PBX hay còn gọi là PABX - Private Automatic Branch Exchange là hệ thống tổng đài nội bộ được đặt tại nhà thuê bao, từ Automatic ở đây muốn nói đến là hệ thống tổng đài điện tử tự động nhưng hiện nay đa số là tổng đài PBX điện tử tự động nên từ trên thực sự không còn cần thiết nữa.
PBX với mục tiêu chia sẻ nhiều thuê bao nội bộ gọi ra thế giới bên ngoài thông qua một vài đường trung kế hay nói một cách khác PBX là hệ thống trung chuyển giữa các đường dây điện thoại bên ngoài từ công ty điện thoại và máy điện thoại nội bộ trong tổng đài PBX. Vì thế nên số lượng máy điện thoại nội bộ luôn nhiều hơn số đường dây nối đến PBX từ bên ngoài.
PBX thực hiện chuyển mạch cuộc gọi các máy điện thoại nội bộ với nhau và với các máy điện thoại bên ngoài thông qua đường trung kế. Đồng thời thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi điện thoại từ bên ngoài vào các máy điện thoại nội bộ.
Ngoài việc chuyển mạch cuộc gọi PBX cung cấp nhiều tính năng sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau của khách hàng mà bản thân các đường dây điện thoại từ công ty điện thoại kết nối đến không thể thực hiện được, các tính năng như tương tác thoại(IVR), Voicemail, phân phối cuộc gọi tự động(ADC)…
Hiện nay với việc phát triển mạnh mẽ của công nghệ VoIP, chúng ta còn có thêm thuật ngữ IP PBX. Đây là hệ thống chuyển mạch PBX với công nghệ Voip.
*Các âm hiệu và các tín hiệu cơ bản của tổng đài:
Các âm hiệu (tone) là các tín hiệu âm thanh mà tổng đài gọi đến các thuê bao để thông báo, bao gồm các âm hiệu sau:
3.1.1 Âm hiệu mời quay số (Dial tone)
Âm hiệu này báo cho thuê bao biết tổng đài sẵn sàng nhận số từ thuê bao. Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số φ = 425±25Hz (Hình 3.1), nhịp là liên tục, méo hài <1% và được phát liên tục cho tới khi bắt đầu quay số thứ nhất trong
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 46 -
trường hợp người gọi nhấc máy nhưng không quay số khoảng 15s thì tổng đài sẽ ngưng phát Dial tone và phát Busy tone vế phía thuê bao.
Hình 3.1: Âm hiệu Dial tone
3.1.2 Âm hiệu báo bận (Busy tone)
Âm hiệu này được tổng đài báo cho thuê bao gọi biết thuê bao bị gọi đang bận, trung kế bận, hết thời gian quay số. Âm hiệu này có tần số f=425±25Hz, ngắt nhịp 0,5s có và 0,5s không (Hình 3.2).
Hình 3.2: Âm hiệu báo bận
Nếu các đường dây thông thoại không bị bận thì tổng đài phải nhận biết các số thuê bao gọi và xem xét:
- Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nối dài.
t φ=425±25Hz v 0,5s không 0,5s có t v φ=425±25Hz
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 47 -
- Nếu số đầu không nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ như một liên đài qua trung kế và gởi toàn bộ phần định vị số quay sang tổng đài đối phương để giải mã.
- Nếu số đầu là mã gọi chúc năng đặc biệt thì tổng đài sẽ phục vụ chức năng đó để phục vụ cho thuê bao.
3.1.3.Âm hiệu hồi âm chuông (Ring back tone)
Khi tổng đài cấp chuông cho thuê bao bị gọi đồng thời cung cấp cho thuê bao gọi âm hiệu hồi âm chuông để báo cho thuê bao gọi biết đã kết nối với thuê bao đối phương, chờ thuê bao đối phương nhấc máy. Âm hiệu này có tần số φ=425±25Hz (Hình 3.3), cùng nhịp với dòng chuông.
Hình 3.3: Âm hiệu ring back tone
3.1.4.Tín hiệu chuông (Ring tone)
Nếu thuê bao bị gọi đang rỗi, tổng đài sẽ cấp dòng chuông để rung chuông cho thuê bao bị gọi. Tín hiệu chuông là dòng AC hình sin hoặc xung có tần số f=20 đến 25Hz (Hình 3.4), điện áp từ 75 đến 95Vrms , 2s có, 4s không.
Hình 3.4: Âm hiệu rung chuông
t 4s không 2s có v φ=425±25Hz 4s không 2s có t v φ=20±25Hz
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 48 -
3.1.5 Tín hiệu số quay:
* Quay số bằng xung thập phân (Pulse):
Là trường hợp quay số bằng đĩa quay, mạch vòng được ngắt hoặc đóng bởi một chuyển mạch được kết nối với một cơ cấu quay số. Các chuỗi xung đồng nhất được tạo ra tương ứng với số quay .
Số 1: 1 xung Số 2: 2 xung Số 3: 3 xung Số 4: 4 xung … Số 9: 9 xung Số 0: 10 xung
Mỗi chu kỳ xung thường là thường là 100ms, trong đó chu kỳ làm việc khoảng 33%. Khoảng cách giữa hai chuỗi xung > 500ms.
Các số quay thuê bao được truyền đến tổng đài bằng cách ngắt dòng đường dây theo tỷ số thời gian quy định tạo thành chuỗi xung quay số. Số quay là số xung trên đường dây nên phương pháp này gọi là phương pháp quay số bằng xung thập phân.
* Quay số bằng tín hiệu đa tần DTMF (Dial Tone Multi Frequency).
Khi sử dụng DTMF để quay số, các số được chọn bởi ma trận nút bấm (Hình 3.5), mỗi nút bấm tương ứng với một số hoặc một ký tự biễu diễn bằng một cặp tần số. Mỗi cặp tần số (Tone) xuất hiện tối thiểu là 40ms, thời gian tối thiểu giữa hai số là 60ms.
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 49 -
Hình 3.5: Ma trận nút nhấn
Quay số bằng DTMF nhanh hơn nhiều lần (10 lần) so với quay số bằng xung thập phân.
3.2 PSTN – Public Switched Telephone Network
PSTN là mạng chuyển mạch điện thoại công cộng hay nói cách khác là mạng kết nối tất cả các hệ thống tổng đài chuyển mạch-mạch.
Để hiểu rõ hơn hãy xem xét mạng PSTN với mạng Internet về khía cạnh chuyển thoại trên đó. Chuyển mạch mạch muốn thực hiện cuộc gọi giữa hai thuê bao thì hệ thống phải giành riêng một kênh truyền 64kbps để chuyển tải tín hiệu thoại trên đó, còn cuộc gọi điện thoại trên mạng Internet thì tín hiệu thoại được đóng gói và chuyển đi trên cùng kênh truyền với nhiều dịch vụ khác. Vì lẽ đó chất lượng cuộc gọi trên mạng PSTN bao giờ cũng tốt hơn trên mạng Internet nhưng đổi lại chi phí lại đắt hơn rất nhiều, đặc biệt là các cuộc gọi quốc tế, nên phải cần cân nhắc kỹ khi sử dụng.
PSTN được phát triển trên chuẩn ITU (International Telecommunication Union) còn mạng Internet được phát triển trên chuẩn IETF (Internet Engineering Task Force) cả hai mạng trên đều sử dụng địa chỉ để định tuyến cuộc gọi, PSTN sử dụng các con số điện thoại để chuyển mạch cuộc gọi giữa các tổng đài điện thoại trong khi đó trên mạng Internet, địa chỉ IP sẽ được sử dụng để định tuyến các gói thoại. 697 770 852 941 1209 1336 1477 1633 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 50 -
3.3 TDM – Time Division Multiplexing
TDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia thời gian nhiều tín hiệu có thể truyền đồng thời trên một đường truyền, TDM được sử dụng chuyển thoại trong hệ thống mạng PSTN. Có hai chuẩn ghép kênh TDM cơ bản là E1 với 30 kênh thoại trên một khung tốc độ 2Mbps và T1 với 24 kênh thoại tốc độ 1.5Mbps.
3.4 Các hình thức báo hiệu giao tiếp TDM.
3.4.1 FXO và FXS
FXO (Foreign Exchange Office) là thiết bị nhận tín hiệu từ tổng đài gửi đến như dòng chuông, tín hiệu nhấc gác máy, tín hiệu mời quay số, gửi và nhận tín hiệu thoại… FXO giống như máy Fax hay modem dial-up 56k vậy. Dùng để kết nối với đường dây điện thoại.
FXS (Foreign Exchange Station) là thiết bị tại nơi cung cấp đường dây điện thoại, thiết bị FXS sẽ cung cấp tín hiệu mời quay số(dialtone), dòng chuông, hồi âm chuông(ring tone). Trong đường dây Analog FXS cung cấp dòng chuông và điện áp cho điện thoại hoạt động ví dụ FXS cung cấp điện áp -48VDC đến máy điện thoại Analog trong suốt thời gian đàm thoại và cung cấp 90VAC (20hz) để phát điện áp rung chuông. Thiết bị FXS phát còn thiết bị FXO nhận.
Card TDM sử dụng trong hệ thống asterisk thường tích hợp vừa thiết bị FXO vừa là thiết bị FXS(Giống bộ ATA). FXO để kết nối với đường dây điện thoại còn FXS dùng để kết nối với máy điện thoại analog thông thường dùng để chuyển mạch cuộc gọi TDM qua hệ thống asterisk.
Có thể tóm tắt:
- FXS được kết nối với FXO giống với đường dây điện thoại nối với máy điện thoại.
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 51 -
Hình 3.6 a) Máy điện thoại vai trò FXO kết nối với FXS (PSTN), Hình b) PBXkết nối với FXO và FXS, Hình c) ATA đóng vai trò như FXS để kết nối
với máy điện thoại vai trò FXO.
3.4.2 Báo hiệu Analog giữa đầu cuối và tổng đài
Khi chúng ta nhấc mấy điện thoại để gọi thì nghe tín hiệu mời quay số, khi cuộc gọi gọi đầu bên kia bị bận thì chúng ta nghe tín hiệu bận (busy tone) các loại tín hiệu như vậy gọi là các tín hiệu báo hiệu analog. Các tín hiệu như: mời quay số, tín hiệu bận, rung chuông, trạng thái nhấc gác máy. Các loại tín hiệu trên được trao đổi giữa thiết bị FXO và FXS.
Có nhiều phương thức báo hiệu khác nhau ứng với từng nơi sử dụng, vì thế tại nơi kết nối với đường dây điện thoại cần xem xét họ đang sử dụng phương thức báo hiệu gì, từ đó chúng ta khai thác loại tín hiệu báo hiệu cho thích hợp, các phương thức báo hiệu như Loop Start, Ground Start. Một minh họa cho việc sử dụng sai phương thức báo hiệu là khi chúng ta khai báo phương thức báo hiệu giữa hệ thống Asterisk và đường dây điện thoại khác nhau thì dẫn đến Asterisk sẽ không nhận biết được tín hiệu gác máy, điều này sẽ làm cho asterisk không báo giờ giải tỏa được cuộc gọi để thực hiện cuộc gọi mới.
3.4.3 Báo hiệu giữa các tổng đài
SS7 hệ thống báo hiệu số 7 được phát triển bởi AT&T và ITU là hệ thống báo hiệu chuyển các cuộc gọi giữa các tổng đài trong mạng PSTN. Trong hệ thống báo hiệu số 7 tín hiệu chuyển tải trên đường trung kế kết nối giữa hai tổng đài gồm
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 52 -
có hai mạch riêng, một cho thoại và một cho báo hiệu, như vậy thoại và báo hiệu có thể chuyển trên hai kênh vật lý khác nhau.
3.5 Thiết Bị VoIP
3.5.1 Voip Phone
Đây là thiết bị phần cứng kết nối với mạng VoIP giống như máy điện thoại để bàn thông thường nhưng dành cho VoIP, cần phải thực hiện cấu hình trước khi sử dụng.
Lưu ý một số tính năng khi thực hiện mua thiết bị điện thoại VoIP: - Low bandwidth : hỗ trợ Codec nào, G729 là tốt nhất hiện nay.
- Web Interface : Phải có giao tiếp thiết lập cấu hình thân thiện dễ sử dụng.
- Audio Interface : Có speaker phone hay không?
Hình 3.7: Điện thoại VoIP
Giá thành của điện thoại voip IP đắc hơn điện thoại thông thường, giá khoảng trên dưới 100$ một cái.
3.5.2 Softphone
Softphone là một phần mềm được cài trên máy tính thực hiện tất cả các chức năng giống như thiết bị điện thoại Voip, cần lưu ý khi sử dụng softphone là máy tính phải có card âm thanh, headphone và firewall không bị khóa.
Sử dụng softphone với hệ thống Asterisk nên dùng softphone với công nghệ giao thức mới dành cho Asterisk đó là IAX.
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 53 -
Hình 3.8: Điện Thoại Softphone
3.5.3 Card giao tiếp với PSTN
Muốn cho phép các máy điện thoại nội bộ trong hệ thống Asterisk kết nối và thực hiện cuộc gọi với mạng PSTN chúng ta cần phải có thiết bị phần cứng tương thích. Thiết bị phần cứng sử dụng cho hệ thống Asterisk do chính tác giả lập công ty Digium phân phối, đây cũng chính là ý tưởng lớn trong việc phân phối phần mềm Asterisk là hệ thống nguồn mở sử dụng miễn phí.
Thiết bị phần cứng thường ký hiệu bắt đầu bằng cụm từ TDMxyB trong đó x là số lượng port FXS, y là số lượng port FXO, ví dụ card TDM22B có nghĩa là có 2 port FXS và 2 port FXO.
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 54 -
3.5.4 ATA Analog Telephone Adaptors
ATA là thiết bị kết nối với điện thoại Analog thông thường đến mạng VoIP, một thiết bị ATA gồm có hai loại port: RJ-11 để kết nối với máy điện thoại analog thông thường còn RJ-45 để kết nối với mạng VoIP.
ATA thực sự là thiết bị FXS chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu số sử dụng cho mạng VoIP, để tận dụng máy điện thoại Analog nên trang bị thiết bị ATA thay vì phải trang bị điện thoại VoIP.
Thiết bị ATA sử dụng với giao thức IAX được Digium phân phối là thiết bị ATA được sử dụng rộng rãi với Asterisk có tên gọi là IAXy.
Hình 3.10: Thiết bị ATA
3.6 Codecs
Thuật Toán codecs (Compressor/De-compressor) là một tập các quy luật được sử dụng để chuyển đổi các tín hiệu thoại dạng Analog sang tín hiệu số và ngược lại.
Có nhiều thuật toán codec để thực hiện chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số dạng nhị phân (0,1) như G711, GSM, G729…Ứng với mỗi thuật toán có những ưu điểm riêng, đặc biệt là việc tối ưu sử dụng băng thông trên đường truyền.
Asterisk có thể hoạt động với nhiều định dạng file và chuẩn nén khác nhau. Bới vì nó là một phần mềm với cấu trúc mở nên nó dễ dàng hoạt động với các định dạng file và codec thêm vào.
Có hai chuẩn nén PCM 64kbps phổ biến, luật A và luật u. Cả hai điều sử dụng nén logarit để đạt được 12 đến 13 bit cho việc nén tuyến tính 8 bit. Nén logarit
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 55 -
làm giảm các tần số cao hay âm lượng lớn. Luật A tốt hơn trong việc nén tín hiệu mức thấp và có tỉ số nén tín hiệu trên nhiễu tốt hơn. Luật u thường được sử dụng ở Bắc Mỹ, còn luật A thường được sử dụng ở châu Âu.
Asterisk cung cấp việc chuyển đổi hoàn hảo giữa các chuẩn nén với nhau. Các chuẩn nén gồm có: Chuẩn nén Tốc độ 16 bit tuyến tính 128 kbps G.711u (luật u) 64 kbps G.711a (luật A) 64 kbps IMA-ADPCM 32 kbps GSM 6.10 12 kbps MP3 biến đổi LPC-10 2.4 kbps
Hình 3.11: Các thuật toán codec
Thêm vào đó, các chuẩn nén khác như G.723.1 và G.729 có thể đi qua một cách trong suốt. Thông thường, người ta sử dụng bộ nén và giải nén luật A, luật u hay tuyến tính cho băng DTMF. Hầu hết các chuẩn nén có độ mất mát dữ liệu tương đối lớn khi truyền fax.
Mục tiêu cuối cùng là các thuật toán đưa ra phải đảm bảo chất lượng cuộc gọi nhất và tiết kiệm băng thông nhất.
G729 là thuật toán codec tốt nhất hiện nay trong hệ thống VoIP. Với hệ thống Asterisk để sử dụng thuật toán này cần phải mua bản quyền sử dụng vì đây là codec không miễn phí sử dụng.
3.7 QoS – Quality of Service
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của dịch vụ, đối với VoIP đó là các yếu ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thoại.
3.7.1 Độ trễ
SVTH: NGUYỂN THANH HIẾU GVHD: Ths. PHẠM THỊ XUÂN PHƯƠNG NGUYỄN THANH PHƯỚC - 56 -
hưởng rất lớn đến chất lượng dịch vụ. Trễ được định nghĩa là khoảng thời gian tính từ lúc tín hiệu thoại đi từ miệng người nói tới tai người nghe. Trễ là yếu tố không thể tránh khỏi, độ trễ đối với mạng điện thoại truyền thống (mạng PSTN) khoảng từ