Tìm hiểu giao thức H323, xây dựng ứng dụng VoIP và so sánh H323 với giao thức SIP

Tài liệu tham khảo chuyên ngành tin học Tìm hiểu giao thức H323, xây dựng ứng dụng VoIP và so sánh H323 với giao thức SIP

MỤC LỤC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 3

1.Giới thiệu chung về VoIP 3

3.2 Kết nối PC-Máy thoại 9

3.3 Kết nối Máy thoại-Máy thoại 9

CHƯƠNG II CHUẨN H323 9

2.4 Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm MCU 16

3.Báo hiệu và xử lý cuộc gọi 16

Tài liệu tham khảo: 20

Lời mở đầu

Thông tin qua mạng viễn thông hiện nay chủ yếu vẫn là thoại Mạng điện thoại công cộng PSTN và mạng liên kết số đa dịch vụ sử dụng công nghệ số qua chuyển mạch kênh và điều đó tạo ra nhược điểm là thông lượng kênh không thể chia sẻ Mạng internet là mạng chuyển gói và ta thấy rằng có thể truyền thoại với độ trễ ( latency ) và trượt (jiter ) giới hạn Dựa trên điều đó mà các tổ chức đã nghiên cứu và triển khai công nghệ VoIP ( dịch vụ điện thoại IP ), nó được dựa trên sự kết hợp giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói.

Để có thể triển khai VoIP, người ta đã đưa ra các bộ giao thức hỗ trợ và một trong số các bộ giao thức đó là giao thức H323 H.323 là bộ giao thức truyền thoại, hình ảnh và số liệu một cách đồng thời qua mạng chuyển mạch gói như Internet theo phương thức truyền tin đa phương tiện thời gian thực Tuân theo chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tới vấn đề tưương thích.

Với đồ án “Tìm hiểu giao thức H323, xây dựng ứng dụng VoIP và so sánh H323 với

giao thức SIP”, nhiệm vụ của đồ án là:

+ Tìm hiểu công nghệ VoIP.

+ Tìm hiểu chuẩn H323 và các đặc điểm công nghệ.+ Tìm hiểu môi trường Open H323.

+ Lập trình ứng dụng VoIP theo mô hình PC to PC và giải thích kết quả thực nghiệm so với công cụ khác.

Nội dung của đồ án được chia làm 2 phần:+ Phần 1: Giới thiệu công nghệ VoIP.+ Phần 2: Chuẩn H323.

Tuy vậy, trong quá trình thực hiện đồ án, em đã không thể thực hiện được chương trình ứng dụng, ngoài ra với vốn kiến thức và nguồn tài liệu hạn chế, thời gian có hạn nên báo cáo còn có nhiều thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến phản hồi từ cô giáo và các bạn Và em xin gửi lời cảm ơn đến cô giáo Nguyễn Thị Hoàng Lan đã giúp em thực hiện đồ án này

Sinh viên: Trần Tuấn Anh.

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VOIP

1.Giới thiệu chung về VoIP

1.1 Tổng quan

VoIP là dịch vụ ứng dụng cho phép truyền tải các cuộc đàm thoại sử dụng hạ tầng mạng IP Nguyên tắc VoIP gồm việc số hoá tín hiệu giọng nói, nén tín hiệu đã số hoá, chia tín hiệu thành các gói và truyền những gói số liệu này trên nền IP Đến nơi nhận, các gói số liệu được ghép lại, giải mã ra tín hiệu analog để phục hồi âm thanh.

Trong dịch vụ điện thoại IP có thể có sự tham gia của 3 loại đối tượng cung cấp dịch vụ như sau:

- Nhà cung cấp Internet ISP.

- Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet ITSP.- Nhà cung cấp dịch vụ trong mạng chuyển mạch kênh.

Để sử dụng điện thoại IP, người sử dụng cần thông qua mạng Internet và các chương trình ứng dụng cho điện thoại IP Khách hàng sẽ sử dụng dịch vụ điện thoại IP bằng cách sử dụng các chưương trình ứng dụng dùng cho điện thoại IP, cùng với việc thông qua truy cập internet để thực hiện các cuộc đàm thoại Với người sử dụng trên mạng chuyển mạch kênh, họ sẽ truy nhập vào ISP hoặc ITSP thông qua các điểm truy nhập trong mạng chuyển mạch kênh.

Áp dụng VoIP sẽ khai thác được tính hiệu quả của mạng truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP Tuy nhiên VoIP cũng phức tạp và đòi hỏi giải quyết nhiều vấn đề.

1.2 Ưu điểm và nhược điểm VoIP

Ưu điểm của VoIP:

+ Giảm chi phí cuộc gọi: Đây ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP bởi vì so với dịch vụ điện thoại hiện tại thì khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài giá rẻ là có chất lượng chấp nhận được Sở dĩ chi phí thấp là do tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao, kỹ thuật nén thoại tốt, tốc độ xử lý của bộ vi xử lý nhanh, điều đó cho phép truyền thoại theo thời gian thực là có thể thực hiện được với l-ượng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ.

+ Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu.

+ Khả năng mở rộng: Sự mềm dẻo trong việc bổ sung các dịch vụ trong mạng internet đã giúp cho dịch vụ điện thoại IP có 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: Do việc truyền gói diễn ra thông qua mạng IP nên chỉ cần nhận biết được địa chỉ đích là đủ, không cần thiết lập kênh.

+ Quản lý băng thông: Trong điện thoại IP, khi một cuộc gọi diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lượng thoại tốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận được nhằm phục vụ cùng lúc được nhiều người nhất

+ Nhiều tính năng dịch vụ.

+ Khả năng multimedia: Trong một “cuộc gọi” người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình ảnh của người nói chuyện bên kia.

Nhược điểm:

+ Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện bởi vì độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng cũng như không có một cơ chế nào đảm bảo cho việc không xảy ra mất gói khi truyền Để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần phải kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn, có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn Đồng thời phải nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng cũng như phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service) Những điều này đã làm cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp hơn.

+ Vấn đề bảo mật: do truyền thoại qua mạng internet nên không có gì là đảm bảo bí mật khi cuộc thoại đang đang diễn ra.

Trong vùng quản lý của các Gatekeeper, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều Gatekeeper Do đó các Gatekeeper phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau khi cuộc gọi liên quan đến nhiều Gatekeeper.

Cấu hình của mạng điện thoại IP được mô tả như hình dưới:

Cấu hình của mạng điện thoại IP

Chức năng của các phần tử trong mạng như sau:

2.1 Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối là một nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP Nó có thể được kết nối với mạng IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển mạch kênh Các cuộc gọi đó sẽ được Gatekeeper mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký giám sát.

Một thiết bị đầu cuối có thể gồm các khối chức năng sau:- Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin;

- Chức năng bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.

- Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.

- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác định bản tin báo hiệu hay bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận cha.

- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện ( truy nhập, cảnh báo ) và tài nguyên.

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

- Chức năng chuyển đổi địa chỉ E.164 ( Số E.164 là số điện thoại tuân thủ theo cấu trúc và kế hoạch đánh số được mô tả trong khuyến nghị E.164 của Liên minh viễn thông quốc tế ITU) : chuyển đổi địa chỉ E.164 sang địa chỉ IP và ngợc lại để truyền các bản tin, nhận và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.- Chức năng dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.

- Chức năng dịch địa chỉ kênh: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.

- Chức năng giao tiếp giữa các Gatekeeper: thực hiện trao đổi thông tin giữa các Gatekeeper.

- Chức năng đăng ký: cung cấp các thông tin cần đăng ký khi yêu cầu dịch vụ.

- Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng.

- Chức năng bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối Gatekeeper với thiết bị đầu cuối.

- Chức năng tính cớc: thu thập thông tin để tính cớc.

- Chức năng điều chỉnh tốc độ và giá cớc: xác định tốc độ và giá cớc.- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

2.4 Gateway

Gateway là một phần tử không nhất thiết phải có trong một giao tiếp H.323 Nó đóng vai trò làm phần tử cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển tiếp từ mạng IP sang mạng chuyển mạch kênh Một Gateway có thể kết nối vật lý với một hay nhiều mạng IP hay với

một hay nhiều mạng chuyển mạch kênh Một Gateway có thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại, Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại Một hay nhiều chức năng này có thể thực hiện trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.

- Gateway báo hiệu SGW: cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong mạng IP ( ví dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2, CCS7) Gateway báo hiệu có các chức năng sau:

+ Chức năng kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi.

+ Chức năng kết cuối báo hiệu từ mạng chuyển mạch kênh: phối hợp hoạt động với các chức năng báo hiệu của Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.

+ Chức năng báo hiệu: chuyển đổi báo hiệu giữa mạng IP với báo hiệu mạng chuyển mạch kênh khi phối hợp hoạt động với Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại.

+ Chức năng giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.+ Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.

+ Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

+ Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

- Gateway truyền tải kênh thoại MGM: cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hoá Nó sẽ chuyển đổi giữa các mã hoá trong mạng IP với các mã hoá truyền trong mạng chuyển mạch kênh Gateway truyền tải kênh thoại bao gồm các khối chức năng sau:

+ Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh thông tin truyền và nhận.

+ Chức năng chuyển đổi lưuồng: chuyển đổi giữa các lưuồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh bao gồm việc chuyển đôỉ mã hoá và triệt tiếng vọng.

+ Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các lưuồng thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh.

+ Chức năng giao diện với mạng chuyển mạch kênh: kết cuối và điều khiển các kênh mang thông tin từ mạng chuyển mạch kênh.

+ Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, Fax, dữ liệu của mạng chuyển mạch kênh và các gói dữ liệu trong mạch IP Nó cũng thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu thích hợp nh: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, mã hoá, chuyển đổi tín hiệu Fax và điều tiết tốc độ modem tơng tự Thêm vào đó, nó còn thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu mã đa tần DTMF trong mạng chuyển mạch kênh và các tín hiệu thích hợp trong mạng IP khi các bộ mã hoá tín hiệu thoại không mã hoá tín hiệu mã đa tần DTMF Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh cũng có thể thu nhập thông tin về lưu lợng gói và chất lợng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.

+ Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.

+ Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

- Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC: đóng vai trò phần tử kết nối giữa Gateway báo hiệu và Gatekeeper Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kên thoại, nhận thông tin báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu và thông tin báo hiệu của mạng IP từ Gatekeeper Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại bao gồm các chức năng sau:

+ Chức năng truyền và nhận các bản tin.

+ Chức năng xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của ngời sử dụng, thiết bị hoặc các phần tử mạng.

+ Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của Gateway Chức năng này bao gồm tất cả các điều khiển kết nối logic của Gateway.

+ Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng chuyển mạch kênh trong quá trình phối hợp hoạt động với Gateway báo hiệu.

+ Chức năng quản lý: giao tiêp với hệ thống quản lý mạng.

Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.

+ Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng ra thiết bị ngoại vi.

3 Cấu trúc kết nối

Các phần tử cơ bản của mạng điện thoại IP

Về cơ bản có thể chia cấu trúc kết nối trong các ứng dụng dịch vụ thoại Internet thành ba loại:

- Kết nối PC-PC

- Kết nối PC-Máy thoại

- Kết nối Máy thoại-Máy thoại

3.2 Kết nối PC-Máy thoại

Đối với các kết nối PC và máy thoại, do có sự chuyển tiếp từ mạng Internet sang mạng SCN nên bao giờ cũng có sự tham gia của Gateway

Một số tình huống kết nối PC - máy thoại:- Một mạng LAN/Một nhà quản trị vùng

- Hai mạng LAN/Một Gatekeeper/Một nhà quản trị vùng.- Hai mạng LAN/Hai Gatekeeper/Một nhà quản trị vùng.

- Hai mạng LAN/Hai nhà quản trị vùng/Có kết nối trực tiếp với nhau.

- Hai mạng LAN/Hai nhà quản trị vùng/Kết nối thông qua Gatekeeper trung gian

3.3 Kết nối Máy thoại-Máy thoại

Trong đó kết nối giữa hai máy điện thoại được thực hiện thông qua mạng IP thay vì được kết nối trong mạng PSTN.

CHƯƠNG II CHUẨN H323

Chuẩn H323 được ra đời vào tháng 5/1996 do ITU-T đặc tả Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng kỹ thuật cho truyền thoại, hình ảnh và số liệu một cách đồng thời qua các mạng IP, bao gồm cả Internet Tuân theo chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tới vấn đề tương thích.

H.323 cũng cung cấp các tiêu chuẩn về độ trễ cho các tín hiệu âm thanh, định nghĩa mứcưu tiên trong việc chuyển tải các tín hiệu yêu cầu thời gian thực trong truyền thông Internet

Hiện nay, H323 đã phát triển lên version 4 ( công bố vào 17/11/2000 ).

1 Chồng giao thức H.323

H323 bao gồm các chuẩn sau:

+ H.245: khuyến nghị về báo hiệu điều khiển truyền thông multimedia.

+ H.225.0: Đóng gói và đồng bộ các dòng thông tin đa phương tiện (thoại, truyền hình, số liệu) Khuyến nghị này bao gồm giao thức RTP/RTCP và các thủ tục điều khiển cuộc gọi Q.931 (DSS 1).

+ Các chuẩn nén tín hiệu thoại: G.711 (PCM 64 kbps), G.722, G.723, G.728, G.729.+ Các chuẩn nén tín hiệu video: H.261, H.263

+ T.120: Các chuẩn cho các ứng dụng chia sẻ số liệu.

2 Các thành phần trong hệ thống H.323

Cấu trúc hệ thống H323:Kênh Số

Kênh Video

LAN (Ethernet, Token Ring, )IP

Audio codec

Video codec

Kênh AudioCác kênh điều khiển

Chồng giao thức H.323.