Thoại trên mạng IP (voice over IP - VOIP)

tho¹i trªn m¹ng IP (voice over IP - VOIP) (Nhãm nghiªn cøu: Voice Over IP Híng dÉn: ThS. NguyÔn T« §«ng Thùc hiÖn : Kim Thanh Tïng -L¬ng Ngäc TuÊn §T2-K41) TruyÒn th«ng trªn c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch gãi nh IP, ATM, vµ Frame Relay ®· trë thµnh chiÕn lîc ®îc a chuéng cho c¶ c¸c c«ng ty lÉn c¸c nhµ ho¹ch ®Þnh m¹ng c«ng céng. ChÝnh v× thÕ, ngµy cµng nhiÒu c«ng ty ®· nh×n thÊy gi¸ trÞ cña viÖc truyÒn voice trªn m¹ng IP ®Ó gi¶m gi¸ cíc ®iÖn tho¹i vµ gi¸ cíc fax ®ång thêi ®Æt nÒn cho c¸c øng dông multimedia n©ng cao. Cung cÊp dÞch vô tho¹i chÊt lîng cao trªn m¹ng IP lµ mét bíc ®i b¶n lÒ cho sù hîp nhÊt tho¹i, fax, video, vµ c¸c dÞch vô viÔn th«ng kh¸c. Hç trî giao tiÕp tho¹i sö dông giao thøc Internet (IP), hay VoIP, trë nªn rÊt hÊp dÉn v× nã cung cÊp mét gi¸ cíc thÊp, ®ång h¹ng. Thùc tÕ, gi¸ cíc cuéc gäi trªn IP ®ang trë thµnh mét trong nh÷ng yÕu tè b¶n lÒ dÉn tíi sù hîp nhÊt cña c«ng nghÖ truyÒn th«ng tho¹i, video vµ d÷ liÖu. Sù kh¶ thi trong viÖc truyÒn tho¹i vµ c¸c tÝn hiÖu cuéc gäi trªn m¹ng Internet ®· ®îc chøng thùc nhng viÖc mang l¹i c¸c s¶n phÈm chÊt lîng cao, thiÕt lËp c¸c dÞch vô c«ng céng, còng nh thuyÕt phôc ngêi sö dông dïng chóng th× míi chØ b¾t ®Çu. VoIP cã thÓ ®îc ®Þnh nghÜa lµ kh¶ n¨ng gäi ®iÖn tho¹i vµ göi FAX trªn m¹ng d÷ liÖu nÒn IP víi mét chÊt lîng dÞch vô (QoS) phï hîp vµ mét gi¸ cíc rÎ h¬n. C¸c nhµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ nh×n thÊy ë VoIP mét c¬ héi míi ®Ó ®æi míi vµ c¹nh tranh. Sù th¸ch thøc víi hä lµ biÕn kh¶ n¨ng nµy trë thµnh hiÖn thùc b»ng c¸ch ph¸t triÓn c¸c thiÕt bÞ hç trî VoIP. Víi c¸c ISP, kh¶ n¨ng giíi thiÖu dÞch vô míi ®ång thêi t¨ng cêng hiÖu suÊt sö dông ®êng truyÒn lµ rÊt hÊp dÉn. Víi ngêi sö dông, hä sÏ ®îc hëng lîi tõ c¸c øng dông kÕt hîp tho¹i/d÷ liÖu còng nh c¸c lîi Ých kinh tÕ. øng dông vµ lîi Ých cña VoIP VoIP cã thÓ ®îc ¸p dông cho gÇn nh mäi yªu cÇu cña giao tiÕp tho¹i, tõ mét cuéc ®µm tho¹i ®¬n gi¶n cho ®Õn mét cuéc héi nghÞ nhiÒu ngêi sö dông phøc t¹p. ChÊt lîng ©m thanh ®îc truyÒn còng cã thÓ biÕn ®æi tuú theo øng dông. Ta cã thÓ xem xÐt mét sè vÝ dô vÒ øng dông cñaVoIP: Cæng PSTN (gate way): Sù liªn kÕt cña m¹ng Internet víi PSTN cã thÓ ®îc hoµn thµnh nhê gateway, hoÆc kh¶ n¨ng nµy ®îc tÝch hîp vµo mét PBX (trë thµnh iPBX) hoÆc ®îc cung cÊp nh mét thiÕt bÞ ®éc lËp. §iÖn tho¹i truy nhËp Internet: §iÖn tho¹i th«ng thêng (cè ®Þnh hoÆc di ®éng) cã thÓ ®îc bæ sung ®Ó phôc vô nh mét thiÕt bÞ truy nhËp Internet trong khi ChuyÓn m¹ch quang dïng c¸ch tö ph¶n x¹ Bragg ChuyÓn m¹ch quang dïng giao thoa kÕ m¹ch Zender Giíi thiÖu ng«n ng÷ m« pháng phÇn cøng VHDL Nguyªn lý cña kü thuËt OFDM Tho¹i trªn m¹ng IP (Voice over IP- VOIP) KhuÕch ®¹i quang sîi pha t¹p Pr (PDFA), Nd (NDFA) cho bíc sãng 1300nm sö dông trong th«ng tin quang vµ kh¶ n¨ng øng dông vÉn cung cÊp tÝnh n¨ng tho¹i th«ng thêng. DÞch vô danh b¹, ch¼ng h¹n, cã thÓ ®îc truy nhËp qua Internet b»ng c¸ch göi ®i tªn hä cña mét ngêi vµ nhËn vÒ sè ®iÖn tho¹i cña ngêi ®ã díi dang ©m thanh hoÆc ch÷ sè. Trung kÕ liªn v¨n phßng trªn m¹ng intranet: Sù thay thÕ c¸c ®êng trung kÕ gi÷a c¸c PBX cña c¸c c«ng ty sö dông liªn kÕt Intranet sÏ gióp t¨ng cêng quy m« vµ hîp nhÊt c¸c ph¬ng tiÖn m¹ng. Truy nhËp tõ xa tõ mét chi nh¸nh (hoÆc tõ nhµ riªng): Mét v¨n phßng nhá tõ xa cã thÓ truy nhËp c¸c dÞch vô tho¹i, d÷ liÖu, vµ fax cña c«ng ty sö dông m¹ng Intranet cña c«ng ty ®ã. §iÒu nµy còng cã thÓ h÷u Ých cho c¸c nh©n viªn t¹i nhµ lµm viÖc t¹i mét trung t©m tr¶ lêi ®iÖn tho¹i ch¼ng h¹n. Gäi ®iÖn tõ mét m¸y tÝnh qua m¹ng Internet: Cã thÓ gäi ®iÖn sö dông mét m¸y tÝnh cã microphone nèi m¹ng Internet. §iÒu nµy rÊt thuËn lîi cho viÖc göi vµ nhËn c¸c th«ng ®iÖp tho¹i tõ m¸y tÝnh x¸ch tay. Truy nhËp c¸c trung t©m tr¶ lêi ®iÖn tho¹i: Truy nhËp tíi c¸c trung t©m phôc vô kh¸ch hµng qua Internet sÏ thóc ®Èy m¹nh mÏ øng dông th¬ng m¹i ®iÖn tö. DÞch vô nµy sÏ cho phÐp mét kh¸ch hµng cã c©u hái vÒ mét s¶n phÈm ®îc chµo hµng qua Internet ®îc c¸c nh©n viªn cña c«ng ty híng dÉn trùc tuyÕn. Mét øng dông tríc m¾t cña VoIP lµ truyÒn FAX thêi gian thùc. §Ó thao t¸c trªn m¹ng chuyÓn m¹ch gãi, mét ®¬n vÞ giao diÖn FAX ph¶i chuyÓn ®æi d÷ liÖu thµnh d¹ng gãi, xö lý chuyÓn ®æi tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn giao thøc (c¸c chuÈn T.30 vµ T.4), vµ ®¶m b¶o hoµn thµnh viÖc chuyÓn c¸c d÷ liÖu quÐt theo ®óng thø tù. Víi øng dông nµy, sù mÊt gãi vµ trÔ ®Çu cuèi nghiªm träng h¬n trong øng dông tho¹i. PhÇn lín c¸c øng dông VoIP sÏ lµ c¸c ho¹t ®éng thêi gian thùc. Tuy nhiªn, c¸c dÞch vô tho¹i lu råØ truyÒn còng ®îc thi hµnh b»ng c¸ch sö dông VoIP. Ch¼ng h¹n, c¸c th«ng ®iÖp tho¹i cã thÓ ®îc chuÈn bÞ tõ mét m¸y ®iÖn tho¹i vµ ®îc chuyÓn tíi mét hép th tho¹i/d÷ liÖu tÝch hîp dïng dÞch vô Internet hay Intranet. C«ng nghÖ VoIP cã bèn lîi Ých chñ yÕu: • Gi¶m chi phÝ. Mét gi¸ cíc chung cã thÓ thùc hiÖn ®îc víi m¹ng Internet vµ do ®ã tiÕt kiÖm ®¸ng kÓ cho dÞch vô tho¹i vµ FAX. Ngêi ta íc tÝnh cã kho¶n 70% c¸c cuéc gäi ®Õn ch©u ¸ lµ ®Ó göi FAX, phÇn lín trong sè ®ã cã thÓ ®îc thay bëi FoIP. Sù chia sÎ chi phÝ thiÕt bÞ vµ thao t¸c gi÷a nh÷ng ngêi sö dông tho¹i vµ d÷ liÖu còng t¨ng cêng hiÖu qu¶ cña m¹ng bëi lÏ sù d thõa b¨ng tÇn trªn m¹ng cña ngêi nµy cã thÓ ®îc sö dông bëi mét ngêi kh¸c, do ®ã mang l¹i hiÖu qu¶ cao h¬n. • §¬n gi¶n ho¸. Mét c¬ së h¹ tÇng tÝch hîp hç trî tÊt c¶ c¸c h×nh thøc th«ng tin cho phÐp chuÈn ho¸ tèt h¬n vµ gi¶m tæng sè thiÕt bÞ. C¬ së h¹ tÇng kÕt hîp nµy cã thÓ hç trî viÖc tèi u ho¸ b¨ng tÇn ®éng thèng Nghiªn cøu sö dông m¸y tÝnh c¸ nh©n lµm thiÕt bÞ cuèi ATM PhÇn mÒm m« pháng PTOLEMY §è vui khoa häc nhÊt. V× con ngêi lµ nh©n tè quan träng nhng còng dÔ sai lÇm nhÊt trong mét m¹ng viÔn th«ng, mäi c¬ héi ®Ò hîp nhÊt c¸c thao t¸c, lo¹i bá c¸c ®iÓm sai sãt, vµ thèng nhÊt c¸c hÖ thèng thanh to¸n sÏ rÊt cã Ých. Trong c¸c tæ chøc kinh doanh, sù qu¶n lý trªn c¬ së SNMP cã thÓ ®îc cung cÊp cho c¶ dÞch vô tho¹i vµ d÷ liÖu sö dông VoIP. ViÖc sö dông thèng nhÊt giao thøc IP cho tÊt c¶ c¸c øng dông høa hÑn gi¶m bít phøc t¹p vµ t¨ng cêng tÝnh mÒm dÎo. C¸c ph¬ng tiÖn liªn quan nh dÞch vô danh b¹ vµ dÞch vô an ninh cã thÓ ®îc chia sÎ dÔ dµng h¬n. • N©ng cao c¸c øng dông. Tho¹i vµ fax chØ lµ c¸c øng dông khëi ®Çu cho VoIP, c¸c lîi Ých trong thêi gian dµi h¬n ®îc mong ®îi tõ c¸c øng dông multimedia vµ ®a dÞch vô. Ch¼ng h¹n, c¸c gi¶i ph¸p th¬ng m¹i Internet cã thÓ kÕt hîp truy nhËp WWW víi viÖc truy nhËp trùc tiÕp tíi mét nh©n viªn hç trî kh¸ch hµng. Tho¹i còng lµ mét lµ mét phÇn c¨n b¶n cña hÖ thèng héi th¶o tõ xa bao gåm c¸c mµn h×nh dïng chung, b¶ng ... • Hîp nhÊt c¸c ®Æc tÝnh tho¹i vµ d÷ liÖu trong mét øng dông míi sÏ cung cÊp nh÷ng lîi Ých râ rÖt trong t¬ng lai. Yªu cÇu ph¸t triÓn cña c¸c s¶n phÈm VoIP Môc tiªu cho c¸c nhµ ph¸t triÓn kh¸ ®¬n gi¶n: bæ sung kh¶ n¨ng gäi ®iÖn tho¹i (c¶ truyÒn tho¹i lÉn b¸o hiÖu) cho c¸c m¹ng nÒn IP vµ kÕt nèi chóng víi m¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng còng nh c¸c m¹ng tho¹i c¸ nh©n ®Ó duy tr× c¸c chuÈn tho¹i hiÖn thêi còng nh c¸c ®Æc tÝnh mµ mäi ngêi mong ®îi ë mét m¸y ®iÖn tho¹i. Th¸ch thøc cho c¸c nhµ ph¸t triÓn s¶n phÈm ph¸t sinh trong 5 khu vùc: • ChÊt lîng tho¹i ph¶i t¬ng ®¬ng víi PSTN, bÊt chÊp c¸c m¹ng cã c¸c cÊp QoS kh¸c nhau. • M¹ng IP ph¶i ®¹t ®îc nh÷ng chØ tiªu cÇn thiÕt bao gåm gi¶m thiÓu c¸c cuéc gäi bÞ tõ chèi, sù trÔ trªn m¹ng, mÊt gãi, vµ ®øt liªn kÕt. §iÒu nµy ®îc ®ßi hái ngay trong c¶ t×nh tr¹ng t¾c nghÏn hay khi nhiÒu ngêi sö dông ph¶i chia sÎ c¸c tµi nguyªn m¹ng. • §iÒu khiÓn cuéc gäi (b¸o hiÖu) ph¶i lµm cho qu¸ tr×nh gäi trë nªn trong suèt khiÕn ngêi gäi kh«ng cÇn biÕt kü thuËt nµo ®îc sö dông ®Ó thùc hiÖn dÞch vô. • Liªn kÕt dÞch vô PSTN/VoIP bao gåm c¸c gateway gi÷a c¸c m«i tr- êng m¹ng tho¹i vµ d÷ liÖu. • Qu¶n lý hÖ thèng, an toµn, ®Þa chØ ho¸ vµ thanh to¸n ph¶i ®îc cung cÊp, tèt nhÊt lµ ®îc hîp nhÊt víi c¸c hÖ thèng hç trî ho¹t ®éng PSTN (OSS). Cuéc ch¹y ®ua t¹o ra c¸c s¶n phÈm VoIP phï hîp víi mét d¶i réng c¸c cÊu h×nh cña ngêi sö dông míi chØ b¾t ®Çu. C¸c chuÈn ph¶i ®îc th«ng qua vµ thùc thi, c¸c gateway cung cÊp giao diÖn IP vµ PSTN dung lîng cao ph¶i ®- îc triÓn khai, c¸c m¹ng s½n cã cÇn ®îc hç trî QoS vµ c¸c dÞch vô c«ng céng toµn cÇu cÇn ®îc thiÕt lËp. C¸c nh©n tè ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng tho¹i ChÊt lîng cña ©m thanh ®îc kh«i phôc qua m¹ng ®iÖn tho¹i lµ môc tiªu c¬ b¶n cña dÞch vô, mÆc dï c¸c chØ tiªu chuÈn ®· ®îc ITU ph¸t triÓn. Cã 3 nh©n tè cã thÓ ¶nh hëng s©u s¾c tíi chÊt lîng cña dÞch vô tho¹i: • TrÔ: Hai vÊn ®Ò g©y ra bëi sù trÔ ®Çu cuèi trong mét m¹ng tho¹i lµ tiÕng vang vµ chång tiÕng. TiÕng vang trë thµnh vÊn ®Ò khi trÔ vît qu¸ 50 ms. §©y lµ mét vÊn ®Ò chÊt lîng ®¸ng kÓ, nªn c¸c hÖ thèng VoIP ph¶i kiÓm so¸t vµ cung cÊp c¸c ph¬ng tiÖn lo¹i bá tiÕng vang. HiÖn tîng chång tiÕng (giäng ngêi nµy gèi lªn giäng ngêi kia) trë nªn ®¸ng kÓ nÕu trÔ mét chiÒu (one-way delay) lín h¬n 250 ms. • Sù biÕn thiªn ®é trÔ (Jitter ): Jitter lµ sù biÕn thiªn thêi gian trÔ g©y nªn bëi sù trÔ ®êng truyÒn kh¸c nhau trªn m¹ng. Lo¹i bá jitter ®ßi hßi thu thËp c¸c gãi vµ gi÷ chóng ®ñ l©u ®Ó cho phÐp c¸c gãi chËm nhÊt ®Õn ®Ó ®îc ph¸t l¹i (play) ®óng thø tù, lµm cho sù trÔ t¨ng lªn. • MÊt gãi: M¹ng IP kh«ng thÓ cung cÊp mét sù b¶o ®¶m r»ng c¸c gãi tin sÏ ®îc chuyÓn tíi ®Ých hÕt. C¸c gãi sÏ bÞ lo¹i bá khi qu¸ t¶i vµ trong thêi gian t¾c nghÏn. TruyÒn tho¹i rÊt nh¹y c¶m víi viÖc mÊt gãi, tuy nhiªn, viÖc truyÒn l¹i gãi cña TCP thêng kh«ng phï hîp. C¸c c¸ch tiÕp cËn ®îc sö dông ®Ó bï l¹i c¸c gãi mÊt lµ thªm vµo cuéc nãi chuyÖn b»ng c¸ch ph¸t (play) l¹i gãi cuèi cïng, vµ göi ®i th«ng tin d. Tuy thÕ, sù tæn thÊt gãi trªn 10% nãi chung lµ kh«ng chÊp nhËn ®îc. Sù duy tr× chÊt lîng tho¹i chÊp nhËn ®îc bÊt chÊp sù thay ®æi trong ho¹t ®éng cña m¹ng (nh t¾c nghÏn hay mÊt kÕt nèi) ®¹t ®îc nhê nh÷ng kü thuËt nh nÐn tiÕng, triÖt im lÆng, vµ c¸c m¹ng hç trî QoS. Mét sè sù ph¸t triÓn trong nh÷ng n¨m 90, nhÊt lµ trong xö lý tÝn hiÖu sè, c¸c chuyÓn m¹ch m¹ng chÊt lîng cao, vµ c¸c giao thøc c¬ së QoS, ®· ®îc phèi hîp ®Ó hç trî vµ khuyÕn khÝch c«ng nghÖ tho¹i trªn m¹ng d÷ liÖu. Qu¸ tr×nh tiÒn xö lý b»ng phÇn mÒm cña cuéc ®iÖn ®µm còng cã thÓ ®îc sö dông ®Ó tèi u ho¸ chÊt lîng ©m thanh. Mét kü thuËt, ®îc goi lµ triÖt im lÆng, sÏ x¸c ®Þnh mçi khi cã mét kho¶ng trèng trong lêi tho¹i vµ lo¹i bá sù truyÒn c¸c kho¶ng nghØ, h¬i thë, vµ c¸c kho¶ng im lÆng kh¸c. §iÒu ®ã cã thÓ lªn tíi 50-60% thêi gian cña mét cuéc gäi, gióp tiÕt kiÖm b¨ng tÇn ®¸ng kÓ. Bëi lÏ sù thiÕu c¸c gãi ®îc hiÓu lµ sù im lÆng hoµn toµn ë ®Çu ra, mét chøc n¨ng kh¸c ®îc yªu cÇu ë ®Çu nhËn ®Ó bæ sung c¸c tiÕng ®éng ë ®Çu ra. KÕt luËn M¹ng Internet cïng giao thøc TCP/IP ®· trë thµnh mét ®éng lùc tèt thóc ®Èy c¸c c«ng nghÖ míi, vµ kh¶ n¨ng truyÒn tho¹i thêi gian thùc qua c¸c m¹ng IP chØ lµ mét trong nh÷ng øng dông míi nhÊt cña c¸c c«ng nghÖ ®ã. Cã thÓ nãi, m¹ng Internet ®· ®a l¹i mét c¬ héi tèt ®Ó thóc ®Èy viÖc kÕt hîp hîp dÞch vô, trong ®ã cho phÐp tho¹i vµ fax ®îc truyÒn qua c¸c m¹ng IP. Thùc tÕ, c¸c øng dông qua m¹ng IP nh video vµ multimedia còng kh«ng cßn xa n÷a.