do-an-nghien-cuu-ung-dung-cong-nghe-dien-thoai-tren-internet

DO AN

Nghiờn cứu ứng dụng cụng nghệ điện thoại trờn Internet ( Internet Telephony) Đồ án: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) TABLE OF CONTENTS CH¦¥NG1 ƯU THẾ VÀ XU HỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN THOẠI INTERNET: .8 1.1 Những u thế của dịch vụ thoại qua internet .8 1.2 Sự phát triển của các dịch vụ điện thoại Internet: .10 1.2.1 Thoại thông minh 11 1.2.2 Dịch vụ tính cớc cho bị gọi 11 1.2.3 Dịch vụ Callback Web 11 1.2.4 Dịch vụ fax qua IP .12 1.2.5 Dịch vụ Call center .12 1.3 Thị trờng hiện nay .12 1.4 Xu hớng thị trờng thoại Internet trong tơng lai 14 CH¦¥NG2 CÔNG NGHỆ CƠ SỞ 17 2.1 Kỹ thuật nén tín hiệu thoại 17 2.1.1 Tổng quan .17 2.1.2 Nguyên lý chung của bộ mã hoá CELP .19 2.1.3 Nguyên lý mã hoá CS-ACELP .22 2.1.3.1 Nguyên lý chung cuả bộ mã hoá .22 2.1.3.2 Nguyên lý bộ mã hoá CS-ACELP .23 2.1.3.3 Nguyên lý bộ giải mã CS-ACELP .24 2.1.4 Chuẩn nén G.729A .25 2.1.5 Chuẩn nén G.729B .27 2.2 Báo hiệu DTMF (Dial tone Multi Frequency ) .29 2.2.1 Báo hiệu DTMF qua bản tin UserInputIndication 29 2.2.1.1 Thiết bị đầu cuối thu phát DTMF 29 2.2.1.2 Gateway thu phát DTMF .30 2.2.1.3 Gate Keeper thu và phát các tín hiệu âm thanh D.323 .30 2.2.2 DTMF đợc truyền thông qua giao thức thời gian thực RTP (Real time Transport Protocol) .30 2.3 Khử tiếng vọng .31 Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) 2.4 Cơ chế bảo mật 31 2.4.1 Định nghĩa và khái niệm 32 2.4.2 Thu tục Authentication giữa hai đầu cuối 33 2.4.2.1 Thủ tục Authentication của Diffie-Hellman 33 2.4.2.2 Thủ tục Authentication dựa vào nhận dạng .34 2.4.3 Thủ tục Authentication giữa đầu cuối và Gatekeeper 34 2.4.3.1 Thủ tục Authentication không có thông tin ngầm định trớc .34 2.4.3.2 Thủ tục Authentication dựa trên thông tin ngầm định trớc 35 2.4.4 Thủ tục mã hoá bảo mật luồng dữ liệu .35 2.4.5 Xử lý khi nhận thấy mất an toàn 35 2.4.6 Ví dụ bảo mật bằng cách sử dụng Token .35 CH¦¥NG3 CẤU TRÚC MẠNG VÀ CẤU HÌNH CHUẨN CỦA MẠNG IP 37 3.1 Tổng quan về cấu hình chuẩn của mạng VoIP 37 3.2 Các cấu hình chuẩn và chức năng của các phần tử .38 3.2.1 Thiết bị đầu cuối 38 3.2.2 Mạng truy nhập IP 39 3.2.3 Gatekeeper (GK) 39 3.2.4 Gateway(GW) 40 3.3 Các giao diện chuẩn .43 3.3.1 Một thí dụ về cấu hình mạng VoIP .45 CH¦¥NG4 XỬ LÝ CUỘC GỌI VÀ TÍNH CỚC 47 4.1 Đăng ký dịch vụ .47 4.2 Thiết lập cuộc gọi 48 4.2.1 Cuộc gọi từ đầu cuối H.323 tới thuê bao trong SCN .48 4.2.2 Cuộc gọi thuê bao trong mạng SCN tới đầu cuối H.323: .50 4.2.3 Phối hợp hoạt động với báo hiệu DTMF: 52 4.2.4 Lựa chọn nhà cung cấp mạng: .52 4.3 Thực hiện cuộc gọi .53 4.3.1 Khái niệm chung 53 4.3.2 Các trờng hợp ngoại lệ trong giai đoạn thực hiện cuộc gọi .53 4.4 Giải phóng cuộc gọi: 53 4.5 Nhận dạng thuê bao chủ gọi .53 4.6 Mô hình tính cớc và cách tính cớc trong mạng VOIP .54 Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) CH¦¥NG5 ĐÁNH SỐ VÀ CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ 60 5.1 Yêu cầu chung 60 5.1.1 Yêu cầu với cuộc gọi từ IP đến PSTN: 60 5.1.2 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ PSTN đến IP: 61 5.1.3 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ PSTN đến IP đến PSTN: .61 5.1.4 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ IP đến PSTN đến IP: .61 5.1.5 Các phơng thức quay số: 61 5.1.6 Các số lựa chọn 62 5.2 Phơng pháp đánh số thuê bao: .63 5.2.1 Yêu cầu đối với quy tắc đánh số: .63 5.2.2 Quy tắc đánh số để hỗ trợ tại giao diện đối với mạng PSTN: 63 5.2.3 Phơng pháp đánh số thuê bao 64 5.2.3.1 Quy tắc của IETF .64 5.2.3.2 Khuyến nghị của ETSI 65 5.3 Phơng pháp chuyển đổi số E.164 và địa chỉ IP: 67 5.3.1 Khuyến nghị của IETF 67 5.3.2 Định tuyến cho các loại hình dịch vụ 68 5.4 Phơng pháp định tuyến giữa PSTN và IP .70 5.4.1 Cách thứ nhất .70 5.4.2 Cách thứ hai 70 5.4.3 Cách thứ ba .71 5.5 Kết luận 71 CH¦¥NG6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LỢNG DỊCH VỤ 73 6.1 Đánh giá theo chủ quan .73 6.2 Đánh giá theo khách quan 73 6.3 Đánh giá theo độ trễ .76 CH¦¥NG7 KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI DỊCH VỤ .77 7.1 Các động lực chính .77 7.2 khả năng phổ biến dịch vụ thoại qua Internet 77 7.2.1 Phơng án 1: Dịch vụ thoại Internet là thứ yếu 78 7.2.2 Phơng án 2 :dịch vụ thoại Internet chiễm lĩnh thị trờng .79 7.3 Sự ảnh hởng đến các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông .81 Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 4 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) 7.3.1 Tơng lai của mạng viễn thông 81 7.3.2 Sự thay đổi nhu cầu của khách hàng .82 7.3.3 Vị trí của IP và sự liên quan với mạng chuyển mạch kênh .82 7.3.4 Chiến lợc của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông với dịch vụ IP .84 7.3.4.1 Nhà khai thác mạng truy nhập và mạng đờng dài .85 7.3.4.2 Nhà khai thác mạng đờng trục .85 7.3.4.3 Nhà khai thác mạng truy nhập .86 CH¦¥NG8 THIẾT KẾ GATEWAY THOẠI INTERNET VÀ MÔ TẢ PHẦN MỀM VIPGATE .88 8.1 Môi trờng phát triển .88 8.1.1 tổng quan .88 8.1.2 Cấu trúc phần cứng : 89 8.2 Giải pháp thiết lập bộ đệm 92 8.2.1 Phơng pháp truyền dữ liệu qua 3 bộ đệm .93 8.2.2 Phơng thức truyền dữ liệu qua hai bộ đệm .95 8.3 Triệt tiếng vọng 95 8.4 Phần mềm VIPGate 95 8.4.1 Giới thiệu chung .95 8.4.2 Cấu trúc chơng trình .96 8.4.2.1 Điều khiển xử lý cuộc gọi .96 8.4.2.2 Nén Tín hiệu thoại .97 8.4.2.3 Điều khiển truyền dữ liệu trên mạng IP 97 8.4.3 Đặc tính kỹ thuật của VIPGate .97 8.4.3.1 Tính năng và yêu cầu kỹ thuật 97 8.4.3.2 Giao diện ngời sử dụng .98 CH¦¥NG9 THỬ NGHIỆM DỊCH VỤ THOẠI INTERNET 101 9.1 Cấu hình thử nghiệm 101 9.2 Cấu hình đo kiểm 101 9.3 Kết quả đánh giá chất lợng dịch vụ .103 Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 5 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) LỜI NÓI ĐẦU Đầu năm 1995 công ty VocalTec đa ra sản phẩm phần mềm thoại qua Internet (kết nối điểm -điểm) đầu tiên trên thế giới .Sau đó ,nhiều công ty đã đầu t nghiên cứu và đa ra các sản phẩm thơng mại.Tháng 3/1996 ,VocalTec kết hợp với Dialogic đã đa ra sản phẩm cổng kết nối PSTN và Internet đầu tiên trên thế giới.Hiệp hội các nhà sản xuất thoại qua máy tính ECTF đã ra đời nhằm đa ra các tiêu chuẩn thoại qua Internet .Hiệp hội bao gồm 36 các công ty máy tính và viễn thông hàng đầu thế giới nh AT&T ,IBM,Sun Microsystems,Digital,Ericsson,v.v . Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 6 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) Mặc dù công nghệ thoại qua Internet đã đợc thơng mại hoá từ năm 1995,nhng việc nghiên cứu về lĩnh vực này ở Việt Nam còn quá ít.Với lợi thế giá cớc thấp ,dịch vụ thoại qua mạng Internet thực sự đã làm nhiều nhà kinh doanh viễn thông quan tâm. Trong thời gian thực tập từ 1/12/1999 em đã có may mắn đợc tham gia cùng nhóm nghiên cứu ứng dụng công nghệ thoại trong mạng Internet ở Việt Nam tại phòng Chuyển mạch Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bu Điện.Vì thời gian có hạn nên trong khuôn khổ bản đồ án tốt nghiệp này chỉ xin đề cập đến những vấn đề cơ bản của công nghệ Internet Telephony và những kết quả công việc mà em đã thu thập và thực hiên trong thời gian qua. Hiện tại dịch vụ Thoại qua Internet vẫn cha đợc xem là hợp pháp ở Việt Nam nhng việc nghiên cứu dịch vụ này là rất cần thiết để có thể theo kịp và nắm bắt đợc công nghệ mới trong tơng lai.Em xin chân thành cảm ơn thày giáo Ngọ Văn Toàn khoa điện tử viễn thông tròng đại học Bách khoa Hà Nội,kỹ s Nguyễn Ngọc Thành cùng toàn thể các cán bộ nghiên cứu phòng chuyển mạch Viện Khoa học Kỹ Thuật Bu Điện đã giúp đỡ Em thời gian qua. Sinh viên :Phạm Việt Dũng. Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa H Nà ội 7 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) C h a p t e r 1 CHƯƠNG1 U TH V XU HNG PHT TRIN CA IN THOI INTERNET: 1.1 Nhng u th ca dch v thoi qua internet. u nm 1995 cụng ty VocalTec a ra sn phm phn mm Internet Telephony u tiờn trờn th gii .Sau ú nhiu cụng ty vin thụng ln ó u t a ra nhng sn phm thng mi nhng kt qu cũn nhiu hn ch .Gn õy cựng vi s phỏt trin ca cụng ngh thụng tin ,chõt lng ca thoi Internet ó gn t n cht lng ca thoi truyn thng PSTN .Mt s hóng vin thụng ln nh AT&T Sprint v Telstra ó thụng bỏo v vic chuyn cỏc mng vin thụng ch o sang nn chuyn mch gúi .iu ny cú ngha l phn ln lu lng thoi s c truyn qua mng mch gúi trong thi gian khụng xa .in thoi qua Internet ó gõy c s chỳ ý mnh m nht v cú kh nng tr thnh nn tng cho mng thoi cụng ngh chuyn mch gúi .Mt bớ quyt thnh cụng ca dch v thoi qua mng Internet l kh nng ỏp ng nh dch v thoi truyn thng c bit l trong thoi ng di . Bng 1:Giỏ thnh ca dch v thoi Internet * Giao dch in thoi Giỏ chun (1) Giỏ chit khu (1) Giỏ tit kim (1) Giỏ dch v thoi qua Internet (2) USA -Germany $1.36 $0.89 $0.78 $0.10-$0.45 USA-Ngeria $1.86 $1.41 $1.28 $0.10-$0.45 USA-Saudi Arabia $1.87 $1.40 $1.27 $0.10-$0.45 USA-Singapore $1.56 $1.03 $0.90 $0.10-$0.45 *Cú hiu lc t 12/97 Chỳ ý: (1) Bng giỏ trờn do AT&T nh cho cỏc giao dch in thoi t M ti mt s nc v c tớnh cho mi phỳt .Giỏ Chun tớnh t 14:00h n 20:00h;Giỏ chit khu c tớnh t 20:00h n 03:00h;Giỏ tit kim c tớnh t 03:00h n 14:00h hng ngy. (2) Mc giỏ nh sn ca dch v thoi qua Internet t M ti mt s nc. Nguyờn nhõn khin dch v thoi qua Internet cú giỏ thnh thp l do hiu qu k thut v li th kinh t v mt lõu di (IDC trong ITU,1997).Theo Cian Pablo Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 8 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) Villamil ,qun lý ti Andersen Consulting:Ban u ngi ta cho rng c hi ny s mt i khi giỏ bt u gim xung .Gi õy, chỳng ta mi nhn thy rng dch v thoi Internet cú li th kinh t lõu di do chi phớ cho cỏc thit b ngy cng gim i (Evagora ,1997). Cụng ngh chuyn mch gúi s dng hiu qu hn so vi cụng ngh chuyn mch kờnh truyn thng .Khi mng PSTN c lp t ( vo cui th k 19,u th k 20) ,thit b chuyn mch rt t trong khi ú chi phớ cho dõy dn li thp.n nhng nm 70,giỏ thnh ca cỏc thit b mỏy tớnh gim.Vỡ vy giỏ thnh ca cỏc thit b chuyn mch cng h rt nhanh ,tc gim chi phớ cho lp t cỏp cng khụng theo kp .(Theo ý kin ca Gordon Moore,mt trong nhng nh sỏng lp cụng ty Inlel).Ngy nay cỏc b Touter vi giỏ thnh thp ó thay th b chuyn mch v dõy dn vi giỏ thnh ang tng dn ,thỡ nhng chuyn mch gúi tit kim hn,do ú s cung cp c d liu cú hiu qu hn nhiu. i vi chuyn mch gúi ,giỏ thnh l khong 4US cents /1Kbyte, so vi 15cents /1Kbytes d liu ca chuyn mch kờnh Mt s ngi vn bn khon v vic chia tớn hiu thoi thnh mt s lng ln cỏc gúi v vic thờm phn mo u vo mi gúi a ra lung d liu.iu ny ớt nhiu cú ý ngha quan trng trong vic cp nht k thut nộn m c to ra bi cỏc u cui ca Internet hn l nõng cp phn cng ca PSTN .Trong h thng chuyn mch kờnh ,ton b phn cng trong ton b mng cn c nõng cp tn dng c cỏc tin b ca k thut nộn.Cỏc u cui Internet ,cỏc PC chun cú th thc hin bt k cụng ngh nộn tt nht hay khụng ,v bt k l chỳng õu. Khỏch hng cú th s dng IP cho mi vic do ú cú c mng chung cho c dch v thoi trờn Internet hoc Intranet nh multimedia. Ngay c trong trng hp n gin nht ,ting núi c chuyn qua Internet cng khú m sai lch hn so vi ting núi trong dng tng t truyn qua cỏp ng xon .Vn ch yu khi úng gúi phn mm mó hoỏ tớn hiu thoi thnh cỏc gúi cng b bin i.Nhiu nh toỏn hc ó cho rng phi cn n SuperComputer hot ng trong vi tun , thm chớ vi thỏng thc hin c cuc gi trong hai phỳt. Tớnh kinh t ca quy mụ rt thy rừ trong h thng , bi vỡ Internet cng nh PSTN l mt h thng gm nhiu mng .Thm chớ mt PSTN nh cng tn dng c kt ni vi cỏc mng khỏc. Cỏc tiờu chun chung cho dch v thoi qua Internet Hu ht cỏc nh u t trờn th trng u chp nhn tiờu chun H.323 v T.120 m cú kh nng hot ng trong phm vi quc t. (Thc hin tiờu chun ny cú mt ý ngha l bt k mt ngi s dng IP no cng cú th núi chuyn c vi mt IP khỏc.) .Theo Fost v sullivan ,ngi ta hi vng rng tiờu chun quc t mi ny s dn n s tng trng mnh trờn th trũng ca dch v thoi Internet trong nhng nm ti . Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 9 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony) Chớnh sỏch tr giỳp cụng cng ,c bit M ,ó lm cho quỏ trỡnh phỏt trin ớt tn kộm hn so vi PSTN.Sut trong thi gian phỏt trin qua, nh cú cỏc c quan nh nc nờn ngi ta khụng cn n b phn nghiờn cu v phỏt trin th trng thu hi vn ớt nht l M ,cỏc ISP khụng phi tr phớ truy nhp. Dch v thoi Internet ó b qua h thng tớnh giỏ quc t.Mt nh cung cp dch v thoi Internet vi Gateway trong phm vi nc ngoi ch phi tr phớ giao dich quc t ca quc gia ú , hoc chi phớ cho cuc gi ni ht ch khụng phi l thanh toỏn chi phớ quc t. 1.2 S phỏt trin ca cỏc dch v in thoi Internet: Nm 1994 1998 Mụi trng s dng PC-PC -PC-PC -PC-Fax -PC-in thoi -in thoi -in thoi Loi khỏch hng Nh phỏt trin phn mm VoIP -ISP -Nh bỏn l -Nh khai thỏc mng Kh nng hot ng vi cỏc mng khỏc Theo tiờu chun ca riờng tng hóng phỏt trin Tng thớch tiờu chun ITU H323, cho phộp hot ng gia cỏc Gateway Cht lng dch v kộm Gn bng cht lng thoi qua PSTN Bng 1.2 S phỏt trin ca thoi qua IP in thoi Internet khụng ch cũn l cụng ngh cho gii s dng mỏy tớnh m cho c ngi s dng in thoi quay vo Gateway.Dch v ny c mt s nh khai thỏc ln cung cp v cht lng thoi khụng thua kộm cht lng ca mng thoi thụng thng,c bit l trờn cỏc tuyn quc t . Mc dự vn cũn mt s vn v tng thớch ca cỏc Gateway ,cỏc vn ny s sm c gii quyt khi tiờu chun H.323 ca ITU c s dng rng rói. sut t khi cỏc mỏy tớnh bt u kt ni vúi nhau ,vn cỏc mng phc hp luụn l mi quan tõm ca mi ngi .Mng mỏy tớnh phỏt trin bờn cnh mng in thoi .Cỏc mng mỏy tớnh v mng in thoi song song tn ti ngay trong cựng mt c cu ,gia cỏc c cu khỏc nhau ,v trong mng rng WAN .Cụng ngh thoi IP khụng ngay lp tc e do n mng in thoi ton cu m nú s dn thay th thoi chuyn mch kờnh truyn thng. Sau õy l cỏc ng dng ca dch v thoi Internet tiờu biu: Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 10