Báo cáo thực tập Hệ thống VoIP và tổng đài Asterisk
- 1 -
Phần I
Tổng quan về công nghệ VoIP
Ứng dụng VoIP đầu tiên được phát triển năm 1995 bởi một công ty của Israeli
tên là VocalTel . Ứng dụng này là phần mềm điện thoại internet chạy trên máy tính cá
nhân giống như điện thoại PC ngày nay sử dụng card âm thanh, microm loa. Ý tưởng của
nó là sử dụng các phương pháp nén tín hiệu thoại rồi chuyển chúng vào các gói IP và
truyền qua mạng Internet. Ứng dụng VoIP đầu tiên này nói chung còn gặp phải nhiều vấn
đề như : trễ , chất lượng còn thấp và không tương thích với các mạng ngoài. Mặc dù vậy,
sự ra đời của nó cũng là một bước đột phá quan trọng. Kể từ đó đến nay, công nghệ VoIP
phát triển ngày càng nhanh .
I. Khái niệm
VoIP ( Voice Over IP ) là công nghệ cho phép truyền thông tin thoại từ nơi này
sang nơi khác thông qua các mạng sử dụng giao thức IP ( Internet Protocol ) để truyền tải
thông tin. VoIP cũng thường được biết đến dưới một số tên khác như : điện thoại Internet,
điện thoại IP, điện thoại dải rộng ( Broadband Telephony ) vv…
Ở điện thoại thông thường, tín hiệu thoại được lấy mẫu với tần số 8 KHz sau đó
lượng tử hóa 8 bit/mẫu và được truyền với tốc độ 64 KHz đến mạng chuyển mạch rồi
truyền tới đích. Ở phía thu, tín hiệu này sẽ được giải mã thành tín hiệu ban đầu.
Công nghệ VoIP cũng không hoàn toàn khác với điện thoại thông thường. Đầu
tiên , tín hiệu thoại cũng được số hóa , nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng PSTN qua
các trường chuyển mạch , tín hiệu thoại được nén xuống tốc độ thấp rồi đóng gói , truyền
qua mạng IP . Tại bên thu, các luồng thoại sẽ được giải nén thành các luồng PCM 64 rồi
truyền tới thuê bao bị gọi.
II. Ưu nhược điểm
1. Ưu điểm .
- Gọi điện thoại giá rẻ : Đây là ưu điểm nổi bật nhất của VoIP. Sử dụng công nghệ
VoIP có thể gọi điện thoại đường dài hoặc điện thoại ra nước ngoài với giá rẻ
tương đương với giá gọi nội hạt.
Báo cáo thực tập Hệ thống VoIP và tổng đài Asterisk
- 2 -
- Tính thống nhất : Hệ thống VoIP có thể tích hợp cả mạng thoại , mạng số liệu và
mạng báo hiệu. Các tín hiệu thoại, dữ liệu, báo hiệu có thể cùng đi trên một mạng
IP. Việc này sẽ giảm đáng kể chi phí đầu tư
- Khả năng mở rộng : Hệ thống VoIP có thể được mở rộng thêm nhiều loại dịch vụ
, nhiều tính năng mới .
2. Nhược điểm
- Chất lượng dịch vụ : Do các mạng truyền số liệu vốn dĩ không được thiết kế để
truyền thoại thời gian thực cho nên việc trễ truyền hay việc mất mát các gói tin
hoàn toàn có thể xảy ra và sẽ gây ra chất lượng dịch vụ thấp .
- Bảo mật : Do mạng Internet là một mạng hỗn hợp và rộng khắp bao gồm rất nhiều
máy tính cùng sử dụng cho nên việc bảo mật các thông tin cá nhân là rất khó.
III. Các thành phần trong mạng VoIP
Báo cáo thực tập Hệ thống VoIP và tổng đài Asterisk
- 3 -
Mạng VoIP phải có khả năng thực hiện các chức năng mà mạng điện thoại công
cộng thực hiện, ngoài ra phải thực hiện chức năng của một gateway giữa mạng IP và
mạng điện thoại công cộng. Thành phần của mạng điện thoại IP có thể gồm các phần
tử sau đây:
- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP ( Terminal) : Có thể là một phần mềm
máy tính ( softphone) hoặc một điện thoại IP (hardphone).
- Mạng truy nhập IP: Là các loại mạng dữ liệu sử dụng giao thức TCP/IP, phổ
biến nhất là mạng Internet.
- Gateway: Là thiết bị có chức năng kết nối hai mạng không giống nhau, hầu
hết các trường hợp đó là mạng IP và mạng PSTN. Có 3 loại gateway là: Gateway
truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại và Gateway báo
hiệu.
- Gatekeeper: Có thể xem gatekeeper như là bộ não của hệ thống mạng điện
thoại IP. Nó cung cấp chức năng quản lý cuộc gọi một cách tập trung và một số
các dịch vụ quan trọng khác như là: nhận dạng các đầu cuối và gateway, quản lý
băng thông, chuyển đổi địa chỉ (từ địa chỉ IP sang địa chỉ E.164 và ngược lại),
đăng ký hay tính cước...Mỗi gatekeeper sẽ quản lý một vùng bao gồm các đầu
cuối đã đăng ký, nhưng cũng có thể nhiều gatekeeper cùng quản lý một vùng
trong trường hợp một vùng có nhiều gatekeeper.
IV. Các giao thức trong mạng VoIP
1. Giao thức H323
Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323.
Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T SG16 phát triển cho phép truyền thông đa phương
tiện qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói, ví dụ như Internet. Nó được ITU-
T ban hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất là năm 1998. H.323 là chuẩn riêng
cho các thành phần mạng, các giao thức và các thủ tục cung cấp dịch vụ thông tin
multimedia như : audio thời gian thực, video và thông tin dữ liệu qua các mạng chuyển
mạch gói , bao gồm các mạng dựa trên giao thức IP. Tập giao thức H.323 được thiết kế
để hoạt động trên tầng vận chuyển của các mạng cơ sở. Tuy nhiên, khuyến nghị H.323 rất
Báo cáo thực tập Hệ thống VoIP và tổng đài Asterisk
- 4 -
chung chung nên ít được coi là tiêu chuẩn cụ thể. Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế
một hệ thống thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP. Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu
cầu về “giao diện mạng gói” tại thiết bị đầu cuối. Ban đầu, H.323 dự định dành cho X.25,
FrameRelay sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323
được vận hành trên mạng X.25 và ATM.
1.1.Cấu trúc của H.323.
1.1.1. Thiết bị đầu cuối.
- Thực hiện các chức năng đầu cuối : thực hiện gọi hoặc nhận cuộc gọi.
1.1.2. Gatekeeper
Một miền H.323 trên cơ sở mạng IP là tập hợp tất cả các đầu cuối được
gán với một bí danh. Mỗi miền được quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là
trung tâm đầu não, đóng vai trò giám sát mọi hoạt động trong miền đó. Đây là
thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323. Tuy nhiên nếu có
mặt Gatekeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt
động theo các dịch vụ của Gatekeeper đó. Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ :
- Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không
Báo cáo thực tập Hệ thống VoIP và tổng đài Asterisk
- 5 -
tham gia vào các hoạt động kết nối khác.
- Chế độ chọn đường : Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi
thông tin trao đổi giữa các bên.
Gatekeeper phải thực hiện các chức năng sau:
• Chức năng dịch địa chỉ : Gatekeeper sẽ thực hiện chuyển đổi địa chỉ
hình thức (dạng tên gọi hay địa chỉ hộp thư ) của một đầu cuối hay
Gateway sang địa chỉ truyền dẫn (địa chỉ IP). Việc chuyển đổi được thực
hiện bằng cách sử dụng bản đối chiếu địa chỉ được cập nhật thường xuyên
bởi các bản tin đăng ký.
• Điều khiển truy cập : Gatekeeper cho phép một truy cập mạng LAN
bằng cách sử dụng các bản tin H.225 là ARQ/ACF/ARJ. Việc điều khiển
này dựa trên sự cho phép cuộc gọi, băng thông, hoặc một vài thông số
khác do nhà sản xuất quy định. Nó có thể là chức năng rỗng có nghĩa là
chấp nhận mọi yêu cầu truy nhập của đầu cuối.
• Điều khiển độ rộng băng thông :Gatekeeper hỗ trợ các bản tin
BRQ/BRJ/BCF cho việc quản lý băng thông. Nó có thể là chức năng rỗng
nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu thay đổi băng thông.
• Quản lý vùng: Ở đây chữ vùng là tập hợp tất cả các phần tử H.323 gồm
thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU có đăng ký hoạt động với Gatekeeper để
thực hiện liên lạc giữa các phần tử trong vùng hay từ vùng này sang vùng
khác.
Các chức năng không bắt buộc của Gatekeeper:
• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi: Gatekeeper có thể lựa chọn hai phương
thức điều khiển báo hiệu cuộc gọi là: hoàn thành báo hiệu cuộc gọi với các
đầu cuối và xử lý báo hiệu cuộc gọi chính bản thân nó, hoặc Gatekeeper
có thể ra lệnh cho các đầu cuối kết nối một kênh báo hiệu cuộc gọi hướng
tới nhau. Theo phương thức này thì Gatekeeper không phải giám sát báo
hiệu trên kênh H.225.
• Cho phép cuộc gọi : Thông qua việc sử dụng báo hiệu H.225,
Gatekeeper có thể loại bỏ các cuộc gọi không được phép. Những nguyên