CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VoIP TRÊN MẠNG NGN 1. Dịch vụ thoại là một dịch vụ không thể thiếu đối trong cuộc sống của chúng ta. Với sự phát triển của mạng viễn thông và mạng chuyển mạch gói, điện thoại IP đã ra đời và được đánh giá là một bước tiến quan trọng về mặt công nghệ. Hiện nay điện thoại IP đã được triển khai và trở thành mối quan tâm lớn đối với các nhà khai thác và sản xuất dịch vụ này.
Dịch vụ VoIP được xây dựng trên cơ sở công nghệ VoIP. Đây là một công nghệ mới, nó được đánh giá là một bước đột phá trong công nghệ, là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp giữa thoại và số liệu. Đây là hướng phát triển tất yếu của mạng viễn thông. Các mạng IP, 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. Do ưu điểm của VoIP là giá thành rẻ và có nhiều dịch vụ mở rộng nên 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 các cơ quan nhà nước. Hiện nay mạng thế hệ mới NGN ra đời, với cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói với nhiều ưu điểm thì điện thoại IP trên mạng NGN là một dịch vụ quan trọng. Với công nghệ hiện đại và cơ sở hạ tầng thống nhất một nhược điểm quan trong đối với tín hiệu HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS.
Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 19 thoại khi truyền trên mạng chuyển mạch gói sự trễ rất lớn sẽ được khắc phục và cung cấp thêm nhiều dịch vụ cho người sử dụng. Để thấy được ưu điểm của VoIP ta sẽ so sánh nó với công nghệ thoại truyền thống. Hệ thống điện thoại truyền thống, điển hình là PSTN, đó là kiểu mạng chuyển mạch kênh SCN (Switching Circuit Network) được phát triển lên từ mạng tương tự (analog). Để thiết lập cuộc gọi, cần có một kênh truyền riêng và giữ kênh truyền cho đến khi nào kết thúc cuộc gọi.
Dòng bit truyền trên kênh là dòng bit truyền liên tục theo thời gian. Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64kbps đối với mạng PSTN). Kiểu truyền thông như vậy không tận dụng một cách có hiệu quả băng thông hiện có, công suất giới hạn là 64kb/s/kênh và chỉ thực hiện được 30 kênh thoại trên một đường E1. Khác với điện thoại truyền thống, với công nghệ VoIP tiếng nói thay vì được truyền qua mạng chuyển mạch kênh, lại được truyền qua mạng chuyển mạch gói được phát triển lên từ mạng số, điển hình là mạng IP.
Tiếng nói được số hoá, đóng gói và truyền đi như các gói số liệu thông thường trên mạng IP. Dung lượng của kênh truyền được chia sẻ và như vậy băng thông của kênh truyền dẫn được sử dụng có hiệu quả hơn mà không cần cung cấp cho các kênh riêng lẻ. Như vậy có thể thấy công nghệ VoIP có 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 rằng chi phí cuộc gọi được giảm đáng kể, đặc biệt là các cuộc gọi ở khoảng cách địa lí rất xa vẫn còn quá đắt trong mạng điện thoại chuyển mạch kênh. Tuy có ưu điểm như vậy nhưng công nghệ VoIP vẫn có nhược điểm mà công nghệ thoại truyền thống không có.
Ta biết rằng thoại là một ứng dụng thời gian thực, nghĩa là tiếng nói từ nơi gửi phải được truyền đến nơi nhận một cách gần như tức thì. Trong mạng chuyển mạch kênh thì điều này là đơn giản vì mỗi cuộc gọi được dành riêng trên một kênh truyền không phải chia sẻ cho các ứng dụng khác, đường truyền nói chung là luôn được đảm bảo giữa hai đầu dây. Còn đối với mạng chuyển mạch gói như IP, nó xem mọi gói tin truyền trên nó là như nhau và không yêu cầu về mặt thời gian thực. Mặt khác trên mạng HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS.
Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 20 IP, do đương truyền được chia sẻ cho nhiều ứng dụng, hay bản thân các thông tin tiếng nói lại có thể truyền theo nhiều đường khác nhau để tới đích nên tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liệu thường xuyên xảy ra. Những điều này nếu không được giải quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng của tiếng nói nhân được. Đối với mạng thế hệ mới các vấn đề này có thể được giải quyết tốt bởi cơ sở hạ tầng mạng thống nhất, công nghệ truyền dẫn mềm dẻo, linh hoạt và công nghệ chuyển mạch mới MPLS (Multiple Protocol Lable Switching), sự trễ trên mạng có thể giảm đáng kể và độ tin cậy cao hơn rất nhiều so với các mạng IP khác. Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN.
Mạng lõi IP trên NGN và mạng chuyển mạch kênh giao tiếp với nhau thông qua Media Gateway, cho phép một đầu cuối ở mạng này có thể thoại với một đầu cuối của mạng kia mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng. Sự phát triển này cho phép tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mạng với nhau. Lợi ích của VoIP VoIP có khi triển khai sẽ đem lai nhiều lợi ích trong đó quan trọng nhất là: - Giảm cước phí truyền thông, đặc biệt là các cuộc gọi đường dài cũng như tận dụng hiệu quả hơn tài nguyên dải thông đường HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS. Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 21 truyền.
Đây là yếu tố quan trong nhất thúc đẩy sự phát triển của công nghệ VoIP. - Hợp nhất hoá: Hệ thống mạng chuyển mạch kênh rất phức tạp, cần 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 thông cho phép hệ thống được chuẩn hoá tốt hơn, hoạt động có hiệu quả hơn và giảm tổng số thiết bị, nhân lực cần thiết. Điều này cũng làm giam thiểu sai sót trong hệ thống hiện thời.
- Sử dụng công nghệ VoIP 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 toàn mạng. Sự triệt im lặng và bù nén cũng làm 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.
+ 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 tín hiệu trên mạng không yêu cầu thiết lập, điều khiển cuộc gọi. Ta có thể tập trung trên chức năng cuộc gọi.
Thách thức của VoIP. HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS. Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 22 Ta có thể thấy các ưu thế của VoIP thật rõ ràng, việc phát triển VoIP là vấn đề tất yếu. Tuy nhiên, công nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều thách thức: - Thiếu sự đảm bảo về chất lượng dịch vụ (QoS).
- Thiếu giao thức chuẩn. - Tính tương tác giữa công 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 dải thông cho mạng.
- Độ tin cậy mạng. Đây là vấn đề tất yếu khi sử dụng mạng IP làm phương tiện truyền thông. - Với thoại ta phải đạt được các chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu các cuộc gọi bị từ chối, trễ trên mạng, mất gói, đứt liên kết. Tuy nhiên, mạng IP không có cơ chế đảm bảo 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 sử dụng không cần biết kỹ thuật nào được sử dụng để thực hiện dịch vụ. - Cung cấp các cơ chế quản lý hệ thống, an toàn địa chỉ hoá và thanh toán.
Với sự phát triển dịch vụ VoIP trên mạng NGN các thách thức trên sẽ được giải quyết đảm bảo độ tin cậy cao. Công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sẽ được kết hợp trong một mạng truyền thông duy nhất là mạng NGN. Để hai mạng này kết hợp với nhau cần có một giao thức chuẩn hoá và các chính sách liên mạng phù hợp. Từ các yếu tố này, các tô chức viễn thông, các nhà sản xuất phải thực sự thống nhất với nhau về các chuẩn giao thức, bao gồm chuẩn báo hiều cuộc gọi, mã hoá, 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 HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS. Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 23 sản phẩm. Hiện tại, đối với VoIP, một số giao thức chuẩn đã được các tổ chức quốc tế công nhận và sẽ được trình bày ở các chương tiếp theo.323: Do ITU_T đề xuất, là chuẩn được chấp nhận về một hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên mạng chuyển mạch gói, trong đó nó định nghĩa H.225 cho chức năng báo hiệu cuộc gọi, H.245 cho thoả thuận các thông số cần thiết để trao đổi như các bộ codec, kênh truyền. - SIP: Session Initiation Protocol, giao thức báo hiệu khởi đầu, do IETF 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. HV: Đặng Ngọc Trúc GVHD: TS.
Phạm Công Hùng Dịch vụ VoIP trên nền NGN 24 CHƯƠNG 2: CHUẨN H.323 được mạng lõi IP trong mạng NGN sử dụng làm nền tảng để xây dựng hệ thống VoIP. Điều này cho phép các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc tương thích với nhau.