................................27

CHƯƠNG 2 – KIẾN TRÚC MẠNG VOIP.....................................29
CHƯƠNG 3 – CÁC GIAO THỨC TRUYỀN TẢI VÀ BÁO HIỆU
TRONG VOIP....................................................................................42
3.1.1.3. Lớp Internet (Internet Layer)......................................................................45
3.1.2.2. IP Datagram................................................................................................48
......................................................................................................................................49
3.2. Giao thức RTP, RTCP và RSTP...........................................................................54
3.2.1. RTP (Real-time Transport Protocol).............................................................54

CHƯƠNG IV – XÂY DỰNG HỆ THỐNG VOIP DỰA TRÊN
ASTERISK.........................................................................................67
4.1. Tổng quan hệ thống Asterisk................................................................................67
4.1.1. Giới thiệu chung............................................................................................67
4.1.2. Kiến trúc Asterisk..........................................................................................68
4.1.3. Những tính năng cơ bản của Asterisk...........................................................70
4.3.1.1. Asterisk là một tổng đài PBX.....................................................................70
4.3.1.2. Những tính năng cơ bản.............................................................................71
4.3.1.3. Asterisk là một hệ thống phân phối cuộc gọi tiên tiến..............................73
4.3.1.4. Asterisk là một hệ thống IVR (Interactive Voice Response).....................73
4.3.2. Các mô hình triển khai hệ thống Asterisk.....................................................74

SVTH: Phạm Anh Đức

Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K47

Đồ án tốt nghiệp

5

LỜI NÓI ĐẦU

4.3.2.1. Tổng đài VoIP PBX....................................................................................74
4.3.2.2. Kết nối IP PBX với PBX............................................................................75
4.3.2.3. Kết nối các Server Asterisk........................................................................76
4.3.2.4. Các ứng dụng IVR, VoiceMail, Conference Call.......................................77
4.3.2.5. Chức năng phân phối tự động ACD...........................................................78
4.3.2.6. Hệ thống Call Center..................................................................................79
4.4. Giao thức IAX (Inter – Asterisk - eXchange) trong Asterisk...............................80
4.5. Dialplan trong Asterisk.........................................................................................82
4.6. Mô hình triển khai hệ thống Asterisk...................................................................84
4.6.1. Thiết bị phần cứng.........................................................................................84
4.6.2. Cài đặt phần mềm..........................................................................................85
4.6.2.1. Cài đặt hệ điều hành Fedora 16 (Tham khảo phụ lục 1)............................85
4.6.2.2. Cài đặt Asterisk..........................................................................................85
4.6.2.3. Cài đặt Softphone X Lite.............................................................................86

KẾT LUẬN.........................................................................................91
LỜI CẢM ƠN...................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................106

SVTH: Phạm Anh Đức

Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K47

Đồ án tốt nghiệp

6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A.
ACD

Automatic Call Distribution

Tự động phân phối cuộc
gọi

ACF

Admission Confirmation

Xác nhận yêu cầu truy
nhập

ACK

Acknowledgement

Xác nhận

ARJ

Admission Reject

Từ chối truy nhập

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức ARP

ARQ

Admission Request

Yêu cầu truy nhập

ASCCII

American Standard Code for

Bộ ký tự ASCCII

Information Interchange
ATA

Analog Telephone Adaptors

Adaptor dùng cho điện
thoại Analog

C.
CODEC

Coder/Decoder

D.
DNS

Domain Name Service

Dịch vụ tên miền

DRQ

Disengage Request

Yêu cầu giải phóng

European Technical Standard Institute

Viện tiêu chuẩn kỹ thuật
châu âu

E.
ETSI
G.


Đồ án tốt nghiệp

GW

7

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Gateway

H.
HTTP

Hypertext Transfer Protocol

Giao thức truyền siêu văn
bản

IAX

Inter Asterisk eXchange

Giao thức IAX trong
Asterisk

IETF

Internet Engineering Task Force

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPX

Internetwork Protocol Exchange

Chuyển đổi giao thức
Internetwork

IRQ

Information Request

Yêu cầu thông tin

ISDN

Integrated Services Digital Nework

Mạng số đa dịch vụ

ITU-T

International Telecommunication
Union – Telecommunication
Standardization

Hiệp hội viễn thông quốc

tế

IVR

Interactive Voice Response

Tương tác thoại

LAN

Local Area Network

Mạng nội bộ

MCU

Multipoint Controller Unit

Bộ điều khiển đa điểm

Network address translator

Thong dịch địa chỉ mạng

Opening System Interconnection

Mô hình liên kết các hệ

I.

L.

N.
NAT
O.
OSI


Đồ án tốt nghiệp

8

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

thống mở
P.
PBX

Private Branch eXchange

Tổng đài nội bộ

PSTN

Public Switched Telephone Network

Mạng điện thoại chuyển
mạch công cộng

RAS

Remote Access Services

Dịch vụ truy nhập từ xa

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức RSVP

RTP

Real Time Protocol

Giao thức thời gian thực

RTCP

Real-time Transport Control Protocol

Giao thức điều khiển
truyền tải thời gian thực

Session initation protocol

Giao thức điều khiển
phiên truyền

Transport Control Protocol

Giao thức điều khiển
truyền tải

User Data Protocol

Giao thức UDP

Voice over Internet Protocol

Giao thức truyền thoại qua
Internet

R.

S.
SIP
T.
TCP
U.
UDP
V.
VoIP


Đồ án tốt nghiệp

9

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Đồ án tốt nghiệp

10

DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1-1: Mạng điện thoại và mạng Internet tách biệt nhau........13
Hình 1-2: Mạng hội tụ.......................................................................14
Hình 1-3: Mô hình phân lớp chức năng...........................................17
Hình 1-4: Mô hình PC to PC.............................................................19
Hình 1-5: Mô hình PC to Phone.......................................................19
Hình 1-6: Mô hình Phone to Phone..................................................20
Hình 1-7: Các mức độ đánh giá chất lượng thoại...........................25
Hình 1-8: Qúa trình xử lý dữ liệu thoại trong hệ thống VoIP.......28
Hình 2-1: Cấu hình mạng điện thoại IP...........................................30
Hình 2-2: Mô hình mạng H.323........................................................30
Hình 2-3: Báo hiệu trực tiếp giữa các thiết bị đầu cuối..................33
Hình 2-4: Báo Hiệu định tuyến thông qua Gatekeeper..................33
Hình 2-5: Mô hình mạng SIP............................................................35
Hình 2-6: Kết nối Proxy Server, Registration Server và User
Agent...................................................................................................37
Hình 2-7: Mạng SIP sử dụng Gateway............................................40
Hình 3-1: Mô hình OSI và TCP/IP..................................................42
Hình 3-2: Lớp ứng dụng....................................................................44
Hình 3-3: Lớp vận chuyển................................................................44

Đồ án tốt nghiệp

11

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 3-4: Lớp internet......................................................................45
Hình 3-5: Lớp truy cập mạng...........................................................46
Hình 3-6: Các loại địa chỉ IP.............................................................47
Hình 3-7: Định dạng Header của gói tin IP.....................................49
Hình 3-8: Cấu trúc UDP datagram..................................................52
Hình 3-9: Cấu trúc header................................................................53
Hình 3-10: Cấu trúc gói tin RTP......................................................55
Hình 3-11: Cấu trúc gói tin RTCP...................................................57
Hình 3-12: Quan hệ của flowspec và filterspec...............................59
Hình 3-13: Các lớp của bộ giao thức H.323.....................................61
Hình 3-13: Tiến trình các bản tin Q.931..........................................63
Hình 4-1: Kiến trúc Asterisk.............................................................68
Hình 4-2: Gọi nội bộ Asterisk...........................................................71
Hình 4-3: Tổng đài VoIP PBX..........................................................75
Hình 4-4: Kết nối IP PBX với PBX..................................................76
Hình 4-5: Kết nối giữa các Server Asterisk.....................................77
Hình 4-6: Asterisk với IVR, Conference Call and VoiceMail........78
Hình 4-7: Phân phối cuộc gọi ACD..................................................78
Hình 4-8: Mô hình hệ thống IP Call Center....................................79


Đồ án tốt nghiệp

12

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 4-9: Hệ thống sử dụng giao thức IAX.....................................81
Hình 4-10: Mô hình triển khai hệ thống Asterisk...........................85
Hình 4-10: Cấu hình Softphone X Lite 4.........................................89


Đồ án tốt nghiệp

13

DANH SÁCH HÌNH VẼ

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VOIP
1.1. Giới thiệu tổng quan VoIP
VoIP được viết tắt bởi Voice over Internet Protocol, hay còn được gọi với các tên
khác như: Internet telephony, IP Telephony, Broadband telephony, Broadband Phone và
Voice over Broadband.
VoIP là một công nghệ cho phép truyền âm thanh thời gian thực qua băng thông
Internet và các kết nối IP. Trong đó, tín hiệu âm thanh ( Voice signal) sẽ được chuyển
đổi thành các gói tin ( Data packets) thông qua môi trường mạng Internet trong môi
trường VoIP, sau đó được chuyển thành thiết bị âm thanh đến thiết bị người nhận.
1.1.1. Hình thành và phát triển VoIP

PC

PC

PSTN

PC

PC

WAN

PC
Router

PC
Router

Hình 1-1: Mạng điện thoại và mạng Internet tách biệt nhau


Đồ án tốt nghiệp

14

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Những năm Trước đây khi mà mạng điện thoại truyền thống PSTN và mạng
Internet tách biệt với nhau. Trong đó mạng điện thoại kết nối nhiều Tổng đài lại với
nhau và mỗi tổng đài sẽ được kết nối với nhiều máy điện thoại. Còn trong mạng dữ liệu
nhiều mạng LAN cục bộ kết nối với nhau thông qua mạng Internet (Hình 1-1). Điều này
gây nên nhiều khó khăn và chi phí tốn kém cho các tổ chức và doanh nghiệp muốn sử
dụng cả mạng điện thoại và mạng Internet. Từ đây ý tưởng về một mạng hội tụ đã ra đời
(Hình 1-2), một mạng duy nhất trong đó có thể chia sẻ truyền thoại, dư liệu. Và lúc này,
VoIP gây được sự chú ý mạnh mẽ và trở thành nền tảng cho mạng thoại sử dụng công

nghệ chuyển mạch gói.

PC

PC

PC

PC

W AN

PC
Router

PC
Router

Hình 1-2: Mạng hội tụ
Công nghệ VoIP bắt đầu từ năm 1995 khi công ty VocalTel đưa ra một phần mềm
điện thoại Internet đầu tiên chạy trên máy tính cá nhân giống như điện thoại PC ngày


Đồ án tốt nghiệp

15

DANH SÁCH HÌNH VẼ

nay sử dụng card âm thanh, micro, loa. Phần mềm này gọi là Internet Phone. Một khuyết

điểm khi đó là không có mạng dải rộng, do đó chất lượng thoại kém hơn rất nhiều so với
điện thoại thông thường lúc đó. Tuy nhiên phần mềm này đã trở lên nổi tiếng đánh dấu
một mốc quan trọng của việc ra đời điện thoại IP.
Tháng 3/1996, VocalTec kết hợp với Dialogic đã đưa ra sản phẩm cổng kết nối
PSTN và Internet đầu tiên trên thế giới. Hiệp hội các nhà sản xuất thoại qua máy tính
ECTF đã ra đời nhằm đưa ra các tiêu chuẩn thoại qua Internet. Hiệp hội bao gồm 36 các
công ty máy tính & viễn thông hàng đầu trên thế giới như AT&T, IBM, Sun
Microsystems, Digital, Ericsson v.v...
Vào năm 1998 theo thống kê lưu lượng thoại IP chiếm xấp xỉ 1% tổng lưu lượng
thoại của Mỹ. Các nhà sản xuất thiết bị cố gắng nghiên cứu ra các thiết bị cho phép
thông tin từ điện thoại thông thường sang PC và từ điện thoại sang điện thoại. Vào năm
2000 một số nhà sản xuất như là Cisco và Lucent đã đưa ra thiết bị có khả năng định
tuyến và chuyển mạch lưu lượng thoại do đó lưu lượng thoại IP đã tăng lên hơn 3 %
tổng lưu lượng thoại (ở Mỹ).
Ngày nay các vấn đề liên quan đến chất lượng dịch vụ của VoIP đã được giải quyết
đáng kể, lưu lượng VoIP được giành quyền ưu tiên so với các loại lưu lượng khác như
dữ liệu để đảm bảo chất lượng cuộc gọi. Nhu cầu thoại qua Internet ngày càng cao thông
qua các dịch vụ mới và chất lượng như Yahoo, Skyle. Vào ngày 17/06/2011, một công ty
nghiên cứu có tên Point Topic đã tuyên bố rằng tỷ lệ tăng trưởng toàn cầu của VoIP đã
tăng 12,6 % so với năm 2010 với mức doanh thu toàn cầu là 17,3 tỷ USD. Với một số
nhu cầu khác ngày càng tăng như IP Center, Contact Center cho ta thấy tương lai đầy
hứa hẹn của loại hình dịch vụ này.
1.1.2. Các thành phần 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


Đồ án tốt nghiệp

16

DANH SÁCH HÌNH VẼ

mạng điện thoại công cộng. Các thành phần cốt lõi của một mạng VoIP bao gồm: thiết bị
đầu cuối, Gateway và VoIP Server.
-

Thiết bị đầu cuối: Hoạt động trên mạng TCP/IP. Là một nút cuối cùng trong mạng
điện thoại IP, một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực
hiện cuộc gọi.
• Softphone và máy tính cá nhân (PC) : bao gồm 1 headphone, 1 phần mềm và 1
kết nối Internet. Các phần mềm miễn phí phổ biến như Skype, Ekiga,
GnomeMeeting, Microsoft Netmeeting, SIPSet, …
• Điện thoại truyền thông với IP adapter: để sử dụng dịch vụ VoIP thì máy điện
thoại thông dụng phải gắn với 1 IP adapter để có thể kết nối với VoIP server.
Adapter là 1 thiết bị có ít nhất 1 cổng RJ11 (để gắn với điện thoại) , RJ45 (để gắn
với đường truyền Internet hay PSTN) và 1 cổng cắm nguồn.
• IP phone : là các điện thoại dùng riêng cho mạng VoIP. Các IP phone không cần
VoIP Adapter bởi chúng đã được tích hợp sẵn bên trong để có thể kết nối trực
tiếpvới các VoIP server

-

Gateway: Thiết bị này giúp kết nối hai mạng khác nhau, là thành phần giúp chuyển
đổi tín hiệu tương tự ( Analog) sang tín hiệu số ( Digital) và ngược lại.
• VoIP gateway : là các gateway có chức năng làm cầu nối giữa mạng điện thoại
công cộng ( PSTN ) và mạng VoIP.
• VoIP GSM Gateway: là các gateway có chức năng làm cầu nối cho các mạng IP,
GSM và cả mạng analog.

-

VoIP Server: Là máy chủ trung tâm của hệ thống VoIP. Bao gồm các chức năng
chính:
• Quản lý, giám sát các thành phần trong mạng VoIP


Đồ án tốt nghiệp

17

DANH SÁCH HÌNH VẼ

• Giám sát và điều khiển tiến trình cuộc gọi.
• Định tuyến và bảo mật cho các cuộc gọi VoIP
1.1.3. Mô hình phân lớp chức năng
Về mặt chức năng, công nghệ VoIP có thể được chia làm ba lớp như sau:

Lớp ứng dụng dịch vụ

Giao diện mở và tuân theo chuẩn
Lớp điều khiển cuộc gọi

Giao diện mở và tuân theo chuẩn
Lớp cơ sở hạ tầng mạng gói

Hình 1-3: Mô hình phân lớp chức năng
-

Lớp cơ sở hạ tầng mạng gói thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng thoại. Trong

VoIP, cơ sở hạ tầng là các mạng IP. Giao thức truyền tải thời gian thực RTP
(Realtime Transport Protocol) kết hợp với UDP và IP giúp truyền tải thông tin thoại
qua mạng IP. RTP chạy trên UDP, còn UDP hoạt động trên IP hình thành lên cơ chế
truyền RTP/UDP/IP trong VoIP.
Trong các mạng IP, hiện tượng các gói IP thất lạc hoặc đến không theo thứ tự thường
xuyên xảy ra. Cơ chế truyền TCP/IP khắc phục việc mất gói bằng cơ chế truyền lại
không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực vốn rất nhạy cảm với trễ. RTP với


Đồ án tốt nghiệp

18

DANH SÁCH HÌNH VẼ

trường tem thời gian (timestamp) được dùng để bên thu nhận biết và xử lí các vấn đề
như trễ, sự thay đổ độ trễ (jitter) và sự mất gói.
-

Lớp điều khiển cuộc gọi thực hiện chức năng báo hiệu, định hướng cuộc gọi trong
VoIP. Sự phân tách giữa mặt phẳng báo hiệu và truyền tải đã được thực hiện ở PSTN
với báo hiệu kênh chung SS7, nhưng ở đây nhấn mạnh một thực tế có nhiều chuẩn
báo hiệu cho VoIP cùng tồn tại như H323, SIP hay SGCP/MGCP (Simple Gateway
Control Protocol/ Media Gateway Control Protocol). Các giao thức báo hiệu này có
thể hoạt động cùng nhau, được ứng dụng để phù hợp với những nhu cầu cụ thể của
mạng. Ngoài ra lớp này còn cung cấp chức năng truy nhập tới dịch vụ bên trên cũng
như các giao diện lập trình mở để phát triển ứng dụng.

-

Lớp ứng dụng dịch vụ đảm nhiệm chức năng cung cấp dịch vụ trong mạng với cả
dịch vụ cũ tương tự như trong PSTN và dịch vụ mới thêm vào. Các giao diện mở cho
phép các nhà cung cấp phần mềm độc lập phát triển ra nhiều ứng dụng mới. Đặc biệt
là các ứng dụng dựa trên Web, các ứng dụng kết hợp giữa thoại và dữ liệu, các ứng
dụng liên quan tới thương mại điện tử. Sự phân tách lớp dịch vụ làm cho các dịch vụ
mới được triển khai nhanh chóng. Ngoài ra, các chức năng như quản lí, nhận thực
cuộc gọi và chuyển đổi địa chỉ cũng được thực hiện ở lớp này.
Do các giao diện giữa các lớp là mở và tuân theo chuẩn, tạo ra nhiều sự lựa chọn khi
xây dựng thiết kế mạng. Ví dụ, ứng với lớp cơ sở hạ tầng mạng ta có thể dùng các
router và switch của hãng Cisco, điều khiển cuộc gọi thực hiện bằng các gatekeeper
của VocalTec và các dịch vụ được cung cấp bởi server dịch vụ của Netspeak. Do đó
mô hình trên không chỉ có giá trị về mặt lí thuyết.

1.2. Các kiểu kết nối VoIP
1.2.1. Mô hình PC to PC
Trong mô hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một
microphone, một speaker và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem


Đồ án tốt nghiệp

19

DANH SÁCH HÌNH VẼ

hoặc card mạng. Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và hai máy tính đã có thể
trao đổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet. Tất cả các thao tác như lấy
mẫu tín hiệu âm thanh, mã hoá và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính
thực hiện. Trong mô hình này chỉ có những máy tính nối với cùng một mạng mới có khả
năng trao đổi thông tin với nhau.

Internet
`

`

PC

PC
Hình 1-4: Mô hình PC to PC

1.2.2. Mô hình PC to Phone
Mô hình PC to Phone là một mô hình được cải tiến hơn so với mô hình PC to PC.
Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng
PSTN thông thường và ngược lại. Trong mô hình này mạng Internet và mạng PSTN có
thể giao tiếp với nhau bằng một thiết bị đặc biệt đó là Gateway. Đây là mô hình cơ sở để
dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa
dịch vụ khác.

`

Internet

PSTN

Phone

PC
Hình 1-5: Mô hình PC to Phone

Đồ án tốt nghiệp

20

DANH SÁCH HÌNH VẼ

1.2.3. Mô hình Phone to Phone
Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to Phone sử dụng Internet làm phương
tiện liên lac giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với mạng Internet
thông qua các gateway. Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối đến gateway gần
nhất. Tại gateway địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể
định tuyến các gói tin đến được mạng đích. Đồng thời gateway nguồn có nhiệm vụ
chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hoá, nén, đóng gói và gửi
qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với gateway và tại gateway đích, địa chỉ lại
được chuyển đổi trở lại thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã chuyển
đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến đích.

Hình 1-6: Mô hình Phone to Phone
1.3. Đặc tính của VoIP
1.3.1. Ưu điểm của VoIP
Tiết kiệm chi phí: Ưu điểm nối bật nhất của VoIP là tiết kiệm chi phí và tận dụng tài
nguyện mạng mà không có bất cứ ràng buộc nào đối với người sử dụng. Việc liên lạc
đường dài sử dụng kỹ thuật VoIP tiết kiệm được chi phí hơn là sử dụng mạng PSTN
thông thường. VoIP hiệu quả hơn PSTN trong các dịch vụ mới đặc biệt là các dịch vụ
multimedia. Ưu điểm của VoIP không chỉ là tiết kiệm phí liên lạc, sử dụng VoIP còn tiết
kiệm được chi phí đầu tư và hạ tầng mạng. Chúng ta có khả năng sử dụng một mạng số


Đồ án tốt nghiệp

21

DANH SÁCH HÌNH VẼ

liệu duy nhất để phục vụ tất cả các loại hình dịch vụ như thoại, fax và truyền số liệu thay
vì lắp đặt từng mạng độc lập. Hơn nữa VoIP có thể tích hợp với bất cứ loại hình thiết bị
thoại nào, chẳng hạn như PC hay điện thoại thông thường. VoIP có thể áp dụng cho bất
kỳ loại hình thoại nào, chẳng hạn như thoại thông thường hay thoại đa điểm cho tới điện
thoại có hình hay truyền hình hội thảo. Việc chi sẻ trang thiết bị và chi phí vận hành cho
cả thoại và số liệu có thể tận dụng được cho các loại hình dữ liệu khác nhau, do đó thu
hẹp phạm vi kênh thoại trên băng thông và tăng dung lượng truyền. Theo thống kê của
IETF (Internet Engineering Task Force), trong vòng 2 hay 3 năm tới dung lượng truyền
qua Internet sẽ chiếm khoảng 11% thị trường liên lạc đường dài và sẽ chiếm khoảng
10% thị trường fax trên thế giới.
Quản lý đơn giản: VoIP mạng lại cho người sử dụng khả năng quản lý dễ dàng hơn.
Việc kết hợp mạng thoại và mạng số liệu có thể giảm bớt gánh nặng cho việc quản lý.
Chỉ cần phải quản lý một mạng số liệu thống nhất thay vì quản lý 2 mạng riêng rẽ như
trước đây. Đối với doanh nghiệp, tất cả các cuộc gọi nội bộ có thể dùng kỹ thuật VoIP
mà không gặp vấn đề gì về chất lượng dịch vụ. Còn khi cần gọi ra ngoài chỉ cần một số
kết nối nhất định đến mạng PSTN thông qua các gateway. Đối với trong gia đình, áp
dụng kỹ thuật VoIP không hề làm thay đổi cách sử dụng điện thoại truyền thống (nếu có
thì chỉ có thể là cách bấm số có dài hơn).
Sử dụng hiệu quả: Như đã biết VoIP truyền thoại qua mạng Internet và sử dụng giao
thức IP. Hiện nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rãi nhất. Có rất nhiều ứng
dụng đang được khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP. VoIP có thể kết hợp sử
dụng các ứng dụng này để nâng cao hiệu quả sử dụng mạng. Ví dụ có dịch vụ khác thác
Web Phone. Kỹ thuật VoIP được sử dụng chủ yếu kết hợp với các mạng máy tính do đó
có thể tận dụng được sự phát triển của công nghệ thông tin để nâng cao hiệu quả sử
dụng. Các phần mềm sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc khai thác các dịch vụ của mạng VoIP.

Đồ án tốt nghiệp

22

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Công nghệ thông tin càng phát triển thì việc khai thác càng có hiệu quả, sẽ xuất hiện
nhiều dịch vụ mới hỗ trợ người sử dụng trong mọi lĩnh vực.
1.3.2. Nhược điểm của VoIP
Bên cạnh Những thuận lợi của VoIP thì còn có những khó khăn và nhược điểm
không thể phủ nhân khi triển khai một mạng điện thoại IP:
Chất lượng dịch vụ: Do dữ liệu truyền trên mạng khả năng mất gói hoàn toàn có thể
xảy ra, vì vậy chất lượng cuộc gọi sẽ thấp và không lường trước được. Ngoài ra Các hoạt
động tiêu tốn lượng lớn tài nguyên mạng như Truyền File, Game online,…cũng ảnh
hưởng đến dịch vụ VoIP.
Trong mạng IP là mạng chuyển mạch mềm do đó tại các nút mạng độ trễ lớn nên
tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại. Vì vậy triệt tiếng vọng là một vấn đề
cần phải giải quyết cấp bách.
Vấn đề bảo mật: VoIP có thể bị tấn công bởi virus và mã nguy hiểm khác. Các kẻ tấn
công có thể chặn việc truyền thông, nghe trộm và thực hiện các tấn công giả mạo bằng
việc thao túng ID và làm hỏng dịch vụ.
1.4. Ứng dụng của VoIP
1.4.1. Dịch vụ thoại qua Internet
Điện thoại Internet không còn chỉ là công nghệ cho giới sử dụng máy tính mà cho
cả người sử dụng điện thoại quay số vào gateway. Dịch vụ này được một số nhà khai
thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại thông
thường, đặc biệt là trên các tuyến quốc tế. Mặc dù vẫn còn một số vấn đề về sự tương
thích của các gateway, các vấn đề này sẽ sớm được giải quyết khi tiêu chuẩn H.323 của

ITU được sử dụng rộng rãi. Suốt từ khi các máy tính bắt đầu kết nối với nhau, vấn đề
các mạng tích hợp luôn là mối quan tâm của mọi người. Mạng máy tính phát triển bên
cạnh mạng điện thoại. Các mạng máy tính và mạng điện thoại song song tồn tại


Đồ án tốt nghiệp

23

DANH SÁCH HÌNH VẼ

ngaytrong cùng một cơ cấu, giữa các cơ cấu khác nhau và trong mạng rộng WAN.Công
nghệ thoại IP không ngay lập tức đe doạ đến mạng điện thoại toàn cầu mà nó sẽ dần thay
thế thoại chuyển mạch kênh truyền thống. Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu của
dịch vụ thoại Internet.
1.4.2. Thoại thông minh
Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ
động. Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím để điều khiển. Trong những năm gần đây, người ta
đã cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau là đến các server.
Nhưng mọi cố gắng đều thất bại do tồn tại các hệ thống có sẵn. Internet sẽ thay đổi điều
này. Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã được sử dụng để tăng thêm tính thông
minh cho mạng điện thoại toàn cầu. Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại tồn tại một
mối liên hệ. Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại một cách tiện
lợi hơn. Chúng ta có thể thấy được khả năng kiểm soát và điều khiển các cuộc thoại
thông qua mạng Internet.
1.4.3. Dịch vụ tính cước cuộc gọi
Thoại qua Internet giúp nhà khai thác có khả năng cung cấp dịch vụ tính cước cho
bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng giống như khách hàng trong nước. Để thực
hiện được điều này, khách hàng chỉ cần PC với hệ điều hành Windows9x, địa chỉ kết
nối Internet (tốc độ 28,8Kbps hoặc nhanh hơn), và chương trình phần mềm chuyển đổi,

chẳng hạn như Quicknet's Technologies Internet PhoneJACK. Thay vì gọi qua mạng
điện thoại truyền thống, khách hàng có thể gọi qua Internet bằng việc sử dụng chương
trình phần mềm chẳng hạn như Internet Phone của Vocaltec hoặc Netmeeting của
Microsoft. Với các chương trình phần mềm này, khách hàng có thể gọi cũng giống như
việc họ gọi qua mạng PSTN. Bằng việc sử dụng chương trình chẳng hạn Internet
PhoneJACK. Người gọi có thể định tuyến các cuộc gọi này tới các nhà vận hành, tới các


Đồ án tốt nghiệp

24

DANH SÁCH HÌNH VẼ

dịch vụ tự động trả lời, tới các ACD. Trong thực tế, hệ thống điện thoại qua Internet và
hệ thống điện thoại truyền thống là hoàn toàn như nhau.
1.4.4.Dịch vụ Callback Web
"WorldWide Web" đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách hàng
của các doanh nghiệp. Với tất cả các tiềm năng của web, điện thoại vẫn là một phương
tiện kinh doanh quan trọng trong nhiều nước. Điện thoại web hay "bấm số" (click to
dial) cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang web để
kết nối tới hệ thống điện thoại của họ.
Dịch vụ bấm số là cách dễ nhất và an toàn nhất để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang
web của bạn vào hệ thống điện thoại.
1.4.5. Dịch vụ Fax qua IP
Nếu gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch vụ
Internet faxing sẽ giúp tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại. Dịch vụ này sẽ chuyển trực
tiếp từ PC qua kết nối Internet.
Khi sử dụng dịch vụ thoại và fax qua Internet, có hai vấn đề cơ bản:
- Những người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phần mềm chẳng

hạn Quicknet's Internet PhoneJACK. Cấu hình này cung cấp cho người sử dụng khả
năng sử dụng thoại qua Internet thay cho sử dụng điện thoại để bàn truyền thống.
- Kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành. Cấu hình
này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống như việc mở rộng hệ thống điện thoại hiện
hành.
1.4.6. Dịch vụ ADC
Gateway call center với công nghệ thoại qua Internet cho phép các nhà kiểm
duyệt trang Web với các PC trang bị multimedia kết nối được với bộ phân phối các cuộc


Đồ án tốt nghiệp

25

DANH SÁCH HÌNH VẼ

gọi tự động (ACD). Một ưu điểm của thoại IP là khả năng kết hợp cả thoại và dữ liệu
trên cùng một kênh.
1.5. Vấn đề chất lượng trong VoIP
Đòi hỏi cơ bản nhất của hệ thống VoIP là phải có chất lượng thoại gần tương
đương với chất lượng thoại trong mạng PSTN. Chất lượng thoại được chia thành các cấp
độ khác nhau.

Hình 1-7: Các mức độ đánh giá chất lượng thoại
Việc đánh giá chất lượng thoại còn mang tính chủ quan nhưng cũng có một số tham số
được dùng để đ ánh giá chất lượng thoại. Ba tham số chính quyết định chất lượng thoại
là:
1.5.1. Trễ
Trễ là một nhân tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại. Thời gian trễ lớn làm
giảm chất lượng thoại rất nhiều. Mỗi hệ thống truyền thông chỉ cho phép một giới hạn

trễ nhất định. Khi thời gian trễ trong hệ thống vượt quá 400ms thì chất lượng cuộc liên