Hệ thống thông tin vệ tinh IP star

về công nghệ VoIP này. Cuốn tài liệu này bao gồm 2 chương, chương I (Khái quát về VSAT IP), chương II (Tổng quan về công nghệ của hệ thống VSAT IP) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH VẼ 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 TỪ VIẾT TẮT 5 Chương I: Mở đầu Khái quát chung về VSAT IP 7 Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm tốc độ cao 7 Chương II: Tổng quan về công nghệ của hệ thống VSAT IP: Thành phần chính của hệ thống Vệ tinh iPSTAR 9 Trạm cổng (Gateway) 10 Các trạm đầu cuối thuê bao (User terminal – UT) 12 Dịch vụ VoIP: Giới thiệu về VoIP 13 IP qua vệ tinh 24 Dịch vụ VoIP trên hệ thống VSAT IP 24 Các ưu điểm và tồn tại 29 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR 9 Hình 2: Vùng phủ sóng vệ tinh IPSTAR tại Việt Nam 10 Hình 3: Sơ đồ khối chức năng trạm cổng IPSTAR 10 Hình 4: Cấu hình trạm thuê bao 12 Hình 5: Cách máy IP PBX tích hợp với mạng và cách nó sử dụng đường PSTN hoặc Internet để kết nối cuộc gọi 13 Hình 6: Khuôn dạng của IP DataGram .................................................................................14 Hình 7: Cấu trúc tiêu đề cố định RTSP..................................................................................17 Hình 8: Hệ thống chuẩn H .323 và các thành phần................................................................19 Hình 9: Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323................................................................................20 Hình 10: Các lớp của bộ giao thức H.323..............................................................................22 Hình 11: Cấu hình dịch vụ VoIP – VSAT IP . 25 Hình 12: Mô hình cuộc gọi trong mạng VSAT IP ............ . 27 Hình 13: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 28 Hình 14: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 ra ngoài mạng VSAT-IP 28 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Các chức năng của Gatekeeper 21 Bảng 2: Các chuẩn mã hoá thoại..............................................................................29TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIÊT IP Internet Protocol Giao thức Internet STAR SCPC TDMA Aloha Return Link 3 kỹ thuật truy nhập Slotted Aloha, Aloha, TDMA dùng cho hướng truyền từ trạm con về trạm chủ UT User Terminal Trạm thuê bao TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng NLOS None Line Of Sight Không có tầm nhìn thẳng OLOS Obstructed Line Of Sight Tầm nhìn bị che chắn DMT Discrete MultiTone modulation Đa tần DLA Dynamic Link Allocation Điều khiển công suất linh hoạt HPA High Power Amplifier Máy khuếch đại năng lượng cao LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm thấp EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương IPR IP Router TCP Transport Protocol Giao thức truyền tải. Giao thức này truyền tải các gói tin tới đích một cách tin cậy TCPA TCP Accelerator Bộ tối ưu TCP qua kênh vệ tinh FLP Forward Link Processor Bộ xử lý tuyến từ trạm chủ đến trạm con QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ TOLL TPC Orthogonal frequency division multiplexed L- code Link Hướng từ trạm chủ đến trạm con dùng phương pháp ghép kênh phân chia tần số trực giao mã hoá TPC TI TOLL Interface Giao tiếp TOLL CoS Class of Service Phân loại dịch vụ RRM Radio Resources Management Quản lý tài nguyên vô tuyến SI STAR Interface Giao tiếp STAR NCS Network Control System Hệ thống điều hành mạng RRM Radio Resources Management Quản lý tài nguyên vô tuyến NM Network Management Quản lý mạng ODU Out Door Unit Khối trong nhà IDU In Door Unit Khối ngoài trời SCPC Single Channel Per Carrier Đơn kênh trên sóng mang TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian RG Receive Groundstation Phía mặt đất phía thu VSAT Very Small Aperture Terminal Trạm mặt đất dung lượng nhỏ VoIP Voice over IP Truyền tải thoại qua giao thức internet RTSP Real Time Stream Protocol Giao thức dòng thời gian thực RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền tải đơn vị dữ liệu người dùng. Giao thức này truyền dữ liệu một cách không tin cậy CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1. Khái quát chung về VSAT IP: VSAT IP là gì? VSAT IP là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh IPSTAR, cung cấp đa dịch vụ từ một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao. Nó gồm ba thành phần cơ bản là: trạm cổng (Gateway), vệ tinh IPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal-UT). Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để vào mạng công cộng - mạng nội địa truy xuất tài nguyên). Sau đó, tài nguyên Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao (UT). Các vệ tinh IP STAR sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ (spot beam) phủ chụp để truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường. Các máy trạm tại mặt đất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải để hoạt động như các máy trạm bình thường của mạng mặt đất. Phương thức truyền tải trên mạng VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến). Trạm VSAT thực chất như một tổng đài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp quang, dây nối như mạng mặt đất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng vẫn đảm bảo được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng các công nghệ tiên tiến. Các gói dữ liệu từ trạm Gateway gửi tới trạm UT theo phương thức ghép kênh phân chia thời gian (TDM) kết hợp với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). 2. Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao: Một trong những yêu cầu chính trong hệ thống vô tuyến băng rộng thế hệ thứ 2 là khả năng hoạt động trong các điều kiện tầm nhìn thẳng bị che chắn OLOS (Obstructed-Line-Of-sight) và điều kiện không có tầm nhìn thẳng NLOS (Non-Line-Of-Sight). Hoạt động trong các điều kiện như vậy là một vấn đề gây rất nhiều khó khăn và hạn chế đối với các nhà khai thác viễn thông khi cung cấp dịch vụ cho các khách hàng tiềm năng. Do các vấn đề về nhiễu và các vấn đề về đa đường, một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Thay vào đó là sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây chính là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. Hiện nay, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) được dùng làm chuẩn trong các hệ thống phát thanh số ở châu Âu. Kỹ thuật này đang được đề nghị đưa vào ứng dụng ở Mỹ cũng như nghiên cứu để phát triển trong lĩnh vực truyền hình số. Bài này sẽ giới thiệu về nguyên lý, mô hình toán học và những đặc điểm cơ bản trong kỹ thuật OFDM. Công nghệ OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang trong thông tin vô tuyến. Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn như trong hệ thống ADSL, các kỹ thuật này thường đượcc nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT - discrete multitone modulation). Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia lượng dữ liệu trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này là trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý. Công nghệ OFDM hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao và tăng hiệu quả quang phổ. Điều này đạt được là do sự truyền dẫn song song của nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) qua không trung, mỗi sub-carrier có khả năng mang số liệu điều biến. Các sub-carrier được đặt vào các tần số trực giao. Trực giao có nghĩa là tần số trung tâm của một sub-carrier nhất định sẽ rơi đúng vào các điểm bằng 0 (null) của các sub-carrier khác. Sử dụng các tần số trực giao sẽ tránh được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các sub-carrier khác nhau khi sắp xếp vị trí các sub-carrier với mật độ lớn trong miền tần số do đó sẽ đạt được hiệu quả quang phổ cao. CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG VSAT IP 1. Thành phần chính của hệ thống Vệ tinh IPSTAR Hệ thống VSAT-IP liên lạc qua vệ tinh IPSTAR-1 (Thaicom 4), là vệ tinh băng rộng đầu tiên trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương do tập đoàn Shin Satellite Plc của Thái Lan vận hành và khai thác. Vệ tinh này được chế tạo bởi Space Systems/Loral có 114 bộ phát đáp với tổng dung lượng lên tới 45Gbps, tuổi thọ hoạt động là 12 năm, vệ tinh mới được phóng vào ngày 11/8/2005 ở vị trí quỹ đạo 120 độ Đông. Vệ tinh IPSTAR sử dụng công nghệ phủ sóng nhiều búp hẹp (spot beams) để tăng khả năng tái sử dụng tần số, cho phép mở rộng phổ tần làm việc lớn hơn rất nhiều so với các vệ tinh thông thường, đồng thời nâng cao được công suất cho từng spot beam (mức EIRP có thể đạt tới 60 dBW) cho phép giảm kích thước anten trạm đầu cuối và tăng tốc độ chất lượng đường truyền. Ngoài ra, vệ tinh IPSTAR còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA - Dynamic Link Allocation) cho từng beam phù hợp với các điều kiện thời tiết khác nhau ở từng vùng, đảm bảo không làm gián đoạn liên lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhất, đây cũng là kỹ thuật không được áp dụng ở những vệ tinh thông thường. Hình 1 : Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR Vệ tinh IPSTAR có 4 búp phủ hẹp bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam (Hình 2) và 1 búp phủ quảng bá, hoạt động ở băng tần Ka và Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gbps (cho cả 2 chiều lên, xuống). Dung lượng cụ thể được phân bổ như sau: Hình 2: Vùng phủ sóng vệ tinh IPSTAR tại Việt Nam Trạm cổng (Gateway): Hình 3: Sơ đồ khối chức năng trạm cổng IPSTAR Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, được thiết kế hoạt động theo cấu hình dự phòng (1+1) cho phần cao tần, anten chính và dự phòng được phân tập theo không gian, cách nhau từ 40 đến 60 km, để tránh ảnh hưởng của thời tiết lên đồng thời tới hai địa điểm. Trạm Gateway chính đặt tại Quế Dương - Hà Tây và trạm dự phòng tại Hoa Sen - Hà Nam. Hệ thống cao tần tại hai địa điểm được kết nối trực tiếp với nhau bằng cáp quang. - Antenna : đường kính 8,1m cho cả trạm chính và trạm dự phòng. - Khối thiết bị cao tần: bao gồm các thiết bị máy phát HPA, Up converter, LNA, Down converter, Khối điều khiển hoạt động của trạm Gateway chính và dự phòng cùng các thiết bị phụ trợ cao tần khác thu phát cao tần; - Core IP Router (IPR): Thực hiện trên một Router riêng biệt có năng lực chuyển mạch và định tuyến mạnh, Router này có nhiệm vụ định tuyến các gói tin IP vào và ra giữa các thiết bị trong mạng IPSTAR và các mạng bên ngoài. - TCP Accelerator (TCPA): Tối ưu hóa tốc độ truyền dẫn TCP qua vệ tinh bằng việc giảm thiểu các trễ và suy giảm chất lượng vốn có của giao thức TCP/IP qua vệ tinh. - Forward Link Processor (FLP): lọc và sắp xếp các gói tin IP theo thứ tự ưu tiên theo chất lượng dịch vụ (QoS) và phân loại dịch vụ (CoS) trước khi gửi tới TOLL Interface (TI). Ngoài ra FLP còn có chức năng giám sát hoạt động, lỗi, tương tác với thiết bị quản lý tài nguyên (RRM) cho mục đích phân bổ tài nguyên đường truyền cho các trạm UT. Bản tin cước từ TI và SI cũng sẽ được hợp nhất tại đây và chuyển tới NCS và máy chủ tính cước. Radio Resource Management (RRM): quản lý các nguồn tài nguyên đường truyền vệ tinh, phân bổ hay giải phóng dung lượng cho các trạm đầu cuối mỗi khi các trạm log-on hay log-off khỏi mạng và điều khiển các chức năng thực hiện trên TI, SI. Toll Interface (TI): gồm có thiết bị phần cứng và phần mềm giao tiếp với thiết bị phát TOLL (TOLL Tx). TI nhận các gói tin gửi từ FLP, sau đó sắp xếp và đóng gói, dưới sự điều khiển của RRM, theo định dạng khung của TOLL (TOLL Format) trước khi gửi tới TOLL-Tx (TOLL Transmitter). Mỗi TI làm việc với 1 TOLL-Tx. TOLL-Tx : nhận luồng bit đã được định dạng từ TI, mã hoá TPC, điều chế, ghép kênh OFDM và chuyển đổi tới tần số trung tâm 135MHz, sau đó chuyển đổi lên L-band (950-1450Mhz) và Ka-band để phát lên vệ tinh. Mỗi trạm Gateway có tối đa tới 12 khối TOLL-Tx làm việc và 2 khối dự phòng. Mỗi khối TOLL-Tx có thể cho phép tới 20.000 Terminal kết nối đồng thời, và có dung lượng truyền dẫn lên tới 186Mbps. STAR-Rx (STAR Receiver) : nhận tín hiệu băng Ka từ vệ tinh, chuyển đổi tới dải tần 950 -1450 MHz sau đó thực hiện tách kênh, giải điều chế, và giải mã tín hiệu. Mỗi khối STAR-Rx có dung lượng truyền dẫn tới 8Mbps. STAR Interface (SI): Nhận các gói tin từ STAR-Rx, sau đó xử lý và sắp xếp thành các gói tin IP rồi gửi tới IPR theo sự điểu khiển của RRM. Ngoài ra SI còn có các chức năng khác như là xử lý các bản tin báo hiệu giữa trạm cổng và trạm đầu cuối, giám sát sự hoạt động của kênh để kịp thời báo cáo cho RRM để đưa ra sự điều chỉnh phù hợp.. Mỗi SI làm việc được với 10 STAR-Rx. Mỗi Gateway có tối đa tới 10 SI. Mỗi SI có thể cho phép tới 20.000 Terminal kết nối đồng thời. Network Management (NM) : thực hiện các chức năng về quản trị mạng chung như : Quản lý lỗi, phát hiện và đưa ra các cảnh báo mỗi khi có sự cố về phần cứng hay phần mềm ; Quản lý cấu hình, cập nhật theo dõi các thay đổi về cấu hình hoạt động của các thiết bị ; Quản lý truy nhập mạng, cấp tên, passwords và quyền truy nhập cho từng người sử dụng ; Quản lý hệ thống tính cước… Acounting server/Call Record server nhận dữ liệu từ NMS và lưu trữ tại cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đích tính cước. Tuỳ thuộc vào ứng dụng cung cấp mà trạm Gateway được trang bị thêm: Các đường truyền kết nối băng rộng với mạng Internet, trụ sở khách hàng cho các mục đích cung cấp người sử dụng đầu cuối truy cập mạng Internet băng rộng, mạng dùng riêng... Content Server, VoD Server...: cho ứng dụng cung cấp thông tin, chương trình TV theo yêu cầu. Call Manager Server: cho ứng dụng thoại, fax.  Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghị Hệ thống trạm mặt đất được kết nối với các mạng viễn thông hiện tại của Tổng Công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT) để cung cấp các dịch vụ truy nhập Internet băng rộng, dịch vụ thoại, dịch vụ Intranet/VPN, dịch vụ mạng thuê riêng và dịch vụ mobile GSM trunking Các trạm đầu cuối thuê bao (User terminal – UT) Các trạm UT bao gồm khối ODU và IDU: Khối ODU: bao gồm anten và các thiết bị cao tần như BUC, LNB, feedhorn: - BUC là khối đảo tần lên, thường dùng loại công suất 1 W hoặc 2 W, tần số phát từ 13,75 đến 14,5 GHz - LNB là khối khuếch đại tạp âm thấp, tần số thu từ 10,7 đến 12,75GHz Khối IDU (Modem) - Tốc độ download tối đa: 4Mbps - Tốc độ upload tối đa: 2Mbps - Sử dụng công suất phát và băng thông linh hoạt cho phép phân bổ băng thông hợp lý dựa trên đặc điểm lưu lượng từng khách hàng. - Sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK, phương thức truy nhập SCPC, TDMA, Slotted ALOHA. - Giao diện mạng RJ45, USB - Nguồn điện cung cấp 100-240 VAC và 24DC - Công suất tiêu thụ:70W Hình 4: Cấu hình trạm thuê bao Thiết bị ODU và IDU được kết nối bằng cáp RG6 hoặc RG11, khoảng cách dùng cáp RG6 cho phép nhỏ hơn 35m, sử dụng cáp RG11 khoảng cách cho phép đạt tới 100m. Tần số IF thu từ LNB đến Modem từ 1550 đến 2050MHz hoặc từ 1650 đến 2150 MHz, tần số IF phát từ Modem đến ODU từ 950 đến 1450 MHz. Các trạm thuê bao cung cấp các dịch vụ tích hợp theu yêu cầu cụ thể của khách hàng 2. Dịch vụ VoIP: 2.1 Giới thiệu về VoIP (Voice over Internet Protocol): VoIP là công nghệ truyền tải các cuộc liên lạc thoại bằng cách sử dụng giao thức internet (Internet Protocol – IP). Điện thoại truyền thống được thực hiện dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh mà ở đó cho phép giải quyết vấn đề thời gian thực. Giao thức IP dựa trên công nghệ chuyển mạch gói mà trước đây chỉ được dùng để truyền dữ liệu hoặc các ứng dụng mạng internet. Do đó việc truyền thoại dựa trên giao thức IP là giải pháp truyền thoại dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, điều này mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng cũng như cho các nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện VoIP người ta phải sử dụng các kỹ thuật cho phép thực hiện các cuộc gọi với thời gian thực, đó là các giao thức Real Time Stream Protocol (RTSP), Real Time Control Protocol (RTCP), Secsion Initiation Protocol (SIP). Hệ thống điện thoại VoIP bao gồm một hoặc nhiều điện thoại chuẩn SIP / điện thoại VoIP. SIP mô tả những giao tiếp cần có để thiết lập một cuộc điện thoại. Chi tiết của những giao tiếp này được mô tả rõ hơn trong giao thức SDP. SIP đã chiếm lĩnh thế giới VoIP nhanh như vũ bão. Giao thức này giống như giao thức HTTP, là giao thức dạng văn bản, rất công khai và linh hoạt. Do vậy, nó đã thay thế rộng rãi cho chuẩn H323. Hình 5: Cách máy IP PBX tích hợp với mạng và cách nó sử dụng đường PSTN hoặc Internet để kết nối cuộc gọi Giao thức liên mạng IP Cấu trúc Mục đích của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP tương tự vai trò của giao thức tầng mạng trong mô hình OSI. IP là một giao thức kiểu “không liên kết” (connectionless) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong IP được gọi là datagram, có khuôn dạng như trong hình 6. 0 3 4 7 8 15 16 31 VER IHL Type of Sevice Total Length Fragment offset Identification Flags Time to live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options + Padding Data (max : 65.535 bytes) H H×nh 6 : Khu«n d¹ng cña IP datagram Trong đó : VER (4 bit) : chỉ version hiện hành của IP được cài đặt. IHL (4 bit) : chỉ độ dài phần đầu (Internet Header Length) của datagram, tính theo đơn vị từ (32 bit). Độ dài tối thiểu là 5 từ (20 byte) . Type of service (8 bit) : đặc tả các tham số về dịch vụ, có dạng cụ thể như sau: 0 1 2 3 4 5 6 7 Precedence D T R Reserved Precedence (3 bit) : chỉ thị về quyền ưu tiên gửi datagram. D: Delay (1 bit) : chỉ độ trễ yêu cầu. T: Throghput (1 bit) : chỉ thông lượng yêu cầu. R: Reliability (1 bit) : chỉ độ tin cậy yêu cầu. Total Length (16 bit) : chỉ độ dài toàn bộ datagram, kể cả phần header (tính theo đơn vị byte). Identification (16 bit) : cùng với các tham số khác (như Source Address và Destination Address) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng. Flags (3 bit) : liên quan đến sự phân đoạn (fragment) các datagram. Fragment Offset (13 bit) : chỉ vị trí của đoạn (fragment) ở trong datagram, tính theo đơn vị 64 bit, có nghĩa là mỗi đoạn (trừ đoạn cuối cùng) phải chứa một vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 64 bit. Time to Live (8 bit) : quy định thời gian tồn tại (tính bằng giây) của datagram trong liên mạng để tránh tình trạng một datagram bị quẩn trên liên mạng. Thời gian này được cho bởi trạm gửi và được giảm đi (thường quy ước là 1 đơn vị) khi datagram đi qua mỗi router của liên mạng. Protocol (8 bit) : chỉ giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích. Header Checksum (16 bit) : mã kiểm soát lỗi 16 bit theo phương pháp CRC, chỉ cho vùng header. Source Address (32 bit) : địa chỉ của trạm nguồn. Destination Address (32 bit) : địa chỉ của trạm đích. Options (độ dài thay đổi) : khai báo các options do người gửi yêu cầu. Padding (độ dài thay đổi) : vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bit. Data (độ dài thay đổi) : vùng dữ liệu, có độ dài là bội số của 8 bit, và tối đa là 65535 byte. TCP TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức kiểu có liên kết nghĩa là cần phải thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Trong VoIP, TCP được sử dụng để đảm bảo sự tin cậy trong việc thiết lập cuộc gọi. Tuy nhiên do cách thức hoạt động của TCP mà ta không thể dùng TCP như một cơ chế để truyền thoại trong VoIP. Bởi vì trong VoIP sự mất gói là không lo ngại bằng trễ. Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment có các trường như sau: Source port, destination port, sequence number, acknowledgment number, data offset, reserved, flags, window, checksum, urgent pointer, option, data. UDP UDP (User Datagram Protocol) là giao thức không liên kết được sử dụng thay thế cho TCP ở trên IP theo yêu cầu của ứng dụng. Khác với TCP, UDP không có các chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, tương tự như IP. Nó cũng không cung cấp các cơ chế báo nhận (acknowledgment), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo lỗi cho người gửi. Do có ít chức năng phức tạp nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP. Nó thường được dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận. Phần tiêu đề của UDP chỉ có bốn trường: Source port, destination port, length, và UDP checksum. UDP được dùng để truyền thoại trong VoIP. TCP không được dùng bởi vì cơ chế điều khiển luồng và truyền lại trong thoại là không cần thiết. UDP được sử dụng để truyền các dòng audio, nó liên tục truyền dù là 5% hay 50% số gói bị mất. Giao thức dòng thời gian thực RTSP (Real Time Stream Protocol) RTSP nói chung được dùng trong liên kết với UDP (Uer Datagram Protocol) nhưng có thể lợi dụng bất kỳ một giao thức nào của tầng thấp hơn trên cơ sở gói tin. Khi một trạm chủ muốn gửi một gói, thì cần phải biết phương thức truyền thông cụ thể để tạo khuôn dạng gói, thêm vào phần tiêu đề của gói phương thức truyền thông đó. Công việc này phải thực hiện để quyết định trước tiêu đề của RTSP và đưa vào phương thức truyền tầng thấp hơn. Sau đó chúng được gửi vào mạng (dùng một trong hai cách đa phát đáp hay đơn phát đáp) đến các thành viên khác tham dự. Tiêu đề của gói RTSP dài 12 bytes. Trường V chỉ rõ phiên bản của giao thức, cờ X báo hiệu đặc trưng của tiêu đề mở rộng giữa tiêu đề cố định và số liệu đi theo. Nếu bit P là 1, phần số liệu được đệm thêm để đảm bảo liên kết đầy đủ cho sự mã hoá thành mật mã. 0 8 16 31 V P X CSRC M payload type Sequence number Timestamp Synchronization source identifier (SSRC) Contributing source identifiers (CSRC) Header extension Payload (audio, video ...) Hình7 Cấu trúc tiêu đề cố định RTSP Các người sử dụng trong cùng một nhóm đa phát phân biệt bởi tên nhận diện 32 bit nguồn đồng bộ ngẫu nhiên SSRC (Synchronization Source). Có một bộ nhận diện tầng ứng dụng cho phép dễ dàng nhận diện dòng số liệu đến từ cùng một bộ chuyển đổi hoặc bộ trộn đi kèm với các thông báo bên nhận với phía nguồn phát. Hiếm khi hai người sử dụng cùng chọn một bộ nhận diện giống nhau, khi đó họ phải qua lại quá trình đồng bộ ban đầu. Danh sách nguồn đồng bộ phân tán CSRC (Contributing SSRC), trường chiều dài của nó được biểu thị bởi trường chiều dài của đồng bộ phân tán, ghi danh sách tất cả các nguồn đồng bộ để phân tán vào nội dung của gói. Đối với thoại thì trường này ghi vào danh sách toàn bộ người đang tham gia hội thoại. RTSP hỗ trợ khái niệm phương thức truyền thông phụ thuộc vào việc đặt tên để giúp trong quá trình xây dựng lại và phát gói ra. Bit người ghi M cung cấp thông tin cho mục đích này. Đối với âm thanh, gói đầu tiên trong tiếng nói phát ra có thể được đưa vào để lập thời gian biểu phát đi ột cáhc đoọc lập , nếu gói đó nằm trong tiếng nói phát ra trước đó. Bit M trong trường hợp này dùng để đánh dấu gói đầu tiên trong tiếng nói. Đối với video, một khung video chỉ có thể được phát đi khi gói cuối cùng đã đến. Do đó trong trường hợp này M dùng để đánh dấu gói cuối cùng trong một khung video. Trường payload type nhận dạng phương thức mã hoá trong gói. Trường Sequnce number tăng mỗi khi gói được phát ra để dò sự mất gói và khôi phục thứ tự. Trường Timestamp, sẽ tăng liên tục theo tần số của phương tiện lấy mẫu để chỉ ra rằng khi nào khung được tạo ra. Giao thức điều khiển thời gian thực RTCP (Real Time Control Protocol) Giao thức điều khiển thời gian thực RTCP là giao thức điều khiển đi kèm với RTSP. Phương thức truyền thông người giữa người gửi và người nhận thực hiện theo chu kỳ các gói RTCP đến cùng một nhóm đa phát đáp như dùng để phân phát các gói RTSP. Mỗi gói RTCP có chứa một số các phần tử thông thường là các bản tin người gửi hoặc bản tin ngươì nhận tiếp theo ngay sau mô tả tài nguyên. Mỗi loại phục vụ một chức năng riêng. Các bản tin người dùng: Được tạo ra bởi người sử dụng đồng thời cũng kèm theo các phương thức truyền thông (các nguồn RTSP). Chúng mô tả số lượng dữ liệu được gửi giống như tương quan với gán nhãn thời gian lấy mẫu RTSP và thời gian tuyệt đối để cho phép đồng bộ giữa các phương tiện khác nhau. Các bản tin người nhận: được tạo ra bởi các thành phần tham gia phiên RTSP chúng là phương thức truyền thông nhận. Mỗi bản tin như vậy có chứa một khối cho các nguồn RTSP trong nhóm. Mỗi khối mô tả hệ số mất tích luỹ tức thời và sự trôi từ nguồn đó. Khối cũng đồng thời chỉ ra nhãn cuối cùng và trễ từ lúc nhận một báo cáo người gửi, cho phép các nguồn ước lượng khoảng cách của chúng để hạ thấp dần. Các gói ký hiệu nguồn (Source Descriptor – SDES) dùng cho điều khiển phiên. Nó có chứa tên chuẩn (Canonical name – CNAME), một nhận dạng duy nhất giống như khuôn dạng của một địa chỉ trên mạng internet. Tên chuẩn dùng để giải quyết xung đột trong giá trị nguồn đồng bộ và các dòng phương thức truyền thông liên kết khác nhau được tao ra bởi cùng một người sử dụng. Các gói SDES cũng nhận dạng các thành viên qua tên của nó, email, số diện thoại, điều này cung cấp dạng điều khiển phiên đơn giản. Các ứng dụng client có thể hiển thị về tên và email trong các giao diện người sử dụng. điều đó cho phép các thành viên tham gia phiên nghe được các thành viên khác cùng tham gia, nó cũng cho phép chúng thu được các thông tin liên lạc phục vụ cho các dạng khác của truyền thông ví dụ như khởi tạo một cuộc hội thoại riêng. Chính điều này cũng làm thuận tiện hơn trong việc liên lạc với một người sử dụng. Nếu một người ngừng tham gia phiên thông tin, người đó sẽ có thông điệp BYTE. Cuối cùng các phần tử ứng dụng (APP) có thể dùng để đưa thêm các thông tin cụ thể vào các gói tin RTCP. Các bản tin người nhận và người gửi và các gói SDES có chứa các thông tin, các thông tin này có thể thay đổi thường xuyên do đó phải gửi các gói này một cách định kỳ. Nếu các thành phần phiên RTSP đơn giản gửi các thông điệp theo một chu kỳ cố định sẽ gây nên hậu quả là băng thông của nhóm đa phát đáp sẽ lớn tỉ lệ tuyến tính với kích thước của nhóm đó. Để khắc phục điều này, mỗi thành viên đếm số thành viên mà nó nghe được (theo các gói RTCP). Chu kỳ giữa các gói RTCP từ mỗi người sử dụng sau đó được cân đối tỉ lệ với với số các thành viên của nhóm, đảm bảo băng thông dành cho các bản tin RTCP vẫn cố định, không phụ thuộc vào kích thước của nhóm. Từ khi kích thước của nhóm ước lượng thu được bởi đếm số các thành phần khác, nó chiếm giữ thời gian cho mỗi thành viên tham gia mới để tiến gần đén gần kích thước nhóm một cách chính xác. Nếu nhiều người sử dụng cùng tham gia nhập vào một nhóm, mỗi người sử dụng sẽ có sai lệch trong việc ước lượng kích thước của nhóm. Do đó có thể dẫn đén sự tràn các bản tin RTCP. Một giải thuật back-off được đưa ra để giải quyết vấn đề này. Các thành phần chính của H.323 Chuẩn H.323 quy định bốn thành phần chính là: - Đầu cuối - Gateway - Gatekeeper - Bộ điều khiển đa điểm (MCU) H×nh 8 HÖ thèng chuÈn H.323 vµ c¸c thµnh phÇn Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối là các đầu cuối khách hàng trên mạng cung cấp các phương tiện liên lạc hai chiều thời gian thực. Hình vẽ 3.3 mô tả các thành phần của thiết bị đầu cuối. Tất cả các thiết bị đầu cuối phải hỗ trợ các giao tiếp giọng nói. Video và dữ liệu có thể có nhưng không bắt buộc. Chuẩn H.323 quy định các chế độ hoạt động cần thiết cho các đầu cuối audio, video, và dữ liệu có thể làm việc được với nhau. Đây là chuẩn thông dụng và tiêu biểu cho các điện thoại Internet, thiết bị đầu cuối audio hội nghị từ xa thế hệ mới. Tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 phải hỗ trợ chuẩn H.245. H×nh 9 CÊu tróc thiÕt bÞ ®Çu cuèi H.323 Gateway Gateway là phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp của các phần tử 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 hoặc Internet) sang mạng phi H.323 (ví dụ như PSTN). Gateway thực hiện một số chức năng như: - Chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn. - Chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp. - Chuyển đổi giữa các dạng mã hoá khác nhau của các luồng tín hiệu hình ảnh cũng như âm thanh. - Thực hiện việc thiết lập và xoá cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũng như phía mạng chuyển mạch SCN. Gatekeeper: Gatekeeper là phần tử không nhất thiết phải tồn tại trong một hệ thống H.323, nó thực hiện việc điều khiển các dịch vụ gọi của các đầu cuối H.323. Các chức năng của một Gatekeeper được phân biệt làm hai loại là các chức năng bắt buộc và các chức năng không bắt buộc. Các chức năng của Gatekeeper được mô tả bởi bảng 1. Chøc n¨ng §Þnh nghÜa DÞch ®Þa chØ Address Translation Gatekeeper sÏ thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tõ mét ®Þa chØ h×nh thøc (d¹ng tªn gäi) cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ Gateway sang ®Þa chØ truyÒn dÉn thùc trong m¹ng(®Þa chØ IP) §iÒu khiÓn quyÒn truy nhËp Admission Control Víi mçi tµi nguyªn m¹ng cô thÓ, ng­êi qu¶n trÞ m¹ng ®Æt ra mét ng­ìng chØ sè héi tho¹i cïng lóc cho phÐp trªn m¹ng ®ã. Gatekeeper cã nhiÖm vô tõ chèi kÕt nèi míi mçi khi ®¹t tíi ng­ìng. Nã ®iÒu khiÓn quyÒn truy nhËp m¹ng cña ng­êi dïng theo møc ­u tiªn ®· g¸n tr­íc. §iÒu khiÓn gi¶i th«ng Bandwidth Control Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn viÖc sö dông gi¶i th«ng m¹ng. §ång thêi Gatekeeper còng ph¶i b¶o ®¶m l­u l­îng th«ng tin truyÒn kh«ng ®­îc v­ît qu¸ t¶i cña m¹ng do nhµ qu¶n trÞ m¹ng ®Æt ra. §iÒu khiÓn vïng Zone Management ë ®©y ch÷ vïng ®Æc tr­ng cho tËp hîp tÊt c¶ c¸c phÇn tö H.323 gåm thiÕt bÞ ®Çu cuèi, Gateway, MCU cã ®¨ng kÝ ho¹t ®éng víi Gatekeeper. §iÒu khiÓn b¸o hiÖu cuéc gäi Call Control Signaling Tïy chän. Gatekeeper cung cÊp ®Þa chØ ®Ých cho ng­êi gäi theo hai chÕ ®é trùc tiÕp vµ chän ®­êng. T¹i chÕ ®é trùc tiÕp, sau khi cung cÊp ®Þa chØ ®Ých th× Gatekeeper ngõng tham gia ho¹t ®éng b¾t tay gi÷a c¸c bªn. T¹i chÕ ®é chän ®­êng, ®Þa chØ ®Ých lµ ®Þa chØ cña Gatekeeper nªn nã ®ãng vai trß trung gian chuyÓn tiÕp mäi th«ng tin trao ®æi trong qu¸ tr×nh b¾t tay gi÷a c¸c bªn. Gatekeeper xö lý c¸c th«ng tin b¸o hiÖu Q.931 trao ®æi gi÷a c¸c bªn. Qu¶n lý gi¶i th«ng Bandwidth Management Tïy chän. Gatekeeper ®Ó giíi h¹n sè cuéc gäi cïng lóc trong miÒn cña nã trong phiªn Q.931. DÞch vô qu¶n lý cuéc gäi Call Management Service Tïy chän. Gatekeeper l­u tr÷ mét danh s¸ch c¸c cuéc gäi hiÖn thêi ®Ó cung cÊp th«ng tin cho viÖc qu¶n lý gi¶i th«ng vµ ®Ó x¸c ®Þnh Terminal nµo ®ang bËn DÞch vô x¸c nhËn cuéc gäi Call Authorization Service Tïy chän. Gatekeeper lo¹i bá cuéc gäi khi qu¸ tr×nh x¸c nhËn lµ sai ngay c¶ khi ch­a tíi ng­ìng. MCU (Multipoint Control Unit) Cung cấp chức năng hội thoại với số bên tham gia lớn hơn hai. Nó phối hợp các phương thức giao tiếp của các bên tham gia và cung cấp các đặc trưng trộn âm thanh và hình ảnh (nếu cần) cho các Terminal. MCU bao gồm hai thành phần : · Bộ điều khiển đa điểm (Multipoint Controller-MC) thiết lập và quản lý hội thoại đa nhiều bên qua H.245. MC có thể được đặt trong Gatekeeper, Gateway, Terminal, MCU. · Bộ xử lý đa điểm ( Multipoint Processor-MP): đóng vai trò trộn tín hiệu, phân kênh và lưu chuyển dòng bit quá trình giao tiếp giữa các bên tham gia hội thoại. Bộ giao thức H.323 KhuyÕn nghÞ H.323 ®Ò ra nh÷ng giao thøc n»m trªn tÇng IP vµ c¸c tÇng vËn t¶i (TCP hay UDP), nh÷ng giao thøc nµy ®­îc sö dông mét c¸ch kÕt hîp b¶o ®¶m cho viÖc thiÕt lËp cuéc tho¹i vµ truyÒn dßng tiÕng nãi tu©n thñ tÝnh thêi gian thùc qua m¹ng chuyÓn m¹ch gãi . H×nh 10: lµ s¬ ®å chång giao thøc. H×nh 10 C¸c líp cña bé giao thøc H.323 Cã thÓ ph©n chia thµnh 2 nhãm giao thøc : Nhãm thø nhÊt cã vai trß thùc hiÖn trao ®æi tÝn hiÖu (signaling) gi÷a c¸c thµnh phÇn cña m¹ng H.323, ®¶m b¶o cho mét endpoint cã thÓ thiÕt lËp ®­îc cuéc tho¹i víi mét endpoint kh¸c. Bao gåm: RAS (Registation/Admission/Status): giao thøc trao ®æi gi÷a endpoint víi Gatekeeper. Q.931: giao thøc cho phÐp thiÕt lËp vµ kÕt thóc cuéc gäi. H.245: giao thøc cho phÐp thèng nhÊt ph­¬ng thøc truyÒn th«ng gi÷a c¸c endpoint vµ thiÕt lËp kªnh logic ®Ó d÷ liÖu tiÕng nãi truyÒn qua kªnh nµy. Nh­ vËy nhãm nµy cã thÓ coi nh­ tËp giao thøc gióp c¸c bªn tham gia “b¾t tay” ®­îc víi nhau tr­íc khi dßng tiÕng nãi thùc sù ®­îc trao ®æi qua l¹i. Nhãm thø hai chÞu tr¸ch nhiÖm ®¶m b¶o truyÒn dßng tiÕng nãi cã tÝnh thêi gian thùc qua m¹ng, céng thªm mét sè th«ng tin tr¹ng th¸i vµ ®iÒu khiÓn gióp cho viÖc n©ng cao chÊt l­îng cuéc tho¹i. Bao gåm : RTP (Real Time Protocol): giao thøc ®¶m nhiÖm viÖc truyÒn dßng tiÕng nãi thùc sù tíi phÝa nhËn. RTCP (Real Time Control Protocol): giao thøc hç trî cung cÊp c¸c th«ng tin tr¹ng th¸i vµ ®iÒu khiÓn chÊt l­îng cuéc tho¹i tíi c¸c bªn tham gia. H.225 và H.245 Tiªu chuÈn H.323 cã tham chiÕu ®Õn mét tiªu chuÈn kh¸c cña ITU-T lµ H.225. H.225 thùc hiÖn b¸o hiÖu cho viÖc ®iÒu khiÓn cuéc gäi. H.225 cã quyÒn gièng nh­ H.323, nã x¸c ®Þnh 1 tËp hîp c¸c kh¶ n¨ng nhiÒu h¬n nh÷ng kh¶ n¨ng ®­îc sö dông trong hÖ thèng chØ cã l­u l­îng tho¹i. B¶n th©n H.225 còng sö dông c¸c b¶n tin ®­îc ®Þnh nghÜa theo H.245 ®Ó thiÕt lËp vµ kÕt thóc c¸c kªnh logic mét c¸ch riªng biÖt cho audio (hoÆc trong c¸c kÕt cuèi ®a ph­¬ng tiÖn, video). ViÖc sö dông ban ®Çu c¸c thñ tôc H.225 trong qu¸ tr×nh s¾p xÕp cuéc gäi VoIP cã trong th«ng b¸o tõ c¸c thiÕt bÞ göi ®Õn thiÕt bÞ nhËn ®Ò nghÞ thiÕt lËp cuéc gäi ®­îc thùc hiÖn trªn c¸c kªnh H.225 lµ ®¨ng ký, qu¶n lý vµ b¸o hiÖu (RAS). Gäi RAS lµ mét "kªnh" lµ ch­a hoµn toµn ®óng v× RAS ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ mét tµi nguyªn "kh«ng ch¾c ch¾n" vµ do ®ã sö dông UDP nh­ 1 ph­¬ng thøc truyÒn t¶i mµ kh«ng cã sù x¸c ®Þnh râ rµng nµo c¶. Tuy nhiªn kªnh RAS x¸c ®Þnh "n¬i héi tô" mµ mäi thiÕt bÞ cã thÓ gi¸m s¸t ®­îc tÝn hiÖu ®Çu tiªn cña cuéc gäi . Một RAS yêu cầu thiết lập cuộc gọi có thể nhận được trả lời của gatekeeper chịu trách nhiệm phía bị gọi hoặc của bản thân thiết bị trong trường hợp không có gatekeeper. Trong cả 2 trường hợp , câu trả lời bao gồm địa chỉ IP và số cổng TCP của thiết bị bên bị gọi, cho phép người gọi thiết lập 1 kết nối TCP. 2.2 IP qua vệ tinh Giao thức IP là giao thức tầng mạng nằm trong chồng giao thức của mô hình OSI cũng như trong chồng giao thức TCP/IP sử dụng cho mạng máy tính. IP là một giao thức không tin cậy và không liên kết. Tất cả các dữ liệu TCP, UDP, iCMP và iGMP được truyền đi dưới dạng các đơn vị dữ liệu (datagram). IP chỉ chịu trách nhiệm định tuyến các datagram đến đích, xác định xem nơi mà datagram sẽ được gửi đến, và nếu có vấn đề xảy ra thì sẽ lựa chọn một tuyến đường khác. Lưu lượng qua Internet trên mạng mặt đất thường hay xảy ra nghẽn do băng thông hạn chế, mỗi ngày có hàng chục vạn máy tính trên toàn cầu được nối mạng làm tắc nghẽn các tuyến do lưu lượng tăng đột ngột, các gói IP xếp hàng dài tại các tuyến nghẽn, các bộ định tuyến thông minh (Intelligent Router) phải tìm đường trên Internet cho các gói IP đi qua theo kiểu xếp hàng chờ. Nếu khoảng cách giữa nguồn dữ liệu và đích đến càng xa tức là gói tin IP phải truyền qua nhiều điểm định tuyến trên Internet nghĩa là nguy cơ bị nghẽn tăng cao. Người ta có thể giảm hiện tượng trên bằng cách dùng đường truyền vệ tinh địa tĩnh để cung cấp dịch vụ truy cập Internet qua một bước nhảy trực tiếp (giảm số điểm định tuyến), liên tục qua vệ tinh tới một vùng rộng lớn trên bề mặt trái đất tuỳ theo loại chùm tia phủ sóng.   Muốn chuyển lưu lượng IP từ một điểm đến nhiều điểm trong các mạng mặt đất yêu cầu phải truyền đưa cùng một lúc một loại dữ liệu đến nhiều máy chủ dọc theo cây truyền dẫn và tái tạo lại khối dữ liệu IP. Như vậy các bộ định tuyến phải liên tục kiểm tra từng máy chủ thành phần trên mạng để không tái tạo lại các khối dữ liệu IP không cần thiết và chuyển các khối dữ liệu IP cần thiết đến các máy chủ. Truyền đưa dữ liệu trên nền IP theo phương thức điểm - đa điểm qua vệ tinh địa tĩnh, 2.3 Dịch vụ VoIP trên hệ thống VSAT IP I. MỞ ĐẦU: Về mặt hệ thống VSAT-IP là một môi trường IP thuần tuý, với 3 thành phần chính: trạm cổng mặt đất (Gateway), vệ tinh iPSTAR-1 và các trạm đầu cuối thuê bao (UT). Để có thể chuyển giọng nói qua VSAT-IP ta ứng dụng giao thức VoIP. Theo nguyên lý Nyquist giọng nói của chúng ta có dạng analog có tần số khoảng 300 Hz tới 3KHz [1]. Vì vậy để có thể chuyển giọng nói đi xa và qua mạng IP một cách có hiệu quả, trước tiên giọng nói phải được chuyển từ dạng analog sang dạng số hoá. Sau khi các tín hiệu thoại được số hoá chúng được nén và gói thành các gói dữ liệu hay còn gọi là gói IP. Các gói IP này sẽ được chuyển qua mạng IP nhờ các giao thức chuyển như giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) hoặc giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) [2] [3]. Khi các gói IP này được chuyển tới nơi nhận, tại đây chúng được xắp xếp lại và chuyển đổi ngược lại từ dạng số hoá sang tín hiệu thoại. [4]. VoIP được sử dụng trong rất nhiều dạng từ PC tới PC, từ PC tới điện thoại và từ điện thoại tới điện thoại [5]. Nó cũng được dùng trong các cấu trúc mạng khác nhau như mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng (WAN) và mạng không dây cục bộ (WLANs). Phương án kết nối dịch vụ VoIP qua VSAT-IP được thực hiện như hình 11. Trong phương án này, VTI đã xây dựng giải pháp VoIP dựa trên hệ thống thông tin vệ tinh iPSTAR-1 [6], giải pháp này cho phép triển khai dịch vụ thoại VoIP cho khách hàng nhờ kết nối hệ thống trạm Gateway vào mạng VoIP Quốc tế/VTI. Như vậy, các thuê bao mạng VSAT-IP không chỉ gọi được cho nhau mà còn có khả năng gọi tới các thuê bao trong mạng PSTN hoặc gọi đi Quốc tế và ngược lại. Trong hình 1 thiết bị UT kết nối trực tiếp với thiết bị điện thoại IP thông qua giao diện Ethernet (RJ45) của khối ngoại vi (UT) hoặc kết nối với thiết bị điện thoại thường, tổng đài PBX qua thiết bị thiết bị Analogphone Gateway. Khi số lượng điện thoại IP lớn hơn 1, các thiết bị này có thể kết nối với UT qua bộ định tuyến hoặc chuyển mạch. Các điện thoại thường, điện thoại IP, Analogphone Gateway sẽ trao đổi định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao trong mạng VSAT-IP, giữa thuê bao trong mạng VSAT-IP và ngoài mạng thông qua thiết bị điều khiển cuộc gọi “CallManager” [7]. Hình 11: Cấu hình dịch vụ VoIP VSAT-IP II. MÔ HÌNH ĐỊNH TUYẾN CUỘC GỌI Call Manager là phần trung tâm của hệ thống VoIP VSAT-IP có chức năng xử lý cuộc gọi dựa trên phần mềm. Nó có thể hỗ trợ giao thức H.323, SCCP, MGCP [8]. Call Manager cung cấp các chức năng chính sau: - Xử lý cuộc gọi - Báo hiệu và điều khiển thiết bị - Quản lý quay số (Dial plan) - Quản lý đặc điểm điện thoại - Các dịch vụ thư mục (directory) CallManager có trách nhiệm điều khiển và đăng ký cho tất cả các thiết bị thuê bao đầu cuối. Việc cấu hình được thực hiện qua giao diện Web của Call Manager. Dựa trên giao diện Web này người dùng có thể cấu hình các điện thoại, gán số cho người dùng, cấu hình dial plan và nhiều thao tác khác. Giao diện này thực ra là một chuỗi các trang web vì vậy IIS phải chạy trong Call Manager. IIS được cài đặt trong suốt tiến trình cài đặt được tự động hóa. Tất cả thông tin được nhập vào qua giao diện web được lưu trữ vào cơ sở dữ liệu SQL 2000. Riêng thông tin người dùng thì được lưu trong thư mục LDAP. Call Manager cài đặt các thư mục DC mà nó chính là thư mục LDAP. Ngoài ra ta có thể dùng các thư mục DC hoặc thư mục LDAP khác như Netscape hoặc Microsoft AD (active directory) để chứa thông tin người dùng. Trong thiết kế này sẽ dùng thư mục DC được tích hợp sẵn với Call Manager. 1. Mô hình kết nối cuộc gọi trong mạng VSAT-IP: Đối với thiết bị trong mạng VSAT-IP, thiết bị CallManager sẽ làm nhiệm vụ kiểm soát cuộc gọi đối với các thuê bao trong mạng, như sau: - Thiết lập cuộc gọi từ thuê bao A - E.164 trong CALLMANAGER tìm kiếm thuê bao B - Yêu cầu được gửi đến thuê bao B - Chuông kêu tại B và chuông phản hồi tới A. - Thuê bao B nhấc máy - Cuộc gọi được thiết lập giữa A và B Thuê bao A muốn thực hiện cuộc gọi đến thuê bao B thì người dùng nhấc máy A và quay số của máy B, các số này được gởi đến Call Manager (là thiết bị xử lý cuộc gọi). Tiếp đó, Call Manager tìm địa chỉ và xác định cách định tuyến cuộc gọi. Sau khi Call Manager báo hiệu điện thoại A qua IP để khởi tạo chuông phản hồi thì A nghe chuông, Call Manager cũng khởi tạo chuông làm cho B đổ chuông. Khi người dùng tại B nhấc máy thì đường truyền thông RTP được thiết lập trực tiếp giữa A và B và người dùng có thể bắt đầu đàm thoại. Các IP Phone không cần thông tin với Call Manager nữa cho đến khi A hoặc B yêu cầu chuyển cuộc gọi, điện thoại hội nghị hoặc kết thúc cuộc gọi. Các IP Phone trao đổi lưu lượng thoại qua chuẩn G.729 hay G.723 hay G.711 tùy theo Call Manager quy định và tùy theo băng thông vệ tinh. Cuộc gọi được thực hiện hoàn toàn trên nền IP của mạng VSAT-IP. Hình 12: Mô hình cuộc gọi trong mạng VSAT-IP Ngoài ra, Call Manager có khả năng hỗ trợ giao tiếp với các Voice Gateway qua các giao thức như H323, MGCP và giao tiếp với Gatekeeper qua H323. Chi tiết về việc giao tiếp giữa Call Manager với Voice Gateway và Gatekeeper sẽ được mô tả trong những phần sau. 2. Mô hình cuộc gọi giữa mạng VSAT-IP với mạng ngoài: Gateway được dùng để kết nối các hệ thống khác nhau, ví dụ như kết nối các thuê bao trong mạng VSAT-IP gọi sang mạng PSTN. Có hai giao thức chính được dùng để giao tiếp giữa CallManager và các gateway là giao thức điều khiển cổng phương tiện (MGCP - Media Gateway Control Protocol) và H323. Trong thiết kế này CallManager sẽ dùng giao thức H.323v2 để giao tiếp với các gateway thông qua sự điều khiển của gatekeeper. Gatekeeper dùng để điều khiển kết nối giữa hệ thống Call Manager với các gateway để tránh trường hợp bị tắc nghẽn khi có nhiều cuộc gọi vượt quá dung lượng đường truyền. Gatekeeper thường chạy trong thiết bị router H.323 (ví dụ Cisco router 3600). Call Manager sẽ giao tiếp với gatekeeper bằng giao thức H.323. Hình 3 trình bày mô hình kết nối tiêu biểu giữa CallManager và Gateway thông qua trung kế được điều khiển bởi Gatekeeper bằng cách dùng giao thức H.323v2. Đây cũng là mô hình kết nối được dùng cho hệ thống VoIP VSAT-IP. Hệ thống Call Manager sẽ chỉ khai báo duy nhất cấu hình kết nối trung kế H.225 với Gatekeeper mà không cần phải khai báo cấu hình kết nối trung kế với từng gateway riêng lẻ. Gatekeeper có nhiệm vụ cung cấp thông tin kết nối của các Gateway hiện có cho CallManager. Ngoài ra Gatekeeper còn có chức năng quản lý băng thông kết nối giữa hai hệ thống. Hình 13: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 Thí dụ thiết lập cuộc gọi cơ bản giữa Phone A và Phone B điều khiển thông qua Gatekeeper: Hình 14: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 ra ngoài mạng VSAT-IP 1. Máy A thuộc hệ thống CallManager muốn thực hiện cuộc gọi đến máy B thuộc PSTN bằng cách quay số của máy B. 2. CallManager gởi ARQ đến Gatekeeper để yêu cầu cho phép gọi đến máy B. 3. Gatekeeper sẽ tìm kiếm và nếu máy B được đăng ký thì Gatekeeper sẽ gởi ACF bao gồm địa chỉ IP của Gateway cho CallManager. 4. CallManager gởi Q.931 Call-Setup bao gồm số điện thoại của máy B đến Gateway. 5. Gateway gởi ARQ đến Gatekeeper để yêu cầu cho phép trả lời cuộc gọi của CallManager. 6. Gatekeeper sẽ gởi ACF bao gồm địa chỉ IP của CallManager cho Gateway. 7. Gateway thiết lập POTS call đến máy B. 8. Khi máy B trả lời thì Gateway gởi Q.931 Connect đến CallManager. 9. CallManager và Gateway gởi IRR đến Gatekeeper sau khi cuộc gọi được thiết lập. Từ mô hình trên ta thấy, khi một thuê bao VSAT-IP gọi ra mạng PSTN trong nước, Call Manager nhận được báo hiệu từ Phone. Call Manager sẽ liên lạc với GateKeeper qua H.225 RAS để tìm Gateway kết cuối. Gatekeeper sẽ thông báo lại cho CallManager biết GATEWAY kết cuối. CallManager sẽ làm việc với Gateway kết cuối để thiết lập cuộc gọi giữa máy A qua Gateway kết cuối tới PSTN. Các thuê bao trao đổi lưu lượng thoại với Gateway kết cuối qua chuẩn CODEC G.729 hay G.723 hay G.711 tùy theo CallManager và Gateway kết cuối thỏa thuận và tùy theo băng thông hiện có. III. CHUẨN Mà HOÁ VÀ BĂNG THÔNG VỆ TINH: Chuẩn mã hóa thoại (codec) được đề xuất sử dụng tuỳ thuộc vào thiết bị đầu cuối, có thể là G.711, G.729, G.723.1. Nếu tổng số tiêu đề gói (packet overhead) = 40 bytes (header of IP 20 + UDP 8 + RTP 12), mỗi cuộc gọi theo các chuẩn mã hóa này ước lượng cần băng thông như Bảng 1: Bảng 2 Loại Codec Cỡ khung Chu kỳ khung Số khung trong tải Kích cỡ tải IP Chu kỳ gói Tốc độ gói Cỡ gói Yêu cầu BW (bytes) (msec) (frame per pkt) (bytes) (msec) (pps) (bytes) (bps) G.723 (6.4k) 24 30 1 24 30 33.33 64 17,067 G.729 (8k) 10 10 1 10 10 100.00 50 40,000 G.711 (64k) 1 0.125 160 160 20 50.00 200 80,000 Theo bảng 1, đối với chuẩn CODEC: G.723 băng thông tối thiểu yêu cầu khoảng 17 kbit/s, G.729 băng thông tối thiểu yêu cầu là 40 Kbit/s và G.711 băng thông tối thiểu yêu cầu khoảng 80 kbit/s. Về mặt công nghệ vệ tinh IPSTAR-1 sử dụng băng tần Ka/Ku cho tuyến xuống từ Gateway tới UT (TOLL Link), băng tần Ku/Ka cho tuyến lên từ UT tới Gateway (STAR Link). Tương ứng với mỗi chuẩn mã hoá chiều TOLL và STAR sẽ được cấu hình để tương thích riêng. Ví dụ trên thực tế đối với chuẩn G.723 băng thông cho chiều TOLL/STAR là 24/24 kbit/s cho 1 kênh thoại qua VSAT-IP. 3. Các ưu điểm và tồn tại: Khắc phục được những khó khăn về địa hình, hệ thống VSAT IP có thể "vươn" xa hơn các giải pháp viễn thông hiện nay dành cho vùng sâu vùng xa. Chính vì vậy, VSAT băng rộng cho phép người sử dụng dù ở bất kỳ vị trí, địa hình nào trong lãnh thổ Việt Nam đều có thể sử dụng các dịch vụ như thoại, truy nhập Internet băng rộng, mạng riêng ảo VPN,... với chất lượng như nhau. Với hệ thống này, khách hàng có thể thanh toán cước phí sử dụng dịch vụ theo giá cước cố định hàng tháng hoặc thanh toán trên cơ sở dữ liệu thực tế khách hàng gửi và nhận. Tuy nhiên, VSAT IP có nhược điểm cố hữu của thông tin vệ tinh là chịu ảnh hưởng của thời tiết, thông tin có thể bị gián đoạn với lượng mưa lớn hơn 100mm/h. Ngoài ra toàn bộ các trang thiết bị của VSAT được sử dụng cho các công nghệ chuyên biệt nên các thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ VSAT. So với điện thoại truyền thống thì VoIP có những những ưu điểm hơn hẳn, đó là: Chất lượng dịch vụ có thể điều khiển được: điều này có thể đạt được là do trong VoIP có sự hỗ trợ của các phần mềm cho phép điều khiển độ trễ, điều khiển băng thông và các kỹ thuật định tuyến. Giảm cước phí cho các cuộc gọi đặc biệt là các cuộc gọi đường dài, bởi vì khi truyền VoIP cước phí được tính là cước phí truy cập. Ngoài ra do công nghệ chuyển mạch gói có hiệu suất sử dụng băng thông đường truyền cao kèm theo các kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu làm cho cước phí giảm đáng kể. Cung cấp khả năng truyền kết hợp thông tin và báo hiệu trên cùng một đường truyền. Sở dĩ có thể thực hiện được điều này là do IP làm việc với các gói mà không quan tâm nội dung của chúng là thông tin hay báo hiệu. Một ưu điểm nữa mà nó mang lại là giảm đáng kể chi phí đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng của mạng. VoIP cho phép tạo ra các dịch vụ mới mà thoại truyền thống không có được ví dụ như Video conferencing, chating, … Tạo ra khả năng multimedia và đa dịch vụ . VoIP trong suốt đối với các công nghệ truyền dẫn do đó việc thay đổi công nghệ truyền dẫn không ảnh hưởng cơ sở hạ tầng của mạng VoIP. VoIP tạo sự thuận lợi cho người sử dụng bằng cách đưa vào đó các tiện ích ví dụ như việc tăng các bản tin báo hiệu cũng như giao diện báo hiệu trực quan hơn. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì VoIP cũng có những hạn chế và nhược điểm. Bởi vì để thực hiện được dịch vụ đó thì đòi hỏi công nghệ điện tử, kỹ thuật xử lý tín hiệu, kỹ thuật phần mềm phải đạt đến một mức độ nào đó. Cụ thể là chúng ta có thể thấy được hai nhược điểm quan trọng của VoIP là: Vấn đề thời gian thực: do việc nén tín hiệu, công việc định tuyến các gói đến đích và thời gian liên kết các gói đó và giải nén để được tín hiệu thoại ban đầu. Chất lượng của các cuộc gọi theo VoIP là hạn chế bởi vì do phải thực hiện chia sẻ đường truyền với các dịch vụ khác như truyền số liệu do đó chất lượng sẽ bị thay đổi tuỳ theo tình trạng đường truyền lúc đó. KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian gần một tháng, chúng em đã tìm hiểu về hệ thống thông tin VSAT IP qua vệ tinh IPSTAR, về việc truyền tín hiệu thoại qua Internet (Voice over Internet Protocol) về cấu tạo cũng như về công nghệ của nó. Dịch vụ điện thoại IP là dịch vụ ứng dụng cho phép truyền tải các cuộc đàm thoại thông qua giao thức IP. Nguyên tắc VoIP gồm việc số hoá tín hiệu giọng nói, nén tín hiệu đã số hoá, chia tín hiệu thành các gói và truyền những gói số liệu này trên nền IP. Đến nơi nhận, các gói số liệu được ghép lại, giải mã ra tín hiệu analog để phục hồi âm thanh. Qua thời gian học tập và tìm hiểu, chúng em đã trình bày một số nét cơ bản của công nghệ VoIP và một số giao thức quan trọng sử dụng trong mạng VoIP. Do thời gian tìm hiểu và làm bài không được nhiều, kinh nghiệm còn thiếu, chúng em đã cố gắng để hoàn thành bài tiểu luận, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy và các bạn góp ý để chúng em có thể hoàn thiện vốn kiến thức mình còn thiếu. Nếu có thời gian, chúng em sẽ nghiên cứu sâu hơn về những dịch vụ của VoIP, chất lượng dịch vụ và những giao thức đã nói trong bài. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Việt Hùng và các bạn tập thể lớp HCD06 khoa CNTT trường Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông đã giúp đỡ chúng em trong thời gian nghiên cứu! TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyên lý của kỹ thuật OFDM – Kỹ sư Ðặng Quang Hiếu - Bộ môn Công nghệ Ðiện tử Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT&VSAT-IP__Lê Việt Hà-Lớp VTĐT 6B Khóa6 Trường Học Viện Kĩ Thuật Quân Sự. Tiểu luận VoIP – Thạc sĩ Nguyễn Đại Thanh – Lớp Cao học DTVT 2004-2006 BK Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu tổng quan mạng thế hệ sau NGN – Nguyễn Hồng Nhung - Lớp Cao học DTVT 2004-2006 Bách Khoa Bài giảng VoIP – TS Phạm Công Hùng – ĐH Bách Khoa Một số tài liệu của thầy Nguyễn Minh Phương