Tài liệu Luận văn tốt nghiệp "Nghiên cứu và thiết kế hệ thống VoIPv6" ppt

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống VoIPv6 SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 1 MỤC LỤC Lời Nói Đầu………………………………………………………… 1 Lời Cảm Ơn………………………………………………………… 2 Mục Lục………………………………………………………………3 Danh Mục Các Từ Viết Tắt………………………………………… 5 Danh mục Các hình Vẽ……………………………………………….8 Chương 1 : Tổng quan về VoIP………………………………………9 1.1 Khái niệm VoIP…………………………………………………9 1.2 Đặc điểm của điện thoại IP và mạng VoIP…………………… 11 1.3 Các hình thức truyền thoại qua IP…………………………… 16 1.4 Cơ chế làm việc của VoIP…………………………………… 17 1.5 Các vấn đề chất lượng của VoIP……………………………….20 Chương 2 : Kiến trúc hệ thống VoIP…………………………………23 2.1 Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP…………………….23 2.2 Các thành phần của mạng VoIP……………………………… 24 Chương 3 : Các giao thức báo hiệu VoIP……………………………32 3.1 Giao thức báo hiệu H.323…………………………………… 32 3.2 Giao thức báo hiệu SIP……………………………………… 43 3.3 So sánh giao thức SIP và H.323……………………………….50 3.4 Giao thức SGCP……………………………………………….52 3.5 Giao thức MGCP………………………………………………52 Chương 4 : Tổng quan địa chỉ IPv6…………………………………54 SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 2 4.1 Sự ra đời của IPv6…………………………………………….54 4.2 Sơ lược một số đặc điểm của IPv6……………………………56 4.3 Địa chỉ IPv6………………………………………………… 61 4.4 Hoạt động của địa chỉ IPv6………………………………… 68 Chương 5 : Thiết kế hệ thống VoIPv6…………………………… 76 5.1 Mô tả hệ thống……………………………………………… 76 5.2 Thực hiện…………………………………………………… 77 5.3 Kết quả……………………………………………………….78 Kết luận…………………………………………………………….82 Tài liệu tham khảo………………………………………………….83 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của VoIP đã gây nên một sự chú ý đặc biệt trong lĩnh vực viễn thông thế giới, lợi ích mà nó mang lại là rất lớn. Đối với người tiêu dùng, lợi ích đầu tiên mà họ đạt được là chi phí cuộc gọi sẽ rẻ hơn đáng kể. Còn đối với các nhà sản xuất, cung cấp và khai thác mạng, truyền thoại qua mạng Internet mở ra những thách thức mới nhưng cũng hứa hẹn khả năng lợi nhuận đáng kể. Đây cũng là một bước đột phá trong việc tiến tới một xu thế mạng SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 3 viễn thông mới. Công nghệ VoIp có rất nhiều ưu điểm như: giảm cước phí dịch vụ thoại đường dài; hỗ trợ nhiều cuộc gọi với băng tần thấp hơn; nhiều hơn và tốt hơn các dịch vụ nâng cao; sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP… Tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhược điểm về bảo mật và kĩ thuật phức tạp. Với tình trạng phát triển nhanhcủa các dịch vụ mạng, dải địa chỉ IPv4 đang ngày càng cạn kiệt, VoIP không thể phát huy hết sức mạnh vốn có của nó. Để tận dụng hết những ưu điểm của truyền thoại qua mạng Internet đồng thời giải quyết được nhược điểm của cả VoIP thế hệ cũ và IPv4, thì việc nghiên cứu và thử nghiệm truyền thoại qua IPv6 đã được rất nhiều công ty, tổ chức trên thé giới chú ý. Ở Việt Nam dù vẫn còn nhiều hạn chế về cơ sở hạ tầng và nguồn lực song không thể nằm ngoài xu thế phát triển chung đó của thế giới. LỜI CẢM ƠN SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 4 Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa: điện – điện tử, đã tận tình dạy bảo và dìu dắt em trong suốt thời gian học tập tại trường ĐH Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp, để em có được kiến thức và có thể thực hiện cũng như hoàn thành đề tài này. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô giáo Đặng Thị Hương Giang, là giáo viên hướng dẫn đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn cho em trong suốt quá trình làm đề tài. Và em xin cảm ơn tất cả các bạn trong và ngoài lớp điện tử 16 đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình tìm kiếm tài liệu và góp ý cho bài làm của em được tốt hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình em đã tạo điều kiện cho em học tập để hôm nay em có thể hoàn thành được đề tài này. Em xin chúc các thầy, cô và các bạn cùng gia đình em sức khỏe và hạnh phúc! Hà Nội tháng 4 năm 2010 Sinh viên : Phạm Thị Huyền. SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 5 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Từ tiếng anh Nghĩa tiếng việt VOIP Voice over Internet Protocol Hình thức truyền thoại qua Internet TCP/IP Transport control protocol / Internet protocol Giao thức truyền và sửa lỗi đối với Các dữ liệu. LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ WAN Wide Area Network Mạng rộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng SIP Session Inititation Protocol Giao thức khởi tạo phiên PBX Private Branche Xchange Tổng đài chi nhánh riêng RTP Real Time Transport Protocol Vận chuyển thời gian thực RTCP Real Time Transport control Protocol Điều khiển truyền thời gian thực RSVP Reservation Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tin UDP User Datagram Protocol Dữ liệu người sử dụng IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4 IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6 PC Personnal Computer Máy tính cá nhân GSM Global System for Mobie Hệ thống toàn cấu cho điện thoại di động PCM Pulse Code Modulation Điều chế mã xung ETSI European Telecommunications Standards Institute Tiêu chuẩn viễn thông châu âu GK Gatekeeper Cổng quản lý mạng GW Gateway Cổng nối mạng SCN Switching Network Mạng chuyển mạch ISDN Integrated Service Digital Network Mạng dịch vụ tích hợp số DSL Digital Subcribe Line Đăng ký kỹ thuật số dòng OAM Operation And Maintenance Vận hành quản lý và bảo dưỡng SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 6 Management MGW Media Gateway Cổng trung gian DTMF Dual Tone Multi Frequency SGW Singnalling Gateway Cổng báo hiệu RAS Registration Admission And Status Tình trạng đăng nhập QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ DRQ Data Read Queue Hàng đọc dữ liệu HTTP Hypertext Tranfer Protocol Giao thức chuyển siêu văn bản IETF Internet Engineering Task Force Nhiệm vụ kỹ thuật Internet UA User Agent Đại diện người sử dụng ACK Acknow Ledgement Ghi nhận SDP Sesion Descripion Protocol Phiên bản mô tả giao thức SMTP Simple Mail Tranfer Protocol Di chuyển giao thức đơn giản ITU International Telecommunication Union Liên đoàn viễn thông quốc tế RTT Radio Teletype Máy vô tuyến điện báo OPS Operations Per Second Hoạt động phụ OSP Operator Station Test Nhà điều hành trạm thử nghiệm CPL Character Per Line Ký tự trên dòng NAT Network Address Translation Công nghệ thay thế địa chỉ ID Information Divce Thiết bị thông tin mạng MAC Media Access Control Kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông DNS Domain Name Server Hệ thống tên miền ISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ Internet ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet MSN Multicast Solicited Node Trưng cầu nút DAD Duplicate Address Detection Dò tìm địa chỉ trùng lặp ICMP Internet Control Manager ment Protocol Chữa giao thức quản lý Internet NS Network services Mạng lưới dịch vụ RA Repeat to Address Lặp lại đến địa chỉ DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình địa chỉ động SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 7 MTU Maximum Transmition Unit Đơn vị tối đa có thể truyền được DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mã hóa âm thanh…………………………………………………9 Hình 1.2 Mô hình truyền thoại qua IP…………………………………… 10 Hình 1.3 Cấu trúc phân lớp của hoạt động VoIP………………………… 11 Hình 1.4 Các múc độ đánh giá chất lượng thoại………………………… 21 Hình 3.1 Cấu trúc H.323………………………………………………… 32 Hình 3.2 Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323………………………………32 Hình 3.3 Mô tả hoạt động của H.323………………………………………37 Hình 3.4 Tiến trình đăng ký với gatekeeper……………………………….38 Hình 3.5 Tiến trình thiết lập kênh media………………………………… 39 Hình 3.6 Tiến trình thay đổi băng thông………………………………… 40 Hình 3.7 Thiết lập cuộc gọi nội vùng………………………………………41 Hình 3.8 Thiết lập cuộc gọi liên vùng…………………………………… 42 Hình 3.9 Tiến trình ngắt kết nối liên vùng…………………………………43 Hinh 3.10 Cấu trúc của SIP……………………………………………… 44 Hình 3.11 Thiết lập cuộc gọi qua Proxy Server……………………………48 Hình 3.12 Thiết lập cuộc gọi qua Redirect Server…………………………49 SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 8 Hình 4.1 Định dạng IPv6 header………………………………………… 58 Hình 4.2 Địa chỉ Unicast toàn cầu…………………………………………63 Hình 4.3 Mô tả cấu trúc địa chỉ link-local…………………………………64 Hình 4.4 Mô tả cấu trúc địa chỉ Site-Local……………………………… 65 Hình 4.5 Mô tả cấu trúc địa chỉ Multicast…………………………………66 Hình 4.6 Mô tả cấu trúc địa chỉ Node Solicited………………………… 68 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VoIP 1.1 Khái niệm VoIP : VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol – nghĩa là “truyền giọng nói trên giao thức IP”) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN, WAN, Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh. VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ. SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 9 Hình 1.1: mã hóa âm thanh VoIP là một công nghệ mà cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đường dây điện thoại tương tự (analog). Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khác dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người khác dùng số điện thoại như số nội bộ,đường dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, hay loại điên thoại qua IP(IP phone) đặc biệt. Cũng có vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua một bộ điều hợp (adaptor). VoIP cho phép thực hiện cuộc dùng máy tính qua mạng dữ liệu như Internet. VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự analog vào tín hiệu số (digital) trước khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đấu nhận. Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay dùng microphone. SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 10 [...]... (amplitude), tần số(frequency) và pha (phase), chuyển đổi những giá trị đó thành dạng số nhị phân (zero và one) là rất khó khăn Cần thiết cần có cơ chế dùng để thực hiện sự chuyển đổi này và kết quả của sự phát triển này là sự ra đời của những thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay là thiết bị mã hóa và giải mã Tín hiệu đện thoại analog được đặt vào đầu vào của thiết bị codec và được chuyển đổi thành... hổng bảo mật để xâm nhập vào hệ thống mạng • Ngoài ra: VoIP có thể gặp những vấn đề như không thể sử dụng được dịch vụ khi cúp điện, không thể kết nối đến các dịch vụ khẩn như: cấp cứu, báo cháy ∗ ) Ứng dụng của VoIP: + Internet Telephone: là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc không hỗ trợ kết nối vào mạng điện thoại công... sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và bản tin thông tin truyền và nhận - Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi - OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống - Chức năng quản lý : giao diện với hệ thống quản lý mạng... gian để đặt phần dữ liệu vào gói tin Nếu gói bị mất nhiều hay đến đích không đúng thứ tự sẽ làm cho cuộc thoại bị ngắt quãng Thông thường, cần khoảng 10 µ s đến 30 µ s (trung bình là 20 µ s) để đặt dữ liệu thoại vào bên trong gói tin, ví dụ phần dữ liệu thoại (voice data) vơí kích thước 160 byte không nén cần khoảng 20 µ s để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói tin Số lượng dữ liệu thoại bên trong... service và gateway điều khiển phương tiện - Giao diện G: Giao diện giữa Back-end service và GK - Giao diện H: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhập IP - Giao diện I: Giao diện giữa mạng truy nhập IP và mạng xương sống IP - Giao diện J: Giao diện giữa gateway báo hiệu và gateway điều khiển phương tiện - Giao diện K: Giao diện giữa gateway điều khiển phương tiện và gateway phương tiện Mỗi thiết. .. bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối GK với thiết bị đầu cuối - Tính cước: thu nhập thông tin để tính cước - Điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước sử dụng - Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng - Chức năng ghi các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã được ghi ra thiết bị ngoại vi 2.2.4 Gateway: Một gateway có thể kết nối vật lý một hoặc nhiều mạng... riêng rẽ • Khả năng mở rộng: Nếu như các hệ tổng đài thường là những hệ thống kín, thì rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng Internet thường có khả năng thêm vào những tính năng mới Chính tính mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở rộng dễ dàng hơn so với điện thoại truyền thống • Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói thông... thiết để kết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh Nó phải bao gồm các bộ mã hóa và giải mã PCM luật A (theo tiêu chuẩn Bắc Mĩ) và PCM luật U (theo tiêu chuẩn Châu Âu) SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 29 - Kết nối chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói, gồm các bộ mã hóa và giải mã có thể được sử dụng - Giao diện với mạng SCN: kết cuối và điều... giữa IP và SCN cũng có thể thu thập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi - Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận - Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi - OAM & P: vận hành quản lý và bảo... các phần tử quản lý hệ thống - Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng - Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói 2.2.4.3 Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại (MGWC): SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 30 MGWC đóng vai trò phần tử kết nối MGW, SGW và GK, nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho GK, điều khiển MGW nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW và thông tin báo hiệu . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống VoIPv6 SVTH: Phạm Thị Huyền ĐT16 1 MỤC LỤC Lời. IPv6………………………………… 68 Chương 5 : Thiết kế hệ thống VoIPv6…………………………… 76 5.1 Mô tả hệ thống …………………………………………… 76 5.2 Thực hiện…………………………………………………… 77 5.3 Kết quả……………………………………………………….78 Kết