2.1.1 Giới thiệu chung về VOIP
Ngày nay cỏc dịch vụ viễn thụng rất phong phỳ và đa dạng bao gồm cỏc dịch vụ truyền thống đó tồn tại trong thời gian dài và cỏc dịch vụ mới được phỏt triển trong thời gian gần đõy. Tiền đề của nú chớnh là sự phỏt triển của cụng nghệ điện tử và cụng nghệ mạng. Cụ thể hơn, chỳng ta cú thể núi rằng sự đa dạng của cỏc dịch vụ viễn thụng bắt nguồn từ sự phỏt triển của cỏc cụng nghệ liờn quan như truyền dẫn, xử lý tớn hiệu, chuyển mạch và cụng nghệ phần mềm.
Internet đang đi tiờn phong trong việc mở ra cỏc hỡnh thức mới cho việc liờn lạc của con người như e-mail, núi chuyện tại chỗ (live chat) và news- group. Tuy vậy Internet cũng cú thể được sử dụng cho cỏc hỡnh thức liờn lạc cổ điển như người dựng cú thể gọi điện thoại bằng Internet. Khi gọi điện thoại qua Internet thỡ tiếng núi của người gọi và tiếng núi của người nhận sẽ được chia nhỏ thành cỏc gúi tin. Cỏc gúi tin này được chuyển đi qua mạng bằng cỏch sử dụng giao thức TCP/IP của Internet. Đõy chớnh là cụng nghệ VOIP (Voice Over Internet Protocol). VOIP là một cơ hội tốt để thiết kế cỏc hệ thống truyền thụng Multimedia toàn cầu cú thể thay thế mạng viễn thụng hiện nay về mặt chức năng mà khụng làm trở ngại đến di sản cụng nghệ cũ đó tồn tại từ lõu đời.
Một ưu điểm quan trọng của VOIP là cỏc dịch vụ phi thoại, chẳng hạn cỏc ứng dụng lưu trữ hay cỏc ứng dụng truyền dữ liệu cú thể chia sẻ cơ sở hạ tầng với hệ thống VOIP. Thật vậy, cựng một cơ sở đầu cuối cú thể sử dụng cho cả truyền thoại và truyền dữ liệu dựng cụng nghệ chuyển mạch gúi. Cụng nghệ chuyển mạch gúi xem cỏc gúi tin của cỏc mẫu thoại cũng như cỏc gúi tin dữ liệu như những đơn vị dữ liệu bỡnh thườgn và truyền chỳng qua mạng Internet, việc cũn lại cảu cỏc đầu cuối là xử lý cỏc luồng dữ liệu đến đỳng với chức năng của chỳng. Hơn nữa điều này giỳp cho việc triển khai cỏc dịch vụ gia tăng
hệ thống cú thể truyền cả hỡnh ảnh cho cỏc cuộc hội thoại video, truyền hỡnh Internet … Điều này giỳp cho việc triển khai VOIP núi riờng và cỏc dịch vụ gia tăng trong tương lai núi chung mà khụng cần đầu tư hơn cỏc ứng dụng đó cú sẵn.
VOIP là gỡ?
Đầu năm 1995 cụng ty VOCALTEC đưa ra thị trường sản phẩm phần mềm thực hiện cuộc thoại qua internet đầu tiờn trờn thế giới. Sau đú cú nhiều cụng ty đó tham gia vào lĩnh vực này. Thỏng 3 năm 1996, VOLCALTEC kết hợp với DIALOGIC tung ra thị trường sản phẩm kết nối mạng PSTN và Internet. Hiệp hội cỏc nhà sản xuất thoại qua mạng mỏy tớnh đó sớm ra đời và thực hiện chuẩn hoỏ dịch vụ thoại qua mạng internet. Việc truyền thoại qua internet đó gõy được chỳ ý lớn trong những năm qua và đó dần được ứng dụng rộng rói trong thực tế.
VoIP là cụng nghệ truyền tải cỏc cuộc liờn lạc thoại bằng cỏch sử dụng giao thức Internet (Internet protocol - IP). Điện thoại truyền thống được thực hiện dựa trờn cụng nghệ chuyển mạch kờnh mà ở đú cho phộp giải quyết vấn đề thời gian thực. Giao thức IP dựa trờn cụng nghệ chuyển mạch gúi mà trước đõy chỉ được dựng để truyền dữ liệu hoặc cỏc ứng dụng mạng internet. Do đú việc truyền thoại dựa trờn giao thức IP là giải phỏp truyền thoại dựa trờn cụng nghệ chuyển mạch gúi, điều này mang lại nhiều lợi ớch cho người sử dụng cũng như cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện VoIP người ta phải sử dụng cỏc kỹ thuật cho phộp thực hiện cỏc cuộc gọi với thời gian thực, đú là cỏc giao thức Real Time Stream Protocol (RTSP), Secsion initiation Protocol (SIP).
2.1.2 Hoạt động của VOIP
VOIP cú thể được thực hiện bằng hai cỏch: Cỏch thứ nhất:
Là sử dụng mỏy tớnh cựng với phần cứng và phần mềm đặc biệt để gọi điện.
Cỏch thứ hai:
Người ta thường gọi là điện thoại Internet (Internet Telephony) thỡ người gọi điện thoại bằng điện thoại thụng thường, ngoại trừ việc cuộc điện đàm này được truyền qua Internet chứ khụng phải là qua dịch vụ điện thoại thụng
thường. Điều này sẽ giỳp giảm chi phớ đỏng kể, đặc biệt là với cỏc cuộc điện thoại đường dài.
Tớnh cỏch mạng của việc sử dụng PC để gọi điện thoại qua Internet chớnh là giỏ cả. Nếu hai người sử dụng đều cú mỏy tớnh kết nối vào Internet thỡ thực tế họ khụng phải trả tiền cho cuộc gọi mà chỉ phải trả tiền cho dịch vụ truy cập Internet như khi người dựng sử dụng cỏc dịch vụ khỏc của Internet như tỡm kiếm trờn trang Web hay sử dụng email, cuộc gọi cú thể thực hiện đến bất kỡ nơi nào trờn thế giới mà chỉ cần truy cập Internet. Tuy nhiờn, chỉ cú thể thực hiện được cuộc gọi từ hai người đều cú PC, do vậy người sử dụng vẫn chưa thể thay thế điện thoại truyền thống bằng dịch vụ này. Hơn nữa, hiện nay cỏc chương trỡnh cho phộp hai người dựng núi chuyện thụng qua PC thường khụng hỗ trợ nhau, do đú thường yờu cầu hai người sử dụng cựng một chương trỡnh. Cú rất nhiều phần mềm phục vụ cho việc gọi điện thoại qua Internet. Tuy vậy khụng cú chương trỡnh phần mềm nào cho phộp dựng điện thoại để gọi. Thay vào đú người dựng sẽ núi vào micro được gắn với mỏy tớnh và nghe qua loa và card õm thanh. Tuy mỗi phần mềm của cỏc hóng khỏc nhau cú cỏch thức hoạt động khỏc nhau, nhưng nhỡn chung chỳng đều cú một cỏch chung để chỳng ta thực hiện cuộc gọi. Để thực hiện cuộc gọi, ta phải biết địa chỉ Internet của người bị gọi. Thụng thường được cung cấp dưới dạng cỏc tờn gọi hay cỏc biệt danh (nick name), sau khi đó kết nối được với người bị gọi, cuộc gọi được bắt đầu.
Một chương trỡnh miễn phớ thụng dụng cho phộp cỏc người sử dụng cú thể núi chuyện qua Internet bằng PC là chức năng Voice Chat của phần mềm Yahoo Messenger.
Nếu núi chuyện qua Internet mà sử dụng điện thoại bỡnh thường thỡ cỏch thức hoạt động sẽ khỏc đi. Người dựng sẽ thực hiện cuộc gọi như bỡnh thường. Tuy vậy, sau khi người gọi núi, tiếng núi sẽ được số hoỏ và chuyển thành cỏc gúi tin IP. Sau đú chỳng được chuyển đi sử dụng cựng một cụng nghệ TCP/IP giống như là chuyển cỏc gúi tin bỡnh thường trờn Internet. Ở đầu kia của đường dõy, dữ liệu tiếng núi đó được số hoỏ lại được chuyển đổi thành tớn hiệu tương tự và được phỏt ra loa của người nhận.
Gọi điện thoại qua Internet dựng PC.
Mặc dự mỗi phần mền cú một giao diện riờng, cú cỏc chức năng cũng như cỏch thức gọi khỏc nhau, nhưng phần này sẽ tập chung giới thiệu một cỏch tổng quỏt nhất cỏch thức của cỏc cuộc gọi qua Internet, xem xột cỏch cỏc cuộc gọi diễn ra và so sỏnh vỡ cỏch thứ hai là sử dụng điện thoại để gọi qua Internet.
1. Bước đầu tiờn là người sử dụng phải kết nối vào Internet nhờ một nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet, sau đú sử dụng một chương trỡnh để gọi điện qua Internet, khi được kết nối với một danh sỏch cỏc người cú thể nhận cuộc gọi, đú là cỏc người cũng đang kết nối vào mạng Internet (online) và sử dụng cựng một phần mềm hội thoại.
2. Người gọi chọn một người đang online bằng việc lựa chọn tờn (thường là biệt danh-nick name) của người đú trong danh sỏch. Khi đú, tờn của người được chọn sẽ được phõn giải địa chỉ Internet của người đú sử dụng dịch vụ DNS (Domain Name Service).
3. Khi người gọi bắt đầu thực hiện cuộc gọi, DNS phải thực hiện phõn giải địa chỉ từ tờn của người gọi và người bị gọi ra địa chỉ IP, sau đú cuộc gọi sẽ được thiết lập, mỏy tớnh của người gọi sẽ bỏo cho người nhận biết là cú người cần liờn lạc. Nếu người bị gọi chấp nhận thực hiện cuộc gọi qua mỏy tớnh của mỡnh thỡ hai người cú thể bắt đầu núi chuyện qua micro và nghe qua loa hay headphone.
4. Khi người dựng núi vào microphone, phần mềm sẽ chuyển giọng núi thành cỏc tập tin chứa dữ liệu nhị phõn để mỏy tớnh cú thể đọc được. Nú cũng nộn dữ liệu tiếng để tệp nhỏ hơn và cú thể truyền qua Internet nhanh hơn vỡ thực tế cỏc tập tin õm thanh cú dung lượng rất lớn.
5. Phần mềm cũng thực hiện giỏm sỏt và điều khiển cuộc gọi. Nếu đú là nối với Internet tốc độ cao thỡ nú sẽ tạo tập tin õm thanh mang chất lượng tốt hơn, nếu đú là nối kết với Internet tốc độ thấp thỡ tập tin õm thanh sẽ cú chất lượng kộm hơn vỡ cú thể sẽ phải mất nhiều thời gian để truyền cỏc tập tin qua mạng Internet.
6. Phần mềm sẽ chia cỏc tập tin mang giọng núi thành cỏc gúi tin để gửi qua Internet sử dụng giao thức TCP/IP. Quỏ trỡnh này khỏ phức tạp và bao gồm nhiều cụng đoạn.
7. Cỏc gúi tin được gửi tới người nhận, ở đõy phần mềm mỏy tớnh của người nhận sẽ thực hiện theo chiều ngược lại, cỏc gúi tin sẽ được gión nộn và được phỏt ra loa của người nhận. Đụi khi cỏc gúi tin được gửi tới cú trục trặc tức là một vài gúi tin cú thể bị thất lạc, đến trễ hay trựng lặp, khi đú phần mềm phải quyết định xõy dựng lại cỏc gúi tin đú căn cứ vào cỏc gúi tin trước đú để đảm bảo chất lượng õm thanh cú thể được khụi phục một cỏch chớnh xỏc nhất cú thể. Khi cỏc gúi tin bị mất đến trễ thỡ phần mềm phải quyết định bỏ cỏc gúi tin này đi.
Cỏch gọi điện thoại qua Internet sử dụng điện thoại truyền thống
Khi người dựng sử dụng mỏy điện thoại thụng thường để thực hiện cuộc gọi thỡ cả trong cấu hỡnh mạng và phương thức hoạt động cũng phải khỏc đi vỡ cú một phần cuộc gọi sẽ đi qua mạng PSTN nờn cần cú một số thiết bị khỏc làm cầu nối giữa mạng PSTN và mạng Internet. Cấu hỡnh và chức năng của chỳng sẽ được nghiờn cứu kỹ ở phần sau. Quỏ trỡnh thực hiện một cuộc gọi:
1. Khi cuộc gọi được thực hiện, đầu tiờn tớn hiệu sẽ đi qua mạng điện thoại chuyển mạch cụng cộng (PSTN-Public Switching Telephone Network) giống như cỏc cuộc điện thoại bỡnh thường. Đến đõy chưa cú sự khỏc nhau nào giữa chỳng.
2. Tớn hiệu sau đú được gửi đến một cổng thoại IP (IP Voice Gateway) đặc biệt cổng này là một mỏy chủ cựng với phần mềm của mỏy chủ. Nú cú thể được đặt tại chi nhỏnh của cụng ty điện thoại hoặc cũng cú thể được đặt tại một địa điểm khỏc. Cổng nối sẽ chuyển đổi tớn hiệu tiếng núi thành tớn hiệu số rồi nộn nú lại. Nếu khụng nộn, tệp tin của cuộc hội thoại cú thể rất lớn để cú thể truyền kịp thời qua mạng Internet.
3. Cổng nối sẽ chia nhỏ tớn hiệu tiếng núi đó được số hoỏ và nộn thành
cỏc gúi tin IP. Cỏc gúi tin này sau đú cũng được đúng gúi theo cỏc
khuụn dạng nhất định và sau đú được gửi đi qua Internet giống như
cỏc gúi tin IP khỏc bằng cỏc giao thức TCP/IP.
4. Cỏc gúi tin được chuyển tới cổng thoại gần đầu kia nhất của cuộc hội thoại. Cổng nối tiếng núi IP tại nơi nhận sẽ thu cỏc gúi tin, giải nộn, chuyển chỳng trở lại dạng ban đầu và sau đú gửi chỳng qua mạng
5. Tớn hiệu thoại sẽ truyền qua mạng PSTN giống như cỏc cuộc gọi điện thoại khỏc. Người nhận cuộc điện đàm sẽ được bỏo bằng chuụng điện thoại như bỡnh thường. Khi người nhận núi qua điện thoại, tớn hiệu thoại sẽ được gửi đến cổng thoại IP gần nhất thụng qua mạng PSTN. Sau đú tớn hiệu thoại sẽ được xử lý như ở đầu kia của cuộc gọi. Như vậy, cỏc cuộc gọi điện qua Internet dựng điện thoại thụng thường thỡ gần như trong suốt với người sử dụng. Phần thay đổi cấu trỳc mạng, thiết lập dịch vụ là do nhà cung cấp dịch vụ (chẳng hạn như dịch vụ gọi 171 của Tổng cụng ty Viễn thụng Quõn đội Viettel) thực hiện. Thụng thường người sử dụng phải quay một mó số đặc biệt nào đú trước cỏch gọi thụng thường (171 hay 178). Mó số đặc biệt này sẽ dẫn đường cuộc gọi đến với dịch vụ của nhà cung cấp. Hơn nữa, chỉ một phần t ớn hiệu của cuộc gọi đi qua mạng Internet, phần cũn lại từ điện thoại của người sử dụng đến cổng thoại IP gần nhất phải được truyền qua mạng PSTN, do đú giỏ của cuộc gọi giảm đi đỏng kể nhưng khụng thể rẻ như cỏch thức gọi bằng PC.
Bờn cạnh hai cỏch gọi trờn, một số nhà cung cấp dịch vụ cũn cho phộp người sử dụng gọi đến bất kỳ mỏy điện thoại nào (cố định, di động ….) ở bất kỡ đõu trờn thế giới thụng qua trang Web của Cụng ty, cỏch thức hoạt động rất đơn giản, người gọi chỉ cần đăng ký một tài khoản và nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp cỏc thẻ nạp tiền (prepaid card) đối với hỡnh thức trả trước hay thanh toỏn qua thẻ tớn dụng với hỡnh thức trả tiền sau. Nếu là trả trước, người gọi nạp tiền cho tài khoản của mỡnh như cỏch sử dụng cho điện thoại di động trả tiền trước, sau đú tuỳ vào thời gian sử dựng mà tài khoản của người gọi sẽ bị trừ tiền dần. Giỏ cước cho cỏc cuộc gọi quốc tế tuỳ vào cỏc mó số của nước gọi đến nhưng thường rẻ hơn nhiều so với hỡnh thức điện thoại truyền thống.
Hiện nay dịch vụ này hoạt động rất sụi động, cú rất nhiều nhà cung cấp với giỏ thành rất rẻ. Dưới gúc độ kỹ thuật thỡ đõy là một thành tựu của sự kết hợp cụng nghệ thụng tin và mạng Viễn thụng.
2.1.3. So sỏnh giữa VOIP và mạng chuyển mạch điện thoại cụng cộng (PSTN)
VOIP cú một số khớa cạnh khỏc với mạng chuyển mạch điện thoại (PSTN-Private Switching Telephone Network) cả về thuật ngữ, cấu trỳc và cỏc giao thức. Sự khỏc nhau này ảnh hưởng đến thiết kế của cỏc dịch vụ VOIP. Về
cơ bản, VOIP dựa vào mụ hỡnh từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) cho sự truyền cỏc mẫu thoại. Cỏc giao thức bỏo hiệu giữa cỏc hệ thống đầu cuối bao hàm trong cuộc gọi . Cỏc bộ định tuyến xem cỏc gúi tin bỏo hiệu này như những gúi tin của cỏc mẫu thoại thụng thường cũng như bất kỡ gúi số liệu nào khỏc. Tuy nhiờn, để VOIP cú thể lợi dụng cỏc bộ định tuyến bỏo hiệu hoặc Proxy để hỗ trợ chức năng như xỏc định vị trớ người sử dụng, trong trường hợp này cỏc Proxy chỉ dựng cho định tuyến của cỏc thụng điệp bỏo hiệu khởi động. Cỏc gúi tin tiếp theo cú thể trao đổi trực tiếp tới cỏc thiết bị.
Cơ sở hạ tầng trong PSTN được sử dụng khụng hiệu quả, khi một cuộc gọi được yờu cầu thỡ hệ thống phải thực hiện kết nối một đường truyền vật lý thực sự thụng qua cỏc kờnh trung kế. Kờnh này sẽ bị cuộc gọi duy nhất đú chiếm dụng từ khi bắt đầu cuộc gọi cho đến khi kết thỳc cuộc gọi. Thực tế cuộc gọi điện thoại là khụng liờn tục, nghĩa là cú cỏc khoảng lặng (chiếm khỏ nhiều thời gian của cuộc gọi) giữa cỏc lời thoại, trong khoảng thời gian đú kờnh truyền thực sự bị lóng phớ. Sự lóng phớ này là khỏ lớn đối với cỏc cuộc gọi đường dài vỡ tài nguyờn bị chiếm dụng lớn. Trong khi đú, VOIP dựa trờn cụng nghệ chuyển mạch gúi, khụng cú sự thiết lập kờnh riờng, đường truyền chỉ thực sự bị chiếm dụng khi cú dữ liệu truyền, cỏc khoảng lặng giữa cỏc gúi tin cú thể sử dụng tuyến truyền thụng đú cho việc truyền gúi của cỏc cuộc thoại khỏc.
Bản thõn Internet là đa dịch vụ và cỏc dịch vụ là độc lập. Nú cung cấp cỏc cụng cụ truyền tải cỏc gúi tin end-to-end cho cỏc dịch vụ đó được triển khai tại cỏc hệ thống đầu cuối qua cỏc giao thức và phần mềm ở tầng cao hơn. Điều này làm cho nú dẫn đầu trong khả năng mềm dẻo và mở rộng. Trong Internet,
