Công nghệ IP trong VoIP

Khái niệm về công nghệ Voice over IP (VoIP)

Công nghệ Voice over IP (VoIP) hay điện thoại Internet là một dịch vụ điện thoại sử dụng mạng công nghệ IP kết hợp với khả năng tính toán và sử lý dữ liệu của các thiết bị đầu cuối để thực hiện truyền tải các cuộc đàm thoại. Voice over IP (VoIP) là sự phân bố thời gian thực của tín hiệu thoại (và có thể là các kiểu số liệu của các thiết bị multimedia khác) giữa hai hoặc nhiều bên tham gia qua mạng dùng giao thức Internet và trao đổi thông tin yêu cầu để điều khiển sự phân phối này.

Sự khác nhau giữa VoIP và mạng chuyển mạch điện thoại công céng chung (GSTN)

Các địa chỉ VoIP đa vào công thức giống nh dạng URL (Uniform Resource Loctor- đơn vị định vị tài nguyên), chúng đợc sử dụng duy nhất để nhận diện điểm đầu cuối và nhận diện chỉ dẫn dịch vụ cơ bản. Tính mở, đa dịch vụ, end to end một cách tự nhiên của Internet cũng có nghĩa rằng các thành phần khác nhau của dịch vụ điện thoại sẽ đợc cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại khác nhau hoàn toàn.

Các đặc trng của VoIP

 Đa phơng tiện (multimedia): Tăng thêm các phơng tiện truyền thông phụ trợ nh video, whiteboards chia sẻ, hoặc các ứng dụng chia sẻ là dễ hơn nhiều trong môi trờng Internet so với mạng điện thoại truyền thông đơn giản và ISDN.  Triệt và nén im lặng: gửi âm thanh nh các gói làm nó dẽ dàng triệt tiêu đi trong thời gian im lặng, vì thế thu nhỏ băng thông tiêu tốn, đặc biệt trong hội thoại nhiều bên tham gia hoặc hệ thống thông báo thoại. Các mạng gói là thích hợp hơn nhiều để ghép kênh, sự nén đợc dùng tại các hệ thống đầu cuối để thu nhỏ băng thông thiêu thụ qua toàn thể mạng, tất nhiên nén cũng góp phần cản trở tới việc nâng cao chất lợng dịch vụ thoại.

 Chia sẻ thuận lợi: Đặc trng của mạng IP là chia sẻ tất cả các tài nguyên của mạng các kênh truyền thông không tạo ra cố đinh nh các mạng thoại riêng, mạng số liệu và mạng báo hiệu riêng rẽ.

Kiến trúc của họ giao thức H.323

 Các dịch vụ tiên tiến: Sử dụng giao thức đơn giản hơn cho việc phát triển và triển khai các dịch vụ điện thoại tiên tiến ở trong môi trờng chuyển mạch gói hơn là trong môi trờng GSTN.  Tách biệt của thoại và điều khiển luồng: Trong điện thoại, luồng báo hiệu truyền tải trên mạng tách biệt, phải duyệt tất cả các chuyển mạch trung gian để thiết lập mạch. Phiên bản thứ nhất đợc thông qua vào năm 1996, phiên bản này đa ra điểm hội tụ cho công nghiệp và hạn chế sự phát triển của nhiều sản phẩm không tơng thích trên tỉ lệ lớn.

RTP/RTCP, và các chuẩn mã hoá dùng lại mà không cần thay đổi; H.323 và H.245-dịch vụ bổ xung, là đợc cải tiến bao gồm ghép nối để lợi dụng mức trung bình đang tồn tại và đạt đợc chất lợng dịch vụ (QoS).

Các phần tử của mạng VOIP

- Thống nhất các chuẩn codec: H.323 sử dụng các tiêu chuẩn nén dãn tín hiệu audio và video do ITU đề xuất. Điều này đảm bảo các thiết bị từ các hãng sản xuất khác nhau có thể giao tiếp đợc với nhau. - Đảm bảo sự hoạt động qua lại (Interoperability): Giúp cho ngời sử dụng không phải quan tâm đến tính tơng thích của thiết bị.

Để đảm bảo bên thu giải mã đúng tín hiệu media H.323 cung cấp một cơ cấu cho phép bên thu báo cho bên phát các kiểu mã hoá, nén tín hiêuh mà nó hỗ trợ.

Gateway-Gatekeeper và các giao diện chuẩn trong mô hình H.323

Các thông tin chuyển qua giao diện C phải hỗ trợ báo hiệu cuộc gọi và thông tin cuộc gọi bao gồm H.225.0 và H.245 nh đợc trình bày trong khuyến nghị H.323. + Thông tin trao đổi: khi mà một gatekeeper thông báo cho một gatekeeper khác là nó hỗ trợ quay số kiểu khác để các thiết bị có thể sử dụng dịch vụ. + Xác định các thông số kỹ thuật đợc sử dụng của luồng dữ liệu truyền qua Media Gateway khi thiết lập một kết nối và sau đó là trong suốt khoảng thời gian kết nối đó tồn tại.

+ Yêu cầu chèn các âm và thông báo vào luồng dữ liệu theo yêu cầu trự tiếp của Media Gateway Controller hoặc bởi chỉ thị chèn các âm hoặc thông báo bắt đầu và kết thúc khi phát hiện một số sự cố trong bản thân Media Gateway.

Chức năng các phần tử trong VoIP

+ Giám sát tài nguyên từ xa: bao gatewayồm giám sát độ khả dụng của các kênh trung kế của Madia Gateway, giải thông và độ khả dụng của mạng IP, tỷ lệ định tuyến thành công cuộc gọi. + Kết nối chuyển mạch gói: chứa tất cả các giao thức liên quan đến việc kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói bao gồm các bộ mã hoá và giải mã RTP/RTCP và các bộ Coder nh G711,G723.1. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và Switched Circuit Network, thu thập thông tin về lu lợng gói và chất lợng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.

+ Các bộ CODEC (Audio và Video): Bộ CODEC thoại đảm nhận chức năng mă hoá và giải mã tín hiệu thoại, chức năng mã hoá và giải mã dòng thoại PCM 64Kbps luật Avà luật à là bắt buộc (giao thức G.711), ngoài ra bộ CODEC có thể thêm các chức năng mã hoá và giải mã theo các kiểu nh : G729, G.729A, G.723 Đối với bộ CODEC Video: đây là thành phần tuỳ… chọn, nó cung cấp cho thiết bị đầu cuối khả năng truyền nhận tín hiệu Video.

Cấu trúc kết nối

MC không xử lý trực tiếp một dòng dữ liệu media nào, việc xử lý sẽ cho MP đảm nhận, MP thực hiện việc trộn, chuyển mạch, xử lý từng dòng thời gian thực hiện trong hội nghị. Đối với các PC trong kết nối này chúng đóng vai trò nh một đầu cuối H.323 Vì vậy nó phải có chức năng Multimedia, có phần mềm phục vụ cho dịch vụ thoại Internet. Trao đổi bản tin báo hiệu cuộc gọi giữa chúng thông qua kênh báo hiệu nối trực tiếp giữa hai Gatekeeper theo thủ tục đợc trình bày trong các phần trên.

Trong trờng hợp kết nối có liên quan đến hai mạng LAN mà các Gatekeeper của chúng không có kênh báo hiệu nối trực tiếp với nhau ( Hình 2) thì để thực hiện cuộc gọi chúng phải thông qua một hay nhiều Gatekeeper khác đóng vai trò làm cầu nối.

Hoạt động của VoIP

Thủ tục báo hiệu cuộc gọi trong mạng VoIP tuân theo các khuyến nghị H.323, H.225.0 và H.245 của ITU_T, trong trờng hợp cuộc gọi có thêm yêu cầu mã hoá và bảo mật thì quá trình báo hiệu và xử lý cuộc gọi còn phải tuân theo khuyến nghị H.235 của ITU. - Giai đoạn dịch vụ cuộc gọi: Ngời dùng trao đổi thông tin với nhau, các dịch vụ giám sát chất lợng hoạt động, điều khiển thông lợng đờng truyền và các dịch vụ bổ trợ khác. Trong khi ngời dùng trao đổi thông tin với nhau, các dịch vụ giám sát chất lợng hoạt động, thay đổi thông lợng cuộc gọi, điều khiển thông lợng đ- ờng truyền, thông báo trạng thái, các dịch vụ bổ trợ khác đợc tiến hành một hành một đồng thời.

Cuộc gọi có thể đợc giải phóng bởi trong các thiết bị: thiết bị đầu cuối H.323, gateway (khi đầu cuối trong mạng Swith Circuit Network kicks hoạt giải phóng cuộc gọi ), gatekeeper.

Các u, nhợc điểm của VoIP 1 Các u điểm của VoIP

- 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) nhng 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 lu lợng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lợng thoại tốt nhất có thể có, nếu lu lợng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lợng thoại chấp nhận đợc nhằm phục cụ cùng một lúc nhiều ngời nhất. Để cho chất lợng dịch vụ có thể chấp nhận đợc, cần phải có một kỹ thuật nén tín hiệu có tỉ số nén lớn, có khả năng tái tạo các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec… (Coder và Decoder) phải nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn.

Hạn chế về chất lợng dịch vụ có nguyên nhân không phải do công nghệ VoIP mà do chính sách về chất lợng đợc thiết lập trớc đó trên mạng Internet: dịch vụ chỉ đợc cung cấp với chất lợng “tốt nhất có thể” (best- effort) và do đó không đảm bảo hoàn toàn yêu cầu trong truyền tín hiệu thoại.