Nghiên cứu giải pháp công nghệ VoIP và triển khai ứng dụng tại Công ty Viễn thông quốc gia SKY Lào

Thêm vào đó, hệ thống mạng VoIP là một hệ thống công nghệtruyền thông có vai trò rất quan trọng của con người, đặc biệt được sử dụngnhiều trong các tổ chức, nhà máy, công ty từ quy mô nh

HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THONG

SOUVANH SISAAT

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VOIP VÀ TRIEN KHAI UNG DỤNG TẠI CÔNG TY VIỄN THONG

QUOC GIA SKY LAO

Chuyên ngành: kỹ Thuật Viễn Thông

Mã số: 8.52.02.08

HÀ NỘI - 2022

Luận văn được hoàn thành tại:

Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG TRỌNG MINH

Phản biện 1: PGS.TS Lê Trung Thành

Phản biện 1: TS Han Huy Dững

Luận văn sẽ được bao vệ trước Hội đông châm luận văn thạc sĩ tai Hoc

viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào luc: 09 giờ 15 ngày 02 tháng 07 năm 2022

Có thê tìm hiêu luận văn tại:

- Thu viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.

MỞ DAU

1 Lý do chọn đề tài

Những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực truyền thông đã giúp mọi ngườitrên toàn cầu có thé kết nối với nhau Chúng ta đã chứng kiến sự phát triển

mạnh mẽ của Internet dem lại phương tiện truyền đữ liệu từ khu vực này

sang khu vực khác Thoại qua IP (VoIP) là giải pháp công nghệ từ sự tích

hợp của Internet và công nghệ truyền thông nhằm giảm chi phí truyền

thông và cũng hợp nhất các dịch vụ đữ liệu với thoại

Sự phố biến rộng rãi trong lĩnh vực này đã đem đến hàng loạt các

nghiên cứu về tích hợp VoIP với PSTN và mạng truyền thông không dâytiên tiến Thêm vào đó, hệ thống mạng VoIP là một hệ thống công nghệtruyền thông có vai trò rất quan trọng của con người, đặc biệt được sử dụngnhiều trong các tổ chức, nhà máy, công ty từ quy mô nhỏ tới quy mô lớn và

sẽ được sử dụng nhiều hơn nữa trong tương lai Các công ty cung cấp dịch

vụ về mang VoIP can có hiểu biết và cập nhật kỹ năng, kiến thức, chứcnăng của hệ thống công nghệ mang VoIP dé phục vụ cho người sử dụng

Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: Nghiên cứu công nghệ VoIP và triển khai

ứng dụng tại công ty viễn thông Quốc Gia SKY Lào để làm luận văn tốt

nghiép.

2 Tông quan về van dé nghiên cứu

VoIP (Voice over Internet Protocol) là công nghệ truyền tải các cuộc

liên lạc thoại trên giao thức Internet hay còn gọi là giao thức IP VoIP dang

trở thành một trong những công nghệ tốt nhất hiện nay không chỉ đối với

các doanh nghiệp mà còn ca với những người sử dụng dich vụ VoIP có théthực hiện tất cả các dịch vụ như trên mạng PSTN (Public Switched

Telephone Network) ví dụ như: truyền thoại, truyền fax, truyền đữ liệu trên

cơ sở mạng dữ liệu có sẵn với tham số chất lượng dịch vụ (QoS) chấp nhậnđược Điều này tạo thuận lợi cho những người sử dụng có thể tiết kiệm chi

phi bao gồm chi phí cho cơ sở hạ tang mang và chi phí liên lạc, nhất là liênlạc đường dai Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, VolP được xem như một

mô hình hấp dẫn có thể mang lại lợi nhuận nhờ khả năng mở rộng và pháttriển các loại hình dich vụ với chi phí thấp

VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dai qua mang đữ liệu IP có sẵn thay

vì phải được truyền qua mạng PSTN Ngày nay nhiều công ty đã thực hiệngiải pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đường dài giữanhiều chi nhánh xa nhau

Vì thế trong việc nghiên cứu này em sẽ tập trung nghiên cứu về kiến

trúc mạng VoIP, giao thức hỗ trợ và các đặc trưng chất lượng dịch vụ và

bảo mat VoIP dé cho thấy ứng dụng của VoIP trong mạng công ty SKY

Lào.

3 Mục đích nghiên cứu

Dé hiểu rõ bản chất và các ảnh hưởng tới công nghệ VoIP, nhằm phục

vụ tốt hơn cho nhu cầu công việc phát triển ứng dụng tại công ty SKY Lao

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng chính của nghiên cứu công nghệ mang VoIP là nhằm cho

hiểu biết tầm quan trọng, kỹ thuật, dịch vụ đạt được kết quả chất lượng cao

tại công ty Viễn thông Quốc gia Sky Lào như: phương pháp thiết kế, mô

hình hóa, mô phỏng, triển khai áp ứng dụng va sự bảo trì trong mang VoIP

4.2 Phạm vi nghiên cứu:

Thực hiện nghiên cứu kiến trúc và chức năng công nghệ VoIP và các

điều kiện ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ và bảo mật mang VoIP Các nội

dung chính trong nghiên cứu gồm:

Kiến trúc mạng VoIP

Các giao thức chính hỗ trợ VoIP

Van dé bao mật mạng VoIP

Mô phỏng một mang VoIP

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để phân tích các đặc trưng

công nghệ VoIP Bên cạnh đó, thực hiện tiễn hành thu thập dữ liệu tại công

ty dịch vụ công nghệ VoIP, mô phỏng công nghệ mạng VoIP bang phanmềm Cisco Packet tracer

Luận văn được cấu trúc với các chương như sau:

CHUONG 1: GIOI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ.

CHƯƠNG 2: CAC GIAO THỨC CHÍNH TRONG VOIP

CHƯƠNG 3: MO PHONG MẠNG VoIP TREN PACKET TRACER

CHUONG 1: GIỚI THIEU CHUNG VE CÔNG NGHỆ VOIP

1.1 Tổng quan công nghệ mang VOIP

VoIP là viết tắt của Voice over Internet Protocol VoIP là một cách dé

thực hiện cuộc gọi qua Mạng cục bộ (LAN) và hoặc Mạng diện rộng

(WAN) Công nghệ dang sau VoIP chuyên đổi giọng nói tương tự của bạnthành các gói kỹ thuật số, sau đó được gửi qua mạng băng Giao thứcInternet (IP) đến đích cuối của chúng VoIP thường được kết hợp với việc

thực hiện các cuộc gọi qua Internet.

Mặc dù hệ thống điện thoại VoIP sử dụng VoIP va được kết nối với

mạng LAN, hầu hết các hệ thống có thể kết nối trực tiếp với Mạng điện

thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) Điều này cung cấp cho bạn khảnăng sử dung cả VoIP và PSTN dé gọi điện

VoIP giống PBX thường được triển khai trong các doanh nghiệp lớn décho phép liên lạc với chi phí thấp VoIP giống PSTN thay thế các dịch vụđiện thoại dựa trên PSTN kế thừa trong các hộ gia đình và doanh nghiệpnhỏ trong khi VoIP giống IM chủ yếu nhắm vào người dùng Internet

1.2 Lợi ích của VoIP

tiết kiệm chi phi

Khả năng mở rộng cao hơn.

Các tính năng nâng cao cho các nhóm nhỏ và lớn.

Chất lượng giọng nói rõ ràng hơn, v v

Hỗ trợ đa nhiệm.

1.3 VoIP hoạt động như thế nào?

Hệ thống điện thoại VoIP là một công nghệ dé thực hiện các cuộc gọi

điện thoại thông qua kết nối internet của bạn thay vì điện thoại cô định

hoặc mạng di động thông thường Hệ thống VoIP chuyên đổi tín hiệu thoại

tương tự thành tín hiệu kỹ thuật số qua kết nối băng thông rộng của bạn

Máy chu VoIP được sử dung để kết nối các cuộc gol đến các mạng điện

thoại khác.

Nếu có kết nối Internet tốc độ cao, bao gồm bộ định tuyến (Router) và

modem, bạn đã sẵn sang sử dụng VoIP.

Cấu hình VoIP điển hình bao gồm điện thoại bàn và máy chu SIP,thường là một nhà cung cấp dịch vu VoIP Nó hoạt động tốt hơn cả điệnthoại cố định truyền thống của bạn vì nó cung cấp nhiều tính năng hơn

những gì mà dịch vụ điện thoại analog có thé cung cấp

1.4 VoIP Ứng dung VoIP

Sự hội tụ co sở ha tầng của VoIP với các mang dữ liệu và cung cấp một

giải pháp dé dàng với chi phí thấp cho nhiều van dé trong thế giới thực

Với sự xuất hiện của các giao thức dựa trên văn bản đơn giản như SIP choVoIP, các ứng dụng hiện có có thể dễ dàng sửa đôi dé tận hưởng các lợi íchcủa giao tiếp toàn IP

Các ứng dụng mạng xã hội cũng đã có sự phát triển và các dịch vụ dựa

trên trang web phố biến khác cho phép mọi người từ khắp nơi trên thé giớikết nối để chia sẻ ý tưởng và tương tác qua các cuộc trò chuyện văn bản,

âm thanh và video Vì hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ này hoạt động mà

không thu bat ky khoan tién nao tir người dung, nên VoIP là lựa chọn tốt

nhất đề triển khai các tiện ích cần thiết

1.5 VoIP di động cho doanh nghiệp

VoIP di động cũng giống như VoIP dựa trên văn phòng, VoIP di động sử

dụng internet để cung cấp cho các thành viên trong nhóm một giải pháp

liên lac không phụ thuộc vao mang di động hoặc điện thoại cô định Bat cứ

nơi nào có thể tìm thấy kết nối internet, người dùng điện thoại di động sẽ

có thé làm việc hiệu quả với VoIP

Cuộc gọi quốc tế rẻ với các cuộc gọi VoIP di động VoIP di động cho

doanh nghiệp đã đi một chặng đường dai; cả Android và iOS đều có các

ứng dụng gốc có thê được sử dụng để gọi qua Wi-Fi Một số ứng dụng

VoIP dành cho doanh nghiệp trên thị trường cho cả hai nền tảng mang lại

chât lượng cuộc gọi cao hơn và các tùy chọn cộng tác.

Với loại giải pháp liên lạc này, thật dé dang dé gửi các cuộc gọi VoIP

trực tiếp từ điện thoại cơ quan đến điện thoại thông minh của bạn Ngay

sau khi người dùng rời văn phòng hoặc ngay cả khi nhân viên đi công tác

nước ngoài, họ vẫn sẽ được liên hệ nhanh chóng như thể họ đang ở bàn

làm việc,

1.6 Xu hướng phát trién công nghệ VoIP hiện tại và tương lai

Việc phát triển của mạng VoIP trên mạng LAN và Internet là hướng pháttriển tiếp theo của công nghệ này Bên cạnh đó, là hướng xây dựng mớigiữa IP và mạng thoại là các VoIP gateway Nhưng thiết bị gateway nayxây dựng từ nền tảng PC trở thành các hệ thống mạng có khả năng điều

khiển hàng trăm cuộc gọi đồng thời Cho nên, các doanh nghiệp sẽ phát

triển số lượng lớn các gateway nhằm tối ưu hoá chỉ phí liên quan đến lưu

lượng cuộc gol.

Hiện tại, việc kết hợp chương trình phần mềm cơ bản đã trở nên tỉnh vi

hơn nhiều Các giao thức đã được cập nhật dé kết nối mạng tốt hơn và khảnăng tương thích với các thiết bị khác nhau Dan dan, VoIP đã được triểnkhai trong các mạng truyền thông không dây mới như: VoIP qua mang

WLAN, Tổng Dai Ao (Virtual PBX).

Cac lĩnh vực ứng dung VoIP

1.7 Kết luận Chương 1

Thoại qua IP (VoIP) là một giải pháp tốt được sử dụng dé giảm chi phí

liên lạc và hợp nhất các dịch vụ đữ liệu với thoại Phù hợp với sự phát triểncủa điện thoại và Internet, VoIP có thé được thực hiện dé đạt được tiết kiệm

đáng kể chi phi vận hành và bao tri mang và triển khai nhanh chóng các

dịch vụ mới Khoa học công nghệ liên quan đến việc số hóa giọng nói

tương tự và gửi nó dưới dạng các gói IP qua Internet.

Các lợi ích của VoIP bao gồm sự dễ dàng triển khai, sử dụng các mang

IP tiêu chuẩn đã tồn tại dé thực hiện các gói của nó, dé dang nâng cấp và

hơn thế nữa Công nghệ VoIP có thể dùng vào các doanh nghiệp, tổ chức,

nhà máy, bệnh viện, khách sạn, lĩnh vực ngân hàng, v.v.

CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC CHÍNH TRONG VOIP2.1 Các tiêu chuẩn sử dung VoIP

Hiện có hai giao thức chuẩn hóa được triển khai rộng rãi trên thị trường,

đó là H.323 và SIP Hai giao thức này cung cấp các cách tiếp cận khácnhau dé đạt được cùng một mục tiêu báo hiệu và kiểm soát các hội nghị đaphương tiện H.323 đã được phê duyệt vào năm 1996 và là một tiêu chuẩn

chung của Liên hiệp Viễn thông Quốc tế (ITU) cho truyền thông đa

phương tiện qua mạng đường dài Giao thức khởi đầu phiên gần đây hơn

(SIP) được phát triển bởi nhóm công tác Kiểm soát phiên đa phương tiện

đa phương tiện (MMUSIC) của Lực lượng Chuyên trách về Kỹ thuật Liên

mạng (IETF) Không giống như H.323, SIP là một giao thức dựa trên

HTML nên nhẹ hơn.

2.2 Giao thức H.323 (H.323 Protocol)

H.323 là một thông số kỹ thuật ITU-T dé truyền âm thanh, video và dữliệu qua mang IP, bao gom cả Internet Nó là một đặc điểm kỹ thuật baotrùm nhiều tải liệu và giao thức ITU khác Nó cung cấp đặc điểm kỹ thuậtday đủ về kiến trúc cần thiết dé triển khai hệ thống thoại và hội nghị truyềnhình qua mạng gói Tiêu chuẩn H.323 dé cập đến tín hiệu và điều khiển

cuộc gọi, vận chuyên và điều khiển đa phương tiện, cũng như điều khiển

băng thông cho các hội nghị diém-diém và điểm-đa điểm Theo đó, các nhà

cung cấp dich vụ VoIP lớn đã ngày càng sử dụng các dịch vu của họ dé

thiết lập và quản lý các phiên VoIP Kê từ H.323 phiên bản 4, bat kỳ tổ

chức nào cũng có thé phát triển các phần mở rộng cho giao thức H.323 dé

kích hoạt chức năng mới.

2.2.1 Các yếu tổ (Elements)

Các phần tử H.323 đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì dịch

vu VoIP hiệu quả bao gồm như sau:

Thiết bị đầu cuối (Terminal)

Công vào (Gateway)

Người gác công (Gatekeeper)

Bộ điều khiến đa điểm (MCU)

2.2.2 Bộ giao thức (Protocol Suite)

Bộ giao thức H.323 dựa trên một số giao thức, như được minh họa trong

hình Họ giao thức hỗ trợ nhận cuộc gol, thiét lap trang thai, chia nho luồng

phương tiện và tin nhắn trong hệ thống H.323 Các giao thức này được hỗ

trợ bởi cả cơ chế phân phối gói đáng tin cậy và không đáng tin cậy qua

Data/Physical Layers

Các lớp giao thức H.323

2.3 Giao thức SIP (Session Initiation Protocol)

Giao thức Khởi tao Phiên là một giao thức bao hiệu cho phép Giao thức

Thoại qua Internet (VoIP) bằng cách xác định các thông báo được gửi

giữa các điểm cuối và quản lý các phần tử thực tế của một cuộc gọi SIP

hỗ trợ các cuộc gọi thoại, hội nghị truyền hình, nhắn tin tức thì và phân

phối phương tiện truyền thông

SIP chỉ là một phương pháp triển khai VoIP; lợi ích chính của nó là thực

tế là nó cung cấp kết nối trực tiếp giữa các hệ thống điện thoại riêng hoặc

nội hạt (tổng đài chi nhánh tư nhân, hoặc PBX) và mạng điện thoại công

cộng.

VoIP là một nhóm công nghệ hỗ trợ gửi hoặc nhận tin nhắn thoại qua

internet SIP là một giao thức ứng dụng được sử dụng dé truyền tải tat cả

các dạng phương tiện kỹ thuật số, bao gồm cả tin nhắn thoại, vì vậy SIP là

một công nghệ cụ thé hỗ trợ các cuộc gọi VoIP

2.3.1 Các hoạt động của SIP (SIP Actors)

Các tác nhân SIP đề cập đến tat cả những thực thé có liên quan đến việctao, quản lý và kết thúc các phiên SIP

Máy chủ proxy chủ yếu đóng vai trò định tuyến Công việc của nó làđảm bao rằng một yêu cầu được chuyên đến một thực thé khác “gần gũihơn” với người dùng được nhắm mục tiêu và cũng hữu ích dé thực thi cácchính sách khác nhau Máy chủ proxy có thể là trạng thái hoặc không trạngthái Các proxy trạng thái giữ bất kỳ trạng thái nào liên quan đến cuộc gọi

và tất cả các giao dịch liên quan đến cuộc gọi

Máy chủ chuyên hướng là máy chủ tạo phản hồi 3xx cho các yêu cầu mà

nó nhận được, hướng máy khách liên hệ với một URI thay thế

Nhà đăng ký là một máy chủ chấp nhận các yêu cầu đăng ký và đặt

thông tin nó nhận được trong các yêu cầu đó vào dịch vụ định vị cho miền

mà nó xử lý.

2.3.2 Cau trúc SIP (SIP Structure)

SIP được cau trúc như một giao thức phân lớp Hanh vi của nó được mô

tả dưới dạng một tập hợp các giai đoạn xử lý khá độc lập với mục đích

trình bày và ngắn gon chỉ với một khớp nối don giản giữa mỗi giai đoạn

Tang thấp nhất của SIP là cú pháp và mã hóa của nó Mã hóa của nó

được chỉ định bằng Biểu mẫu Thông báo Nhị phân (BNF) Lớp cao hơntiếp theo là lớp vận chuyền Lớp này xác định cách máy khách nhận yêucầu và gửi nó qua mạng một cách vật lý và cách phản hồi được gửi bởi

máy chủ và sau đó được máy khách nhận Tắt cả các phần tử SIP đều chứa

một lớp truyền tải

2.3.3 Loại tin nhắn SIP (SIP Message Type)

SIP là một giao thức dựa trên văn ban va su dụng bộ ký tu ISO 10646

trong mã hóa UTF-8 (RFC 3629) Thông báo SIP là một yêu cầu từ máy

khách đến máy chủ hoặc phản hồi từ máy chủ tới máy khách Cú pháp như

sau: Generic-message = [start-line] + [message-header] + [CRLF] +

[message-body].

2.3.4 Luong cuộc gọi SIP (SIP Call Flows)

A Luông cuộc gọi SIP với máy chủ Proxy:

Máy chủ proxy chấp nhận yêu cầu INVITE từ máy khách

Máy chủ proxy xác định vị trí bằng cách sử dụng các địa chỉ và dịch

vụ vị trí được cung cấp

Một yêu cầu INVITE được gửi đến địa chỉ của vị trí được trả lại

Tác nhân người dùng bên được gọi thông báo cho người dùng và trả

về chỉ báo thành công cho máy chủ proxy yêu câu

Phản hồi OK (200) được gửi từ máy chủ proxy tới bên gọi

cầu này được người ủy nhiệm chuyền tiếp hoặc gửi trực tiếp đến bên

được gol.

B Luéng cuộc gọi SIP với máy chủ chuyển hướng:

May chủ chuyên hướng chấp nhận yêu cầu INVITE từ bên gọi và liên

hệ với các dịch vụ định vi với thông tin được cung cap.

Sau khi người dùng được định vị, máy chủ chuyển hướng trả lại địachỉ trực tiếp cho bên được gọi Không giống như máy chủ proxy, máychủ chuyền hướng không cấp INVITE

Tác nhân người dùng gửi ACK đến máy chủ chuyên hướng để xác

nhận giao dịch đã hoàn thành.

Tác nhân người dùng gửi yêu cầu INVITE trực tiếp đến địa chỉ do

máy chủ chuyên hướng trả về.

Bên được gọi cung cấp một chỉ báo thành công (200 OK) và bên

được gọi trả về một ACK

2.4 So sánh H.323 và SIP:

H.323 là lựa chọn tốt hơn cho mang VoIP, H.323 cung cấp chức năng

tốt hơn, kha năng tương tác liên quan đến các dịch vụ bé sung, H.323 mô

tả và cho phép cách tiếp cận hướng đối tượng dựa trên khuyến nghị củaITU-T H.323 cung cấp khả năng liên kết tốt hơn với các hệ thống điện

thoại hiện có như PSTN.

SIP dựa trên HTTP, SIP là tốt hơn cho việc triển khai các dịch vụ mới.SIP yêu cầu ít mã hơn dé triển khai so với H.323 H.323 là một ứng dụng

tiên phong ban đầu trong mang VoIP và tiếp tục được sử dụng trong nhiều

mạng, nhưng các tiêu chuẩn IETF linh hoạt hơn và dễ tiếp cận hơn so với

các giao thức ITU và nó có thể quan trọng đối với việc thiết kế và pháttriển thiết bi VoIP Thực tế là hầu hết các sản phẩm H.323 trên thị trường

hiện nay cũng hỗ trợ SIP, bao gồm cả SIP / H.323 làm việc với nhau