Dịch vụ điện thoại qua mạng IP 2

Tổng quan về điện thoại IP
Chơng I: Tổng Quan về Điện thoại IP.
I. Khái niệm điện thoại IP :
Trong một vài năm gần đây, số lợng ngời sử dụng Internet và số lợng máy
chủ cung cấp dịch vụ đã tăng một cách mạnh mẽ. Song song với việc không ngừng
tăng nhu cầu sử dụng internet là sự xuất hiện đa dạng của các loại hình 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 điện thoại IP (IP Telephony, IP Telephone, VoIP,
Netphone, Internet Telephone). Khi ngời dùng Internet đã quen làm việc trực tuyến
trong một thời gian dài trên mạng thì cũng rất tự nhiên nếu họ muốn chiếc máy
tính PC của mình trở thành một phơng tiện truyền thông cho mọi loại hình dịch vụ
khác. Thật may mắn là những tiến bộ trong công nghệ điện tử, kỹ thuật nén và xử
lý số liệu đã cho phép con ngời tạo ra và sử dụng một loại hình điện thoại dựa trên
nền tảng kỹ thuật của giao thức Internet (IP: Internet Protocol), đó chính là dịch vụ
IP Telephony. Nói một cách ngắn gọn, IP Telephony là một dịch vụ truyền thoại sử
dụng công nghệ mạng IP kết hợp với khả năng tính toán và xử lý dữ liệu của các
thiết bị đầu cuối để thực hiện truyền tải các cuộc đàm thoại.
Dịch vụ điện thoại IP bao gồm các dịch vụ truyền thoại, fax, multimedia, ...
qua những mạng IP đợc quản lý về chất lợng dịch vụ (QoS). Các dịch vụ này có thể
đợc thực hiện hoàn toàn trong phạm vi mạng IP hoặc có thể đợc thực hiện kết hợp
giữa mạng IP và các mạng khác.
II. Đặc điểm của điện thoại IP.
Điện thoại IP là một dịch vụ truyền thoại qua các mạng IP. Mạng IP ở đây
là các mạng dữ liệu sử dụng bộ 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 thông thờng điện thoại IP có nhiều khác biệt. Để thấy đợc những khác
biệt này, trớc hết ta xem xét đặc điểm mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và
mạng Internet.
II.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và 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 phơng pháp truyền thông trong đó một kênh
truyền dẫn dành riêng đợc thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay
nhiều nút chuyển mạch trung gian. Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit
truyền liên tục theo thời gian. Băng thông của kênh dành riêng đợc đảm bảo và cố
ĐATN - Hoàng Xuân Tùng
3
Tổng quan về điện thoại IP
định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ
thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation time).
ĐATN - Hoàng Xuân Tùng
4
1
3
2
1
3
2
Mạng chuyển
mạch gói
4
1
3
2
1
3
2
4
DTEDCEDTE DCE

Hình I.2: Mạng chuyển mạch gói
Mạng chuyển mạch kênh
1
3
2
4
1
4
1
3
2
1
Hình I.1: Mạng chuyển mạch kênh
Tổng quan về điện thoại IP
Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet
Switching Network) sử dụng hệ thống lu trữ rồi truyền (store-and-forward system)
tại các nút mạng. Thông tin đợc chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói đợc
thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền nh là địa chỉ nơi gửi,
địa chỉ nơi nhận... Các gói thông tin đến nút mạng đợc xử lý và lu trữ trong một
thời gian nhất định rồi mới đợc truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử dụng kênh
có hiệu quả cao nhất. Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành riêng nào
đợc thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thờng không cố
định, và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều.
Xét trên quan điểm mô hình phân tầng OSI, việc tryền thông tin trong mạng
truyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói đợc minh hoạ nh trong hình I.1 và
hình I.2.
Khi các mạng số liệu trên thế giới đợc liên kết lại, một mạng số liệu lớn đợc
thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong internet là giao thức IP
(Internet Protocol). Cũng giống nh mạng điện thoại PSTN, mạng Internet có quy
mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phát triển các dịch vụ viễn thông trên

thế giới. Tuy nhiên, giữa chúng có sự khác biệt sâu sắc về mặt kỹ thuật:
Khác nhau về kỹ thuật chuyển mạch: Mạng Internet sử dụng phơng
pháp định tuyến động (dynamic routing) dựa trên việc đánh địa chỉ
không mang tính địa lý (non-geographic addressing). Ngợc lại mạng
PSTN, sử dụng phơng pháp chuyển mạch tĩnh (static switching) dựa trên
số điện thoại phụ thuộc vị trí của thuê bao (geographic telephone
numbering).
Kiến trúc mạng: Kiến trúc của Internet là phân tán. Sự thông minh
của Internet phân bố trên toàn bộ mạng. Các ứng dụng cung cấp dịch vụ
cho mạng là các phần mềm hớng máy khách (client-oriented software)
và đợc bố trí khắp nơi trên mạng. Trong khi đó mạng PSTN tập trung
các phơng tiện truyền dẫn và các chơng trình điều khiển lại với nhau tại
một vài trung tâm trong mạng.
Kiến trúc phân tán của internet có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Nó tạo
cho internet tính linh hoạt trong triển khai và ứng dụng các công nghệ mới. Điều
này giải thích cho sự phát triển mạng mẽ của internet trong một vài năm gần đây.
II.2. Ưu điểm và nhợc điểm của điện thoại IP:
Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số
liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và
nó đợc áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công
nghệ mang đến cho điện thoại IP những u điểm sau:
ĐATN - Hoàng Xuân Tùng
5
Tổng quan về điện thoại IP
+ Giảm chi phí cuộc gọi: Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với
dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đờng dài giá rẻ với
chất lợng chấp nhận đợc. Nếu dịch vụ điện thoại IP đợc triển khai, chi phí cho một
cuộc gọi đờng dài sẽ chỉ tơng đơng với chi phí truy nhập internet. Nguyên nhân
dẫn đến chi phí thấp nh vây là do tín hiệu thoại đợc truyền tải trong mạng IP có
khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thời, kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm

tốc độ bít từ 64 Kbps xuống thấp tới 8 Kbps (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của
ITU-T) kết hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc
truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện đợc với lợng tài nguyên
băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ.
So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP, ta
thấy:
Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để
duy trì cho một kênh 64kbps suốt từ đầu cuối này tới đầu cuối kia thông
qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí này đối với các cuộc gọi đờng
dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn.
Trong trờng hợp cuộc gọi qua mạng IP, ngời sử dụng từ mạng PSTN chỉ
phải duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại địa
phơng. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén,
đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua mạng IP một cách có hiệu
quả nhất để tới đợc Gateway nối tới một mạng điện thoại khác có ngời
liên lạc đầu kia. Việc kết nối nh vậy làm giảm đáng kể chi phí cuộc gọi
do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã đợc thay thế bằng việc truyền thông
tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao.
+ Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong điện thoại
IP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên cùng một
mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm đợc chi phí đầu t để xây dựng những mạng riêng rẽ.
+ Khả năng mở rộng (Scalability): Nếu nh các hệ tổng đài thờng là những
hệ thống kín, rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng
internet thờng có khả năng thêm vào những tính năng mới. Chính tính mềm dẻo đó
mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở rộng dễ dàng hơn so với điện thoại
truyền thống.
+ Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói
thông tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết lập kênh nào.
Gói chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông tin đã có thể đến đợc
đích. Do vậy, việc điều khiển cuộc gọi trong mạng IP chỉ cần tập trung vào chức

năng cuộc gọi mà không phải tập trung vào chức năng thiết lập kênh.
ĐATN - Hoàng Xuân Tùng
6
Tổng quan về điện thoại IP
+ Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên
băng thông cung cấp cho một cuộc liên lạc là cố định (một kênh 64Kbps) nhng
trong điện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn
nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lu lợng của mạng thấp, băng thông dành
cho liên lạc sẽ cho chất lợng thoại tốt nhất có thể; nhng khi lu lợng của mạng cao,
mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lợng thoại chấp
nhận đợc nhằm phục vụ cùng lúc đợc nhiều ngời nhất. Điểm này cũng là một yếu
tố làm tăng hiệu quả sử dụng của điện thoại IP. Việc quản lý băng thông một cách
tiết kiệm nh vậy cho phép ngời ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn nh truyền
hình hội nghị, điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ ngời ta đã không thực hiện
vì chi phí quá cao.
+ Nhiều tính năng dịch vụ: Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra
nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại. Ví dụ cho biết thông tin về ngời gọi tới
hay một thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị
đầu cuối duy nhất (Ví dụ nh một thiết bị IP Phone có thể có một số điện thoại dành
cho công việc, một cho các cuộc gọi riêng t).
+ Khả năng multimedia: Trong một cuộc gọi ngời sử dụng có thể vừa
nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác nh truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem
hình ảnh của ngời nói chuyện bên kia.
Điện thoại IP cũng có những hạn chế:
+ Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển
mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh đợc và độ
trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có đợc một dịch
vụ thoại chấp nhận đợc, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt đợc những
yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm đợc tốc độ bit xuống), có khả năng suy
đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc... Tốc độ xử lý của các bộ Codec

(Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn.
Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần đợc nâng cấp lên các công nghệ mới
nh Frame Relay, ATM,... để có tốc độ cao hơn và/hoặc phải có một cơ chế thực
hiện chức năng QoS (Quality of Service). Tất cả các điều này làm cho kỹ thuật thực
hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện đợc trong những năm tr-
ớc đây.
+ Vấn đề bảo mật (security): Mạng Internet là một mạng có tính rộng
khắp và hỗn hợp (hetorogenous network). Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác
nhau cùng các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy
không có gì đảm bảo rằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng nh số liên lạc truy
nhập sử dụng dịch vụ của ngời dùng đợc giữ bí mật.
Nh vậy, điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mới rất có tiềm
năng. Trong tơng lai, điện thoại IP sẽ cung cấp các dịch vụ hiện có của điện thoại
trong mạng PSTN và các dịch vụ mới của riêng nó nhằm đem lại lợi ích cho đông
ĐATN - Hoàng Xuân Tùng
7