VoIP- điện thoại internet hay thường gọi là dịch vụ điện thoại dải rộng (Broadband Telephony) đang làm thay đổi ngành điện thoại thế giới. Trong môi trường doanh nghiệp đang dần dần thay thế kiểu điện thoại truyền thống để tận dụng các lợi ích và đặc điểm mà điện thoại internet mang lại. Công nghệ VoIP bắt đầu từ năm 1995 khi công ty VocalTel đưa ra một phần mềm điện thoại internet đầu tiên chạy trên máy tính cá nhân giống như điện thoại PC ngày nay sử dụng card âm thanh, micro loa. Phần mềm này gọi là Internet Phone. Một khuyết điểm khi đó là không có mạng dải rộng, phần mềm sử dụng modem do đó chất lượng thoại kém hơn rất nhiều so với điện thoại thông thường lúc đó. Tuy nhiên phần mềm này đã trở lên nổi tiếng đánh dấu một mốc quan trọng của việc ra đời điện thoại IP.
Vào năm 1998 theo thống kê lưu lượng thoại IP chiếm xấp xỉ 1% tổng lưu lượng thoại của Mỹ. Các nhà sản xuất thiết bị cố gắng nghiên cứu ra các thiết bị cho phép thông tin từ điện thoại thông thường sang PC và từ điện thoại sang điện thoại. Vào năm 2000 một số nhà sản xuất như là Cisco và Lucent đã đưa ra thiết bị có khả năng định tuyến và chuyển mạch lưu lượng thoại do đó lưu lượng thoại IP đã tăng lên hơn 3% tổng lưu lượng thoại (ở Mỹ).
Ngày nay các vấn đề liên quan đến chất lượng dịch vụ của VoIP đã được giải quyết đáng kể, lưu lượng VoIP được giành quyền ưu tiên so với các loại lưu lượng khác như dữ liệu để đảm bảo chất lượng cuộc gọi. Thu nhập từ VoIP vào năm 2005 là xấp xỉ 3 tỉ đô la và dự đoán vào năm 2008 sẽ là 8,3 tỉ đô la, điều này đạt được bởi một số yếu tố như là giảm giá thành, tăng cường các đặc điểm và tiện ích liên quan đến điện thoại IP. Với một số nhu cầu khác ngày càng ra tăng (Ví dụ như là nhu cầu về truyền hình ảnh qua IP) cho ta thấy tương lai đầy hứa hẹn của loại hình công nghệ này.
1.2 VoIP là gì ?
Voice over Internet Protcol (VoIP) là một chủ đề rộng tuy nhiên về cốt lõi đó là công nghệ cho phép truyền tải thoại từ người gửi tới người nhận thông qua mạng IP theo một chất lượng có thể chấp nhận được. Mạng IP đó là mạng máy tính sử dụng giao thức IP để truyền tải thông tin.
Định nghĩa “có thể chấp nhận được” phụ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể phụ thuộc vào việc thông tin một chiều hay hai chiều. Như là khi tín hiệu tiếng nói được chuyển tải là một phần của cuộc hội thoại diễn ra giữa hai người điều này có nghĩa là yếu tố thời gian thực phải được chú trọng, tổng thời gian trễ gửi và nhận phải thấp. Tuy nhiên khi tín hiệu tiếng nói được truyền là một phần của việc truyền thông tin một chiều ví dụ như đài phát thanh trực tuyến hoặc một bài diễn thuyết trực tuyến thì việc giới hạn về tổng thời gian trễ ít khắt khe hơn.
2. Các thành phần mạng VoIP
Theo các ngiên cứu của ETSI, cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP có thể bao gồm các phần tử sau:
• Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP
• Mạng truy nhập IP
• Mạng xương sống IP
• Gateway
• Gatekeeper
• Mạng chuyển mạch kênh
• Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng chuyển mạch kênh
Trong các kết nối khác nhau cấu hình mạng có thể thêm hoặc bớt một số phần tử trên.
Cấu hình chung của mạng điện thoại IP gồm các phần tử Gatekeeper, Gateway, các thiết bị đầu cuối thoại và máy tính. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một Gatekeeper và giao tiếp này giống với giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và Gateway. Mỗi Gatekeeper sẽ chịu trách nhiệm quản lý một vùng, nhưng cũng có thể nhiều Gatekeeper chia nhau quản lý một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều Gatekeeper.
Trong vùng quản lý của các Gatekeeper, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều Gatekeeper. Do đó các Gatekeeper phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau khi cuộc gọi liên quan đến nhiều Gatekeeper.
 |
| Cấu hình của mạng điện thoại IP |
A. Thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối là một nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP. Nó có thể được kết nối với mạng IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập.Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển mạch kênh. Các cuộc gọi đó sẽ được Gatekeeper mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký giám sát.
Một thiết bị đầu cuối có thể gồm các khối chức năng sau:
• Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin.
• Chức năng bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
• Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.
• Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác định bản tin báo hiệu hay bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
• Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
• Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo ) và tài nguyên.
• Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
B. Mạng truy nhập VoIP
Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Sau đây là một vài loại giao diện truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP:
• Truy nhập PSTN
• Truy nhập ISDN
• Truy nhập LAN
• Truy nhập GSM
• Truy nhập DECT
Đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, một vài loại khác đang được nghiên cứu để sử dụng cho mạng điện thoại IP.Đặc điểm của các giao diện này có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi điện thoại IP.
C. Gatekeeper
Gatekeeper là phần tử của mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký, chấp nhận và trạng thái của các thiết bị đầu cuối và Gateway.Gatekeeper có thể tham gia vào việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định đường dẫn để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper có thể bao gồm các khối chức năng sau:
• Chức năng chuyển đổi địa chỉ E.164 ( Số E.164 là số điện thoại tuân thủ theo cấu trúc và kế hoạch đánh số được mô tả trong khuyến nghị E.164 của Liên minh viễn thông quốc tế ITU) : chuyển đổi địa chỉ E.164 sang địa chỉ IP và ngược lại để truyền các bản tin, nhận và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
• Chức năng dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
• Chức năng dịch địa chỉ kênh: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
• Chức năng giao tiếp giữa các Gatekeeper: thực hiện trao đổi thông tin giữa các Gatekeeper.
• Chức năng đăng ký: cung cấp các thông tin cần đăng ký khi yêu cầu dịch vụ.
• Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng.
• Chức năng bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối Gatekeeper với thiết bị đầu cuối.
• Chức năng tính cước: thu thập thông tin để tính cước.
• Chức năng điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước.
• Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
• Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
• Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại
D. Gateway
Gateway là một phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323. Nó đóng vai trò làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển tiếp từ mạng H.323 ( ví dụ như mạng LAN hay mạng Internet) sang mạng phi H.323 (ví dụ mạng chuyển mạch kênh hay PSTN). Một Gateway có thể kết nối vật lý với một hay nhiều mạng IP hay với một hay nhiều mạng chuyển mạch kênh. Một Gateway có thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại. Một hay nhiều chức năng này có thể thực hiện trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.
• Gateway báo hiệu SGW: cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh. Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong mạng IP ( ví dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2, CCS7). Gateway báo hiệu có các chức năng sau:
o Chức năng kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi.
o Chức năng kết cuối báo hiệu từ mạng chuyển mạch kênh: phối hợp hoạt động với các chức năng báo hiệu của Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.
o Chức năng báo hiệu: chuyển đổi báo hiệu giữa mạng IP với báo hiệu mạng chuyển mạch kênh khi phối hợp hoạt động với Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.
o Chức năng giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.
o Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.
o Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
o Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
o Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
• Gateway truyền tải kênh thoại MGM: cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hoá. Nó sẽ chuyển đổi giữa các mã hoá trong mạng IP với các mã hoá truyền trong mạng chuyển mạch kênh. Gateway truyền tải kênh thoại bao gồm các khối chức năng sau:
o Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh thông tin truyền và nhận.
o Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh bao gồm việc chuyển đôỉ mã hoá và triệt tiếng vọng.
o Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh.
o Chức năng giao diện với mạng chuyển mạch kênh: kết cuối và điều khiển các kênh mang thông tin từ mạng chuyển mạch kênh.
o Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, Fax, dữ liệu của mạng chuyển mạch kênh và các gói dữ liệu trong mạch IP. Nó cũng thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, mã hoá, chuyển đổi tín hiệu Fax và điều tiết tốc độ modem tương tự. Thêm vào đó, nó còn thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu mã đa tần DTMF trong mạng chuyển mạch kênh và các tín hiệu thích hợp trong mạng IP khi các bộ mã hoá tín hiệu thoại không mã hoá tín hiệu mã đa tần DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh cũng có thể thu nhập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.
o Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
o Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
o Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
• Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC: đóng vai trò phần tử kết nối giữa Gateway báo hiệu và Gatekeeper. Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kênh thoại, nhận thông tin báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu và thông tin báo hiệu của mạng IP từ Gatekeeper. Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại bao gồm các chức năng sau:
o Chức năng truyền và nhận các bản tin.
o Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của người sử dụng, thiết bị hoặc các phần tử mạng.
o Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của Gateway. Chức năng này bao gồm tất cả các điều khiển kết nối logic của Gateway.
o Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng chuyển mạch kênh trong quá trình phối hợp hoạt động với Gateway báo hiệu.
o Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
o Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
o Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
(Còn nữa...)
