MẠNG INTERNET VÀ CÔNG NGHỆ VOIP

VoIP – Voice over IP là một công nghệ mới của dịch vụ thoại, nằm ngay trong mạng Internet và sử dụng giao thức IP để giao tiếp với thiết bị đầu cuối thoại

Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ - TIN HỌC ---o0o--- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MẠNG INTERNET VÀ CÔNG NGHỆ VOIP Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Lớp : Hà Nội 5 - 2005 1 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP LỜI MỞ ĐẦU VoIP – Voice over IP là một công nghệ mới của dịch vụ thoại, nằm ngay trong mạng Internet và sử dụng giao thức IP để giao tiếp với thiết bị đầu cuối thoại. Công nghệ này là hình thức mới của dịch vụ truyền thông thoại, về kỹ thuật chúng ta có thể nói chuyện với nhau không chỉ bằng dịch vụ thoại công cộng (PSTN) mà còn qua cả mạng máy tính với tốc độ truyền dữ liệu cao; Về mặt ứng dụng, khi ở xa hay ở gần không chỉ chúng ta nghe giọng nói mà còn có cả hình ảnh của nhau nếu muốn. Hiện nay dịch vụ này đang là sự quan tâm rất lớn của các nhà khai thác dịch vụ Internet bởi chi phí nhỏ, giá cước rẻ. Tuy nhiên VoIP không thể tránh khỏi những khó khăn về chất lượng dịch vụ do bản chất IP là rộng khắp. Chính vì thế bản Đồ án Tốt Nghiệp của em đã tìm hiểu về công nghệ thoại Internet này và nghiên cứu chất lượng dịch vụ thoại như sau: Phần một: Mạng Internet và Công nghệ IP: phần này em tìm hiểu khái quát mạng Internet, các dịch vụ và giao thức IP – cấu trúc, hoạt động và công nghệ IP mới. Ngoài ra còn giới thiệu về mạng điện thoại công cộng trên mạng Viễn Thông Việt Nam. Phần hai: Công nghệ Voice over IP: mô hình, các giao thức liên quan, hoạt động của mạng… Phần ba: Chất lượng dịch vụ và phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ VoIP: đó là các phương pháp nhằm nâng cao chất lượng quản lý mạng và dịch vụ VoIP tại Việt Nam. Thưa thầy cô, do sự hiểu biết còn chưa đủ nên đồ án này còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự hướng dẫn của thầy cô để có một kiến thức vững vàng hơn nữa về công nghệ này. Em xin chân thành cảm ơn TH.S Lê Dũng đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành bản Đồ án Tốt Nghiệp này. Cảm ơn các thầy, các cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông, các thầy cô bộ môn Điện Tử Số đã giúp em rất nhiều trong quá trình học tập, thực nghiệm vừa qua. Hà Nội, 5/2005. Sinh viên 2 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên………………………………………………………………… Khoá………………………Nghành học……………………………… 1. Đầu đề thiết kế: 2. Các số liệu ban đầu 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 4. Các bản vẽ đồ thị . 5. Cán bộ hướng dẫn 3 ỏn tt nghip Mng Internet v Cụng ngh VoIP 6. Ngy giao nhim v thit k 7. Ngy hon thnh nhim v. 4 Cỏn b hng dn (Ký tờn v ghi rừ h tờn) Sinh viờn ó hon thnh Ngy .thỏng.nm 2005 (ký tờn) Ngày tháng .năm 2005 Ch nhim khoa (Ký tờn v ghi rừ h tờn) Kt qu im ỏnh giỏ - Quỏ trỡnh thit k - im duyt - Bn v thit k . Ngày tháng năm 2005 Ch tch hi ng ( Ký v ghi rừ h tờn). Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP Môc lôc Lời mở đầu Chương I: Mạng Internet và công nghệ IP 1. Lịch sử và phát triển của mạng Internet .1 2.Tổng quan mạng Internet 2 3.Công nghệ IP .6 3.1. Tổng quan .6 3.2. Công nghệ IP version 6 (IPv6) .6 3.3. Chuyển đổi IPv4 tới IPv6 .8 3.4. Những thuận lợi của mạng IP thế hệ mới sử dụng IPv6 .9 4. Các ứng dụng của Internet .10 5. Các ứng dụng công nghệ IP tại Việt Nam .12 6. Mạng điện thoại công cộng trên mạng Viễn Thông Việt Nam 13 Chương II: Công nghệ Voice over IP 1. Khái niệm về công nghệ Voice over IP (VoIP) .16 2. Sự khác nhau giữa mạng chuyển mạch điện thoại công cộng chung và thoại trên mạng IP (VoIP) 17 3.Các đặc trưng của VoIP .19 4. Kiến trúc họ giao thức H.323 21 5. Tổng quan về cấu hình của mạng VoIP 23 6. Gateway – Gatekeeper và các giao diện chuẩn trong mô hình H.323 24 7. Chức năng của các phần tử .26 8. Cấu trúc kết nối .32 9. Hoạt động của VoIP 38 10. Các ưu nhược điểm của VoIP .42 11. Dịch vụ 44 5 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP Chương III: Chất lượng dịch vụ và phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ VoIP 1. Khái niệm 47 2. Định nghĩa QoS và NP 50 3. Chất lượng dịch vụ thoại IP và đánh giá chất lượng dich vụ thoại IP .51 4.Phương pháp xác định chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch vụ 53 5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch vụ thoại IP .55 6. Thăm dò ý kiến khách hàng về chất lượng dịch vụ .56 7. Các tham số đảm bảo chất lượng dịch vụ TIPHON-ETSI 57 8. Các tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ thoại IP 60 9. Dịch vụ VoIP tại Việt Nam .68 Các thuật ngữ viết tắt 70 Tài liệu tham khảo .72 CHƯƠNG I MẠNG INTERNET VÀ CÔNG NGHỆ IP 1. Lịch sử và phát triển của mạng Internet 6 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP Lịch sử của mạng Internet bắt đầu từ mạng máy tính vào những năm 1960. Một cơ quan của Bộ Quốc Phòng Mỹ, cơ quan quản lý dự án nghiên cứu phát triển (ARPA- Advanced Research Projects Agency) đã đề nghị liên kết bốn điểm đầu tiên vào tháng 7 năm 1968. Bốn địa điểm đầu tiên đó là viện nghiên cứu Stamform, trường đại học tổng hợp California ở Log Angeles, UCSanta Barbara và Trờng Đại Học Tổng Hợp Utah. Trong thuật ngữ ngày nay, chúng ta có thể gọi mạng mà ngời ta đã xây dựng như trên là mạng Liên Khu Vực (Wide Area Network) hay WAN (mặc dù nó nhỏ hơn rất nhiều). Bốn địa điểm trên được nối thành mạng vào năm 1969 đã đánh dấu sự ra đời của Internet ngày nay: Mạng được biết đến dưới cái tên ARPANNET đã hình thành. Giao thức cơ sở có liên lạc trên Internet là TCP/IP. Buổi đầu, máy tính và đường liên lạc có khâu xử lý rất chậm, với đường dây dài thì khâu chuyển tín hiệu nhanh nhất là 50kbit/giây. Số lượng máy tính nối vào mạng rất ít (chỉ 200 máy chủ vào năm 1981). ARPANET càng phát triển khi càng có nhiều máy nối vào - rất nhiều trong số này là từ các cơ quan của Bộ Quốc Phòng hoặc những trường Đại Học nghiên cứu với các đầu nối vào Bộ Quốc Phòng. Đây là những giao điểm trên mạng. Trong khi ARPANET đang cố gắng chiếm lĩnh mạng quốc gia thì một nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu Xeroc Corporation’s Palo Alto đã phát triển một kỹ thuật được sử dụng trong mạng cục bộ là Ethernet. Theo thời gian, Ethernet trở nên là một trong những tiêu chuẩn quan trọng để cung cấp một mạng cục bộ. Trong thời gian này, DARPA(đặt lại tên từ ARPA) chuyển sang hợp nhất TCP/IP vào version hệ điều hành UNIX của Tr- ờng Đại học California ở Berkeley. Với sự hợp nhất như vậy tạo nên một thế hệ mạnh trên thị trường, những trạm làm việc độc lập sử dụng UNIX, TCP/IP cũng có thể dễ dàng xây dựng vào phần mềm hệ điều hành, và những nhà cung cấp máy tính như SUN cũng chế tạo một cửa cho Ethernet. TCP/IP trên Ethernet đã trở thành một cách thức thông dụng để trạm làm việc nối đến trạm khác. 7 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP Trong thập kỷ 1980, máy tính cá nhân được sử dụng rộng rãi trong các Công ty và Trường Đại học trên thế giới. Mạng Ethernet kết nối với các PC trở thành phổ biến. Các sản phẩm phần mềm thương mại cũng đã ra những chương trình cho phép máy PC và máy UNIX giao tiếp cùng một ngôn ngữ trên mạng. Vào thập kỷ 1980, giao thức TCP/IP được dùng trong một số kết nối khu vực-khu vực (liên khu vực) và cũng được sử dụng cho các mạng cục bộ và mạng liên khu vực (Campus wide). Giai đoạn này tạo nên sự bùng nổ phát triển. Thuật ngữ “Internet” xuất hiện lần đầu vào khoảng năm 1974 trong khi mạng vẫn được gọi là ARPANET cho đến năm 1980, khi Bộ quốc phòng Mỹ quyết định tách riêng phần mạng về quân sự thành “MILNET”. Cái tên ARPANET vẫn đợc sử dụng cho phần mạng (phi quân sự) còn lại dành cho các trường đại học và cơ quan nghiên cứu. Vào thời điểm này, ARPANET (hay Inetrnet) còn ở quy mô rất nhỏ. Mốc lịch sử quan trọng của Inetrnet được chọn vào giữa thập kỷ 1980, khi tổ chức khoa học quốc gia Mỹ NSF thành lập mạng kiên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là NSFNET. Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đó sau gần 20 năm hoạt động ARPANET không còn hiệu quả nữa và đã ngừng hoạt động vào khoảng năm 1990. Sự hình thành mạng backbone của NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của Internet. Tới năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu. Internet thì tiếp tục phát triển không ngừng. 2. Khái quát về mạng Internet. Internet có thể hình dung là một thành phố bao gồm các quận, huyện, phường, xã . có phong cảnh, có kiến trúc chặt chẽ, có văn hoá, tin tức, ca nhạc, điện ảnh, giải trí, thể thao, thời tiết . các lĩnh vực khoa học, xã hội thương mại kỹ thuật, giáo dục, y học . Nhưng Inetrnet không phải là một chương trình (program), phần cứng (hardware), phần mềm (software), nó bao gồm tất cả các 8 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP chương trình mà ở đó các chương trình khác nhau phục vụ cho vấn đề khác nhau. Xét ở một khía cạnh khác, Ineternet có thể được coi là một trong các mạng định hướng gói (packet oriented). Không chỉ mạng Ethernet mà các mạng công cộng như X.25 cũng có thể nằm trong Internet. Để thông tin liên lạc trong mạng với nhau cho dù là đơn giản nhất cũng đều phải tuân theo những quy tắc nhất định và người ta gọi đó là giao thức. Có ba loại giao thức liên quan đến Internet: •IP: Giao thức Internet (Protocol Internet), tương ứng với lớp thứ 3 của OSI. Giao thức này đóng gói dữ liệu và định tuyến trên Internet. •TCP: Giao thức điều khiển truyền dẫn, tương ứng với lớp thứ 4 của OSI. Hai giao thức trên cấu thành tập hợp giao thức điều khiển truyền dẫn và giao thức Internet (TCP/IP protocol suice). •Các giao thức ứng dụng: tương ứng với các lớp thứ 5÷7 của OSI như giao thức UDP (giao thức dùng gói dữ liệu). Truy nhập vào Internet có thể qua mạng khác nhau hoặc qua đường truy nhập cố định. Những người muốn đa thông tin trên Internet (thí dụ qua WWW) có thể kết nối đường cố định. Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet (Internet Engineering Task Force) ở Mỹ chịu trách nhiệm về giao thức Internet. Trách nhiệm về phát triển WWW lại thuộc về một cơ quan của Mỹ, gọi là W3C. ♦ IP: Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của IP là gán địa chỉ. Các thành phần của Internet gồm các máy tính trong đó có máy chủ (host) kết nối thường xuyên, có các giao thức ứng dụng (thí dụ cho các WWW) và các máy tính truyền thông (tức là các bộ định tuyến - router). Mỗi thành phần này có ít nhất một địa chỉ. Trong Internet tên máy chủ là “chìa khoá” dùng để xác định tên của các máy tính mà bạn muốn tìm. Ví dụ : Gopher.msu.edu : là tên của máy chủ có Gopherserver chính ở Đại học Michigan (Mỹ). 9 Đồ án tốt nghiệp Mạng Internet và Công nghệ VoIP Mỗi máy tính đều được gán địa chỉ IP- một địa chỉ bằng số có vai trò tương tự như số điện thoại. Ví dụ: Máy tính có tên gopher.msu.edu đợc gán địa chỉ IP là 35.8.2.61. Tại sao một máy tính cần hai tên? Bởi vì địa chỉ IP bằng số, chúng được hiểu và thao tác dễ dàng bởi phần cứng và phần mềm lo việc chuyển tin trên Internet. Nhưng các địa chỉ số không thích hợp cho việc sử dụng của con người- gopher.msu.edu dễ nhớ hơn nhiều so với địa chỉ IP bằng số. Như thế địa chỉ IP thích hợp với mày tính hơn, và tên máy theo tên vùng/miền - tên miền (Domainame, cũng đợc gọi là tên vùng) thích hợp với con ngời. Do cả hai kiểu tên đợc sử dụng, phải có cơ chế dịch từ tên miền sang tên địa chỉ IP. Dưới đây là một ví dụ về những tên miền tương ứng với địa chỉ IP như thế nào: Địa chỉ IP bao giờ cũng gồm 4 nhóm, các con số này đợc biểu diễn như đã trình bày: 4 phần giá trị thập phân được phân cách bởi các dấu chấm. Mỗi phần của địa chỉ IP là một giá trị trong khoảng 0÷255, và nó được biểu diễn bằng 1byte trên bộ nhớ máy tính. Như thế địa chỉ IP về mặt lý thuyết có thể chạy từ 0.0.0.0 đến 255.255.255.255. Trái lại, tên miền không nhất thiết 4 phần. Chúng có thể chỉ có 2 phần: +Một vùng mức “đỉnh” chẳng hạn như “edu” hay “com” (thờng dành để chỉ thể loại của tổ chức có máy chủ). Ví dụ : “edu” (education): Dành cho tổ chức giáo dục +Tên miền con (“msu” trong ví dụ: “msu.edu”) : Cả tên không quá 255 ký tự, và mỗi phần tên không quá 63 ký tự. 10 Tên máy chủ Địa chỉ IP gopher.msu.edu 35.8.2.61 msu.edu 35.8.2.2 Home.vnn.net 203.162.0.12 [...]... trao đổi thông tin địa chỉ và dịch vụ gọi là mạng báo hiệu Nút mạng cấp 1: bao gồm các nút mạng quốc tế (Gateway QT) các nút mạng này làm nhiệm vụ giao tiếp và kết nối mạng quốc gia với mạng quốc tế 20 ồ án tốt nghiệp Đ Mạng Internet và Công nghệ VoIP Chúng bao gồm thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn để tạo tuyến kết nối cho thiết bị chuyển mạch về các nút mạng quốc gia và đi quốc tế Thiết bị thuyền... liệu kết nối giữa mạng IP và mạng Switched Circuit Tại giao diện Eb: phải hỗ trợ báo hiệu giữa mạng IP và Mạng SCN - Giao diện F: là giao diện giữa Backend và service và Media Gateway contooller - Giao diện G: là giao diện giữa Backend service và Gatekeeper 32 ồ án tốt nghiệp Đ Mạng Internet và Công nghệ VoIP - Giao diện H: là giao diện giữa đầu cuối H.323 hoặc gatekeeper và mạng truy cập IP - Giao diện... packetized voice và Voice over IP được sử dụng với nghĩa tương tự nhau 22 Mạng Internet và Công ồ án tốt nghiệp Đ nghệ VoIP Voice over IP (VoIP) là sự phân bố thời gian thực của tín hiệu thoại (và có thể là các kiểu số liệu của các thiết bị multimedia khác) giữa hai hoặc nhiều bên tham gia qua mạng dùng giao thức Internet và trao đổi thông tin yêu cầu để điều khiển sự phân phối này VoIP là cơ hội tốt... cấu trúc thì mạng điện thoại công cộng nằm trong cấu trúc mạng Viễn thông bao gồm mạng nội hạt, mạng liên tỉnh, mạng quốc tế và kết hợp thành ba miền trung tâm: Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh Mạng viễn thông là tổ hợp các nút mạng được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn Nút mạng được phân thành nhiều thứ cấp và từ đó kết hợp với các đường truyền tạo thành các cấp mạng khác nhau Nút mạng thường... trúc mạng có khả năng chuyển đổi cao, 13 ồ án tốt nghiệp Đ Mạng Internet và Công nghệ VoIP tăng cường bảo mật và toàn vẹn dữ liệu, tích hợp với các tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ có khả năng tự động cấu hình mạng, tích hợp với công nghệ di động, truyền thông dữ liệu Tại hội nghị thường niên của SIGCOMM năm 1999, bà Sandy Fraser giám đốc kỹ thuật của AT&T đã bày tỏ mối quan tâm của mình tới cấu trúc mạng. .. công nghệ IP tại Việt Nam Ở Việt Nam, công nghệ IP đã được ứng dụng phục vụ công tác hoạt động giảng dạy và nghiên cứu từ khá sớm chủ yếu dưới dạng các mạng cục bộ LAN tại các công sở, trường học, viện nghiên cứu Cho đến cuối năm 1997, công nghệ IP cho mạng WAN bắt đầu được phát triển rộng rãi với sự ra đời và phát triển của Internet tại Việt Nam Đến nay hệ thông mạng IP đã trở nên phổ biến trên toàn... trực tiếp lưu lượng cao hình thành giữa hai nút mạng có lưu lượng hấp dẫn (nhiều thuê bao), đảm bảo hiệu suất sử dụng và chất lượng truyền dẫn cao cũng như các ý nghĩa về mặt kinh tế 21 Mạng Internet và Công ồ án tốt nghiệp Đ nghệ VoIP Dịch vụ thoại công cộng hiện nay đang sử dụng công nghệ số hoá truyền thống yêu cầu tốc độ 64Kbps thường được gọi là mạng thoại PCM 64 Kbps PCM là tín hiệu điều xung... VOICE OVER IP 1 Khái niệm về công nghệ Voice over IP (VoIP) Công nghệ Voice over IP (VoIP) hay điện thoại Internet là một dịch vụ điện thoại sử dụng mạng công nghệ IP kết hợp với khả năng tính toán và sử lý dữ liệu của các thiết bị đầu cuối để thực hiện truyền tải các cuộc đàm thoại Trong đó luồng thông tin sẽ được truyền trong các gói (packets) Các thuật ngữ như IP telephony, Internet telephony, packet-voice,... như dải thông vẫn còn hạn chế (Hầu hết là 10Mbps cho mạng LAN và 2Mbps cho mạng WAN back bone) Hiện nay, mạng truy nhập VNN đã có mặt tại 61 tỉnh thành phố, được chia làm 3 vùng tương thích với mạng PSTN đang tồn tại Ba vùng này được kết nối 18 Mạng Internet và Công ồ án tốt nghiệp Đ nghệ VoIP bằng backbone 2MBps, tại Hà Nội có các cổng kết nối ra Internet quốc tế Mỗi vùng có một Inter Domain Router... nền phần cứng và hệ điều hành - Hỗ trợ kết nối đa điểm và truyền thông multicast - Độc lập đối với kiến trúc mạng - Có khả năng quản lý băng thông 5 Các phần tử của mạng VOIP 5.1 Tổng quan về cấu hình chuẩn của mạng VOIP Theo ETSI[12], cấu hình chuẩn của mạng VOIP bao gồm các phần tử sau: - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP: điện thoại, Fax, PC… - Mạng truy nhập IP: PPP Acces Server - Mạng xương sống . Mạng Internet và Công nghệ VoIP Môc lôc Lời mở đầu Chương I: Mạng Internet và công nghệ IP 1. Lịch sử và phát triển của mạng Internet. ....................................................1. Mạng Internet và Công nghệ VoIP LỜI MỞ ĐẦU VoIP – Voice over IP là một công nghệ mới của dịch vụ thoại, nằm ngay trong mạng Internet và sử dụng