Khóa luận Xây dựng giải pháp VoIP cho trường Đại học Công Nghệ
TRƯỜNG ………………….
KHOA……………………….
‐‐‐‐‐[\ [\‐‐‐‐
Báo cáo tốt nghiệp
Đề tài:
XÂY DỤNG GIẢI PHÁP VoIP CHO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
TÓM TẮT NỘI DUNG
Với sự phát triển mạnh mẽ của mạng Internet hiện nay, cùng với các dịch vụ đi
kèm, công nghệ truyền giọng nói qua mạng Internet (VoIP) dần một thay thế công
nghệ truyền giọng nói qua mạng điện thoại truyền thống. Với những ưu điểm của mình
công nghệ VoIP sẽ ngày một phát triển trong tương lai. Và trường đại học với hạ tầng
mạng đã được xây dựng tốt và hoàn thiện cũng đang hướng tới việc sử dung công nghệ
VoIP để dần thay thế mạng điện thoại truyền thống.
Khóa luận với đề tài “Xây dựng giải pháp VoIP cho trường Đại học Công
Nghệ” sẽ trình bày cái nhìn tổng quan về hệ thống VoIP, cũng như thiết lập thử
nghiệm hệ thống VoIP với các thiết bị sẵn có ở Trung tâm Máy Tính trường Đại học
Công nghệ, qua đó đánh giá khả năng của thiết bị có đáp ứng đủ nhu cầu để triển khai
cho toàn bộ trường đại học Công Nghệ, cùng với đó đề xuất các giải pháp triển khai
VoIP cho trường đại học công nghệ với hệ thống sẵn có. Luận văn cũng đề cập đến
các giải pháp VoIP của hãng khác dựa trên hệ thống hạ tầng mạng sẵn có của trường
đại học Công nghệ.
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1. Lý do lựa chọn đề tài.............................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................2
1.3. Phương hướng thực hiện đề tài............................................................................2
1.4. Kết quả đề tài đã thực hiện được.........................................................................2
1.5. Bố cục khóa luận....................................................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ VoIP ...........................................................................4
2.1. Khái niệm VoIP .....................................................................................................4
2.2. Nguyên tắc hoạt động của VoIP...........................................................................5
2.2.1. Nguyên tắc hoạt động ...................................................................................5
2.2.2. Phiên hoạt động của VoIP............................................................................5
2.3. Mô hình kiến trúc tổng quan của mạng VoIP ....................................................9
2.4. Các giao thức của VoIP.......................................................................................11
2.4.1. Giao thức báo hiệu và điều khiển cuộc gọi ................................................12
2.4.2. Giao thức điều khiển và truyền tải voice data............................................14
2.5. Sự khác biệt của gọi qua giao thức IP với gọi điện thông thường:.................16
2.5.1. Điện thoại Analog thông thường ................................................................16
2.5.2. Điện thoại VoIP ..........................................................................................17
2.6. Lợi ích của VoIP..................................................................................................18
2.7. Các hạn chế của VoIP .........................................................................................21
CHƯƠNG 3. TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG VoIP .............................23
3.1. Mô tả hệ thống VoIP của Alcatel hiện có ở trường ĐHCN.............................23
3.1.1. Mô hình triển khai hệ thống VoIP ..............................................................23
3.1.2. Hệ thống đã triển khai ở trung tâm máy tính DHQG HN ..........................24
3.1.3. Các bước cấu hình tổng đài........................................................................24
3.1.4. Kết quả đã đạt được....................................................................................34
3.2. Đánh giá về hệ thống VoIP đã triển khai..........................................................35
3.2.1. Khả năng của tổng đài hiện có...................................................................35
3.2.2. Kết luận.......................................................................................................39
CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP VoIP CHO TRƯỜNG ĐHCN..........................................40
4.1. Thực trạng hệ thống mạng trường ĐHCN........................................................40
4.2. Thực trạng hệ thống điện thoại trường ĐHCN................................................40
4.3. Nhu cầu của trường ĐHCN................................................................................40
4.4. Các giải pháp VOIP tổng quan ..........................................................................40
4.4.1. Giải pháp kết nối mạng VoIP gián tiếp ......................................................40
4.4.2. Giải pháp kết nối mạng VoIP trực tiếp.......................................................41
4.4.3. Giải pháp kết nối VoIP tổng đài và máy nhánh .........................................42
4.4.4. Giải pháp kết nối các hệ thống VoIP dùng dịch vụ nhà cung cấp .............43
4.4.5. Giải pháp kết nối các hệ thống VoIP bằng xây dựng hệ thống riêng.........44
4.4.6. Sử dụng hệ hệ thống mã nguồn mở Asterik ................................................45
4.5. Giải pháp VoIP cho trường ĐHCN ...................................................................47
4.5.1. Giải pháp Alcatel........................................................................................47
4.5.2. Mạng VoIP nội bộ.......................................................................................48
4.5.3. Kết nối mạng VoIP tới các chi nhánh (nếu có) ..........................................49
4.5.4. Kết nối tới các hệ thống VoIP khác............................................................49
4.5.5. Các thiết bị điện thoại Alcatel sử dụng ......................................................49
4.6. Giải pháp của Cisco.............................................................................................52
4.6.1. Mô hình mạng.............................................................................................53
4.6.2. Các thiết bị IP phone Cisco........................................................................53
4.7. Ưu điểm và nhược điểm của từng giải pháp.....................................................55
4.8. Kết luận về các giải pháp....................................................................................56
KẾT LUẬN ..................................................................................................................58
PHỤ LỤC
..................................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................62
BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu viết
STT
Viết đầy đủ
Nghĩa tiếng việt
Máy tính cá nhân
tắt
PC
VoIP
TTMT
ĐHCN
SIP
1
2
3
4
5
Personal Computer
Voice over Internet protocol Thoại qua giao thức mạng
Trung tâm Máy Tính
Đại học Công Nghệ
Session Initation Prototcol
Trung tâm Máy Tính
Đại học Công Nghệ
Giao thức khởi tạo phiên
Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch
6
7
PSTN
RTP
Network
kênh truyền thống
Giao thức giao vận thời gian
thực
Real-time Transport
Protocol
8
9
10
IP
LAN
VLAN
Internet Protocol
Local Area Network
Virtual LAN
Giao thức mạng
Mạng cục bộ
Mạng Lan ảo
Realtime Transport Control Giao thức điều khiển giao vận
Protocol thời gian thực
Internet Telephone Service Nhà cung cấp dịch vụ điện
Provider thoại qua Internet
11
12
RTCP
ITSP
Danh mục hình vẽ và bảng biểu
Hình 2-1: Lấy mẫu tín hiệu giọng nói ..................................................................................7
Hình 2-2: Lượng tử hóa........................................................................................................7
Hình 2-3: Điều chế theo mã..................................................................................................8
Hình 2-4: Đóng gói gói tin ...................................................................................................9
Hình 2-5: Mô hình kiến trúc tổng quan mạng VoIP...........................................................10
Hình 2-6: Mô hình VoIP đơn giản......................................................................................11
Hình 2-7: Chuyển mạch kênh.............................................................................................16
Hình 2-8: Chuyển mạch gói ...............................................................................................17
Hình 2-9: Mô hình mạng và điện thoại truyền thống.........................................................19
Hình 2-10: Mô hình mạng điện thoại kết hợp voice ..........................................................19
Hình 2-11: Mô hình VoIP kết hợp analog..........................................................................20
Hình 3-1:: Mô hình VoIP triển khai ở TTMT ....................................................................23
Hình 3-2:: Các mode cấu hình cho tổng đài.......................................................................25
Hình 3-3: Add user và điện thoại cho tổng đài...................................................................26
Hình 3-4:: Tạo mailbox và lời chào cho từng mailbox ......................................................27
Hình 3-5: Cấu hình cho từng điện thoại.............................................................................27
Hình 3-6: Tạo danh sách gọi nhanh....................................................................................28
Hình 3-7: Danh bạ của tổng đài..........................................................................................28
Hình 3-8: Thời gian làm việc của hệ thống........................................................................29
Hình 3-9: Tạo attendant group list......................................................................................30
Hình 3-10: Hệ thống voice mail unit..................................................................................30
Hình 3-11: Hệ thống chào tự động.....................................................................................30
Hình 3-12: Hệ thống chuyển máy nhánh tự động ..............................................................31
Hình 3-13: Menu transfer cuộc gọi ....................................................................................32
Hình 3-14: Tạo attendant group list....................................................................................33
Hình 3-15: Tạo nhóm Hunt group......................................................................................33
Hình 3-16: Tạo nhóm Pick up group..................................................................................34
Hình 3-17: Cấu hình voice VLAN .....................................................................................34
Hình 3-18: Khả năng phần cứng của thiết bị......................................................................35
Hình 3-19: Hệ thống board có sẵn trong thiết bị................................................................36
Hình 3-20: Khả năng phần mềm của thiết bị......................................................................37
Hình 3-21: Khả năng liên kết multi-site của thiết bị ..........................................................38
Hình 3-22: Khả năng hỗ trợ hệ thống Vlan voice và data của thiết bị...............................39
Hình 4-1: Giải pháp kết nối mạng VoIP gián tiếp..............................................................40
Hình 4-2: Giải pháp kết nối mạng VoIP trực tiếp ..............................................................41
Hình 4-3: Giải pháp kết nối tổng đài VoIP và các máy nhánh...........................................42
Hình 4-4: Giải pháp dùng ISTP..........................................................................................43
Hình 4-7: Mô hình mạng VoIP sử dụng hệ thống Alcatel .................................................48
Hình 1: Gọi từ Pc-PC..........................................................................................................59
Hình 2: Gọi từ điện thoại - PC............................................................................................59
Hình 3: Gọi từ điện thoại- điện thoại..................................................................................60
Bảng 1: Các icon và chức năng của điện thoại Alcatel mobile 100...................................61
LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin gửi tới thầy Nguyễn Nam Hải lời cảm ơn chân thành và sâu sắc
đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm khóa luận tốt
nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn các thầy ở trung tâm máy tính đã giúp đỡ em rất nhiều trong
thời gian làm khóa luận tại trung tâm máy tính.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Đại học Công Nghệ đã
hết lòng dạy bảo, giúp đỡ em trong những năm học đại học, giúp em có những kiến
thức và kinh nghiệm quý giá trong chuyên môn và cuộc sống. Những hành trang đó là
một tài sản vô giá nâng bước cho em tới được với những thành công trong tương lai.
Cuối cùng, em xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè đã giúp đỡ,
động viên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Hà Nội, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do lựa chọn đề tài
Cùng với sự phát triển nhanh của mạng Internet, có rất nhiều dịch vụ sử dụng các
giao thức IP cũng phát triển theo. Ngoài các dịch vụ về Web, Mail, FTP đã rất phát
triển thì hiện nay các dịch vụ về Voice, Video trên nền IP cũng đang phát triển mạnh
mẽ và được ứng dụng rất nhiều.
Từ nhiều năm nay, VoIP là một công nghệ đang rất được thế giới quan tâm và
ứng dụng ở trong thực tế vì những lợi ích mà nó đem lại. Với sự phát triển nhảy vọt
của mạng chuyển mạch gói IP hiện nay không chỉ đem lại cho chúng ta những dịch vụ
mới đa dạng mà còn là cơ hội cải thiện các dịch vụ viễn thông trước kia với chất lượng
tốt hơn và giá thành rẻ hơn. Đã từ lâu, mạng chuyển mạch kênh PSTN đã có một vai
trò vô cùng quan trọng với sự phát triển của xã hội. Bên cạnh những ưu điểm về chất
lượng dịch vụ tốt, vùng dịch vụ rộng lớn trên khắp mọi lãnh thổ,… thì mạng PSTN
cũng bộc lộ nhiều hạn chế như số lượng các dịch vụ hạn chế, sử dụng tài nguyên
đường truyền không tối ưu, giá thành cao.
Thế nhưng, ở các trường đại học Việt Nam, VoIP vẫn chưa được chú ý và đưa
vào sử dụng nhiều. Nguyên nhân đầu tiên là để xây dựng được một vệ thống hoạt động
tốt thì cần phải xây dựng một hạ tầng mạng tốt, và không phải trường nào cũng có điều
kiện để xây dựng được một hệ thống như thế. Ngoài ra, kinh phí để xây dựng một hệ
thống VoIP khá cao, các Ipphone có giá ngang gần một chiếc máy tính. Ngoài ra để
xây dựng một hệ thống VoIP có thể hoạt động liên tục cần một nguồn điện ổn định
cũng như nguồn điện dự phòng và nó sẽ làm tăng chi phí xây dựng hệ thống khá cao.
VoIP là một giải pháp mới cho việc truyền tín hiệu giọng nói tích hợp song song
với truyền dữ liệu, giúp giảm chi phí đáng kể cho những cuộc gọi đường dài trong
nước cũng như quốc tế. Với những lợi ích mà VoIP đem lại, việc xây dựng hệ thống
VoIP cho trường ĐHCN là một vấn đề cần thiết, đem lại không chỉ lợi ích trước mắt
mà về lâu dài. Với những lợi thế về hạ tầng mạng rất tốt đã được xây dựng, hệ thống
VoIP hoàn toàn có thể được xây dựng trên hệ thống mạng sẵn có mà không phải thay
đổi nhiều đến cấu trúc mạng toàn trường.
1
Chính vì những lý do trên và để góp phần vào việc xây dựng được một hệ thống
VoIP cho trường đại học công nghê nên em đã chọn đề tài “Xây dựng giải pháp
VoIP cho trường đại học Công Nghệ”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Mục đích của khóa luận là lắp đặt thử nghiệm hệ thống sẵn có, đánh giá khả năng
của thiết bị tổng đài Alcatel sẵn có, để tiến tới có thể triển khai cho toàn bộ trường
ĐHCN- DHQG Hà Nội hay không? Nếu vẫn dùng hệ thống tổng đài Alcatel thì cần
phải nâng cấp thiết bị tổng đài thế nào để có thể đáp ứng được nhu cầu cho trường
ĐHCN. Ngoài ra đưa thêm giải pháp thiết bị của hãng khác để có lựa chọn và phù hợp
với hệ thống mạng đang sẵn có của trường.
Ngoài ra phương hướng phát triển của trường ĐHCN là tích hợp các thiết bị di
động vào trong hệ thống VoIP để giúp ta có thể sử dụng các thiết bị động như một
chiếc điện thoại IP thông thường khi được kết nối vào mạng VoIP. Với việc sử dụng
các điện thoại di động, ta có thể kết nối vào mạng VoIP ở bất cứ nơi nào thông qua
mạng 3G hoặc GPRS, điều đó làm giảm chi phí cuộc gọi. Và với việc sử dụng thiết bị
điện thoại di động, chỉ cần duy trì hệ thống tổng đài luôn luôn có điện là ta sẽ luôn
luôn kết nối được với tổng đài.
Trung tâm máy tính hiện có một bộ tổng đài Alcatel OmniPCX Office, bộ tổng
đài có thể dùng làm file server, hoặc gateway internet, nhưng quan trọng nhất là hệ
thống VoIP được tích hợp trong đó. Trường ĐHCN đã có sẵn một hạ tầng hệ thống
mạng tốt và hoàn toàn có thể triển khai hệ thống VoIP trên hạ tầng có sẵn.
1.3. Phương hướng thực hiện đề tài
Nghiên cứu về hệ thống VoIP và cách thức hoạt động của hệ thống.
Đề ra giải pháp cũng như mô hình mạng VoIP cho trường ĐHCN.
Nghiên cứu phương pháp triển khai hệ thống VoIP của Alcatel và sử dụng các
thiết bị điện thoại.
Triển khai và đưa vào hoạt động thử nghiệm các thiết bị của tổng đài để có thể
đánh giá chất lượng của hệ thống.
Đánh giá hệ thống khi đưa vào hoạt động trong phạm vi trường ĐHCN.
1.4. Kết quả đề tài đã thực hiện được
Trình bày cái nhìn tổng quan về hệ thống VoIP.
2
Đề xuất được giải pháp xây dựng hệ thống VoIP cho trường đại học Công Nghệ
dựa trên cơ sở lý thuyết.
Triển khai thử nghiệm thành công hệ thống VoIP sử dụng thiết bị Alcatel tại
trung tâm máy tính.
Đưa ra được các vấn đề khi triển khai hệ thống VoIP trên trường ĐHCN sẽ gặp
phải.
1.5. Bố cục khóa luận
Dựa vào phương hướng thực hiện đề tài, trong nội dung của bài khóa luận tốt
nghiệp này, em xin được giới thiệu các nội dung chính sau:
9 Chương 1: Đặt vấn đề - Đưa ra lý do chọn đề tài cũng như phương hướng và
kết quả khóa luận đã đạt được.
9 Chương 2: Tổng quan về hệ thống VoIP - giới thiệu các khái niệm cũng như
các giao thức và cách thức hoạt động của hệ thống VoIP.
9 Chương 3: Mô tả hệ thống VoIP đã triển khai và đánh giá hệ thống VoIP đã
triển khai.
9 Chương 4: Đưa ra giải pháp VoIP cho trường ĐHCN.
9 Kết luận
9 Phụ lục
9 Tài liệu tham khảo
3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ VoIP
2.1. Khái niệm VoIP
VoIP là một công nghệ sử dụng băng thông internet và các kết nối IP để truyền
âm thanh thời gian thực. Bằng các thiết bị chuyển đổi, tín hiệu âm thanh (voice signal)
sẽ được đóng gói thành thành các gói dữ liệu (data packets) và được truyền thông qua
môi trường mạng Internet trong môi trường VoIP, sau đó các gói dữ liệu voice lại
được chuyển thành tín hiệu âm ở thiết bị người nhận.
Đầu năm 1995 công ty VOCALTEC đưa ra thị trường sản phẩm phần mềm thực
hiện cuộc thoại qua Internet đầu tiên trên thế giới. Sau đó có nhiều công ty đã tham gia
vào lĩnh vực này. Tháng 3 năm 1996, VOLCALTEC kết hợp với DIALOGIC tung ra
thị trường sản phẩm kết nối mạng PSTN và Internet. Hiệp hội các nhà sản xuất thoại
qua mạng máy tính đã sớm ra đời và thực hiện chuẩn hoá dịch vụ thoại qua mạng
Internet. Việc truyền thoại qua internet đã gây được chú ý lớn trong những năm qua và
đã dần được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. (trích dẫn từ Internet).
VoIP sử dụng kỹ thuật số vì vậy để đảm bảo chất lượng cuộc gọi, hệ thống yêu
cầu kết nối băng thông tốc độ cao như DSL hoặc cable. Ứng dụng hay được sử dụng
của VoIP là các dịch vụ điện thoại dựa trên Internet có chuyển mạch điện thoại. Với
ứng dụng này, để thực hiện cuộc gọi, ta vẫn phải quay số để thực hiện cuộc. Thế
nhưng nó cũng tiết kiệm được khá nhiều chi phí.
4
VoIP (Voice over Internet Protocol) đã tạo nên một bước tiến lớn trong công
nghệ thông tin cũng như trong hệ thống truyền thông . VoIP cho phép bạn truyền tiếng
nói qua Internet tới mọi nơi trên thế giới và không phải trả cước viễn thông.
Mặc dù những khái niệm về các giao thức cũng như hoạt động của VoIP là đơn
giản, tuy nhiên việc thực hiện và ứng dụng các giao thức cũng như chuyển đổi tín hiệu
trong VoIP là phức tạp. Để gởi voice, thông tin phải được đóng gói thành những gói
(packet) giống như dữ liệu. Ta có thể dùng kĩ thuật nén gói để tiết kiệm băng thông,
thông qua những tiến trình codec (compressor/de-compressor).
Có rất nhiều loại giao thức dùng thực hiện dịch vụ VoIP, những giao thức báo
hiệu (signaling) VoIP phổ biến là SIP và H323. Cả SIP và H323 đều dùng để để thiết
lập giao tiếp cho những ứng dụng đa phuơng tiện (multimedia) như audio, video và
những giao tiếp dữ liệu khác. Nhưng H323 chủ yếu được thiết kế cho những dịch vụ
đa phuơng tiện, trong khi SIP thì phù hợp cho dịch vụ VoIP.
RTP (Real-time Transport Protocol) định nghĩa định dạng chuẩn của gói tin
cho việc phân phối audio và video qua Internet.
2.2. Nguyên tắc hoạt động của VoIP
2.2.1. Nguyên tắc hoạt động
Giọng nói của ta là những tín hiệu analog. Và để chuyển sang được tín hiệu số ta
phải dùng những thuật toán đặc biệt. Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi
khác nhau như VoIP phone hay softphone. nếu dùng điện thoại analog thông thường
thì cần một thiết bị chuyển đổi là Telephony Adapter (TA). Sau đó giọng nói được số
hóa sẽ được đóng vào gói tin và gửi trên mạng IP.
Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu
khiển (control) cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP là giao thức
truyền tải voice data.
2.2.2. Phiên hoạt động của VoIP
Thiết lập cuộc gọi: trong quá trình này, để người gọi và người nhận kết nối được
với nhau cần xác định đúng vị trí của người gọi và yêu cầu một kết nối để liên lạc với
người nhận. Khi địa chỉ người nhận được xác định là tồn tại trên các server thì các
server đó sẽ thiết lập một kết nỗi giữa hai người cho quá trình trao đổi dữ liệu voice
diễn ra.
5
Xử lý tín hiệu gọng nói: Tín hiệu giọng nói (analog) sẽ được chuyển đổi sang tín
hiệu số (digital) rồi được nén lại nhằm tiết kiệm đường truyền (bandwidth) sau đó sẽ
được mã hóa (tăng độ bảo mật). Các voice samples sau đó sẽ được chèn vào các gói dữ
liệu để được vận chuyển trên mạng. Giao thức RTP sẽ dùng cho các gói voice.Một gói
tin RTP có các field header để có thể chứa các thông tin cần thiết cho việc biên dịch lại
các gói tin sang tín hiệu voice ở thiết bị người nhận cuộc gọi. Các gói tin voice được
truyền đi bởi giao thức UDP. Ở thiết bị cuối, tiến trình được thực hiện ngược lại.
2.2.2.1. Số hóa tín hiệu Analog
12-03.9465319138)
Để biểu giọng nói con người ở dạng analog thành dạng digiteal cần một số lượng
lớn các giá trị digital để biểu diễn biên độ (amplitude), tần số (frequency) và pha
(phase), và việc chuyển đổi nó thành dạng số nhị phân (zero và one) là rất khó. Vì vậy
những thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay là thiết bị mã và giải mã được
phát triển để giải quyết vấn đề trên.
Tín hiệu đện thoại analog (giọng nói con người) được đặt vào đầu vào của thiết
bị codec và được chuyển đổi thành chuỗi số nhị phân ở đầu ra. Sau đó quá trình này
thực hiện trở lại bằng cách chuyển chuỗi số thành dạng analog ở đầu cuối, với cùng
qui trình codec.
Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa (digitizing) một tín hiệu tương tự
(analog):
9 Lấy mẫu (Sampling)
9 Lượng tử hóa (Quantization)
9 Mã hóa (Encoding)
9 Nén giọng nói (Voice Compression)
PAM (Pulse-amplitude Modulation)- điều chế biên độ xung
FDM (Frequency Division Multiplexing)-Ghép kênh phân chia theo tần số:
Mỗi kênh được phân phối theo một băng tần xác địmnh, thông thường có bề rộng
4Khz cho dịch vụ thoại.
6
PCM (Pulse code modulation)- 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 truyền
qua một hệ thống truyền dẫn số hay các quá trình xử lý số.
Sự biến đổi này bao gổm 3 tiến trình chính: lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hoá. Tiến
trình này hoạt động như sau:
9 Giai đoạn đầu tiên cuả PCM là lấy mẫu các tín hiệu nhập (tín hiệu đi vào thiết
bị số hoá), nó tạo ra một tuần tự các mẫu analog dưới dạng chuỗi PAM, sau đó
phân chia dải biên độ này thành một số giới hạn các khoảng. Trong bộ mã hoá,
độ lớn của các mẫu được lương tử hoá được biểu diễn bởi các mã nhị phân
• Lấy mẫu (Sampling)
Hình 2-1: Lấy mẫu tín hiệu giọng nói
Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10Khz. Tuy
nhiên, hầu hết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này. Các kênh điện
thoại thường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3400Hz. Tuy nhiên trong thực
tế sẽ có một ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số
hiệu dụng 3400Hz. Với phổ tần số cao nhất cho thoại là 4000Hz hay 8000 mẫu được
lấy trong một giây, khoảng cách giữa mỗi mẫu là 125 micro giây.
2.2.2.2. Lượng tử hóa
Hình 2-2: Lượng tử hóa
7
Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho
mỗi mẫu được lấy. Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ
(theo chiều cao) của mẫu.
Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến
lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức
xấp xỉ với nó. Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử
được xem có cùng giá trị. Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền. Sự phục
hồi hình dạng tín hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại.
Hình 2-3: Điều chế theo mã
2.2.2.3. Mã hóa (Encoding)
Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức
hay giá trị. Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu. Bảy
bít còn lại biểu diễn cho độ lớn, bit đầu tiên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ
hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục.
Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại.
Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông. Với tùy chọn này thí
một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi dồng thời.
2.2.2.4. Nén giọng nói (Voice Compression)
Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có
vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các
phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ
8
đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số. Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ
thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số.
• Packetizing voice
Hình 2-4: Đóng gói gói tin
Mỗi một khi giọng nói đã được số hoá và được nén lại, nó phải được chia thành
những phần nhỏ, để đặt vào gói IP, VoIP thì không hiệu quả cho những gói tin nhỏ,
trong khi những gói tin lớn thì tạo ra nhiều độ trễ, do ảnh hưởng của vài loại header
mà kích thước của dữ liệu thoại (voice data ) cũng sẽ ảnh hưởng. Nếu gói bị mất nhiều
hay đến đích không đúng thứ tự sẽ làm cho cuộc thoại bị ngắt quãng.
Thông thường, cần khoảng 10us đến 30 us (trung bình là 20us) để đặt dữ liệu
thoại vào bên trong gói tin, ví dụ phần dữ liệu thoại (voice data) với kích thước 160
byte không nén cần khoảng 20us để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói tin. Số
lượng dữ liệu thoại bên trong gói tin cần cân bằng giữa sự hiệu quả trong sử dụng băng
thông và chất lượng của cuộc thoại
2.3. Mô hình kiến trúc tổng quan của mạng VoIP
Trước khi đi vào nghiên cứu cụ thể các giao thức truyền tải được sử dụng trong
mạng VoIP, chúng ta đi vào xem xét mô hình tổng quan của mạng VoIP. Từ đó, chúng
ta sẽ thấy được vị trí và vai trò của các giao thức này trong mạng.
9
Hình 2-5: Mô hình kiến trúc tổng quan mạng VoIP
Trong mô hình này là sự có mặt của hai thành phần chính trong mạng VoIP đó
là:
•IP Phone (hay còn gọi là SoftPhone): là thiết bị giao diện đầu cuối phía người
dùng với mạng VoIP. Cấu tạo chính của một IP Phone gồm hai thành phần
chính:
o Thành phần báo hiệu mạng VoIP: Sử dụng giao thức H.323 hoặc giao
thức SIP (trình bày ở phần dưới)
o Thành phần truyền tải media: sử dụng RTP để truyền luồng media với
chất lượng thời gian thực và được điều khiển theo giao thức RTCP.
•VoIP Server: tùy thuộc vào loại giao thức báo hiệu sử dụng, là đầu não chỉ huy
mọi hoạt động của mạng. Server có thể tích hợp tất cả các chức năng
(SoftSwitch) hoặc nằm tách biệt trên các Server chức năng khác nhau
(Location Server, Registrar Server, Proxy Server,…). Nhưng về mô hình
chung thì VoIP Server thực hiện các chức năng sau:
o Định tuyến bản tin báo hiệu
10
o Đăng kí, xác thực người sử dụng
o Dịch địa chỉ trong mạng
o VoIP Server trong mạng như
B ản tin báo hiệu được định tuyến thông qua VoIP Server còn tùy thuộc vào
từng giao thức cụ thể lại có sự khác nhau nhất định.
• Mô hình ứng dụng tổng đài VoIP
Hình 2-6 là mô hình VOIP đơn giản, nó chỉ bao gồm tổng đài vừa đóng vai trò
là một VoIP Gateway, vừa đóng vai trò là một VoIP server. Bên cạnh đó là các
thiết bị đầu cuối trong hệ thống.
Hình 2-6: Mô hình VoIP đơn giản
2.4. Các giao thức VoIP
VoIP cần 2 loại giao thức: Signaling protocol và Media Protocol.
11
9 Signaling Protocol: là các giao thức điều khiển việc thiết lập cuộc gọi. Các loại
signaling protocols bao gồm: H.323, SIP, MGCP, Megaco/H.248 và các loại
giao thức có bản quyền riêng như UNISTIM, SCCP, Skype, CorNet-IP,… .
9 Media Protocols: điều khiển việc truyền tải voice data qua môi trường mạng
IP. Các loại Media Protocols như: RTP (Real-Time Protocol), RTCP (RTP
control Protocol), SRTP (Secure Real-Time Transport Protocol), và SRTCP
(Secure RTCP).
9 Các nhà sản xuất, hoặc các nhà cung cấp dịch vụ VoIP có thể sử dụng các giao
thức riêng hay các giao thức mở dựa trên nền giao thức tiêu chuẩn quốc tế là
H.323 và SIP và để các thiết bị kết nối được với nhau thì phải cùng chung một
chuẩn. Ví dụ Nortel sử dụng giao thức UNISTIM (Unified Network Stimulus),
Cisco sử dụng giao thức SCCP (Signaling Connection Control Part) vì thế hai
giao thức không thể liên liên hệ được với nhau.
2.4.1. Giao thức báo hiệu và điều khiển cuộc gọi
2.4.1.1. Bộ giao thức H.323
H.323: là giao thức được phát triển bởi ITU-T (International telecommunication
Union Telecommunication Standardization Sector). Giao thức này chuyển đổi các
cuộc hội thoại voice, video, hay các tập tin và các ứng dụng đa phương tiện cần tương
tác với PSTN. Là giao thức chuẩn, bao trùm các giao thức trước đó như H.225,H.245,
H.235,… .
Giao thức H.323 có 4 thành phần:
¾ Terminal( thiết bị đầu cuối): một PC hoặc một IP phone đang sử dụng giao
thức H.323.
¾ Gateway: kết nối mạng H.323 với các mạng khác như SIP,
PSTN,…Gateway chuyển đổi các giao thức trong việc thiết lập và chấm dứt
các cuộc gọi, chuyển đổi các media format giữa các mạng khác nhau.
¾ GateKeeper: có vai trò là những điểm trung tâm (focal points) trong mô hình
mạng H.323, các dịch vụ nền sẽ quyết định việc cung cấp địa chỉ
(addressing),phân phát băng thông (bandwidth),cung cấp tài khoản, thẩm
định quyền (authentication) cho các terminal và gateway… .
¾ Mutipoint control unit (MCU): hỗ trợ việc hội thoại đa điểm (conference)
cho các máy đầu cuối( terminal 3 máy trở lên ).
12
Phương thức hoạt động của H.323 network:
Khi một phiên kết nối được thực hiện, việc dịch địa chỉ (address translation) sẽ
được một gateway đảm nhận. Khi địa chỉ IP của máy đích được xác nhận, một kết nối
TCP sẽ được thiết lập từ địa chỉ nguồn tới người nhận thông qua giao thức Q.931 (là
một phần của bộ giao thức H.323). Ở bước này, cả 2 nơi đều tiến hành việc trau đổi
các tham số bao gồm các tham số mã hoá (encoding parameters) và các thành phần
tham số liên quan khác. Các cổng kết nối và phân phát địa chỉ cũng được cấu hình. 4
kênh RTCP và RTP được kết nối, mỗi kênh có một hướng duy nhất. RTP là kênh
truyền dữ liệu âm thanh (voice data) từ một thực thể sang một thực thể khác. Khi các
kênh đã được kết nối thì dữ liệu âm thanh sẽ được phát thông qua các kênh truyền này
thông qua các RTCP instructions.
2.4.1.2. Giao thức SIP
SIP: (Session Initiation Protocol) được phát triển bởi IETF (Internet Engineering
Task Force) MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) Working Group (theo
RFC 3261). Đây là một giao thức kiểu diện ký tự (text-based protocol_ khi client gửi
yêu cầu đến Server thì Server sẽ gửi thông tin ngược về cho Client), đơn giản hơn giao
thức H.323. Nó giống với HTTP, hay SMTP. Gói tin (messages) bao gồm các header
và phần thân (message body). SIP là một giao thức ứng dụng (application protocol) và
chạy trên các giao thức UDP, TCP và STCP.
Các thành phần trong SIP network:
Cấu trúc mạng của SIP có những điểm khác so với giao thức H.232. Một mạng
SIP bao gồm các End Points, Proxy, Redirect Server, Location Server và Registrar.
Người sử dụng phải đăng ký với Registrar về địa chỉ của họ. Những thông tin này sẽ
được lưu trữ vào một External Location Server. Các gói tin SIP sẽ được gửi thông qua
các Proxy Server hay các Redirect Server. Proxy Server dựa vào tiêu đề “to” trên gói
tin để liên lạc với server cần liên lạc rồi gửi các pacckets cho máy người nhận. Các
redirect server đồng thời gửi thông tin lại cho người gửi ban đầu.
Phương thức hoạt động của SIP network:
SIP là mô hình mạng sử dụng kiểu kết nối ba bước (three way handshake
method) trên nền TCP. Ví dụ trên, ta thấy một mô hình SIP gồm một Proxy và hai end
points. SDP (Session Description Protocol) được sử dụng để mang gói tin về thông tin
cá nhân (ví dụ như tên người gọi). Khi Bob gửi một INVITE cho proxy server với một
thông tin SDP. Proxy Server sẽ đưa yêu cầu này đến máy của Alice. Nếu Alice đồng ý,
13
tín hiệu “OK” sẽ được gửi thông qua định dạng SDP đến Bob. Bob phản ứng lại bằng
một “ACK” _ tin báo nhận. Sau khi “ACK” được nhận, cuộc gọi sẽ bắt đầu với giao
thức RTP/RTCP. Khi cuộc điện đàm kết thúc, Bob sẽ gửi tín hiệu “Bye” và Alice sẽ
phản hồi bằng tín hiệu “OK”. Khác với H.232, SIP không có cơ chế bảo mật riêng. SIP
sử dụng cơ chế thẩm định quyền của HTTP (HTTP digest authentication), TLS, IPSec
và S/MIME (Secure/Multipurpose Internet Mail Extension) cho việc bảo mật dữ liệu.
Tài liệu tham khảo [5].
2.4.2. Giao thức điều khiển và truyền tải voice data
2.4.2.1. Giao thức RTP
RTP là một giao thức dựa trên giao thức IP tạo ra các hỗ trợ để truyền tải các dữ
liệu yêu cầu thời gian thực với các yêu cầu:
Liên tục: Các gói tin phải được sắp xếp theo đúng thứ tự khi chúng đến bên nhận,
các gói đến có thể không theo thứ tự và nếu gói tin bị mất thì bên nhận phải dò tìm hay
bù lại sự mất các gói tin này.
Sự đồng bộ trong các phương thức truyền thông: Các khoảng lặng trong giao tiếp
tiếng nói được triệt tiêu và nén lại để giảm thiểu băng thông, tuy nhiên khi đến bên
nhận, thời gian giữa các khoảng lặng này phải được khôi phục một cách chính xác.
Sự đồng bộ giữa các phương thức truyền thông: tín hiệu thoại sử dụng
một phươngthức truyền thông còn tín hiệu video lại sử dụng một phương thức khác để
truyền thông, dẫn đến nhu cầu phải đồng bộ hóa các tín hiệu tiếng và hình một cách
chính xác, gọi là sự đồng bộ tiếng - hình.
Sự nhận diện phương thức truyền tải: Trong Internet, thông thường chúng ta cần
thay đổi sự mã hoá cho phương thức truyền tải( payload) trên hành trình truyền để hiệu
chỉnh thay đổi độ rộng băng thông đáp ứng nhu cầu sử dụng hoặc đủ khả năng cho
người dùng mới kết nối vào nhóm. Do đó, một vài cơ chế cần được sử dụng để nhận
diện sự mã hoá cho mỗi gói đến.
Tài liệu tham khảo [7].
2.4.2.2. Giao thức RCTP
RTCP (Real-time Transport Control Protocol) là giao thức hỗ trợ cho RTP nhằm
cung cấp các thông tin phản hồi liên quan đến chất lượng truyền dữ liệu. Các dịch vụ
RTCP cung cấp gồm có:
14
· Giám sát chất lượng và điều khiển tắc nghẽn: Đây được coi là chức năng cơ bản
của RTCP. Nó cung cấp các thông tin phản hồi về chất lượng phân phối dữ liệu tới
một ứng dụng. Các thông tin này rất hữu ích cho bộ phát, bộ thu và giám sát. Bộ phát
có thể điều chỉnh cách thức truyền dữ liệu dựa trên các thông báo phản hồi của bộ thu.
Bộ thu có thể xác định được tắc nghẽn là cục bộ, từng phần hay toàn bộ. Nhờ vây,
người quản lý mạng có thể đánh giá được hiệu suất của mạng.
·Xác định nguồn: Trong các gói RTP, các nguồn được định nghĩa là những số
ngẫu nhiên 32 bit. Tuy nhiên các số ngẫu nhiên này gây khó khăn cho người sử dung.
Do đó, RTCP cung cấp thông tin nhận dạng nguồn cụ thể hơn ở dạng văn bản như là
bao gồm tên người sử dụng, số điện thoại, địa chỉ e-mail và các thông tin khác.
· Đồng bộ môi trường: Trong các thông báo của bộ phát RTCP chứa thông tin về
thời gian và nhãn thời gian RTP tương ứng. Có thể dựa vào thời gian và nhãn thời gian
này mà đồng bộ giữa âm thanh với hình ảnh.
·Điều chỉnh các thông tin điều khiển: Những người tham dự sẽ gửi và nhận các
gói RTCP theo chu kỳ. Nhưng khi số lượng người tham dự tăng lên, cần phải cân bằng
giữa việc nhận thông tin điều khiển mới nhất và hạn chế lưu lượng điều khiển. Để hỗ
trợ một nhóm người sử dụng lớn, RTCP phải cấm lưu lượng điều khiển rất lớn đến từ
các tài nguyên khác của mạng. RTP chỉ cho phép tối đa 5% lưu lượng cho điều khiển
toàn bộ lưu lượng của phiên làm việc. Điều này được thực hiện bằng cách điều chỉnh
tốc độ phát của RTCP theo số lượng người tham dự. Mỗi người tham gia một phiên
truyền RTP phải gửi định kỳ các gói RTCP đến tất cả những người khác cũng tham gia
phiên truyền. Nhờ vậy mà có thể theo dõi được số người tham gia.
Khi sử dụng, RTCP chiếm 5% tổng số băng thông phân bổ cho phiên và khoảng
thời gian trung bình giữa các gói RTCP được đặt tối thiểu là 5s. Do đó, các gói RTCP
dễ gây tắc nghẽn mạng.
RTCP cung cấp kiểu thông báo điều khiển chính sau:
· SR (Sender Report): chứa các thông s thống kê liên quan tới kết quả truyền như
tỷ lệ tổn hao, số gói dữ liệu bị mất, khoảng trễ. Các thông báo này phát ra từ phía phát
trong một phiên truyền thông.
· RR (Receiver Report): Chứa các thông tin thống kê liên quan tới kết quả nhận,
được phát từ phía thu trong một phiên truyền thông.
· SDES (Source Description): thông số mô tả nguồn (tên, vị trí…)
15
· APP (Application): cho phép truyền các dữ liệu ứng dụng
· BYE: chỉ thị sự kết thúc tham gia vào phiên truyền.
Tài liệu tham khảo [7].
2.5. Sự khác biệt của gọi qua giao thức IP với gọi điện thông thường:
2.5.1. Điện thoại Analog thông thường
Điện thoại thông thường với tiếng ấn số dựa trên giao thức chuyển mạch (circuit
switching), khi kết nối mạch được kích hoạt ở cả hai đầu dây, kết nối được duy trì
trong suốt cuộc gọi. Và nó chỉ kết thúc khi một trong hai người đặt máy xuống. Cách
thức liên lạc có từ hàng thế kỷ này có tên gọi là mạng điện thoại PSTN.
Hình 2-7: Chuyển mạch kênh
Hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một “
kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì và dành riêng cho hai trạm cho
tới khi cuộc truyền tin kết thúc. Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai
đoạn:
• Giai đoạn thiết lập kết nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa
các trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi.
Kênh này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói
8kb/s và được mã hóa 8 bit).
• Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Sự trong suốt thể hiện
qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ.
16
• Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ
được giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác.
Ưu điểm nổi bật của mạng chuyển mạch kênh: chất lượng đường truyền tốt, ổn
định, có độ trễ nhỏ. Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định
cao, chống nhiễu tốt.
Nhưng ta cũng không thể không nhắc tới những hạn chế của phương thức truyền
dữ liệu này như:
• Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu quả này thể hiện qua
hai yếu tố. Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s. Thứ hai là kênh là dành
riêng cho một cuộc gọi nhất định. Như vậy, ngay cả khi tín hiệu thoại là “lặng”
(không có dữ liệu) thì kênh vẫn không được chia sẻ cho cuộc gọi khác.
• Độ an toàn: Do tín hiệu thoại được gửi nguyên bản trên đường truyền nên rất
dễ bị nghe trộm. Ngoài ra, đường dây thuê bao hoàn toàn có thể bị lợi dụng để an
trộm cước viễn thông.
• Khả năng mở rộng của mạng kênh kém: Thứ nhất là do cơ sở hạ tầng khó
năng cấp và tương thích với các thiết bị cũ. Thứ hai, đó là hạn chế của hệ thống báo
hiệu vốn đã được sử dụng từ trước đó không có khả năng tùy biến cao.
2.5.2. Điện thoại VoIP
Mạng dữ liệu không sử dụng chuyển mạch. Kết nối Internet sẽ chậm hơn rất
nhiều nếu nó bao gồm một kết nối cố định tới một trang Web bởi lẽ khi đó để việc
nhận và gửi dữ liệu có thể diễn ra, bạn cần hai máy tính đóng vai trò một kết nối qua
lại trong toàn bộ thời gian, không cần biết dữ liệu có hữu ích hoặc không và nó sẽ gây
lãng phí băng thông. Thay thế vào đó mạng dữ liệu sử dụng phương pháp được gọi là
chuyển mạch gói (Packet Switching).
Hình 2-8: Chuyển mạch gói
17
Chuyển mạch thông thường giữ cho kết nối mở và không đổi thì chuyển mạch
gói mở kết nối trong khoảng thời gian đủ lớn để có thể gửi những khối dữ liệu nhỏ
được gọi là gói (Packet) từ một hệ thống này tới một hệ thống khác. Máy tính gửi khối
dữ liệu trong các gói nhỏ tới một địa chỉ ghi trên mỗi gói. Khi máy tính nhận được các
gói nó sẽ tập hợp lại thành dữ liệu gốc. Chuyển mạch gói rất hiệu quả nó giảm nhỏ
thời gian kết nối giữa hai hệ thống, giảm tải trên mạng.
Công nghệ VoIP sử dụng phương pháp chuyển mạch gói. Ví dụ khi sử dụng một
cuộc gọi 10 phút trên PSTN thì nó cũng sử dụng đầy đủ 10 phút để truyền dẫn 128
Kbps. Với VoIP cuộc gọi đó chỉ mất 3,5 phút để truyền 64 Kbps và mất 6,5 phút để
truyền 128 Kbps. Đây là trong trường hợp chưa sử dụng phương pháp nén dữ liệu
(Data Compression), kích thước dữ liệu sẽ giảm nhiều khi sử dụng phương pháp nén.
Với VoIP, chuyển mạch kênh được thay thế bằng chuyển mạch gói (packet
switching) và Internet chính là hệ thống chuyển các gói dữ liệu giao tiếp. Do cách thức
gọi điện thoại truyền thống thông thường vẫn rất phổ biến lại có độ tin tưởng cao, điện
thoại VoIP vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn được. Ví dụ như khi mất điện, không thể
dùng điện thoại VoIP để liên lạc được trừ phi bạn có máy phát điện dự phòng – đó là
lý do tại sao nhiều công ty tuy đã sử dụng hệ thống điện thoại VoIP nhưng vẫn có các
đường dây điện thoại thông thường để sử dụng những lúc khẩn cấp. Một sự khác biệt
nữa chính là ở chất lượng cuộc gọi. Chất lượng các cuộc gọi VoIP chủ yếu phụ thuộc
vào chất lượng mạng và tốc độ kết nối Internet để gửi tín hiệu.
2.6. Lợi ích của VoIP
• Đa dạng tính năng - Hiệu quả kinh tế cao
IP Telephony và VoIP làm cho điện thoại truyền thống trở nên lỗi thời vì tất cả
tính năng, ứng dụng thông tin liên lạc trên điện thoại hiện đã có mặt trên thế giới viễn
thông hội tụ hỗ trợ nền tảng mạng IP. Số lượng và chủng loại tính năng thoại có ở các
giải pháp IP Telephony và VoIP hiện nay được đánh giá là rất nhiều và hấp dẫn.Chúng
ta không cần đầu tư thêm bất kỳ chi phí nào vì những tính năng của IP Telephony và
VoIP có sẵn, hoạt động trên nền tảng mạng IP và được “vận chuyển” trên mạng máy
tính như các ứng dụng máy tính thông thường.
• Tiết kiệm chi phí đầu tư VoIP
Ngày nay, hầu hết các tổ chức đều sử dụng mô hình hệ thống ĐT truyền thống,
hoặc đã chuyển đổi toàn bộ hay từng phần sang hệ thống IP Telephony và VoIP để hỗ
trợ tốt hơn cho công việc kinh doanh. Nếu DN đã trang bị thiết bị kỹ thuật số (như
18
tổng đài PBX), thì có thể tiết kiệm được đáng kể chi phí đầu tư bằng cách tái sử dụng
hầu hết các thiết bị này với hệ thống VoIP mới.
Mô hình mạng điện thoại truyền thống và mạng: hệ thống mạng và điện thoại
chạy trên 2 hệ thống hoàn toàn độc lập với nhau.
Hình 2-9 là mô hình mạng và điện thoại riêng rẽ. Hiện nay mô hình này vẫn rất
phổ biến.
Hình 2-9: Mô hình mạng và điện thoại truyền thống
Mô hình mạng điện thoại truyền thống và mạng tích hợp với nhau: hệ thống
mạng và điện thoại chạy trên một hệ thống mạng IP chung với nhau. Ta đã giảm tải
được rất nhiều thiết bị và ta cũng có thể dễ dàng quản lý tập trung các thiết bị.
Hình 2-10: Mô hình mạng điện thoại kết hợp voice
Các thiết bị analog có sẵn vẫn có thể được sử dụng trong mạng VoIP thông qua
một thiết bị adapter chuyển đổi. Vì thế ta có thể hoàn toàn an tâm về tính tương thích
của hệ thống VoIP và hệ thống analog sẵn có.
19
Hình 2-11: Mô hình VoIP kết hợp analog
• Dễ quản lý
Nhờ có khả năng loại bỏ tận gốc những hệ thống thông tin trùng lắp và dư thừa,
các tác vụ chính của việc cài đặt và quản lý hệ thống IP Telephony và VoIP trở nên dễ
dàng hơn. Những thao tác di chuyển, bổ sung và thay đổi ở hệ thống ĐT truyền thống
trước đây đòi hỏi tài nguyên phức tạp và thường rất tốn kém, nhưng với hệ thống IP
Telephony thì mạng VoIP sẽ tự động tự điều chỉnh để tương thích với vị trí mới của
người dùng. Hệ thống có khả năng kiểm soát chi tiết đến từng bit dữ liệu đang được
lưu chuyển trên mạng IP Telephony (LAN) hay mạng VoIP (WAN), khả năng phát
hiện sớm các triệu chứng và thay đổi những cài đặt trước khi có bất kỳ trục trặc nào
xảy ra đã được cải tiến đáng kể.
• Dùng ở mọi nơi có mạng
Trong một mạng viễn thông nền IP, nhân viên có thể tự do di chuyển bất kỳ vị trì
nào trong văn phòng công ty, kết nối máy tính xách tay vào mạng, bắt đầu làm việc và
nhận/thực hiện các cuộc gọi. Mạng sẽ tự động nhận dạng người dùng và áp đặt các
thông tin cá nhân (profile) của người dùng đó có trong cơ sở dữ liệu kiểm soát của hệ
thống. Thậm chí, nhân viên còn có thể chuyển tiếp các cuộc gọi đến vào bất kỳ ĐT bàn
nào ở những vị trí tạm thời (ĐT này không cần thiết phải hỗ trợ IP).
• Nhiều tính năng hấp dẫn
Những ưu điểm VOIP mang lại như giảm chi phí liên lạc; khả năng tích hợp dễ
dàng các hệ thống dữ liệu, thoại và video; cơ sở dữ liệu có khả năng kiểm soát tập
trung; tính năng thoại di động cải tiến giúp tiết kiệm thời gian và chi phí...Với giao
thức SIP (Session Initiation Protocol) cho phép nhiều ứng dụng, thiết bị phần cứng
mới dễ dàng triển khai giải pháp VoIP trên mạng LAN, WAN hoặc Internet.
20
• Cộng tác thời gian thực
VoIP hoạt động trên nền tảng mạng IP và nhiều ứng dụng web trước đây chỉ có
thể hoạt động trên Internet thì hiện giờ đã có thể hoạt động trên mạng nền IP. Người
dùng có thể truy cập các website cần thiết ngay từ chiếc ĐT để bàn nền IP hoặc đưa
các đường link đặc biệt lên trang chủ của ĐT đang sử dụng. Chất lượng hình ảnh và
âm thanh khi sử dụng trên mạng nội bộ thường tốt hơn khi sử dụng qua kết nối
Internet do hiếm khi gặp phải tình trạng trễ tiếng hay khựng hình.
• Sử dụng băng thông hợp lý
Lưu lượng truyền dữ liệu máy tính (không phải là dữ liệu thoại) trên hệ thống
mạng ĐT thường chỉ chiếm khoảng 30% băng thông của toàn hệ thống. Ưu điểm của
VoIP là dữ liệu được đóng lại thành gói và có thể nén lại.
• Giảm chi phí ĐT
Với một ví dụ đơn giản: một tổ chức có nhiều văn phòng cách xa nhau (ở các
thành phố, tỉnh hay quốc gia khác) thì việc sử dụng VoIP sẽ giúp tiết kiệm được đáng
kể chi phí gọi ĐT đường dài giữa các văn phòng. Nếu có một hệ thống VoIP hoàn
chỉnh, thậm chí ta còn có thể triển khai giải pháp chuyển tiếp cuộc gọi thông minh,
cho phép "hạn chế" các cuộc gọi đường dài trực tiếp từ một khu vực (tỉnh, thành phố
hay quốc gia) sang một khu vực khác (cả 2 khu vực này phải có văn phòng của DN
này) bằng cách chuyển dữ liệu thoại thông qua mạng VoIP nội bộ rồi sau đó chuyển
tiếp sang hệ thống PSTN.
2.7. Các hạn chế của VoIP
Nhược điểm đầu tiên và có lẽ cũng là nhược điểm lớn nhất của VoIP chính là
công nghệ này có những yêu cầu về hệ thống mạng quá cao vì thế khi chất lượng mạng
thấp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc gọi khiến giọng nói có độ trễ lớn,
nghe không rõ âm thanh, hay thậm chí là bị rớt cuộc gọi, tiếng được tiếng mất khiến
người dùng khó chịu. Để VoIP hoạt động hiệu quả, chất lượng mạng cao là một yêu
cầu bắt buộc.
Nhược điểm thứ hai, truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mach
gói là rất phức tạp do sự mất mát gói tin trong mạng là không thể tránh được và độ trễ
của các gói tin khi truyền trên mạng. Để có một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần
thiết phải có một kỹ thuật nén tin đạt được những yêu cầu khắt khe về tỉ số nén, có khả
21
năng suy đoán và tái tạo lại thông tin bị mất. Tốc độ xử lý của các bộ codec phải đủ
nhanh để không làm gián đoạn các cuộc thoại.
Thứ ba, vì công nghệ VoIP được thực hiện trên mạng IP, vì thế vấn đề bảo mật là
một vấn đề cần được quan tâm.
Và cuối cùng, để VoIP hoạt động phải có điện vì thế cần phải có một nguồn điện
dự phòng và ổn định.
22
CHƯƠNG 3. TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG VoIP
3.1. Mô tả hệ thống VoIP của Alcatel hiện có ở trường ĐHCN
3.1.1. Mô hình triển khai hệ thống VoIP
Với các thiết bị sẵn có ta có thể xây dựng mô hình kết nối giữa các thiết bị như
trong hình vẽ
Hình 3-1:: Mô hình VoIP triển khai ở TTMT
V ới mô hình này ta có thể demo được hầu hết các tính năng chính mà tổng đài
hiện có.
Trong mô hình triển khai, Tổng đài điện thoại sử dụng là Alcatel, nó có chức
năng thiết lập cũng như quản lý các thiết bị điện thoại số, điện thoại analog cũng như
các điện thoại IP và mobile cũng như định tuyến ra mạng điện thoại PSTN truyền
thống.
Hiện nay trung tâm máy tính đã triển khai hệ thống gồm có 1 tổng đài, 2 máy
điện thoại số, 1 máy điện thoại IP và 4 máy mobile di động.
Thiết lập hệ thống sao cho với chung một đường dây ta có thể sử dụng chung cho
cả PC và điện thoại, như vậy khi đưa tổng đài vào hoạt động nó sẽ không ảnh hưởng
đến cấu trúc hệ thống mạng mà trường đã xây dựng.
23
Tải về để xem bản đầy đủ
69 trang
04/07/2025
130
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xây dựng giải pháp VoIP cho trường Đại học Công Nghệ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- khoa_luan_xay_dung_giai_phap_voip_cho_truong_dai_hoc_cong_ng.pdf
