Đề tài “ Tổng quan về VoIP và ứng dụng của VoIP trong mạng WiFi, mô hình ứng dụng trong trường Đại học Bách Khoa Hà Nội”

Mạng không dây hiện nay đã tìm được sự ứng dụng rộng rãi trong công nghệ viễn thông. Lịch sử của mạng không dây bắt đầu từ liên kết hồng ngoại, sau đó là Bluetooth và ngày nay đó là WiFi, Wimax. WiFi hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến cũng giống như điện thoại di động, radio hay sóng truyền hình để liên kết mạng nội bộ. Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng, hoàn toàn không cần đến cáp nối. Ngoài các điểm kết nối...

Lời nói đầu Đồ án tốt nghiệp LI NểI U Mạng khơng dây tìm ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thông Lịch sử mạng không dây liên kết hồng ngoại, sau Bluetooth ngày WiFi, Wimax WiFi hay mạng 802.11 hệ thống mạng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến giống điện thoại di động, radio hay sóng truyền hình để liên kết mạng nội Hệ thống cho phép truy cập Internet khu vực có sóng, hồn tồn khơng cần đến cáp nối Ngồi điểm kết nối cơng cộng (hotspots), WiFi thiết lập nhà riêng Ở Việt Nam, mạng không dây wifi bắt đầu phát triển mạnh thành phố lớn Hà nội, Thành phố Hồ Chí Minh Xuất phát từ thực tế đồ án em xin phép trình bày cơng nghệ WiFi, chuẩn, phương pháp kỹ thuật, bảo mật… WiFi ứng dụng công nghệ VoIP mạng WiFi(VoIP over WLAN – VoWLAN, hay VoFi – VoIP over WiFi) Để hoàn thành đồ án lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS.Đỗ Đình Hưng, thầy cô giáo giảng dạy trường Đại học Bách khoa Hà Nội, anh Thành - Kỹ thuật viên mạng không dây Công ty Cổ phần Công nghệ quốc tế Intekco thầy cô, bạn bè giúp đỡ kiến thức cung cấp tài liệu để em hồn thành đồ án Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tử K47 Tóm tắt đồ án Đồ ¸n tèt nghiƯp TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án chủ yếu tập chung vào tìm hiểu cơng nghệ VoIP, mạng không dây WiFi VoIP over WiFi (Gọi điện thoại giao thức Internet thực mạng nội không dây) Nội dung đồ án bao gồm khái niệm chung, giao thức báo hiệu, định tuyến, vận chuyển sử dụng VoIP Đồng thời, đồ án vào tìm hiểu mạng khơng dây WiFi nhằm giải vấn đề đưa ứng dụng cơng nghệ VoIP vào mạng WiFi Để tìm hiểu rõ công nghệ này, đồ án đưa ứng dụng thực tế công nghệ VoIP over WiFi trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trong có mơ hình kết nối cụ thể khu vực khác thư viện, lớp học, phịng họp Trong giới hạn đồ án, mơ hình đưa chưa dừng lại mức lý thuyết chưa có tính cụ thể để đưa vào triển khai Các mơ hình tiếp tục phát triển để sớm ứng dụng thực tế THESIS SUMMARY This thesis mainly focuses on stutying about VoIP technology, WiFi Network and VoIP over WiFi (Voice over Internet Protocol over Wireless Local Area Network) The content of this thesis includes: general definitions, signalings, routing, transport protocols used in VoIP network Beside, this thesis also studies about wireless LAN to dedicate the application of VoIP technology and WiFi network For further studies about usues of this technology, this thesis offers an application of VoIP technology over Wifi in Hanoi University of Technology, in which includes some certain combination models in various areas such as: library, classrooms, meeting rooms… In the scope of my thesis, the offered models are only in studying without deployment These need to be impoved further for deploying in the future Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 Mục lục Đồ án tốt nghiệp MC LC LI NểI ĐẦU .3 TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ .7 DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 10 MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VOIP 14 1.1 Giới thiệu mạng VoIP: 14 1.1.1 Mạng PSTN: .14 1.1.2 Khái niệm chung VoIP 15 1.2 Các phần tử mạng VoIP: 19 1.2.1 Cổng (Gateway) .19 1.2.2 Thiết bị đầu cuối (Terminal) .19 1.2.3 Server .19 1.3 Cấu trúc kết nối mạng điện thoại IP 20 1.3.1 Kết nối PC – PC .20 1.3.2 Kết nối PC – Phone 20 1.3.3 Kết nối Phone – Phone .20 1.4 VoIP làm việc nào? 21 1.5 Các giao thức liên quan đến công nghệ VoIP 21 1.5.1 Giao thức báo hiệu 22 1.5.2 Giao thức định tuyến 26 1.5.3 Giao thức vận chuyển 27 1.6 Kết luận 30 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG VOIP TRONG MẠNG WIFI 31 2.1 WiFi làm việc nào? .31 2.1.1 Định nghĩa chuẩn wifi .31 2.1.2 Ý nghĩa tỉ số trải phổ 35 2.2 Phân lớp điều khiển truy nhập đường truyền (MAC) 45 Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 Mơc lơc §å ¸n tèt nghiƯp 2.2.1 Các dịch vụ thuộc phân lớp MAC 46 2.2.2 Kiến trúc lớp MAC: 50 2.3 Vấn đề bảo mật 57 2.3.1 Xác Thực qua hệ thống mở (Open Authentication): 57 2.3.2 Xác thực qua khoá chia sẻ (Shared-key Authentication): 58 2.3.3 Bảo mật liệu thông qua WEP (Wired Equivalent Privacy): 60 2.3.4 Bảo mật liệu thông qua EAP (Extensible Authentication Protocol) .61 2.4 Các vấn đề cần khắc phục công nghệ VoIP over Wifi .61 2.4.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến QoS 61 2.4.2 Vấn đề chất lượng dịch vụ 63 2.4.3 Vấn đề đồ tin cậy 63 2.4.4 Vấn đề bảo mật .64 2.4.5 Vấn đề phạm vi bao phủ .64 2.5 Kết luận: 64 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI - PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI .65 3.1 Nhu cầu phủ sóng Vo_WiFi trường ĐHBK Hà nội 65 3.2 Mơ hình phủ sóng 65 3.2.1 Thông số kỹ thuật sử dụng 65 3.2.2 Mơ hình phủ sóng tổng quan .70 3.2.2 Phủ sóng cho tòa nhà 72 3.3 Kết luận: 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .80 Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 Danh sách hình vẽ Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Chuyển mạch kênh .14 Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 Danh sách hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Hỡnh 2.20: Cơ chế 4-way handshake 55 Hình 2.21: Thuật tốn Back-off CSMA/CA 55 Hình 2.22:PCF DCF 57 Hình 2.23:Cấu trúc từ mã thuật tốn WEP 61 Hình 2.24: Sự thay đổi thời gian gói đến dích 63 Hình 3.1: Mơ hình đấu nối 69 Hình 3.2: Sơ đồ trường Đại học Bách khoa Hà nội 70 Hình 3.3: Kết nối từ thư viện điện tử 71 Hình 3.4: Đấu nối từ nhà cung cấp dịch vụ thư viện điện tử .72 Hình 3.5: Mơ hình truyền dẫn cho thư viện điện tử 73 Hình 3.6:Mơ hình kết nối tòa nhà 74 Hình 3.7:Mơ hình phủ sóng cho tầng tịa nhà 75 Hình 3.8: Mơ hình phủ sóng cho thư viện 76 Hình 3.9: Mơ hình phủ sóng cho thư viện 76 Hình 3.10:Mơ hình phủ sóng lớp học 77 Hình 3.11: Mơ hình phủ sóng phịng họp 78 Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tử K47 Danh sách hình vẽ Đồ ¸n tèt nghiƯp Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 Danh sách bảng biểu Đồ án tèt nghiÖp DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các thành phần chuẩn giao thức H.323 .22 Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 10 Danh sách bảng biểu Đồ án tốt nghiƯp Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 11 Danh sách bảng biểu Đồ án tốt nghiệp Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 12 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tèt nghiƯp Bảng MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI-7: Thông số kỹ thuật With 802.11b radio installed Tốc độ liệu có  1, 2, 5.5, and 11 Mbps Chuẩn wireless  IEEE 802.11b Dải tần số hoạt  2.412 to 2.462 GHz (FCC) động  2.412 to 2.472 GHz (ETSI)  2.412 to 2.484 GHz (TELEC)  2.412 to 2.462 GHz (MII)  2.422 to 2.452 GHz (Israel)  Direct sequence spread spectrum (DSSS) thể hỗ trợ Kỹ thuật trải phổ ( Kỹ thuật trải phổ trực tiếp ) Phương thức truy cập  Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tử K47 72 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp iu ch S kờnh hoạt động  DBPSK @ Mbps  DQPSK @ Mbps  CCK @ 5.5 and 11 Mbps  ETSI: 13; Israel: 7; North America: 11; TELEC (Japan): 14; MII: 11 Số kênh không  Three ( kênh ) Các chế độ công  100 Mw (20 dBm) suất truyền  50 Mw (17 dBm)  30 Mw (15 dBm)  20 Mw (13 dBm)  Mw (7 dBm)  Mw (0 dBm) chồng (overlap) Maximum power setting will vary according to individual country regulations Phạm vi phủ sóng Indoor:  130 ft (40m) @ 11 Mbps  350 ft (107m) @ Mbps Outdoor: Antenna  800 ft (244m) @ 11 Mbps  2000 ft (610m) @ Mbps  Two RP-TNC connectors (antennas optional, none supplied with unit) Hỗ trợ quản lý từ xa  DHCP, Telnet, HTTP, FTP, TFTP, and Mai ChÝ Linh Lớp Điện tử K47 73 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp SNMP Local configuration  Direct console port (RJ-45 interface)  Anten sử dụng loại Anten đặc biệt (high gain planar array antenna) - mạng anten có độ lợi – độ tăng ích cao thiết kế đặc biệt cho tiêu chuẩn 802.11b, 802.11g dải tần 2.4 Ghz ISM band Anten có góc mở 600 theo chiều dọc chiều ngang Anten cho AP CPE dùng chung Hai Anten làm việc với phải phân cực Bao gồm tính sau:  Superrior performance ( hoạt động tốt )  Light weight ( trọng lượng nhẹ khoảng 0.5kg)  Execellent front – to – back ratio  Compact size ( kích cỡ nhỏ gọn 10.75 cm x 11 cm )  Minimal wind loading ( giảm thiểu ảnh hưởng gió )  Low wind load  Heavy – duty mast – mounting hardware with over 60 degree tilt adjust (có thể điều chỉnh Anten nghiêng tới 60 độ )  Optional tilt and swivel wall – mount kit available  Triển khai nhanh chóng: cần cột cao 1.5m-2m để gá antena, điều kiện chuẩn bị tốt đường điện dây mạng, việc triển khai hoàn thành khoảng tiếng đồng hồ  Đối tượng sử dụng: - Dùng Laptop, PDA, Pocket PC (businessman, traveler) - Dùng PC + card modem Wi-Fi - Dùng di động… - Dùng điện thoại hỗ trợ VoIP over WiFi Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 74 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi §å ¸n tèt nghiƯp  Mơ hình đấu nối từ nhà cung cấp dịch vụ tới người sử dụng : Trong trường hợp tất mơ hình phủ sóng đấu nối theo mơ sau Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.29: Mơ hình đấu nối Mai ChÝ Linh Lớp Điện tử K47 75 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp 3.2.2 Mơ hình phủ sóng tổng quan Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.30: Sơ đồ trường Đại học Bách khoa Hà nội - Dựa đặc điểm địa hình trường Đại học Bách khoa Hà nội ta thấy thư viện điện tử tòa nhà cao nhất, từ nhà nhìn thằng tới Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 76 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiƯp tịa nhà khác mà bị che khuất Vì ta lấy làm trạm gốc có đường thuê bao từ nhà cung cấp dịch vụ xuống Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.31: Kết nối từ thư viện điện tử - Khoảng cách từ Thư viện đến C9 250m Khoảng cách từ Thư viện đến C2 300m Khoảng cách từ Thư viện đến C1 350m Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tử K47 77 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp ph súng tòa nhà ta dùng anten phát loại point to multipoint với góc phủ sóng khoảng 60o để phủ sóng cho Trên tịa nhà đặt anten thu - Các tòa nhà D4, D6 D8 gần Ta dùng phương pháp dặt nhà D6 anten thu Sau dùng AP phát từ tòa nhà D6, tòa nhà D4 D8 đặt AP thu - Tương tự cho tòa nhà D3, D5, D7, D9 ta dùng anten thu đặt nhà D7, sau dùng AP từ nhà D7 phát cho nhà D3, D5, D9 - Đối với tòa nhà từ C3 đến C7 bị che khuất tòa nhà C8 C10 nên phương pháp tốt từ C8 C10 ta đặt nhà anten thu Từ nhà C8 dùng AP phủ sóng cho tịa nhà C6 C7 từ nhà C10 đặt AP phát cho nhà C3, C4, C5 3.2.2 Phủ sóng cho tòa nhà a) Thư viện điện tử: Thư viện điện tử nơi đặt trạm gốc có đường nhà cung cấp dịch vụ tới Ở ta đặt anten phát Mơ hình đấu nối thư viện sau Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 78 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi §å ¸n tèt nghiƯp Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.32: Đấu nối từ nhà cung cấp dịch vụ thư viện điện tử Trong mơ hình đấu nối từ nhà cung cấp dịch vụ đưa tới router có hỗ trợ chức firewall đưa qua thiết bị để chia sẻ đường truyền (Ở dùng switch) Các cổng switch đưa tới mạng cục bộ, PC riêng lẻ, tới AP Đối với PC có vị trí cố định, dễ dây nằm vị trí khơng thuận tiện để đẳt AP ví dụ góc khuất, người sử dụng thiết bị di động máy tính xách tay, điện thoại di động… hay vị trí có 1, PC mà đặt AP gây lãng phí phương pháp tốt dây để tiết kiệm Từ AP đấu nối với switch, ta dùng thêm AP khác để phủ sóng phịng thư viện Cũng từ AP đấu nối với Switch ta đưa tới anten phát để phủ sóng cho tịa nhà khác Mơ hình truyền dẫn sau Mai ChÝ Linh – Lớp Điện tử K47 79 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp Hỡnh Mễ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.33: Mơ hình truyền dẫn cho thư viện điện tử b) Phủ sóng cho tòa nhà: Kết nối tòa nhà: Giữa tịa nhà có vị trí gần phân tích ta khơng dùng antenna mà dùng AP để phủ sóng cho kết nối theo mơ hình sau: Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 80 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp Hỡnh Mễ HèNH NG DNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.34:Mơ hình kết nối tịa nhà Mơ hình phủ sóng tịa nhà:  Phương án kết nối khơng dây với tầng tịa nhà: Từ cổng Hub Switch ta dùng đường dây CAT kết nối tới điểm cần đặt AP để phủ sóng tầng Trong tầng phụ thuộc vào bán kính cần phủ sóng yêu cầu tốc độ để lắp số AP phù hợp Và mơ hình kết nối sau : Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 81 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi §å ¸n tèt nghiƯp Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.35:Mơ hình phủ sóng cho tầng tịa nhà  Phương án phủ sóng phịng thư viện: Đây khu vực mà nhu cầu cần dùng WiFi nhiều Với khu vực khác khu tra sách, khu đọc tài liệu, khu thảo luận… ta sử dụng AP khác để phủ sóng Như sinh viên truy cập thông tin nơi mà dây Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư K47 82 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp Hỡnh Mễ HèNH NG DNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.36: Mơ hình phủ sóng cho thư viện Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 83 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tèt nghiƯp Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.37: Mơ hình phủ sóng cho thư viện  Mơ hình phủ sóng phịng học : Với mơ hình sinh viên trao đổi thơng tin với trường đại học khác, thầy cô cách trực tuyến nhanh chóng dễ dàng Các sinh viên tìm kiếm thơng tin giúp ích cho học nhanh chóng Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SĨNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.38:Mơ hình phủ sóng lớp học  Mơ hình phủ sóng phịng họp: Ở người trao đổi ý kiến, thu thập thơng tin liên quan cách nhanh chóng tất người trao đổi ý kiến với nhau, với chuyên gia cách trực tuyến Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 84 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ ¸n tèt nghiƯp Hình MƠ HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VOIP TRONG MẠNG WIFI PHỦ SÓNG CHO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI.39: Mơ hình phủ sóng phịng họp 3.3 Kết luận: Với mơ hình phủ sóng trên, gần toàn nơi trường Đại học Bách Khoa Hà Nội phủ sóng WiFi giúp cho việc học tập công tác giảng dậy nghiên cứu khoa học trường thuận tiện Trong mơ hình có hỗ trợ Firewall để chống truy nhập khơng hợp pháp Tuy nhiên mơ hình dừng lại mức tổng quan mà chưa có tính xác thực Các mơ hình hoàn thiện tiếp thời gian bào gồm thêm tính tốn cụ thể Mai ChÝ Linh Lớp Điện tử K47 85 Mô hình ứng dụng VoIP over Wifi Đồ án tốt nghiệp Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 86 ... dQ(t) Hình ỨNG DỤNG VoIP TRONG MẠNG WIFI.8: Bộ điều chế QPSK Để rõ ràng ta xem hình sau : Mai ChÝ Linh – Líp §iƯn tư – K47 44 ứng dụng VoIP mạng Wifi Đồ án tèt nghiƯp Hình ỨNG DỤNG VoIP TRONG MẠNG... nghiƯp Hình TỔNG QUAN VỀ VoIP. 3: Các Phần tử cấu thành mạng VoIP 1.3 Cấu trúc kết nối mạng điện thoại IP Hình 1.3 mơ tả thành phần mạng phục vụ cho dịch vụ thoại Internet Về cấu trúc kết nối mạng VoIP. .. nghiệp Chuyn i giao thức, chuyển đổi mã, cấp nguồn Hình ỨNG DỤNG VoIP TRONG MẠNG WIFI.5: Thiết bị mạng Wifi Hình ỨNG DỤNG VoIP TRONG MẠNG WIFI.6: Mạng Wireless LAN Các chuẩn wifi Viện Kỹ thuật điện