L
Ĩ
NH V
Ự
C C
Ô
NG N
G
H
Ệ
VI
Ễ
N T
HÔN
G
THI
Ế
T K
Ế
VÀ
CH
Ế
T
Ạ
O T
Ổ
NG

Đ
ÀI

IP-PBX
Trần Hạo Bửu, Nguyễn Cương Hoàng
Tóm tắt: Theo thống kê thì 70% lưu lượng thoại trong một công ty cỡ vừa và lớn là của các
cuộc gọi nội bộ. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến sự ra đời của tổng đài nội bộ - PBX
(Private Branch Exchange). Tổng đài nội bộ PBX sẽ tự định tuyến các cuộc gọi nội bộ với
nhau mà không cần thông qua tổng đài của mạng PSTN. PBX truy
ền thống kết nối các cuộc
gọi thoại trên cơ sở chuyển mạch kênh. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng số liệu một
vài thập kỷ gần đây, trong các doanh nghiệp lại hình thành thêm một hệ thống mạng mới song
song tồn tại với mạng thoại truyền thống, đó là mạng chuyển mạch gói LAN. Mạng LAN này
có thể được kết nối vớ
i m
ạ
ng Internet, cho phép ng
ườ
i s
ử
d
ụ
ng tr
ong doanh nghi
ệ
p truy c
ậ
p
m
ạ
ng thông qua m
ộ
t k

ế
t n
ố
i chung.
V
ớ
i nh
ữ
ng
ư
u
đ
i
ể
m v
ượ
t tr
ộ
i c
ủ
a mình v
ề
s
ự
m
ề
m d
ẻ
o và hi
ệ

u su
ấ
t, m
ạ
ng chuy
ể
n m
ạ
ch gói
đ
ang d
ầ
n d
ầ
n thay th
ế
cho m
ạ
ng chuy
ể
n m
ạ
ch kênh truy
ề
n th
ố
ng. S
ự
ra
đờ

i c
ủ
a
đ
i
ệ
n t
h
o
ạ
i IP

(V
oIP)
tr
ong vài n
ă
m g
ầ
n
đ
ây càng kh
ẳ
ng
đị
nh thêm xu h
ướ
ng này
.
V

ậ
y gi
ả
i pháp m
ớ
i cho c
ơ

s
ở
h
ạ
t
ầ
ng thông tin doanh nghi
ệ
p là gì?
Đ
ó là m
ạ
ng d
ữ
li
ệ
u thu
ầ
n nh
ấ
t LAN và d
ị

ch v
ụ
Vo
I
P

ch
ạ
y tr
ên n
ề
n này
. Ph
ầ
n
đ
i
ề
u khi
ể
n chuy
ể
n m
ạ
ch
V
o
I
P
và các d

ị
ch
v
ụ
liên quan g
ọ
i là
t
ổ
ng
đ
ài
IP-PBX
.
1. T
ổ
ng
đ
ài IP-PBX
Có l
ẽ

ứ
ng d
ụ
ng ph
ổ
bi
ế
n nh

ấ
t v
à
s
ớ
m n
h
ấ
t c
ủ
a VoP, n
ề
n t
ả
ng
để
t
ạ
o ra IP-PBX, là vi
ệ
c thi
ế
t
l
ậ
p gateway VoP bên phía trung k
ế
c
ủ
a PBX. Gateway này

đ
óng gói lu
ồ
ng tho
ạ
i và
đị
nh
tuy
ế
n nó qua m
ạ
ng VoP
.
Gi
ả
i pháp này t
ậ
n d
ụ
n
g
các
đặ
c tính hi
ệ
n có c
ủ
a t
ổ

ng
đ
ài
PBX, nh
ư

tho
ạ
i h
ộ
i ngh
ị
, chuy
ể
n ti
ế
p cu
ộ
c g
ọ
i, …
Cu
ố
i cùng, các nhà phát tri
ể
n ph
ầ
n m
ề
m phát tri

ể
n nên
PBX “m
ề
m”,
hay IP-PBX. IP-PBX
cung c
ấ
p kh
ả
n
ă
ng chuy
ể
n m
ạ
ch, th
ự
c hi
ệ
n các d
ị
ch v
ụ
gia t
ă
ng qua m
ạ
ng d
ữ

li
ệ
u. Các cu
ộ
c
g
ọ
i trong
m
ộ
t t
ổ
ng
đ
ài và các cu
ộ
c g
ọ
i gi
ữ
a các t
ổ
ng
đ
ài

đượ
c
đị
nh tuy

ế
n qua m
ạ
ng IP,
đ
i
vòng qua toàn b
ộ
m
ạ
ng PSTN. IP-PBX có th
ể
giao ti
ế
p v
ớ
i m
ạ
ng PSTN thông qua Gateway.

Hình 1. IP-PBX hay PBX “mềm”
Các ưu điểm so với tổng đài PBX truyền thống
Các ưu điểm của IP-PBX xuất phát từ những ưu điểm của mạng chuyển mạch gói IP so với
mạng chuyển mạch kênh, như:
- Quản lý và bảo dưỡng dễ dàng hơn
- Khả năng kết nối từ xa, khả năng di động
- Kết hợp thoạ
i/dữ liệu tạo ra ứng dụng mới
- Dễ dàng phát triển các dịch vụ mới do cấu trúc mở và các giao diện chuẩn
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI


Hosted by dientuvienthong.ucoz.net

L

NH V

C C
ễ
NG N
G
H

VI

N T
HễN
G
-

D

s

d

ng do

c h


tr

nhi

u b

i ph

n m

m v giao di

n

ho

GUI
-

Thụng tin h

p nh

t ...
Kh

n

ng ỏp d


ng trong cỏc doanh nghi

p v

a v nh


Cú th



n gi

n hoỏ quỏ trỡnh tri

n khai t

ng

i IP-PBX cho m

t doanh nghi

p nh

sau:
1.

Xõy d


ng m

ng LAN
2.

Thi

t l

p h

th

ng m
ỏ
y c
h

v ci

t ph

n m

m

i

u khi


n IP-PBX
3.
Thit lp cỏc Gateway ra mng PSTN hoc Internet
4. Thit lp cỏc u cui VoIP
Bc th nht l phc tp nht v ũi hi u t ln nht nhng thc ra li n gin nht vỡ
a s cỏc doanh nghip ó cú sn mng LAN. Bc th 2 quan trong nht, nhng thc ra
cng ch n gin l ci t phn mm lờn mt mỏy ch. Mỏy ch ny cú th

l ginh riờng
cho IP-PBX ho

c c

ng cú th



c chi
a
x

v

i cỏc

ng d

ng khỏc c

a doanh nghi


p. B

c
th

3

ũi h

i ph

i m
u
a thi

t b

chuyờn d

ng

k

t n

i v

i m


ng PSTN. Gateway k

t n

i
IP/PSTN th

ng l c
a
rd
PCI c

m
trong m
ỏ
y ch

c

ng v

i ph

n m

m

i

u khi


n chu
y
ờn d

ng.
Cỏc

u cu

i VoIP trong
b

c 4 cú th

l ph

n m

m ch

y ngay trờn m
ỏ
y PC (nh

W
i
ndows

Messenger) hay l m


t thi

t b

chay

c l

p (nh

IPPhone c

a Cisco).
Nh



ó phõn tớch

trờn, vi

c tr
i

n khai IP
-PBX cho m

t doanh nghi


p

ó cú
s

n m

ng LAN
l t

ng

i

n gi

n. C

u hỡnh

n gi

n nh

t thõm
trớ khụng ph

i

u t


gỡ thờm
v

m

t ph

n
c

ng, doanh nghi

p ch

ph

i m
u
a cỏc m
odule ph

n m

m I
P
-
P
B
X

v

ci

t vo h

th

ng c

a
m
ỡ
nh.
2. Thi

t k

h

v Ch

t

o t

ng

i IP-PBX
Ph


n ph

c t

p nh

t trong m

t t

ng

i IP
-PBX chớnh l h

th

ng ph

n m

m. Chỳng

c xõy

d

ng v ho


t

ng s

d

ng ki

n trỳc tớnh toỏn phõn tỏn tiờn ti

n. Cỏc h

th

ng ny ỏp d

ng
cỏc chu

n vi

n thụng v tớnh toỏn m



t

o ra n

n t


ng

c tớnh d

ch v

v chuy

n m

ch tin
c

y.
Ki

n trỳc
Ki

n trỳc c

a m

t h

th

ng IP-PBX nh


hỡnh d

i.
Quản lý ứng dụng
Phân h
ệ
quả
n lý
Phân h
ệ
quả
n lý
cuộc
gọi
F
eatur
e
ap
p
l
e
t
Máy chủ thiết
bị tho
ạ
i
Máy chủ thiết
bị
đ


ờng dây
Bộ trộn đa
ph

ơng tiện
Đơn
vị đặc
tính
Đế
n PS
T
N
H
ệ
thốn
g
chuyể
n m
ạ
c
h
IP
Ga
t
e
w
a
y
Đến
IS

P

Hỡnh 2. Kin trỳc tng i IP di dng s khi
H thng tng i IP-PBX tiờu biu s bao gm mt hoc nhiu kiu mỏy ch thit b in
thoi h tr cỏc im cui ca cỏc phiờn truyn thụng vt lý do khỏch hng s dng. Tng
i IP-PBX cng s bao gm mt s cỏc mỏy ch thit b o m thc hin cỏc
c tớnh nh
HC VIN CễNG NGH BU CHNH VIN THễNG HI NGH KHOA HC LN TH VI

Hosted by dientuvienthong.ucoz.net

L
Ĩ
NH V
Ự
C C
Ô
NG N
G
H
Ệ
VI
Ễ
N T
HÔN
G
th
ư
tho
ạ

i, n
h
ắ
n tin h
ợ
p nh
ấ
t. H
ệ
th
ố
ng giao ti
ế
p ra ngoài thông qua các m
á
y ch
ủ
thi
ế
t b
ị

đườ
ng dây.
Thi
ế
t k
ế
và Ch
ế

t
ạ
o
Ph
ầ
n m
ề
m

Sau khi quá trình nghiên c
ứ
u, tìm
hi
ể
u, nhóm
nghiên c
ứ
u
đ
ã quy
ế
t
đị
nh l
ự
a ch
ọ
n các b
ộ
th

ư

vi
ệ
n SIP m
ã
ngu
ồ
n m
ở

để
làm
n
ề
n t
ả
ng phát tri
ể
n h
ệ
th
ố
ng IP
-PBX.
V
ề
c
ơ
b

ả
n IP-PBX có các kh
ố
i ch
ín
h nh
ư
sau:
+

H
ệ

đ
i
ề
u hành IP-PBX
: th
ự
c hi
ệ
n qu
ả
n lý chung và
đ
i
ề
u khi
ể
n cu

ộ
c g
ọ
i
+

SIP máy ch
ủ
: th
ự
c h
i
ệ
n
các ch
ứ
c n
ă
ng
đă
ng ký
đầ
u cu
ố
i S
I
P, chuy
ể
n m
ạ

ch cu
ộ
c g
ọ
i,
qu
ả
n lý thuê bao SIP...
+

SIP gateway
: th
ự
c hi
ệ
n các k
ế
t n
ố
i SI
P
↔
PST
N
+

Máy ch
ủ
th
i

ế
t b
ị
: qu
ả
n lý các trung k
ế
PSTN (t
ươ
ng t
ự
và s
ố
)
+

SIP clien
t
: cho phép thuê bao SIP c
ủ
a IP PBX chuy
ể
n cu
ộ
c g
ọ
i sang thuê bao SIP c
ủ
a
b

ấ
t c
ứ
m
ạ
ng SIP nào trên m
ạ
ng Internet,
đả
m b
ả
o liên
l
ạ
c thông su
ố
t
ở
trên to
àn th
ế

gi
ớ
i.
H
ệ
th
ố
ng h

ỗ
tr
ợ
chuy
ể
n m
ạ
ch cho các thuê bao S
I
P.
Đầ
u cu
ố
i có th
ể
là:
+

Máy
đ
iện thoại IP (như Cisco 7960, Cisco ATA-186/188)
+ Windows Messenger (Windows 98/Me/2000/XP)
+ SJPhone (Windows 98/Me/2000/XP)
+ Đầu cuối SIP do nhóm nghiên cứu xây dựng (Windows 98/Me/2000/XP)
Hệ thống hỗ trợ tất cả các tính năng cơ bản của PBX, bao gồm:
+ Các cuộc gọi nội bộ giữa các thuê bao SIP (text, thoại và video)
+ Gọi ra mạng PSTN (bấm 9 để chiếm trung kế)
+ Gọi từ PSTN vào thuê bao SIP của hệ thống (qua trung kế, nghe lời chào và quay số
lẻ)
Ngoài ra, do sử d

ụng SIP, thuê bao sẽ có nhiều lợi thế khác. Một số dịch vụ tiên tiến không
thể cung cấp được trong các PBX truyền thống, nhưng IP PBX hoàn toàn có thể đảm bảo:
+ Các cuộc gọi tới mạng của các nhà cung cấp dịch vụ SIP trên Internet
+ Khả năng di động của thuê bao PBX
+ Nhắn tin text
+ Một số dịch vụ khác
Phần cứng

Phần cứng của hệ thống chủ yếu là mua sẵn bởi vì trong cả hệ thống IP-PBX hầu như không
có phần cứng chuyên dụng nào trừ card giao tiếp với PSTN.
Trong giai đoạn đầu tiên thực hiện đề tài nhóm nghiên cứu đã lựa chọn giải pháp sử dụng card
luồng giao tiếp mạng PSTN để chế tạo tổng đài IP-PBX. Giải pháp này là thích hợp bởi sự ổn
định của ph
ần cứng chuyên nghiệp cho phép tập trung vào phần mềm.
Giai đoạn thứ hai, sau khi đã thử nghiệm cho hệ thống hoạt động tốt, chúng tôi mới đặt ra
mục tiêu là tự chế tạo những phần cứng chuyên dụng có giá thành cao. Trong toàn bộ hệ
thống IP-PBX, khả thi nhất để tự sản xuất phần cứng chính là các card giao tiếp luồng PSTN.
Thiết kế và chế tạo card giao tiếp PSTN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI

Hosted by dientuvienthong.ucoz.net

L
Ĩ
NH V
Ự
C C
Ô
NG N

G
H
Ệ
VI
Ễ
N T
HÔN
G
Các
đặ
c
đ
i
ể
m c
ủ
a card giao ti
ế
p g
ồ
m:

-

Giao ti
ế
p v
ớ
i PSTN qua giao di
ệ

n t
ươ
ng t
ự
c
ủ
a trung k
ế
t CO ho
ặ
c lu
ồ
ng E1
-

Giao ti
ế
p v
ớ
i m
á
y tính qua chu
ẩ
n IS
A, PCI ho
ặ
c USB
S
ơ


đồ
kh
ố
i t
ổ
ng quát c
ủ
a card giao ti
ế
p PSTN nh
ư
hình d
ướ
i.
Gi
a
o
ti
Õp
v
í
i
PST
N
§
Ö
m
& §
i
Òu

k
h
i
Ón c
h
ung
Ki
Óm tra

/
B¸
o hi
Öu
Gia
o
ti
Õp
ví
i m
¸
y tÝ
nh
CPU (khe c¾m më réng)
PST
N

Hình 3. S
ơ

đồ

kh
ố
i t
ổ
ng quát c
ủ
a card giao ti
ế
p PSTN/IP-PBX
Để

đả
m b
ả
o
đượ
c tính
đơ
n gi
ả
n c
ũ
ng nh
ư

độ

ổ
n
đị

nh và hi
ệ
u n
ă
ng c
ủ
a card, chúng tôi
đ
ã s
ử

d
ụ
ng công ngh
ệ
FPGA v
à
m
ộ
t s
ố
công ngh
ệ
ph
ầ
n c
ứ
ng tiên ti
ế
n khác.

Ph
ầ
n m
ề
m
đ
i
ề
u khi
ể
n (driver) cho card
đượ
c v
i
ế
t trên
n
ề
n Linux ho
ặ
c W
i
ndows b
ằ
ng ngôn
ng
ữ
C/C++.
G
i

ao
tiÕp tr
ùc ti
Õp
víi card ISA qu
a c¸
c hµ
m
cÊp
thÊp
B¸o hiÖu
Kªnh 1
DTMF
Kªnh 2 Kªnh 3 Kªnh 4
IS
A c
a
r
d
Xö
l
ý
tÝn
h
i
Öu
tho¹i
TÝn hiÖu tho¹i
C¸c hµ
m TAP

I

Hình 4. Mô hình phần mềm điều khiển của
card trung kế CO

Giao tiÕp trùc tiÕp víi card PCI qua c¸c hµm cÊp
thÊ
p
Kª
nh 1
Kªnh 2 Kª
nh 3
2
PCI card
C¸
c
h
µ
m

API
...

Hình 5. Mô hình ph
ầ
n m
ề
m
đ
i

ề
u khi
ể
n c
ủ
a
card trung k
ế
E1

Thử nghiệm
Mô hình thử nghiệm

Hệ thống đã được thử nghiệp thực tế theo 4 mô hình sau:
- Gọi nội bộ, Hình 1: Gọi giữa hai đầu cuối SIP do IP-PBX quản lý. Ví dụ máy
gọi cho máy
- Gọi từ máy thuộc IP-PBX ra mạng PSTN, Hình 2: Đầu cuối SIP bấm số 9 để chiếm
trung kế ra PSTN, sau đó bấm số của một thuê bao PSTN (ví dụ, 9 7544467)
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI

Hosted by dientuvienthong.ucoz.net

L
Ĩ
NH V
Ự
C C
Ô
NG N
G

H
Ệ
VI
Ễ
N T
HÔN
G
-

G
ọ
i t
ừ
PSTN vào m
á
y t
h
u
ộ
c IP-PBX, Hình 3: Thuê bao PSTN g
ọ
i vào m
ộ
t trung k
ế
c
ủ
a
IP-PBX (ví d
ụ

, 7540370) sau
đ
ó b
ấ
m s
ố
m
á
y l
ẻ
(ví d
ụ
, s
ố
m
á
y l
ẻ
2001 t
ươ
ng
ứ
ng v
ớ
i
đầ
u cu
ố
i SIP
)

-

“Di
độ
ng” s
ử
d
ụ
ng d
ị
ch v
ụ
SIP công c
ộ
ng, Hình 4.

Ethernet Hub hoÆc Switch
IP PBX
M
¸
y ®
i
Ö
n
th
o
¹
i I
P
P

C

ch
¹y
Win
d
o
w
s
M
e
s
s
e
ng
er
ho
Æc ®Ç
u cu
èi

S
I
P
kh
¸c
20
01
@1
92.

0.0
.
25
2
000
@1
92
.0.
0
.2
5

Hình 6. Thử nghiệm các cuộc gọi nội bộ

Ethe
rnet H
u
b
hoÆc
Sw
itch
M¸y ®
i
Ö
n
tho¹
i
IP
P
C


c
h
¹
y
Window
s

Me
ss
e
nge
r
hoÆc ®Çu cuèi SIP kh¸c
2001@
192.
0.
0.
25
2000@
192.
0.
0.
25
IP PBX
ChuyÓ
n
m¹
c
h

PS
T
N
PS
TN
[1] Quay sè 9 7544467...
[2] M¸y

7
54446
7 ®æ c
hu«n
g..
.
7544467
Hình 7. G
ọ
i t
ừ
máy
đ
i
ệ
n tho
ạ
i IP ra m
ạ
ng
PSTN


Ethernet Hub hoÆc Switch
M¸
y
®i
Ön t
h
o
¹
i
I
P
PC

ch¹y W
i
ndo
ws
Messe
ng
e
r
hoÆc
®Çu c
u
è
i
SIP kh¸
c
20
01

@1
92
.0
.0.
2
5
20
00
@1
92
.0
.
0
.
2
5
IP
P
B
X
Ch
uy
Ó
n
m¹
c
h
P
S
TN

PSTN
[2] M¸
y

2
001 ®æ chu«n
g..
.
[1] Quay s
è

75
4037
0,

ng
he
l
ê
i
c
h
µ
o
, quay sè
l
Î
20
01.
..

7544467

Hình 8. G
ọ
i t
ừ
PSTN vào IP PBX

In
ter
n
et
FWD
S
e
r
v
er
Ether
n
et H
ub hoÆc Switch
M¸y ®
i
Ön th
o¹i
IP
P
C


ch¹
y
W
i
ndo
ws
Mes
s
e
ng
er
hoÆc ®Çu cuèi SIP kh¸c
2
001
@19
2
.0
.0.
2
5

IP PBX
89
33
6@fw
d.pu
lv
e
r
.com

FW
D: F
r
ee
W
o
rld
Dia
l
up

Hình 9. “Di
độ
ng” s
ử
d
ụ
ng d
ị
ch v
ụ
SIP
công c
ộ
ng

K
ế
t qu
ả

th
ử
nghi
ệ
m

Chúng tôi
đ
ã ti
ế
n hành th
ử
nghi
ệ
m h
ệ
th
ố
ng trong m
ạ
ng LAN c
ủ
a Vi
ệ
n KHKT B
ư
u
đ
i
ệ

n. H
ệ

thống có khả năng cung cấp các dịch vụ cơ bản nhất của IP-PBX. Các cấu hình thử nghiệm
trình bày ở trên đều đã được kiểm tra và cho kết quả như mong đợi. Đặc biệt với thử nghiệm
các cuộc gọi nội bộ, cả thoại và video, đều thu được nh
ững kết quả tốt. Theo đánh giá sơ bộ
của chúng tôi trong mạng LAN 100Mb/s có thể thực hiện đồng thời trên 100 cuộc gọi nội bộ
thoại mà chất lượng sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể.
3. Kết luận và đề xuất hướng phát triển
Rõ ràng rằng cùng với sự phát triển của hạ tầng mạng chuyển mạch gói, IP-PBX sẽ dần dần
thay thế cho PBX chuyển m
ạch kênh truyền thống. Yếu tố cơ bản nhất tạo ra sự thay đổi này
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI

Hosted by dientuvienthong.ucoz.net