Đồ án Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax

ó cho phép cung cấp nhanh thông tin về công trƣờng bao gồm cả thoại lẫn dữ liệu, cung cấp cả dịch vụ theo dõi qua hình ảnh tại những điểm nóng trong điều kiện giám sát khó khăn. Cũng có thể cài đặt một điểm hotspot tại công trƣờng cho phép một cá nhân có thể thông tin liên lạc, trao đổi dữ liệu, thông tin về các tiến trình công việc đang diễn ra. Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 41 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Giống nhƣ trong các trƣờng hợp ứng dụng khác nếu đòi hỏi về chất lƣợng dịch vụ thì WiMAX đƣợc xem xét đầu tiên. Vì thiết bị WiMAX nhỏ gọn, tháo lắp đặt dễ dàng, điều chuyển đến các nơi khác nhau theo yêu yêu cầu công việc xây dựng tiện lợi. - Các khu vực công cộng: WiMAX có thể đƣợc lắp đặt ở những khu vực vui chơi giải trí, các hoạt động ngoài trời, các hoạt động giao dịch, trên xe buýt và các dịch vụ vận tải khác. Ở đây WiMAX có thể hỗ trợ lƣu thoại băng thông rộng hai chiều gửi từ một trung tâm điều khiển, hình ảnh giám sát bao quát toàn công viên, kiểm soát dữ liệu truy cập, giám sát tình trạng tại chỗ, video theo yêu cầu. Giao tiếp điện thoại phục vụ vừa cố định vừa di động, tính bảo mật cao, suy hao thấp, vùng phủ sóng rộng, việc di chuyển lắp đặt dễ dàng ứng biến với các thay đổi xảy ra là một sự ƣu tiên lựa chọn thiết bị WiMAX trong những khu vực nhƣ thế. 1.6.2 Các mạng phục vụ cộng đồng Đối với mạng công cộng, tài nguyên đƣợc xem là của chung, nhiều ngƣời sẽ cùng truy xuất và chia sẻ. Xây dựng một mạng công cộng nói chung yêu cầu một chi phí hiệu quả, mà cung cấp đƣợc vùng phủ sóng lớn và ngƣời sử dụng có thể ở nhiều vị trí khác nhau có thể cố định hoặc thay đổi. Những đáp ứng chính của các mạng công cộng là thoại và dữ liệu, truyền hình ảnh trực tuyến. Đồng thời an ninh mạng cũng là một yêu cầu quan trọng, mức độ phức tạp cao vì có nhiều ngƣời đối tƣợng sử dụng, một số ứng dụng WiMAX môi trƣờng trong mạng công cộng nhƣ sau: - Mạng truy nhập WSP: WiMAX có thể mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ đối với các các nhà cung cấp dịch vụ không dây (WSP). Các nhà cung cấp dịch vụ không dây dùng mạng WiMAX để cung cấp kết nối cho cả khách hàng là ngƣời dùng riêng lẻ (thoại, dữ liệu và truyền hình) hay công ty (thoại và internet tốc độ cao). WiMAX tạo ra một hạ tầng mạng cung cấp dữ liệu thoại và video với chất lƣợng cao đến ngƣời tiêu dùng trên cơ sở dùng chung một hoá đơn tính tiền duy nhất và đƣợc tính dựa trên lƣu lƣơng dữ liệu truyền tải. - Triển khai ở vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh: Triển khai công nghệ WiMAX có thể thực hiện ở các vùng nông thôn, hoặc các nơi tập trung dân cƣ hay các khu vực ở ngoại ô thành phố. Việc kết nối đến những vùng nông thôn xa xôi là một trong những mục tiêu trọng điểm phát triển xã hội của một quốc gia trong việc phục vụ những nhu cầu thiết yếu nhƣ thoại và Internet. Những nơi đó cơ sở hạ tầng gần nhƣ không có và vấn đề kéo cáp là không khả thi, do vậy giải pháp WiMAX đƣợc đề cập đến nhƣ một phƣơng thức cho vùng phủ sóng rộng, tiết kiệm chi phí. Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 42 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax 1.7 WIM X VỚI CÁC CÔNG NGH TRUY CẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG KHÁC - Một loạt các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng đã đƣợc nhiều tổ chức nghiên cứu, xây dựng và phát triển. Theo phạm vi ứng dụng, các chuẩn này đƣợc phân chia thành các mạng nhƣ sau: Hình 1.16 Các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng - Mạng các nhân (PAN): Chuẩn WPAN đƣợc ứng dụng trong phạm vi gia đình, hoặc trong không gian xung quanh của 1 cá nhân, tốc độ truyền dẫn trong nhà có thể đạt 480 MB/giây trong phạm vi 10m. Trong mô hình mạng WPAN, có sự xuất hiện của các công nghệ Bluetooth, 802.15 (hiện nay 802.15 này đang đƣợc phát triển thành 802.15.3 đƣợc biết đến với tên công nghệ Ultrawideband - siêu băng thông). - Mạng nội bộ (LAN): mạng WirelessLAN sử dụng kỹ thuật 802.11x bao gồm các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, IPERLAN1/2.. WLAN là một phần của giải pháp vǎn phòng di động, cho phép ngƣời sử dụng kết nối mạng LAN từ các khu vực công cộng nhƣ văn phòng, khách sạn hay các sân bay. Công nghệ này cho phép ngƣời sử dụng có thể sử dụng, truy xuất thông tin, truy cấp Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phƣơng thức truy nhập gián tiếp truyền thống. - Mạng đô thị (MAN): Mạng WMAN sử dụng chuẩn 802.16, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN cho các mạng vùng đô thị. Việc đƣa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập vô tuyến băng rộng WIMAX cho phép mạng vô tuyến mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và có thể truyền dữ liệu, giọng nói và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đƣờng truyền cáp hoặc ADSL. Đây sẽ là công cụ hoàn hảo cho các ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân cƣ rải rác, nơi mà chi phí triển khai ADSL và đƣờng cáp quá cao hoặc gặp khó khăn trong quá trình thi công. Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 43 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax - Mạng diện rộng (WAN): Trong tƣơng lai, các kết nối Wireless WAN sẽ sử dụng chuẩn 802.20 để thực hiện các kết nối diện rộng, hiện nay các chuẩn này đang đƣợc chuẩn hóa. 1.7.1 So sánh WiM X cố định và LMDS, MMDS - Phiên bản WiMAX 802.16-2004 nhằm cung cấp các truy nhập cố định hoặc lƣu động. Các công nghệ vô tuyến cố định có khả năng cạnh tranh với WiMAX cố định hiện đang đƣợc xem xét bao gồm: Hệ thống phân bố đa điểm nội vùng LMDS và Hệ thống phân bố đa điểm đa kênh (MMDS). Hệ thống phân bố đa điểm nội vùng (LMDS): - Công nghệ LMDS cung cấp giải pháp mạng điểm-đa-điểm và làm việc trong các dải tần số vi ba trên 10 GHz. Hai băng tần số chính đƣợc cấp phát là 26/28 GHz và 40 GHz. Việc sử dụng các băng tần này có thể mang tới dung lƣợng rất lớn (Tốc độ lên tới 3 Gbps tại tần số 40 GHz). - Phạm vi phủ sóng của hệ thống bị giới hạn trong phạm vi 5 km do suy hao mƣa cao tại tần số này. Ngoài ra hệ thống còn yêu cầu tầm nhìn thẳng (LOS). - Hệ thống LMDS hiện nay dựa trên các giải pháp riêng. Từ 2001, các tiêu chuẩn IEEE 802.16 và ETSI BRAN HYPERACCESS cũng hƣớng dẫn các mạng LMDS nhắm đến khả năng bắt tay của của các thiết bị trên toàn cầu nhằm giảm chi phí. - Tất cả các hệ thống LMDS hiện nay đều dựa trên các giao thức dùng riêng PHY & MAC. Tốc độ truyền số liệu đạt đƣợc trên một kênh RF (ở băng thông xấp xỉ 30 MHz) là 45 Mbps. Tuy nhiên khi các kỹ thuật PHY & MAC đƣợc chuẩn hóa bởi cả ETSI BRAN và IEEE thì giá thành thiết bị LMDS đã giảm xuống rất nhiều. - LMDS là hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu của dịch vụ vô tuyến băng rộng. Các thử nghiệm thực tế cho thấy mạng đƣợc triển khai trên cơ sở LMDS không bị hạn chế chỉ ứng dụng ở các hệ thống truyền hình tƣơng tác hay quảng bá, mà ta còn có thể thực hiện triển khai TCP/IP trên cơ sở LMDS. Điều này đã đƣợc thực hiện bằng cách xây dựng các bộ tăng cƣờng giao thức TCP trên nền MPEG. Các mô phỏng và thử nghiệm đã chỉ ra rằng việc thực hiện IP trên LMDS có thể triển khai ngay trên các hệ thống vô tuyến tiêu chuẩn. Tuy nhiên, nhà khai thác cũng không nên đánh giá thấp sự cần thiết sự điều chỉnh trong vấn đề thu vô tuyến, trong mạng, và các tham số TCP/IP sao cho việc sử dụng phổ là hiệu quả nhất với giá trị QoS có thể chấp nhận đƣợc. Hệ thống phân bố đa điểm đa kênh (MMDS): - MMDS có kiến trúc tƣơng tự nhƣ kiến trúc LMDS. MMDS sử dụng tần số từ 2,1 GHz và 2.5-2.7 GHz. Tín hiệu đƣợc phát đi từ trạm phát sóng thƣờng đƣợc đặt trên các ngọn đồi, hay toà nhà cao tầng, tới các anten đặc biệt mà các anten này nhƣ là trạm chuyển tiếp để phát tới các khách hàng trong phạm vi nhìn thẳng (LOS). - Giống nhƣ cáp đồng, một kênh 6MHz với điều chế có thể truyền với tốc độ khoảng 30 Mbit/s và do đó hộ trợ từ 500 đến 1500 thuê bao. MMDS cung cấp dịch vụ với trong vòng bán kính 60km. Đây là ƣu điểm nếu so với công nghệ LMDS, Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 44 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax bởi vì bán kính phục vụ tối đa của LMDS chỉ là 5 km. MMDS là giải pháp lý tƣởng cho các vùng nông thôn nơi mà kỹ thuật viễn thông chƣa phát triển. - Những hệ thống này đƣợc phát triển lần đầu tiên tại US, Hồng Kông, Canada, và Öc. Ở Châu Phi, MMDS đƣợc sử dụng tại các nƣớc GaBon và Senegal. Ở Châu Âu, các hệ thống thử nghiệm và đang hoạt động tại các nƣớc Ireland, Iceland, và Pháp. Hầu hết các mạng MMDS đang hoạt động sử dụng băng tần 2,5-2,7 GHz, truyền dẫn khoảng 30 kênh sử dụng định dạng NTSC (độ rộng 6 MHz) và khoảng 20 kênh sử dụng định dạng PAL hoặc SECAM (độ rộng 8 MHz). - So sánh các đặc tính chính của hai công nghệ LMDS và MMDS với WiMAX cố định 802.16-2004 qua các thông số chính cụ thể nhƣ sau: Bảng 1.3 So sánh giữa chuẩn 802.16-2004 và LMDS, MMDS Chuẩn 802.16-2004 LMDS MMDS Phƣơng thức điều chế OFDM/ TDMA OFDMA n/a n/a Phổ tần số 2-11GHz 10 - 66 GHz 26/28, 40 GHz 2,1 GHz 2,5 - 2,7 GHz. Điều kiện truyền LOS và NLOS LOS LOS Tốc độ tối đa tới 134 Mbps (28 MHz) tới 3 Gbps 10 Mbps Băng thông kênh 1,25 - 28 MHz 1,25MHz 5MHz 5 MHz Hiệu suất 5bps/Hz 3,2 bps/Hz <0,5 bps/Hz Khoảng truyền 50 Km 5 Km 60 KM 1.7.2 So sánh WiM X di động với 3G - Hai dạng khác nhau của CDMA 3G đƣợc sử dụng rộng rãi là WCDMA - giải pháp FDD dựa trên cơ sở kênh 5 MHz và CDMA2000 - giải pháp dựa trên cơ sở kênh 1,25 MHz. - WCDMA đƣợc phát triển để tăng khả năng đƣờng xuống với phiên bản truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ cao (HSDPA) và truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao HSUPA . Nhóm phát triển 3G cũng cân nhắc phát triển khả năng truyền xa hơn cho WCDMA nhƣ là cung cấp MIMO với HSPA. Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 45 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax - Tƣơng tự nhƣ vậy, CDMA 2000 đƣợc phát triển để tăng khả năng truyền dẫn số liệu tại phiên bản 1x EVDO-Rev 0 và 1x EVDO-Rev A. Một nâng cao nữa là phiên bản EVDO Rev B đƣa vào khả năng đa sóng mang. - Do 1xEVDO và HSDPA/HSPA đƣợc phát triển từ tiêu chuẩn CDMA 3G để cung cấp dịch vụ số liệu thông qua mạng ban đầu đƣợc thiết kế cho dịch vụ thoại di động do đó nó thừa hƣởng cả những ƣu điểm và cả những hạn chế của hệ thống 3G. WiMAX ban đầu đƣợc phát triển cho truy nhập vô tuyến băng rộng cố định và nó đƣợc tối ƣu cho truyền số liệu. WiMAX di động đƣợc phát triển trên cơ sở của WiMAX cố định và đƣợc điều chỉnh để phù hợp cho yêu cầu di động. Việc so sánh giữa các thuộc tính của WiMAX di động với 3G trên cơ sở hệ thống 1x EVDO và HSDPA/HDPA sẽ cho ta thấy rõ công nghệ nào sẽ đáp ứng đƣợc các đòi hỏi của mạng địch vụ số liệu băng rộng di động. Các thuộc tính cụ thể đƣợc đƣa ra trong bảng sau: Bảng 1.4 So sánh WiMAX di động và 3G Thuộc tính 1x EVDO Rev A HSDPA/HSUPA (HSPA) WiM X di động Tiêu chuẩn cơ sở CDMA2000/IS- 95 WCDMA IEEE802.16e P.P song công FDD FDD TDD Hƣớng suống (DL) TDM CDM-TDM OFDMA Đa truy nhập h.lên (UL) CDMA CDMA Độ rộng băng 1,25 MHz 5,0 MHz 5; 7; 8,75; 10 MHz Kích cỡ khung DL 1,67 ms 2 ms 5 ms TDD UL 6,67 ms 2/ 10 ms Điều chế DL QPSK/ 8PSK/ 16QAM QPSK/ 16QAM QPSK/ 16QAM/ 64 QAM Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 46 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Điều chế UL BPSK, QPSK/ 8PSK BPSK/ QPSK/ 16 QAM Mã hóa Turbo CC, Turbo CC, Turbo Tốc độ đỉnh DL 3,1 Mbps 14 Mbps 46 Mbps, DL/UL=3 32 Mbps, DL/UL=1 Tốc độ đỉnh UL 1,8 Mbps 5,8 Mbps 7 Mbps, DL/UL=1 4 Mbps, DL/UL=3 H-ARQ Đồng bộ 4 kênh nhanh IR Đồng bộ 6 kênh nhanh CC Đồng bộ đa kênh CC Lập lịch Lập lịch nhanh DL Lập lịch nhanh UL Lập lịch nhanh DL và UL Chuyển vùng (Handoff) Chuyển vùng mền ảo Ch. vùng cứng khởi đầu từ mạng Ch. vùng cứng khởi đầu từ mạng 1.7.3 So sánh WiM X di động với WiBro - Mạng WiBro đã đƣợc Hàn Quốc triển khai thử nghiệm và đƣa vào khai thác từ giữa năm 2006. WiBro là tên viết tắt của các từ Korean Wireless Broadband service. Đây là một mạng truy nhập băng rộng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e, tuy nhiên tính năng áp dụng của tiêu chuẩn này khác với các tính năng mà diễn đàn WiMAX đƣa ra cho WiMAX di động nên mạng này không thực sự là WiMAX di động, và đến nay WiBro phiên bản 1 không thể hoạt động đƣợc với mạng WiMAX di động. Sự khác biệt giữa WiMAX di động và WiBro đƣợc minh họa nhƣ hình sau: Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 47 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Hình 1.17 Phạm vi của WiMAX di động và WiBro trong chuẩn 802.16e - Các đặc tính của hai phiên bản WiMAX và WiBro đƣợc so sánh cụ thể nhƣ bảng sau: Bảng 1.5 Các đặc tính chính của WiMAX di động và WiBro Đặc tính WiMax di động WiBro Băng tần 2,3; 2,5 và 3,5 GHz 2,3 GHz Băng thông 3,75; 5; 8,75; 10 MHz 8,75 MHz Độ dài khung 5 ms, 48 ký tự 5 ms, 48 ký tự Tốc độ và trễ <50 ms, < 120 Kmph <150 ms, < 60 Kmph Cấu hình anten AAS, STC, MIMO AAS - Hiện nay các nhà sản xuất thiết bị cũng đang hợp tác với diễn đàn WiMAX để đƣa ra những yêu cầu cho hệ thống WiBro thế hệ tiếp theo có khả năng làm việc đƣợc với hệ thống thiết bị WiMAX di động. - Việc mạng WiBro thử nghiệm thành công và đƣa vào khai thác thƣơng mại đã cho thấy khả năng triển khai thành công của WiMAX là hết sức to lớn. 1.7.4 So sánh WiM X với WiFi - WiFi chủ yếu sử dụng tại tần số 2.4 GHz với bán kính nhỏ khoảng 50m, tốc độ phổ biến là 2Mbit/s (sử dụng kỹ thuật OFDM: Truy cập đa phân tần trực giao có thể lên đến 54Mbit/s). - Wifi – Wireless Fidelity là tên gọi mà các nhà sản xuất đặt cho một chuẩn kết nối không dây (IEEE 802.11), công nghệ sử dụng sóng radio để thiết lập hệ thống kết IEEE 802.16e TTA Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 48 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax nối mạng không dây. Đây là công nghệ mạng vô tuyến đƣợc thƣơng mại hóa tiên tiến thế giới hiện nay. - Một mạng Internet không dây Wifi thƣờng gồm 3 bộ phận cơ bản: điểm truy cập (Access Point – AP); card giao tiếp mạng (Network Interface Card – NIC); và bộ phận thu phát, kết nối thông tin tại các nút mạng gọi là Wireless CPE. Trong đó, Access Point đóng vai trò trung tâm của toàn mạng, là điểm phát và thu sóng, trao đổi thông tin với tất cả các máy trạm trong mạng, cho phép duy trì kết nối hoặc ngăn chặn các máy trạm tham gia vào mạng. Một Access Point có thể cho phép tới hàng ngàn máy tính trong vùng phủ (khoảng 150m ) sóng truy cập mạng cùng lúc. - Wifi đặc biệt thích hợp cho nhu cầu sử dụng di động và các điểm truy cập đông ngƣời dùng. Nó cho phép ngƣời sử dụng truy cập mạng giống nhƣ khi sử dụng công nghệ mạng máy tính truyền thống tại bất cứ thời điểm nào trong vùng phủ sóng. Thêm vào đó, Wifi có độ linh hoạt và khả năng phát triển mạng lớn do không bị ảnh hƣởng bởi việc thay đổi lại vị trí, thiết kế lại mạng máy tính. Cũng vì là mạng không dây nên Wifi khắc phục đƣợc những hạn chế về đƣờng cáp vật lý, giảm đƣợc nhiều chi phí triển khai thi công dây mạng và không phải tác động nhiều tới cơ sở hạ tầng. - Hạn chế của Wifi: Giá cả là trở ngại đầu tiên đối với dịch vụ này. Chi phí ban đầu cho việc thiết lập một mạng Wifi thƣờng tốn kém hơn nhiều so với mạng LAN thông thƣờng. Ở Việt Nam, chi phí cho một mạng không dây, gồm tiền thuê đƣờng mạng, 3 Access Point và khoảng hơn 40 card modem không dây cùng các thiết bị đồng bộ khác tốn khoảng gần 100.000 USD. Thực ra, chi phí này không cao hơn là bao so với việc thiết lập một mạng LAN với số ngƣời dùng tƣơng ứng, mà theo một doanh nghiệp đang sử dụng Wifi thì trở ngại nằm ở phần thiết bị đồng bộ đi kèm. Một máy tính thông thƣờng để kết nối vào mạng chỉ cần một đoạn dây nhỏ, còn để truy cập vào mạng không dây phải cần tới một card mạng không dây có giá từ 60 – 200 USD/cái hoặc là máy tính tích hợp sẵn công nghệ này. Công nghệ không dây đặc biệt tăng cƣờng sức mạnh cho các thiết bị tính toán di động nhƣ máy tính xách tay, PDA hay Pocket PC. - Kết nối WiFi nhanh nhất có thể truyền lên tới 54 megabit trên giây trong các điều kiện tối ƣu. WIMAX có thể truyền lên tới 70 megabit trên giây. Thậm chí khi mà 70 megabit bị tách ra giữa vài chục công ty và hàng trăm gia đình ngƣời dùng, ít nhất nó sẽ cung cấp tốc độ tƣơng đƣơng với tốc độ truyền của modem cáp cho mỗi ngƣời dùng. - Các đặc điểm kĩ thuật WIMAX cũng cung cấp các điều kiện thuận lợi tốt hơn nhiều so với WiFi, cung cấp độ rộng băng tần cao hơn và an ninh dữ liệu cao bằng cách sử dụng các kế hoạch mã hóa tăng cƣờng. WIMAX cũng có thể cung cấp dịch vụ theo cả hai địa điểm LOS và NLOS, nhƣng cự ly sẽ thay đổi cho phù hợp. WIMAX cho phép thâm nhập vào dịch vụ băng rộng VoIP, video, và truy cập Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 49 Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax internet đồng thời. Các anten WIMAX có thể “chia sẻ” một tháp cell mà không cần dàn xếp chức năng của các mạng tổ ong đã thích hợp. Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax 50 Chƣơng 2-Tổng quan về công nghệ Voip CHƯƠNG 2-TỔNG QU N VỀ CÔNG NGH VOIP 2.1 GIỚI THI U VỀ CÔNG NGH VOIP 2.1.1 Giới thiệu chung - Internet Voice, cũng đƣợc biết nhƣ thoại qua giao thức Internet, là một công nghệ mà cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đƣờng dây điện thoại tƣơng tự. Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP có thể chỉ cho phép chúng ta gọi ngƣời khác dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những ngƣời khác dùng số điện thoại nhƣ số nội bộ, đƣờng dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, hay loại điện thoại qua IP (IP phone) đặc biệt. Cũng có vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua một bộ điều hợp (adaptor). Hình 2.1 Kiến trúc VoIP đơn giản h a - VoIP cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu nhƣ Internet. VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ tƣơng tự analog thành tín hiệu số trƣớc khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngƣợc lại ở đầu nhận. Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tƣơng ứng hay dùng microphone. - VoIP cho phép tạo cuộc gọi đƣờng dài qua mạng dữ liệu IP có sẵn thay vì phải đƣợc truyền qua mạng PSTN. Ngày nay nhiều công ty đã thực hiện giải pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đƣờng dài giữa nhiều chi nhánh xa nhau. - Trƣớc đây, khi dựa vào giao tiếp thoại trên mạng PSTN, trong suốt cuộc gọi giữa hai địa điểm, đƣờng kết nối đƣợc dành riêng cho bên thực hiện cuộc gọi. Không có thông tin khác có thể truyền qua đƣờng truyền này, cho dù vẫn còn thừa lƣợng băng thông sẵn dùng. Sau đó với sự xuất hiện của mạng giao tiếp dữ liệu, nhiều công ty Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax 51 Chƣơng 2-Tổng quan về công nghệ Voip đã đầu tƣ cho mạng giao tiếp dữ liệu để chia sẻ thông tin với nhau, trong khi đó thoại và fax vẫn tiếp tục sử dụng mạng PSTN. - Nhƣng ngày nay điều này không còn là vấn đề nữa, với sự phát triển nhanh chóng và đƣợc sử dụng rộng rãi của IP, chúng ta đã tiến rất xa trong khả năng giảm chi phí trong việc hỗ trợ truyền thoại và dữ liệu. Giải pháp tích hợp thoại vào mạng dữ liệu, và cùng hoạt động bên cạnh với hệ thống PBX hiện tại hay những thiết bị điện thoại khác, để đơn giản cho việc mở rộng khả năng thoại cho những vị trí ở xa. Lƣu lƣợng thoại thực chất sẽ đƣợc mang tự do bên trên mạng dữ liệu thông qua cơ sở hạ tầng và thiết bị phần cứng có sẵn. - Mặc dù những khái niệm về VoIP là đơn giản, nhƣng để thực hiện và ứng dụng VoIP là phức tạp. Để gởi thoại, thông tin phải đƣợc tách biệt thành những gói (packet) giống nhƣ dữ liệu. Gói là những phần thông tin đƣợc chia nhỏ để dễ dàng cho việc gởi gói, cũng có thể dùng kỹ thuật nén gói để tiết kiệm băng thông, thông qua những tiến trình codec (compressor/de-compressor). - Có rất nhiều loại giao thức dùng thực hiện dịch vụ VoIP, những giao thức báo hiệu (signaling) VoIP phổ biến là SIP và H323. Cả SIP và H323 đều cho phép ngƣời dùng thực hiện cùng công việc: để thiết lập giao tiếp cho những ứng dụng đa phƣơng tiện (multimedia) nhƣ audio, video, những giao tiếp dữ liệu khác. Nhƣng H323 chủ yếu đƣợc thiết kế cho những dịch vụ đa phƣơng tiện, trong khi SIP thì phù hợp cho những dịch vụ VoIP. - RTP định nghĩa định dạng chuẩn của gói tin cho việc phân phối audio và video qua Internet. - Các thông số c bản của Voip bao gồm:  Kích thước tải trọng thoại (Voice payload size): là kích thƣớc (byte) của 1 gói đƣợc tạo ra từ bộ CODEC.  Kích thước g i (Packet size):là kích thƣớc (byte) của 1 gói bao gồm RTP/UDP/IP overhead.  Số g i tin giây (PPS): Số gói tin tạo ra trong 1 giây. PPS=CODEC Bit Rate/Voice Payload Size.  Thời gian g i (Packet duration): là thời gian giữa các bit start của 2 gói liên tiếp. Packet Duration=1/PPS. 2.1.2 Nguyên lý làm việc - Trong dịch vụ điện thoại IP có thể có sự tham gia của 3 loại đối tƣợng cung cấp dịch vụ nhƣ sau:  Nhà cung cấp dịch vụ IPS  Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet ITSP  Nhà cung cấp dịch vụ trong mạng chuyển mạch kênh - §Ó cã thÓ sö dông ®ƣîc dÞch vô ®iÖn tho¹i IP, ngƣêi sö dông cÇn th«ng qua m¹ng Internet vµ c¸c chƣ¬ng tr×nh øng dông cho ®iÖn tho¹i IP. Trong khi c¸c nhµ cung cÊp dÞch Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax 52 Chƣơng 2-Tổng quan về công nghệ Voip vô Internet cung cÊp sù truy cËp Internet cho kh¸ch hµng cða hä th× c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô ®iÖn tho¹i ITSP cung cÊp dÞch vô ®iÖn tho¹i IP cho kh¸ch hµng b»ng c¸ch sö dông c¸c chƣ¬ng tr×nh øng dông dïng cho ®iÖn tho¹i IP. Cã thÓ nãi r»ng dÞch vô truy cËp Internet cung cÊp bëi c¸c ISP chƣa ®ð ®Ó cung cÊp dÞch vô ®iÖn tho¹i IP. Ngƣêi sö dông cÇn ph¶i truy nhËp vµo nhµ cung cÊp dÞch vô ®iÖn tho¹i IP khi sö dông ®iÖn tho¹i IP. Hä kh«ng thÓ gäi hoÆc nhËn c¸c cuéc ®µm tho¹i th«ng qua dÞch vô ®iÖn tho¹i IP nÕu chØ cã truy nhËp vµo m¹ng Internet. §Ó phôc vô cho viÖc truyÕn th«ng gi÷a nh÷ng ngƣêi sö dông trªn c¸c m¸y tÝnh ®Çu cuèi cða m¹ng Internet, c¸c c«ng ty phÇn mÕm ®· cung cÊp c¸c chƣ¬ng tr×nh øng dông dïng cho ®iÖn tho¹i IP thùc hiÖn vai trß cða ITSP. §èi vìi ngƣêi sö dông trªn m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh, hä sÏ truy nhËp vµo ISP hoÆc ITSP th«ng qua c¸c ®iÓm truy nhËp trong m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh. - VoIP dùa trªn sù kÕt hîp cða m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi lµ m¹ng IP. Mçi lo¹i m¹ng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt nhau. Trong m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh mét kªnh truyÕn dÉn dµnh riªng ®ƣîc thiÕt lËp gi÷a hai thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng qua mét hay nhiÕu nñt chuyÓn m¹ch trung gian. Dßng th«ng tin truyÕn trªn kªnh nµy lµ dßng bit truyÕn liªn tôc theo thêi gian. B¨ng th«ng cða kªnh dµnh riªng ®ƣîc ®¶m b¶o vµ cè ®Þnh trong qu¸ tr×nh liªn l¹c (64Kbps ®èi vìi m¹ng ®iÖn tho¹i PSTN), vµ ®é trÔ th«ng tin lµ rÊt nhá chØ cí thêi gian truyÕn th«ng tin trªn kªnh. Kh¸c vìi m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh, m¹ng chuyÓn m¹ch gãi sö dông hÖ thèng lƣu tr÷ råi truyÕn t¹i c¸c nñt m¹ng. Th«ng tin ®ƣợc chia thµnh c¸c gãi, mçi gãi ®uîc thªm c¸c th«ng tin ®iÕu khiÓn cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh truyÕn nhƣ lµ ®Þa chØ n¬i göi, ®Þa chØ n¬i nhËn... C¸c gãi th«ng tin ®Õn nñt m¹ng ®ƣîc xö lý vµ lƣu tr÷ trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh råi mìi ®ƣîc truyÕn ®Õn nñt tiÕp theo sao cho viÖc sö dông kªnh cã hiÖu qu¶ cao nhÊt. Trong m¹ng chuyÓn m¹ch gãi kh«ng cã kªnh dµnh riªng nµo ®ƣîc thiÕt lËp, b¨ng th«ng cða kªnh logic gi÷a hai thiÕt bÞ ®Çu cuèi thƣêng kh«ng cè ®Þnh, vµ ®é trÔ th«ng tin lìn h¬n m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh rÊt nhiÕu. - Kỹ thuật số hóa đã cho phép truyền thông đƣợc tín hiệu tƣơng tự giữa các điểm cách xa nhau một cách khá trung thực. Tuy nhiên nhƣợc điểm cơ bản của số hóa đó Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax 53 Chƣơng 2-Tổng quan về công nghệ Voip là nó sẽ làm tăng độ rộng băng tần cần thiết. Trong mạng điện thoại thông thƣờng tín hiệu đƣợc mã hóa theo luật A hoặc luật với tốc độ 64kps. Với cách mã hóa này cho phép khôi phục một cách tƣơng đối trung thực các âm thanh với tốc độ càng thấp càng tốt. Từ đó xuất hiện một số kỹ thuật mã hóa và nén tín hiệu tiếng nói nhƣ G.723.1, G729A… - Về cơ bản các bộ mã hóa tiếng nói có 3 loại: mã hóa dạng sóng (waveform), mã hóa nguồn (source) và mã hóa lai (hybrid) là sự kết hợp cả 2 loại mã hóa trên. Bảng 2.1 Các chuẩn mã h a thoại Codec Peak rate (kb/s) Packet size (bytes) Bandwidth (gồm overheads) Compression gain G.711 (PCM) 64 40(5ms) 142.4kb/s 0.45 160(20ms) 83.6kb/s 0.77 G.726/G.727 (ADPCM) 32 20(5ms) 110.4kb/s 0.58 80(20ms) 51.6kb/s 124 G.728 (LD-CELP) 16 10(5ms) 94.4kb/s 0.68 40(20ms) 35.6kb/s 18 G.729 (CS-ACELP) 6 5(5ms) 86.4kb/s 0.74 20(20ms) 27.6kb/s 2.32 G.723.1 6.3 4(5ms) 83.5kb/s 0.77 16(20ms) 25.6kb/s 2.5 - Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là những tín hiệu analog. Tín hiệu analog đƣợc chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi. Những thiế