NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI NỘI BỘ

Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công nghệ thông tin ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CĐ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI NỘI BỘ Mã số: T2013-07-02 Chủ nhiệm đề tài: PHẠM HỒ TRỌNG NGUYÊN Đà Nẵng- Tháng 12 Năm 2013 1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CĐ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI NỘI BỘ Mã số: T2013-07-02 Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài Đà Nẵng- Tháng 12 Năm 2013 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ và tên Trách nhiệm 1 Phạm Hồ Trọng Nguyên Chủ nhiệm đề tài 2 Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin Đơn vị phối hợp DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 ACD Automatic Call Distribution Phân phối cuộc gọi tự động 2 ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ 3 ATA Advanced Technology Attachment Chuẩn truyền dữ liệu cho các thiết bị lưu trữ 4 API Application Program Interface Giao diện ứng dụng 5 ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ARP 6 HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản 7 IAX Inter-Asterisk eXchange Giao thức báo hiệu 8 IP Internet Protocol Giao thức Internet 9 IPDC Internet Protocol Device Control Giao thức điều khiển thiết bị 10 IVR Interactive Voice Response Tương tác thoại 11 MAC Media Access Control Khả năng kết nối ở tầng vật lý 12 MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm 13 MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển Media Gateway 14 MGW Media GateWay Cổng truyền thông 15 MGWC Media GateWay Controller Điều khiển cổng truyền thông 16 NIC Network Information Center Trung tâm thông tin mạng 17 PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng 18 PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm tới điểm 19 PBX Private branch exchange Tổng đài cá nhân 20 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ 21 RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực 22 RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực 23 RAS Register Admission Status Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông tin trạng thái 24 RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức tạo luồng thời gian thực 25 RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên mạng 26 SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên 27 SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng mạng đơn giản 28 SAP Session Advertisement Protocol Giao thức thông báo trong phiên kết nối 29 SGW Signalling Gateway Gateway báo hiệu 30 TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền TCP 31 TLS Transmission layer security Giao thức bảo mật lớp truyền tải 32 TTL Time to live Thời gian tồn tại gói tin 33 UDP User Datagram Protocol Giao thức gói người sử dụng 34 VoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại trên mạng IP DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 So sánh các chuẩn mã hóa tín hiệu thoại 1314 Bảng 3.1 Các chuẩn nén 38 Bảng 3.2 Các định dạng file 39 Bảng 3.3 Hệ thống quản lý file trong Asterisk 3940 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mã hóa âm thanh 4 Hình 1.2 Mô hình PC to PC 9 Hình 1.3 Mô hình PC to Phone 10 Hình 1.4. Mô hình Phone to Phone 10 Hình 1.5 Tương quan chất lượng dịch vụ và trễ 12 Hình 1.6 Xử lý gói tin từ đầu cuối đến đầu cuối 12 Hình 1.7 Trình tự gói tin gửi và nhận 14 Hình 1.8 Hiện tượng trượt (jitter) 15 Hình 2.1 Cấu chuẩn của một mạng IP 19 Hình 2.2 Mô phân cấp chức năng 25 Hình 2.3 Mô VoIP cho một doanh nghiệp 26 Hình 2.4 Mạng VoIP tổng quát 27 Hình 2.5 Mạng VoIP mở rộng sử dụng kỹ thuật VPN 28 Hình 3.1 Kiến trúc Asterisk 30 Hình 3.2 Cấu trúc khung mini 35 Hình 3.3 Cấu trúc khung full 36 Hình 3.4 Cấu trúc khung meta video 36 Hình 3.5 Voip Phone 43 Hình 3.6 Soft Phone 43 Hình 3.7 Card TDM22B gồm 4 port 2 FXS và 2 FXO 44 Hình 3.8 ATA (Analog Telephone Adaptors) 45 Hình 4.1 Sơ đồ tổ chức của Trường Cao đẳng CNTT 46 Hình 5.1 Mô hình mô phỏng xây dựng hệ thống 48 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG CĐ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu triển khai hệ thống tổng đài nội bộ - Mã số: T2013-07-02 - Chủ nhiệm: Phạm Hồ Trọng Nguyên - Cơ quan chủ trì:Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin - Thời gian thực hiện: 032013 đến 122013 2. Mục tiêu: -Nghiên cứu xây dựng hệ thống tổng đài Asterisk và các module tương ứng 3. Tính mới và sáng tạo: -Đề xuất các giải pháp mới nhằm giải quyết các nhu cầu hiện tại của đơn vị và tối ưu hóa công tác thông tin liên lạc nhằm mang lại tính kinh tế và hiệu quả. 4. Tóm tắt kết quả nghiên cứu: -Dựa trên việc tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống tổng đài số và các bài toán hiện tại, đề tài đã bước đầu hiện thực hóa các module cụ thể phù hợp với nhu cầu thực tế. 5. Tên sản phẩm: -Báo cáo tổng kết công trình nghiên cứu 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: -Tổng quan về hệ thống tổng đài số -Khảo sát thực trạng công tác thông tin liên lạc của Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin -Một số giải pháp áp dụng cho hệ thống liên lạc nội bộ của Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin Đà Nẵng, ngày tháng năm Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 1 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ................................................................................................. 1 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 1 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU........................................................................................ 2 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 2 TỔNG QUAN.................................................................................................................. 3 CHƯƠNG 1 .................................................................................................................... 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................... 4 1.1 Tổng quan Voip .................................................................................................... 4 1.1.1 Khái niệm VoIP ............................................................................................ 4 1.1.2 Đặc điểm của VoIP ....................................................................................... 5 1.1.3 Ứng dụng của VoIP....................................................................................... 8 1.1.4 Các mô hình truyền thoại .............................................................................. 9 1.1.5 Yêu cầu chất lượng dịch vụ ........................................................................ 11 1.1.6 Cơ chế làm việc của VoIP ........................................................................... 16 1.1.7 Kết luận phần 1 ........................................................................................... 18 1.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VoIP ........................................................................ 18 1.2.1 Tổng quan kiến trúc .................................................................................... 18 1.2.2 Mô hình phân lớp chức năng ...................................................................... 25 1.2.3 Các mô hình mạng ...................................................................................... 26 1.2.4 Kết luận phần 2 ........................................................................................... 29 1.3 TỔNG ĐÀI ASTERICK .................................................................................... 29 1.3.1 Kiến trúc Asterick ....................................................................................... 30 1.3.2 Các giao thức VoIP được Asterisk hỗ trợ ................................................... 33 1.3.3 Các chuẩn nén và các định dạng file .......................................................... 38 1.3.4 Tổ chức thư mục Asterisk ........................................................................... 39 1.3.5 Dialplan ....................................................................................................... 41 1.3.6 Các thiết bị dùng trong VoIP ...................................................................... 42 1.3.7 Kết luận ....................................................................................................... 45 CHƯƠNG 2 .................................................................................................................. 46 THỰC TRẠNG CÔNG TÁC THÔNG TIN LIÊN LẠC TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ......................................................................................... 46 2.1 Hệ thống tổ chức của trường cao đẳng công nghệ thông tin .............................. 46 2.2 Hệ thống thông tin liên lạc của Trường cao đẳng công nghệ thông tin ............. 46 CHƯƠNG 3 .................................................................................................................. 48 XÂY DỰNG TỔNG ĐÀI ASTERISK VÀ MỘT SỐ MODULE CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC CỦA TRƯỜNG CĐCNTT .................................................. 48 3.1 Mô hình hệ thống................................................................................................ 48 3.2 Thiết kế hệ thống ................................................................................................ 48 3.2.1 Module nhắc việc tự động ........................................................................... 49 3.2.2 Module tổng đài trả lời tích hợp phòng họp ảo ........................................... 50 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54 PHỤ LỤC BẢN PHOTO THUYẾT MINH ĐỀ TÀI BẢN PHOTO HỢP ĐỒNG TRIỂN KHAI THỰC HIỆN 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lĩnh vực Mạng và Truyền Thông hiện nay đang có những bước tiến vượt bậc về khoa học lẫn công nghệ và được ứng dụng mạnh mẽ vào đời sống trong học tập cũng như làm việc. Với vị thế là một cơ sở chuyên về đào tạo công nghệ thông tin của Đà Nẵng, việc tin học hóa môi trường làm việc, công tác thiết nghĩ là một việc rất cần thiết. Nhằm tạo ra một hệ thống liên lạc nội bộ, có tính tập trung và mềm dẻo trong quản lý và vận hành, nhằm giúp cán bộ và nhân viên của trường dễ dàng hơn trong liên lạc, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí thì việc xây dựng một hệ thống tổng đài nội bộ là một giải pháp mang tính ứng dụng cao. Đề tài được thực hiện trên nền tảng mở nên khả năng mở rộng và tùy biến rất cao, về lâu dài có thể đáp ứng được tất cả các nhu cầu về hội họp, công tác cho cán bộ cũng như giải đáp, tư vấn tự động cho sinh viên. 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu mô hình của hệ thống tổng đài nội bộ phù hợp với hệ thống tổ chức của trường Đại học Cao đẳng, đồng thời đề xuất giải pháp xây dựng tổng đài đặc thù. Áp dụng lý thuyết vào việc xây dựng hệ thống tổng đài nội bộ bằng Asterisk tại trường CĐ Công nghệ Thông tin - Đại học Đà Nẵng. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu dựa trên phương pháp kết hợp công nghệ VOIP, AGI của Asterisk để lập trình nên các module dựa trên những nhu cầu khác nhau của người 2 dùng. Nghĩa là tùy theo nhu cầu của người sử dụng là gì, ta sẽ xây dựng những kịch bản tương ứng và hiện thực hóa bằng các Dial plan và AGI của Asterisk. Hơn nữa, các module này có thể tương tác tốt với cơ sở dữ liệu SQL và hiển thị trên giao diện web để người dùng có thể truy vấn dễ dàng với database để nhận thông tin mình mong muốn. Với mô hình trên, nhà trường có thể tạo ra một call center riêng, với các tính năng lớn như Hệ thống trả lời tự động, Hệ thống liên lạc nội bộ, Module nhắc việc với thời gian cụ thể, Chức năng hội nghị đa truy cập, Thư thoại, chuyển tiếp cuộc gọi v.v..... rất tiện dụng với các khả năng đáp ứng đa dạng. Việc sử dụng hệ thống tổng đài nội bộ có thể mang lại cho nhà trường nhiều lợi ích như tiết giảm chi phí cho hệ thống liên lạc hiện thời, tối ưu hóa các tác vụ hiện hành như tương tác với sinh viên, phụ huynh. Ngoài ra, hệ thống còn mang lại tiện ích trong tổ chức công việc, hội nghị, mang nhiều giá trị thực tiễn. 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Vấn đề giải quyết của đề tài giới hạn trong việc nghiên cứu xây dựng các module để ứng dụng vào xây dựng hệ thống tổng đài tại Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin, Đại học Đà Nẵng. 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thực trạng hệ thống thông tin liên lạc của các trường Đại học Cao đẳng, cụ thể là trường CĐ Công nghệ Thông tin-Đại học Đà Nẵng Mô hình kiến trúc tổng đài nội bộ và giải pháp xây dựng hệ thống liên lạc mới. Xây dựng hệ thống tổng đài và cơ sở dữ liệu tương ứng. Kết quả cài đặt và ứng dụng thực tiễn vào Trường CĐ Công nghệ Thông tin-Đại học Đà Nẵng. 3 TỔNG QUAN Với việc ra đời của công nghệ VoiIP cùng sự cải tiến của chất lượng truyền dẫn mạng. Việc áp dụng và đưa những chức năng thực tế của các ứng dụng thoại, tổng đài vào sử dụng trong đời sống ngày càng phổ biến. Có thể kể đến những lợi ích rõ rệt như giúp giảm chi phí, tăng hiệu quả trong công việc thông tin liên lạc của tổ chức. Với sự trợ giúp của phần cứng lẫn phần mềm thì lĩnh vực tổng đài số và voip là một hướng phát triển mạnh mẽ và rộng rãi, đa dạng với các đáp ứng linh hoạt và đa dạng về các hệ thống và chức năng. Việc sử dụng các hệ thống tổng đài số để đáp ứng các nhu cầu của tổ chức và doanh nghiệp tại Việt Nam ngày càng được phổ biến. Tùy theo quy mô, yêu cầu mà ta có thể lựa chọn các tổng đài số phù hợp. Hiện nay, các hệ thống tổng đài phổ biến ở Việt Nam là PBX, ABX, Asterik, SPC…..Việc dạy học và nghiên cứu cũng như phát triển ứng dụng ngày càng được chú trọng trong các trường ĐH, CĐ và các trung tâm nghiên cứu trên cả nước. 4 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan Voip 1.1.1 Khái niệm VoIP VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol – nghĩa là “truyền giọng nói trên giao thức IP”) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCPIP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN, WAN, Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh. VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ. Hình 1.1: Mã hóa âm thanh VoIP là một công nghệ mà cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đường dây điện thoại tương tự (analog). Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khác dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người khác dùng số điện thoại như số nội bộ,đường dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, hay loại điện 5 thoại qua IP(IP phone) đặc biệt. Cũng có vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua một bộ điều hợp (adaptor). VoIP cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu như Internet. VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự analog vào tín hiệu số (digital) trước khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đấu nhận. Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay dùng microphone. Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh. Nó 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 giá thành. Nguyên tắc của VoIP bao gồm việc số hóa tín hiệu tiếng nói, thực hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các gói tin này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu. 1.1.2 Đặc điểm của VoIP 1.1.2.1.1 Ưu điểm Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và nó được áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang đến cho điện thoại IP những ưu điểm sau: Giảm chi phí cuộc gọi Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài với chi phí thấp 2 và chất lượng chấp nhận được. Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển khai, chi phí cho một cuộc gọi đường dài sẽ chỉ tương đương với chi phí truy nhập internet. Nguyên nhân dẫn đến chi phí thấp như vậy là do tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả 6 cao. Đồng thời, kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64 Kbps xuống thấp tới 8 Kbps (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T) kết hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ. Tích hợp mạng thoại,mạng số liệu và mạng báo hiệu Trong điện thoại IP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên cùng một mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư để xây dựng những mạng riêng rẽ. Khả năng mở rộng Nếu như các hệ thống tổng đài thường là những hệ thống kín, rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng internet thường có khả năng thêm vào những tính năng mới. Chính tính mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở rộng dễ dàng hơn so với điện thoại truyền thống. Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý Gói thông tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết lập kênh nào. Gói chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông tin đó có thể đến được đích. Do vậy, việc điều khiển cuộc gọi trong mạng IP chỉ cần tập trung vào chức năng cuộc gọi mà không phải tập trung vào chức năng thiết lập kênh. Quản lý băng thông Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc liên lạc là cố định (một kênh 64Kbps) nhưng trong điện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lượng thoại tốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận được nhằm phục vụ cùng lúc được nhiều người nhất. Điểm này cũng là một yếu tố làm tăng hiệu quả sử dụng của điện thoại IP. Việc quản lý băng thông một cách tiết kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn 7 như truyền hình hội nghị, điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ người ta đó không thực hiện vì chi phí quá cao. Nhiều tính năng dịch vụ Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại. Ví dụ cho biết thông tin về người gọi tới hay một thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị đầu cuối duy nhất (Ví dụ như một thiết bị IP Phone có thể có một số điện thoại dành cho công việc, một cho các cuộc gọi riêng tư). Khả năng multimedia Trong một “cuộc gọi” người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình ảnh của người nói chuyện bên kia. 1.1.2.2 Nhược điểm của mạng VoIP: Tuy có nhiều ưu điểm nổi bật như trên nhưng công nghệ VoIP cũng tồn tại những hạn chế nhất định  Chất lượng dịch vụ. Do mạng IP được xây dựng để truyền dữ liệu, chứ không phải các ứng dụng trong thời gian thực như thoại nên sẽ gây ra trễ lớn, thông tin có thể mất mát trong quá trình truyền đi. Vì thế, chất lượng cuộc gọi không cao. Ngoài ra, muốn tiết kiệm băng thông phải nén tín hiệu xuống dung lượng thấp, dẫn đến kĩ thuật nén phức tạp, thời gian xử lý lâu, gây trễ trên đường truyền.  Kỹ thuật phức tạp. Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm được tốc độ bit xuống), có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc...Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder- Bộ mã hóa và giải mã) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng 8 cũng cần được nâng cấp lên các công nghệ mới như Frame Relay, ATM,...để có tốc độ cao hơn và phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service- Chất lượng dịch vụ). Tất cả các điều này làm cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện được trong những năm trước đây.  Xử lý tiếng vọng. Do trễ lớn nên tếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cuộc gọi. Ngoài ra VoIP có thể gặp những vấn đề như không thể sử dụng được dịch vụ khi cúp điện, không thể kết nối đến các dịch vụ khẩn như: cấp cứu, báo cháy... 1.1.3 Ứng dụng của VoIP 1.1.3.1 Internet Telephone: Là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc không hỗ trợ kết nối vào mạng điện thoại công cộng PSTN. Internet Telephone còn có khả năng truyền và nhận tín hiệu âm thanh trực tiếp từ các mạng số liệu, nó có thể sử dụng được như một thiết bị truy cập Internet thông thường. Internet Telephone trong tương lai sẽ phát triển mạnh với mô hình nhà cung cấp dịch vụ. 1.1.3.2 Gateway IP – PSTN: Để có thể sử dụng mạng VoIP với mạng điện thoại công cộng PSTN thì gateway IP – PSTN là một cổng kết nối cho phép trao đổi các thông tin trên hai mạng. Gateway có thể trực tiếp hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng kết hợp với các PBX. Gateway IP – PSTN có hai giao diện chính đó là: giao diện với mạng PSTN và giao diện với mạng Internet. Gateway có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu sao cho phù hợp với các giao diện. 1.1.3.3 Các ứng dụng mở rộng: Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể phát triển thiết kế gateway IP – mobile để có thể trực tiếp trao đổi thông tin giữa mạng di động với mạng Internet. Điều này có ý nghĩa hết sức to lớn trong thời điểm thông tin di động đang phát triển trên khắp toàn cầu. Người sử dụng máy di động không chỉ có thể liên lạc được mà còn có khả năng 9 truy nhập thông tin và sử dụng các dịch vụ Internet. Có thể mở rộng kết hợp với các ứng dụng web phone. Ngoài ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP như truyền hình hội thảo hay điện thoại có hình. Như vậy, điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mới rất có tiềm năng. Trong tương lai, điện thoại IP sẽ cung cấp các dịch vụ hiện có của điện thoại trong mạng PSTN và các dịch vụ mới của riêng nó nhằm đem lại lợi ích cho đông đảo người sử dụng. Tuy nhiên, điện thoại IP với tư cách là một dịch vụ sẽ không trở nên hấp dẫn hơn PSTN chỉ vì nó chạy trên mạng IP. Khách hàng chỉ chấp nhận loại dịch vụ này nếu như nó đưa ra được một chi phí thấp và những tính năng vượt trội hơn so với dịch vụ điện thoại hiện tại. 1.1.4 Các mô hình truyền thoại 1.1.4.1 Mô hình PC-to-PC Trong mô hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một microphone, một speaker và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem hoặc card mạng. Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và hai máy tính đã có thể trao đổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet. Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hoá và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện. Trong mô hình này chỉ có những máy tính nối với cùng một mạng mới có khả năng trao đổi thông tin với nhau. Hình 1.2: Mô hình PC to PC 1.1.4.2 Mô hình PC-to-Phone Mô hình PC to Phone là một mô hình được cải tiến hơn so với mô hình PC to PC. 10 Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại. Trong mô hình này mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt đó là Gateway. Đây là mô hình cơ sở để dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa dịch vụ khác. Hình 1.3: Mô hình PC to Phone 1.1.4.3 Mô hình Phone-to-Phone Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to 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 gateway 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 thời gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hoá, nén, đóng gói và gửi qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với gateway và tại gateway đích, địa chỉ lại được chuyển đổi trở lại thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN . Hình 1.4: Mô hình Phone to Phone 11 1.1.5 Yêu cầu chất lượng dịch vụ Một trong những lí do chính khiến cho mạng PSTN có cước phí rất đắt là do nó không tiết kiệm được băng thông. Khi một thuê bao nhấc máy thì tổng đài thiết lập kênh liên kết đến thuê bao bị gọi và kênh này sẽ được dành riêng cho cuộc đàm thoại của hai thuê bao cho đến khi một trong hai đặt máy. Điều này có nghĩa là trong suốt thời gian đàm thoại sẽ không có thuê bao nào khác có thể sử dụng kênh truyền đó. Một lí do nữa là mạng PSTN chỉ có thể truyền được tín hiệu thoại, ngoài ra, không truyền được bất kì một loại dịch vụ nào khác nữa. Tuy nhiên, xét một cách tổng thể thì chất lượng của PSTN khá ổn định. Tuy nhiên, VoIP được ứng dụng nhằm mục đích giảm bớt chi phí với chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trong VoIP được chỉ ra sau đây: 1.1.5.1 Băng thông Băng thông, hiểu đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng. Đây là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động.Trong điện thoại chuyển mạch kênh, tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc đàm thoại là cố định (một kênh 64kbs) nhưng trong điện thoại IP, việc phân chia tài nguyên linh hoạt hơn nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ có chất lượng tốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại có thể chấp nhận được, phục vụ cùng một lúc được nhiều người nhất. Đây cũng là một yếu tố làm tăng hiệu quả sử dụng điện thoại IP. Việc quản lý băng thông một cách tiết kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn như truyền hình hội nghị, điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ người ta không thể thực hiện được vì chi phí quá cao. 1.1.5.2 Trễ Khi xây dựng và triển khai một ứng dụng thoại trên IP , có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng tới chất lượng cuối cùng của hệ thống. Đó có thể là chất lượng tiếng nói qua các bộ CODEC, dải thông mạng, các khả năng kết nối mạng... Một yếu tố quan trọng 12 ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ là trễ. Trễ được hiểu là khoảng thời gian tiêu tốn để người nghe nghe được âm thanh phát ra từ người nói trong một cuộc thoại. Trễ xuất hiện do rất nhiều nguyên nhân: trễ truyền dẫn từ bên phát đến bên thu, trễ do bộ xử lý tín hiệu số DSP, do thuật toán nén và giải nén, jitter... Như vậy, trễ là yếu tố không thể tránh khỏi. Thông thường, trễ trong mạng điện thoại truyền thống vào khoảng 50 70 ms. Để có được trễ trong hệ thống VoIP xấp xỉ với trễ trong mạng chuyển mạch kênh là lý tưởng nhưng điều đó khó có thể thực hiện được. Ta chỉ có thể xây dựng hệ thống VoIP có độ trễ chấp nhận được đối với người sử dụng. Theo khuyến nghị của ITU thì một hệ thống VoIP đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt khi độ trễ một chiều không được vượt quá 150 ms : Hình 1.5: Tương quan chất lượng dịch vụ và trễ Theo hình trên, độ trễ một chiều không được vượt quá 450 ms. Thông thường trễ chấp nhận được vào khoảng 200 ms. Các yếu tố gây trễ được tổng hợp ở hình dưới đây: Hình 1.6: Xử lý gói tin từ đầu cuối đến đầu cuối 13  Trễ do mạng Quá trình truyền các gói tin qua mạng IP tới đích phải qua nhiều thiết bị như Gateway liên mạng, bộ chọn đường, máy phục vụ ủy quyền…Mỗi quá trình xử lý trên các thiết bị này đều gây ra một lượng trễ đáng kể. Đây là lượng trễ cố hữu của mạng chuyển mạch gói. Thông thường, trễ qua mạng vào khoảng 50 ms là chấp nhận được. Ngoài ra nó còn phụ thuộc rất nhiều vào lưu thông trên mạng và tốc độ kết nối của modem. Tổ chức IETF 3 khuyến nghị về giao thức giữ trước tài nguyên Resource Reservation Protocol (RSVP), cho phép quá trình kết nối giữa các thiết bị Gateway được đảm bảo về giải thông. RSVP cho phép tạo và quản lý các tài nguyên trên các bộ chọn đường và Gateway. Nhờ vậy, thời gian để phân phối gói tin giảm và tăng chất lượng truyền dữ liệu.  Trễ do bộ CODEC Quá trình mã hóa và giải mã qua các bộ CODEC cũng gây ra một lượng trễ.Thông thường, lượng trễ này hoàn toàn xác định đối với từng bộ CODEC. Tên Tốc độ nén Tài nguyên Chất lượng tiếng nói Độ trễ thuật toán(ms) G.711 PCM 64 Không cần Rất tốt