Đang tải... (xem toàn văn)
Voice over IP (VoIP) là một trong những ứng dụng dựa trên giao thức Internet(IP-base application) hay còn gọi là giao thức IP.Đây là ứng dụng có đặc điểm nhạy cảm về mặt thời gian. Thực chất thì VoIP là những phương thức truyền thoại thời gian thực sử dụng công nghệ Internet. VoIP là cơ hội tốt để thiết kế các hệ thống truyền thông Multimedia toàn cầu và có thể thay thế cơ sở hạ tầng mạng hiện tại mà không làm trở ngại đến công nghệ cũ vẫn đang được sử dụng . VoIP đã và đang là một công nghệ viễn thông hấp dẫn nhất hiện nay không chỉ với các khách hàng là doanh nghiệp mà với cả những người sử dụng thông thườn. Chính vì lý do này mà VoIP cũng rất hấp dẫn với những nhà cung cấp dịch vụ (Service providers) bởi nó hứa hẹn hàng loạt những dịch vụ mới với thời gian triển khai dịch vụ nhanh chóng, chi phí thấp. Một số nhà phân tích thị trường đã so sánh tiềm năng của VoIP gần như sự thế chỗ của mạng chuyển mạch gói với mạng thoại chuyển mạch kênh truyền thống. VoIP có thể thực hiện các cuộc gọi giống như mạng điện thoại công cộng (PSTN), ví dụ như truyền thoại, truyền Fax, truyền số liệu trên cơ sở hạ tầng sẵn có với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) có thể chấp nhận được Tại Việt Nam trong những năm gần đây mạng viễn thông đã phát triển một cách nhanh chóng. Đặc biệt, dịch vụ điện thoại qua mạng IP (VoIP) đã được bắt đầu triển khai thử nghiệm từ những năm 2000. Trong năm 2001, tổng công ty bưu chính viễn thông việt nam đã đưa vào khai thác trên diện rộng dịch vụ này. Hiện nay, dịch vụ VoIP gọi 171 liên tỉnh và quốc tế đã có mặt tại nhiều tỉnh thành trên cả nước tuy nhiên chỉ ở loại hình điện thoại - điện thoại và fax- fax thông qua các kênh thuê riêng của VNPT. Với ưu thế về mạng lưới của mình, các ISPs như VDC,FPT,NetNam….,cũng đã triển khai loại hình dịch vụ máy tính – máy tính và máy tính - điện thoại. Triển khai dịch vụ VoIP là một bước tiến quan trọng trong quá trình nâng cấp mạng viễn thông và xây dung mạng thế hệ mới, đó là một xu hướng không thể tránh khỏi và đang dần thay thế mạng điện thoại công cộng PSTN. Cho dù VoIP đã được đưa vào sử dụng và khai thác tại mạng viễn thông Việt Nam xong nó vẫn còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu và triển khai tiếp. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Đức Thọ em đã hoàn thành phần đồ án với đề tài VoIP và ứng dụng. Nội dung đồ án bao gồm 2 chương: Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật truyền tín hiệu thoại qua mạng Internet. Chương 2: Các ứng dụng và ưu điểm của VoIP. Trong quá trình làm đồ án, em đã được thầy giáo Vũ Đức Thọ tận tình hướng dẫn, giúp em hiểu sâu về đề tài của mình.Em xin chân thành cảm ơn về những sự giúp đỡ quý báu đó.
Đồ án kỳ 8 VoIP và ứng dụng Mở Đầu: Voice over IP (VoIP) là một trong những ứng dụng dựa trên giao thức Internet(IP-base application) hay còn gọi là giao thức IP.Đây là ứng dụng có đặc điểm nhạy cảm về mặt thời gian. Thực chất thì VoIP là những phơng thức truyền thoại thời gian thực sử dụng công nghệ Internet. VoIP là cơ hội tốt để thiết kế các hệ thống truyền thông Multimedia toàn cầu và có thể thay thế cơ sở hạ tầng mạng hiện tại mà không làm trở ngại đến công nghệ cũ vẫn đang đợc sử dụng . VoIP đã và đang là một công nghệ viễn thông hấp dẫn nhất hiện nay không chỉ với các khách hàng là doanh nghiệp mà với cả những ngời sử dụng thông thờn. Chính vì lý do này mà VoIP cũng rất hấp dẫn với những nhà cung cấp dịch vụ (Service providers) bởi nó hứa hẹn hàng loạt những dịch vụ mới với thời gian triển khai dịch vụ nhanh chóng, chi phí thấp. Một số nhà phân tích thị trờng đã so sánh tiềm năng của VoIP gần nh sự thế chỗ của mạng chuyển mạch gói với mạng thoại chuyển mạch kênh truyền thống. VoIP có thể thực hiện các cuộc gọi giống nh mạng điện thoại công cộng (PSTN), ví dụ nh truyền thoại, truyền Fax, truyền số liệu trên cơ sở hạ tầng sẵn có với tham số chất lợng dịch vụ (QoS) có thể chấp nhận đợc Tại Việt Nam trong những năm gần đây mạng viễn thông đã phát triển một cách nhanh chóng. Đặc biệt, dịch vụ điện thoại qua mạng IP (VoIP) đã đợc bắt đầu triển khai thử nghiệm từ những năm 2000. Trong năm 2001, tổng công ty bu chính viễn thông việt nam đã đa vào khai thác trên diện rộng dịch vụ này. Hiện nay, dịch vụ VoIP gọi 171 liên tỉnh và quốc tế đã có mặt tại nhiều tỉnh thành trên cả nớc tuy nhiên chỉ ở loại hình điện thoại - điện thoại và fax- fax thông qua các kênh thuê riêng của VNPT. Với u thế về mạng lới của mình, các ISPs nh VDC,FPT,NetNam.,cũng đã triển khai loại hình dịch vụ máy tính máy tính và máy tính - điện thoại. Triển khai dịch vụ VoIP là một bớc tiến quan trọng trong quá trình nâng cấp mạng viễn thông và xây dung mạng thế hệ mới, đó là một xu hớng không thể tránh khỏi và đang dần thay thế mạng điện thoại công cộng PSTN. Cho dù VoIP đã đợc Trang Đồ án kỳ 8 VoIP và ứng dụng đa vào sử dụng và khai thác tại mạng viễn thông Việt Nam xong nó vẫn còn nhiều vấn đề cần đợc tiếp tục nghiên cứu và triển khai tiếp. Dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Đức Thọ em đã hoàn thành phần đồ án với đề tài VoIP và ứng dụng. Nội dung đồ án bao gồm 2 chơng: Chơng 1: Tổng quan về kỹ thuật truyền tín hiệu thoại qua mạng Internet. Chơng 2: Các ứng dụng và u điểm của VoIP. Trong quá trình làm đồ án, em đã đợc thầy giáo Vũ Đức Thọ tận tình hớng dẫn, giúp em hiểu sâu về đề tài của mình.Em xin chân thành cảm ơn về những sự giúp đỡ quý báu đó. Mặc dù đã rất cố gắng nhng vì kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu xót cả về mặt nội dung lẫn hình thức trong bản đồ án của mình. Em rất mong các thầy cô tận tình đánh giá, chỉ bảo thêm để em có thể đi sâu nghiên cứu các kỹ thuật điện thoại IP Hà Nội, ngày.tháng năm 2007 Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông Trang Đồ án kỳ 8 VoIP và ứng dụng Ch ơng I: Tổng quan về kỹ thuật truyền tín hiệu thoại qua mạng Internet. 1.1 c im ca mng in thoai truyn thng: Mng in thoi truyn thng hay cũn gi l mng PSTN cú c trng c bn l mng chuyn mch kờnh v thuc loi hng liờn kt. thit lp cuc gi thuờ bao ch gi s gi tớn hiu yờu cu kt ni off-hook ti tng i trm cui(central office) hay cũn gi l tng i cp 5 ca cụng ty in thoi. Sau khi nhn c tớn hiu mi quay s, thuờ bao ch gi s quay s ca thuờ bao b gi kt ni n s gi tớn hiu chuụng thụng bỏo cho thuờ bao b gi bit khi thuờ bao b gi nhc mỏy thỡ kờnh kt ni ó c thit lp vó sn sng cho vic m thoi. Kờnh kt ni ny s c duy trỡ trong sut quỏ trỡnh m thoi. Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông Ưu điểm của mạng điện thoại truyền thống khiến nó tồn tại và phát triển trong 1 thời gian dài. Đó là do mạng này đã làm rất tốt những yêu cầu mà các nhà thiết kế đặt ra. Nó được thiết kế một cách tối ưu cho việc truyền thông thời gian thực như là dich vụ điện thoại. Khi xuất hiện một cuộc gọi thì một kênh vật lý 64 kbps song công được dành riêng giữa 2 điểm đầu cuối. Chình vì vậy mà mạng điện thoại truyền thống được đánh giá là rất tin cậy( ULTRA-RELIABLE) vì cuộc gọi thiết lập trên mạng PSTN rất hiếm khi bị thất bại. Chất lượng tín hiệu thoại cũng làm thoả mãn khách hàng. Hơn thế nữa do sự phát triển lâu đời và nhanh chóng nên mạng điện thoại truyền thống mang tính chất phổ biến, mạng lưới của nó đã phổ biến trên toàn cầu. Chính vì thế mà việc đưa những dịch vụ mới tới khách hàng thông qua mạng PSTN là rất khả thi. Tuy nhiên theo thời gian thì mạng điện thoại truyền thống cũng đã và đang tồn tại rất nhiều nhược điểm. Thứ nhất là hiệu xuất sử dụng kênh kết nối thấp do trong suốt quá trình đàm thoại có thể trong 1 khoảng thời gian nào đó cả 2 bên chủ gọi và bị gọi không hề trao đổi thông tin với nhau nhưng kênh vật lý vẫn chỉ dành để phục vụ cho 2 thuê bao này và không thể sủ dụng bởi bất kì mục đích nào khác. Điều này dẫn đến sự lãng phí tài nguyên giải thông và khách hàng phải trả tiền cho phần băng thông họ không sử dụng. Thứ 2 là với xu hướng hiện đại hoá mạng viễn thông, mạng PSTN hiện nay không có khả năng mở nghĩa là rất khó cho việc sáng tạo và triển khai những ứng dụng mới một cách nhanh chóng. Điều này rất có ý nghĩa trong thị trường cạnh tranh hiện nay, muốn thu lợi nhuận thì yếu tố dịch vụ và thời gian triển khai đich vụ đó là chiến lược của sự thành công. Hơn thế nữa hiện nay dung lượng dữ liệu truyền trên mạng chiếm tải trọng lớn hơn dung lượng thoại nhiều lần trong khi đó cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng PSTN lại không hỗ trợ hiệu quả cho việc truyền dữ liệu. Với cơ sở hạ tầng của mạng PSTN hiện nay không thể đáp ứng xu thế hội thoại/dữ liệu /hình ảnh trên 1 cơ sở mạng hạ tầng du nhất. Với một đường ANALOG dẫn tới mỗi nhà chúng ta không thể truy xuất dữ liệu(Truy cập internet), truy cập thoại hay truy cập hình ảnh qua modem 56 Kbps được. Sự hội tụ này chỉ diễn ra trên mạng trục(Backbone) của mạng PSTN mà thôi. Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông Qua việc phân tích những ưu điểm và nhược điểm của mạng PSTN, chúng ta đã thấy rằng mạng PSTN hiện nay không thể đáp ứng hoàn toàn những gì mà các nhà khai thác mạng cũng như là người sử dụng mong đợi. Sau khi tìm hiểu những gì mà mạng này còn thiếu sót chúng ta sẽ tìm thấy được gải pháp để khác phục nó. Những xu hướng phát triển công nghệ đã thúc đẩy sự thay đổi thành một mạng kiểu mới, nơi mà thoại chỉ là ứng dụng hàng đầu trong mạng truyền số liệu. 1.2 Khái quát về Voice Over Internet Protocol 1.2.1 Voice over IP là gì Voice over IP(VoiP) là sự phân phối thời gian thực của tín hiệu thoại(và có thể là các kiểu số liệu của các thiết bị multimedia khác) giữ 2 hoặc nhiều bên tham gia qua mạng dùng giao thức internet và trao đổi thông tin yêu cầu để điểu khiển sự phân phối này. VoIP có thể thực hiện tất cả các cuộc gọi như trên mạng PSTN ví dụ truyền thoại, truyền FAX, truyền dữ liệu trên cơ sở mạng dữ liệu có sẵn với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) chấp nhận được. Điều này tạo thuận lợi cho những người sử dụng có thể tiết kiệm chi phí cho cơ sở hạ tầng mạng, chi phí vận hành mạng và chi phí liên lạc nhất là liên lạc đường dài. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, VoIP được xem như là một mô hình mới hấp dẫn có thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và phát triển các loại hình dịch vụ với chi phí thấp. Vấn đề quan trọng là cần phải có những giải pháp kĩ thuật phù hợp để có thể tăng dung lượng và năng cao chất lượng dịch vụ. Cấu trúc phân lớp của hệ thống VoIP được mô tả giống như cấu trúc phân lớp của mô hình TCP/IP và được biểu diễn như sau. H323 RTP, RTCP, RSVP TCP, UDP IPv4, IPv6 Network access Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông Hình 1.2.1: Cấu trúc phân lớp của hệ thống VoIP VoIP Packet Voice Payload RTP Header UDP Header IP Header Link Header Xbytes 12 bytes 8 bytes 20 bytes Xbytes 1.2.2 Khái quát về giao thức IP: Giao thức mạng IP được thiết kế để liên kết các mạng máy tính sử dụng phương pháp truyền và nhận dữ liệu dưới dạng gói. Giao thức IP cho phép truyền các gói dữ liệu từ host nguồn tới host đích có địa chỉ cố định. Đơn vị dữ liệu được trao đổi là các data gram. các chức năng chính được thực hiện ở lớp IP là: Addressing(đánh địa chỉ): Tất cả các host trong mỗi mạng và trong liên mạng đều được cung cấp một địa chỉ IP duy nhất theo giao thức IP verson 4 mỗi địa chỉ IP bao gồm 32 bits và được chia làm 5 lớp từ A đến E. Các lớp A, B,C được sử dụng để định danh các host trên mạng. Lớp A được sử dụng cho các mạng có số host cực lớn. Lớp C được sử dụng cho các mạng có ít host lớp D được sử dụng cho quá trình truyền đa điểm còn lớp E dùng để dự phòng. Routing(tìm đường): khi cần truyền dữ liệu qua một số mạng khác nhau chức năng tìm đường là cần thiết. Nó giúp lựa chọn đường đi tối ưu nhất cho các data gram. Nếu các data gram được truyền giữa các host trong một mạng nó sẽ được truyền trực tiếp. Nếu hai host cần liên lạc không làm trong một mạng, bản định tuyến sẽ được sử dụng. các môdun IP sẽ xem xét địa chỉ cẩn gửu với các địa chỉ có trong bản đinh tuyến. Trong trường hợp tìm thấy nó sẽ gửu các data gram theo đường đã lựa chọn nếu không nó sẽ gửu các data gram theo đường đi mặc định. để có được một số lựa chọn tối ưu các router được kết nối với nhau và Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông chúng thường xuyên trao đổi cập nhật các thông tin trong bản định tuyến. ngoài ra các router còn được hỗ trợ bởi các giao thức như Boder Gateway Protocol(BGP), Routing Information Protocol(RIP), hay Open Shortest Path First(OSPF). Multicasting(truyền đa điểm): hiện nay có 3 cách truyền các IP data gram đang được sử dụng. Thứ nhất là cách truyền một điểm đích( Unicast) nghĩa là các data gram được truyền từ một host nguồn tới chỉ một host đích. Cách thứ 2 là truyền thông quảng bá(Broadcast) nghĩa là các data gram được gửi từ một host đến tất cả các host còn lại trên mạng. Khi muốn truyền các data gram đến một số host nhất định trong mạng cách đó gọi là truyền đa điểm. Ngoài các chức năng trên các chức năng IP còn cung cấp khả năng phân chia và tập hợp các data gram khi cần thiết truyền qua các mạng yêu cầu data gram kích thước nhỏ. Các data gram được xử lý một các độc lập với nhau không liên quan gì về mặt vật lý và logic. 1.2.3 Khái quát về giao thức TCP: TCP là giao thức điều khiển truyền dẫn có độ tin cậy cao được thiết kế phục vụ việc liên lạc giứa 2 host và chỉ hỗ trộ phương thức truyền “unicasting”. Trong ứng dụng truyền thoại VoIP, giao thức TCP được sử dụng làm giao thức truyền báo hiệu chứ không phục vụ việc truyền các tín hiệu thoại. Lí do vì header của TCP lớn và vì đảm bảo tính chính xác cao của đường truyền nên giao thức TCP gây ra thời gian trễ lớn ảnh hưởng đến chất lượng các ứng dụng thời gian thực và để đảm bảo tính chính xác và thứ tự nên giao thức TCP được ứng dụng để truyền báo hiệu giao thức TCP được thực hiện các chức năng chính sau. Thiết lập liên kết: Khi 2 thực thể TCP muốn trao đổi dữ liệu với nhau cần phải thiết lập một logic liên kết giữa chúng. Liên kết được thiết lập phải được đảm bảo về tính chính xác và độ tin cậy, khi liên kết không còn đủ độ tin cậy thì liên kết sẽ bị huỷ bỏ và thiết lập lại. Khi hoàn tất việc truyền thông các liên kết sẽ được giải phóng. Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông Bảo đảm tính chính xác giao thức TCP cung cấp các tham số để kiểm tra cũng như sửa đó lá sequence number, ACK(acknowledge) và check sum các segment được đánh số hiệu tuần tự do vậy dễ dàng loại bỏ các segment bị thu đúp cũng như các segment không được yêu cầu. Các segment sau khi được thu sẽ được kiểm tra nhờ check sum, nếu được thu đúng sẽ phát lại tín hiệu ACK khẳng định. Nếu segment bị thu lỗi, segment sẽ bị loại bỏ và nó sẽ được phát lại. Nhờ ACK mà các segment bị lỗi hay bị mất sẽ được phát lại đảm bảo tính chính xác của dữ liệu thu. Ngoài ra giao thức TCP còn cung cấp một số chức năng kiểm tra đường truyền(flow control và congestion control) cho phép kiểm soát và tránh được sự tắc nghẽn trên mạng. 1.2.4 Khái quát về giao thức UDP UDP là một trong hai giao thức truyền dữ liệu được sử dụng trên cơ sở của giao thức IP.Các đơn vị giữ liệu được trao đổi là các UDP datagram.Giao thức UDP là giao thức không có liên kết và không có các cơ chế bảo đảm độ tin cậy.Giao thức UDP không cung cấp các cơ chế kiểm tra ,truyền lại cũng như các cơ chế phản hồi để kiểm soát tốc độ luồng dữ liệu.Do đó,các UDP cũng cung cấp các cơ chế quản lý số hiệu cổng để phân biệt giữa nhiều chương trình được chạy trên cùng một máy tính.Hơn nữa cấu trúc của UDP datagram đơn giản nên thời gian trễ truyền dẫn cũng như thời gian xử lý cũng nhanh hơn do đó tốc độ truyền nhanh hơn.Các chương trình dựa vào giao thức UDP thường hoạt động tốt trong phạm vi hẹp(Local Enviroment),còn không tốt trong phạm vi rộng như Internet. 1.2.5 Khái quát về giao thức Real-Time Transport Protocol(RPT): RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối(end to end) phục vụ các dữ liệu thời gian thực như audio và video.RTP thực hiện việc Trang §å ¸n kú 8 VoIP vµ øng dông quản lý về thời gian truyền,quản lý số hiệu tuần tự,kiểm tra truyền dữ liệu và nhận dạng kiểu dữ liệu được truyền.Nhưng RTP không cung cấp bất cứ một cơ chế nào bảo đảm thời gian truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế nào giám sát chất lượng dịch vụ.Sự giám sát và bảo đảm về thời gian truyền dẫn cũng như chất lượng dịch vụ được thực hiện nhờ hai giao thức RTCP và RSVP. Tương tự như các giao thức truyền dẫn khác,gói tin RTP(RTP packet) bao gồm hai phần là header(Phần mào đầu) và data(phần dữ liệu). Nhưng không giống như các giao thức truyền dẫn khác là sử dụng các trường trong header để thực hiện các chức năng điều khiển ,RTP sử dụng một cơ chế điều khiển độc lập trong định giạng của gói tin RTCP để thực hiện các chức năng này. 1.2.6 Khái quát về giao thức Real-Time Transport Control Protocol(RTCP): Mặc dù RTP là một giao thức độc lập nhưng thường được hỗ trợ bởi giao thức RTCP,RTCP trả về nguồn các thông tin về sự truyền thông và các thành phần đích.Giao thức điều khiển này cho phép gửi về các thông số về bên thu và tự thích nghi với bên phát ví dụ như tự thích nghi kiểu nén tín hiệu và tự điều chỉnh lưu lượng dữ liệu cho phù hợp với bên phát.Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải gửi định kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác cũng như tham gia phiên truyền.Tuỳ theo mục đích RTCP thực hiện 4 chức năng sau: Chức năng chính của RTCP là cung cấp một sự phản hồi về chất lượng của dữ liệu.Các thông tin đó giúp cho ứng dụng thực hiện chức năng điều khiển luồng và quản lý tắc nghẽn.Các thông tin còn được sử dụng để chuẩn đoán kết quả RTCp cung cấp sự nhận dạng mà được sử dụng để tập hợp các kiểu dữ liệu khác nhau(ví dụ audio và video). Điều này là cần thiết vì khả năng này không được RTP cung cấp. Nhờ việc định kỳ gửi các gói tin RTCP mà mỗi phiên truyền có thể theo dõi được số người tham gia,RTCP không thể sử dụng được Trang . thể tránh khỏi và đang dần thay thế mạng điện thoại công cộng PSTN. Cho dù VoIP đã đợc Trang Đồ án kỳ 8 VoIP và ứng dụng đa vào sử dụng và khai thác tại. mạng được sử dụng rộng dãi nhất có rất nhiều ứng dụng đang được khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP. VoIP có thể kết hợp sử các ứng dụng này để