Voice over IP

Voice over IP

Thực hiện: Nhóm 7

Cao Đức QuânNguyễn Thị Thanh QuyênNguyễn Văn TàiTrần Minh Tâm

Nhóm 7 2

Nhóm 7 3

Thay thế bằng VoIP

Nhóm 7 4

Noäi dung

- Kieán truùc- Kieán truùc

- Caùc protocol- Caùc protocol

- Öu – nhöôïc ñieåm- Öu – nhöôïc ñieåm

Internet Protocol (IP)

• IP là một cơ chế truyền, một connectionless protocol nằm ở lớp network trong mô hình OSI

• Gói IP

Version IHL Type of Service Total length

Identification Flags Fragment Offset

Time to live Protocol Header Checksum

Source Address

Destination Address

Options (+Padding)

Data (Variable)

Nhóm 7 6

Voice sang IPAnalog

Digital

Voice

CODEC: Analog sang Digital(PCM, ADPCM…)

Nén

Tạo Voice Datagram (phần dữliệu trong gói IP)Gắn Header(RTP, UDP, IP, etc)

N etw ork

Nhóm 7 7

IP sang voice

Digital

AnalogVoice

Xử lý Header

Re-sequence and Buffer Delay

Giải nén

CODEC: Digital sang Analog

N etw ork

Nhóm 7 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

Nhóm 7 9

PC to phone

Nhóm 7 10

PC to PC

Nhóm 7 11

Phone to phone

12

Các thành phần của mạng VoIP

ExcutivePhone

H.323 Terminal(Connected via PPP)


PSTN

PPP Access Server


IP Network

H.323 Terminal H.323 Terminal

Collapsed Backbone hub

Router

Gatekeeper

DSN Server

VoIp H.323Gatekeeper

PSTN

T1/E1. T3/E3OC3

ISDN, ect

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

Telephone

WirelessPhone

Wireless

ISDN

Analog Line

Nhóm 7 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

IP Telephone

VoIp PSTNGateway

PSTN

AnalogTelephone

VoIP Network SignalingInter-exchangeSignaling (SS7)

Subscriber LoopSignaling

Nhóm 7 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

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Gatekeeper

H.323 Gateway toH.320 and H.324

Network

PSTNISDN

MultipointControl Unit

H.323Gatekeeper

Nhóm 7 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).

Nhóm 7 18

H.323 Components

Nhóm 7 19

H.323 Protocols

H.225

Q.931H.245 T.120

G.7xx H.26xRTCP RASRTP

TCP UDP

IP

Call Control Data Audio Video A/V Control

Nhóm 7 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.

Nhóm 7 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.

– Điều khiển băng thông.

– Quản lý miền: Cung cấp các dịch vụ trên cho terminal, gateway và MCU đã đăng ký.

– Ngoài ra còn có các chức năng tùy chọn khác…

Nhóm 7 22

H.225 RAS

• - Tìm gatekeeper• - Ñaêng kyù• - Ñònh vò ñieåm cuoái• - Caùc ñieàu khieån khaùc

Nhóm 7 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

Gatekeeper Cloud

Endpoint 1 Endpoint 2

ARQACF/ARJ

Setup

Connect

ARQACF/ARJ

12

3

45

6

Call Signaling Channel MessagesRAS Channel Messages

25

Call Signaling

Gatekeeper – Routed

Gatekeeper Cloud

Endpoint 1 Endpoint 2

ARQACF/ARJ

SetupConnect

Setup

ARQACF/ARJ

Connect12

34

56

7

8

Call Signaling Channel MessagesRAS Channel Messages

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

Endpoint 1 Endpoint 2Gatekeeper 1

RAS MessagesCall Signaling Mssages

Notes:

ARQ

ACF

Connect

Call Proceeding

ACF/ARJ

Alerting

ARQ

Setup

Call Proceeding

Alerting

Connect

Setup

1

2

3

5

8

10

4

5

6

7

8

9

Nhóm 7 27

ARQ(1)

AFC/ARJ(2)

Setup(3)

Call processing (4) ARQ(5)

AFC/ARJ(6)

Alerting (7)

Connect (8)

RAS MessagesCall signaling Messages

Ghi chú:

Nhóm 7 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

Nhóm 7 29

Nhóm 7 30

Thoâng ñieäp SIP

• INVITE

• BYE

• ACK

• OPTIONS

• REGISTER

• CANCEL

Nhóm 7 31

Thoâng ñieäp phaûn hoài

1xx Informational

2xx ACK

3xx Redirection

4xx Client Error

5xx Server Error

6xx Global Failure

Nhóm 7 32

Hoaït ñoäng cuûa SIP

• SIP Addressing

• Locating Server

• SIP Transaction

• SIP Invitation

• Locating User

• Changing Session

Nhóm 7 33

Proxy

Redirect

Registrar

Location

SIP Servers

UAC

UAS

UAC

UAS

Signaling messages between User Agent and Servers

Ghi chú: (1) Server functions are not necessarily located in the same physical deviceUAC: User Agent ClientUAS: User Agent Server

Nhóm 7 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

Nhóm 7 35

User Agent Registrar Server

REGISTER

200 OK

Nhóm 7 36

Location server

Redirect ServerUser Agent 1

1. INVITE

4. 302 Moved

5. ACK

User Agent 2

7. Ring6. INVITE

8. 200 OK9. ACK

Nhóm 7 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

Nhóm 7 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)

Nhóm 7 39

MGCP

- Modify Connection (MDCX)

- Delete Connection (DLCX)

- Audit Endpoint (AUEP)

- Audit Connection (AUCX)

- Restart In Progress (RSIP)

Nhóm 7 40

Moät soá Protocol hoã trôï VoIP

Multicast IP, RTP , RTCP , RSVP , RTSP, ENUM ,SDP ………..

Nhóm 7 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:

Nhóm 7 42

Multicast IP

• Moät soá öùng duïng maø giao thöùc hoã trôï nhö:

Audio and video conferencing , news broadcast , distance learning ……

Nhóm 7 43

Multicast IP

Nhóm 7 44

Real-Time Protocol

• Chia laøm 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

Nhóm 7 45

Real-Time Transport Protocol(RTP)

o Cung caáp nhöõng dòch vuï phaân phoái döõ lieäu

end-to-end maø ñoøi hoûi hoã trôï thôøigian thöïc

nhö interactive audio and video.o Caùc dòch vuï ñöôïc giao thöùc cung caáp

laø: Payload type identificationSequence numberTimestampinngDelivery monitoring

Nhóm 7 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

RT

PH

eader(fixed)I

InsertedB

y Mixer

(Optiona

l)

Header

extension(O

ption

al and V

ariable length)

Nhóm 7 47


• Version(V,2bits):cho bieát 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

Nhóm 7 48


• Marker(M,1bit):baùo 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.

Nhóm 7 49

Real-Time Control Protocol (RTCP)

• Giao thöùc 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

Nhóm 7 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 …..

Nhóm 7 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.

Nhóm 7 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

Nhóm 7 53


Ưu điểm

- Truyeàn voice döôùi daïng soá neân choáng nhieãu toát.

Nhóm 7 54


Ưu điểm

Cơ sở hạ tầng có sẵn:

Internet PSTN

Nhóm 7 55


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…

Nhóm 7 56


Ưu điểm

Cơ độngGiao 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

…

Nhóm 7 57


Nhược 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.

Nhóm 7 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

Nhóm 7 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

Nhóm 7 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

http://www.iec.org/

http://www.ebooks.vdcmedia.com/

Documents

Voice over IP