GIẢI PHÁP TỔNG đài VOIP CHO văn PHÒNG KHOA điện DÙNG ASTERISK (có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/40

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GIẢI PHÁP TỔNG ĐÀI VOIP CHO VĂN
PHÒNG KHOA ĐIỆN DÙNG ASTERISK

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/40

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.......................................................................................................................... 3
1.1 GIỚI THIỆU

3

1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

4

1.3 PHẦN ĐÃ HOÀN THÀNH CỦA ĐỀ TÀI

4

CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ VOIP VÀ GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG VOIP......................................................5
2.1 CÔNG NGHỆ VOIP

5

2.1.1 Giới thiệu..........................................................................................................................................5
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của VoIP.........................................................................................................6
2.1.3 Các thành phần trong mạng VoIP....................................................................................................8
2.1.4 Các kiểu kết nối trong mạng VoIP....................................................................................................8
2.1.5 Các vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ VoIP.....................................................................10
2.1.6 Ưu nhược điểm của công nghệ VoIP..............................................................................................10
2.2 GIAO THỨC SIP

11

2.2.1 Giới thiệu........................................................................................................................................11
2.2.2 Các thành phần trong mạng SIP....................................................................................................12
2.2.3 Các bản tin trong mạng SIP............................................................................................................13
2.2.4 Quá trình hoạt động của SIP..........................................................................................................14
2.3 GIAO THỨC H.323

17

2.3.1 Giới thiệu........................................................................................................................................17
2.3.2 Các giao thức của H.323................................................................................................................17
2.3.3 Các thành phần cơ bản trong mạng H.323....................................................................................18
2.3.4 Phương thức hoạt động của H.323...............................................................................................19
2.4 SO SÁNH GIỮA HAI GIAO THỨC SIP VÀ H.323

21

CHƯƠNG 3. ASTERISK............................................................................................................................. 24

3.1 GIỚI THIỆU ASTERISK

24

3.1.1 Kiến trúc của Asterisk.....................................................................................................................25
3.1.2 Các dịch vụ cở bản của Asterisk được sử dụng trong đề tài..........................................................27
3.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU MYSQL

28

3.2.1 Cài đặt MySQL vào tổng đài Asterisk.............................................................................................28
3.2.2 Cài đặt PHPMyadmin.....................................................................................................................29

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 3/40

CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TỔNG ĐÀI ASTERISK............................................................................30
4.1 MÔ HÌNH TỔNG ĐÀI

31

4.2 SƠ ĐỒ NGỮ CẢNH HỆ THỐNG VOIP CHO VĂN PHÒNG KHOA ĐIỆN

32

4.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ GẶP PHẢI

35

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN............................................................................................................................ 37
5.1 KẾT LUẬN

38

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN

38

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 giới thiệu tổng quan của để tài, mục đích, nhiệm vụ của đề tài cần phải
thực hiện và kết quả hoàn thành được.
1.1 Giới thiệu
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ VoIP thì hiện nay rất nhiều các doanh
nghiệp văn phòng công ty đã áp dụng các mô hình tổng đài sử dụng công nghệ VoIP
với nhiều ưu điểm vượt trội so với mạng chuyển mạch PSTN như là: tiết kiệm chi
phí các cuộc gọi đường dài, tích hợp nhiều dịch vụ mang tính thống nhất, quản lý

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/40

băng thông, khả năng mở rộng... Các phần mềm mã nguồn mở được phát triển như:
Asterisk, Freeswicth, 3CX…

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
Tìm hiểu về VoIP, nguyên lý hoạt động và các giao thức sử dụng trong VoIP.
Tìm hiểu về Asterisk: cài đặt, cấu hình các chức năng cần để xây dựng tổng đài
VoIP.
Thiết lập tổng đài VoIP theo yêu cầu sau:
− Định tuyến cuộc gọi: gặp thư ký, giáo vụ, trưởng khoa, phòng 3 bộ môn.
− Voicemail (để lại lời nhắn) khi không liên lạc được hoặc ngoài giờ làm việc.
− Tra cứu thông tin có bảo mật (ví dụ: tra cứu theo MSSV để biết kết quả học
tập, confirm bảo mật bằng 3 số cuối CMND).
1.3 Phần đã hoàn thành của đề tài
Hiểu được cơ sở lý thuyết cơ bản về công nghệ VoIP, giao thức SIP, H.323.
Cài đặt máy ảo, cấu hình tổng đài Asterisk trên hệ điều hành Linux trên nền
CentOS.
Xây dựng mô hình tổng đài cho văn phòng Khoa Điện với nội dung như sau:
− Khi ngoài giờ làm việc thì tổng đài sẽ trả lời tự động và đính tuyến đến các
dịch vụ như để lại lời nhắn (voicemail), liên hệ đường dây nóng (hotline).
− Khi trong giờ làm việc thì tổng đài trả lời tự động sẽ định tuyến cuộc gọi đến
các bộ phận: thư ký, giáo vụ, trưởng khoa, phòng ba bộ môn (Viễn thông, Hệ
thống điện, Tự động hóa). Với các dịch vụ được thiết lập như: IVR, ring
group, queue ring, chuyển cuộc gọi qua số nội bộ khác khi đang đàm thoại,
nếu không ai bắt máy sẽ tự động đẩy qua đường dây nóng.
− Tạo cơ sở dữ liệu MySQL với thông tin của sinh viên được lưu. Khi chọn
phím 5 sẽ tra cứu được điểm trung bình tích lũy và tổng số tín chỉ đã tích lũy
được.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 5/40

CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ VOIP VÀ GIAO THỨC SỬ DỤNG
TRONG VOIP
Chương 2 giới thiệu tổng quan về VoIP, các thành phần trong VoIP, nguyên lý hoạt
động và ưu nhược điểm của công nghệ VoIP. Đồng thời tìm hiểu về hai giao thức
SIP và H.323 và hiểu được nguyên lý hoạt động của hai giao thức này.
2.1 Công nghệ VoIP
2.1.1 Giới thiệu
Công nghệ Voice over Internet Protocol (viết tắt là VoIP) là công nghệ cho phép
truyền giọng nói thông qua mạng máy tính sử dụng giao thức TCP/IP trên cơ sở hạ
tầng có sẵn của mạng Internet. Bản chất của VoIP là chuyển mạch gói, các gói dữ
liệu IP được trao đổi là mã hóa của tín hiệu đàm thoại. Các gói dữ liệu được chia
nhỏ nhằm tiết kiệm băng thông sau đó truyền đi theo khuôn dạng quy định trước,

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/40

đến nơi nhận các gói tin sẽ được sắp xếp lại theo đúng thứ tự và được khôi phục lại
tín hiệu ban đầu qua giao thức truyền thời gian thực RTP.
VoIP dựa trên sự kết hợp của mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói là mạng
IP. Trong mạng chuyển mạch kênh một kênh truyền dẫn dành riêng được thiết lập
giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay nhiều nút chuyển mạch trung gian.
Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc
(64 Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ thông tin là rất nhỏ. Khác với
chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network) sử dụng hệ

thống lưu trữ rồi truyền trên các nút mạng. Thông tin được chia thành các gói, mỗi
gói được thêm các thông tin điều khiển cấn thiết cho quá trình truyền như là địa chỉ
nơi gửi, địa chỉ nơi nhận… Các gói tin đến các nút mạng được xử lý và lưu trữ
trong một thời gian nhất định rồi mới được truyền đến các nút tiếp theo sao cho việc
sử dụng kênh có hiệu quả nhất. Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành
riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối
thường không cố định, và độ trễ thông tin thường lớn hơn mạng chuyển mạch kênh
rất nhiều.

Hình 2-: Mô hình tổng đài VoIP [5]

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của VoIP
Tiến trình hoạt động của VoIP thông qua hai bước:
Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/40

- Call setup: là quá trình thiết lập cuộc gọi, khi đó người gọi sẽ xác định vị trí,
địa chỉ của người nhận thông qua Proxy Server. Khi thông tin của người
nhận được xác định là tồn tại trên các Proxy Server thì giữa hai người sẽ thiết
lập một cuộc kết nối cho quá trình trao đổi dữ liệu voice.
- Voice data processing: là quá trình xử lý tín hiệu giọng nói, tín hiệu giọng nói
(analog) sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu số (digital) rồi được nén lại nhằm
tiết kiệm đường truyền sau đó sẽ được mã hóa để tăng độ bảo mật. Các gói
dữ liệu sẽ được vận chuyển trên mạng. Giao thức dùng cho các gói voice này
là Real-time transport protocol (RTP). Một gói tin RTP có các field chứa dữ
liệu cần thiết cho việc biên dịch lại các gói tin sang tín hiệu voice ở thiết bị

người nghe. Các gói tin voice được truyền đi bởi giao thức UDP. Ở thiết bị
cuối, tiến trình được thực hiện ngược lại.
Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa một tín hiệu analog:
- Lấy mẫu
- Lượng tử hóa
- Mã hóa
- Nén giọng nói
Các kỹ thuật sử dụng trong quá trình số hóa:
- Multiplexing: là quy trình chuyển một số tín hiệu đồng thời qua một phương
tiện truyền dẫn.
- Time Division Multiplexing (TDM): là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo
thời gian, phân phối khoảng thời gian xác định vào mỗi kênh, mỗi kênh
chiếm đường truyền cao tốc trong suốt một khoảng thời gian theo định kì.
- Frequency Division Multiplexing (FDM): là kỹ thuật ghép kênh phân chia
theo tần số, mỗi kênh được phân phối theo một băng tần xác định, thông
thường có bề rộng 4 Khz cho dịch vụ thoại.
- Pulse Code Modulation (PCM): điều chế theo mã là phương pháp thông
dụng nhất chuyển đổi các tín hiệu analog sang dạng digital (và ngược lại) để
có thể vận chuyển qua một hệ thống truyền dẫn số hay các quá trình xử lý số.
Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/40

2.1.3 Các thành phần trong mạng VoIP
Một hệ thống VoIP bao gồm các thành phần: Gateway, PBX Server, IP network và
End User Equipments.
- Gateway: là thiết bị chuyển đổi tín hiệu analog thành các gói dữ liệu (digital)

cho các giao thức SIP và RTP và ngược lại. Cho phép chuyển đổi hệ thống
truyền thông cũ sang công nghệ VoIP mới, trên cơ sở hạ tầng hiện có. Là cầu
nối giữa các mạng H.323, SIP, PSTN…
- PBX Server: Hoạt động như Proxy Server, cho phép tạo các tài khoản, lưu
trữ thành danh sách các số nội bộ. Khi các thiết bị đầu cuối muốn đăng nhập
và thiết lập cuộc gọi thì phải yêu cầu máy chủ PBX thiết lập kết nối, nếu
muốn gọi ra ngoài thì phải thông qua Gateway hoặc nhà cung cấp dịch vụ
cho thuê đầu số DID.
- VoIP Server: là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật
cho các cuộc gọi VoIP. Trong mạng H.323 chúng được gọi là gatekeeper.
Trong mạng SIP các Server được gọi là SIP Server.
- End user equipment: là thiết bị đầu cuối như Softphone, máy tính PC, hoặc
các ứng dụng Zalo, Viber hoặc thiết bị phần cứng như IP phone.
- IP phone: điện thoại dùng riêng cho mạng VoIP có thể kết nối trực tiếp với
các VoIP Server.
2.1.4 Các kiểu kết nối trong mạng VoIP
Kết nối phone – phone: Sử dụng mạng internet làm mạng trung gian kết nối với các
Gateway chuyển mạch tới các mạng PSTN sau đó đẩy vào các điện thoại.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/40

Hình 2-: Kết nối phone to phone [5]

Kết nối computer – computer: PC có sử dụng các thiết bị microphone, headphone,
sound card và có cùng sử dụng chung kết nối mạng LAN hay Internet. Người gọi và

người nhận chỉ việc tải và cài đặt các ứng dụng VoIP về máy là đã có thể thực hiện
kết nối cuộc thoại với nhau không giới hạn và không cần đến tổng đài.

Hình 2-: Kết nối computer to computer [5]

Kết nối computer – phone: Để có thể giao tiếp giữa mạng PSTN và mạng IP thì
Gateway sẽ làm cầu nối trung gian để thực hiện việc này.

Hình 2-: Kết nối Computer to Phone [5]

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/40

2.1.5 Các vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ VoIP
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ (Quality of Services - QoS)
như là sự mất gói, độ trễ, tài nguyên băng thông, những giao thức được sử dụng
trong kết nối WAN…
Độ trễ chấp nhận được là 0.15-0.2 giây, một vài yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ như:
- Thuật toán mã hóa, giải mã tín hiệu: từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc
chiếm khoảng 0.016-0.0375 giây.
- Băng thông kênh truyền của mạng LAN, WAN: cũng tạo ra độ trễ do framing
và queuing nằm trong khoảng 0.005 - 0.025 giây.
- Jitter: sự thay đổi thời gian đến của các gói trong luồng audio và video. Thiết
bị nhận sẽ lưu trữ tạm thời những gói đến trước và đợi những gói đến sau,
sau đó mới mang lên lớp ứng dụng, thường từ 0.02 - 0.04 giây hoặc hơn.
Nhiều yếu tố như là độ trễ lan truyền trên môi trường WAN, thì không thể khắc

phục và hoàn thiện được. Nhưng việc chọn loại mã hóa (encoder) có thể ảnh hưởng
đến hiệu suất mạng. Nhiều thuật toán mã hóa chuẩn như: G.711, G.723.1, G.729…
Ngoài ra, việc sử dụng các phương thức bảo mật cũng làm tăng kích thước của gói
thoại.

2.1.6 Ưu nhược điểm của công nghệ VoIP
Công nghệ VoIP có rất nhiều ưu điểm vượt trội về chi phí cuộc gọi giảm đáng kể, có
tính thống nhất, băng thông được cung cấp linh hoạt, có khả năng mở rộng cao. Bên
cạnh đó cũng còn nhiều nhược điểm cần khắc phục như chất lượng thoại, vấn đề về
bảo mật…
Bảng 2-: Ưu nhược điểm của VoIP

Ưu điểm

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk

Nhược điểm


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/40

Giảm chi phí: Chi phí cuộc gọi Chất lượng dịch vụ: Phụ thuộc vào
đường dài chỉ bằng chi phí cho truy chất lượng mạng Internet, kỹ thuật
nhập Internet, sử dụng tối ưu băng nén phức tạp, cho chất lượng không
thông do kĩ thuật nén giảm tốc độ bit cao và đặc biệt là thời gian xử lý sẽ
từ 64 Kbps xuống dưới 8 Kbps.

lâu, gây trễ.

Tính thống nhất: Cơ sở hạ tầng tích Vấn đề tiếng vọng: Trong mạng IP
hợp cho nhiều dịch vụ, giảm thiểu số do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng
thiết bị.

nhiều đến chất lượng thoại.

Vấn đề quản lý băng thông: Băng Kỹ thuật phức tạp: Tỉ số nén lớn, có
thông được cung cấp một cách linh khả năng suy đoán và tái tạo lại
hoạt.

thông tin, tốc độ xử lý của các bộ
Codec phải đủ nhanh, cơ sở hạ tầng
của mạng cũng phải được nâng cấp.

Khả năng mở rộng: Tính linh hoạt Bảo mật hạn chế: Có thể bị chặn
của mạng IP cho phép tạo ra nhiều quyền đăng ký, nghe lén, hack bằng
tính năng mới trong dịch vụ thoại. bản tin Invite độc. Một số giải pháp
Đồng thời tính mềm dẻo còn tạo khả như: dùng chữ ký số, SBC, Sec
năng mở rộng mạng và các dịch vụ.

firewall, MIDS…

2.2 Giao thức SIP
2.2.1 Giới thiệu
Session Initiation Protocol (SIP) là giao thức được phát triển bởi IETF đưa ra trong
RFC 2543, dựa trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
giao thức trao đổi thông tin của World Wide Web và là một phần trong kiến trúc
multimedia của IETF. Hiện tại phần mềm mã nguồn mở Asterisk, Freeswitch sử
dụng chủ yếu giao thức SIP.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/40

SIP là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập, duy trì,
kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia). Các phiên multimedia
bao gồm thoại Internet, hội nghị và các ứng dụng tương tự có liên quan đến các
phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình ảnh và dữ liệu.
SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và để mang các thông
tin mô tả phiên truyền dẫn.
SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và quảng bá (muticast) ứng dụng cho các cuộc
gọi điểm-điểm và các cuộc gọi đa điểm.
2.2.2 Các thành phần trong mạng SIP
SIP gồm hai thành phần chính là: SIP Client (là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP) và SIP
Server (là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP).
SIP Client là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP như SIP phone, ứng dụng chat... Đây là
giao diện và dịch vụ cho người dùng:
− User Agent Client (UAC) – khởi tạo cuộc gọi.
− User Agent Server (UAC) – nhận cuộc gọi.
SIP Server là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP có các chức năng cụ thể như
sau:
− Proxy Server: là server đóng vai trò là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ
chuyển tiếp các SIP request tới những thực thể khác trong mạng, chức năng
chính là định tuyến cho các bản tin đến đích. Một Proxy có thể lưu hoặc
không lưu trạng thái của bản tin trước đó, thông thường Proxy có lưu trạng
thái thì chúng duy trì trạng thái trong suốt khoảng thời gian 32 giây.
− Redirect Sever: là server trả về bản tin lớp 302 thông báo đến thiết bị là

chuyển hướng bản tin tới địa chỉ khác và tự liên lạc thông qua địa chỉ trả về.
− Registrar sever: là sever để nhận bản tin SIP REGISTER yêu cầu đăng ký và
cập nhận thông tin của người dùng từ bản tin request vào Location Sever và
lưu trữ nó.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/40

− Location sever: là server để lưu thông tin về trạng thái của người dùng trong
mạng SIP nhằm mục đích lấy thông tin về vị trí của người gọi khi được yêu
cầu truy xuất.
2.2.3 Các bản tin trong mạng SIP
SIP là giao thức dạng Text sử dụng bộ ký tự ISO 10646 trong mã hóa UTF-8 (RFC
2279). SIP có tính linh hoạt, mở rộng và dễ thực thi các ngôn ngữ lập trình cao cấp
như Java, Tol, Perl. Cú pháp của SIP gần giống với giao thức HTTP khác với HTTP,
SIP có thể sử dụng giao thức UDP.
Bản tin SIP được chia làm 2 loại: Bản tin yêu cầu từ Client tới Server và bản tin đáp
ứng từ Server trả lời cho Client: SIP-massage = Request/ Response.
Bản tin Request bao gồm các bản tin như:
− INVITE: là bản tin yêu cầu thiết lập một phiên hoặc để thay đổi các đặc tính
của phiên trước đó. Trong bản tin này có sử dụng SDP để định nghĩa các
thông số media của phiên. Một response thành công có giá trị 200 được trả
lại các thông số mà người được gọi chấp nhận trong phiên media.
− ACK: Xác nhận rằng Client đã nhận được response cuối cùng của bản tin
INVITE. ACK chỉ được sử dụng kèm với bản tin INVITE. ACK được gửi từ
đầu cuối đến đầu cuối cho response 200 OK. ACK cũng có thể chứa phần

thân bản tin với mô tả phiên cuối củng nếu bản tin INVITE không chứa.
− OPTIONS: Sử dụng request này để truy cập tới Server về khả năng của nó.
− BYE: Sử dụng bản tin này để yêu cầu hủy một phiên đã thiết lập trước đó.
− CANCEL: Cho phép người dùng và Server hủy một request, ví dụ như
INVITE. Việc này không ảnh hưởng tới yêu cầu đã hoàn thành trước đó mà
Server đã gửi phản hồi rồi.
− REGISTER: Một người dùng sử dụng REGISTER để yêu cầu đăng ký vị trí
tới AOR (Address Of Record) với SIP Server.
Các dạng bản tin Response:
Bảng 2-: Các dạng bản tin Response [9]

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/40

Chức năng

Loại đáp ứng
1XX

Tìm kiếm, báo hiệu, sắp hàng đợi

2XX

Thành công

3XX

Chuyển tiếp yêu cầu

4XX

Lỗi phía người dùng

5XX

Lỗi phía Server

6XX

Lỗi chung: đường dây đang bận, từ chối…

2.2.4 Quá trình hoạt động của SIP
2.2.4.1

Quá trình REGISTER

Hình 2-: Quá trình Register [10]

• User gửi bản tin REGISTER lên Server.
• Server gửi lại bản tin 401 Unauthorized yêu cầu chứng thực, với kèm thuật
toán MD5 và chuỗi ký tự ngẫu nhiên nonce.
• User gửi lên lại bản tin REGISTER với chuỗi chứng thực nằm trong phần
Authorization.
• Server kiểm tra và gửi về 200 OK để báo cho user biết đã đăng ký thành
công.
2.2.4.2

Quá trình thiết lập cuộc gọi

Quá trình thiết lập và giải phóng cuộc gọi nội bộ khi 1001 gọi 1002 được mô tả
trong hình sau:

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/40

Hình 2-: Quá trình thực hiện cuộc gọi [10]

− Bước 1: 1001 gửi bản tin INVITE đến máy chủ yêu cầu thiết lập đường
truyền cuộc gọi đến 1002, bản tin INVITE chứa phần SDP là các thông số
địa chỉ ip, port, codecs... mà 1001 sử dụng trong quá trình truyền và nhận
RTP.
− Bước 2: Máy chủ gửi lại bản tin 401 Unauthorized yêu cầu 1001 chứng thực
chuỗi ký tự ngẫu nhiên nonce cùng với thuật toán MD5.
Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/40

− Bước 3: 1001 gửi bản tin ACK thông báo cho Server biết đã nhận được yêu
cầu chứng thực từ Server.

− Bước 4: 1001 gửi lại bản tin INVITE kèm chuỗi chứng thực nằm trong phần
Authorization.
− Bước 5: Máy chủ thực hiện kiểm tra và xác định 1001 đã chứng thực thành
công, do đó gửi bản tin 100 Trying để báo cho 1001 chờ đợi kết nối trong khi
Server liên lạc với 1002.
− Bước 6: Máy chủ gửi bản tin INVITE đến 1002. Lúc này SDP đã được máy
chủ thay đổi với ip, port, codec… của máy chủ. Do đó với kết quả như thế
này có thể suy ra rằng máy chủ sẽ tham gia vào quá trình truyền RTP giữa
1001 và 1002.
− Bước 7: 1002 gửi lại tín hiệu hồi âm chuông 180 Ringing cho máy chủ.
− Bước 8: chuyển tiếp tín hiệu hồi âm chuông đến 1001.
− Bước 9: 1002 nhấc máy, gửi bản tin 200 OK trong phần SDP chứa các thông
số truyền nhận RTP.
− Bước 10: Máy chủ gửi trả lại ACK thông báo cho 1002 rằng đã nhận được
bản tin 200 OK.
− Bước 11: Máy chủ chuyển tiếp đến 1001 bản tin 200 OK. Các thông số trong
phần SDP được máy chủ thay đổi.
− Bước 12: 1001 gửi ACK báo cho máy chủ biết đã nhận bản tin 200 OK.

Quá trình giải phóng cuộc gọi:
− Bước 14: Sau khi kết thúc cuộc đàm thoại, thuê bao 1002 cúp máy, gửi bản
tin BYE đến Server.
− Bước 15: Server gửi lại 200 OK cho phép 1002 kết thúc phiên.
− Bước 16: Server gửi bản tin BYE cho 1001 để báo phiên đã kết thúc.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 17/40

− Bước 17: 1001 gửi lại 200 OK xác nhận kết thúc phiên.
2.3 Giao thức H.323
2.3.1 Giới thiệu
Giao thức H.323 là một chuẩn quốc tế của VoIP được phát triển bởi Liên Minh Viễn
Thông Quốc Tế (ITU – International Telecommunications Union). Giao thức này có
cấu trúc chặt chẽ, phức tạp và phù hợp với việc thực thi các đặc tính thoại truyền
thống. H.323 thiết kế cho việc truyền audio, video và dữ liệu qua mạng IP.
2.3.2 Các giao thức của H.323
Giao thức H.323 là tập hợp của một nhóm giao thức. Giao thức H.323 sẽ bao gồm
các loại giao thức sau:

Hình 2-: Các giao thức trong H.323 [3]

− Giao thức H.225 RAS (Gồm Registration, Admission and Status): Đây là
giao thức báo hiệu thiết bị đầu cuối với H.323 gatekeeper trước khi thiết lập
cuộc gọi.
− Giao thức H.225 Q.931: Là giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi được sử
dụng nhằm mục đích kết nối, duy trì và hủy kết nối giữa 2 thiết bị đầu cuối.
− Giao thức H.245: Dùng để thiết lập phiên truyền media (gồm audio, video,
data, và các thông tin của kênh điều khiển) sử dụng giao thức truyền thời
gian thực RTP.
Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/40

− Ngoài ra trong cấu trúc của giao thức H.323 còn có các kĩ thuật mã hóa được
hỗ trợ như:
• Mã hóa thoại: G.711, G.722, G.723.1, G.728, G.729.
• Mã hóa video: H.261, H.263…
2.3.3 Các thành phần cơ bản trong mạng H.323
Một hệ thống mạng sử dụng giao thức H.323 bao gồm các thành phần chính như:
Thiết bị đầu cuối (Terminals), Gatekeeper, Gateways, đơn vị đa điều khiển (MCU –
Multipoint Control Unit).

Hình 2-: Các thành phần trong mạng H.323 [1]

H.323 terminal: là thiết bị đầu cuối trong mạng LAN có khả năng truyền thông 2
chiều theo thời gian thực, có thể là PC hoặc là một thiết bị độc lập. Các thiết bị đầu
cuối này phải được hỗ trợ các chuẩn H.245, H.225, RTP/RTCP, T.120 để có thể hoạt
động trên mạng H.323.
Gateway: Là thiết bị thực hiện kết nối giữa 2 mạng khác nhau. Cung cấp khả năng
kết nối giữa 1 mạng H.323 và 1 mạng khác. Việc kết nối này được thực hiện nhờ
khả năng chuyển đổi giao thức, biến đổi khuôn dạng dữ liệu của gateway.
Gatekeeper: Là thiết bị điều khiển trung tâm trong mạng, cung cấp các chức năng
như: dịch địa chỉ, điều khiển kết nạp, điều khiển băng thông, quản lý vùng gồm các
thiết bị đầu cuối, gateway, MCU.
Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/40

Multipoint Control Unit (MCU): Là thiết bị hỗ trợ thực hiện các cuộc đàm thoại hội
nghị giữa nhiều thiết bị đầu cuối. Nhiệm vụ của MCU là điều tiết khả năng của âm

thanh, hình ảnh và dữ liệu giữa các thiết bị đầu cuối theo giao thức H.245, điều
khiển tài nguyên của hội thoại bằng việc xác định các dòng âm thanh, hình ảnh, xác
định dữ liệu nào cần được truyền gửi đến các thiết bị đầu cuối. MCU bao gồm bộ
điều khiển đa điểm (MC) với nhiệm vụ điều khiển, thiết lập giao thức chung cho hội
nghị đa điểm và bộ xử lý đa điểm (MP) với nhiệm vụ trộn chuyển mạch các tín hiệu
âm thanh, hình ảnh và dữ liệu do MC điều khiển.
2.3.4 Phương thức hoạt động của H.323
Giả sử có hai thiết bị đầu cuối tương ứng với số điện thoại 100 và 200. Quá trình số
100 gọi đến số 200 được diễn ra như sau:
− Bước 1: 100 muốn gọi đến 200 thì nó gửi thông điệp ARQ (Admission
Request) đến gatekeeper để yêu cầu cấp quyền để đặt cuộc gọi và phân giải
địa chỉ IP của số 200. Gatekeeper sẽ kiểm tra dữ liệu nếu có số 200 đã đăng
ký trên hệ thống thì nó sẽ gửi lại cho bên gọi 100 thông điệp ACF (Admiss
Confirm) để chứng thực cho phép 100 gọi được cho 200, trong ACF sẽ chứa
IP của 200.

Hình 2-: Yêu cầu thiết lập cuộc gọi [1]

− Bước 2: 100 và 200 sẽ thiết lập kết nối TCP đồng thời 100 gửi thông điệp
Setup để thiết lập báo hiệu H.225 truyền các bản tin Q.931 cho phép thiết lập
cuộc gọi.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/40

Hình 2-: Gửi thông điệp Setup [1]

− Bước 3: Sau đó 200 sẽ trả lời bằng bản tin Call Proceeding báo hiệu đang
thiết lập cuộc gọi đến 100. Đồng thời 200 sẽ yêu cầu gatekeeper quyền gọi
(ARQ) và gatekeeper sẽ trả lời bằng thông điệp ACF.

Hình 2-: Gửi thông điệp Call proceeding [1]

− Bước 4: 200 bắt đầu đổ chuông và gửi thông điệp cảnh báo (Alerting), khi số
200 bắt máy và thiết bị đầu cuối báo hiệu cuộc gọi đã được chấp nhận bằng
cách gửi thông điệp Connect. Lúc này giao thức H.245 sẽ điều chỉnh giá trị
âm thanh và tùy chọn video.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/40

Hình 2-: Gửi thông điệp Alerting và Connect [1]

− Bước 5: Sau khi hiệu chỉnh xong (các thông số được mô tả báo hiệu H.245),
hai thuê bao yêu cầu mở kết nối audio để truyền thoại. Dẫn ra tồn tại hai
kênh cho phép thực hiện cuộc gọi hai chiều giữa hai thuê bao. Quá trình
truyền thoại sử dụng giao thức RTP với sự kiểm soát của RTCP.

Hình 2-: Trao đổi các thông điệp của H.245 [1]

2.4 So sánh giữa hai giao thức SIP và H.323
Hai giao thức SIP và H.323 được phát triển với mục đích và nhu cầu khác nhau.

H.323 được phát triển bởi ITU nhằm thực hiện trong background của PSTN, sử
dụng mã hóa binary và sử dụng lại vai trò của ISDN. SIP được phát triển bởi IETF,
được thiết kế để thay đổi tỉ lệ thông qua Internet và làm việc bên trong domain điều
này khiến SIP rất tiện dụng có đầy đủ các chức năng và tiện ích Internet. H.323 là
giao thức tương đối cũ và đang dần được thay thế bởi SIP vì giao thức SIP ít phức
tạp và tương tự như giao thức HTTP,SMTP. Vì vậy, hiện nay các thiết bị VoIP đều
theo chuẩn SIP, chỉ có các thiết bị VoIP cũ theo chuẩn H.323.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 22/40

Bảng 2-: So sánh SIP và H.323

Xuất xứ phát triển

SIP

H.323

IETF

ITU-T

Proxy, Redirect, Location,

Server

Registrar

H.323 gatekeeper

Khuôn dạng

Text, UTF-8

Nhị phân

Độ trễ

1.5 RTT

>7 RTT

Báo hiệu quảng bá

Có

Không

Giám sát trạng thái
cuộc gọi

Trong thời gian thiết lập cuộc

Giám sát trong suốt thời

gọi và suốt thời gian cuộc gọi

gian cuộc gọi và phải giữ

diễn ra.

trạng thái kết nối TCP
giúp hạn chế khả năng mở

rộng và giảm độ tin cậy.
Đăng ký tại Registar sever và Gatekeeper xác nhận và
Bảo mật

có xác nhận đầu cuối và mã mã hóa theo chuẩn H.235.
hóa.
Đảm bảo chất lượng dịch vụ Để lưu trữ tài nguyên

Chất lượng dịch vụ

bằng các giao thức OPS, OSP, mạng dùng RSVP, điều
RSVP.

khiển băng thông qua

gatekeeper.
SIP URL, địa chỉ email, địa chỉ Địa chỉ E.164.
Định vị đầu cuối và

E.164 hoặc alias.

Gatekeeper đảm nhiệm

định tuyến cuộc gọi

Redirect và Location Server để chức năng định tuyến.
định tuyến.

Số port UDP

5060/5061

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk

1503, 1720, 1731


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/40

Các tính năng của cuộc gọi cơ Hội nghị, thoại, hình ảnh
Tính năng thoại

bản được hỗ trợ.

và dữ liệu. Quản lý tập
trung nguy cơ tắc nghẽn ở
Gatekeeper.

Khả năng mở rộng

Dễ dàng.

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk

Bị hạn chế.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 24/40

CHƯƠNG 3. ASTERISK
Chương 3 giới thiệu tổng quát về tổng đài Asterisk, các thành phần chủ yếu trong
tổng đài Asterisk và các dịch vụ trong tổng đài được sử dụng trong đề tài.
3.1 Giới thiệu Asterisk
Asterisk là một phần mềm nguồn mở, một hệ thống chuyển mạch mềm, được lập
trình bằng ngôn ngữ C bởi Mark Spencer vào năm 1999, đầu tiên thì được thiết kế
và triển khai trên GNU/Linux nền x86 (của Intel) nhưng sau này nó được phát triển
có thể biên dịch và chạy trên OpenBSD, FreeBSD, Mac OS X và Microsoft
Windows, điều này giúp người dùng sử dụng và mở rộng thêm nhiều dịch vụ.
Asterisk là một bộ công cụ mã nguồn mở cho các ứng dụng thoại. Là Server xử lý
đầy đủ các chức năng cuộc gọi, có thể thực hiện các tính năng như một tổng đài
PBX.
Asterisk tích hợp giao tiếp với mạng PSTN và mạng VoIP vừa có thể gọi nội bộ,
vừa có thể gọi ra bất cứ số điện thoại nào trên mạng PSTN.

Hình 3-: Mô hình tổng đài Asterisk [2]

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng

Khoa Điện dùng Asterisk


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 25/40

Asterisk không chỉ giao tiếp, kết nối giữa các điện thoại với nhau mà còn có thể mở
rộng kết nối đến các tổng đài khác, với IP phone và nhiều dịch vụ như: Media
Gateway, Softswitch, Voicemail Services, Conference Server, Music on hold…
Asterisk là một phần mềm nguồn mở, miễn phí, có độ tin cậy cao. Các thao tác cấu
hình dịch vụ, quản trị Asterisk đều sử dụng bằng lệnh (CLI), do đó để dễ dàng sử
dụng thì có thể cài đặt thêm các open source khác làm giao diện web quản lý cho
Asterisk; lúc này các thao tác với tổng đài PBX sẽ thông qua giao diện web. Có thể
sử dụng các phần mềm sau: FusionPBX, FreePBX, Elastix, Trixbox…
3.1.1 Kiến trúc của Asterisk

Hình 3-: Kiến trúc Asterisk [7]

Kiến trúc của Asterisk là sự kết hợp giữa nền tảng công nghệ điện thoại và ứng
dụng điện thoại. Các công nghệ điện thoại như H.323, SIP, IAX, MGCP… các công
nghệ này cho hệ thống chuyển mạch TDM như T1, E1, ISDN và các giao tiếp
đường truyền thoại Analog. Các ứng dụng thoại như chuyển mạch cuộc gọi, tương
tác thoại, caller ID, voicemail, chuyển cuộc gọi…

Giải pháp tổng đài VoIP cho văn phòng
Khoa Điện dùng Asterisk