NGHIÊN cứu các CHUẦN VIDEO CONFERENCE và TRIỂN KHAI lớp học TRỰC TUYẾN MINH họa

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - KHOA CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÁC CHUẦN VIDEO CONFERENCE VÀ TRIỂN KHAI LỚP HỌC TRỰC TUYẾN MINH HỌA Giảng viên hướng dẫn :TS VŨ THANH NGUYÊN Sinh viên thực : VÕ NGUYỄN ĐĂNG HẢI 06520142 NGUYỄN THÁI HỒNG 06520181 Lớp : CNPM01 Khóa : 2006 - 2010 TP Hồ Chí Minh, tháng 3năm 2011 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng LỜI CẢM ƠN Sau gần tháng nỗi lực thực hiện, luận văn nghiên cứu đề tài “Tìm hiểu chuẩn Video Conference xây dựng ứng dụng lớp học trực tuyến” nhóm hoàn thành Ngoài nỗ lực làm việc thân thành viên nhóm, chúng em nhận nhiều giúp đỡ tận tình từ phía nhà trường, thầy cơ, gia đình bạn bè Trước hết người con, chúng xin cảm ơn ba mẹ, người thân động viên tạo điều kiện để suốt trình làm việc học tập chúng con, để chúng có hội hồn thành luận văn Là người học sinh, chúng em xin cảm ơn thầy cô trường Đại học Công Nghệ Thông Tin tận tình truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lòng lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Vũ Thanh Nguyên, người tận tình giúp đỡ theo sát chúng em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn bạn bè động viên giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng Mở đầu Việc ứng dụng công nghệ thông tin nước ta so với nước giới chung ta tụt hậu, xong thời gian gần có nhiều cố gắng, chứng đẩy mạnh đào tạo nguồn nhân lực cho ngành cơng nghệ thơng tin có nhiều ứng dụng thực tiễn công nghệ thông tin vào sinh hoạt sản xuất đạt thành tựu to lớn tiết kiệm nhiều kinh phí cho nhà nước, tổ chức, công ty…Và với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin kéo theo phát triển ngành công nghệ khác mà đặc biệt phát triển công nghệ Video conference đem lại cách nhìn mẽ biết cơng nghệ phần trình bày Trên giới cơng nghệ họ đem vào nghiên cưu ứng dụng lâu xong nói Việt Nam chúng có lẽ mẻ thực chất chi đem vào nghiên cứu ứng dụng năm gần Tuy vây đạt kết khả quan nhiều ngành, tổ chức, công ty…,đem vào áp dụng sau vài hoạ để khẳng định phát triển, tầm quan trọng công nghệ Video conference GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng Mục lục Chương 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Giới thiệu chung 13 1.1.1 Hội nghị truyền hình gì? 13 1.1.2 Sự cần thiết sử dụng hội nghị truyền hình 13 1.2 Một số khái niệm ban đầu 14 1.2.1 Những vấn đề việc truyền thông tin âm hình ảnh 14 1.2.2 Các kênh cho hội nghị truyền hình 15 1.2.3 Khái niệm thông lƣợng đủ lớn 15 1.2.4 Thế hệ thống sử dụng cho hội nghị truyền hình tốt – IP hay ISDN 16 Chương 2: CÁC CHUẨN VIDEO CONFERENCE 18 2.1 Tìm hiểu H.323 chuẩn liên quan 18 2.1.1 Giới thiệu chung 18 2.1.2 Mục tiêu H323 19 2.1.3 Cấu trúc tảng mạng H.323 20 2.1.4 Các đặc điểm chuẩn H.323 21 2.1.5 Các thành phần H323 23 2.1.6 Chồng giao thức 29 2.1.7 Signaling 31 2.1.8 Ví dụ 32 2.1.9 Tính tốn băng thơng cho mơ hình ip/vc theo chuẩn H323 35 2.2 Tìm hiểu chuẩn SIP chuẩn liên quan 39 2.2.1 Giới thiệu chung 39 2.2.2 Kiến trúc 39 2.2.3 Các thành phần 39 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 2.2.4 Các thông điệp 41 2.2.5 Các thông điệp báo lỗi 43 2.2.6 Headers 45 2.2.7 Đánh địa 46 2.2.8 SDP 46 2.2.9 Một ví dụ 48 2.3 So sánh SIP H.323 49 2.4 Tìm hiểu Real Time Messaging Protocol 54 2.4.1 Giới thiệu 54 2.4.1 Các dạng RTMP 54 2.4.2 Bắt tay (Handshake) 56 2.4.3 Data types 56 2.4.4 Shared Object Data Type 57 2.4.5 Cấu trúc gói tin 57 2.4.6 Streaming 58 Chương 3: CÂN BẰNG TẢI SERVER (LOAD BALANCING SERVER) 59 3.1 Giới thiệu 59 3.1.1 Tại cân tải cho server lại cần thiết? 59 3.1.2 Cơ chế cân tải – Rải IP 59 3.2 Cân tải server: Thuật toán 60 3.3 Phƣơng pháp cân tải 61 3.3.1 Luân chuyển vòng DNS 62 3.3.2 Việc cân request HTTPS 69 3.4 Cân tải chuẩn H.323 Gatekeeper 72 Chương 3: CONFERENCEXP 74 4.1 Giới thiệu Real-time Transport Protocol (RTP) 74 4.1.1 Khái niệm Real-time Transport Protocol 74 4.1.2 Cấu trúc gói tin RTP 74 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 4.2 Giới thiệu Multicast 76 4.3 Nền tảng ConferenceXP 76 4.3.1 Giới thiệu tảng ConferenceXP 77 4.3.2 Cấu trúc tảng ConferenceXP 78 4.3.3 Ƣu điểm khuyết điểm ConferenceXP 79 4.4 ConferenceXP Client 80 4.4.1 Giới thiệu ConferenceXP Client 80 4.4.2 Mơ hình Use Case ConferenceXP Client 84 4.4.3 Mơ hình State Chart ConferenceXP Client 88 4.4.4 Cơ chế hoạt động ConferenceXP Client 89 4.5 Triển khai ConferenceXP 90 4.6 Phát triển ConferenceXP 95 4.6.1 Đặt vấn đề 95 4.6.2 Cài đặt 95 Chương 5:TỔNG KẾT 99 5.1 Những vấn đề đạt đƣợc 99 5.2 Hƣớng phát triển 99 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hồng 10 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Cấu trúc tảng mạng H.323 21 Hình 2.2: Ví dụ gọi H.323 34 Hình 2.3: Ví dụ gọi SIP 49 Hình 3.1: Mơ hình cân tải theo phương pháp dùng luân chuyển vòng DNS 64 Hình 3.2: Mơ hình tải cân sử dụng VIP 67 Hình 3.3: Mơ hình cân tải thơng qua Web server proxy 70 Hình 3.4: Kết hợp giửa Proxy server Apache Tomcat 71 Hình 3.5:Mơ hình sử dụng giải mã SSL phần cứng 72 Hình 4.1: Cấu trúc gói tin RTP 74 Hình 4.2: Mơ hình multicast 76 Hình 4.3: Cấu trúc tảng ConferenceXP 78 Hình 4.4:Màn hình cài đặt Video/Audio ConferenceXP 82 Hình 4.5:Các chức hội nghị cộng tác ConferenceXP Client 83 Hình 4.6: Mơ hình Use Case tổng quát ConferenceXP Client 85 Hình 4.7: Mơ hình Use Case Join a venue 86 Hình 4.8: Mơ hình Use Case Join Way Unicast 87 Hình 4.9: Mơ hình State Chart Conference XP Client 88 Hình 4.10: Cấu trúc hoạt động chức ConferenceXP 89 Hình 4.11: Giao diện web Venue Service 91 Hình 4.12: Trình quản lý Venue Service 92 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hồng 91 Hình 4.11: Giao diện web Venue Service Sau cài đặt xong Venue Service quản lý Venue người dùng tham gia vào Venue thơng qua trình quản lý Venue Service Trình quản lý Venue Service cho phép xem, chỉnh sửa, xóa, tạo Venue; xem danh sách người dùng tham gia vào Venue.Hình 4.8 cho thấy giao diện trình quản lý Venue Service GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hồng 92 Hình 4.12: Trình quản lý Venue Service Cài đặt Reflector Service Yêu cầu: o Cấu hình tối thiểu máy cài đặt Venue Service: 3.0 GHz Intel Pentium 4, 512 MB RAM, o Môi trường:Microsoft Windows XP, Vista, Microsoft Windows Server 2003/2008, Windows o Hạ tầng mạng: Phải có mạng hỗ trợ Multicast Tiến hành cài đặt: o Chạy file cài đặt: ConferenceXP Reflector Service x86 52.msi Sau cài đặt thành cơng Reflector Service sử dụng trình quản lý Reflector Service để quản lý Trình quản lý Reflector Service cho phép chúng khởi GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 93 động service, dừng service, xem danh sách người dùng, buộc người dùng rời khỏi service, cập nhập danh sách người dùng.Hình 4.8 cho thấy giao diện trình quản lý Reflector Service Hình 4.13: Trình quản lý Reflector Service Cài đặt ConferenceXP Client Yêu cầu: o Cấu hình tối thiểu máy cài đặt Venue Service: 3.0 GHz Intel Pentium 4, 512 MB RAM o Môi trường:Microsoft Windows XP, Vista, Microsoft Windows Server 2003/2008, Windows Tiến hành cài đặt: GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 94 o Chạy file cài đặt: ConferenceXP Client 52.msi Sau cài đặt thành công ConferenceXP cần phải cài điều chỉnh thiết đặt service.Trong trường hợp ConferenceXP Client chạy mơi trường mạng có hỗ trợ multicast chúng không cần bật chức Refector Service mà cần đưa liên kết đến Venue Service mà muốn sử dụng.Nếu khơng có mạng hỗ trợ multicast phải bật chức Reflector Service đưa liên kết đến Reflector Service muốn sử dụng Sau hoàn tất cài đặt cho Service, từ hình ConferenceXP thấy Venue có Service mà kết nối tới Từ tham gia vào Venue thực chức hội thoại Hình 4.14: Màn hình ConferenceXP Client Trong trường hợp người dùng cần thực hội thoại phía cần có ConferenceXP Client cài đăt thực kết nối Unicast Peer-ToPeer với người dùng khác Để thực chức từ hình ConferenceXP Client chọn Actions ->Start Way Unicast Conference Lúc GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hồng 95 có Venue ảo với người dùng tham gia thực chức hội thoại thông thường 4.6 Phát triển ConferenceXP 4.6.1 Đặt vấn đề Trong q trình sử dụng ConferenceXP thấy hầu hết chức cộng tác hỗ trợ đầy đủ song có chức đơn giản hiệu chưa ConferenceXP hỗ trợ chức chụp hình Chức cho phép người dùng chụp phần hình tồn hình chia sẻ với người dùng từ xa Mặc dù chức đơn giản trình làm việc chức chứng tỏ hiệu cao công việc Với chức chụp hình người dùng dễ dàng truyền đạt nội dung muốn nói với người cộng tác giúp người dùng tiết kiệm thời gian trình làm việc Đặc biệt số tình người dùng cần chia sẻ vấn đề cần xác thực cần độ tin tưởng cao chức tỏ hữu ích Ví dụ tình huấn cần trao đổi nội dung email quan trọng, nói nội dung email chat voice chat chưa tạo tin tưởng người cộng tác, song chụp hình nội dung email mail client với đầy đủ thơng tin có giá trị cao 4.6.2 Cài đặt Để chụp hình hình sử dụng đối tượng Graphics Net FrameWork Đối tượng Graphics cho phép chép phần tồn hình thơng qua hàm CopyFromScreen GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 96 publicstaticvoid CaptureImage(Point SourcePoint, Point DestinationPoint, Rectangle SelectionRectangle, string FilePath) { using (Bitmap bitmap = newBitmap(SelectionRectangle.Width, SelectionRectangle.Height)) { using (Graphics g = Graphics.FromImage(bitmap)) { g.CopyFromScreen(SourcePoint, DestinationPoint, SelectionRectangle.Size); } bitmap.Save(FilePath, ImageFormat.Bmp); } } Với hàm CaptureImage truyền vào điểm bắt đầu, điểm kết thúc khu vực mà muốn chụp Sau lưu đối tượng Graphics theo định dạng hình ảnh mà mong muốn Để cài đặt thành phần gửi nội dung người dùng Venue sử dụng thư viện ConferenceXP gồm có: Conference.dll, ConferenceXPInterfaces.dll, LSTCommon.dll, MSR.LST.Net.Rtp.dll, NetworkingBasics.dll Nếu chức ứng dụng Windows Form cài đặt form thừa kế từ lớp CapabilityForm Trong Form sử dụng đối tượng ScreenCapture thừa kế từ lớp ConferenceXP cài đặt lại theo yêu cầu để truyền nhận thơng tin qua mạng Thành phần việc cài đặt chức ConferenceXP lớp Capability, trường hợp cài đặt lớp ScreenCaptureCapability thừa kế từ lớp CapabilityWithWindow, ICapabilitySender, IcapabilityViewer Đầu tiên phải cài đặt thuộc tính cho lớp Capability chúng ta: [Capability.Name("ScreenCapture")] [Capability.PayloadType(PayloadType.ScreenCapture)] [Capability.FormType(typeof(FileTransferFMain))] [Capability.Channel(false)] [Capability.MaxBandwidth(100000)] [Capability.Fec(true)] [Capability.FecRatio(0, 300)] GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 97 Đây thuộc tính bắt buộc lớp Capability Nó giúp xác định Capability Videoconference Lớp ScreenCapture thừa kế phương thức SendObject ReceiveObject Những phương thức thông qua phương thức gửi gói tin UDP, UDP Section xử lý thao tác gửi nhận liệu thông qua mạng Sau cài đặt lớp Capability cần gọi hàm Sendobject đưa tham số vào đối tượng mà muốn gửi qua cho người dùng khác nhóm FileObject fileObject = newFileObject(filePath); screenCaptureCapability.SendObject(fileObject); Khi nhận liệu từ xa, ConferenceXP xác định lớp Capability xử lý luồng liệu gọi phương thức ReceiveObject lớp Capability tương ứng để xử lý liệu Chúng ta cài đặt lại phương thức ObjectReceived lớp ScreenCaptureCapability để xử lý liệu theo ý muốn Trong trường hợp CaptureScreen lưu liệu tập tin hình ảnh tạm mở tập tin hình ảnh trình xem ảnh mặc định máy Sau cài đặt phương thức ObjectReceived lớp ScreenCapability GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 98 privatevoid ObjectReceived(object capability, ObjectReceivedEventArgs ea) { if (ea.Data isFileObject) { FileObject fileObject = ea.Data asFileObject; FileInfo fileInfo = newFileInfo(fileObject.Name); Type tCapability = null; if (tCapability != null) { RtlAwareMessageBox.Show(this, Strings.NotYetImplemented, string.Empty, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.None, MessageBoxDefaultButton.Button1, (MessageBoxOptions)0); } else { string savePath = Directory.GetParent(Assembly.GetExecutingAssembly().Location).ToString(); savePath += "\\CaptureImages"; if (Directory.Exists(savePath)) savePath += "\\" + fileInfo.Name; else { Directory.CreateDirectory(savePath); savePath += "\\" + fileInfo.Name; } FileStream fileStream = File.OpenWrite(savePath); fileStream.Write(fileObject.Data, 0, fileObject.Data.Length); fileStream.Close(); System.Diagnostics.Process.Start(savePath); } } } GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 99 Chương 5:TỔNG KẾT Những vấn đề đạt đƣợc 5.1 Qua trình nghiên cưú thực hiên đề tài “Tìm hiểu chuẩn Video conference triển khai lớp học trực tuyến minh họa”, thời điểm tại, luận văn đạt kết sau đây: o Làm rõ vai trò Video Conference sống đại o Nắm khái niệm mục đích chuẩn Video Conference o Hiểu cách hoạt đông chuẩn họ H.323, chuẩn SIP hiểu điểm tương quan giửa chuẩn h.323 chuẩn SIP o Hiểu khái niệm thành phần Real Time Messaging Protocol o Nắm cân tải o Hiểu cách thức hoạt động thành phần Real-time Transport Protocol o Hiểu khái niệm phương thức multicast o Tìm hiểu chế hoạt động, cách triển khai ConferenceXP o Hiểu rõ thành phần ConferenceXP Hƣớng phát triển 5.2 Trong phạm vi luận văn đại học, luận văn đạt mục tiêu đề Tuy nhiên kết khiêm tốn hạn chế mặt thời gian tài liệu Trong thời gian tới có điều kiện luận văn nghiên cứu phát triển số nội dung sau: - Tìm hiểu sâu chuẩn SIP H.323 - Đi sâu vào tìm hiểu nhu cầu thực tế để có sáng kiến phù hợp áp dụng vào phát triển ConferenceXP để phù hợp với điều kiện nước ta - Nghiên cứu thêm cân tải để áp dụng vào việc phát triển sau GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 100 PHỤ LỤC Nội dung: A Danh sách từ viết tắt B Danh sách giải pháp video call thông dụng GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 101 PHỤ LỤC A: DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT ATOM CODEC Core NOC DSS1 THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT Ekiga HTTH IETF IP ISDN Tên riêng Hội thảo truyền hình ITU H.323 LAN MAN Tp.HCM MC MCU MMS MP MPLS NAT NCKH OpenGk OpenH323 OpenMCU OpenMeetings PSTN RAS Rat RPR/DPT Tên riêng Mạng cục Mạng băng thông rộng đa dịch vụ TP.HCM Thành phần mã hóa/giải mã Mạng lõi THUẬT NGỮ TIẾNG ANH Any Transport over MPLS Coder-Decoder Digital Subcriber Signaling System No.1 Mạng tích hợp dịch vụ số Video conferencing Internet Engineering Task Force Internet Protocol Intergrated Services Digital Network Local Area Network MultipointController MultipointControl Unit Microsoft Media Server MultipointProcessor MultipointLabel Switching Network Address Translation Nghiên cứu khoa học Tên riêng Tên riêng Tên riêng Tên riêng Tên riêng RSVP RTCP RTMP GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên Open gatekeeper Open H323 Open MultipointControl Unit Public Switch Telephon Network Registration, Admission, Status Roburst Audio Tool Resilient Packet Ring/Dynamic Packet Transport Resource ReSerVation Protocol Real-Time Transport Control Protocol Real Time Messge Protocol SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 102 VIẾT TẮT RTP SDP Sdr Talkez Terminal UA Unreal Media Server URI Vic VoIP THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT Tên riêng Tên riêng Trạm đầu cuối THUẬT NGỮ TIẾNG ANH Real-time Transport Protocol Session Description Protocol Session Directory Tool User Agent Tên riêng Tên riêng GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên Uniform Resource Indentifers Video Conference Tool Voice over IP SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 103 PHỤ LỤC B: NHỮNG GIẢI PHÁP VIDEO CALL THÔNG DỤNG GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 104 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: www.sinhvienit.net www.quantrimang.com www.quantrimaychu.com Tiếng Anh: www.cisco.com http://cct.cs.washington.edu http://research.microsoft.com http://www.wikipedia.org/ Voice and Video Conferrencing Fundamentals, Scott Firestone, Thiya Ramalingam, and Steve Fry, Cisco Press, 2007 Michael Gough and al., Video Conferencing over IP: Configure, secure and Troobleshoot,Syngress Publishing, Inc., 2006 RADVISION Ltd, An Overview of H.323 - SIP Interworking, Technical Report, 2001 RTMP Protocol, http://osflash.org/documentation/rtmp GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng 105 GVHD: TS Vũ Thanh Nguyên SVTH: Võ Nguyễn Đăng Hải Nguyễn Thái Hoàng ...2 LỜI CẢM ƠN Sau gần tháng nỗi lực thực hiện, luận văn nghiên cứu đề tài “Tìm hiểu chuẩn Video Conference xây dựng ứng dụng lớp học trực tuyến? ?? nhóm hồn thành Ngồi nỗ lực làm việc thân thành viên... triển cơng nghệ Video conference đem lại cách nhìn mẽ biết công nghệ phần trình bày Trên giới cơng nghệ họ đem vào nghiên cưu ứng dụng lâu xong nói Việt Nam chúng có lẽ mẻ thực chất chi đem vào... chi đem vào nghiên cứu ứng dụng năm gần Tuy vây đạt kết khả quan nhiều ngành, tổ chức, công ty…,đem vào áp dụng sau vài hoạ để khẳng định phát triển, tầm quan trọng công nghệ Video conference