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

HỌ C 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 Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thơng Mã số: 8.52.02.08 TĨM TẮT ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ HÀ NỘI - 2023 Đề án tốt nghiệp hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Tiến Ban Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Đề án tốt nghiệp bảo vệ trước Hội đồng chấm đề án tốt nghiệp thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu đề án tốt nghiệp tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng 1 MỞ ĐẦU Sự thay đổi nhanh chóng cơng nghệ mà điển hình tổng đài IP hay chuyển mạch mềm (Softswitch) giúp thu hẹp đáng kể số lượng qui mô triển khai dịch vụ điện thoại có dây sử dụng cơng nghệ chuyển mạch kênh TDM (Time Division Multiplexing) để thay công nghệ chuyển mạch mềm với nhiều đặc điểm vượt trội Quá trình thay chuyển đổi bước công nghệ tổng đài dẫn đến việc phải độ, tồn đồng thời tảng công nghệ tổng đài TDM chuyển mạch mềm hệ thống mạng, kết đời thiết bị có chức chuyển đổi kết nối chiều từ trung kế IP sang trung kế E1 Thiết bị tích hợp đồng thời công nghệ TDM chuyển mạch Chuyển mạch mềm để thực chức bắc cầu, kết nối bên tổng đài TDM sử dụng kết nối trung kế E1 bên Softswitch sử dụng kết nối trung kế IP Từ nhu cầu đó, em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế tổng đài IP dung lượng nhỏ hỗ trợ kết nối IP-TDM” làm đề tài nghiên cứu cho đề án Từ thực trạng đó, đề án tập trung nghiên cứu giải pháp thiết kế chế tạo thiết bị tổng đài IP dung lượng nhỏ, hỗ trợ kết nối IP-TDM Giải pháp chọn thiết kế phần cứng TDM kết hợp bo mạch phần cứng máy tính cơng nghiệp, ứng dụng phần mềm mã nguồn mở Asterisk trình điều khiển phần cứng Asterisk Digium (DAHDI) để xây dựng phần cứng chương trình phần mềm trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị 2 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 Tổng đài IP mã nguồn mở phiên phần mềm tổng đài IP có mã nguồn mở [1], cho phép người dùng tùy chỉnh phát triển theo nhu cầu cụ thể Các dự án mã nguồn mở lĩnh vực tổng đài IP xuất vào cuối năm 1990 mà bật Asterisk [1,5] - tổng đài IP mã nguồn mở đầu tiên, phát triển Mark Spencer vào năm 1999 Một lợi ích tổng đài IP mã nguồn mở tính linh hoạt khả tùy chỉnh cao [6] Tổng đài IP mã nguồn mở ảnh hưởng đến phát triển chuẩn giao thức liên quan đến việc truyền thông âm video qua mạng IP Các chuẩn SIP (Session Initiation Protocol) RTP (Real-time Transport Protocol) trở thành chuẩn quan trọng việc kết nối truyền tải âm video mơi trường IP Ngồi ra, phát triển tổng đài IP mã nguồn mở mở cánh cửa cho cạnh tranh đa dạng ngành viễn thơng 1.1.2 Đặc điểm, tính tổng đài IP mã nguồn mở a) Đặc điểm Tổng đài IP mã nguồn mở giải pháp công nghệ quan trọng cho phép kỹ sư VoIP thay đổi cách xây dựng quản lý hệ thống tổng đài, trở thành giải pháp hấp dẫn cho doanh nghiệp tổ chức lĩnh vực viễn thông [5, 8] - Mã nguồn mở: Tổng đài IP mã nguồn mở xây dựng mã nguồn mở, giúp người dùng tùy biến phát triển mã nguồn theo nhu cầu - Chuyển mạch gói: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả chuyển mạch gói, cho phép người dùng truyền tải giọng nói liệu qua mạng IP 3 - Hỗ trợ đa tảng: Tổng đài IP mã nguồn mở chạy nhiều tảng hệ điều hành khác nhau, bao gồm Windows, Linux macOS - Tính linh hoạt: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả linh hoạt việc cấu hình, tùy chỉnh mở rộng để phù hợp với nhu cầu - Tính tiết kiệm: Tổng đài IP mã nguồn mở sử dụng giải pháp phần mềm miễn phí giá rẻ, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư - Khả mở rộng: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả mở rộng để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phục vụ cho số lượng người dùng lớn - Tính tương thích: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả tương thích nhờ hỗ trợ nhiều chuẩn kết nối khác nhau, bao gồm SIP, H.323, MGCP, SCCP, - Tính bảo mật: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả bảo mật tốt với tính mã hóa chứng thực TLS, SRTP - Tính linh hoạt việc tích hợp với thiết bị VoIP: Tổng đài IP mã nguồn mở có khả tích hợp với thiết bị VoIP điện thoại IP, ATA Gateway VoIP b) Các tính - Định tuyến gọi để định tuyến gọi đến thiết bị ứng dụng khác - Tích hợp giao thức truyền thơng đa dạng nhờ khả kết nối với thiết bị khác thông qua nhiều giao thức truyền thông [4] SIP, IAX, MGCP, SCCP, H.323, RTP, RTCP, nhiều giao thức khác - Quản lý gọi chuyển tiếp gọi, giữ gọi, hội thoại đa bên, chia sẻ gọi - Tính hộp thư thoại (voicemail) - Tính tương tác thoại IVR (Interactive Voice Response) - Tính nhắn tin tự động SMS (Short Message Service) - Tích hợp tính gọi điện thoại web thông qua giao thức WebRTC 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 Asterisk phần mềm tổng đài IP mã nguồn mở mô hình tổng đài IP đáng tin cậy [12] sử dụng phổ biến 4 1.2.2 Các ứng dụng phổ biến sử dụng phần mềm Asterisk Với tính đa dạng linh hoạt, phần mềm tổng đài IP Asterisk sử dụng nhiều ứng dụng khác [6], [10] - Xây dựng tổng đài điện thoại - Tổng đài video - Hệ thống IVR - Kết nối PSTN IP - Chuyển đổi giao thức truyền tải 1.3 Tìm hiểu, phân tích số giải pháp ứng dụng phần mềm Asterisk thiết kế tổng đài IP hỗ trợ kết nối TDM 1.3.1 Giải pháp mã nguồn mở Parabel Hình 4: Thiết kế phần cứng bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 Sản phẩm điển hình Parabel bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 có chức chuyển đổi kết nối trung kế từ IP báo hiệu SIP sang E1 báo hiệu R2 * Tính kỹ thuật bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 Bảng 1: Tính kỹ thuật bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 Tham số kỹ thuật Giao diện kết nối connector Cáp kết nối Điện áp luồng E1 Tốc độ bit Mã hóa đường dây Tiêu chuẩn đáp ứng Mô tả chi tiết ICD 10 chân Cáp đôi chống nhiễu, 120 Ω Từ 2,7 VAC đến 3,3 VAC 2048 kbps ± 50 ppm AMI HDB3 G.703, G.704, G.706, G.732, G.823 Tham số kỹ thuật Mặt nạ xung luồng E1 Dải jitter pha Cấu trúc khung liệu Điều khiển Kích thước Nhiệt độ hoạt động Mô tả chi tiết Chuẩn G.703 Chuẩn G.823 Chuẩn G.704 Giao diện PCI 90 x 96 x 23 mm Từ 5oC đến 50oC * Sơ đồ khối hoạt động bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 Hình 5: Sơ đồ khối thiết kế bảng mạch Quaser-4PCI-PC104 - Khối Core IP sử dụng phần cứng máy tính nhúng, cài đặt phần mềm tổng đài IP mã nguồn mở Asterisk driver điều khiển giao tiếp trung kế E1 thông qua giao diện bắc cầu PCI Bridge - Khối DMA Controller cho phép truyền liệu chiều vào (I/O) ngoại vi với máy tính thơng qua BUS PCI; TDM Switch thực chức chuyển mạch TDM trung kế luồng E1 ghép tốc độ truyền liệu với DMA Controller - Khối LIU & Framer có chức thu phát đóng khung liệu theo tiêu chuẩn G.703, G.704; E1 thực chức giao tiếp trung kế với tổng đài TDM 1.3.2 Giải pháp OpenVox OpenVox theo hướng ứng dụng giải pháp mã nguồn mở dựa phần mềm tổng đài IP Asterisk để phát triển sản phẩm viễn thơng 6 Hình 7: Bảng mạch D-110E chuyển đổi kết nối từ trung kế IP sang trung kế E1 OpenVox - Trong giải pháp thiết kế bảng mạch, thiết bị có tính tương đương thiết bị E1-Gateway, điển hình bảng mạch D-110E với thiết kế cấu hình 01 giao diện kết nối luồng E1 Bảng 2: Chỉ tiêu kỹ thuật bảng mạch D-110E Tham số kỹ thuật Giao diện kết nối connector Cáp kết nối Điện áp luồng E1 Tốc độ bit Mã hóa đường dây Tiêu chuẩn đáp ứng Mặt nạ xung luồng E1 Cấu trúc khung liệu Mô tả chi tiết PCIe-x1 Cáp đôi chống nhiễu, 120 Ω Từ 2,7 VAC đến 3,3 VAC 2048 kbps ± 50 ppm AMI HDB3 G.703, G.704, G.706, G.732, G.823 Chuẩn G.703 Chuẩn G.704 Hình 1.8 thể sơ đồ khối bảng mạch D-110E chuyển đổi trung kế E1 trung kế IP OpenVoX, khối xử lý phần cứng máy tính, cài đặt phần mềm tổng đài IP mã nguồn mở Asterisk driver điều khiển giao tiếp trung kế E1 thông qua giao diện bắc cầu PCIe-x1 7 PC (Asterisk) Giao tiếp PCIe-x1 Chuyển đổi PCI sang PCIe-x1 FPGA LIU (E1) D-110E PLL E1 port Hình 8: Sơ đồ khối bảng mạch D-110E - Khối giao tiếp PCIe-x1 cho phép truyền liệu chiều vào (I/O) ngoại vi với máy tính thơng qua BUS PCI, chuyển đổi giao diện kết nối chiều PCI PCIe-x1 - Khối chuyển đổi PCI sang PCIe-x1 thực chức năng: Giao tiếp liệu với khối PCIe-x1 chuyển đổi liệu từ PCM nối tiếp sang liệu song song bus PCI ngược lại - Khối FPGA cấu hình, giám sát khối đường dây LIU E1, điều chỉnh dạng tín hiệu giao tiếp với khối chuyển đổi PCI sang PCIe-x1 - LIU & Framer có chức thu phát đóng khung liệu theo tiêu chuẩn G.703, G.704; PLL tạo khôi phục clock đồng cho thiết bị 1.4 Kết luận chương - Các tính dịch vụ tổng đài IP phát triển không ngừng để cung cấp nhiều tính hơn, cung cấp trải nghiệm chất lượng dịch vụ tốt cho người sử dụng - Asterisk giải pháp bật với tính đa dạng, dễ ứng dụng có cộng đồng người dùng lớn - Asterisk sử dụng hiệu khơng vai trị tổng đài IP mà cho phép hỗ trợ kết nối IP-TDM tảng công nghệ chuyển mạch mềm mạng VoIP chuyển mạch kênh mạng PSTN 8 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHỈ TIÊU TÍNH NĂNG, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Xây dựng tiêu, tính kỹ thuật cho thiết bị tổng đài IP dung lượng nhỏ, hỗ trợ kết nối IP-TDM 2.1.1 Các xây dựng tiêu, tính kỹ thuật Để xây dựng tiêu tính kỹ thuật Thiết bị Tổng đài IP dung lượng nhỏ, hỗ trợ kết nối IP-TDM Đề án đặt yêu cầu dựa đặc tính sau: - Quy mơ nhu cầu sử dụng: khả cung cấp dịch vụ thoại tổng đài IP dung lượng nhỏ, 50 người sử dụng, số lượng gọi IP-IP đồng thời từ 20 gọi; hỗ trợ kết nối 02 trung kế E1 báo hiệu MFC-R2, số lượng gọi IP-TDM đồng thời từ 20 gọi - Tính linh hoạt: Thiết bị mở rộng khả cung cấp dịch vụ gia tăng tổng đài IP, cho phép nâng cấp bổ sung dịch vụ - Tính tương thích: Thiết bị tổng đài IP có khả tương thích tối thiểu với chuẩn báo hiệu MFC-R2 chuẩn SIP - Hiệu suất độ tin cậy: Thiết bị nên đảm bảo khả xử lý gọi mượt mà ổn định, phần cứng đủ mạnh để đáp ứng hiệu suất nhu cầu sử dụng - Bảo mật: Đảm bảo thiết bị có tính bảo mật mã hóa gọi TLS/SRTP để đảm bảo an ninh thơng tin gọi liệu liên quan - Giao diện người dùng: Thiết bị cần có giao diện người dùng Web dễ sử dụng thân thiện, giúp người quản trị dễ dàng cấu hình quản lý 2.1.2 Chỉ tiêu, tính kỹ thuật thiết bị * Chức năng: Là thiết bị chuyển đổi kết nối chiều từ trung kế IP báo hiệu SIP sang trung kế E1 báo hiệu R2; cung cấp dịch vụ thoại tổng đài IP dung lượng nhỏ, hỗ trợ kết nối TDM * Nhiệm vụ Thiết bị có nhiệm vụ chính: - Kết nối tổng đài chuyển mạch mềm (Softswitch), tổng đài IP với tổng đài chuyển mạch kênh TDM thông qua trung kế E1 báo hiệu MFC-R2 - Cung cấp dịch vụ thoại tổng đài IP dung lượng nhỏ * Chỉ tiêu kỹ thuật Bảng 1: Chỉ tiêu, tính kỹ thuật thiết bị STT - Tính kỹ thuật Giao diện luồng E1 Giao diện kết nối trung kế E1 Giao thức báo hiệu - Tốc độ, kbps + + Trở kháng, Ω Mã đường dây Mặt nạ xung Giao diện kết nối IP Giao diện kết nối Ethernet tốc độ 10/100 Mbps Giao diện kết nối trung kế IP Giao diện quản lý chỗ - Giao thức mạng - Tính tổng đài IP Chuẩn báo hiệu - Chuẩn nén thoại (audio codec) - Chuẩn nén hình ảnh (video codec) - Chế độ DTMF - Dịch vụ Năng lực thiết bị Số lượng thuê bao IP khai báo, không nhỏ Số lượng thuê bao IP đăng ký đồng thời, không nhỏ Số lượng gọi IP-IP giữ đồng thời, không nhỏ Số lượng gọi IP-E1 giữ đồng thời, không nhỏ Số lượng trung kế IP khai báo, khơng nhỏ Giao diện quản lý, cấu hình - Thông số Ghi 02 MFC-R2 chuẩn RJ45 2048 ± 0,1024 sai số ± 50 ppm 120 HDB3 Tiêu chuẩn G.703 02 chuẩn RJ45 01 01 TCP, UDP, RTP, RTCP, TLS chuẩn RJ45 chuẩn RJ45 SIP 2.0 (RFC3261) G.711a/u, G.729, G.722 H.264 RFC2833, SIP info, in-band thoại IP không hình, thoại IP có hình, chuyển tiếp gọi, thoại hội nghị 100 100 20 20 20 Quản lý cấu hình 10 STT Tính kỹ thuật - Trình duyệt hỗ trợ Giao diện hiển thị Giao thức kết nối - Phương pháp đăng nhập - Phân cấp quản trị - Khả cấu hình - Cài đặt chung - Giám sát - Sao lưu cấu hình Khơi phục cấu hình Cơng cụ hỗ trợ (dành cho nhà phát triển) Nguồn điện cấp cho thiết bị Nguồn chiều, VDC Điện áp, VAC Nguồn xoay chiều Tần số, Hz Dịng tiêu thụ, A, khơng lớn Mơi trường Nhiệt độ bảo quản, oC Nhiệt độ hoạt động, oC Độ ẩm, % Kích thước, trọng lượng Kích thước, cm, khơng lớn Chuẩn khí Trọng lượng, kg, khơng lớn - Thông số Ghi thiết bị từ xa Chrome, Firefox Tiếng Việt Http Https Tên đăng nhập (Username) mật (password) Theo cấp (cấu hình, giám sát) Cấu hình tồn thiết bị Đổi mật khẩu; khởi động lại thiết bị Giám sát trạng thái (thuê bao, trung kế, gọi) Tại chỗ từ xa Tại chỗ từ xa SSH 2.0 Từ 46 đến 54 Từ 180 đến 220 50/60 Từ đến 45 Từ đến 40 Từ 10 đến 90 42,5x34x4,5 rack 19 inch 10 2.2 Khảo sát phương án thiết kế phần cứng 2.2.1 Thiết kế sơ đồ khối tổng thể Thiết bị gồm ba khối chính: khối tổng đài IP, khối TDM khối nguồn - Khối IP thực chức điều khiển chuyển mạch phần mềm, cung cấp tính năng, dịch vụ tổng đài IP dung lượng nhỏ; xử lý DTMF, báo hiệu MFC-R2, quản lý, điều khiển, giám sát toàn thiết bị 11 - Khối TDM thực chức chuyển mạch kênh TDM, giao tiếp trung kế luồng E1/MFC-R2 với tổng đài công nghệ chuyển mạch kênh TDM tạo nguồn clock đồng cho thiết bị hoạt động - Khối nguồn cung cấp điện áp cần thiết (12 VDC, VDC, 3.3 VDC) cho khối IP khối TDM Ethernet Khối IP PCI Khối TDM E1 Nguồn Hình 1:Sơ đồ khối thiết kế phần cứng tổng thể Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM - Phương án sử dụng vật tư, linh kiện thiết kế: Đề án kết hợp linh hoạt nhiều phần tử linh kiện, mơ đun hóa khác nhằm tối ưu thời gian thiết kế, giảm thiểu chi phí phát triển bo mạch máy tính cơng nghiệp, vi điều khiển vi mạch ASIC chuyên dụng để xây dựng thiết kế thiết bị đáp ứng tiêu đề 2.2.2 Thiết kế sơ đồ khối chi tiết Dựa phương án thiết kế sơ đồ khối tổng thể trình bày, đề án tiếp tục sâu vào chi tiết sơ đồ khối khối chức bên thiết bị: a) Khối nguồn - Chức dự phòng nguồn đầu vào 1+1 (hai nguồn đầu vào độc lập 220 VAC 48 VDC), cho phép thiết bị chạy đồng thời điện xoay chiều 220 V điện chiều 48 V - Cung cấp điện áp nguồn nuôi 12 VDC, VDC 3,3 VDC cho khối TDM khối IP hoạt động 12 220 VAC 220 VAC to 48 VDC 48V 12V 48 V Cách ly Lọc 48V 48V 48V 5V Lọc, Cách ly 12V 5V 3,3V 48V 3,3V 48 VDC Hình 2.3: Sơ đồ thiết kế chi tiết khối nguồn b) Khối IP - Khối IP đóng vai trị trái tim thiết bị, cung cấp tảng phần cứng bo mạch chủ chạy hệ điều hành Linux, cho phép cài đặt ứng dụng tổng đài IP Asterisk, driver để điều khiển toàn hoạt động khối TDM thông qua bus PCI; cài đặt phần mềm ứng dụng cho xử lý DTMF, báo hiệu R2-MFC [12], triệt vọng quản lý, giám sát, cấu hình tồn thiết bị Các đặc điểm khối IP phải đáp ứng bao gồm: + Hỗ trợ cài đặt hệ điều hành mã nguồn mở Linux, cung cấp mơi trường lập trình cài đặt ứng dụng cho thiết bị + Chuyển mạch IP tảng IP + Nén, giải nén chuyển đổi mã thoại cho chuẩn nén liệu khác + Giao tiếp với kênh liên lạc khác SIP, TDM + Hỗ trợ cài đặt Mô đun phần mềm ứng dụng tổng đài IP 13 Dual Ethernet PCI104 BUS PCM-9365 COM, VGA, USB Hình 4: Sơ đồ thiết kế khối IP - Các đặc điểm khối IP cần thiết xây dựng dạng mơ đun máy tính nhúng, máy tính cơng nghiệp, có khả hoạt động ổn định hiệu suất xử lý cao c) Khối TDM Khối IP Khối TDM Chuyển đổi PCI PCM_in PCM_out Microprocessor Mhz Chuyển mạch TDM PCM_in/out PCM_in/out LIU E1_1 LIU E1_2 E1 port E1 port PLL Clock ref_1 Clock ref_2 Hình 5: Sơ đồ thiết kế chi tiết khối TDM 14 Khối TDM có nhiệm vụ giao tiếp với mạng PSTN truyền thống thông qua trung kế luồng E1 báo hiệu MFC-R2, chuyển mạch kênh tạo nguồn clock đồng cho thiết bị hoạt động - Khối Vi điều khiển: chứa chương trình điều khiển chuyển mạch kênh TDM; cấu hình tần số xung đồ kHz, Mhz, Mhz Mhz - Khối PLL: Sử dụng IC vịng khóa pha số (DPLL), cung cấp xung tín hiệu đồng (Clock) cho trung kế luồng E1 - Khối chuyển mạch kênh (TDM Switch): Sử dụng dòng IC chuyển mạch kênh Zarlink với ma trận chuyển mạch 512 x 512 kênh - Khối giao tiếp luồng LIU E1: Sử dụng dòng IC chuyên dụng Zarlink MT9075B cung cấp giao diện đường dây (Line interface unit – LIU) E1 - Khối chuyển đổi PCI: chuyển đổi liệu từ TDM sang IP thông qua IC PCI Controller 2.3 Xây dựng phương án thiết kế phần mềm - Khối IP: Gồm gói chương trình phần mềm tổng đài IP Asterisk phần mềm driver điều khiển phần cứng TDM + Phần mềm tổng đài IP Asterisk thuộc không gian người sử dụng (User space), bao gồm chương trình PBX Core đóng vai trị trung tâm chuyển mạch API hỗ trợ cho ứng dụng tổng đài chuyển đổi codec, giao tiếp đa kênh (SIP, IAX, MFC-R2), định dạng liệu, ứng dụng cho tính thoại hội nghị, chuyển gọi, hộp thư thoại Ngồi cịn có mơ đun chương trình giao diện người sử dụng WebGUI cung cấp chức quản lý, giám sát cấu hình thiết bị tảng web + Phần mềm driver điều khiển phần cứng TDM thuộc phần nhân (Kernel space), thiết kế tùy chỉnh dựa mô đun phần mềm DAHDI [14] Digium mô đun driver hỗ trợ khác dahdi_transcode (chuyển đổi mã thoại), dahdi_echocan_mg2 (hỗ trợ triệt vọng mg2) wctdm (điều khiển mạch giao tiếp luồng E1 khối TDM) - Khối TDM: Gồm hai mơ đun chương trình cấu hình clock điều khiển chuyển mạch kênh (TDM Switch) 15 PHẦN MỀM PHẦN CỨNG Asterisk Các ứng dụng User Space dahdi.ko wctdm.ko Khối IP dahdi_transcode.ko dahdi_echocan_mg2.ko Kernel Space Đồng bộ, chuyển mạch TDM Khối TDM Hình 6: Phương án thiết kế phần mềm tổng thể thiết bị Tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM 2.4 Kết luận chương - Đề án xây dựng tiêu, tính kỹ thuật thiết bị tổng đài IP hỗ trợ kết nối IP-TDM Đây quan trọng, định đến lực thiết bị, khả cung cấp dịch vụ, tính tương thích khả hoạt động điều kiện nhà trạm, mơi trường khác Từ đó, việc lên phương án thiết kế, thực thiết kế phần cứng phần mềm thiết bị phải bám sát tiêu kỹ thuật đề - Trong giải pháp thiết kế phần cứng thiết bị, đề án tập trung vào thiết kế khối nguồn (cho phép sử dụng đồng thời nguồn AC nguồn DC) khối TDM (chuyển mạch kênh, giao tiếp luồng E1) Riêng khối IP, đề án sử dụng giải pháp bo mạch máy tính cơng nghiệp, cho phép thiết bị hoạt động ổn định điều kiện nhiệt độ, đổ ẩm khắc nghiệt so với thiết kế thông thường - Để xây dựng tính tổng đài IP, đề án lựa chọn phần mềm tổng đài Asterisk, cài đặt tảng hệ điều hành Linux thuộc phần cứng bo mạch máy tính cơng nghiệp Tính kết nối trung kế E1 triển khai phương pháp tích hợp phần cứng khối IP khối TDM thông qua giao tiếp PCI-104 phần mềm điều khiển phần cứng (driver) DAHDI 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 Thiết kế phần cứng thiết bị 3.1.1 Thiết kế khối nguồn - Khối nguồn thiết kế đáp ứng tiêu kỹ thuật cho phép 02 nguồn điện đầu vào 48 VDC độc lập, 01 nguồn 48 VDC lấy trực tiếp từ nguồn 01 nguồn 48 VDC lại lấy từ khối chuyển đổi nguồn 220 VAC – 48 VDC - Các điện áp đầu 12 VDC, VDC, 3,3 VDC sử dụng mô đun nguồn cách ly chuyên dụng, giúp tăng công suất đầu tiết kiệm khơng gian thiết kế Có thể thay mô đun nguồn tương đương khác trình lựa chọn linh kiện để tối ưu chi phí Hình 1: Thiết kế 3D khối nguồn 3.1.2 Thiết kế khối IP - Khối IP sử dụng bo mạch máy tính cơng nghiệp kích thước nhỏ gọn, có giao diện giao tiếp PCI-104 theo kiểu xếp chồng để bảo đảm chắn mặt khí, khả hoạt động tốt điều kiện nhiệt độ, môi trường khắc nghiệt; chịu rung xóc động Hình 2: Thiết kế 3D khối IP 17 3.1.3 Thiết kế khối TDM Khối TDM chia thành khối mạch chính, bao gồm: - Mạch giao tiếp PCI-104: connector cho phép kết nối mặt khí khối TDM khối IP Q trình tích hợp thiết bị, khối IP cắm chồng lên khối TDM thông qua giao tiếp PCI-104 cố định mặt khí - Mạch PCI Controller: gồm 02 IC điều khiển giao tiếp PCI chuyên dụng cho ứng dụng thoại, tương ứng với 02 giao diện luồng E1 Khối IP sử dụng chương trình điều khiển driver phần cứng để cấu hình, truyền liệu, giám sát điều khiển kết nối luồng E1 thông qua khối PCI Controller - Mạch đệm liệu: Gồm IC đệm liệu chiều 74HCT245 IC logic 7400, có nhiệm vụ chọn địa đệm truyền liệu khối PCI Controller khối giao tiếp luồng LIU - Mạch giao tiếp luồng LIU gồm 02 vi mạch ASIC giao tiếp đường dây trung kế E1 tương ứng với 02 giao diện luồng E1 Khối LIU cấu hình tham số chuẩn giao tiếp trở kháng 120 Ω, mã đường dây AMI/HDB3, kiểu trung kế E1/T1 từ khối PCI Controller - Mạch vi điều khiển: sử dụng dòng M32C M30876FH Renesas, chứa mơ đun chương trình điều khiển cấu hình clock điều khiển chuyển mạch kênh - Mạch Clock: Được cấu hình tham số clock đầu từ khối vi điều khiển, có nhiệm vụ tạo tín hiệu clock đồng khung kHz clock đồng khe Mhz, Mhz, Mhz cho khối LIU, khối chuyển mạch Switch khối IP - Mạch chuyển mạch Switch: chuyển mạch kênh TDM, điều chỉnh dạng sóng luồng liệu khối LIU khối PCI Controller yêu cầu dạng sóng đầu vào khối PCI Controller khơng tương thích với khối LIU - Mạch lọc nguồn: Lọc điện áp nguồn đầu vào 12 VDC, VDC 3,3 VDC từ khối nguồn cấp tới - Mạch giao tiếp báo cảnh: Cung cấp giao diện giao tiếp báo cảnh, điều khiển thiết bị như: giao diện giao tiếp trung kế luồng E1 sử dụng chuẩn RJ45; giao diện hiển thị trạng thái điện áp đầu vào, trạng thái hoạt động thiết bị tính reset thiết bị phím cứng trường hợp gặp cố 18 Hình 3: Thiết kế 3D khối TDM, khối IP khối nguồn 3.2 Xây dựng phương pháp kiểm tra, thử nghiệm Để đánh giá khả hoạt động, đáp ứng tiêu tính đề theo thiết kế, đề án xác định nội dung kiểm tra, thử nghiệm bao gồm: - Kiểm tra mơi trường, rung xóc theo tiêu kỹ thuật - Đo tham số báo hiệu, giả lập gọi - Kiểm tra giao thức báo hiệu (SIP, TLS, RTP, SRTP), kiểm tra codec hỗ trợ (H.264, G.722, G.729, G.711) - Kiểm tra gọi nội đài, liên đài - Kiểm tra lực thiết bị, bao gồm số thuê bao IP đăng ký đồng thời số gọi IP-IP số gọi IP – analog đồng thời 3.3 Kết kiểm tra, thử nghiệm Thiết bị sau thiết kế, lắp ráp tích hợp đáp ứng yêu cầu đề tiêu, tính kỹ thuật, bao gồm tham số: - Về giao diện, cấu hình phần cứng + Cung cấp 02 giao diện trung kế luồng E1, 02 giao diện kết nối Ethernet tốc độ 10/100/1000 Mbps + Cung cấp 02 giao diện kết nối nguồn điện AC DC đầu vào, cho phép thiết bị chạy đồng thời cắm hai cắm đồng thời hai nguồn AC, DC + Trọng lượng kg; kích thước thiết bị 43 x 31x 4,5 cm, đạt chuẩn lắp rack 19 inch