Đề tài Tìm hiểu dịch vụ điệnthoại quamạng internet và ứng dụngtại Việt Nam

Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin ----------ả---------- đồ án tốt nghiệp đại học Ngành công nghệ thông tin Hệ chính quy Đề tài: “tìm hiểu dịch vụ điện thoại qua mạng internet và ứng dụng tại việt nam” Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Huyền Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tiến Thành Lớp : K1A Thái Nguyên 2007 Lời cảm ơn Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các thầy cô và mọi người em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Tìm hiêu dịch vụ điện thoại qua mạng Internet và ứng dụng tại Việt Nam” của mình. Để có được kết quả như ngày hôm nay em đã cố gắng rất nhiều, song phần lớn là nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin, các anh chị em trong công ty TNHH tin học viễn thông Nguyên Anh nơi em tham gia thực tập và phát triển ứng dụng, các bạn sinh viên và đặc biệt người thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án của mình, thầy giáo ThS. Nguyễn Tiến Thành. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và mọi người đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên: Phạm Văn Huyền 1 Mục lục Chương I: Tổng Quan về Điện thoại IP................................................................ 5 I. Khái niệm điện thoại IP : ................................................................................. 5 II. Đặc điểm của điện thoại IP. ............................................................................ 5 II.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và Internet: .................................................. 5 II.2. Ưu điểm và nhược điểm của điện thoại IP:................................................... 7 III. Mô hình của dịch vụ IP Telephony. ............................................................... 9 III.1. Các phần mềmVoIP.................................................................................... 9 III.2. Mô hình dịch vụ VoIP quy mô nhà cung cấp dịch vụ. ............................... 10 Chương II: Xử lý tín hiệu thoại của dịch vụ VoIP .............................................. 14 I. Kích thước gói thoại: ..................................................................................... 14 II. Mã hoá (nén) tín hiệu thoại:.......................................................................... 15 III. Đóng gói tín hiệu thoại - Bộ giao thức RTP/RTCP: ..................................... 16 III.1. Vai trò của RTP/RTCP: ............................................................................ 16 III.2. Các ứng dụng sử dụng RTP : .................................................................... 17 III.3. Khuôn dạng gói RTP: ............................................................................... 18 III.4. Giao thức điều khiển RTCP ...................................................................... 21 Hình II.9: Khuôn dạng gói BYE ........................................................................ 28 Hình II.10: Khuôn dạng gói APP ...................................................................... 29 IV. Quá trình xử lý tín hiệu thoại trong media gateway. .................................... 29 IV.1. Các thành phần của một media gateway. .................................................. 29 IV.2. Quá trình xử lý tín hiệu thoại. .................................................................. 29 IV.3. Các biện pháp tối thiểu thời gian trễ. ........................................................ 30 IV.4. Đồng bộ tín hiệu. ..................................................................................... 30 V. Các biện pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS). ........................................ 31 V.1. Các cấp chất lượng dịch vụ xét từ đầu cuối đến đầu cuối. .......................... 32 V.2. Các cơ chế điều khiển chất lượng dịch vụ bên trong một phần tử mạng...... 32 V.3. Báo hiệu phục vụ điều khiển chất lượng dịch vụ. ....................................... 35 Chương III: Báo hiệu cuộc gọi trong Mạng IP. .................................................. 36 I. Mở đầu. ......................................................................................................... 36 II. Giới thiệu chuẩn H.323: ............................................................................... 37 II.1. Giới thiệu: ................................................................................................. 37 II.2. Chồng giao thức H.323 (H.323 Protocol stack): ......................................... 37 2 III. Các thành phần trong hệ thống H.323:......................................................... 39 III.1 Tổng quan: ................................................................................................ 39 III.2. Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal) ................................................ 41 III.3. H.323 gateway. ........................................................................................ 45 III.4. Gatekeeper ............................................................................................... 46 III.5. Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU - Multipoint Control Unit): ...... 47 IV. Các kênh điều khiển. ................................................................................... 49 IV.1. Kênh điều khiển RAS. .............................................................................. 50 IV.1.1 Khám phá Gatekeeper (Gatekeeper Discovery). ..................................... 51 IV.1.2. Đăng ký điểm cuối (Endpoint Registration). ......................................... 52 IV.1.3. Định vị điểm cuối (Endpoint Location). ................................................ 53 IV.1.4. Điều khiển kết nạp, xoá cuộc gọi, thay đổi thông lượng và thông báo trạng thái. ........................................................................................... 53 IV.2 Kênh báo hiệu cuộc gọi (Call Signalling Channel). ................................... 53 IV.3. Kênh điều khiển H.245. ........................................................................... 54 V. Các giá trị đặc trưng cuộc gọi. ...................................................................... 55 V.1. Giá trị tham chiếu cuộc gọi CRV. .............................................................. 55 V.2. Conference ID và Conference Goal............................................................ 55 VI. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi. .................................................................... 56 VI.1. Giai đoạn I - Thiết lập cuộc gọi (Call Setup). ............................................ 56 VI.1.1. Thiết lập cơ bản - Cả hai điểm cuối đều chưa đăng ký. .......................... 56 VI.1.2. Thiết lập cuộc gọi có sự tham gia của gatekeeper .................................. 57 VI.1.2.1. Điều khiển kết nạp (Admission Control)............................................. 57 VI.1.2.2. Trường hợp thiết lập cuộc gọi cả hai điểm cuối cùng đăng ký với một gatekeeper. ........................................................................................ 58 VI.1.2.2. Các trường hợp thiết lập cuộc gọi khác. .............................................. 58 VI.2. Giai đoạn II - Khởi đầu truyền thông. ....................................................... 59 VI.3. Giai đoạn III - Thiết lập kênh tín hiệu media. ........................................... 60 VI.4. Giai đoạn IV - Các dịch vụ cuộc gọi. ........................................................ 60 VI.4.1. Thay đổi thông lượng cuộc gọi. ............................................................. 60 VI.4.2. Thông báo trạng thái. ............................................................................ 62 VI.4.2.1. Thông báo trạng thái kênh RAS: ........................................................ 62 VI.4.2.2. Thông báo trạng thái cuộc gọi. ........................................................... 63 VI.4.3. Mở rộng hội nghị (AdHoc Conference Extension). ................................ 63 VI.5. Giai đoạn V - Kết thúc cuộc gọi. .............................................................. 63 3 VI.5.1. Xoá cuộc gọi được thực hiện bởi điểm cuối: .......................................... 64 VI.5.2. Xoá cuộc gọi được thực hiện bởi gatekeeper. ......................................... 64 VII. Nhận xét về chuẩn H.323. .......................................................................... 65 VII.1. Các thuận lợi khi tuân theo chuẩn H.323. ................................................ 65 VII.2. Các chú ý khi ứng dụng H.323 vào hệ thống VoIP thực tế. ...................... 66 Chương IV: dịch vụ VoIp ứng dụng tại việt nam. .............................................. 67 I. Cấu hình mạng Internet backbone .................................................................. 67 II. Một số phần mềm VoIP phổ biến hiện nay: .................................................. 69 II.1. Phần mềm Skype: ...................................................................................... 69 II.2. Phần mềm GoogleTalk .............................................................................. 75 II. 3. Phần mềm VoIP: FPT Phone – Gọi điện thoại quốc tế từ Internet ........... 75 II.4. Phần mềm VoIP Voice 777 ........................................................................ 77 III. Một số thiết bị gọi điện thoại VoIP:............................................................. 80 III.1. Điện thoại VoIP MaxIP10: ....................................................................... 80 III.2. Planet USB Phone UP 100: ....................................................................... 80 III.3. Planet SKD 200 và DCT 100: ................................................................... 81 IV. Mô hình hệ thống mạng VoIP Công ty Cổ phần May Xuất khẩu Hà Bắc. .......................................................................................................... 81 IV.1. Sơ lược về doanh nghiệp ........................................................................... 81 IV.2. Hệ thống quản lý và trao đổi thông: ......................................................... 83 V. Hướng phát triển của dịch vụ VoIP. .............................................................. 83 V.1. Mở rộng dịch vụ ra nhiều tỉnh, thành phố trong nước. ................................ 83 V.2. Triển khai dịch vụ điện thoại IP quốc tế. .................................................... 84 Kết luận……………………………………………………………………….…86 Phụ lục…………………………………………………………………………..87 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………89 4 Mở đầu Trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, ngày nay máy tính đã trở nên không thể thiếu trong các văn phòng, công sở và dần có mặt trong các gia đình. Xã hội phát triển dẫn đến sự bùng nổ về nhu cầu trao đổi và xử lý thông tin – Internet trở thành khái niệm quen thuộc đối với chúng ta. Internet là nơi cung cấp nguồn thông tin khổng lồ vượt xa các phương tiện truyền thống như: truyền hình, báo in, internet còn cũng cấp các dịch vụ hữu ích khác như truyền tải dữ liệu ở dạng văn bản, âm thanh hay hình ảnh. ở nước ta VoIP cũng đang phát triển rất mạnh mẽ với ứng dụng cho điện thoại quốc tế như: FPT phone, SnetPhone, Voice777 và dịch vụ gọi điện thoại đường dài 171 của VNPT, 178 của Viettel và 179 của EVN. Trong thời gian thực tập và làm đồ án của minh em đã tìm hiểu về dịch vụ gọi điện thoại dựa trên giao thức Internet VoIP (Voice over Internet Protocol). Với ưu điểm nổi trội là giá thành của dịch vụ rẻ hơn hẳn so với dịch vụ điện thoại truyền thống, dịch vụ này đang ngày một phát triển và mang lại lợi ích cho người sử dụng. Trong nội dung chính đồ án của mình em tìm hiểu tập chung vào 4 nội dung chính: Chương 1. Tổng quan về điện thoại IP. Chương 2. Xử lý tín hiệu thoại của dịch vụ điện thoai IP. Chương 3. Báo hiệu cuộc gọi trong mạng IP. Chương 4. Dịch vụ VoIP ứng dụng tại Việt Nam Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Nguyễn Tiến Thành đã giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện Phạm Văn Huyền 5 Chương I: Tổng Quan về Điện thoại IP. I. Khái niệm điện thoại IP : Trong một vài năm gần đây, số lượng người sử dụng Internet và số lượng máy chủ cung cấp dịch vụ đã tăng một cách mạnh mẽ. Song song với việc không ngừng tăng nhu cầu sử dụng internet là sự xuất hiện đa dạng của các loại hình dịch vụ mới chạy trên nền tảng kỹ thuật của mạng toàn cầu. Một trong số các dịch vụ mới tỏ ra có rất nhiều hứa hẹn là điện thoại IP (IP Telephony, IP Telephone, VoIP, Netphone, Internet Telephone). Khi người dùng Internet đã quen làm việc trực tuyến trong một thời gian dài trên mạng thì cũng rất tự nhiên nếu họ muốn chiếc máy tính PC của mình trở thành một phương tiện truyền thông cho mọi loại hình dịch vụ khác. Thật may mắn là những tiến bộ trong công nghệ điện tử, kỹ thuật nén và xử lý số liệu đã cho phép con người tạo ra và sử dụng một loại hình điện thoại dựa trên nền tảng kỹ thuật của giao thức Internet (IP: Internet Protocol), đó chính là dịch vụ IP Telephony. Nói một cách ngắn gọn, IP Telephony là một dịch vụ truyền thoại sử dụng công nghệ mạng IP kết hợp với khả năng tính toán và xử lý dữ liệu của các thiết bị đầu cuối để thực hiện truyền tải các cuộc đàm thoại. Dịch vụ điện thoại IP bao gồm các dịch vụ truyền thoại, fax, multimedia, ... qua những mạng IP được quản lý về chất lượng dịch vụ (QoS). Các dịch vụ này có thể được thực hiện hoàn toàn trong phạm vi mạng IP hoặc có thể được thực hiện kết hợp giữa mạng IP và các mạng khác. II. Đặc điểm của điện thoại IP. Điện thoại IP là một dịch vụ truyền thoại qua các mạng IP. Mạng IP ở đây là các mạng dữ liệu sử dụng bộ giao thức TCP/IP cho các chức năng tầng giao vận (Transport Layer) và tầng mạng (Network Layer). Còn giao thức các tầng thấp hơn (các giao thức truy cập mạng: Network Access Protocols) có thể là giao thức trong mạng LAN, X.25, Frame Relay, ATM, hay PPP... Bởi vậy so với điện thoại chuyển mạch kênh thông thường điện thoại IP có nhiều khác biệt. Để thấy được những khác biệt này, trước hết ta xem xét đặc điểm mạng PSTN, mạng chuyển mạch gói và mạng Internet. II.1. PSTN, mạng chuyển mạch gói và Internet: Mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN) là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching). Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thông trong đó một kênh truyền dẫn dành riêng được thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay nhiều nút chuyển mạch trung gian. Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit truyền liên tục theo thời gian. Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation time). 6 1 3 2 1 3 2 Mạng chuyển mạch gói 4 1 3 2 1 3 2 4 DTEDCEDTE DCE Hình I.2: Mạng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch kênh 1 3 2 4 1 4 1 3 2 1 Hình I.1: Mạng chuyển mạch kênh 7 Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network) sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (store-and-forward system) tại các nút mạng. Thông tin được chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói được thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền như là địa chỉ nơi gửi, địa chỉ nơi nhận... Các gói thông tin đến nút mạng được xử lý và lưu trữ trong một thời gian nhất định rồi mới được truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử dụng kênh có hiệu quả cao nhất. Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thường không cố định, và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều. Xét trên quan điểm mô hình phân tầng OSI, việc truyền thông tin trong mạng truyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói được minh hoạ như trong hình I.1 và hình I.2. Khi các mạng số liệu trên thế giới được liên kết lại, một mạng số liệu lớn được thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong internet là giao thức IP (Internet Protocol). Cũng giống như mạng điện thoại PSTN, mạng Internet có quy mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phát triển các dịch vụ viễn thông trên thế giới. Tuy nhiên, giữa chúng có sự khác biệt sâu sắc về mặt kỹ thuật: ã Khác nhau về kỹ thuật chuyển mạch: Mạng Internet sử dụng phương pháp định tuyến động (dynamic routing) dựa trên việc đánh địa chỉ không mang tính địa lý (non-geographic addressing). Ngược lại mạng PSTN, sử dụng phương pháp chuyển mạch tĩnh (static switching) dựa trên số điện thoại phụ thuộc vị trí của thuê bao (geographic telephone numbering). ã Kiến trúc mạng: Kiến trúc của Internet là phân tán. Sự “thông minh” của Internet phân bố trên toàn bộ mạng. Các ứng dụng cung cấp dịch vụ cho mạng là các phần mềm hướng máy khách (client-oriented software) và được bố trí khắp nơi trên mạng. Trong khi đó mạng PSTN tập trung các phương tiện truyền dẫn và các chương trình điều khiển lại với nhau tại một vài trung tâm trong mạng. Kiến trúc phân tán của internet có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Nó tạo cho internet tính linh hoạt trong triển khai và ứng dụng các công nghệ mới. Điều này giải thích cho sự phát triển mạng mẽ của internet trong một vài năm gần đây. II.2. Ưu điểm và nhược điểm của điện thoại IP: Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và nó được áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang đến cho điện thoại IP những ưu điểm sau: + Giảm chi phí cuộc gọi: Ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP so với dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài giá rẻ với chất lượng chấp nhận được. Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển khai, chi phí cho một cuộc gọi đường dài sẽ chỉ tương đương với chi phí truy nhập internet. 8 Nguyên nhân dẫn đến chi phí thấp như vây là do tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thời, kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64 Kbps xuống thấp tới 8 Kbps (theo tiêu chuẩn nén thoại G.729A của ITU-T) kết hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ. So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP, ta thấy: ã Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để duy trì cho một kênh 64kbps suốt từ đầu cuối này tới đầu cuối kia thông qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí này đối với các cuộc gọi đường dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn. ã Trong trường hợp cuộc gọi qua mạng IP, người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại địa phương. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua mạng IP một cách có hiệu quả nhất để tới được Gateway nối tới một mạng điện thoại khác có người liên lạc đầu kia. Việc kết nối như vậy làm giảm đáng kể chi phí cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã được thay thế bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao. + Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong điện thoại IP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể cùng đi trên cùng một mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư để xây dựng những mạng riêng rẽ. + Khả năng mở rộng (Scalability): Nếu như các hệ tổ