HỌC VIỆN GỎNG NGHỆ Bưu CHÍNH VIỄN THÔNG TS. TRẦN CÔNG HÙNG KỸ THUẬT THOẠI TRÊN IP VoIP NHÀ XUẤT BÀN THÒNG TIN VÀ TRUYẾN THÔNG t ờ l SÓI ĐẦU Truyền thoại qua IP (VoIP) là một trong những công nghệ được chú ý phát triển nhất hiện nay với mục tiêu có thể thay thế chức năng cung cấp dịch vụ thoại của mạng PSTN, thông nhất hệ thông truyền số liệu và truyền thoại. Nền tảng của công nghệ truyền thoại qua IP là sự kết hợp các quá trình mã hóa, đóng gói các tín hiệu thoại để truyền đi trên mạng IP tương tự như các gói dữ liệu. Tuy nhiên, do sự yêu cầu về độ trề mà việc truyền các gói thoại đòi hỏi phải có sự ưu tiên so với các gói đữ liệu, cụ thể là phải sử dụng các kỷ thuật lưu lượng, các giao thức hỗ trỢ thời gian thực như RTP để làm giảm thiểu độ trễ hay jitter. VoIP đòi hỏi phải thiết lập một hệ thông báo hiệu riêng có thể hoạt động trên các lớp giao thức TCP/IP hoặc UDP/IP. Hệ thôTng báo hiệu này sẽ đóng vai trò trong các quá trình trao đổi thông tin giữa các đầu cuôi cũng như thông báo các yêu cầu thiết lập, giải tỏa và quản lý cuộc gọi. Hệ thống VoIP hiện nay có thể kết nôì với mạng PSTN truyền thống để cung cấp các dịch vụ thoại với giá thành thấp hơn bằng cách sử dụng các máy điện thoại của PSTN và đường truyền IP. Điển hình là mạng “Gọi 171” của VNPT. VoIP là một lĩnh vực rộng lớn, vì vậy, trong phạm vi của quyển sách này chỉ khảo sát một sô' các kiến thức cơ bản về nền tảng truyền thoại qua IP, bao gồm: • Các cấu hình VoIP. • Các đặc tính của Internet và IP. • Các giao thức xử lý cuộc gọi IP. • Các bộ mã hóa sử dụng trong VoIP. • Các kỹ thuật lưu lượng hỗ trợ QoS trong VolP. • Các giao thức hỗ trỢ thời gian thực cho VoIP. • Cấu hình Gatevvay VoIP. Bên cạnh tìm hiểu về lý thuyết và để thực tế hơn, cuốn sách này có trình bày chương trình phần mềm gọi điện thoại giữa hai máy tính sử dụng giao thức SIP, phần mềm chạy trên hệ điều hành Linux. Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý vị độc giả để lần tái bản sẽ bổ sung hoàn chỉnh hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi qua e-mail: conghung@ptithcm.edu.vn, TS. Trần Công Hùng M ỤC LỤ C Lời nói đầu 5 Thuật ngữ viết tắt 11 CHƯƠNG 1; TỔNG QUAN ĐIỆN THOẠI INTERNET 17 1.1. Giới thiệu 17 1.2. VoIP, điện thoại Internet, thoại qua Internet là gì? 17 1.3. Một số đậc điểm của VoIP 18 1.4. Các ưu điểm của VoIP 20 1.5. Nhược điểm 21 1.6. Quá trình truyền dẫn của VoIP 21 1.7. Hướng phát triển dịch vụ điện thoại IP 22 CHƯƠNG 2: CÁC CẤU HÌNH VoIP 25 2.1. Các cấu hình và vấn đề với cấu hình 25 2.2. Kết nối LAN vào mạng diện thoại 27 CHƯCfNG 3: ĐẶC TÍNH CỦA INTERNET VÀ IP 28 3.1. Các đặc tính của Internet 28 3.2. Mô hình hệ thống mở OSI 31 3.3. Cấu trúc hệ thống TCP/IP 34 3.4. Giao thức Internet (IP) . 40 3.5. Giao thức điều khiển truyền dẫn TCP 55 3.6. Giao thức dữ ỉiệu người dùng ƯDP (User Datagram Protocol) 58 3.7. Giao thức truyền dẫn thời gian thực RTP (Real Time Transport Protocol) 59 3.8. Mã hóa thoại . 60 3.9. Bộ giao thức VoIP 64 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC xử LÝ cuộc GỌI VoIP 68 4.1. H.323 68 4.2. MEGACO 108 4.3. MGCP 116 4.4. Giao thức khởi tạo phiên SIP 135 CHƯƠNG 5: VoIP VÀ BÁO HIỆU số 7 163 5.1. Liên kết hoạt động giữa mạng IP, mạng điện thoại và mạng SS7 ! ^ . ! 163 5.2. Sigtran 163 5.3. Liên kết mạng SS7 và các kiến trúc VoIP 176 CHƯƠNG 6: CẤU TRÚC LỚP CỦA VoIP 181 6.1. Vai trò của giao thức ppp (Point-to-Point Protocol) 181 6.2. Đơn vị dữ liệu giao thức trên liên kết giữa người dùng và ISP 182 6.3. Modem V.90 56 Kbiưs 183 6.4. ISDN 183 6.5. Đường dây thuê bao số DSL 184 6.6. Lai cáp đồng trục-quang HFC (Hybrid Fiber Coax) 185 CHƯƠNG 7: THIẾT LẬP cuộc GỌI - ĐỊNH TUYẾN - TÍNH cước 187 7.1. Thiết lập cuộc gọi 187 7.2. Kế hoạch quay số tĩnh 189 7.3. Định tuyến cuộc gọi Gatekeeper 197 7.4. Tính cước VoIP bằng card 212 CHƯƠNG 8: KHẢO SÁT MẠNG ĐIỆN THOẠI IP “GỌI 171” 217 8.1. Gateway 217 8.2. Gatekeeper và Router Backbone 220 8.3. Catalyst 2948G-L3 - Gigabit Ethernet Switch 222 8.4. Kiến trúc nút SC2200 224 8.5. RADIƯS 234 8.6. Billing 234 8.7. Network management system 235 8.8. LDAP ' 236 8.9. Nhận xét về mạng VoIP VDC . 237 CHƯƠNG 9: KỸ THUẬT Lưu LƯỢNG 238 9.1. Định nghĩa kỹ thuật lưu ỉượng (traíTic engineerỉng) 238 9.2. Mục đích của kỹ thuật lưii ỉượng 238 9.3. Kích thước gói, kích thước hàng đợi, mất gói và độ tr ễ . 239 9.4. Nén tiêu đề 240 9.5. Tốc độ truy cập thỏa thuận (Committeđ Access Rate) 241 9.6. Hàng đợi (queuing) 245 8 Kỹ thuật thoại trèn IP - VoIP Mục lục 9 9.7. Các tiến trình tránh nghẽn {congestion-avoidance procedures) 250 9.8. Định tuyến theo chính sách PBR (policy-based routing) 254 9.9. Định tuyến bắt buộc với MPLS 255 CHƯƠNG 10: CHÚC NĂNG VÀ MÔ HÌNH GATEWAY VoIP 259 10.1. Chức năng của Gateway VoIP 259 10.2. Mô hình của Gateway 260 CHƯƠNG 11: OPENH323 GATEKEEPER 264 11.1. Giới thiệu 264 11.2. OpenH323 Gatekeeper 264 11.3. Mã nguồn của OpenH323 Gatekeeper 288 CHƯƠNG 12: XÂY DựNG MẠNG VoIP 307 12.1. Giới thiệu 307 12.2. OhPhone 307 12.3. Mạng VoIP của VDC 310 12.4. Xây dựng mạng VoIP 310 12.5. Đánh giá 315 KẾT LUẬN 316 PHỤ LỤC 317 Phụ lục 1: Giới thiệu tổng quan về PSTN 317 Phụ lục 2: Biến đổi tín hiệu tướng tự - số và cấc kiểu nén tín hiệu thoại . 333 TÀI LIỆU THAM KHẢO 343 [...]... một dạng đặc biệt của VoIP mà cuộc gọi điện thoại thông thường được truyền thông qua Internet Điện thoại 18 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP Internet có thể xảy ra giữa các máy tính, giữa một máy tính và một điện thoại và giữa các điện thoại 1.3 M ột s ố đ ặ c đ iểm c ủ a V oIP Các ứng dụng của diện thoại ỈP: Giao tiếp thoại sẽ vẫn là dạng giao tiếp cơ bản của con người Mạng điện thoại công cộng không... over Internet Protocol) nghĩa là truyền dẫn lưu lượng thoại dưới dạng gói Có nhiều thuật ngữ để mô tả tiến trình này: truyền thoại trên giao thức Internet, điện thoại Internet, điện thoại IP, thoại gói Các thuật ngữ thoại trên giao thức Internet, điện thoại IP, điện thoại Internet và thoại qua Internet (VoN) có các nghĩa khác nhau bởi nhà dịch thuật khác nhau Tuy nhiên, có sự khác biệt cần phải nhớ... sẽ được lưu và truyền đi băng cách sử dụng VoIP Chẳng hạn, các bản tin thoại có thể được chuẩn bị từ một máy điện thoại và sẽ được chuyển đến một hộp thư thoại, dữ liệu tích hợp sẽ dùng dỉck vụ qua Internet hay Intranet * 20 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP 1.4 C ác ư u đ iể m củ a V oIP Giảm cước phí dịch vụ điện thoại đường dài: do sử dụng các tiêu chuẩn nén thoại từ tốc độ 64 Kbiưs của chuyển mạch kênh... triển nhanh hơn lưu lượng thoại, nên cần nghiên cứu việc truyền tín hiệu thoại trên mạng dữ liệu, dẫn đến sự ra đời của VoIP VoIP (Voice over IP) là truyền thông tin thoại bằng cách sử dụng giao thức Internet (IP) , nó đặc biệt hâ'p dẫn bởi giá thành thấp Điện thoại chất lượng tô't qua IP đă trở thành một trong các bước chính dẫn đến sự hội tụ công nghệ truyền thông dữ liệu, thoại và video Sự mềm dẻo... ỈP có thể sử dụng nhiều cách khác nhau để truyền thoại VoIP là một thuật ngữ chung để tham chiếu tới tất cả các loại thông tin thoại sử dụng kỹ thuật IP thay vì kỷ thuật chuyển mạch kênh truyền thống Điều này bao gồm việc sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói bởi các công ty viễn thông để mang tín hiệu thoại trên mạng lõi của họ VoN cũng được gọi là điện thoại Internet, mặt khác nó là một* dịch vụ mà khách... Một nhưỢc điểm khác của điện thoại IP là vấn để tiếng vọng Nếu như trong mạng thoại, do trễ ít nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại Vì vậy, tiếng vọng là một vến đề cần phải giải quyết trong điện thoại IP Nhưng với sự phát triển công nghệ kỹ thuật theo tốc độ hiện nay thì tất cả những nhược điểm trên đều nằm trong khả... cấp dịch vụ và vai trò của VoIP trong tương lai Khả năng phổ biến dịch vụ VoIP nằm giữa hai khả năng: Khả năng thứ nhát: chất lượng dịch vụ của mạng Internet tiếp tục không ổn định, cước điện thoại truyền thống giảm mạnh (loại bỏ khả năng hạ giá thoại Internet) thì lúc đó VoIP vẫn chỉ là một dịch vụ chiếm thiểu số Khả năng thứ hai: hiệu quả và tăng trưởng của các dịch vụ VoIP và mạng tích hợp khiến... Hiện tại mảnh đất hứa hẹn cho VoIP hiện nay là các mạng doanh nghiệp Intranet và mạng Extranet thương mại Cơ sở hạ tầng dựa trên IP cho phép điều khiển quản lý việc sử dụng các dịch vụ, cho phép hay không cho phép truy nhập các dịch vụ Các sản phẩm điện thoại trên mạng Internet chưa thể đáp ứng các yêu cầu chất lượng dịch vụ như điện thoại thông thường Bởi vậy, phát triển VoIP trôn Intranet, Extranet... Gatevvay n;l do nó nhận n kết nối điện thoại và ghép chúng lại thành các gói dữ liệu IP lên tuyến Internet Router Hình Router 2.2 Kết nối PC với Router 26 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP Hình 2.2 trình bày việc sử dụng một máy tính cá nhân (PC) và một router Với cấu hình này, chức năng mã hóa, nén và gói thoại được thực hiện ở máy PC Nhỉệm vụ của router là kiểm tra địa chỉ IP đích trong gói dữ liệu và định... điện thoại Internet 21 dưỡng do đó giá thành cao Còn đôi với mạng VoIP, ngoài một số các thiết bị phần cứng chuyên biệt thì Computer là thành phần chính yếu trong mạng, mà Computer là thiết bị được sản xuất hàng loạt, giá th àn h không cao Chi phí cho cuộc gọi thoại IP đường dài thấp, đây là một yếu tố quan trọng thúc đẩy VoIP phát triến 1.5 N h ư ơc đ iểm NhưỢc đỉểm chính của điện thoạỉ qua mạng IP . trình này: truyền thoại trên giao thức Internet, điện thoại Internet, điện thoại IP, thoại gói Các thuật ngữ thoại trên giao thức Internet, điện thoại IP, điện thoại Internet và thoại qua Internet. máy điện thoại và sẽ được chuyển đến một hộp thư thoại, dữ liệu tích hợp sẽ dùng dỉck vụ qua Internet hay Intranet. Chương 1: Tổng quan điện thoại Internet 19 20 Kỹ thuật thoại trên IP - VoIP 1.4 lượng thoại, nên cần nghiên cứu việc truyền tín hiệu thoại trên mạng dữ liệu, dẫn đến sự ra đời của VoIP. VoIP (Voice over IP) là truyền thông tin thoại bằng cách sử dụng giao thức Internet (IP) ,