Tài liệu trình bày tổng quan về công nghệ Voice over IP (VoIP), bao gồm các kiến trúc, giao thức và quy trình xử lý tín hiệu. Chất lượng dịch vụ (QoS) được khẳng định là một yếu tố quan trọng với thời gian trễ tối đa 150ms, cùng với các phương pháp để cải thiện QoS được đề cập. Ngoài ra, tài liệu cũng đề cập đến các giao thức như H.323 và SIP, chi tiết về cấu trúc và chức năng của các thành phần trong mạng VoIP.

1. Voice over IP Thực hiện: Nhóm 7 Cao Đức Quân Nguyễn Thị Thanh Quyên Nguyễn Văn Tài Trần Minh Tâm

3. Thay thế bằng VoIP

4. Noäi dung - Kieán truùc - Caùc protocol - Öu – nhöôïc ñieåm

5. Internet Protocol (IP) IP là một cơ chế truyền, một connectionless protocol nằm ở lớp network trong mô hình OSI Gói IP Header Checksum Flags Total length Data (Variable) Options (+Padding) Destination Address Source Address Protocol Time to live Fragment Offset Identification Type of Service IHL Version

6. Voice sang IP Analog Digital Voice CODEC: Analog sang Digital (PCM, ADPCM…) Nén Tạo Voice Datagram (phần dữ liệu trong gói IP) Gắn Header (RTP, UDP, IP, etc)

7. IP sang voice Digital Analog Voice Xử lý Header Re-sequence and Buffer Delay Giải nén CODEC: Digital sang Analog

8. Kiến trúc tổng quát Các mô hình cơ bản: VoIP Forum (thuộc IMTC) đã phát triển 3 cấu hình kết nối kết hợp giữa mạng IP và PSTN: PC to PC PC to phone Phone to phone

9. PC to phone

10. PC to PC

11. Phone to phone

12. Các thành phần của mạng VoIP

13. Chất lượng dịch vụ (QoS) Thời gian trễ tối đa để duy trì chất lượng tiếng nói còn tốt là 150 ms. Các phương pháp làm tăng QoS của VoIP: Tăng băng thông. cRTP: protocol truyền thời gian thực nén  giảm header từ 40 byte còn 2-4 byte, một cuộc gọi IP chỉ còn cần đường truyền 11.2 kpbs thay vì 24 kbps. Tạo hàng đợi. Ưu tiên cho IP RTP. Phân mảnh.

14. Signaling Process

15. ITU-T H series H.320 : ISDN H.321: B-ISDN (ATM) H.322: LAN (provide a guaranteed QoS) H.323: LAN (not provide a guaranteed QoS) H.324: low bit rate connection (PSTN and wireless applications)

16. H.323 Invironment

17. Caùc ñònh nghóa Multipoint Processor (MP): cung cấp khả năng xử lý tập trung các dòng dữ liệu, audio, video trong hội thoại đa điểm. MC: điều khiển tài nguyên, được gắn trong terminal, gateway, gatekeeper hay MCU. Multipoint Control Unit (MCU): gồm 1 MC (bắt buộc) và nhiều MP (tuỳ chọn).

18. H.323 Components

19. H.323 Protocols Call Control Data Audio Video A/V Control H.26x RTP RAS RTCP UDP G.7xx H.245 T.120 TCP IP H.225 Q.931

20. Gateway Cung cấp liên lạc 2 chiều, thời gian thực giữa các H.323 terminals trên LAN và các terminal khác trên WAN, hay H.323 gateway khác. Chuyển đổi định dạng truyền (PCM), các dòng điều khiển, âm thanh và dữ liệu từ các mạng khác nhau. Xử lý tín hiệu giữa 2 bên: khử tạp âm trên đường truyền, mã hóa/giải mã tín hiệu analog, đưa thông tin chuyển đổi vào dạng IP và truyền.

21. Gatekeeper Kiểm soát mọi hoạt động trong một miền: Dịch địa chỉ: E.164 telephone number  IP-based network address Cho phép truy nhập vào mạng dựa trên cuộc gọi, băng thông hiện hữu và các tiêu chuẩn khác. Đ iều khiển băng thông. Quản lý miền: Cung cấp các dịch vụ trên cho terminal, gateway và MCU đã đ ăng ký. Ngoài ra còn có các chức năng tùy chọn khác…

22. H.225 RAS - Tìm gatekeeper - Ñaêng kyù - Ñònh vò ñieåm cuoái - Caùc ñieàu khieån khaùc

23. H.245 Trao ñoåi thoâng tin khaû naêng Baùo hieäu keânh logic Ñieàu khieån luoàng Quyeát ñònh chuû tôù Caùc chæ thò khaùc

24. Call Signaling Direct

25. Call Signaling Gatekeeper – Routed

26. H.323 Both Endpoints Registered, Same Gatekeeper - Gatekeeper Routed Call Signaling

27. ARQ(1) AFC/ARJ(2) Setup(3) Call processing (4) ARQ(5) AFC/ARJ(6) Alerting (7) Connect (8) RAS Messages Call signaling Messages Ghi chú:

28. Session Initiation Protocol (SIP) - User agent (UA): goàm User Agent Client (UAC) vaø User Agent Server (UAS) - Network Server: coù caùc loaïi Proxy Redirect Registar Location

30. Thoâng ñieäp SIP INVITE BYE ACK OPTIONS REGISTER CANCEL

31. Thoâng ñieäp phaûn hoài Global Failure 6xx Server Error 5xx Client Error 4xx Redirection 3xx ACK 2xx Informational 1xx

32. H oaït ñoäng cuûa SIP SIP Addressing Locating Server SIP Transaction SIP Invitation Locating User Changing Session

33. Proxy Redirect Registrar Location SIP Servers UAC UAS UAC UAS Signaling messages between User Agent and Servers Ghi chú: Server functions are not necessarily located in the same physical device UAC: User Agent Client UAS: User Agent Server

34. Location server User Agent 1 User Agent 2 1. INVITE 7. 200 OK 8. ACK 4. INVITE 6. 200 OK 9. ACK 5. Ring Proxy Server

35. User Agent Registrar Server REGISTER 200 OK

36. Location server Redirect Server User Agent 1 1. INVITE 4. 302 Moved 5. ACK User Agent 2 7. Ring 6. INVITE 8. 200 OK 9. ACK

37. Media Gateway Control Protocol Ñieàu khieån caùc gateway: Trunking gateway Voice over ATM gateway Residential gateway Access gateway Business gateway Network access server Circuit hoaëc packet switch

38. MGCP Gôûi yeâu caàu töø Call Agent ñeán caùc gateway. Caùc yeâu caàu bao goàm: - Endpoint Configuration (EPCF) - Notification Request (RQNT) - Notify (NTFY) - Create Connection (CRCX)

39. MGCP - Modify Connection (MDCX) - Delete Connection (DLCX) - Audit Endpoint (AUEP) - Audit Connection (AUCX) - Restart In Progress (RSIP)

40. Moät soá Protocol hoã trôï VoIP Multicast IP, RTP , RTCP , RSVP , RTSP, ENUM ,SDP ………..

41. Multicast IP Ñaây laø giao thöùc söû duïng cô cheá one-to-many packet transport nghóa laø :sender gôûi ñi döõ lieäu vaø cho pheùp nhieàu receiver trong nhoùm ñöôïc pheùp nhaän döõ lieäu ñoù Hình minh hoaï:

42. Multicast IP M oät soá öùng duïng maø giao thöùc hoã trôï nhö: Audio and video conferencing , news broadcast , distance learning ……

43. Multicast IP

44. Real-Time Protocol Chia l aøm 2 phaàn: Real-Time transport protocol(RTP) Real-Time Control protocol(RTCP) RTP: coù nhieäm vuï mang caùc döõ lieäu coù tính chaát thôøi gian thöïc (real-time) . RTCP:coù nhieäm vuï giaùm saùt chaát löôïng dòch vuï vaø mang caùc thoâng tin veà caùc thaønh vieân ñang tham gia trong nhoùm

45. Real-Time Transport Protocol (RTP) Cung caáp nhöõng dòch vuï phaân phoái döõ lieäu end-to-end maø ñoøi hoûi hoã trôï thôøigian thöïc nhö interactive audio and video. Caùc dòch vuï ñöôïc giao thöùc cung caáp laø: Payload type identification Sequence number Timestampinng Delivery monitoring

46. Real-Time Transport Protocol(RTP) The RTP header format V=2 P X CC M PT Sequence Number Timestamp Synchronization Source (SSRC) identifier Contributing Source(CSRC) identifier ………… Defined by profile Length Header extension ……… 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Bits RTP Header (fixed)I Inserted By Mixer (Optional) Header extension (Optional and Variable length)

47. Real-Time Transport Protocol(RTP) The RTP header format Version(V,2bits):cho bi eát phieân baûn RTP naøo ñöôïc söû duïng Padding(p,1bit):caàn thieát cho moät soá giaûi thuaät maät maõ Extension(x,1):qui ñònh coù hay khoâng header môû roäng theo sau CSRC count(CC,4bits):chöùa soá danh ñònh (identifiers) cuûa CSRC

48. Real-Time Transport Protocol(RTP) The RTP header format Marker(M,1bit):b aùo hieäu caùc söï kieän quan troïng nhö caùc frame bieân (ñaàu /cuoái trong 1 goùi tin) Payload type(PT,7bits):nhaän daïng format cuûa döõ lieäu vaø quyeát ñònh caùch bieân dòch chuùng Sequence number(16 bits) Timestamp(32 bits):cho bieát caùch laáy maãu cuï theå trong byte ñaàu tieân ôû phaàn döõ lieäu SSRC(32 bits): cho bieát nguoàn ñeå ñoàng boä ñöôc laáy töø ñaâu.

49. Real-Time Control Protocol (RTCP) Giao t höùc hoaït ñoäng döïa treân vieäc truyeàn caùc thoâng tin ñieàu khieån ñònh kì ñeán caùc thaønh vieân trong nhoùm. Moät soá chöùc naêng cô baûn cuûa giao thöùc ñöôïc ñònh nghóa trong RFC 1889: Giaùm saùt chaát löôïng vaø ñieàu khiaån taéc ngheõn Xaùc ñònh nguoàn Ñoàng boä moâi tröôøng Ñieàu chænh thoâng tin ñieàu khieån

50. RTCP Function Giaùm saùt chaát löôïng vaø ñieàu khieån taéc ngheõn:cung caáp thoâng tin veà chaát löôïng phaân phoái döõ lieäu cho öùng duïng.Qua ñoù beân phaùt/thu seõ ñieàu chænh caùch truyeàn cho phuø hôïp cuõng nhö xaùc ñònh taéc ngheõn laø cuïc boä,töøng phaàn töø ñoù tính ñöôïc hieäu suaát maïng. Xaùc ñònh nguoàn :cho bieát teân ngöôøi söû duïng , ñòa chæ e-mail, ñieän thoaïi …..

51. RTCP Function Ñoàng boä moâi tröôøng:giuùp cho vieäc ñoàng boä giöõa aâm thanh vaø hình aûnh Ñieàu chænh thoâng tin ñieàu khieån:ñieàu chænh löôïng thoâng tin ñieàu khieån cho phuø hôïp khi soá löôïng ngöôøi tham döï taêng cao .Vì khi ñoù ñoøi hoûi löu löôïng ñieàu khieån raát lôùn chieám duïng nhieàu taøi nguyeân maïng.

52. Ưu - Nhược điểm Ưu điểm Thông tin được nén dung lượng thấp giảm được lưu lượng mạng Có cơ chế phát hiện khoảng lặng không có tiếng nói làm tăng hiệu suất so với mạng PSTN. …  Tiết kiệm băng thông

53. Ưu - Nhược điểm Ưu điểm Truyeàn voice döôùi daïng soá neân choáng nhieãu toát.

54. Ưu - Nhược điểm Ưu điểm Cơ sở hạ tầng có sẵn: Internet PSTN

55. Ưu - Nhược điểm Ưu điểm Dịch vụ đa dạng: Có thể áp dụng cho hầu hết các yêu cầu của giao tiếp thoại, từ cuộc đàm thoại đơn giản cho đến cuộc gọi hội nghị nhiều người phức tạp Fax over IP (FoIP) Click-2-Dial Video Conference, voice chat, voice mail …

56. Ưu - Nhược điểm Ưu điểm Cơ động Giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) cho phép thay đổi vị trí của điện thoại bất cứ nơi nào ta muốn mà vẫn không thay đổi số điện thoại Chỉ cần click chuột để thực hiện cuộc gọi …

57. Ưu - Nhược điểm Như ợ c điểm Khó đạt được thời gian thực Do: - Kỹ thuật nén - Mạng số liệu được xây dựng không cho mục đích truyền thoại thời gian thực Tiếng vọng.

58. Lợi ích Giảm chi phí điện thoại đường dài (ghép kênh thống kê thay TDM,v.v…) Đơn giản hóa: Mạng voice và dữ liệu dùng chung tối thiểu hóa các thiết bị trong một cơ sở hạ tầng. Các ứng dụng đa dịch vụ và đa phương tiện

59. VoIP trong tương lai FoIP thay thế nhanh chóng dịch vụ Fax truyền thống Khi hệ thống đa phương tiện ngày càng được phát triển, khi Camera trở thành một thiết bị chuẩn của máy tính cá nhân  Nhu cầu truyền voice, video qua mạng càng cao

60. Taøi lieäu tham khaûo Voice over IP: protocols and standards – Rakest Arora H.323 – Web proforum tutorials http://www.iec.org Voice over IP: Fundamentals – Jonathan Davidson, James Peters Voice over IP technologies: Building the Converged Network – Mark A. Miller www.ebooks.vdcmedia.com Configuring Cisco Voice over IP – Cisco Press