CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VoIP 1. Lịch sử phát triển Công nghệ viễn thông gần đây có nhiều thay đổi lớn, chuyển mạch kênh dần có xu hướng chuyển hoạt động trên nền chuyển mạch gói. Sự ra đời của điện thoại IP gây được chú ý mạnh mẽ và có khả năng trở thành nền tảng cho mạng thoại sử dụng công nghệ chuyển mạch gói.
VoIP đã phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. VoIP ra đời là một bước đột phá lớn trong lĩnh vực viễn thông, VoIP thừa hưởng những ưu điểm mà mạng IP đem lại. Công nghệ VoIP từ khi ra đời đến nay đã và đang đƣợc nghiên cứu, phát triển để ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụ thoại và phi thoại, an toàn bảo mật thông tin. Hiện nay chúng ta chưa thể thay thế hoàn toàn mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) bằng công nghệ VoIP bởi còn nhiều phức tạp bên trong các giao thức mới chạy trên nền tảng của IP.
Tuy nhiên gần đây các giao thức cho báo hiệu cuộc gọi và điều khiển thiết bị đang được chuẩn hóa, chúng ta đang gần đạt đến một môi trường có tính liên kết hoạt động cao. Giao thức điều khiển truyền thông (MGCP) hiện nay đã trở thành tiêu chuẩn chính thức, trong khi đó các cải tiến được thừa nhận gần đây trong phiên bản 4 của H.323 đã tạo điều kiện thuận lợi khi kết hợp các giao thức khác để tạo ra các giải pháp cho hệ thống truyền thoại hoàn chỉnh và đặc tính kết nối ngang cấp cho các mạng gói. Giao thức khởi tạo phiên (SIP) đang được xem như giao thức báo hiệu chính trong hệ thống chuyển mạch mềm. Giới thiệu chung về VoIP VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol, nghĩa là Truyền giọng nói trên giao thức IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng máy tính sử dụng bộ giao thức TCP/IP.
Nó sử dụng các gói dữ liệu IP (trên mạng LAN, WAN, Internet) với thông tin được truyền tải là mã hoá của âm thanh. VoIP cũng thường được biết đến dưới một số tên khác như: điện thoại Internet, điện thoại IP, điện thoại dải rộng ( Broadband Telephony). Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh. Nó nén (ghép) nhiều kênh thoại trên một đường truyền tín hiệu, và những tín hiệu này được truyền qua mạng Internet, vì thế có thể giảm 10 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban giá thành.
Để thực hiện việc này, điện thoại IP, thường được tích hợp sẵn các nghi thức báo hiệu chuẩn như SIP hay H.323, kết nối tới một tổng đài IP (IP PBX) của doanh nghiệp hay của nhà cung cấp dịch vụ. Điện thoại IP có thể là điện thoại thông thường (chỉ khác là thay vì nối với mạng điện thoại qua đường dây giao tiếp RJ11 thì điện thoại IP nối trực tiếp vào mạng LAN qua cáp Ethernet, giao tiếp RJ45) hoặc phần mềm thoại (soft-phone) cài trên máy tính. Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong chuyển mạch gói mỗi bản tin được chia thành các gói tin (packet), có khuôn dạng được quy định trước. Trong mỗi gói cũng có chứa thông tin điều khiển: Địa chỉ trạm nguồn, địa chỉ trạm đích và số thứ tự của gói tin…Các thông tin điều khiển được tối thiểu, chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để có thể định tuyến được cho các gói tin qua mạng và đưa nó tới đích.
Tại mỗi node trên tuyến gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp cho tới trạm đích. Vì kỹ thuật chuyển mạch gói trong quá trình truyền tin có thể được định tuyến động để truyền tin. Điều khó khăn nhất đối với chuyển mạch gói là việc tập hợp các gói tin để tạo bản tin ban đầu; đặc biệt là khi các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích. Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra.
Các ưu, nhược điểm của chuyển mạch gói: Ưu điểm - Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Tính mềm dẻo trong định tuyến, trong việc thay đổi băng thông. Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì trong chuyển mạch gói không có khái niệm kênh cố định và dành riêng, do đó tận dụng được tối đa hiệu suất đường truyền. - Khả năng tryền ưu tiên: Với một chồng giao thức đi kèm, chuyển mạch gói có chế độ ưu tiên cho các ứng dụng khác nhau theo các mức khác nhau. Điều này cũng là cơ sở để phát triển mạng VoIP.
- Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại. - Thích nghi tốt nếu như có lỗi xảy ra: Đặc tính này có được là nhờ khả năng định tuyến động của mạng. Nhược điểm 11 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban - Mất mát dữ liệu và trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi được truyền đi. Các gói tin đến không theo thứ tự rất dễ gay ra mất mát dữ liệu, tăng thời gian xử lý dẫn đến trễ đường truyền dẫn tăng lên.
- Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin - Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết. - Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao Ngoài ra, VoIP cũng có thể ghép nhiều kênh thoại trên 1 đường tín hiệu truyền qua mạng Internet. Điều này giúp tiết giảm chi phí đáng kể so với cách gọi điện thoại thông thường. Người ta ứng dụng điện thoại VoIP để thiết kế tổng đài điện thoại với chi phí thấp hơn nhiều so với lắp đặt tổng đài nội bộ truyền thống.
1: Công nghệ VoIP trong cuộc sống hiện nay 1. Các hình thức kết nối Máy tính tới điện thoại (PC to Phone): Với cách này, bạn có thể thực hiện đến bất kỳ số điện thoại nào nhưng phải trả phí. Giống cuộc gọi từ máy tính tới máy tính sẽ cần phần mềm VoIP. Bạn phải trả tiền để có một account + software.Với dịch vụ này một máy PC có kết nối tới một máy điện thoại 12 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban thông thường ở bất cứ đâu (tùy thuộc vào phạm vi cho phép trong danh sách các quốc gia mà nhà cung cấp cho phép.
Người gọi sẽ bị tính phí trên lưu lượng cuộc gọi và khấu trừ vào tài khoản hiện có. Ưu điểm: Đối với các cuộc hội thoại quốc tế, người sử dụng sẽ tốn ít phí hơn một cuộc hội thoại thông qua hai máy điện thoại thông thường, chi phí rẻ và dễ nắp đặt. Nhược điểm: chất lượng cuộc gọi phụ thuộc vào kết nối internet và service nhà cung cấp. 2: Kiểu kết nối PC to Phone Điện thoại tới máy tính (Phone to PC): Một số nhà cung cấp dịch vụ cho phép thực hiện cuộc gọi từ điện thoại bàn đến máy tính.
Tất nhiên, trên máy tính phải cài đặt phần mềm của nhà cung cấp. Cách này cũng tiết kiệm chi phí khá nhiều so với cuộc gọi đường dài truyền thống. Điện thoại tới điện thoại (Phone to Phone): Sử dụng các điện thoại VoIP, iPhone (tích hợp sẵn dịch vụ VoIP trên nền Skype), VoIP adapter… bạn có thể thực hiện cuộc gọi phone to phone đến bất kỳ số điện thoại nào. Là một dịch vụ có phí.
Bạn không cần một kết nối internet mà chỉ cần một VoIP adapter kết nối với máy điện thoại. Lúc này máy điện thoại trở thành một IP phone. Sử dụng Internet làm phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với mạng Internet thông qua các Gateway.
Khi tiến hành cuộc gọi, mạng PSTN sẽ kết nối đến Gateway gần nhất, tại đây địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích. Đồng 13 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban thời Gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hóa, nén, đóng gói lại và gửi qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với Gateway và tại đó địa chỉ lại được chuyển đổi trở thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã, rồi chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến đích. 3: Kiểu kết nối Phone to Phone Kiểu kết nối máy tính tới máy tính (PC to PC): Với một kênh truyền Internet có sẵn, là 1 dịch vụ miễn phí được sử dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới.
Chỉ cần người gọi (Caller) và người nhận (receiver) sử dụng chung một VoIP service (Skype, Yahoo, Messenger,.), 2 headphone, microphone, sound card. Cuộc hội thoại là không giới hạn. Mô hình này thường áp dụng cho các công ty, tổ chức, cá nhân đáp ứng như cầu liên lạc mà không cần tổng đài nội bộ. 4: Kiểu kết nối PC to PC 1.
Các thành phần trong mạng VoIP Một hệ thống VoIP bao gồm: Gateway, PBX server, VoIP Server, IP network và End User Equipments. 14 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban Hình 1. 5: Các phân lớp mạng trong VoIP Gateway: là thiết bị chuyển đổi analog signal sang digital signal (và ngược lại). VoIP gateway : là các gateway có chức năng làm cầu nối giữa mạng điện thoại thường ( PSTN ) và mạng VoIP.
VoIP GSM Gateway: là các gateway có chức năng làm cầu nối cho các mạng IP, GSM và cả mạng analog. PBX server: Máy chủ PBX là tương tự như một máy chủ proxy: các máy khách SIP, có thể là điện thoại dạng phần mềm hay phần cứng, đăng ký với máy chủ PBX và khi chúng muốn thực hiện cuộc gọi, chúng yêu cầu máy IP PBX thiết lập kết nối. Máy chủ PBX có một danh mục tất cả mọi điện thoại/người dùng và địa chỉ SIP tương ứng của họ và do vậy có khả năng kết nối cuộc gọi trong mạng hay dẫn hướng cuộc gọi từ bên ngoài thông qua máy VoIP gateway hay một nhà cung cấp dịch vụ VoIP. VoIP server: là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật cho các cuộc gọi VoIP.323 chúng được gọi là gatekeeper.
Trong mạng SIP các server được gọi là SIP server. Thiết bị đầu cuối (End user equipments): Có thể sử dụng Softphone hoặc thiết bị phần cứng. Softphone được cài trên máy tính cá nhân như: Skype, Ekiga, 15 Tìm hiểu công nghệ VoIP GV Nguyễn Tiến Ban GnomeMeeting, Microsoft Netmeeting, SIPSet, Cisco IP Communication.