(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu giải pháp triển khai IP CALL CENTER trên mạng viễn thông việt nam

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN ANH ðỨC

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI
IP CALL CENTER
TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2008


2

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN ANH ðỨC

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI
IP CALL CENTER
TRÊN MẠNG VIỄN THƠNG VIỆT NAM

Ngành:
Cơng nghệ ðiện tử - Viễn thơng
Chun ngành: Kỹ thuật ñiện tử
Mã số:
60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Cảnh Tuấn

Hà Nội – 2008


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ðOAN ...................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... 6
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... 10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. 11
MỞ ðẦU ................................................................................................................. 12
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VOIP ............................................. 14
1.1. Giới thiệu về VoIP ..........................................................................................14
1.1.1. Các mơ hình truyền thoại qua VoIP ..........................................................14
1.1.2. Các đặc điểm của VoIP.............................................................................16
1.2. Mơ hình mạng VoIP ........................................................................................19
1.2.1. Mơ hình mạng VoIP .................................................................................19
1.2.2. Hoạt động của mạng VoIP ........................................................................21
1.3. Các giao thức trong mạng VoIP.......................................................................23
1.3.1. Giao thức TCP/IP .....................................................................................23
1.3.2. Giao thức UDP (User Data Protocol) ........................................................27
1.3.3. Giao thức RTP (Real time Transport Protocol) .........................................28
1.3.4. Giao thức RTCP (Real-time Transport Control Protocol)..........................29
1.3.5. Giao thức SIP (Session Initial Protocol)....................................................31
1.3.6. Giao thức H.323........................................................................................37
1.3.7. Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) ...............................42
1.3.8. Giao thức MGCP(Media Gateway Control Protocol) ................................43

1.3.9. Giao thức Megaco/H.248 ..........................................................................43
1.4. Vấn ñề QoS trong VoIP...................................................................................44
1.4.1. Giới thiệu về QoS .....................................................................................44
1.4.2. QoS trong VoIP và các yếu tố chính có ảnh hưởng tới mạng VoIP ...........45
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CALL CENTER ............................. 49
2.1. ðịnh nghĩa.......................................................................................................49
2.2. Lịch sử phát triển.............................................................................................49
2.3. Lợi ích và khả năng ứng dụng của Call Center ................................................51
2.4. IP Call Center..................................................................................................54
2.4.1. Thành phần hệ thống IP Call Center .........................................................55
2.4.2. Lợi lích của IP Call Center........................................................................58
2.4.3. Nguyên tắc tổ chức của hệ thống IP Call Center .......................................61
2.4.4. Các bước triển khai IP Call Center............................................................64
2.5. Các giải pháp Call Center trên thế giới và Việt Nam .......................................65
2.5.1. Thị trường thế giới....................................................................................65
2.5.2. Thị trường Việt Nam.................................................................................73
2.5.3. Khả năng áp dụng .....................................................................................74
CHƯƠNG 3 - NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN IP CALL CENTER TRÊN MẠNG
VIỄN THÔNG VN................................................................................................... 75
3.1. Hiện trạng mạng viễn thông việt nam ..............................................................75
3.2. Thiết kế tổng thể hệ thống IP Call Center ........................................................77
3.2.1. Mơ hình hóa hệ thống ...............................................................................77
3.2.2. Nhiệm vụ thiết kế......................................................................................80
3.2.3. ðề xuất cấu trúc tổng thể của IP Call Center .............................................80


5

3.3. Lựa chọn giải pháp xây dựng hệ thống IP Call Center .....................................82
3.3.1. Giải pháp software-based..........................................................................82

3.3.2. Giải pháp hardware-based.........................................................................85
3.3.3. Giải pháp kết hợp......................................................................................85
3.3.4. So sánh các giải pháp................................................................................88
3.4. Xây dựng các cơng đoạn để triển khai IP Call Center bằng giải pháp kết hợp..89
3.4.1. Lựa chọn giải pháp mã nguồn mở .............................................................89
3.4.2. Lựa chọn phần cứng..................................................................................96
3.4.3. Thiết kế phần mềm Manager Desktop.......................................................99
3.4.4. Thiết kế phần mềm Agent Desktop ......................................................... 102
3.5. Thử nghiệm hệ thống IP Call Center ............................................................. 103
3.5.1. IPPBX .................................................................................................... 104
3.5.2. Media Gateway....................................................................................... 104
3.5.3. ðo kiểm .................................................................................................. 105
3.6. Những vấn đề cịn tồn tại và hướng phát triển trong tương lai ....................... 107
KẾT LUẬN ............................................................................................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................110


6

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Số thứ Thuật ngữ
tự
1
ACD

Tên đầy đủ tiếng Anh

Chú giải

Automatic Call

Distribution
Adaptive Differential Pulse
Code Modulation

Tính năng tự ñộng phân phối cuộc
gọi trong một số hệ thống thoại
Chuẩn nén 32kbps sử dụng để
chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự
và ngược lại
ðường thuê bao số bất ñối xứng

2

ADPCM

3

ADSL

4

AMD

5

ANI

6

API

7

ACF

8

ANSI/ISO

9

ARJ

American National
Standard for Information
Systems
Admission ReJect

10

ARQ

Admission ReQuest

11

AVVID

12
13

14

CDR
BCG
BCR

Architecture for Voice,
Video and Integrated Data
Call Detail Record
Business Common Gallery
Business Communication
Review

15

DNIS

16

CI

Dialed Number
Identification Service
Controlled Interation

17

CO

Central Office

18

COSMIC

19
20

CPU
CS

Common Software
Measurement International
Consortium
Central Processing Unit
Call Server

Asymmetric Digital
Subscriber Line
Advanced Micro Devices
Automatic Number
Identification
Application Programming
Interface
Admission ConFirm

Tập đồn chun sản xuất các thiết
bị vi xử lí
Tự động xác định số gọi đến
Giao diện lập trình ứng dụng

Bản tin xác nhận đăng kí trong giao
thức báo hiệu H.225, họ giao thức
VoIP H.323
Chuẩn quốc gia Hoa Kỳ cho các hệ
thống thơng tin
Bản tin từ chối đăng kí trong giao
thức báo hiệu H.225, họ giao thức
VoIP H.323
Bản tin u cầu đăng kí trong giao
thức báo hiệu H.225, họ giao thức
VoIP H.323
Kiến trúc cho thoại, video và dữ
liệu tổng hợp
Bản ghi lưu thông tin cuộc gọi
Một bộ thư viện xây dựng giao diện
Tổ chức chuyên thực hiện các
nghiên cứu và ñánh giá về các sản
phẩm và thị trường mạng
Dịch vụ xác định số bị gọi
Mơ hình phát triển phần mềm ñưa
ra bởi hãng Rational
Khối cung cấp ñường thuê bao
analog tới người dùng
Liên minh quốc tế ñánh giá phần
mềm chung
Bộ vi xử lí trung tâm
Khỗi xử lí trạng thái cuộc gọi và các
phiên báo hiệu trong mơ hình NGNPBX của ITU-T

7
Số thứ Thuật ngữ
tự
21
CSTA

Tên ñầy ñủ tiếng Anh
Computer-Supported
Telecommunications
Applications
Computer Telephony
Integration
Database
Dialogic Native NT
Architecture

22

CTI

23
24

DB
DNA

25

DTMF

26

ETSI

27

GK

28
29
30

GNU
GPL
GSM codec

GNU's Not UNIX
General Public License
Global System for Mobile
Communications codec

31
32

GUI
GW

Graphic User Interface
Gateway

33

ICP

34

IEEE

35
36

IP
IP-PBX

37

IPVS

Integrated
Communications Platform
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Internet Protocol
Internet Protocol Private
Branch eXchange
IP Voice Stream Resource

38

ISDN

39

ISO/IEC

40

ITU-T

41

IVR

42
43

LAN
MFC

Dual Tone Multi
Frequency
European
Telecommunications
Standards Institute
Gatekeeper

Integrated Services Digital
Networks
Information Technology -Open Systems
Interconnection

International
Telecommunication Union
– Standardization Sector
Interactive Voice Response
Local Area Network
Microsoft Foundation
Code

Chú giải
Các ứng dụng viễn thơng được hỗ
trợ bởi máy tính
Cơng nghệ tích hợp giữa máy tính
và điện thoại
Cơ sở dữ liệu
Một tập các hàm ñiều khiển của
hãng Dialogic, cho phép can thiệp
sâu tới phần cứng
Xung báo hiệu ña tần
Viện tiêu chuẩn viễn thơng châu Âu

Khối quản lí báo hiệu trong giao
thức H.323

Chuẩn nén với tốc ñộ 8.3kbps, ñược
sử dụng ñầu tiên trong các mạng di
ñộng GSM
Giao diện ñồ họa với người dùng
Khối xử lí media và kết nối tới
mạng NGN trong mơ hình NGNPBX của ITU-T
Nền tảng giao tiếp hợp nhất

Hiệp hội kỹ sư điện/ điện tử
Giao thức truyền thơng liên mạng
Tổng ñài liên lạc nội bộ sử dụng
giao thức IP
Công nghệ cho phép thực thi các
stack VoIP tự phát triển trên nền
phần cứng Dialogic
Cơng nghệ dịch vụ tích hợp số
Công nghệ thông tin – Liên kểt các
hệ thống mở
Liên minh viễn thong quốc tế Nhánh chuẩn hoá
Hệ thống tương tác với người sử
dụng bằng tiếng nói
Mạng nội bộ
Bộ thư viên phát triển giao diện
cung cấp bởi bộ công cụ Visual
Studio của Microsoft


8
Số thứ Thuật ngữ
tự
44
MGCP

45

MIPS

46

MMUSIC

47

MUTEX

48
49
50

NGN
OMG
PLOP

51

PSTN

52

PIN

53
54

PBX
R4

55

RAD

56

RAS

57

RFC

58

RIPT

59

RIVF

60

RPT

61

SCCP

62

SDK

63

SMB

64

SOAP

65

STL

Tên ñầy ñủ tiếng Anh
Media Gateway Control
Protocol
Microprocessor without
Interlocked Pipeline Stages
Multiparty Multimedia
Session Control WG

Mutual Exclusive
synchronization
Next Generation Network
Object Management Group
Pattern Languages of
Programs
Plain Switch Telephony
Network
Personal Identification

Number
Private Branch eXchange
Dialogic R4 framework

Chú giải
Giao thức ñiều khiển Media
Gateway, ñược sử dụng trong mạng
NGN
Một cơng nghệ vi xử lí chun dụng
dành cho các loại máy chủ lớn
Nhóm làm việc của IETF, tập trung
vào lĩnh vực xây dựng các tiêu
chuẩn về quản lí phiên truyền thơng
đa phương tiện
Một phương pháp đồng bộ giữa các
thread trong hệ điều hành
Mạng thế hệ sau
Nhóm quản lý đối tượng
Ngơn ngữ mẫu của lập trình
Mạng chuyển mạch kênh

Số định danh cá nhân, thường dùng
trong các dịch vụ kiểu trả trước
Tổng ñài liên lạc nội bộ
Một tập các hàm API do hãng
Dialogic cung cấp ñể xây dựng giao
diện ñiều khiển chung giữa các thiết
bị của hãng
Rapid Application Develop Mơ hình phát triển phần mềm với
tốc độ nhanh

Registration Admission
Giao thức quản lí quyền đăng kí và
and Status
trạng thái đầu cuối, sử dụng trong
chuẩn H.225 của họ tiêu chuẩn
VoIP H.323
Request For Comments
Tập hợp các tiêu chuẩn liên quan
ñến Internet ñưa ra bởi tổ chức
IETF
Research Institute of Posts Viện KHKT Bưu ðiện
and Telecoms
Research, Innovation and
Hội nghị quốc tế về CNTT, ñược tổ
Vision for the Future
chức thường niên
Real-time Transmission
Giao thức truyền dữ liệu thời gian
Protocol
thực
Signaling Connection
Một giao thức ñiều khiển chuyên
Control Part
dụng của Cisco
Software Development Kit Bộ công cụ và thư viện phát triển
phần mềm
Small and Medium
Các doanh nghiệp vừa và nhỏ
Business
Simple Object Access

Giao thức truy nhập ñối tượng ñơn
Protocol
giản, thường sử dụng trong các mơ
hình client/server
Standard Template Library Bộ thư viện mở rộng cho ngôn ngữ


9
Số thứ Thuật ngữ
tự
66
SIP
67
SRL

Tên ñầy ñủ tiếng Anh

Chú giải

Session Initiation Protocol
Standard Runtime Library

Giao thức khởi tạo phiên
Thư viện lập trình chuẩn cho thiết bị
của hãng Dialogic
Bộ kết nối tới các th bao analog
và mạng PSTN trong mơ hình
NGN-PBX của ITU-T
Ghép kênh theo khe thời gian

68

TA

Terminal Adaptor

69

TDM

70

TCP

71

UII

Time Division
Multiplexing
Transmission Control
Protocol
User Input Indication

72

VoIP

73

VOCAL

74
75

WAN
XML

Voice over Internet
Protocol
Vovida Open
Communication
Application Library
Wide Area Network
eXtensible Markup
Language

Giao thức truyền thông có điều
khiển
Bản tin do người dùng nhập trong
giao thức VoIP, thường được sử
dụng để chuyển các kí tự DTMF
trên mạng VoIP
Thoại qua giao thức IP
Thư viện ứng dụng giao tiếp mở
Vovida
Mạng diện rộng
Một ngôn ngữ nâng cao phát triển
từ ngôn ngữ siêu văn bản HTML,
cho phép ñịnh nghĩa các kết nối và

giao dịch về dữ liệu và cơ sở dữ liệu


10

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2-1 So sánh Call Center truyền thống với IP Call Center ..................................55
Bảng 3-1 Danh sách các tổ chức mã nguồn mở cho VoIP ..........................................84
Bảng 3-2 So sánh các giải pháp phát triển hệ thống IP Call Center ............................88


11

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1-1 Mơ hình PC-to-PC ..................................................................................... 15
Hình 1-2 Mơ hình PC-to-Phone ................................................................................ 15
Hình 1-3 Mơ hình Phone-to-Phone ........................................................................... 16
Hình 1-4 Mơ hình mạng VoIP .................................................................................. 20
Hình 1-5 Mơ hình thơng tin truyền thống của doanh nghiệp ..................................... 22
Hình 1-6 Mơ hình thơng tin của doanh nghiệp với giải pháp VoIP............................ 22
Hình 1-7 Mơ hình kiến trúc TCP/IP so sánh với mơ hình tham chiếu OSI ................ 24
Hình 1-8 Cấu trúc của IP Datagram .......................................................................... 24
Hình 1-9 Cấu trúc của UDP Datagram...................................................................... 27
Hình 1-10 Cấu trúc gói tin RTP ................................................................................ 28
Hình 1-11 Cấu trúc gói tin RTCP.............................................................................. 30
Hình 1-12 Mơ hình mạng SIP ................................................................................... 31
Hình 1-13 Ví dụ một bản tin SIP............................................................................... 34
Hình 1-14 Một số trường mào đầu SIP ..................................................................... 34

Hình 1-15 Thiết lập cuộc gọi SIP đơn giản ............................................................... 35
Hình 1-17 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Proxy Server .................................................. 36
Hình 1-18 Thiết lập cuộc gọi SIP qua Redirect Server .............................................. 36
Hình 1-19 Mơ hình mạng H.323 đơn giản................................................................. 38
Hình 1-20 Các giao thức thuộc H.323....................................................................... 38
Hình 1-21 Chồng giao thức tại đầu cuối H.323 ......................................................... 39
Hình 1-21 Cấu tạo của gateway ................................................................................ 40
Hình 1-22 Chức năng của một Gatekeeper................................................................ 40
Hình 1-23 Quá trình báo hiệu cuộc gọi đơn giản sử dụng H.225 ............................... 42
Hình 2-1 Hệ thống Call Center thời kỳ đầu............................................................... 49
Hình 2-2 Hệ thống Call Center truyền thống, có trang bị PC..................................... 50
Hình 2-3 Hệ thống Call Center có trang bị PC và VRU ............................................ 50
Hình 2-4 Thành phần hệ thống IP Call Center .......................................................... 56
Hình 2-4 Giải pháp Call Center của Ericsson............................................................ 66
Hình 2-5 Giải pháp Call Center của Avaya ............................................................... 68
Hình 2-6 Giải pháp Call Center của IBM .................................................................. 70
Hình 2-7 Giải pháp Call Center của Cisco ................................................................ 72
Hình 3-1 Giải pháp IP Centrex của VNPT ................................................................ 76
Hình 3-2 Mơ hình giao tiếp giữa các tác nhân với hệ thống ...................................... 78
Hình 3-3 Thành phần chức năng cơ bản của hệ thống Call Center ............................ 81
Hình 3-4 Sơ đồ khối của Asterisk ............................................................................. 90
Hình 3-5 Giải pháp tích hợp card phần cứng trên Asterisk ........................................ 97
Hình 3-6 Giải pháp tích hợp MediaGateway trên Asterisk ........................................ 98
Hình 3-7 Giải pháp tích hợp MediaServer trên Asterisk............................................ 99
Hình 3-8 Thiết kế module Manager Desktop .......................................................... 101
Hình 3-9 Thiết kế module Agent Desktop............................................................... 102
Hình 3-10 Cấu hình thử nghiệm IP Call Center....................................................... 103
Hình 3-11 Phân tích giao thức VoIP ....................................................................... 106
Hình 3-12 Giao diện phần mềm giả lập VoIP Sipp ................................................. 106
Hình 3-13 ðiều khiển hệ thống qua telnet............................................................... 107

12

MỞ ðẦU
Mọi tổ chức đều có nhu cầu phải giao tiếp bằng điện thoại. Có giải pháp lưu trữ,
quản lý và có nhiều hình thức khai thác các thơng tin cuộc gọi sẽ đem lại nhiều thơng
tin quan trọng hỗ trợ cơng tác quản lý cũng như các quyết định về tổ chức, sản xuất,
kinh doanh của tổ chức.
Trong một tổ chức, các nguồn lực như vốn, nhân lực, vật tư ñều ñược quản lý.
Trong giai ñoạn kinh tế tri thức, thơng tin được đánh giá là một trong các nguồn lực
quan trọng. Trong mỗi tổ chức, một lượng thông tin rất lớn được lưu chuyển qua
đường điện thoại, thơng tin này cũng cần phải có giải pháp quản lý.
Hiện nay, trong mạng điện thoại cơng cộng PSTN các cơ quan ñơn vị thường sử
dụng tổng ñài nội bộ (PBX) trong liên lạc điện thoại. Cần phải có phần mềm riêng
quản lý, tính cước, kết nối máy tính. Cần phải ñầu tư thiết bị riêng ñể ghi âm. Khi cần
cung cấp dịch vụ gọi tự ñộng, trả lời tự ñộng hay trả lời bằng ñiện thoại viên ñều phải
thêm thiết bị, phần mềm. Tổng thể, ñầu tư cho cả hệ thống sẽ rất lớn, sử dụng phức tạp
và khó triển khai.
Với việc cung cấp dịch vụ khách hàng qua trung tâm cuộc gọi(Call Center), các
tổ chức sẽ tiết kiệm ñược rất nhiều chi phí, nhân lực vì đây là loại dịch vụ tự thực hiện,
ngồi ra, sự nhanh chóng, thuận tiện và khả năng đáp ứng cao sẽ góp phần tăng thêm
khách hàng cho tổ chức. Với sự ra ñời của cơng nghệ thoại qua Internet(VoIP) đã làm
xuất hiện IP Call Center.
Hệ thống IP Call Center cho phép tích hợp ñiện thoại- máy tính, ñảm nhiệm các
yêu cầu cần phải ñáp ứng về liên lạc ñiện thoại. Cơ quan, ñơn vị sử dụng hệ thống
ngoài chức năng quản lý giám sát hệ thống liên lạc nội bộ, còn dễ dàng thuận tiện khi
cần triển khai các dịch vụ khách hàng.
Hệ thống này giúp tự động hố, quản lý nhiều hoạt ñộng hiện ñang phải triển khai
thủ công như các công việc trực ban, tra cứu danh bạ, liên lạc, giải pháp thông tin, ghi

âm các liên lạc quan trọng làm dữ liệu.
Hệ thống này sẵn sàng, thuận tiện trong việc mở rộng khi có các yêu cầu phát
triển mới về ñường truyền, mở rộng phạm vi, thêm chức năng, dịch vụ.
Mặt khác mạng viễn thơng Việt Nam đã và đang triển khai mạng NGN, do đó
việc định hướng chuyển đổi mơ hình Call Center sang IP Call Center đang được các
hãng, tổ chức quan tâm.
Trên cơ sở đó, việc nghiên cứu giải pháp thiết kế, chế tạo và triển khai IP Call
Center tại Việt Nam là cấp thiết. Mục tiêu của ñề tài là giới thiệu các khái niệm cũng
như giải pháp thiết kế và triển khai IP Call Center cho các doanh nghiệp có nhu cầu về
dịch vụ khách hàng qua Call Center.


13

ðề tài bao gồm 3 chương:
Chương 1 - nêu lên các khái niệm tổng quan nhất về VoIP: ñịnh nghĩa, các giao thức,
kiến trúc mạng VoIP và ñánh giá QoS trong mạng VoIP.
Chương 2 - nêu lên các khái niệm tổng quan về hệ thống Call Center: ñịnh nghĩa, lịch
sử phát triển, lợi ích và khả năng ứng dụng, đồng thời cũng tiến hành khảo sát phân
tích các giải pháp Call Center nổi tiếng trên thế giới, và nhu cầu phát triển ở Việt Nam.
Chương 3 – nghiên cứu, thiết kế và lắp ráp hệ thống IP Call Center sau khi nghiên
cứu, phân tích nhiều hệ thống Call Center được thực hiện bởi các hãng viễn thông lớn,
bao gồm: các thành phần chức năng của hệ thống, các giao thức sử dụng. ðề tài ñã
thiết kế, lắp ráp chạy thử trên mạng lưới.
Với khn khổ và mục tiêu của đề tài rộng lớn, nhưng kinh nghiệm của bản
thân còn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được
ý kiến đóng góp, giúp đỡ q báu của các thầy cô giáo cùng các bạn bè, các ñồng
nghiệp.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo Nguyễn Cảnh Tuấn, người đã tận
tình giúp đỡ tơi hồn thành bản luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo

trong khoa ðiện tử – Viễn thơng trường ðại Học Cơng Nghệ, những người đã hỗ trợ
cho tơi có những kiến thức q báu.
Cảm ơn sự giúp ñỡ, tạo ñiều kiện của các bạn ñồng nghiệp nơi tôi công tác là
Công ty Cổ phần Truyền Thông ABC.


14

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VOIP
1.1. Giới thiệu về VoIP
Trong những năm gần ñây, số lượng người sử dụng Internet và số lượng máy
chủ cung cấp dịch vụ ñã tăng một cách mạnh mẽ. Song song với việc không ngừng
tăng nhu cầu sử dụng Internet là sự xuất hiện ña dạng của các dịch vụ mới chạy trên
nền tảng kỹ thuật của mạng toàn cầu. Một trong số các dịch vụ mới tỏ ra có rất nhiều
hứa hẹn là Voice over IP.
Voice over IP (VoIP) là mô hình truyền thoại sử dụng giao thức IP (Internet
Protocol), kết hợp với khả năng tính tốn và xử lý dữ liệu của các thiết bị ñầu cuối ñể
thực hiện truyền tải các cuộc ñàm thoại với một chất lượng dịch vụ phù hợp và giá
cước hợp lý [2].
VoIP là một trong những cơng nghệ viễn thơng đang được quan tâm nhất hiện
nay khơng chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng
dịch vụ.
Voip có thể vừa thực hiện mọi loại cuộc gọi như trên mạng ñiện thoại kênh
truyền thống (PSTN) ñồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Do các
ưu ñiểm về giá thành dịch vụ và sự tích hợp nhiều loại hình dịch vụ nên voip hiện nay
ñược triển khai một cách rộng rãi.
Dịch vụ ñiện thoại VoIP là dịch vụ ứng dụng giao thức IP, nguyên tắc của VoIP
bao gồm việc số hố tín hiệu tiếng nói, thực hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói
nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các gói tin này được ráp lại theo
đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu.

VoIP tạo thuận lợi cho cả các nhà khai thác và người sử dụng có thể tiết kiệm
chi phí bao gồm chi phí cho cơ sở hạ tầng mạng và chi phí liên lạc, nhất là liên lạc
ñường dài. ðối với các nhà cung cấp dịch vụ, VoIP ñược xem như một mơ hình mới
hấp dẫn, có thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phát triển các loại hình
dịch vụ đa dạng với chi phí hạ tầng rất thấp. Vấn đề quan trọng trong VoIP là cần phải
có những giải pháp kỹ thuật phù hợp để có thể tăng dung lượng và nâng cao chất
lượng dịch vụ.
1.1.1. Các mơ hình truyền thoại qua VoIP
Trong điện thoại thơng thường, tín hiện thoại có tần số nằm trong khoảng từ 0
ñến 4 KHz, ñược lấy mẫu với tần số 8KHz. Sau đó các mẫu sẽ được lượng tử hóa với
8 bit/mẫu và ñược truyền với tốc ñộ 64Kb/s ñến mạng chuyển mạch, sau đó truyền tới
đích. Ở bên nhận, dịng số 64Kb/s này được giải mã để được tín hiệu thoại tương tự.


15

Thực chất thoại qua mạng IP cũng khơng hồn tồn khác hẳn điện thoại thơng
thường. ðầu tiên tín hiện thoại cũng được số hóa, nhưng sau đó thay vì truyền trên
mạng PSTN qua các trường chuyển mạch, chúng sẽ ñược nén xuống tốc độ thấp, đóng
gói và chuyển qua mạng IP. Tại bên nhận, các gói tin này được giải nén thành các
dịng 64Kb/s truyền đến th bao bị gọi. Sự khác nhau ở thoại thơng thường và thoại
IP chính là mạng truyền dẫn và khuôn dạng thông tin dùng để truyền dẫn[2].
1.1.1.1. Mơ hình PC-to-PC

Trong mơ hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một
microphone, một speaker và ñược kết nối trực tiếp với mạng Internet. Mỗi máy tính
được cung cấp một địa chỉ IP và 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 hóa và giải mã,
nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện. Trong mơ hình này chỉ có những
máy tính ñược nối với cùng một mạng mới có khả năng trao đổi thơng tin với nhau.

Hình 1-1 Mơ hình PC-to-PC

1.1.1.2. Mơ hình PC-to-Phone

Mơ hình PC-to-Phone là một mơ hình được cải tiến hơn so với mơ hình PC-toPC. Mơ hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến
mạng PSTN thơng thường và ngược lại. Trong mơ hình này mạng Internet và mạng
PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị ñặc biệt đó là cổng phương
tiện(Media Gateway).
ðây là mơ hình cơ sở ñể dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng
PSTN cũng như các mạng GSM hay ña dịch vụ khác.

Hình 1-2 Mơ hình PC-to-Phone


16
1.1.1.3. Mơ hình Phone-to-Phone

Là mơ hình mở rộng của mơ hình PC-to-Phone sử dụng Internet làm phương
tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN ñều kết nối với mạng
Internet thông qua các Gateway. Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối ñến
Gateway gần nhất. Tại Gateway ñịa chỉ sẽ ñược chuyển ñổi từ ñịa chỉ PSTN sang địa
chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích. ðồng thời Gateway nguồn
có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hóa, 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 1-3 Mơ hình Phone-to-Phone

1.1.2. Các đặc điểm của VoIP
VoIP là một dịch vụ truyền thoại qua các mạng IP. Mạng IP ở ñây là mạng dữ
liệu sử dụng vào giao thức TCP/IP cho các chức năng tầng giao vận (Transport Layer)
và tầng mạng (Network Layer). Còn giao thức các tầng thấp hơn (các giao thức truy
cập mạng: Network Access Protocols) có thể là giao thức trong mạng LAN, X.25,
Frame Relay, ATM, hay PPP…Bởi vậy so với điện thoại chuyển mạch kênh thơng
thường, ñiện thoại IP có nhiều khác biệt. ðể thấy ñược những khác biệt này, trước hết
ta xem xét ñặc ñiểm mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và mạng Internet.
1.1.2.1. Mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và mạng Internet.

Mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN) là
mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching).
Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thống trong ñó một kênh truyền dẫn dành
riêng ñược thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thơng qua một hay nhiều nút chuyển
mạch trung gian. Dịng thơng tin truyền trên kênh này là dòng bit truyền liên tục theo
thời gian. Băng thơng của kênh dành riêng được đảm bảo và cố ñịnh trong quá trình
liên lạc (64Kb/s ñối với mạng ñiện thoại PSTN), và độ trễ thơng tin là rất nhỏ chỉ cỡ
thời gian truyền thông tin trên kênh (Propagation time).
Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching
Network) sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (Store-and-forward system) tại các nút
mạng. Thơng tin được chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói được thêm các
thơng tin điều khiển cần thiết cho q trình truyền như là ñịa chỉ nơi gửi, ñịa chỉ nơi


17

nhận. Các gói thơng tin đến nút mạng được xử lý và lưu trữ trong một thời gian nhất
ñịnh rồi mới ñược truyền ñến nút tiếp theo sao cho việc sử dụng kênh có hiệu quả cao
nhất. Trong mạng chuyển mạch gói khơng có kênh dành riêng nào được thiết lập, băng
thơng của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thường khơng cố định, và độ trễ thơng

tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều.
Khi các mạng số liệu trên thế giới ñược liên kết lại, một mạng số liệu lớn được
thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong Internet là giao thức IP
(Internet Protocol). Cũng giống như mạng ñiện thoại PSTN, mạng Internet có quy mơ
tồn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phat triển các dịch vụ viễn thông trên thế
giới[6].
1.1.2.2. Ưu điểm của VoIP

Tiết kiệm chi phí
Ưu điểm nổi bật nhất của thoại IP so với dịch vụ ñiện thoại hiện tại là khả năng
cung cấp những cuộc gọi ñường dài giá rẻ với chất lượng chấp nhận ñược. Nếu
dịch vụ điện thoại IP được triển khai, chi phí cho một cuộc gọi ñường dài sẽ chỉ
tương ñương với chi phí truy nhập Internet. Ngun nhân dẫn đến chi phí thấp
như vậy là do:
1. Tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu
quả cao.
2. Kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc ñộ bít từ 64Kb/s xuống thấp tới 8Kb/s
(theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T), kết hợp với tốc ñộ 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 ngun băng thơng thấp hơn
nhiều so với kỹ thuật cũ.
So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP ta thấy:
-

Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để
duy trì cho một kênh 64Kb/s suốt từ ñầu cuối này tới ñầu cuối kia thông
qua một hệ thống các tổng ñài. 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 64Kb/s đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại ñịa
phương. Nhà cung cấp dịch vụ ñiện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén,
đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng ñi 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 ñáng kể chi phí cuộc gọi do
phần lớn kênh truyền 64Kb/s đã được thay thế bằng việc truyền thông tin
qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.


18

Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu
Trong cơng nghệ VoIP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể
cùng truyền tải trên cùng một mạng IP. ðiều này sẽ tiết kiệm ñược chi phí đầu
tư để xây dựng những mạng riêng rẽ.
Quản lý băng thơng
Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài ngun băng thông cung cấp cho một
cuộc liên lạc là cố ñịnh (một kênh 64Kb/s) nhưng trong ñiện thoại IP việc phân
chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn nhiều. Khi 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
ñược nhằm phục vụ cùng lúc ñược nhiều người nhất. ðiểm này cũng là một yếu
tố làm tăng hiệu quả sử dụng của ñiện thoại IP. Việc quản lý băng thông một
cách tiết kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn
như truyền hình hội nghị, điều mà với cơng nghệ chuyển mạch cũ người ta đã
khơng thực hiện vì chi phí q 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 thơng tin về người gọi tới hay một th bao điện thoại IP
có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị ñầu 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.
Quản lý đơn giản
VoIP mang 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 mạng riêng rẽ như
trước ñây. ðối với doanh nghiệp, tất cả các cuộc gọi nội bộ có thể dùng kỹ thuật
VoIP mà khơng gặp vấn đề gì về chất lượng dịch vụ. Cịn khi cần gọi ra ngồi
chỉ cần một số kết nối nhất định đến mạng PSTN thơng qua các Gateway. ðối
với trong gia đình, áp dụng kỹ thuật VoIP khơng hề làm thay đổi cách sử dụng
điện thoại truyền thống (chỉ phải quay nhiều số hơn).
Sử dụng hiệu quả


19

Như chúng ta ñã 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 ñang ñược khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP. VoIP có
thể kết hợp sử dụng các dứng dụng này ñể nâng cao hiệu quả sử dụng mạng. Kỹ
thuật VoIP ñược sử dụng chủ yếu kết hợp với các mạng máy tính do đó có thể
tận dụng được sự phát triển của cơng nghệ thơng 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. 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.
1.1.2.3. Nhược ñiểm của VoIP

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 khơng thể tránh được và độ trễ khơng cố định
của các gói thơng tin khi truyền trên mạng. ðể có được một dịch vụ thoại chấp
nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu ñạt ñược những yêu cầu
khắt khe như tỉ số nén phải lớn (để giảm thiểu được tốc độ bit), có khả năng suy
đốn và tạo lại thơng tin của các gói bị thất lạc. Tốc độ xử lý của các bộ Codec
(Coder and Decoder) phải đủ nhanh để khơng làm cuộc ñàm thoại bị gián ñoạn.
ðồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần ñược nâng cấp lên các cơng 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 ñiều này làm cho
kỹ thuật thực hiện ñiện thoại IP trở nên phức tạp và khơng thể thực hiện được
trong những năm gần ñây.
Vấn ñề 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 khơng có gì đảm bảo rằng
thơng tin liên quan ñến cá nhân cũng như số liên lạc truy nhập sử dụng dịch vụ
của người dùng ñược giữ bí mật.
1.2. Mơ hình mạng VoIP
1.2.1. Mơ hình mạng VoIP
ðể có thể là một dịch vụ độc lập, cần phải có một mơ hình VoIP tồn diện, có
khả năng ñáp ứng ñược các yêu cầu sau:
Hoạt ñộng song song cùng với mạng chuyển mạch kênh có thể mang dịch vụ
thoại IP đến cho đơng đảo người sử dụng và tận dụng được ưu thế chi phí thấp
của việc truyền tín hiệu trên mạng chuyển mạch gói.

20

Thực hiện ñược các chức năng cơ bản của một dịch vụ viễn thơng như tính
cước, quản lý cuộc gọi…
Có thể thực hiện những chức năng mới của thoại IP.

Signaling
Gateway

SIGTRAN

SCP

SS7

IP Network

Media Server

Call Control
Center

SIP/H323

PSTN
STP

MGCP/MEGACO

TDM
RTP/IP
Media
Gateway

CO

RTP/IP
Media
Gateway

Hình 1-4 Mơ hình mạng VoIP

ðể hoạt động cùng với mạng chuyển mạch kênh, mơ hình buộc phải bao gồm hệ
thống báo hiệu của mạng điện thoại. Có như vậy nó mới có khả năng thiết lập được
một kết nối thơng suốt giữa hai đầu cuối thơng qua mạng IP. Trong mơ hình, hệ thống
báo hiệu được sử dụng là SS7 nhưng trong thực tế hệ thống báo hiệu có thể là những
hệ thống báo hiệu khác như R2MF, ISDN[6]...
Các thành phần trong hệ thống VoIP gồm:
Media Gateway
Chuyển ñổi khuôn dạng thông tin: từ dạng thông tin ghép kênh theo thời gian
(TDM) trong mạng chuyển mạch kênh sang dạng gói trong mạng IP và ngược
lại.
Thực hiện các quá trình xử lý cần thiết khác như: Nén tín hiệu thoại (voice
compression), nén khoảng lặng (silence suppression), triệt tiếng vọng (echo
cancellation).
Cung cấp nhiều giao diện vật lý cần thiết cho kết nối: Giao diện với mạng
chuyển mạch kênh (E1/T1, PRI-ISDN,…), giao diện với mạng IP (Ethernet,
Fast Ethernet, Frame Relay,…).
Signalling Gateway

Phục vụ cho báo hiệu giữa các Terminal trong mạng chuyển mạch kênh và các
termical trong mạng IP. ðóng gói lại các thơng điệp SS7 thành các gói phù hợp
với mạng IP, lọc các dịng lưu lượng khơng phù hợp…Thành phần này kết hợp
hoạt ñộng của mạng IP và mạng báo hiệu SS7.


21

Call Control Center
-

Hướng dẫn Media Gateway cách thiết lập, xử lý và kết thúc dịng thơng tin
media (thơng tin thời gian thực) phục vụ cho cuộc gọi.

-

Xử lý thông tin báo hiệu

-

Theo dõi trạng thái của tất cả các dòng media ñang truyền trong hệ thống

-

Thực hiện nhiều dịch vụ của hệ thống: Tính cước, tạo ra các bản ghi lưu
trữ, các chức năng quản lý mạng, quản lý cuộc gọi…

Các thành phần khác
Bao gồm các Terminal PSTN (máy ñiện thoại, máy fax), tổng ñài PSTN PBX;
thiết bị trong mạng IP (IP phone, IP PBX).

Signalling Gateway có thể là một thiết bị độc lập hoặc được tích hợp với Media
Gateway.
Dung lượng của các Gateway có thể biến đổi tùy thuộc vào những ứng dụng cụ
thể. Từ các Gateway có dung lượng nhỏ phục vụ cho hoạt động của một văn
phịng cơng ty tới các Gateway cơng cộng có dung lượng lớn và cực lớn ñể
phục vụ các cuộc gọi tới từng gia đình.
1.2.2. Hoạt động của mạng VoIP
1.2.2.1. Giải pháp VoIP cho các doanh nghiệp và cho dịch vụ công cộng

Giải pháp VoIP cho các doanh nghiệp
Thông thường các mô hình thơng tin của doanh nghiệp sử dụng hai liên kết,
một cho các dịch vụ thoại qua mạng PSTN và một cho kết nối Internet ñể sử
dụng các dịch vụ như E-mail, Web…Với giải pháp VoIP cho doanh nghiệp, các
doanh nghiệp sử dụng Gateway của riêng họ ñể kết nối các thiết bị ñầu cuối
thoại truyền thống (máy ñiện thoại, fax, PBX) vào Internet. Nhờ vậy, thoại và
các dịch vụ Internet được tích hợp vào một đường truyền chung thay vì phải
dùng hai đường truyền như trước kia.


22

Hình 1-5 Mơ hình thơng tin truyền thống của doanh nghiệp

Phone

FAX

PSTN
Media Gateway

Database Server

Internet
Mail Server

Web Server

Hình 1-6 Mơ hình thơng tin của doanh nghiệp với giải pháp VoIP

Giải pháp VoIP cho dịch vụ cơng cộng
Những Gateway có dung lượng lớn được nhà cung cấp dịch vụ VoIP bố trí, kết
nối thường xuyên vào mạng IP sẵn sàng cho người sử dụng truy nhập tới ñể sử
dụng dịch vụ VoIP. Những người sử dụng với các máy điện thoại thơng thường
truy cập ñến Gateway thông qua dịch vụ ñiện thoại tại ñịa phương. Giải pháp
này ñưa dịch vụ VoIP ñến ñược với phần lớn người dùng, cung cấp cho người
dùng những cuộc gọi ñường dài giá rẻ.
1.2.2.2. Thiết lập cuộc gọi

Xét trường hợp người sử dụng truy nhập dịch vụ IP Telephone từ trong mạng
PSTN ñến một người sử dụng khác cũng trong mạng PSTN. ðể cuộc gọi có thể được
tạo ra, cần quan tâm ñến ba giai ñoạn báo hiệu thiết lập kết nối:


23

Giai ñoạn thiết lập kết nối giữa người gọi và Gateway ñược sử dụng ñể truy cập
mạng IP (Gateway 1).
Giai ñoạn thiết lập cuộc gọi từ Gateway 1 và ñến Gateway đích (Gateway 2).
Giai đoạn thiết lập liên lạc từ Gateway 2 tới máy ñiện thoại của người bị gọi.
Các giai ñoạn thiết lập 1 và 3 sử dụng hệ thống báo hiệu cuộc gọi trong mạng

PSTN như trong dịch vụ điện thoại thơng thường. Giai đoạn thiết lập liên kết giữa các
Gateway qua mạng IP sử dụng các thủ tục báo hiệu riêng dành cho các ứng dụng
truyền thông đa phương tiện trong mạng gói.
1.2.2.3. Thơng tin thoại trong hệ thống VoIP

Tín hiệu thoại từ người sử dụng được chuyển thành tín hiệu PCM ghép kênh theo
thời gian (TDM) truyền ñến qua một hệ thống tổng ñài ñể ñến Media Gateway của
dịch vụ IP Telephony. Media Gateway thực hiện việc triệt tiếng vọng, nén tín hiệu, và
đóng tín hiệu thoại đã được xử lý thành những gói để truyền tới Gateway đích qua
mạng IP. Media Gateway đích lại thực hiện việc chuyển đổi dạng tín hiệu ngược lại để
truyền ñến người sử dụng ở ñầu dây bên kia.
1.2.2.4. Nhận xét

Mơ hình VoIP trình bày như trên có ưu điểm là một mơ hình tồn diện cho các
cuộc liên lạc thoại qua mạng IP. Tuy nhiên ñể thực hiện ñược dịch vụ cần giải quyết
ñược các vấn ñề sau:
Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP
Xử lý tín hiệu thoại trong mạng IP bao gồm các vấn ñề liên quan đến nén thoại
và đóng gói tín hiệu thoại để truyền ñi trong ñiều kiện của mạng chuyển mạch
gói. Các vấn đề này bao gồm kích thước gói thoại, các thuật tốn mã hóa tín
hiệu thoại giao thức đóng gói, đồng bộ hóa tín hiệu và các cơ chế đảm bảo chất
lượng dịch vụ.
Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP
Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP tập trung vào các thủ tục thiết lập cuộc gọi,
kết thúc cuộc gọi, và các thủ tục khác cần thiết cho liên lạc thời gian thực giữa
các ñiểm cuối (end point) trong mạng IP.
1.3. Các giao thức trong mạng VoIP
1.3.1. Giao thức TCP/IP
Hầu hết máy khách (client) và máy chủ (server) trong mạng Internet sử dụng giao
thứ TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)[1]. TCP/IP thực chất là

24

một họ giao thức cùng làm việc với nhau ñể cung cấp phương tiện truyền thơng liên
mạng. Hình 1-7 mơ tả và so sánh kiến trúc TCP/IP và mơ hình tham chiếu OSI.

Hình 1-7 Mơ hình kiến trúc TCP/IP so sánh với mơ hình tham chiếu OSI

1.3.1.1. Giao thức IP

Giao thức mạng IP ñược thiết kế ñể liên kết các mạng máy tính sử dụng phương
pháp truyền và nhận dữ liệu dưới dạng gói.
Giao thức IP thực hiện truyền thơng tin dưới dạng các ñơn vị dữ liệu gọi là
datagram. Một datagram bao gồm hai phần chính là header và data với khn dạng chi
tiết được mơ tả trong hình 1-8.

Hình 1-8 Cấu trúc của IP Datagram

Flag (3bit): Chỉ thị sự phân đoạn (fragment) của các datagram
Bit 0: khơng sử dụng và luôn lấy giá trị 0
Bit 1 (DF):

DF = 0: có phân đoạn
DF = 1: khơng phân đoạn


25

Bit2 (MF):

MF = 0: fragment cuối cùng
MF = 1: không phải fragment cuối cùng

Fragment Offset (13bit): Chỉ rõ vị trí của đoạn (fragment) ở trong datagram tính
theo đơn vị 64bit.
Time to Live (8bit): Quy định thời gian tồn tại tính bằng giây của datagram
trong liên mạng tránh tình trạng một datagram đi vịng quanh trên mạng. Thời
gian này được quy ñịnh bởi trạm gửi và ñược giảm ñi (thường là 1 ñơn vị) sau
khi ñi qua mỗi router.
Protocol (8bit): Chỉ rõ giao thức tầng kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích
(hiện tại thường là TCP hay UDP ñược cài ñặt trên IP). Nếu giá trị của trường
protocol là 6 (theo hệ thập phân) thì giao thức ở tầng kế tiếp sẽ là giao thức
TCP. Còn nếu giá trị của trường protocol là 17 thì giao thức tầng kế tiếp sẽ là
UDP.
Header Checksum (16bit): Mã kiểm soát lỗi 16 bit theo phương pháp CRC chỉ
cho phần mào ñầu.
Source Address (32bit): ðịa chỉ của trạm nguồn.
Destination Address (32bit): ðịa chỉ của trạm đích.
Option (độ dài thay đổi): Khai báo các lựa chọn do người sử dụng yêu cầu.
Padding (ñộ dài thay ñổi): Vùng ñệm ñể ñảm bảo cho phần mào đầu ln kết
thúc ở một mốc 32bit.
Data (độ dài thay đổi): Vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8bit và tối ña là
65535 byte.
Các chức năng chính được thực hiện ở lớp IP là:
ðánh địa chỉ
Tất cả các host trong mỗi mạng và trong liên mạng ñều ñược cung cấp một ñịa
chỉ IP duy nhất. Theo giao thức Ip version 4 mỗi ñịa chỉ IP gồm 32bit và ñược
chia làm năm lớp từ A ñến E. Các lớp A, B, C ñược sử dụng ñể ñịnh danh các
host trên các mạng. Lớp D ñược sử dụng cho q trình truyền đa điểm cịn lớp

E dùng để dự phịng.
ðịnh tuyến
Chức năng giúp lựa chọn đường đi tối ưu nhất cho các datagram. Nếu hai host
cần liên lạc khơng nằm trong một phân mạng, bảng định tuyến sẽ ñược sử dụng
ñể quyết ñịnh việc chuyển dữ liệu theo ñường nào và các bộ ñịnh tuyến thường
xuyên trao ñổi và cập nhật các thơng tin trong bảng định tuyến. Ngoài ra các bộ


26

định tuyến cịn được hỗ trợ bởi các giao thức như Boder Gateway Protocol
(BGP) hay Open Shortest Path First (OSPF).
Truyền ña ñiểm
Có ba cách truyền các IP datagram ñang ñược sử dụng. Cách thứ nhất là truyền
tới một điểm đích (unicast) nghĩa là các datagram ñược truyền từ một host
nguồn tới chỉ một host đích. Cách thứ hai là truyền quảng bá (bloadcast) nghĩa
là các datagram ñược gửi ñến tất cả các host còn lại trên mạng. Khi muốn
truyền, các datagram ñến một số host nhất ñịnh trong mạng người ta sử dụng
truyền đa điểm.
Ngồi các chức năng nêu trên các module IP còn cung cấp khả năng phân chia và
tập hợp các datagram khi cần thiết truyền qua các mạng u cầu datagram kích thước
nhỏ. Các datagram được xử lý một cách độc lập với nhau khơng có liên quan gì về mặt
vật lý và lơgic.
1.3.1.2. Giao thức TCP
TCP là giao thức điều khiển truyền dẫn có độ tin cậy cao ñược thiết kế ñể phục
vụ việc liên lạc giữa hai host và chỉ hỗ trợ phương thức truyền “unicasting”. Trong
ứng dụng truyền thoại VoIP, giao thức TCP ñược sử dụng làm giao thức truyền báo
hiệu chứ không phục vụ việc truyền các tín hiệu thoại. Lý do vì header của TCP lớn và
vì đảm bảo tính chính xác cao của ñường truyền nên giao thức TCP gây ra thời gian trễ
lớn ảnh hưởng ñến chất lượng các ứng dụng thời gian thực. Và để đảm bảo tính chính

xác và thứ tự nên giao thứ TCP ñược ứng dụng ñể truyền báo hiệu. Giao thức TCP
thực hiện các chức năng chính như sau:
Thiết lập liên kết
Khi hai thực thể TCP muốn trao ñổi dữ liệu với nhau cần phải thiết lập một liên
kết logic giữa chúng. Liên kết ñược thiết lập phải được đảm bảo về tính chính
xác và độ tin cậy khi liên kết khơng cịn đủ độ tin cậy thì liên kết sẽ bị hủy bỏ
và thiết lập lại. Khi hồn tất việc truyền thơng các liên kết sẽ được giải phóng.
ðể thực hiện việc thiết lập liên kết các modul TCP sử dụng một cơ chế ñặc biệt
gọi là “bắt tay ba chiều” (three way handshake).
Bảo ñảm tính chính xác
Giao thức TCP cung cấp các tham số để kiểm tra cũng như sửa đó là sequence
number, ACK (acknowledge) và checksum. Các segment ñược ñánh số hiệu
tuần tự do vậy dễ dàng loại bỏ các segment bị thu đúp cũng như các segment
khơng được u cầu. Các segment sau khi ñược thu sẽ ñược kiểm tra nhờ
checksum, nếu được thu đúng sẽ phát lại tín hiệu ACK khẳng ñịnh. Nếu
segment bị thu lỗi, segment sẽ bị loại bỏ và nó sẽ được phát lại. Nhờ ACK mà