Tìm hiểu về TAPI và xây dựng mô hình thử nghiệm trả lời điện thoại tự động bằng máy tính

Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học Lời nói đầu Thời đại thông tin đang mang lại cho chúng ta nhiều thành tựu to lớn. Sự bùng nổ thông tin đã và đang diễn ra mạnh mẽ ở tất cả các nớc trên thế giới. Từ khi ra đời cho đến nay Công nghệ thông tin là một khoa học tuy mới mẽ song đã có ảnh hởng rất lớn và chiếm vị trí quan trọng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống: kinh tế, giáo dục, y tế, viễn thông, Một trong số đó phải kể đến lĩnh vực viễn thông. Bên cạnh công nghệ điện thoại truyền thống PSTN (Public Switch Telephone Network) đã tồn tại và phát triển từ lâu, thì công nghệ điện thoại IP cũng đã đợc thơng mại hoá từ năm 1995. Với lợi thế giá cớc thấp, chất lợng dịch vụ có thể chấp nhận đợc đã làm nhiều nhà kinh doanh viễn thông quan tâm. Tại Việt Nam, dịch vụ này cũng vừa mới đợc đa vào sử dụng nhng còn mang tính chất thử nghiệm. Hiện nay, cũng đã có nhiều phần mềm xây dựng dịch vụ trả lời điện thoại tự động IP và đã mang lại nhiều lợi ích không nhỏ. Nhận thấy đợc khả năng phát triển của dịch vụ này và những ứng dụng vô cùng to lớn của nó trong tơng lai. Em đã lựa chọn đề tài Tìm hiểu về TAPI và xây dựng mô hình thử nghiệm trả lời điện thoại tự động bằng máy tính. Đây không phải là một đề tài mới mẽ, đã có nhiều cá nhân và tổ chức nghiên cứu, tìm hiểu và xây dựng. Song, nó là một đề tài rất thú vị, và chắc hẳn còn nhiều điều cần phải đề cập đến. Với phạm vi của đề tài, em đã đề cập tới một số vấn đề liên quan đến: Giao tiếp lập trình hệ thống điện thoại TAPI; Công nghệ điện thoại IP và các ứng dụng cùng với những u nhợc điểm của nó. Từ đó xây dựng đợc mô hình ứng dụng TAPI, mô hình lập trình hệ thống điện thoại, Có sơ l ợc một số vấn đền liên quan đến file tiếng nói (Wave), cách thu và phát file tiếng nói, Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu và tìm hiểu đi đến xây dựng một ứng dụng Trả lời điện thoại tự động bằng máy tính. Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 1 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học Để hoàn thành đợc đề tài này, em đã nhận đợc sự giúp đỡ nhiệt tình , những lời động viên khích lệ của thầy giáo Thạc sỹ Hoàng Hữu Việt ngời đã trực tiếp hớng dẫn em cùng với các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ Thông Tin và các thành viên lớp 43A. Qua đây, cho phép em đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Hoàng Hữu Việt, là ngời đã định hớng và tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin trờng Đại Học Vinh đã giảng dạy và chỉ bảo những vấn đề liên quan đến đề tài. Xin cảm ơn ngời thân và bạn bè đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận. Em xin chân thành cảm ơn. Mặc dù trong quá trình thực hiện đề tài đã có nhiều cố gắng. Song, do hạn chế về mặt trình độ của bản thân cũng nh thời gian thực hiện; nên chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy, em rất mong nhận đợc sự quan tâm, giúp đỡ và đóng góp ý kiến từ phía thầy, cô giáo và các bạn sinh viên. Nhằm làm cho đề tài hoàn thiện hơn và có thể phát triển thành một ứng dụng lớn có tính khả thi. Vinh, tháng 5 năm 2006 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 2 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học Ch ơng 1 : tổng quan về TAPI I.Giao tiếp lập trình cho hệ thống điện thoại TAPI (Telephony Application Program Interface) 1. TAPI là gì? TAPI đợc phát triển bởi sự kết hợp của hai hãng Intel và Microsoft. Nó đợc thiết kế để truy xuất các dịch vụ điện thoại trên tất cả các hệ điều hành Windows. Nói cách khác, TAPI là tập hợp các hàm riêng lẽ đợc Windows cung cấp để hỗ trợ cho việc giao tiếp giữa điện thoại và máy tính thông qua Modem hoặc các thiết bị truyền thông. Với TAPI ngời lập trình không cần để ý nhiều đến các tập lệnh của Modem để khởi tạo nó hoặc chọn cổng hoạt động cho Modem. Mục đích của TAPI là cho phép các nhà lập trình viết các ứng dụng mà không cần quan tâm chi tiết đến các thiết bị phần cứng. Chẳng hạn, với Modem ngời lập trình không cần biết Modem loại nào? của hãng nào? tập lệnh của Modem là gì? chỉ cần thiết bị phần cứng đó có một TAPI driver hay còn gọi là TSP (Telephony Service Provider) do nhà sản xuất cung cấp, mà khi cài đặt các thiết bị phần cứng thì đồng thời các Driver cũng đợc cài đặt. TAPI hỗ trợ hệ thống đàm thoại H.323 và giao thức đàm thoại đa điểm (Mutilcast). Nó kết hợp cả việc truyền số liệu lẫn tiếng nói ở nhiều loại thiết bị đầu cuối khác nhau, hỗ trợ các kiểu kết nối phức tạp và các kỹ thuật quản lí cuộc gọi nh: tạo cuộc gọi, chờ cuộc gọi, th thoại, Các ứng dụng đ ợc viết bởi TAPI có thể truy cập trực tiếp đợc vào các dịch vụ trên đờng dây điện thoại, khi đó nó có thể phát ra và nhận vào mọi tín hiệu của điện thoại. Dù đờng dây điện thoại truyền tín hiệu dạng tơng tự (Analog) hay dạng số (Digital) thì ta cũng cần có một thiết bị trung gian hỗ trợ cho việc giao tiếp giữa đ- Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 3 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học ờng dây điện thoại và máy tính. Tuy nhiên, thiết bị giao tiếp đó phải có hỗ trợ TAPI TSP. Nó có thể là một trạm ISPN, một bảng mạch hệ thống điện thoại hoặc đơn giản là một Modem. 2. Chơng trình ứng dụng TAPI ứng dụng TAPI là ứng dụng mà có sử dụng giao tiếp lập trình hệ thống điện thoại nhằm thực hiện một công việc gì đó. Ví dụ: phần mềm giả lập điện thoại trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), phần mềm gửi/ nhận Fax, hộp th thoại, hệ thống trả lời tự động, điện thoại qua Internet (VoIP), 3. TAPI DLL (Dynamic Link Library Th viện liên kết động) Các th viện này cùng với TAPI Server (Tapisvr.exe) là trừu tợng hoá trong việc phân cách giữa ngời dùng và các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại. Một th viện TAPI liên kết với TAPI Server để cung cấp một giao tiếp giữa hai lớp (thể hiện ở mô hình lập trình cho hệ thống điện thoại đợc đề cập ở phần sau). Có ba th viện liên quan tới TAPI là: Tapi.dll, Tapi32.dll, Tapi3.dll; mỗi th viện đều có vai trò nh nhau (đợc minh họa ở hình 1.1). Mỗi th viện này tơng ứng với mỗi thời điểm phiên bản của TAPI. Các ứng dụng 16-bit liên kết với Tapi.dll. Trong Windows 98/ NT/ 2000, Tapi.dll sẽ chuyển các yêu cầu tới Tapi32.dll. Với các ứng dụng 32-bit thì chúng sẽ liên kết với Tapi32.dll (TAPI phiên bản 1.4 2.2). Với phiên bản 3.0 và 3.1 thì chúng sẽ liên kết với Tapi3.dll. 4. MSP (Media Service Provider) Trớc hết, MSP chỉ đến với TAPI 3, nó cho phép việc điều khiển một ứng dụng qua phơng tiện với cơ chế vận chuyển đặc biệt. Một MSP luôn luôn tồn tại song song với một TSP (TAPI Service Provider). Một TSP cho phép việc điều khiển phơng tiện thông qua việc điều khiển thiết bị cuối và các giao tiếp luồng đợc định nghĩa bởi TAPI. Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 4 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học Hình 1.1. Mô hình các th viện liên kết động (Tapi dll) 5. MSPI (Media Service Provider Interface) MSPI là tập hợp các giao tiếp và các phơng thức đợc thực hiện bởi MSP nhằm cho phép việc điều khiển một ứng dụng TAPI 3 trên phơng tiện trong suốt phiên liên lạc truyền thông. 6. TAPI Server TAPI Server đợc xem nh kho trung tâm lu trữ các thông tin về hệ thống điện thoại trên máy ngời dùng. Tiến trình của dịch vụ này giám sát các tài nguyên cục bộ và ở xa của hệ thống điện thoại, giám sát các ứng dụng của TAPI, và thực hiện một giao tiếp phù hợp với TSP (mối liên hệ giữa TAPI Server và các thành phần khác đợc thể hiện ở mô hình lập trình hệ thống điện thoại). Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 5 Registry Telephony Control Panel, Dialing, Properties, etc ứng dụng TAPI 16-bit Tapi.dll TAPISVR.EXE TSP Kernel mode driver Tapi32.dll MSP Tapi3.dll ứng dụng TAPI 32-bit ứng dụng TAPI 32-bit Tapi32.dll Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học Trong Windows 95/ 98/ NT, TAPI Server (Tapisvr.exe) sẽ chạy nh một tiến trình riêng biệt. Trong Windows 2000, nó chạy trong ngữ cảnh của Svchost.exe. Khi ứng dụng nạp TAPI DLL và thực hiện công việc khởi tạo xong, DLL sẽ xây dựng một kết nối tới TAPI Server. Sau đó, TAPI Server sẽ nạp các TSP. 7. TSP (Telephony Service Provider) TSP thực chất là một th viện liên kết động hỗ trợ điều khiển các thiết bị truyền thông thông qua một tập các hàm dịch vụ. ứng dụng TAPI sử dụng các lệnh đợc chuẩn hoá, và TSP điều khiển các lệnh đặc trng mà cần phải đợc trao đổi với thiết bị. 8. TSPI (Telephony Service Provider Interface) TSP phải tạo ra một giao tiếp TSP phù hợp để thực hiện chức năng nh một nhà cung cấp dịch vụ trong môi trờng hệ thống điện thoại TSPI định nghĩa ra các hàm ngoại mà hỗ trợ TSP. 9. Service Providers Đây đợc xem nh là các bộ phận cung cấp các dịch vụ cần thiết để thực hiện việc điều khiển cuộc gọi và MSP nếu có sẽ cung cấp điều khiển luồng qua phơng tiện. Tất cả các TSP thực thi bên trong tiến trình TAPISRV. Các bộ phận cung cấp dịch vụ có thể tạo ra các Thread ngay trong ngữ cảnh của TAPISRV khi cần và đợc chắc chắn rằng không có tài nguyên nào mà chúng tạo ra bị huỷ do thoát khỏi một ứng dụng cá nhân nào đó. Khi cần TAPI Server có thể dịch các câu lệnh của ứng dụng sang tập lệnh phù hợp nh TSPI. Các MSP thực thi ngay trong tiến trình của ứng dụng, cho phép phản hồi nhanh một số yêu cầu trong việc điều khiển phơng tiện. TAPI DLL cung cấp một kết nối chặt chẽ với MSPI. Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 6 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học II. Điện thoại IP (Internet Protocol ) 1. IP Telephony là gì? IP Telephony (điện thoại IP) là một tập hợp các công nghệ phát triển cho phép tiếng nói, dữ liệu và video truyền qua mạng LAN, WAN và mạng Internet. Đặc biệt, IP telephony dựa trên sự kết hợp cơ sở hạ tầng mạng điện thoại truyền thống PSTN (Public Switch Telephone Network) với kỹ thuật thoại VoIP dựa trên kiến trúc chuẩn H 323. Do điện thoại sử dụng giao thức Internet IP, nên tín hiệu thoại đợc truyền qua mạng thoại tới cổng thoại Voice Gateway, đợc số hoá tín hiệu qua mạng riêng sử dụng giao thức Internet. Trong điện thoại thông thờng, tín hiệu thoại có tần số nằm trong khoảng 0.4 3.3 KHz đợc lấy mẫu với tần số 8 KHz theo Nyquyst. Sau đó các mẫu sẽ đợc lợng tử hoá với 8bit/mẫu và đợc truyền với tốc độ 64 KHz đến mạng chuyển mạch rồi đợc truyền tới đích, ở bên nhận, dòng số 64 Kbps này đợc giải mã để cho ra tín hiệu thoại tơng tự. Hình 1.2. Mô hình điện thoại Thực chất thoại qua mạng IP (Voice over IP VoIP) cũng không hoàn toàn khác hẳn điện thoại thông thờng. Đầu tiên tín hiệu thoại cũng đợc số hoá, nhng sau đó thay vì truyền trên mạng TSPN qua các trờng chuyển mạch, chúng sẽ đợc nén Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 7 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học xuống tốc độ thấp, đóng gói và chuyển mạch lên mạng IP. Tại bên nhận, các gói tin này đợc giải nén thành các luồng PCM 64 Kb truyền đến thuê bao bị gọi. Sự khác nhau chính là mạng truyền dẫn và khuôn dạng thông tin dùng để truyền dẫn. Trên hình 1.3 đa ra ví dụ về một cuộc gọi VoIP: Giả sử thuê bao A muốn gọi đến thuê bao B. Thuê bao A quay số điện thoại của thuê bao B. Mạng TSPN có nhiệm vụ phân tích địa chỉ và kết nối đến gateway1. Tại đây địa chỉ của B lại đợc phân tích và gateway1 xác định đợc thuê bao B đợc kiểm soát bởi gateway2. Nó sẽ thiết lập một phiên liên kết với gateway2. Các thông tin báo hiệu mà gateway1 nhận đợc từ PSTN sẽ đợc chuyển đổi thích hợp sang dạng gói và truyền đến gateway2. Tại gateway2, các gói tin lại đợc chuyển đổi ngợc lại và truyền sang mạng PSTN. Mạng PSTN có nhiệm vụ định tuyến cuộc gọi đến thuê bao B. Các thông tin trả lời sẽ đợc chuyển đổi ngợc lại qua gateway2 đến gateway1. Sau khi cuộc gọi đợc thiết lập, các gateway có nhiệm vụ chuyển đổi giữa các gói tin thoại trên mạng IP và các luồng PCM trên mạng PSTN. Hình 1.3. Điện thoại IP Sử dụng công nghệ IP đa đến cho ngời dùng sự linh hoạt trong các phơng tiện truyền thông vật lý: đờng POTS, ADSL, ISDN, kênh truyền dữ liệu, cáp đồng trục, máy vệ tinh, dây xoắn đôi và cả sự linh hoạt về các địa chỉ vật lý. Từ đó, các mạng đ- Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 8 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học ợc phân bố rộng rãi nhằm vận chuyển Web, Email và chia sẻ dữ liệu; nó có thể là cơ sở để kết nối các cá nhân, các thơng nghiệp, trờng học, 2. Các ứng dụng của điện thoại IP Giao tiếp thoại sẽ vẫn là dạng giao tiếp cơ bản của con ngời. Mạng điện thoại công cộng không thể bị đơn giản thay thế, thậm chí thay đổi trong thời gian tới. Mục đích tức thời của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP là tái tạo lại khả năng của điện thoại với một chi phí vận hành thấp hơn nhiều và đa ra các giải pháp kỹ thuật bổ sung cho mạng PSTN. Điện thoại có thể đợc áp dụng cho gần nh mọi yêu cầu của giao tiếp thoại, từ một cuộc đàm thoại đơn giản cho đến một cuộc gọi hội nghị nhiều ngời phức tạp. Chất lợng âm thanh đợc truyền cũng có thể biến đổi tuỳ theo ứng dụng. Ngoài ra, với khả năng của Internet, dịch vụ điện thoại Ip sẽ cung cấp thêm nhiều tính năng mới. Ta có thể xem một vài ứng dụng trớc mắt của điện thoại: Thoại thông minh: Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu: rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ động. Nhng nó hoàn toàn ngớ ngẫn. Nó chỉ có một số phím để điều khiển. Trong những năm gần đây, ngời ta đã cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau là đến các Server. Nhng mọi cố gắng đều bị thất bại do sự tồn tại của các hệ thống có sẵn. Internet sẽ thay đổi điều này. Kể từ khi Internet phủ khắp toàn cầu, nó đã đợc sử dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu. Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại tồn tại một mối liên hệ. Internet cung cấp cách giám sát và điều khiển các cuộc thoại một cách tiện lợi hơn. chúng ta có thể thấy đợc khả năng kiểm soát và điều khiển các cuộc thoại thông qua mạng Internet. Dịch vụ điện thoại Web: World Wide Web đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách hàng của các doanh nghiệp. Điện thoại Web hay bấm số (click to dial) cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đa thêm các phím bấm lên trang Web để kết nối tới hệ Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 9 Khoa: Công Nghệ Thông Tin Khóa luận tốt nghiệp đại học thống điện thoại của họ. Dịch vụ bấm số là cách dễ nhất và an toàn nhất để đa thêm các kênh trực tiếp từ trang Web của bạn vào hệ thống điện thoại. Truy cập các trung tâm trả lời điện thoại: Truy nhập đến các trung tâm phục vụ khách hàng qua mạng Internet sẽ thúc đẩy mạnh mẽ thơng mại điện tử. Dịch vụ này sẽ cho phép một khách hàng có câu hỏi về một sản phẩm đợc chào hàng qua Internet đợc các nhân viên của công ty trả lời trực tuyến. Dịch vụ fax qua IP: Nếu bạn gửi nhiều Fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nớc ngoài thì việc sử dụng dịch vụ Internet Faxing sẽ giúp bạn tiết kiệm đợc tiền và cả kênh thoại. Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet. Hàng năm, thế giới tốn hơn 30 tỷ USD cho việc gửi Fax đờng dài. Nhng ngày nay Internet Fax đã làm thay đổi điều này. Việc sử dụng Internet không những đợc mở rộng cho thoại mà còn cho cả dịch vụ Fax. Khi sử dụng dịch vụ thoại và Fax qua Internet, có hai vấn đề cơ bản: + Những ngời sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chơng trình phần mềm chẳng hạn Quicknets Internet PhoneJACK. Cấu hình này cung cấp cho ngời sử dụng khả năng sử dụng thoại qua Internet thay cho sử dụng điện thoại để bàn truyền thống. + Kết nối một gateway thoại qua Internet với hệ thống điện thoại hiện hành. Cấu hình này cung cấp dịch vụ thoại qua Internet giống nh việc mở rộng hệ thống điện thoại hiện hành của bạn. 3. Lợi ích của IP telephony Nếu nh trớc kia việc tổ chức triển khai lực lợng chỉ có thể thực hiện đợc trên các mạng riêng lẽ để điều khiển quá trình trao đổi dữ liệu, tiếng nói và video truyền thống. Phơng pháp này đòi hỏi nhiều chi phí cho việc cài đặt, duy trì và tái tạo. Đặc biệt, khi mạng đang tồn tại dới dạng vật lý thì việc tích hợp các chức năng, công cụ là rất khó thực hiện và bị hạn chế về tính hiệu quả, tác dụng và tiềm lực. Nguyễn Văn Hùng Lớp: 43 A 10