(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế tổng đài ip dung lượng nhỏ hỗ trợ kết nối ip tdm

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM VĂN THÁI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ TỔNG ĐÀI IP DUNG LƯỢNG NHỎ HỖ TRỢ KẾT NỐI IP-TDM ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2023 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PHẠM VĂN THÁI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ TỔNG ĐÀI IP DUNG LƯỢNG NHỎ HỖ TRỢ KẾT NỐI IP-TDM Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8.52.02.08 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TIẾN BAN HÀ NỘI - 2023 i Lời cam đoan Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả đề án Phạm Văn Thái ii MỤC LỤC Lời cam đoan i DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH SÁCH BẢNG vi DANH SÁCH HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TỔNG ĐÀI IP MÃ NGUỒN MỞ VÀ CÁC ỨNG DỤNG 1.1 Khái quát phát triển, đặc điểm, tính tổng đài IP mã nguồn mở 1.1.1 Sự phát triển tổng đài IP mã nguồn mở 1.1.2 Đặc điểm, tính tổng đài IP mã nguồn mở 1.2 Một số ứng dụng phổ biến sử dụng phần mềm tổng đài IP Asterisk 1.2.1 Khái quát phần mềm tổng đài IP Asterisk 1.2.2 Các ứng dụng phổ biến sử dụng phần mềm Asterisk 1.3 Tìm hiểu, phân tích số giải pháp ứng dụng phần mềm Asterisk thiết kế tổng đài IP hỗ trợ kết nối TDM 10 1.3.1 Giải pháp mã nguồn mở Parabel 11 1.3.2 Giải pháp OpenVox 14 1.4 Kết luận chương 18 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHỈ TIÊU TÍNH NĂNG, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19 2.1 Xây dựng tiêu, tính kỹ thuật cho thiết bị tổng đài IP dung lượng nhỏ, hỗ trợ kết nối IP-TDM 19 2.1.1 Các xây dựng tiêu, tính kỹ thuật 19 2.1.2 Chỉ tiêu, tính kỹ thuật thiết bị 19 2.2 Khảo sát phương án thiết kế phần cứng 23 2.2.1 Thiết kế sơ đồ khối tổng thể 23 2.2.2 Thiết kế sơ đồ khối 24 2.3 Xây dựng phương án thiết kế phần mềm 28 iii 2.4 Kết luận chương 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 31 3.1 Thiết kế phần cứng thiết bị 31 3.1.1 Thiết kế khối nguồn 31 3.1.2 Thiết kế khối IP 33 3.1.3 Thiết kế khối TDM 35 3.2 Xây dựng phương pháp kiểm tra, thử nghiệm 38 3.3 Kết kiểm tra, thử nghiệm 41 3.4 Kết luận chương 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 48 A Sơ đồ nguyên lý khối IP 48 B Sơ đồ nguyên lý khối TDM 49 iv DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt DMA DSP DTMF DPLL Tiếng Anh Application Programming Interface Analog Telephone Adapter Call Detail Record Call Event Log Command Line Interface Call Per Second Customer Relationship Management Digium Asterisk Hardware Device Inteface Direct Memory Acces Digital Signal Processor Dual Tone Multi Frequence Digital Phase Lock Loop FPGA Field Programmable Gate Array FXO GUI IAX IM IP RTCP RTP Foreign Exchange Office Graphic User Interface Inter Asterisk Exchange Instant Messaging Internet Protocol Internet Protocol Private Branch Exchange Interactive Voice Response Line Interface Unit Media Gateway Control Protocol Peripheral Component Interconect PBX Gateway Interface Peripheral Interface Bus PBX Manager Interface Primary Rate Interface Publich Switched Telephone Network Real Time Control Protocol Real Time Transport Protocol SCCP Skinny Client Control Protocol API ATA CDR CEL CLI CPS CRM DAHDI IP- PBX IVR LIU MGCP PCI PGI PIB PMI PRI PSTN Tiếng Việt Giao diện chương trình ứng dụng Chuyển đổi điện thoại tương tự Ghi chi tiết gọi Thông tin kiện gọi Giao diện dòng lệnh Cuộc gọi giây Quản lý Quan hệ khách hàng Giao diện thiết bị phần cứng Asterisk Digium Truy cập nhớ trực tiếp Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số Âm kép đa tần Vịng khóa pha số Mạch tích hợp cỡ lớn dùng cấu trúc mảng phần tử logic Cổng tiếp nhận tín hiệu tương tự Giao diện người sử dụng Giao thức kết nối dành cho Asterisk Tin nhắn tức thời Giao thức internet Trung tâm tổng đài IP Tính tương tác thoại Khối giao tiếp đường dây Giao thức điều khiển Media Gateway Giao diện kết nối ngoại vi Giao diện kết nối PBX Giao diện điều khiển bus ngoại vi Giao diện quản lý tổng đài PBX Giao diện tốc độ Mạng điện thoại cơng cộng Giao thức điều khiển thời gian thực Giao thức truyền vận thời gian thực Giao thức điều khiển khách hàng nhỏ gọn Cisco v SIP SMS SRTP TDM UA VGA VoIP Session Initiation Protocol Short Message Service Secure Real Time Transport Protocol Time Division Multiplexing User Client Video Graphics Array Voice over Internet protocol Giao thức khởi tạo phiên Dịch vụ nhắn tin tự động Giao thức RTP bảo mật Ghép kênh theo thời gian Thuê bao đầu cuối Giao diện xuất đồ họa tương tự Thoại giao thức mạng vi DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Tính kỹ thuật bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 12 Bảng 2: Chỉ tiêu kỹ thuật bảng mạch D-110E 16 Bảng 1: Chỉ tiêu, tính kỹ thuật thiết bị 20 vii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Mơ hình kết nối cung cấp dịch Asterisk Hình 2: Bảng mạch E1/T1 Digium cho phép giao tiếp với phần cứng PC qua giao tiếp PCIe Hình 3: Mơ hình xây dựng thiết bị Voice Gateway kết nối mạng IP mạng PSTN sử dụng trung kế E1 10 Hình 4: Thiết kế phần cứng bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 11 Hình 5: Sơ đồ khối thiết kế bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 13 Hình 6: Sơ đồ khối thể phần cứng phần mềm thiết bị E1-Gateway Parabel 14 Hình 7: Bảng mạch D-110E chuyển đổi kết nối từ trung kế IP sang trung kế E1 OpenVox 15 Hình 8: Sơ đồ khối bảng mạch D-110E 17 Hình 1:Sơ đồ khối thiết kế phần cứng tổng thể Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IPTDM 23 Hình 2: Đề án sử dụng bo mạch máy tính cơng nghiệp Advantech PCM-9365 để thiết kế khối IP 24 Hình 2.3: Sơ đồ khối chi tiết thiết kế khối nguồn 25 Hình 4: Sơ đồ khối chi tiết khối IP 26 Hình 5: Sơ đồ khối chi tiết khối TDM 27 Hình 6: Phương án thiết kế phần mềm tổng thể thiết bị Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM 29 Hình 1: Sơ đồ khối thiết kế chi tiết khối nguồn 31 Hình 2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 32 Hình 3: Thiết kế 3D khối nguồn 33 Hình 4: Sơ đồ khối chi tiết khối IP .34 Hình 5: Thiết kế 3D khối IP .34 Hình 6: Sơ đồ khối chi tiết khối TDM 35 Hình 7: Sơ đồ khối chi tiết mạch điều khiển, tạo clock đồng 37 viii Hình 8: Phần cứng thiết bị sau chế tạo tích hợp .38 Hình 9: Sơ đồ kết nối đo tham số trung kế luồng giả lập tính tổng đài TDM cho máy Sunset E20 39 Hình 10: Sơ đồ kết nối đo, kiểm tra báo hiệu SIP 39 Hình 11: Sơ đồ kết nối đo, kiểm tra khả cung cấp dịch vụ 40 Hình 12: Sơ đồ thử nghiệm lực thiết bị 40 Hình 13: Kết đăng ký đồng thời 101 thuê bao IP với thiết bị 42 Hình 14: Kết kiểm tra codec mà thiết bị hỗ trợ giao diện Web 42 Hình 15: Kết kiểm tra gọi IP-IP phần mềm Wireshark với tổng đài CUCM .43 Hình 16: Kết kiểm tra số lượng gọi IP-IP đồng thời sử dụng phần mềm Startrinity SIP Tester 43 Hình 17: Kết kiểm tra số gọi giây (CPS) 44 45 thiết bị hoàn chỉnh Các tiêu kỹ thuật mặt phần cứng đáp ứng yêu cầu tiêu tính kỹ thuật thiết bị - Phương pháp kiểm tra, thử nghiệm đóng vai trị quan trọng để đánh giá kết thiết kế khả đáp ứng tiêu kỹ thuật xây dựng Trên sở đó, đề án kiểm tra, thử nghiệm tiêu kỹ thuật quan trọng thiết bị đạt kết khả quan Một số tiêu kỹ thuật chưa hoàn thiện nằm phạm vi lực tự kiểm tra số lượng cuội gọi IP-E1 giữ đồng thời (cần quan đo lường, quan chuyên mơn kiểm tra) tiếp tục đề án hồn thiện phối hợp kiểm tra để có đánh giá đầy đủ tiêu kỹ thuật thiết bị thời gian tới 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong trình thực đề án “Nghiên cứu thiết kế Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM”, sở lý thuyết tổng đài IP mã nguồn mở đến việc khảo sát, tìm hiểu phân tích số thiết kế phần cứng giải pháp tổ chức phần mềm số sản phẩm nước ngồi Từ áp dụng vào việc đưa giải pháp xây dựng thiết kế phần cứng thiết bị tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM Nội dung đề án đem lại kết luận quan trọng đáng ý sau: - Tổng đài IP giải pháp hiệu để triển khai cung cấp dịch vụ thời đại cách mạng cơng nghiệp 4.0 nay, tổng đài mã nguồn mở hướng phát triển đáng quan tâm lợi ích mà mang lại tính linh hoạt, tùy chỉnh, tiết kiệm chi phí - Trong nhiều giải pháp tổng đài IP mã nguồn mở, Asterisk phần mềm phổ biến cả, có cộng đồng phát triển đơng đảo hỗ trợ tốt Cho đến nay, Asterisk nhiều tổ chức, doanh nghiệp cá nhân ứng dụng để xây dựng thiết bị, hệ thống thoại VoIP Và quan trọng nữa, Asterisk sử dụng làm phần mềm lõi nhiều thiết bị VoIP khác FXS Gateway, E1 Gateway, - Tổng đài công nghệ TDM lỗi thời dần loại bỏ, nhiên, kịch mạng thoại nội quân đội số lượng tổng đài TDM chiếm đa số Do vậy, để bước loại bỏ tổng đài TDM chuyển sang công nghệ tổng đài IP, việc nghiên cứu, thiết kế Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM có ý nghĩa quan trọng Nghiên cứu đề án mở hướng ứng dụng hiệu cho tổng đài điện thoại đại, linh hoạt hơn, tương thích tốt với mạng IP mạng PSTN truyền thống Kết đề án tiếp tục hồn thiện, kế thừa phát triển, tập trung vào phần lõi tổng đài IP với tính đa dạng phù hợp với nhiều kịch sử dụng khác nhau, hàm lượng phầm mềm nhúng chiếm tỷ lệ ngày cao xu hướng ứng dụng công nghệ viễn thông ngày 47 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ale Imran, Mohammaed A Qadeer, M J R Khan “Asterisk VoIP Private Branch Exchange”, April 2009 [2] A Z R Langi, "A DSP implementation of a voice transcoder for VoIP gateways," Asia-Pacific Conference on Circuits and Systems, October 2002 [3] David Rowe, “Embedded IP-PBX Switch Analog and VoIP Calls” November 2007 [4] Faroudja Abid, Nouma Izeboudjen, Mohamaed Bakiri, Sabrina Titri, Fatiha Loui and Dalila Lazib, “Embedded implementation of an IP-PBX/VoIP Gateway” November 2016 [5] Juliana Freire, Emanuele Santos, Carlos E Scheidegger,“The architecture of open source applications”, January 2011 [6] Monica McArthur “Building a SIP softswitch with Asterisk and AsteriskJava”, July 2007 [7] Miroslav Voznak, Jiri Slachta, Lukas Macura & Karel Tomala "Advanced solution of SIP communication server with a new approach to management" November 2014 [8] Russell Bryant “The architecture of open source applications: Asterisk”, January 2021 [9] Startrinity.com [10] Shawn Simmons “Extending Open Source PBX Architecture for Scalable Enterprise Media Gateways”, Octorber 2017 [11] Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện “TCN 68-169:1998 Hệ thống báo hiệu R2 – Yêu cầu kỹ thuật”, June 1998 [12] wiki.asterisk.org [13] "Why PC/104? The Need for an Embedded-PC Standard" Retrieved 2008-01-29 [14] Matthew Fredrickson and Shaun Ruffell, “DAHDI Overview for Asterisk Developers”, November 2014 48 PHỤ LỤC A Sơ đồ nguyên lý khối IP 49 B Sơ đồ nguyên lý khối TDM - Sơ đồ nguyên lý mạch đệm liệu 50 - Sơ đồ nguyên lý mạch Clock 51 - Sơ đồ nguyên lý mạch giao diện hiển thị 52 - Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp luồng LIU 53 54 - Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển 55 - Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp PCI-104 56 - Sơ đồ nguyên lý mạch PCI Controller 57 58 - Sơ đồ nguyên lý mạch lọc nguồn 59 - Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển mạch Switch