Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang i

MỤC LỤC
Trang
Trang bìa lót ................................................................................................................
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ..........................................................................................
Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp ..........................................................................
Lời cảm ơn .................................................................................................................i
Mục lục .................................................................................................................... ii
Liệt kê bảng ............................................................................................................ vii
Liệt kê hình ........................................................................................................... viii
Liệt kê từ viết tắt .................................................................................................... xii
Tóm tắt ...................................................................................................................xiv
Abstract ................................................................................................................... xv
Chương 1 GIỚI THIỆU ............................................... Error! Bookmark not defined.
1.1 Mở đầu ............................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2 Lý do thực hiện đề tài ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.3 Mục tiêu của đề tài ............................................ Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Xây dựng hệ thống IP PBX ....................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.1 Yêu cầu ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.2 Các bước thực hiện ................................. Error! Bookmark not defined.
1.3.2 Giải pháp tính cước cuộc gọi .................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2.1 Yêu cầu ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2.2 Các bước thực hiện ................................. Error! Bookmark not defined.
1.4 Đối tượng cần tìm hiểu ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.5 Giới hạn của đề tài ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.6 Bố cục của đồ án................................................ Error! Bookmark not defined.
Chương 2 TỔNG QUAN VỀ VOIP .......................................................................... 9
2.1 Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng ........................................................ 9

2.1.1 PSTN lúc ban đầu ....................................................................................... 9
2.1.2 Những kiến thức cơ bản về PSTN ............................................................ 11
2.1.2.1 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số ............................................................. 11
2.1.2.2 Điều chế xung mã PCM ......................................................................... 11
2.1.2.3 Local loop và Trunk ............................................................................... 11
2.1.2.4 Truyền tín hiệu trong PSTN ................................................................... 12
2.1.2.5 Những dịch vụ và ứng dụng của PSTN ................................................. 13
2.1.3 Những hạn chế của PSTN ......................................................................... 13
2.2 Voice over Internet Protocol (VoIP) ................................................................. 14
2.2.1 Chuyển mạch gói ...................................................................................... 14
2.2.2 CODEC – Mã hóa và giải mã ................................................................... 15
2.2.3 Các giao thức điều khiển ........................................................................... 16
2.2.4 Những ưu điểm của VoIP ......................................................................... 19
2.2.5 Những hạn chế của VoIP .......................................................................... 20
2.2.6 Một số dịch vụ của VoIP........................................................................... 20
2.2.6.1 Dịch vụ điện thoại qua Internet .............................................................. 20
2.2.6.2 Thoại thông minh ................................................................................... 20
2.2.6.3 Dịch vụ tính cước cho cuộc gọi ............................................................. 20


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang ii

2.2.6.4 Dịch vụ Callback Web ........................................................................... 20
2.2.6.5 Dịch vụ fax qua IP ................................................................................. 20
2.2.6.6 Dịch vụ Call Center ................................................................................ 21
2.3 Kết luận ............................................................................................................. 21
Chương 3 GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP ................................................ 22
3.1 Giới thiệu giao thức SIP .................................................................................... 22

3.2 Các thành phần của SIP ..................................................................................... 23
3.2.1 User Agent ................................................................................................ 23
3.2.1.1 User Agent Client ................................................................................... 23
3.2.1.2 User Agent Server .................................................................................. 23
3.2.2 Các loại Server trong mạng SIP ................................................................ 23
3.2.2.1 Proxy Server ........................................................................................... 23
3.2.2.2 Redirect Server ....................................................................................... 24
3.2.2.3 Registrar Server ...................................................................................... 24
3.2.3 Back to Back User Agent (B2BUA) ......................................................... 25
3.2.4 Các cơ chế hoạt động của SIP ................................................................... 26
3.2.4.1 Mô hình Peer to Peer .............................................................................. 26
3.2.4.2 Mô hình thông qua proxy server ............................................................ 27
3.2.4.3 Cuộc gọi SIP thông qua mô hình Redirect Server ................................. 28
3.3 SIP và H.323 ...................................................................................................... 31
3.3.1 Mức độ phức tạp ....................................................................................... 31
3.3.2 Khả năng mở rộng ..................................................................................... 31
3.4 SIP và IAX ........................................................................................................ 32
3.5 Kết luận ............................................................................................................. 33
Chương 4 GIỚI THIỆU VÀ CÀI ĐẶT ASTERISK ............................................. 34
4.1 Tổng đài IP PBX ............................................................................................... 34
4.1.1 Khái quát về tổng đài IP PBX ................................................................... 34
4.1.2 Các ưu điểm so với tổng đài PBX truyền thống ....................................... 34
4.1.3 So sánh giữa IP PBX và PBX truyền thống .............................................. 34
4.1.4 Khả năng áp dụng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ ............................ 35
4.2 Tìm hiểu về Asterisk ......................................................................................... 35
4.2.2 Kiến trúc cơ bản của Asterisk ................................................................... 38
4.2.3 Hệ thống cũng bao gồm 4 chức năng API chính ...................................... 39
4.2.4 Các mô hình ứng dụng triển khai .............................................................. 39
4.2.4.1 Tổng đài VoIP IP PBX ........................................................................... 39
4.2.4.1 Kết nối IP PBX với PBX........................................................................ 40

4.2.4.2 Kết nối giữa các server Asterisk ............................................................ 41
4.2.4.3 Các ứng dụng IVR, VoiceMail, Điện Thoại Hội Nghị .......................... 42
4.2.4.4 Chức năng phân phối cuộc gọi tự động ACD ........................................ 43
4.2.5 Sự ra đời của giao thức IAX – Inter Asterisk Exchange........................... 43
4.3 Cài đặt và cấu hình Asterisk .............................................................................. 44
4.3.1 Yêu cầu về cấu hình phần cứng ................................................................ 44
4.3.2 Kết nối Internet ......................................................................................... 44
4.3.3 Cài đặt hệ điều hành Linux ....................................................................... 44
4.3.3.1 Thiết lập địa chỉ IP ................................................................................. 44
4.3.3.2 Update hệ điều hành Linux .................................................................... 45


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang iii

4.3.3.3 Download và cài đặt các gói phụ hỗ trợ cài đặt Linux ........................... 45
4.3.3.4 Cài đặt Apache 2 .................................................................................... 45
4.3.3.5 Cài đặt PHP5 .......................................................................................... 45
4.3.3.6 Cài đặt MySQL ...................................................................................... 46
4.3.4 PUTTY ...................................................................................................... 46
4.3.5 WinSCP ..................................................................................................... 48
4.4 Cài đặt Asterisk ................................................................................................. 49
4.4.1 Download các gói cài đặt của Asterisk ..................................................... 49
4.4.2 Giải nén và cài đặt các gói của hệ thống Asterisk .................................... 50
4.4.2.1 Cài đặt gói DAHDI ................................................................................ 50
4.4.2.2 Cài đặt gói Lipri ..................................................................................... 50
4.4.2.3 Cài đặt gói Asterisk ................................................................................ 51
4.4.2.4 Cài đặt gói Asterisk-addons ................................................................... 51
4.4.2.5 Cài đặt gói Extra Sound ......................................................................... 51

4.5 Kết luận ............................................................................................................. 51
Chương 5 GIỚI THIỆU VÀ CÀI ĐẶT FREEPBX .............................................. 52
5.1 Giới thiệu FreePBX ........................................................................................... 52
5.2 Cài đặt chương trình FreePBX .......................................................................... 52
5.3 Cấu hình Card X100P giao tiếp với PSTN ........................................................ 56
5.3.1 Giới thiệu Card X100P .............................................................................. 56
5.3.2 Khái niệm FXO và FXS ............................................................................ 57
5.3.3 Cấu hình Card X100P giao tiếp với PSTN ............................................... 58
5.4 Kết luận ............................................................................................................. 61
Chương 6 GIỚI THIỆU VÀ CÀI ĐẶT A2BILLING ........................................... 63
6.1 Giới thiệu A2Billing .......................................................................................... 63
6.2 Tìm hiểu về AGI (Asterisk Gateway Interface) ................................................ 64
6.2.1 Cấu trúc cơ bản AGI ................................................................................. 64
6.2.2 Phân loại AGI ............................................................................................ 65
6.2.3 Một số hàm cơ bản của AGI ..................................................................... 66
6.3 Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của A2Billing .............................................. 71
6.4 Cài đặt A2Billing ............................................................................................... 73
6.5 Một số khái niệm trong A2Billing .................................................................... 79
6.6 Kết luận ............................................................................................................. 81
Chương 7 XÂY DỰNG HỆ THỐNG PBX ASTERISK VÀ GIẢI PHÁP TÍNH
CƯỚC A2BILLING ................................................................................................... 82
7.1 Mô hình hệ thống thực tế................................................................................... 82
7.2 Các thiết bị phần cứng và phần mềm sử dụng................................................... 83
7.2.1 Phần cứng .................................................................................................. 83
7.2.2 Phần mềm .................................................................................................. 83
7.3 Một số chức năng của hệ thống IP PBX ........................................................... 83
7.3.1 Add Extension (Tạo tài khoản thuê bao) .................................................. 83
7.3.2 Call Waiting (Cuộc gọi chờ) ..................................................................... 89
7.3.3 Music On Hold (Nhạc chờ khi giữ máy) .................................................. 89
7.3.4 Blacklist (Danh sách loại trừ) ................................................................... 93

7.3.5 Ring Groups (Đổ chuông chóm) ............................................................... 94
7.3.6 Queues (Hàng đợi) .................................................................................... 96


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang iv

7.3.7 Do Not Disturb (Từ chối nhận cuộc gọi) .................................................. 97
7.3.8 Conference (Xây dựng hệ thống hội thoại) ............................................... 97
7.3.9 Follow Me (Chuyển cuộc gọi khi bận) ..................................................... 99
7.3.10 Callback (Tự động gọi lại) ......................................................................101
7.3.11 Voicemail (Hộp thư thoại) ......................................................................103
7.3.12 Call Forward (Chuyển hướng gọi) .......................................................... 104
7.3.13 Call Pickup (Nhận cuộc gọi từ xa trong cùng một nhóm) ...................... 105
7.3.14 IVR (Ứng dụng tương tác thoại) ............................................................. 106
7.3.15 Time Conditions (Xác lập thời gian biểu)...............................................109
7.3.16 Day/Night Mode Control (Chuyển đổi chế độ ngày đêm) ...................... 112
7.3.17 Speed Dial (Quay số nhanh) ...................................................................114
7.3.18 System Recordings (Hệ thống ghi âm) ................................................... 115
7.3.18.2 Ghi âm trực tiếp ..................................................................................116
7.3.18.3 Tải lên các bản ghi âm có sẵn ............................................................ 117
7.3.19 Calls Recordings (Ghi âm cuộc gọi) ....................................................... 118
7.3.19.1 Đăng nhập tài khoản Voicemail ......................................................... 118
7.3.19.2 Ghi âm tất cả cuộc gọi ........................................................................120
7.3.19.3 Ghi âm cuộc gọi khi có yêu cầu ......................................................... 120
7.3.20 Call Parking and Transfer (Chuyển cuộc gọi) ........................................121
7.3.20.1 Chuyển cuộc gọi có quản lý ............................................................... 122
7.3.20.2 Chuyển cuộc gọi không có quản lý .................................................... 123
7.3.20.3 Duy trì cuộc gọi ..................................................................................123

7.3.21 Remote Extension (Extension đăng nhập từ xa) .....................................123
7.3.21.1 NAT port (Forwarding Port) .............................................................. 123
7.3.21.2 Giới thiệu về No-IP ............................................................................124
7.3.21.3 Cấu hình Remote Extension ............................................................... 126
7.3.22 Thiết lập Trunk cho các cuộc gọi trong FreePBX ..................................129
7.3.22.1 Trunks .................................................................................................129
7.3.22.1.2 Tạo ZAP Trunk ............................................................................130
7.3.22.1.3 Tạo SIP Trunk ..............................................................................131
7.3.23 Outbound Routes (Định tuyến cuộc gọi ra) ............................................132
7.3.24 Một số kết quả thực hiện .........................................................................133
7.4 Một số chức năng của A2Billing .....................................................................137
7.4.1 Providers and trunks ................................................................................137
7.4.1.1 Providers ............................................................................................... 137
7.4.1.2 Trunks ...................................................................................................138
7.4.2 Rate Cards ............................................................................................... 140
7.4.3 Rates ........................................................................................................142
7.4.4 Call plan ..................................................................................................147
7.4.5 Customers ................................................................................................ 148
7.4.6 Kết hợp FreePBX và A2Billing .............................................................. 151
7.4.7 Một số kết quả thực hiện với A2Billing..................................................153
7.4.8 Một số chức năng khác của A2Billing .................................................... 156
7.4.8.1 Call Report ........................................................................................... 156
7.4.8.2 Tự động cập nhật Card Number cho các Extension ............................. 157
7.4.8.3 Package offer ( Gói khuyến mãi hỗ trợ dịch vụ) ..................................159


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang v


7.4.9 Giao diện web người dùng A2Billing ..................................................... 160
7.4.9.1 Giới thiệu .............................................................................................. 160
7.4.9.2 Một số chức năng sử dụng trên giao diện người dùng ......................... 162
7.4.9.2.1 Call history (Lịch sử các cuộc gọi) ................................................162
7.4.9.2.2 Speed dial (Quay số nhanh) ........................................................... 162
7.4.9.2.3 Ratecard ......................................................................................... 163
7.4.9.2.4 Simulator (Mô phỏng cuộc gọi) ..................................................... 163
7.5 Kết luận ...........................................................................................................163
Chương 8 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..........................................165
8.1 Kết luận ...........................................................................................................165
8.2 Hướng phát triển .............................................................................................. 165
Tài liệu tham khảo ....................................................................................................168


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang vi

LIỆT KÊ BẢNG
Trang
Bảng 2.1 So sánh các chuẩn CODEC ....................................................................... 16
Bảng 3.1 Các loại Frame trong giao thức IAX ......................................................... 32
Bảng 4.1 So sánh giữa PBX truyền thống và IP-PBX .............................................. 35
Bảng 4.2 Yêu cầu về phần cứng đối với tổng đài Asterisk ...................................... 44
Bảng 6.1 Các hàm cơ bản của AGI .......................................................................... 71

Giới thiệu


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing


LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT
AAA
ACD
ACK
ADSL
AGI
API
ATA
B2BUA
BRI
CDR
CGI
CLASS
CLI
CODEC
CRM
Cseq
DAHDI
DHCP
DID
DISA
DNID
DNS
DSL
DUC
DTMF
FXO
FXS
GPL

GSM
GUI
HTTP
IAX
ISDN
ISP
IVR
LAN
LCD
LCR
MF
MOH
MP3
NAT

Giới thiệu

Authentication – Authorization - Accounting
Automatic Call Distribution
Acknowledgement
Asymmetric Digital Subcriber Line
Asterisk Gateway Interface
Application Program Interface
Analog Telephone Adapter
Back to Back User Agent
Basic Rate Interface
Call Detail Record
Common Gateway Interface
Custom Local Area Signaling Service
Command Line Interface

Compression/Decompression Algorithm
Customer Relationship Management
Command Sequence
Digium Asterisk Hardware Device Interface
Dynamic Host Configuration Protocol
Direct Inward Dialing
Direct Inward System Access
Dial Number Identifier
Domain Name System
Digital Subcriber Line
Dynamic Update Client
Dual Tone Multi-Frequency
Foreign Exchange Office
Foreign Exchange Station
General Public License
Global System For Mobile Communications
Graphical User Interface
Hyper Text Transport Protocol
Inter Asterisk Exchange
Integrated Services Digital Network
Internet Service Provider
Interactive Voice Response
Local Area Network
Least Cost Dialing
Least Cost Routing
Multi-Frequency
Music On Hold
MPEG-1 Audio Layer 3
Network Address Translation


Trang vii


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing
NGN
OSS
PBX
PC
PCM
PIN
PRI
PSTN
RCTP
RPM
RTP
SDP
SER
SIP
SS7
TCP
UA
UAC
UAS
UDP
URI
URL
URL
VoIP
VSP
WAN

WAV

Giới thiệu

Next Generation Networks
Operations Support System
Private Branch Exchange
Personal Computer
Pulse Code Modulation
Personal Identification Number
Primary Rate Interface
Public Switch Telephone Network
RTP Control Protocol
Red Hat Package Manager
Real Time Protocol
Session Description Protocol
SIP Express Router
Session Initial Protocol
Signaling System 7
Transmission Control Protocol
User Agents
User Agent Client
User Agent Server
User Datagram Protocol
Universal Resource Identifier
Universal Resource Location
Uniform Resource Locator
Voice Over Internet Protocol
VoIP Service Provider
Wide Area Network

Waveform audio format

Trang viii


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Chương 1

Trang 9

TỔNG QUAN VỀ VOIP

1.1 Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng, hay còn gọi là PSTN (Public
Switch Telephone Network), là mô hình mạng điện thoại truyền thống được sử
dụng rộng rãi hiện nay. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu một cách sơ lược về
những vấn đề cơ bản của PSTN.
1.1.1 PSTN lúc ban đầu
Ban đầu, việc truyền giọng nói được thực hiện bằng một mạch gọi là ringdown, trong đó không sử dụng các số điện thoại để gọi như bây giờ mà dùng dây nối
trực tiếp giữa hai thiết bị. Thiết kế đơn giản này dần dần được cải tiến, từ việc chỉ
có một người nói phát triển thành hệ thống cho phép hai người cùng trao đổi trực
tiếp với nhau. Việc truyền tín hiệu thoại trên các cặp dây đồng đòi hỏi phải có các
thành phần kèm theo khác như micro bằng cacbon, pin, nam châm điện và màng
rung. Ngoài ra phải có dây nối trực tiếp các thiết bị của người nói và người nghe với
nhau. Những yêu cầu như vậy làm cho hệ thống điện thoại không hiệu quả, chi phí
cao và không linh hoạt.

Hình 1.1 Sơ đồ kết nối 4 máy
Điều này cũng dễ hiểu, ví dụ chúng ta có 4 máy điện thoại cần liên lạc với

nhau, các máy đó phải nối trực tiếp với nhau như hình 2.1. Khi số lượng máy càng
nhiều thì sơ đồ kết nối càng chằn chịt. Nếu muốn kết nối một hệ thống có 8 máy thì số
lượng cặp dây đồng là 28 như hình 2.2.

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 10

Hình 1.2 Sơ đồ kết nối 8 máy
Một cách tổng quát, khi có N máy trong hệ thống thì phải có N(N-1)/2 cặp
dây nối. Rõ ràng, với cách thức cấu hình và hoạt động như trên, hệ thống không
những đòi hỏi một một chi phí quá cao, mà cách thức tổ chức quản lý cũng rất khó
khăn. Chẳng hạn, khi cần thêm một máy vào một hệ thống đang có sẵn N máy thì
phải nối thêm vào N cặp dây mới. Để khắc phục những khuyết điểm của hệ thống
trên, một cơ chế mới ra đời cho phép kết nối các cuộc gọi một cách dễ dàng và thuận
lợi hơn nhiều. Cơ chế này sử dụng một thiết bị chuyển mạch (switch), nó giúp cho
người sử dụng có thể thực hiện cuộc gọi với máy điện thoại khác thông qua trung
tâm chuyển mạch. Mỗi máy chỉ cần kết nối với trung tâm chuyển mạch mà không
cần phải nối trực tiếp với các máy khác.

Hình 1.3 Mô hình chuyển mạch lúc sơ khai
Ban đầu khi mới phát triển, bộ phận chuyển mạch do con người trực tiếp
đảm nhận. Hình 2.3 mô tả một sơ đồ cơ bản của hệ thống chuyển mạch lúc mới hình
thành.
Trải qua hơn 100 năm phát triển, các hệ thống chuyển mạch điện thoại ngày
nay đã được thay thế bằng những hệ thống chuyển mạch tự động, sử dụng các
công nghệ điện tử mới. PSTN là mạng điện thoại sử dụng hệ thống chuyển mạch tự

động đang được dùng một cách rộng rãi hiện nay.

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 11

1.1.2 Những kiến thức cơ bản về PSTN
1.1.2.1 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số
Các tín hiệu trong tự nhiên vốn là các tín hiệu tương tự. Tín hiệu tương tự
được thể hiện bằng các đại lượng vật lý biến thiên liên tục theo thời gian, ví dụ như
biên độ dòng điện, sóng âm,… Tuy nhiên, trong thực tế, khi sử dụng tín hiệu tương
tự để truyền tin tức đi xa thường gây ra nhiều tổn thất về năng lượng, nhất là độ tin
cậy của tín hiệu do quá trình thâm nhập của các nhiễu và mất mát trên đường
truyền. Do đó người ta thường chuyển các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số trong
các hệ thống viễn thông. Tín hiệu số về cơ bản đó là một chuỗi các ký hiệu rời rạc
được chọn từ một tập hữu hạn các ký hiệu rời rạc, ví dụ như các chuỗi các ký tự chữ
hay số.
Hệ thống thông tin số đã chứng tỏ được những ưu thế của mình so với hệ
thống tương tự. Chính vì vậy, trong hệ thống điện thoại người ta đã sử dụng các
phương pháp điều chế số để chuyển đổi giữa tương tự và số. Phương pháp điều
chế xung mã PCM (Pulse Code Modulation) là một ví dụ được sử dụng rộng rãi.
1.1.2.2 Điều chế xung mã PCM
PCM là phương pháp mã hóa phổ biến được sử dụng trong các hệ thống
điện thoại truyền thống. Nó cho phép chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành các
chuỗi các bit 0 và 1. Quá trình này phải tuân theo định luật Nyquist, tức là một tín
hiệu liên tục theo thời gian có thể được phục hồi chính xác nếu như băng thông của
nó là hữu hạn và tần số lấy mẫu lớn hơn hoặc bằng hai lần băng thông tín hiệu.

Trong các hệ thống mã hóa thoại, quá trình của PCM như sau:
• Tín hiệu thoại là tín hiệu tương tự được cho qua bộ lọc thông thấp để loại
bỏ các thành phần có tần số cao hơn 4000 Hz.
• Tín hiệu sau đó được lấy mẫu ở tần số 8000 Hz.
• Sau khi được lấy mẫu, tín hiệu sẽ được chuyển thành dạng rời rạc qua quá
trình lượng tử hóa. Thông thường trong hệ thống thoại người ta sử dụng 8
bit để lượng tử và dùng giải thuật nén để có thể gán nhiều bit hơn cho các
tín hiệu có biên độ nhỏ.
Từ cách thức hoạt động như trên, có thể thấy được tốc độ của hệ thống thoại
phổ biến là 64 kbps. Có hai loại PCM 64 kbps được dùng nhiều là µ-law ở các nước
Bắc Mỹ và a-law ở các nước Châu Âu. Cả hai dạng này đều khá giống nhau, thay
vì phải dùng đến 12 hay 13 bit như trong PCM tuyến tính thì chúng chỉ dùng 8 bit
cho từ mã. Tuy nhiên µ-law tỏ ra hiệu quả hơn so với a-law trong những trường hợp
tỷ số tín hiệu trên nhiễu thấp.
1.1.2.3 Local loop và Trunk
Local loop dùng để chỉ vòng lặp trong đôi dây nối từ trung tâm chuyển mạch
đến máy điện thoại của khách hàng. Quá trình giao tiếp giữa các thuê bao với trung
tâm được thực hiện trong vòng lặp này. Trunk là đường giao tiếp giữa các trung tâm
chuyển mạch với nhau.

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 12

Mô hình mạng điện thoại dạng cây
Các thuê bao không nối trực tiếp với nhau mà kết nối với một trung tâm
chuyển mạch. Các trung tâm này lại kết nối với nhau và kết nối với trung tâm chuyển

mạch cấp cao hơn. Cứ như thế tạo ra một mô hình mạng điện thoại dạng hình cây như
hình vẽ 2.4.
Với việc kết nối như vậy, khi có quá nhiều cuộc gọi xảy ra cùng một lúc thì
các trung tâm có thể điều khiển các cuộc gọi đi theo các hướng phù hợp để tránh
gây ra nghẽn mạng.

1.1.2.4 Truyền tín hiệu trong PSTN
PSTN có hai dạng truyền tín hiệu (signaling), đó là user – network signaling
và network – network signaling.
Trong kiểu thứ nhất, user – network signaling, thiết bị đầu cuối người sử dụng
liên lạc với mạng điện thoại thông qua cặp dây xoắn. Signaling phổ biến trong
trường hợp này là DTMF (Dual Tone Multi-Frequency). Hình vẽ 2.5 dưới dây mô
tả cấu trúc của một bàn phím DTMF.

Hình 1.5 Cấu trúc bàn phím DTMF
Bàn phím DTMF cấu thành từ một ma trận 4x4, mỗi hàng tương ứng với một
tần số thấp và mỗi cột tương ứng với một tần số cao. Mỗi phím bấm tương ứng với
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 13

một tín hiệu sin có hai xung ở các vị trí thấp và cao tương ứng. Ví dụ, khi phím 9
được bấm thì một tín hiệu sin có hai xung ở các tần số 852 Hz và 1477 Hz được gửi
đi. Tín hiệu này được bộ phận chuyển mạch tiếp nhận, giải mã và xác định phím
nào đã được bấm. DTMF là phương pháp in-band signaling.
Trong ISDN (Intergrated Services Digital Network), phương pháp truyền tín
hiệu là out-of-band signaling. Với phương pháp này, tín hiệu được truyền trong

những kênh khác nhau. Kênh truyền các tín hiệu voice, data, fax gọi là kênh bearer
hay còn gọi là kênh B với tốc độ 64 kbps. Kênh truyền các tín hiệu mang gọi là kênh
điều khiển hay là kênh D.
Đối với các văn phòng nhỏ thì chỉ cần dùng BRI (Basic Rate Interface) với 2
kênh B 64 kbps và một kênh D 16 kpbs. Tuy nhiên với các công ty lớn hơn, lượng
thông tin cần truyền nhiều hơn thì phải dùng PRI (Primary Rate Interface) với 23
kênh B 64 kbps và 1 kênh D 64 kpbs.
Việc sử dụng out-of-band signaling có những ưu điểm như dùng được một
cách phức hợp trong các kênh thông thường, giảm nhiễu, hạn chế trễ tín hiệu,…
Kiểu thứ hai là giao tiếp network – network signaling, thường dùng các
phương tiện truyền dẫn như:
• T1/E1 với các cặp dây xoắn đôi: T1 là đường truyền có tốc độ 1.554
Mbps thường dùng ở Bắc Mỹ và Nhật. E1 cũng là đường truyền số
nhưng tốc độ cao hơn 2.048 Mbps dùng ở Châu Âu.
• T3/E3, T4 với cáp xoắn đồng trục: T3 chứa 28 kênh T1, E3 chứa 16
kênh E1 và T4 chứa 168 kênh T1.
• T3 và T4 dùng sóng vi ba.
• SONET (Synchronous Optical Network) truyền qua cáp quang tốc độ lên
đến vài Gbps.
Network – network signaling sử dụng phương pháp in-band signaling như MF
(Multi-Frequency) hay RBS (Robbed Bit Signaling). MF khá giống với DTMF
nhưng khác ở chỗ nó dùng tập các giá trị tần số khác và thay vì trao đổi giữa người
dùng với nhau như DTMF thì MF lại trao đổi giữa các bộ phận chuyển mạch với
nhau.
Ngoài ra network – network signaling còn sử dụng các out-of-band signaling
như SS7 (Signaling System 7). SS7 là phương thức trao đổi thông tin giữa các bộ
phận chuyển mạch với nhau nhằm điều khiển các cuộc gọi và dịch vụ CLASS
(Custom Local Area Signaling Services).
1.1.2.5 Những dịch vụ và ứng dụng của PSTN
PSTN cung cấp nhiều dịch vụ cho người sử dụng, ngoài những chức năng

nghe nói thông thường, có thể kể ra một vài ứng dụng của PSTN như: cuộc gọi chờ,
chuyển hướng cuộc gọi, conference, hiển thị số người gọi, tự động gọi lại,…
1.1.3 Những hạn chế của PSTN
Mạng điện thoại PSTN đã đáp ứng được khá tốt nhu cầu trao đổi thông tin
thông qua âm thoại. Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển của hệ thống mạng IP
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 14

các doanh nghiệp luôn muốn tích hợp cả dữ liệu và tiếng nói lên một hạ tầng chung.
Các mạng này sẽ đáp ứng được những yêu cầu mới, dịch vụ mới với giá thành thấp
và chất lượng chấp nhận được.
Qua một thời gian hình thành và phát triển của PSTN, người ta thấy rằng nó
có một số nhược điểm nổi bậc như:
•

PSTN không thể tạo ra và triển khai các ứng dụng một cách nhanh chóng.
Khi sự cạnh tranh ngày càng cao trong thị trường, biện pháp hữu hiệu nhất
để tạo nên ưu thế cho mình chính là tạo ra các dịch vụ mới nhất và nhanh
nhất. PSTN là hệ thống mạng dựa trên một hạ tầng khép kín, nghĩa là chỉ có
nhà cung cấp dịch vụ có quyền phát triển các ứng dụng trên dịch vụ đó. Điều
này gây khó khăn cho các công ty khi muốn đáp ứng đầy đủ nhu cầu của
khách hàng. Do đó người ta hướng đến một giải pháp mở cho phép nhiều
nhà khai thác phát triển một cách sáng tạo và hiệu quả các ứng dụng.

•


Không thể truyền đồng thời data, voice và video trên hạ tầng mạng PSTN
truyền thống với các dây điện thoại analog như hiện nay. Cần phải sử dụng
hệ thống truyền dẫn băng rộng tốc độ cao như DSL, cáp, hay wireless để có
thể tích hợp đồng thời voice, data và video.

•

Hạ tầng mạng xây dựng cho voice không thích hợp cho truyền dẫn data.

•

Sử dụng băng thông không hiệu quả. PSTN dùng kiểu chuyển mạch circuit
switching đòi hỏi 64-kpbs cho một cuộc thoại trên đôi dây.Nghĩa là khi có
người đang thực hiện một cuộc gọi trên đôi dây nào đó thì 64-kpbs sẽ được
sử dụng cho suốt cả quá trình thoại mà không có thành phần thứ ba nào có
thể chen vào sử dụng nó.

•

Giá thành cho xây dựng và chi phí phải trả cho các nhà cung cấp dịch vụ
cao.

Xu thế tích hợp voice và data trên một mạng chung là nhu cầu tất yếu trong
thời đại hiện nay khi mà Internet đã trở nên phổ biến rộng rãi. VoIP được xem như
là một bước tiến mới giúp cải thiện đáng kể những nhược điểm của PSTN và phát
triển được nhiều ứng dụng mới.
1.2 Voice over Internet Protocol (VoIP)
VoIP là công nghệ truyền tín hiệu thoại trên đường truyền mạng nền tảng
IP. Công nghệ này sử dụng những kỹ thuật riêng để mã hóa tín hiệu voice thành các
gói tin có thể truyền tải qua mạng IP như LAN hay Internet. VoIP không chỉ giải

quyết được vấn đề nội bộ mà còn có thể kết nối với PSTN thông qua các Gateway.
VoIP làm được những gì mà PSTN có thể làm được với chi phí thấp hơn nhiều.
1.2.1 Chuyển mạch gói
Điểm khác biệt trước hết giữa hệ thống điện thoại truyền thống PSTN và hệ
thống VoIP là cách thức truyền tín hiệu thoại.
Trong PSTN người ta sử dụng phương thức truyền bằng circuit switching.
Điều này có nghĩa là khi ai đó đang thực hiện cuộc gọi thì circuit switching tạo ra
một liên kết đòi hỏi các tài nguyên như đường dây, các switch, các kết nối phải được
sử dụng liên tục cho cuộc gọi này và một người khác không thể sử dụng các tài
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 15

nguyên đó. Sử dụng phương pháp này cho phép thu được chất lượng khá tốt nhưng
làm hao phí tài nguyên.
VoIP sử dụng packet switching để truyền tín hiệu thoại. Phương thức hoạt
động của packet switching khác với phương thức hoạt động của circuit switching.
Thay vì phải tạo ra một kết nối liên tục như là circuit switching, packet switching
chia tín hiệu cần truyền ra làm các phần nhỏ, các phần này sẽ được đóng gói thành
các packet để truyền đi và sẽ được tái hợp lại thành tín hiệu ban đầu ở nơi nhận.
Cách làm này cho phép tận dụng tài nguyên một cách hiệu quả.

Hình 1.6 Circuit switching và packet switching
1.2.2 CODEC – Mã hóa và giải mã
Tín hiệu dải băng nằm giữa 0.3 và 3.4 KHz được xem như là tín hiệu
voice. Thông thường tín hiệu voice được lấy mẫu ở tần số 8 KHz. Các mẫu này được
lượng tử hóa đều hay không đều sử dụng một mức lượng tử cho trước. Ví dụ khi dùng

8 bit lượng tử, tức là có 256 mức lượng tử, thì tốc độ tín hiệu là 64 Kbps. Cơ chế này
được gọi là mã hóa PCM và được dùng rộng rãi trong hệ thống PSTN hiện nay với các
luật A và µ.
VoIP đòi hỏi tốc độ bit thấp hơn so với PSTN nên không dùng phương pháp
mã hóa và giải mã của PSTN. Cùng với sự phát triển của các công nghệ vi xử lý, tín
hiệu và bộ nhớ, nhiều kỹ thuật mã hóa và giải mã ra đời để phục vụ cho các ứng dụng
với tốc độ bit thấp như VoIP, trong đó được sử dụng rộng rãi nhất là các chuẩn
G.723.1 và G.729A.
G.723.1 có tốc độ từ 5.3 đến 6.1 Kbps với 30-ms frame và G.729A có tốc độ
bit là 8 Kbps với 10-ms frame. Frame ở đầu ra của G.723.1 có 159 bit khi hoạt động
ở tốc độ 5.3 Kbps và có 192 bit khi hoạt động ở 6.4 Kbps. Trong khi đó với G.729A
thì độ dài frame đầu ra chỉ có 80.
G.729A được lắp đặt đơn giản hơn và sử dụng hiệu quả hơn G.723.1 nên được
sử dụng rộng rãi hơn. Cả hai thiết kế này đều sử dụng cùng một lượng bộ nhớ là 10K

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 16

ROM và 2K RAM, nhưng G.723.1 cần đến 16 MIP (Message Tranfer Parts) của
dung lượng xử lý trong khi G.729.A chỉ cần dùng 10 MIPS.
Ngoài ra còn có một số chuẩn CODEC khác. Bảng 2.1 mô tả so sánh các
chuẩn CODEC khác nhau.

Bảng 1.1 So sánh các chuẩn CODEC
1.2.3 Các giao thức điều khiển
Nền tảng của công nghệ VoIP là hai giao thức cơ bản H323 và SIP

(Session Initiation Protocol). Để truyền tín hiệu voice cả hai đều dùng chung một
chuẩn RTP/UDP/IP.
Chuẩn H.323 là chuẩn được phát triển đầu tiên bởi ITU (International
Telecommunications Union), được sử dụng khá lâu và được tích hợp dễ dàng vào các
hệ thống tổng đài nội bộ PBX (Private Branch eXchange) để thực hiện các cuộc
gọi qua VoIP thông qua các kênh truyền như ISDN. Hiện nay các thiết bị VoIP
theo chuẩn H.323 cũng có khả năng hoạt động tốt trên đường truyền băng thông
rộng ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line). Chuẩn H.323 cho phép truyền
dẫn các tín hiệu voice, data, video và các ứng dụng chia sẻ trên đường truyền IP với
các kỹ thuật bảo mật khá tốt. Để thiết lập hệ thống VoIP dựa trên nền H.323 cần có
một số thiết bị như điện thoại (Terminal), MCU (MultiPoint Control Unit),
Gateway, GateKeeper. Hình 2.8 mô tả các thành phần cơ bản của H.323.

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 17

Hình 1.7 Các thành phần cơ bản của H.323
Chuẩn SIP được phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force) như
một giao thức peer-to-peer gọn nhẹ và hiệu quả trên đường truyền mạng internet
hay LAN. Dựa trên nền tảng HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) và MIME
(Multi purpose Internet Mail Extensions), SIP hiệu quả hơn trong việc tích hợp
voice và data theo thời gian thực và chiếm ít băng thông trên đường truyền. SIP hỗ
trợ đặt tên các account thông qua DNS (Domain Name System) hay URL (Uniform
Resource Locator) và ứng dụng PC-based phone do đó linh hoạt hơn khi thiết kế
mạng.


Hình 1.8 Các thành phần cơ bản của SIP
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 18

Các vấn đề về SIP sẽ được đề cập kỹ hơn trong chương sau.
Ngoài H.323 và SIP ra, khi nói đến VoIP cần phải quan tâm đến một số
protocol khác như MGCP (Media Gateway Control Protocol), H.248/MEGACO, RTP,
RCTP.
MGCP là sự kết hợp giữa giao thức đơn giản để điều khiển gateway
SGCP (Simple Gateway Control Protocol) phát triển bởi Cisco và Telcordia với
giao thức Internet để điều khiển các thiết bị IPDC (Internet Protocol Device Control).
MGCP điều khiển và quản lý cuộc gọi thông qua các media gateway. Nhiệm vụ
của các media gateway là tạo nên sự chuyển đổi tương thích giữa các tin tức được
dùng trong PSTN và trong mạng IP bằng cách chuyển các dạng mã hóa và giải mã từ
G.711 trong PSTN sang G.723 hay G.729 trong VoIP. Bên cạnh đó, media gateway
cũng hỗ trợ loại trừ tiếng vọng thông qua phần cứng.
RTP (Real-time Transport Protocol) và RCTP (RTP Control Protocol) là
những giao thức điều khiển vận chuyển tín hiệu thời gian thực. Các giao thức này rất
quan trọng để đảm bảo real-time cho cuộc gọi.
Một cuộc gọi thông thường chia làm nhiều phiên khác nhau bao gồm báo
hiệu cuộc gọi, điều khiển cuộc gọi, thỏa thuận các phương thức truyền thông và
phiên hội thoại. Vị trí của RTP chính là ở phiên hội thoại.
Qua việc thỏa thuận phương thức truyền thông, các bên tham gia hội thoại sẽ
tiến hành mở hai cổng UDP kề nhau, cổng chẵn dùng để truyền tiếng nói (RTP) và
cổng lẻ dùng để truyền thông tin trạng thái giám sát (RCTP). Thông thường hai
cổng mặc định được chọn là 5004 và 5005.

Tín hiệu thoại tại phía phát sau khi được số hóa, qua bộ CODEC sẽ được
nén thành các gói tin. Các gói tin này được gắn thêm các header tương ứng khi đến
tầng UDP/IP. Các header thường có kích thuớc là 40 bytes chứa các thông tin về
địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, cổng tương ứng, header RTP và một số thông tin có liên
quan khác.

Hình 1.9 Cấu trúc gói tin
Header RTP cho biết các thông tin quan trọng về gói như phương pháp mã
hóa, chỉ mục gói, nhãn thời gian,…Các thông tin này cho phép xác định sự ràng
buộc giữa gói tin với thời gian. Nhờ đó, các gói tin được sắp xếp theo đúng thứ tự
thời gian thực trước khi được giải mã và phát lại.
RCTP có nhiệm vụ giám sát đánh giá quá trình truyền tin dựa trên việc
truyền một cách định kỳ các gói tin điều khiển tới các thành viên tham gia hội thoại
cùng với cơ chế truyền dữ liệu. Có thể kể ra bốn chức năng chính của RCTP như sau:

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 19

• Cung cấp cơ chế phản hồi chất lượng truyền dữ liệu. Bên gửi thống kê quá
trình gửi qua các bản tin người gửi cho các thành viên. Bên nhận cũng làm
nhiệm vụ thống kê các tin nhận qua bản tin người nhận. Từ việc giám sát
các thông tin từ bên gửi và bên nhận có thể điều khiển lại các thông số cần
thiết để tăng chất lượng cuộc gọi. Đây là chức năng quan trong nhất của
RCTP.
• Mỗi nguồn cung cấp gói tin RTP được định dạng bởi một tên CNAME. RCTP
sẽ cho các thành viên biết tên này.

• Quan sát số thành viên tham gia hội thoại bằng việc thống kê các bản tin.
• Mang các thông tin thiết lập cuộc gọi, các thông tin về người dùng. Đây là
chức năng tùy chọn. Nó đặc biệt hữu hiệu khi điều khiển các phiên lỏng,
cho phép thêm bớt thành viên một cách dễ dàng mà không có ràng buộc
nào.
Thực ra để hệ thống VoIP hoạt đông hiệu quả nhất còn phải sử dụng nhiều
giao thức khác. Có thể tham khảo các chuẩn mà ITU hay EITF đưa ra để biết rõ hơn
về các giao thức này.
1.2.4 Những ưu điểm của VoIP
VoIP ra đời khai thác được một cách hiệu quả những tính năng của mạng
truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong việc phát triển các ứng dụng mới của
mạng IP. Những ưu điểm nổi bật của VoIP có thể kể ra dưới đây:
• Giảm đáng kể chi phí cuộc gọi: đây là ưu điểm rất lớn của VoIP so với
dịch vụ điện thoại truyền thống. VoIP có khả năng cung cấp những cuộc
điện thoại đường dài với chi phí thấp và chất lượng dịch vụ chấp nhận
được. Một khi VoIP đã được triển khai, chi phí các cuộc gọi đường dài
tương đương với chi phí sử dụng internet. Nguyên nhân là các tín hiệu voice
đã được mã hoá và truyền trong mạng IP nên khả năng sử dụng kênh đạt
hiệu quả cao hơn. Bên cạnh đó, tín hiệu thoại bây giờ đã được nén từ 64
Kbps trước đây xuống còn 8 Kbps, kết hợp với tốc độ xử lý nhanh hiện nay
đảm bảo cho VoIP có thể đáp ứng đòi hỏi thời gian thực trong điều kiện
băng thông hạn chế. Khi thực hiện cuộc gọi trong mạng PSTN, chi phí bỏ
ra là để duy trì một kênh truyền 64 Kbps xuyên suốt từ máy này đến máy
kia thông qua các tổng đài. Với các cuộc gọi đường dài thì chí phí này rõ
ràng là rất lớn. Trong khi đó, khi gọi từ mạng PSTN dùng VoIP thì chi phí
phải bỏ ra chỉ là để duy trì một kênh 64 Kbps từ máy gọi đến gateway. Do
đó hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều.
• Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong VoIP, tất cả
các tín hiệu voice, data hay các báo hiệu đều có thể đi chung trong mạng
IP. Điều này cho phép tiết kiệm được một chi phí đáng kể khi đầu tư xây

dựng cơ sở hạ tầng.
• Khả năng mở rộng: các hệ thống tổng đài cũ thường là hệ thống kín nên rất
khó thêm vào những tính năng mới. Trong khi đó khi dùng VoIP với các
mã nguồn mở cho phép tự do thêm vào các tính năng mới, đồng thời hệ
thống sẽ linh hoạt hơn và dễ dàng mở rộng hơn.
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 20

• Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: các gói
thông tin trong mạng IP được truyền đến đích mà không cần phải thiết lập
nên một kênh truyền riêng nào.
• Quản lý băng thông hiệu quả: như đã nói ở trên, VoIP đã nén tín hiệu
xuống còn 8 Kbps nên tiết kiệm được băng thông đáng kể. Ngoài ra việc
quản lý băng thông cũng linh hoạt hơn do khả năng điều tiết băng thông phù
hợp.
• Dịch vụ đa dạng: VoIP cho phép tạo ra nhiều tính năng dịch vụ mới như
thông tin người gọi tới, nhiều số cho một thiết bị đầu cuối, truyền file, chia
sẻ dữ liệu, xem hình ảnh người gọi,…

1.2.5 Những hạn chế của VoIP
• Kỹ thuật phức tạp: Đảm bảo thời gian thực trong truyền tín hiệu bằng các
gói là rất khó do tình trạng mất gói và độ trễ không cố định
• Vấn đề bảo mật: VoIP sử dụng mạng Internet làm cơ sở hạ tầng nên vấn
đề bảo mật cần phải được đề cao vì Internet là môi trường phổ biến toàn cầu
và rất phức tạp đồng thời nó cũng là hạ tầng chung cho rất nhiều các ứng
dụng khác.

1.2.6 Một số dịch vụ của VoIP
1.2.6.1 Dịch vụ điện thoại qua Internet
Với VoIP, người sử dụng có thể thực hiện các cuộc gọi không chỉ giữa các
máy tính với nhau qua mạng internet mà còn giữa điện thoại với máy tính hay điện
thoại với điện thoại. Hơn nữa, các thiết bị đầu cuối dùng cũng rất đa dạng, có thể là
analoge phone, IP phone hay softphone...
1.2.6.2 Thoại thông minh
Sự kết hợp giữa Internet và mạng PSTN cho phép tạo ra những dịch vụ điện
thoại thông minh. Internet cho phép giám sát và điều khiển cuộc gọi hiệu quả hơn.
1.2.6.3 Dịch vụ tính cước cho cuộc gọi
Thoại qua Internet cho phép nhà cung cấp những dịch vụ tính cước cuộc gọi
cho các khách hàng trong và ngoài nước. Chỉ cần có PC kết nối Internet và phần
mềm chuyển đổi như Quicknet‟s Technologies Internet PhoneJACK là có thể thực
hiện được điều này.
1.2.6.4 Dịch vụ Callback Web
“World Wide Web” đã làm một cuộc cách mang trong cách giao dịch với
khách hàng của các doanh nghiệp. Với tất cả các tiềm năng của web, điện thoại
vẫn là phương tiện kinh doanh không thể thiếu. “Điện thoại web” cho phép đưa các
phím bấm lên trên web để kết nối các cuộc gọi.
1.2.6.5 Dịch vụ fax qua IP
Khi sử dụng fax qua IP sẽ tiết kiệm được chi phí và kênh thoại. Lúc này fax
được truyền trực tiếp qua Internet chứ không dùng line điện thoại như thông
thường.
Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 21


1.2.6.6 Dịch vụ Call Center
Gateway Call Center với công nghệ thoại qua Internet cho phép nhà kiểm
duyệt trang web với các PC trang bị multimedia kết nối được với bộ phân phối các
cuộc gọi tự động. Một ưu điểm của thoại Ip là khả năng kết hợp thoại và dữ liệu
trên cùng một kênh.
1.3 Kết luận
Mặc dù khi mới ra đời, dịch vụ VoIP còn có nhiều điểm hạn chế so với dịch vụ
gọi điện thoại đường dài truyền thống như thời gian kết nối lâu, cuộc gọi có khả năng
bị đứt giữa chừng, tiếng thoại có độ trễ, kết nối lúc được lúc không. Tuy nhiên, sau
những bước tiến lớn về tốc độ đường truyền Internet, VoIP đã cho thấy nhưng ưu điểm
nổi trội của nó so với hệ thống PSTN truyền thống. Theo ước tính, dịch vụ VoIP hiện
đang chiếm 60% thị phần điện thoại đường dài trong nước và quốc tế. VoIP sẽ không
mất thời gian quá lâu để chiếm một vị trí thống trị tuyệt đối trong dịch vụ điện thoại
đường dài trong nước và quốc tế.

Chương 2 Tổng quan về VoIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Chương 2

Trang 22

GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP

2.1 Giới thiệu giao thức SIP
Giao thức khởi tạo phiên (Session Initiation Protocol - SIP) là giao thức thuộc
lớp ứng dụng dùng để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc cuộc gọi.
Các chức năng cơ bản của SIP bao gồm:

• Định vị người sử dụng: xác định hệ thống đầu cuối mà người dùng sử
dụng cho truyền thông.
• Tính sẵn có của người sử dụng: xem người sử dụng có sẵn sàng để giao
tiếp không.
• Khả năng người sử dụng: xác định các phương tiện truyền thông và các
tham số cho các phương tiện sử dụng.
• Khởi tạo phiên: báo chuông, thiết lập các thông số phiên.
• Quản lý phiên: bao gồm việc chuyển đổi và kết thúc một phiên, thay đổi
các thông số phiên và yêu cầu các dịch vụ.
SIP là một thành phần được sử dụng chung với các giao thức khác để tạo thành
hệ thống đa phương tiện hoàn chỉnh. Hai giao thức thường được sử dụng chung với
SIP là giao thức vận chuyển thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol) và
giao thức đặc tả phiên SDP (Session Description Protocol). RTP là giao thức cho
phép vận chuyển các tín hiệu (gồm cả audio, video và text) đáp ứng theo thời gian
thực. Các tín hiệu này được mã hoá và chia thành các gói để truyền qua Internet. SDP
dùng để đặc tả các thông số của phiên.
Một mạng SIP bao gồm nhiều thành phần, các thành phần đó có thể tương tác
với nhau để thực hiện một phiên nào đó, đồng thời có thể tương tác với các thành phần
của một mạng SIP khác một khi user có nhu cầu thực hiện kết nối tới một user khác
không cùng mạng với nó.

Hình 2.1 Các thành phần của một mạng SIP

Chương 3 Giao thức khởi tạo phiên SIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 23


2.2 Các thành phần của SIP
2.2.1 User Agent
User Agent bao gồm hai loại: User Agent Client và User Agent Server. Để dễ
hiểu, ta có thể định nghĩa User Agent (UA) là một ứng dụng mà có thể khởi tạo (thiết
lập), chấp nhận và kết thúc một cuộc gọi trong một phiên kết nối. Khi UA khởi tạo
cuộc gọi bằng việc gửi bản tin yêu cầu INVITE thì UA sẽ đóng vai trò là một client.
Ngược lại UA nhận bản tin yêu cầu thì nó lại có vai trò là một server.
Trong một phiên kết nối của SIP, UA thường tồn tại trên các máy user dưới
dạng các ứng dụng như PC cài softphone nhưng nó cũng có thể là phần cứng được
“nhúng” sẵn phần mềm hỗ trợ giao thức SIP như IP phone…hoặc là cell phone, các
cổng PSTN, thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA…
2.2.1.1 User Agent Client
User Agent Client (UAC) có nhiệm vụ gửi bản tin yêu cầu để khởi tạo phiên kết
nối. Chức năng này chỉ tồn tại trong quá trình gửi bản tin yêu cầu ( tạm gọi là quá trình
giao dịch). Vì sau khi gửi xong bản tin, nó lại có thể nhận một yêu cầu từ một UA
khác. Vào lúc này, nó không còn là UAC nữa mà lại là UAS (User Agent Server).
Một UAC có thể gửi các bản tin yêu cầu như INVITE, ACK, OPTIONS, BYE,
CANCEL và REGISTER.
2.2.1.2 User Agent Server
User Agent Server (UAS) có nhiệm vụ nhận bản tin yêu cầu, sau đó xử lý bản
tin yêu cầu này và cuối cùng là gửi bản tin phản hồi về nơi đã phát bản tin yêu cầu đến
cho nó. Cũng như UAC, UAS chỉ có vai trò trong thời gian nhận bản tin yêu cầu và
gửi lại bản tin phản hồi, khi quá trình này kết thúc thì nó lại có thể là một UAC nếu nó
gửi yêu cầu cho một Client hoặc một Server khác.
Như vậy, một thiết bị đầu cuối trong mạng SIP vừa có thể là UAC và vừa có thể
là UAS. Tuy nhiên nó chỉ có thể đảm nhiệm một chức năng duy nhất trong một quá
trình giao dịch. Tùy thuộc vào việc nhận hay là gửi bản tin yêu cầu mà nó có thể là
UAC hoặc UAS.
2.2.2 Các loại Server trong mạng SIP
2.2.2.1 Proxy Server

Proxy Server là một thực thể trung gian có nhiệm vụ nhận các bản tin yêu cầu
SIP, gửi lại bản tin đáp ứng về nơi đã gửi bản tin yêu cầu và cuối cùng là forward bản
tin yêu cầu này đến UAS hoặc một Server khác. Như vậy, Proxy Server vừa là một
UAC vừa là một UAS. Khi nó nhận bản tin yêu cầu từ một UAC thì nó đóng vai trò
như một UAS. Ngược lại, khi nó forward bản tin yêu cầu mà nó nhận được thì nó lại là
một UAC.
Tuy nhiên, Proxy Server không trực tiếp tạo ra bản tin yêu cầu như một UAC
mà tiếp nhận bản tin yêu cầu rồi chỉnh sửa bản tin này cho phù hợp rồi forward chúng
đi mà thôi. Hơn nữa, Proxy Server chỉ có thể nhận và forward các bản tin báo hiệu SIP
chứ không nhận hoặc forward bản tin thoại.
Proxy Server được chia làm hai loại: Stateless Proxy và Statefull Proxy.
Chương 3 Giao thức khởi tạo phiên SIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing

Trang 24

Stateless Proxy chỉ đơn giản là forward bản tin đi. Khi nhận một bản tin yêu
cầu, Stateless Proxy sẽ xử lý yêu cầu này sau đó nó forward bản tin yêu cầu đã được
xử lý mà không có lưu lại bất kì trạng thái nào của quá trình giao dịch. Điều này có
nghĩa là Stateless Proxy sẽ không nhớ là nó đã từng nhận và xử lý bản tin yêu cầu này.
Đây cũng chính là nhược điểm của Stateless Proxy. Vì Stateless Proxy hoàn toàn
không biết được quá trình giao dịch có thành công hay không và nó cũng không thể
truyền lại các bản tin yêu cầu hay bản tin phản hồi đã gửi trước đó trong trường hợp
bản tin bị mất hay thất lạc.
Statefull Proxy phức tạp hơn Stateless Proxy. Trong lúc nhận bản tin yêu cầu,
Stateful Proxy sẽ tạo ra một trạng thái và giữ nó cho đến khi sự giao dịch kết thúc. Vì
thế nó có thể truyền lại các bản tin mà nó đã gửi trước đó.
Ví dụ như khi một bản tin Request được forward đi thì đồng thời bộ định thời

được bật lên, nếu như trong khoảng thời gian nào đó mà không nhận được bản tin
Response thì Proxy Server sẽ tiến hành gửi lại bản tin Request đó. Statefull còn có ưu
điểm là có khả năng “fork” (rẻ nhánh). Có nghĩa là trong khi nhận một bản tin yêu cầu,
nó cũng có thể gửi đi một hay nhiều bản tin khác.
Hầu hết các Proxy Server ngày nay đều là Statefull Proxy vì chúng đòi hỏi cấu
hình phức tạp, các chức năng giám sát, rẻ nhánh, tính toán…và các chức năng thiết
yếu của một Statefull Proxy.
2.2.2.2 Redirect Server
Redirect Server là một thực thể có nhiệm vụ nhận bản tin yêu cầu và đáp ứng
lại bằng một bản tin 3XX. Bản tin này sẽ chứa danh sách các vị trí có thể có của phía
bị gọi. UAC hoặc Proxy sẽ căn cứ vào danh sách địa chỉ này để trực tiếp liên lạc mà
không cần phải thông qua Redirect Server.
2.2.2.3 Registrar Server
Registrar Server có nhiệm vụ nhận bản tin đăng kí từ phía user. Trong bản tin
đăng kí này sẽ có username, password, IP address hoặc SIP URI và các thông tin này
sẽ được Registrar Server lưu lại trong một vùng cơ sở dữ liệu. Vùng cơ sở dữ liệu này
còn được gọi là Location Service - một vùng database trừu tượng để cho Proxy hay
Redirect truy xuất đến nó khi cần thiết.
Thông thường với các hệ thống nhỏ, Registrar server được cài đặt cùng với
Proxy Server/ Redirect Server. Tuy nhiên với các hệ thống lớn, nếu tích hợp Registrar
Server cùng với Proxy hoặc Redirect thì sẽ gây ra hiện tượng quá tải (over load), và
một khi có lỗi xãy ra sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Do đó, trong trường hợp đòi
hỏi phải lưu trữ nhiều cơ sở dữ liệu thì Registrar được cài đặt trên một máy tính ở xa.
Khi đó, các Proxy Server/ Redirect Server muốn truy xuất để lấy database thì lại phải
sử dụng một giao thức khác (không phải giao thức SIP) – giao thức LDAP.

Chương 3 Giao thức khởi tạo phiên SIP


Xây dựng hệ thống PBX Asterisk và giải pháp tính cước A2Billing


Trang 25

2.2.3 Back to Back User Agent (B2BUA)

\
Hình 2.2 Mô hình B2BUA
B2BUA là một thực thể logic của mạng SIP. Nó tương tự như một Proxy
Server: vừa là một UAC vừa là một UAS trong việc nhận và forward bản tin yêu cầu
cũng như gửi lại bản tin phản hồi.
Tuy nhiên, B2BUA khác với Proxy Server ở chỗ nó tham gia vào suốt quá trình
hội thoại giữa hai đầu cuối. Bản tin báo hiệu và bản tin thoại đều phải thông qua
B2BUA. B2BUA có khả năng ngắt kết nối trong khi Proxy Server thì không thể.
Điều đặc biệt ở chỗ là B2BUA sẽ “ẩn” danh tính (địa chỉ IP hoặc SIP URIs) của
bên đã gửi bản tin đến nó, thậm chí cho phép sửa đổi các thông tin trong bản tin như
port, codecs, địa chỉ IP.
Tuy nhiên, một số trường hợp vẫn có thể cấu hình B2BUA sao cho nó hoạt
động như một Proxy. Tức là bản tin báo hiệu vẫn thông qua B2BUA còn bản tin thoại
thì lúc này sẽ trực tiếp gửi qua lại giữa các đầu cuối mà không thông qua B2BUA.
Asterisk Server hoạt động như một B2BUA, ta có thể cấu hình trong file sip.conf với
thông số canreinvite=yes/no để gói tin thoại có thể hoặc không thể qua Asterisk
Server.

Chương 3 Giao thức khởi tạo phiên SIP