giải pháp mới cho cơ sở hạ tầng thông tin doanh nghiệp là gì? Đó là mạng dữ liệu thuần nhất LAN và dịch vụ VoIP chạy trên nền này. Phần điều khiển chuyển mạch VoIP và các dịch vụ liên quan gọi l
LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỔNG ĐÀI IP-PBX Trần Hạo Bửu, Nguyễn Cương Hoàng Tóm tắt: Theo thống kê thì 70% lưu lượng thoại trong một công ty cỡ vừa và lớn là của các cuộc gọi nội bộ. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến sự ra đời của tổng đài nội bộ - PBX (Private Branch Exchange). Tổng đài nội bộ PBX sẽ tự định tuyến các cuộc gọi nội bộ với nhau mà không cần thông qua tổng đài của mạng PSTN. PBX truyền thống kết nối các cuộc gọi thoại trên cơ sở chuyển mạch kênh. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng số liệu một vài thập kỷ gần đây, trong các doanh nghiệp lại hình thành thêm một hệ thống mạng mới song song tồn tại với mạng thoại truyền thống, đó là mạng chuyển mạch gói LAN. Mạng LAN này có thể được kết nối với mạng Internet, cho phép người sử dụng trong doanh nghiệp truy cập mạng thông qua một kết nối chung. Với những ưu điểm vượt trội của mình về sự mềm dẻo và hiệu suất, mạng chuyển mạch gói đang dần dần thay thế cho mạng chuyển mạch kênh truyền thống. Sự ra đời của điện thoại IP (VoIP) trong vài năm gần đây càng khẳng định thêm xu hướng này. Vậy giải pháp mới cho cơ sở hạ tầng thông tin doanh nghiệp là gì? Đó là mạng dữ liệu thuần nhất LAN và dịch vụ VoIP chạy trên nền này. Phần điều khiển chuyển mạch VoIP và các dịch vụ liên quan gọi là tổng đài IP-PBX. 1. Tổng đài IP-PBX Có lẽ ứng dụng phổ biến nhất và sớm nhất của VoP, nền tảng để tạo ra IP-PBX, là việc thiết lập gateway VoP bên phía trung kế của PBX. Gateway này đóng gói luồng thoại và định tuyến nó qua mạng VoP. Giải pháp này tận dụng các đặc tính hiện có của tổng đài PBX, như thoại hội nghị, chuyển tiếp cuộc gọi, … Cuối cùng, các nhà phát triển phần mềm phát triển nên PBX “mềm”, hay IP-PBX. IP-PBX cung cấp khả năng chuyển mạch, thực hiện các dịch vụ gia tăng qua mạng dữ liệu. Các cuộc gọi trong một tổng đài và các cuộc gọi giữa các tổng đài được định tuyến qua mạng IP, đi vòng qua toàn bộ mạng PSTN. IP-PBX có thể giao tiếp với mạng PSTN thông qua Gateway. Hình 1. IP-PBX hay PBX “mềm” Các ưu điểm so với tổng đài PBX truyền thống Các ưu điểm của IP-PBX xuất phát từ những ưu điểm của mạng chuyển mạch gói IP so với mạng chuyển mạch kênh, như: - Quản lý và bảo dưỡng dễ dàng hơn - Khả năng kết nối từ xa, khả năng di động - Kết hợp thoại/dữ liệu tạo ra ứng dụng mới - Dễ dàng phát triển các dịch vụ mới do cấu trúc mở và các giao diện chuẩn HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net LNH VC CễNG NGH VIN THễNG - D s dng do c h tr nhiu bi phn mm v giao din ho GUI - Thụng tin hp nht . Kh nng ỏp dng trong cỏc doanh nghip va v nh Cú th n gin hoỏ quỏ trỡnh trin khai tng i IP-PBX cho mt doanh nghip nh sau: 1. Xõy dng mng LAN 2. Thit lp h thng mỏy ch v ci t phn mm iu khin IP-PBX 3. Thit lp cỏc Gateway ra mng PSTN hoc Internet 4. Thit lp cỏc u cui VoIP Bc th nht l phc tp nht v ũi hi u t ln nht nhng thc ra li n gin nht vỡ a s cỏc doanh nghip ó cú sn mng LAN. Bc th 2 quan trong nht, nhng thc ra cng ch n gin l ci t phn mm lờn mt mỏy ch. Mỏy ch ny cú th l ginh riờng cho IP-PBX hoc cng cú th c chia x vi cỏc ng dng khỏc ca doanh nghip. Bc th 3 ũi hi phi mua thit b chuyờn dng kt ni vi mng PSTN. Gateway kt ni IP/PSTN thng l card PCI cm trong mỏy ch cng vi phn mm iu khin chuyờn dng. Cỏc u cui VoIP trong bc 4 cú th l phn mm chy ngay trờn mỏy PC (nh Windows Messenger) hay l mt thit b chay c lp (nh IPPhone ca Cisco). Nh ó phõn tớch trờn, vic trin khai IP-PBX cho mt doanh nghip ó cú sn mng LAN l tng i n gin. Cu hỡnh n gin nht thõm trớ khụng phi u t gỡ thờm v mt phn cng, doanh nghip ch phi mua cỏc module phn mm IP-PBX v ci t vo h thng ca mỡnh. 2. Thit k h v Ch to tng i IP-PBX Phn phc tp nht trong mt tng i IP-PBX chớnh l h thng phn mm. Chỳng c xõy dng v hot ng s dng kin trỳc tớnh toỏn phõn tỏn tiờn tin. Cỏc h thng ny ỏp dng cỏc chun vin thụng v tớnh toỏn m to ra nn tng c tớnh dch v v chuyn mch tin cy. Kin trỳc Kin trỳc ca mt h thng IP-PBX nh hỡnh di. Quản lý ứng dụngPhân hệ quản lýPhân hệ quản lýcuộc gọiFeatureappletMáy chủ thiếtbị thoạiMáy chủ thiếtbị đờng dâyBộ trộn đaphơng tiệnĐơn vị đặc tínhĐến PSTNHệ thống chuyển mạch IPGatewayĐến ISP Hỡnh 2. Kin trỳc tng i IP di dng s khi H thng tng i IP-PBX tiờu biu s bao gm mt hoc nhiu kiu mỏy ch thit b in thoi h tr cỏc im cui ca cỏc phiờn truyn thụng vt lý do khỏch hng s dng. Tng i IP-PBX cng s bao gm mt s cỏc mỏy ch thit b o m thc hin cỏc c tớnh nh HC VIN CễNG NGH BU CHNH VIN THễNG HI NGH KHOA HC LN TH VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG thư thoại, nhắn tin hợp nhất. Hệ thống giao tiếp ra ngoài thông qua các máy chủ thiết bị đường dây. Thiết kế và Chế tạo Phần mềm Sau khi quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, nhóm nghiên cứu đã quyết định lựa chọn các bộ thư viện SIP mã nguồn mở để làm nền tảng phát triển hệ thống IP-PBX. Về cơ bản IP-PBX có các khối chính như sau: + Hệ điều hành IP-PBX: thực hiện quản lý chung và điều khiển cuộc gọi + SIP máy chủ: thực hiện các chức năng đăng ký đầu cuối SIP, chuyển mạch cuộc gọi, quản lý thuê bao SIP . + SIP gateway: thực hiện các kết nối SIP↔PSTN + Máy chủ thiết bị: quản lý các trung kế PSTN (tương tự và số) + SIP client: cho phép thuê bao SIP của IP PBX chuyển cuộc gọi sang thuê bao SIP của bất cứ mạng SIP nào trên mạng Internet, đảm bảo liên lạc thông suốt ở trên toàn thế giới. Hệ thống hỗ trợ chuyển mạch cho các thuê bao SIP. Đầu cuối có thể là: + Máy điện thoại IP (như Cisco 7960, Cisco ATA-186/188) + Windows Messenger (Windows 98/Me/2000/XP) + SJPhone (Windows 98/Me/2000/XP) + Đầu cuối SIP do nhóm nghiên cứu xây dựng (Windows 98/Me/2000/XP) Hệ thống hỗ trợ tất cả các tính năng cơ bản của PBX, bao gồm: + Các cuộc gọi nội bộ giữa các thuê bao SIP (text, thoại và video) + Gọi ra mạng PSTN (bấm 9 để chiếm trung kế) + Gọi từ PSTN vào thuê bao SIP của hệ thống (qua trung kế, nghe lời chào và quay số lẻ) Ngoài ra, do sử dụng SIP, thuê bao sẽ có nhiều lợi thế khác. Một số dịch vụ tiên tiến không thể cung cấp được trong các PBX truyền thống, nhưng IP PBX hoàn toàn có thể đảm bảo: + Các cuộc gọi tới mạng của các nhà cung cấp dịch vụ SIP trên Internet + Khả năng di động của thuê bao PBX + Nhắn tin text + Một số dịch vụ khác Phần cứng Phần cứng của hệ thống chủ yếu là mua sẵn bởi vì trong cả hệ thống IP-PBX hầu như không có phần cứng chuyên dụng nào trừ card giao tiếp với PSTN. Trong giai đoạn đầu tiên thực hiện đề tài nhóm nghiên cứu đã lựa chọn giải pháp sử dụng card luồng giao tiếp mạng PSTN để chế tạo tổng đài IP-PBX. Giải pháp này là thích hợp bởi sự ổn định của phần cứng chuyên nghiệp cho phép tập trung vào phần mềm. Giai đoạn thứ hai, sau khi đã thử nghiệm cho hệ thống hoạt động tốt, chúng tôi mới đặt ra mục tiêu là tự chế tạo những phần cứng chuyên dụng có giá thành cao. Trong toàn bộ hệ thống IP-PBX, khả thi nhất để tự sản xuất phần cứng chính là các card giao tiếp luồng PSTN. Thiết kế và chế tạo card giao tiếp PSTN HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net LNH VC CễNG NGH VIN THễNG Cỏc c im ca card giao tip gm: - Giao tip vi PSTN qua giao din tng t ca trung kt CO hoc lung E1 - Giao tip vi mỏy tớnh qua chun ISA, PCI hoc USB S khi tng quỏt ca card giao tip PSTN nh hỡnh di. Giao tiếpvới PSTNĐệm & Điều khiển chungKiểm tra /Báo hiệuGiao tiếp với máy tínhCPU (khe cắm mở rộng)PSTN Hỡnh 3. S khi tng quỏt ca card giao tip PSTN/IP-PBX m bo c tớnh n gin cng nh n nh v hiu nng ca card, chỳng tụi ó s dng cụng ngh FPGA v mt s cụng ngh phn cng tiờn tin khỏc. Phn mm iu khin (driver) cho card c vit trờn nn Linux hoc Windows bng ngụn ng C/C++. Giao tiếp trực tiếp với card ISA qua các hàm cấpthấpBáo hiệuKênh 1DTMFKênh 2 Kênh 3 Kênh 4ISA cardXử lý tín hiệuthoạiTín hiệu thoạiCác hàm TAPI Hỡnh 4. Mụ hỡnh phn mm iu khin ca card trung k CO Giao tiếp trực tiếp với card PCI qua các hàm cấpthấpKênh 1Kênh 2 Kênh 32PCI cardCác hàm API . Hỡnh 5. Mụ hỡnh phn mm iu khin ca card trung k E1 Th nghim Mụ hỡnh th nghim H thng ó c th nghip thc t theo 4 mụ hỡnh sau: - Gi ni b, Hỡnh 1: Gi gia hai u cui SIP do IP-PBX qun lý. Vớ d mỏy 2000@192.0.0.25 gi cho mỏy 2001@192.0.0.25 - Gi t mỏy thuc IP-PBX ra mng PSTN, Hỡnh 2: u cui SIP bm s 9 chim trung k ra PSTN, sau ú bm s ca mt thuờ bao PSTN (vớ d, 9 7544467) HC VIN CễNG NGH BU CHNH VIN THễNG HI NGH KHOA HC LN TH VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net LNH VC CễNG NGH VIN THễNG - Gi t PSTN vo mỏy thuc IP-PBX, Hỡnh 3: Thuờ bao PSTN gi vo mt trung k ca IP-PBX (vớ d, 7540370) sau ú bm s mỏy l (vớ d, s mỏy l 2001 tng ng vi u cui SIP 2001@192.0.0.25) - Di ng s dng dch v SIP cụng cng, Hỡnh 4. Ethernet Hub hoặc SwitchIP PBXMáy điện thoại IPPC chạy Windows Messengerhoặc đầu cuối SIP khác2001@192.0.0.252000@192.0.0.25 Hỡnh 6. Th nghim cỏc cuc gi ni b Ethernet Hub hoặc SwitchMáy điện thoại IPPC chạy Windows Messengerhoặc đầu cuối SIP khác2001@192.0.0.252000@192.0.0.25IP PBXChuyểnmạch PSTNPSTN[1] Quay số 9 7544467 .[2] Máy 7544467 đổ chuông .7544467Hỡnh 7. Gi t mỏy in thoi IP ra mng PSTN Ethernet Hub hoặc SwitchMáy điện thoại IPPC chạy Windows Messengerhoặc đầu cuối SIP khác2001@192.0.0.252000@192.0.0.25IP PBXChuyểnmạch PSTNPSTN[2] Máy 2001 đổ chuông .[1] Quay số 7540370, nghe lờichào, quay số lẻ 2001 .7544467 Hỡnh 8. Gi t PSTN vo IP PBX InternetFWD ServerEthernet Hub hoặc SwitchMáy điện thoại IPPC chạy Windows Messengerhoặc đầu cuối SIP khác2001@192.0.0.252000@192.0.0.25IP PBX89336@fwd.pulver.comFWD: Free World Dialup Hỡnh 9. Di ng s dng dch v SIP cụng cng Kt qu th nghim Chỳng tụi ó tin hnh th nghim h thng trong mng LAN ca Vin KHKT Bu in. H thng cú kh nng cung cp cỏc dch v c bn nht ca IP-PBX. Cỏc cu hỡnh th nghim trỡnh by trờn u ó c kim tra v cho kt qu nh mong i. c bit vi th nghim cỏc cuc gi ni b, c thoi v video, u thu c nhng kt qu tt. Theo ỏnh giỏ s b ca chỳng tụi trong mng LAN 100Mb/s cú th thc hin ng thi trờn 100 cuc gi ni b thoi m cht lng s khụng b nh hng ỏng k. 3. Kt lun v xut hng phỏt trin Rừ rng rng cựng vi s phỏt trin ca h tng mng chuyn mch gúi, IP-PBX s dn dn thay th cho PBX chuyn mch kờnh truyn thng. Yu t c bn nht to ra s thay i ny HC VIN CễNG NGH BU CHNH VIN THễNG HI NGH KHOA HC LN TH VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG chính là bắt nguồn từ bản chất mềm dẻo và hiệu suất của chuyển mạch gói nói chung và chuyển mạch IP nói riêng. Ngoài các dịch vụ truyền thống và dịch vụ tiên tiến cho IP-PBX đã đề cập ở trên, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục phát triển một số dịch vụ mới. Trong số đó đáng kể nhất là cung cấp cho thuê bao khả năng thực hiện các cuộc gọi Internet của bất kỳ một nhà khai thác nào, chứ không phải chỉ SIP Provider như hiện nay. Ví dụ, qua một account PhoneVNN hay One Connection được khai báo trong IP PBX, thuê bao có thể thực hiện các cuộc gọi quốc tế ngay từ máy nội bộ của mình. Tài liệu tham khảo [1] A Practitioner’s Handbook for Real-Time Analysis: Guide to Rate Monotonic Analysis for Real-Time Systems. Mark H. Klein, Thomas Ralya, Bill Pollak, Ray Obenza, Michael Gonzalez Harbour, Carnegie Mellon University/Software Engineering Institute, Pittsburgh, PA, USA [2] Software Design for Real-time Systems. J. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI Hosted by dientuvienthong.ucoz.net . THÔNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỔNG ĐÀI IP-PBX Trần Hạo Bửu, Nguyễn Cương Hoàng Tóm tắt: Theo thống kê thì 70% lưu lượng thoại trong một công ty cỡ vừa và lớn. thuần nhất LAN và dịch vụ VoIP chạy trên nền này. Phần điều khiển chuyển mạch VoIP và các dịch vụ liên quan gọi là tổng đài IP-PBX. 1. Tổng đài IP-PBX Có lẽ