Nghiên cứu công nghệ voice over IP trong truyền thông đa phương tiện thời gian thực triển khai và đánh giá chất lượng dịch vụ

NGUYN THANH HI

..

Bộ Giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoA hà nội
-------------------------------------

X Lí TN HIU V TRUYN THễNG

Luận văn Thạc sĩ khoa học
Ngành : xử lý tín hiệu và truyền thông

Nghiên cứu công nghệ voice over Ip
trong truyền thông đa phương tiện
thời gian thực, triển khai và đánh giá
chất lượng dịch vụ

Nguyễn thanh hải
2007 - 2009

Hà Nội
2009

Hà nội - 2009


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VOICE OVER IP TRONG
TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC,
TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
MÃ SỐ:

NGUYỄN THANH HẢI

Người hướng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN LINH GIANG

HÀ NỘI 2009


BẢN CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung đề cập trong luận văn “Nghiên cứu công
nghệ voice over Ip trong truyền thông đa phương tiện thời gian thực,
triển khai và đánh giá chất lượng dịch vụ” được viết dựa trên kết quả
nghiên của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của Ts.Nguyễn Linh Giang.
Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn đầy đủ nguồn và sử
dụng đúng luật bản quyền qui định.
Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của bản luận văn.

Học viên

Nguyễn Thanh Hải


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... 7
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ 9
MỤC LỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... 10
1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ VOIP TRONG TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC ............................................................ 14
1.1. Lợi ích của VoIP ............................................................................... 17
1.2. Những thách thức cho VoIP .............................................................. 18
2. NỀN TẢNG CỦA HỆ THỐNG VOIP .................................................... 21
2.1. Công nghệ VoIP ................................................................................ 21
2.1.1

Giới thiệu chung về công nghệ VoIP ........................................ 21

2.1.2

Tầm quan trọng của VoIP ......................................................... 21

2.1.3

Các mơ hình trong mạng VoIP ................................................. 22

2.1.4

Các giao thức sử dụng trong VoIP ........................................... 24

2.1.5

Một số hệ thống VoIP trong thực tế .......................................... 25

2.1.5.1 Mạng VoIP của Viettel: ............................................................ 25

2.1.5.2 Mạng VoIP của VDC: ............................................................... 26
2.2

Các tính năng ....................................................................................... 29
2.2.1

Các giao thức hỗ trợ trong Asterisk.......................................... 32

2.2.2

Các chuẩn nén và định dạng file............................................... 33

2.2.3

Hệ thống quản lý file của Asterisk ............................................ 36

2.2.4

Các phần mềm điện thoại VoIP ................................................ 40

2.3. Các thiết bị phần cứng đi kèm hệ thống VoIP .................................. 41
2.3.1

Card giao tiếp PSTN ................................................................. 41

2.3.2

VoIP Gateway ........................................................................... 42

2.3.3

VoIP phone ................................................................................ 42

2.3.4

Voice WiFi phone ...................................................................... 43

3. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) ........................................................... 45
3.1. Chất lượng thiết lập cuộc gọi ............................................................ 45
3.2. Chất lượng thoại của cuộc gọi ........................................................... 46
3.2.1

Trễ (Delay) ................................................................................ 47

3.2.2

Jitter ........................................................................................... 52

3.2.3

Sai thứ tự (Miss Order) ............................................................. 53

3.2.4

Mất gói (Lost Packet) ................................................................ 54

3.2.5

Vọng (Echo) .............................................................................. 57

3.3. Hiệu suất băng tần ............................................................................. 58
3.3.1

Mã hố dạng sóng ..................................................................... 58

3.3.2

Mã hoá nguồn............................................................................ 59

3.3.3

Mã hoá lai .................................................................................. 59

3.3.4

Các chuẩn mã hố tiếng nói ...................................................... 60

3.4. Phương pháp đánh giá QoS ............................................................... 61
3.4.1

Đánh giá theo chủ quan ............................................................. 61

3.4.2

Đánh giá theo khách quan ......................................................... 62

3.4.2.1 Phương pháp PSQM.................................................................. 63
3.4.2.2 PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality) .................... 65
3.4.2.3 Đánh giá hoạt động ................................................................... 67

4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VoIP ................................................................. 72
4.1. Yêu cầu về hệ thống VoIP trong trường ĐH và doanh nghiệp ......... 72
4.1.1

Nhu cầu liên lạc trong phạm vi doanh nghiệp và trường ĐH .. 72

4.1.2

Các dịch vụ trong hệ thống ....................................................... 73

4.2. Thiết kế hệ thống VoIP ..................................................................... 75
4.2.1

Sơ đồ hệ thống ........................................................................... 75

4.2.2

Yêu cầu của hệ thống ................................................................ 76

4.2.3

Mô tả hệ thống .......................................................................... 76


4.3. Thiết kế hệ thống VoIP ..................................................................... 77
4.4. Triển khai tại khoa ĐTVT-ĐHBK Hà Nội........................................ 78
4.4.1

Mơ hình triển khai ..................................................................... 78

4.4.2

Lắp đặt và triển khai thiết bị ..................................................... 79

4.4.3

Triền khai dịch vụ ..................................................................... 84

4.5. Các vấn đề còn gặp phải .................................................................... 85
4.6. Báo cáo kết quả triển khai (test report) ............................................. 86
Kết luận và hướng phát triển của đề tài .......................................................... 90
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 91

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới có hàng tỷ người đang sử dụng hệ thống điện thoại làm
phương tiện liên lạc và chưa có hệ thống nào có thể thay thế được nó.
Sự ra đời truyền thông đa phương tiện đánh dấu một bước ngoặt trọng đại
trong việc trao đổi thông tin, trong các lĩnh vực khác nhau, trên rất nhiều quốc
gia và vùng lãnh thổ khác nhau. Nhờ vào các dịch vụ thông tin của truyền


-4-

thơng đa phương tiện ta có thể khai thác nhiều nguồn thông tin hết sức đa
dạng, phong phú như trao đổi, thảo luận, đặt mua hàng, gửi điện thư v.v... Các
dịch vụ này sử dụng rất dễ dàng, nhanh chóng và thuận tiện. Thực sự truyền
thông đa phương tiện đã mang tính phổ dụng, đem lại rất nhiều lợi ích trong
cơng việc và cuộc sống của con người. Chính vì vậy, truyền thông đa phương
tiện là một nhu cầu khách quan trong xu hướng phát triển chung của thời đại.
Đồng thời nó cũng hứa hẹn một giải pháp mới kế thừa và phát triển cho các

công nghệ truyền thống trước đó. Tuy mới ra đời nhưng số lượng người sử
dụng truyền thông đa phương tiện ngày càng tăng nhanh. Truyền thơng thoại,
video, dữ liệu trên các mạng chuyển mạch gói như IP, ATM, và Frame Relay
đã trở thành chiến lược được ưa chuộng cho cả các công ty lẫn các nhà hoạch
định mạng công cộng, là xu thế tất yếu trên thế giới.
Cùng với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của mạng Internet, việc sử dụng
truyền thông đa phương tiện làm mơi trường truyền dẫn cho tiếng nói để xóa
đi khoảng cách về địa lý là một xu thế tất yếu. Trong bối cánh đó, cơng nghệ
Voice Over IP (VoIP) hay còn gọi là thoại trên nền IP đã ra đời và tạo ra một
cuộc cách mạng thật sự trong ngành Viễn thông. Công nghệ VoIP không
những làm giảm đáng kể chi phí cho các cuộc gọi đường dài mà cịn tạo ra xu
hướng hội tụ giữa các cơng nghệ viễn thông, để tạo ra các dịch vụ mới trên
nền các kỹ thuật sẵn có. Từ đó ta có thể tận dụng được các thế mạnh của mỗi
công nghệ cho từng ứng dụng cụ thể. Nhờ vậy, các ứng dụng mới tích hợp
nhiều dịch vụ, vừa tiết kiệm chi phí, vừa mang lại hiệu quả cho người sử
dụng.
Đây chính là bước đi bản lề cho tiến trình hợp nhất các dịch vụ khác nhau,
giữa đa phương thức, tiếng nói, mail, video, FAX, và các dịch vụ khác như
VoIP, UMS... được gọi chung là “Các dịch vụ tích hợp nền IP”.


-5-

Theo xu hướng phát triển chung của các công nghệ viễn thông trên thế giới,
tại Việt Nam một số công ty đã mạnh dạn đầu tư và khai thác thử nghiệm các
dịch vụ VoIP. Với một chất lượng dịch vụ chấp nhận được, ta có thể tiết kiệm
triệt để chi phí, mang lại lợi ích to lớn cho cộng đồng.
Nhận thức được các xu hướng trên, học viên đã mạnh dạn lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ Voice Over IP trong truyền thông đa phương tiện
thời gian thực, triển khai và đánh giá chất lượng dịch vụ”

Nội dung luận văn được cấu trúc như sau:
Chương 1: Giới thiệu về VoIP trong truyền thông đa phương tiện
Chương này nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ VoIP, những lợi ích và thách
thức.
Chương 2: Nền tảng hệ thống VOIP
Trong chương này tập trung nghiên cứu các giao thức, mơ hình và các mạng
VoIP thực tế.
Chương 3: Chất lượng dịch vụ (QOS)
Đi sâu vào các vấn đề chất lượng dịch vụ mạng TCP/IP để đảm bảo chất
lượng cho truyền tiếng nói qua Internet và các chỉ tiêu và phương pháp đánh
giá chất lượng tiếng nói trên VoIP.
Chương 4: Triển khai hệ thống VoIP trong trường ĐH và doanh nghiệp.
Trong quá trình thực hiện đề tài này tác giả đã được sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt
tình của thầy giáo hướng dẫn TS.Nguyễn Linh Giang và các anh chị em, bạn
bè, đồng nghiệp. Trong quá trình nghiên cứu tác giả đã cố gắng để luận văn
tốt nghiệp được hồn chỉnh song vì thời gian có hạn, chắc chắn sẽ khơng
tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy tác giả rất mong được sự góp ý, giúp đỡ của thầy
cô cũng như bạn bè và đồng nghiệp.


-6-

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo hướng dẫn và các bạn bè đồng
nghiệp !


-7-

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
ADSL

Tiếng Anh
Asymmetric Digital Subscriber line

Nghĩa
Đường thuê bao số không đối
xứng

AGW

Access Gateway

Cổng truy nhập

AIN

Advanced Intelligent Network

Mạng thông minh

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Phương thức truyền không đồng
bộ

BSC

Base Station Controler

Bộ điều khiển trạm gốc

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

DSL

Digital Subscriber line

Đường thuê bao số

DWDM

Density Wavelength Division

Ghép kênh phân chia theo bước

Multiplexing

sóng dày

ETSI

European Telecommunicatión Standards Viện chuẩn hóa viễn thơng Châu
Institute

Âu

FR

Frame Relay

Cơng nghệ Frame Relay

FTTB

Fiber to the Building

Cáp quang đến tịa nhà

FTTC

Fiber to the Curb

Cáp quang đến khu dân cư

HDSL

High bit-rate Digital Subscriber Line

Đường thuê bao số tốc độ cao

IETF

Internet Engineering Task Force

Tổ chức nghiên cứu và phát triển
tiêu chuẩn Internet

IN

Intelligent Network

Mạng thông minh

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ISDN

Intergrated Service Digital Network

Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ITU

International Telecommunication Union

Hiệp hội viễn thơng quốc tế

IVR

Interactive Voice Response

Đáp ứng thoại tương tác

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

LSR

Label Switching Router

Định tuyến chuyển mạch nhãn

MAN

Metropolitan Area Network

Mạng diện rộng

-8-

MG

Media Gateway

Cổng đa phương tiện

MGC

Media Gateway Controller

Bộ điều khiển MG

MGCP

Media Gateway Control Protocol

Giao thức điều khiển MG

MSC

Mobile Switching Center

Trung tâm chuyển mạch di động

NE

Network Elemet

Phần tử mạng

NGN

Next Generation Network

Mạng viễn thông thế hệ sau

NML

Network Management Layer

Lớp quản lý mạng

OMC

Operation and Maintenance Center

Trung tâm vận hành và bảo dưỡng

OTDM

Optical Time Division Multiplex

Ghép kênh quang theo thời gian

OTN

Optical Transport Network

Mạng truyền tải quang

PBX

Private Branch Exchange

Tổng đài PBX

PDH

Plesionchoronous Digital Hierachy

Phân cấp số cận đồng bộ

PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động công cộng mặt đất

POTS

Plain Old Telephone Service

Dịch vụ thoại thông thường

PSTN

Public Switch Telephone Network

Mạng điện thoại công cộng

QoS

Quanlity of Service

Chất lượng dịch vụ

RAS

Remote Access Server

Server truy nhập từ xa

SDH

Synchronous Digital Hierachy

Phân cấp số đồng bộ

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thức điều khiển phiên

SS7

Signaling System No 7

Hệ thống báo hiệu số 7

SSP

Service Switching Point

Điểm chuyển mạch dịch vụ

STP

Signaling Transfer Point

Điểm chuyển giao báo hiệu

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải

VC

Virtual Chanel

Kênh ảo

VCC

Virtual Chanel Connection

Kết nối kênh ảo

VCI

Virtual Chanel Identifier

Nhận dạng kênh ảo

VoA

Voice over ATM

Thoại qua ATM

VoIP

Voice over IP

Thoại qua IP

VP

Virtual Path

Đường dẫn ảo

VPC

Virtual Path Connection

Kết nối ảo


-9-

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1-1: Một số giao thức chuẩn .................................................................. 20
Bảng 2-1: Bảng mã hóa tốc độ ........................................................................ 34
Bảng 2-2: Các dạng âm thanh hỗ trợ bởi Asterisk .......................................... 36
Bảng 2-3:Hệ thống file của Asterisk ............................................................... 39
Bảng 3-1: Kích thước khung của một số bộ mã hoá. ...................................... 50
Bảng 3-2: Các nhân tố chính gây trễ và độ lớn trễ của chúng. ....................... 52
Bảng 3-3: Sự đánh giá chất lượng thể hiện bằng điểm MOS ......................... 61
Bảng 4-1: Kết quả triển khai ........................................................................... 89


-10-

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Dự đốn lưu lượng thoại IP quốc tế ............................................... 15
Hình 1-2: Các Terminal của mạng IP có thể giao tiếp với các Telephone trong
mạng SCN thơng qua Gateway. ...................................................................... 17
Hình 2-1: Mơ hình PC to PC ........................................................................... 23
Hình 2-2: Mơ hình PC to Phone...................................................................... 23
Hình 2-3: Mơ hình Phone to Phone ................................................................ 24
Hình 2-5: Mơ hình mạng VoIP của Viettel ..................................................... 26
Hình 2-6: Mơ hình mạng VoIP của VDC ...................................................... 27
Hình 2-7: Kiến trúc giao thức SIP................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2-8: Mơ hình của Proxy Server .............. Error! Bookmark not defined.

Hình 2-9: Mơ hình đăng ký với Registra Server ............ Error! Bookmark not
defined.
Hình 2-10: Các bản tin trong SIP .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2-11: Sơ đồ 1 cuộc gọi trong SIP ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 2-12: Quá trình thiết lập, duy trì và kết thúc 1 cuộc gọi trong SIP . Error!
Bookmark not defined.
Hình 2-13: Kiến trúc của Asterisk .................................................................. 29
Hình 2-14: Mơ hình chung của hệ thống Asterisk .......................................... 32
Hình 2-15: Phần mềm điện thoại Eye Beam ................................................... 40
Hình 2-16: ví dụ cấu hình Eye Beam .............................................................. 41
Hình 2-17: Ví dụ về Video Phone ................................................................... 43


-11-

Hình 3-1: Sự ảnh hưởng của các thành phần mạng đến chất lượng thoại. ..... 47
Hình 3-2: Các nguồn gây trễ ........................................................................... 48
Hình 3-3: Mối quan hệ giữa chất lượng thoại và độ trễ. ................................. 49
Hình 3-4: Q trình đóng khung ..................................................................... 49
Hình 3-5: Cấu trúc gói tin thoại IP .................................................................. 50
Hình 3-6: Hiện tượng Jitter ............................................................................. 52
Hình 3-7: MissOrder, gói tin 2 phát trước lại tới sau gói tin 3 ....................... 54
Hình 3-8: Sự sắp xếp lại các gói tin ................................................................ 54
Hình 3-9: Mối quan hệ giữa chất lượng và tỉ lệ mất gói tin thoại .................. 55
Hình 3-10: Mơ tả sự mất gói tin thoại ............................................................. 56
Hình 3-11: Mối quan hệ giữa điểm MOS và tốc độ bit .................................. 62
Hình 3-12: Phương thức đánh giá chất lượng thoại PSQM ............................ 64
Hình 3-13: Cấu trúc thuật tốn PESQ ............................................................. 66
Hình 3-14: Mơ hình đo kiểm chất lượng thoại Mobile – Mobile ................... 69
sử dụng các bộ chuyển đổi AD – DA ............................................................. 69

Hình 3-15: Mơ hình đo kiểm chất lượng thoại di động- cố định sử dụng các
bộ chuyển đổi AD – DA.................................................................................. 70
Hình 4-1: Sơ đồ thiết kế chung của hệ thống VoIP ........................................ 75
Hình 4-2: Sơ đồ triển khai tại khoa ĐTVT-ĐHBKHN ................................... 78
Hình 4-3: Hình ảnh triển khai thiết bị AP tầm xa ........................................... 81
Hình 4-4: Bản đồ vùng phủ sóng của thiết bị Access Point tầm xa ................ 81


-12-


-13-

1
Chương

CHƯƠNG 1

Tổng quan công nghệ VoIP


-14-

1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ VOIP TRONG TRUYỀN
THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC
Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điện
thoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ. Hiện nay
điện thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh
mẽ của ngành Viễn thông.
Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP. Đây là một công

nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khai thác
và nhà sản xuất. VoIP được đánh giá là một bước đột phá trong cơng nghệ, nó
sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sự giữa thoại và số liệu. Đây
là một hướng phát triển tất yếu của mạng viễn thông.
Các mạng IP, mà tiêu biểu là mạng Internet, đã thực sự bùng nổ trong những
năm vừa qua. IP đã trở thành giao thức thông dụng nhất để trao đổi thông tin
trên Thế giới. Đây là một yếu tố quan trọng đảm bảo sự thành công của điện
thoại IP.
Do các ưu điểm giá thành rẻ và có nhiều dịch vụ mở rộng, điện thoại IP đã và
đang tạo ra một thị trường rộng lớn gồm mọi đối tượng sử dụng gồm các thuê
bao, các doanh nghiệp, các tổ chức và cơ quan nhà nước.
Để hiểu vấn đề, chúng ta xem xét hệ thống điện thoại truyền thống, điển hình
là PSTN (Public Switching Telephone Network: Mạng thoại chuyển mạch
cơng cộng). Đó là kiểu mạng chuyển mạch kênh SCN (Switching Circuit
Network) và được phát triển lên từ mạng analog, nghĩa là để thiết lập một
cuộc gọi, cần phải có một kênh truyền riêng và giữ kênh truyền cho đến
chừng nào cuộc nói chuyện kết thúc. Kiểu truyền thơng như vậy khơng tận
dụng một cách có hiệu quả băng thơng hiện có, cơng suất giới hạn là


-15-

64kbit/s/kênh và thực hiện 30 cuộc điện thoại trên một đường E1.

Hình 1-1: Dự đốn lưu lượng thoại IP quốc tế
Vậy VoIP khác với hệ thống điện thoại truyền thống thế nào? Tiếng nói thay
vì được truyền qua mạng chuyển mạch kênh, thì lại được truyền qua mạng
chuyển mạch gói phát triển lên từ mạng số, điển hình là mạng IP. Tiếng nói
được số hố, đóng gói, rồi được truyền đi như là các gói tin thơng thường
được truyền trên mạng IP. Dung lượng truyền dẫn được tất cả các thơng tin

chia sẻ và bằng cách đó băng thơng được sử dụng có hiệu quả hơn mà khơng
cần phải cung cấp cho từng kênh riêng lẻ. Mỗi kênh hoặc mỗi đường trung kế
cung cấp nhiều khả năng ứng dụng như số liệu, thoại, fax và hội nghị video.
Dễ dàng thấy công nghệ thoại này ưu điểm hơn hẳn công nghệ thoại truyền
thống ở chỗ nó tận dụng được triệt để tài nguyên hệ thống, dẫn đến một điều
chắc chắn là chi phí cho cuộc gọi được giảm đáng kể, đặc biệt là những cuộc
gọi ở khoảng cách địa lý rất xa hiện nay vẫn còn quá đắt đỏ trong mạng điện
thoại chuyển mạch kênh.
Nhưng như vậy không phải là điều dễ dàng. Ta biết rằng thoại là một ứng
dụng mang tính thời gian thực, nghĩa là u cầu dịng tiếng nói phải được


-16-

truyền đi tới phía nhận một cách gần như tức thì. Trong mạng chuyển mạch
kênh điều đó là đơn giản vì mỗi cuộc thoại khơng phải chia sẻ với các ứng
dụng khác, đường truyền nói chung ln được đảm bảo thông giữa hai đầu
dây, hiếm khi xảy ra những trục trặc như tắc nghẽn hay bị mất thơng tin. Cịn
với mạng chuyển mạch gói như IP thì sao? Mạng IP được xem như là mạng
truyền số liệu, nghĩa là thông tin dữ liệu tới đích khơng có u cầu về mặt thời
gian thực. Vả lại trên mạng IP, do đường truyền được chia sẻ bởi nhiều ứng
dụng, hoặc bản thân các gói tin tiếng nói lại đi theo nhiều con đường khác
nhau tới đích, tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liệu thường xun xảy ra.
Những điều đó nếu khơng được giải quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến
chất lượng tiếng nói nhận được. Đây là vấn đề hết sức quan trọng trong cơng
nghệ VoIP.
Ngồi ra mạng IP và mạng chuyển mạch kênh cịn có thể giao tiếp với nhau
thông qua Gateway, cho phép một đầu cuối ở mạng này có thể thoại với một
đầu cuối của mạng kia (hình 1.2), mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng,
sự phát triển này đem lại khả năng tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mạng

với nhau.


-17-

Hình 1-2: Các Terminal của mạng IP có thể giao tiếp với các Telephone
trong mạng SCN thông qua Gateway.

1.1. Lợi ích của VoIP
Các lợi ích quan trọng nhất do VoIP mang lại là:
* Giảm cước phí truyền thơng, đặc biệt là các cuộc gọi đường dài cũng như
tận dụng hiệu quả hơn tài nguyên giải thông đường truyền. Đây là yếu tố quan
trọng nhất thúc đẩy sự phát triển của cơng nghệ VoIP.
* Hợp nhất hóa. Hệ thống mạng chuyển mạch kênh rất phức tạp, cần phải có
một đội ngũ nhân viên vận hành và giám sát hoạt động của nó. Với một cơ sở
hạ tầng tích hợp các phương thức truyền thơng cho phép hệ thống được chuẩn
hóa tốt hơn, hoạt động hiệu quả hơn và giảm tổng số thiết bị, nhân lực cần
thiết. Điều này cũng làm giảm thiểu sai sót trên hệ thống hiện thời.
* Sử dụng cơng nghệ thoại trên IP đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho các nhà
truyền tải:
. Triệt và nén im lặng:
Được sử dụng khi có khoảng nghỉ ngơi trong cuộc nói chuyện. Khoảng nghỉ
này có thể lên tới 50-60% một cuộc gọi. Vì thế, ta có thể tiết kiệm được giải
thông tiêu tốn, nhất là với hội thoại nhiều người. Không giống như mạng
chuyển mạch kênh, VoIP triệt im lặng qua các liên kết toàn cầu tại các điểm
đầu cuối. Mạng IP thích hợp cho việc ghép kênh, giảm bớt giải thông tiêu thụ


-18-

toàn mạng. Sự triệt im lặng và bù nén làm cũng tăng hiệu quả sử dụng mạng.
. Chia sẻ thuận lợi:
Đặc trưng của mạng IP là chia sẻ tài nguyên mạng. Các kênh truyền thông
không được tạo ra cố định và riêng biệt như trong mạng chuyển mạch kênh,
mà nó được dùng chung cho nhiều ứng dụng khác.
. Các dịch vụ tiên tiến:
Tạo thuận lợi cho việc triển khai và phát triển các dịch vụ mới trong môi
trường mạng IP cho các ứng dụng truyền thống. Đây là ưu thế do công nghệ
mới mang lại.
. Tách biệt thoại và điều khiển luồng:
Trong thoại truyền thống, luồng báo hiệu truyền tải trên mạng tách biệt với
luồng thông tin truyền. Ta phải duyệt tất cả các chuyển mạch trung gian để
thiết lập kênh truyền. Trong khi đó, việc gửi gói tin trên mạng không yêu cầu
thiết lập, điều khiển cuộc gọi. Ta có thể tập trung trên chức năng cuộc gọi.

1.2. Những thách thức cho VoIP
Các ưu thế của VoIP thật rõ ràng, việc phát triển chỉ là vấn đề thời gian. Tuy
nhiên, công nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều thách thức:
* Thiếu sự bảo đảm về chất lượng dịch vụ (QoS). Vấn đề về chất lượng dịch
vụ cho thoại trên IP được đề cập chi tiết hơn ở chương 5.
* Thiếu giao thức chuẩn.
* Tính tương tác giữa cơng nghệ mới với công nghệ truyền thống và các dịch
vụ. Đây là điều hết sức khó khăn mà các sản phẩm VoIP phải đối mặt.
* Thiếu giải thông cho mạng.
* Độ tin cậy mạng. Đây là điều tất yếu khi sử dụng mạng IP làm phương tiện


-19-

truyền thông.

* Với thoại ta phải đạt được những chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu các
cuộc gọi bị từ chối, trễ trên mạng, mất gói, và đứt liên kết. Tuy nhiên, mạng
IP khơng có cơ chế nào bảo đảm các vấn đề này. Đồng thời, ta cũng phải giải
quyết tình trạng tắc nghẽn và quá nhiều người sử dụng cùng lúc đối với mạng
IP.
* Quá trình điều khiển cuộc gọi phải trong suốt đối với người sử dụng. Người
dùng không cần biết kỹ thuật nào được sử dụng để thực hiện dịch vụ.
* Cung cấp các cơ chế quản lý hệ thống, an tồn, địa chỉ hóa và thanh toán.
Tốt nhất là ta hợp nhất được với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN.
Trong tương lai, truyền thông sẽ là sự kết hợp giữa kỹ thuật chuyển mạch
kênh truyền thống với cơng nghệ chuyển mạch gói qua mạng IP. Sự hội tụ
của hai kiến trúc mạng hoàn toàn khác biệt nhau này là điều tất yếu, sẽ diễn ra
sớm hay muộn còn tùy thuộc vào nhiều nhân tố, nhưng có hai yếu tố quan
trọng nhất là:
* Giao thức chuẩn hóa.
* Các chính sách liên mạng phù hợp.
Từ các yếu tố này, các tổ chức viễn thông, các nhà sản xuất phải thực sự
thống nhất với nhau về các giao thức chuẩn, bao gồm chuẩn báo hiệu cuộc
gọi, mã hố, chuẩn truyền đa phương thức và tín hiệu. Sự chấp nhận các
chuẩn này sẽ cho phép nhiều hãng có thể cùng chung sống và hoạt động được
với nhau, đảm bảo tính tương thích giữa các sản phẩm. Hiện tại, đối với VoIP,
một số giao thức chuẩn được các tổ chức quốc tế công nhận được mô tả ở
bảng 1. 1.


-20-

Chuẩn
Do

ITU_T

Tham chiếu
(International
Telecommunications

Union

Telecommunications Standardization Sector) đề xuất, là chuẩn được
chấp nhận về một hệ thống truyền thông đa phương thức dựa trên
H.323

mạng chuyển mạch gói, trong đó nó định nghĩa H.225 cho chức năng
báo hiệu cuộc gọi, H.245 cho thỏa thuận các thông số cần thiết để
trao đổi như các bộ CODEC, kênh truyền.
Session Initiation Protocol, giao thức báo hiệu khởi đầu, do IETF

SIP

(Internet Engineering Task Force: Nhóm đặc trách về kĩ thuật
Internet) đưa ra. SIP là chuẩn đề cử về một giao thức báo hiệu cuộc
gọi.

MGCP

Media Gateway Control Protocol, giao thức điều khiển Gateway do
IETF đề xuất. Đây là chuẩn đề cử cho việc điều khiển Gateway.

Bảng 1-1: Một số giao thức chuẩn

-21-

2
Chương

2.

Nền tảng của hệ thống VoIP

2.1. Công nghệ VoIP
2.1.1 Giới thiệu chung về công nghệ VoIP
Voice Over IP (VoIP) là mơ hình truyền thoại sử dụng giao thức mạng Internet hay
còn gọi là giao thức IP.VoIP đang trở thành một trong những công nghệ viễn thông
hấp dẫn nhất hiện nay khơng chỉ đối với các doanh nghiệp mà cịn cả với những
người sử dụng dịch vụ.VoIP có thể thực hiện tất cả các cuộc gọi như trên mạng
PSTN ví dụ truyền thoại, truyền fax... với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) chấp
nhận được.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 mà và chi phí liên lạc nhất là liên
lạc đường dài. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, VoIP được xem như một mơ hình
mới hấp dẫn có thể mạng lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phát triển các loại
hình dịch vụ đa dạng với chi phí đầu tư hạ tầng rất thấp.Vấn đề quan trọng 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.
2.1.2 Tầm quan trọng của VoIP
Một trong các điểm quan trọng nhất của VoIP là khả năng khơng bị giới hạn ở mức
truyền thơng thoại. Đã có nhiều nỗ lực để thay đổi thuật ngữ tiếp thị phổ biến này
nhằm thể hiện tốt hơn khả năng của VoIP: thoại, hình ảnh và hội nghị dữ liệu

-22-

VoIP quan trọng vì lần đầu tiên trong hơn 100 năm qua, có một cơ hội để thay đổi
to lớn cách thức con người truyền thơng với nhau. Ngồi việc sử dụng điện thoại
thông thường để truyền thông trong thời gian thực, chúng ta cũng có thể sử dụng
điện thoại IP, máy tính và điện thoại khơng dây. Chúng ta cũng có thể sử dụng điện
thoại có hình ảnh, vừa nói chuyện, vừa nhìn dược hỉnh ảnh của người đối thoại,
những điều mà điện trước đây chưa hề có.
Một trong các khía cạnh đặc biệt của VoIP là chúng ta có thể tích hợp một điện
thoại đơn lẻ hoặc một điện thoại có hình ảnh với máy tính cá nhân. Người ta có thể
sử dụng máy tính cho cả thoại và hình ảnh (dùng softphone): sử dụng một điện
thoại cho thoại và máy tính cho hình ảnh, hoặc có thể đơn giản sử dụng máy tính
kết hợp với điện thoại có hình ảnh để cung cấp các chức năng hội nghị dữ liệu như
chia sẻ ứng dụng, bảng điện tử và tán gẫu.
VoIP cịn có nhiều khả năng khác: khả năng sử dụng một kết nối Internet tốc độ cao
cho việc truyền thơng thoại, hình ảnh và dữ liệu. Ý tưởng này thường được hiểu như
là một sự hội tụ và là một trong các mục tiêu chủ yếu của truyền thơng. Lợi ích của
việc hội tụ là khá rõ ràng: bằng việc sử dụng một mạng dữ liệu duy nhất cho tất cả
các truyền thơng (thoại, hình ảnh, dữ liệu), chi phí triển khai và duy trì bảo dưỡng
sẽ giảm đáng kể. Lợi ích này cho phép các khách hàng gia đình hay doanh nghiệp
có thể lựa chọn được nhiều nhà cung cấp dịch vụ truyền thông. Nhà cung cấp dịch
vụ VoIP có thể ở bất kỳ đâu trên thế giới, với một kết nối Internet, người ta khơng
cịn bị giới hạn về mặt địa lý trong việc lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ.
Tóm lại, VoIP cho phép con người có nhiều cách truyền thơng và nhiều chọn lựa
hơn
2.1.3 Các mơ hình trong mạng VoIP
Mơ hình PC to PC
Trong mơ 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 hoặc card mạng. Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và hai máy