Tìm hiểu công nghệ nền các loại hình dịch vụ VOIP theo chuẩn H323

Tìm hiểu công nghệ nền các loại hình dịch vụ VOIP theo chuẩn h323 Sự phát triển của mạng Internet là một bước ngoặt lớn mang đậm chất lịch sử trong lĩnh vực công nghệ thông tin . Nó có tác động to lớn và tích cực không chỉ riêng trong lĩnh vực công nghệ thông tin mà còn cả trong lĩnh vực đời sống xã hội. Nó làm thay đổi tư duy, khả năng nhận thức, tăng cường khả năng hiểu biết về thế giới quan, thúc đẩy xã hội phát triển một cách nhanh chóng. Sự bùng nổ của Internet không chỉ là sự gia tăng số lượng của các nhà khai thác dịch vụ, số người tham gia mà còn tăng về số lượng dịch vụ và chất lượng dịch vụ. Nếu trước đây chúng ta biết đến Internet như là một nguồn để tìm kiếm thông tin, giải trí thì ngày nay, Internet còn đưa thêm rất nhiều dịch vụ mới và đa phần những dịch vụ này rất gần gũi thân thiết với con người như dịch vụ thư điện tử, dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ thương mại điện tử… Và gần đây nhất là dịch vụ điện thoại Internet (VoIP).Bắt đầu từ năm 1994, truyền thông Internet bắt đầu được thử nghiệm và phát triển mạnh mẽ từ năm 1995. Hiện nay truyền thông qua mạng Internet đã phát triển rất mạnh và với rất nhiều ứng dụng như điện thoại, thư thoại, fax, hội nghị video, chia sẻ tài liệu…Điện thoại IP sẽ là một xu thế không thể tránh khỏi, sẽ dần dần thay thế điện thoại truyền thống. Việc tìm hiểu và xây dựng các ứng dụng dựa trên công nghệ VoIP là điều cần thiết và sẽ mang lại những lợi ích to lớn. Để có thể triển khai VoIP, người ta đã đưa ra các bộ giao thức hỗ trợ và một trong số các bộ giao thức đó là giao thức H323. H323 là bộ giao thức truyền thoại, hình ảnh và số liệu một cách đồng thời qua mạng chuyển mạch gói như Internet theo phương thức truyền tin đa phương tiện thời gian thực. Tuân theo chuẩn H.323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tới vấn đề tương thích.Vì những lý do trên mà chúng em đã lựa chọn đề tài: ”Tìm hiểu công nghệ nền các loại hình dịch vụ VoIP theo chuẩn H323” làm đề tài nghiên cứu và xây dựng bài tập lớn cho môn học. Với vốn kiến thức và nguồn tài liệu hạn chế, thời gian có hạn nên báo cáo còn có nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được ý kiến phản hồi từ cô giáo và các bạn. Và chúng em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan đã giúp chúng em thực hiện bài tập lớn này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

─────── * ───────

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

Đề13:

Tìm Hiểu Công Nghệ Nền Các Loại Hình Dịch Vụ

VOIP Theo Chuẩn H323

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Trung Đức 20111423 CNTT&TT 1.2 K56

Vũ Ngọc Bình 20111178 CNTT&TT 1.2 K56

Nguyễn Duy Tuấn 20112434 CNTT&TT 1.2 K56

Giáo viên hướng dẫn :

PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

Phân công công việc 4

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 5

I.Tổng quan về VOIP: 5

II.Ưu nhược điểm của công nghệ VOIP: 6

III Các mô hình và dịch vụ truyền thanh trong VOIP: 7

1 Các mô hình trong VOIP: 7

2 Dịch vụ truyền thanh với VOIP: 8

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ H323 DÙNG TRONG VOIP 10

I.Tổng quan về H323 dùng trong VOIP: 10

II.Tìm hiểu giải pháp H323 với Videoconferencing(hội nghị truyền hình): 15

1 Videoconferencing: 15

2 Giải pháp công nghệ H323 trong Videoconferencing: 15

3 So sánh H323 với SIP trong dịch vụ Videoconferencing: 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển của mạng Internet là một bước ngoặt lớn mang đậm chất lịch sử tronglĩnh vực công nghệ thông tin Nó có tác động to lớn và tích cực không chỉ riêng trong lĩnhvực công nghệ thông tin mà còn cả trong lĩnh vực đời sống xã hội Nó làm thay đổi tư duy,khả năng nhận thức, tăng cường khả năng hiểu biết về thế giới quan, thúc đẩy xã hội pháttriển một cách nhanh chóng Sự bùng nổ của Internet không chỉ là sự gia tăng số lượng củacác nhà khai thác dịch vụ, số người tham gia mà còn tăng về số lượng dịch vụ và chất lượngdịch vụ Nếu trước đây chúng ta biết đến Internet như là một nguồn để tìm kiếm thông tin,giải trí thì ngày nay, Internet còn đưa thêm rất nhiều dịch vụ mới và đa phần những dịch vụnày rất gần gũi thân thiết với con người như dịch vụ thư điện tử, dịch vụ đa phương tiện,dịch vụ thương mại điện tử… Và gần đây nhất là dịch vụ điện thoại Internet (VoIP)

Bắt đầu từ năm 1994, truyền thông Internet bắt đầu được thử nghiệm và phát triểnmạnh mẽ từ năm 1995 Hiện nay truyền thông qua mạng Internet đã phát triển rất mạnh vàvới rất nhiều ứng dụng như điện thoại, thư thoại, fax, hội nghị video, chia sẻ tài liệu…

Điện thoại IP sẽ là một xu thế không thể tránh khỏi, sẽ dần dần thay thế điện thoạitruyền thống Việc tìm hiểu và xây dựng các ứng dụng dựa trên công nghệ VoIP là điều cầnthiết và sẽ mang lại những lợi ích to lớn Để có thể triển khai VoIP, người ta đã đưa ra các

bộ giao thức hỗ trợ và một trong số các bộ giao thức đó là giao thức H323 H323 là bộ giaothức truyền thoại, hình ảnh và số liệu một cách đồng thời qua mạng chuyển mạch gói nhưInternet theo phương thức truyền tin đa phương tiện thời gian thực Tuân theo chuẩn H.323,các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt độngcùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tớivấn đề tương thích

Vì những lý do trên mà chúng em đã lựa chọn đề tài: ”Tìm hiểu công nghệ nền các loạihình dịch vụ VoIP theo chuẩn H323” làm đề tài nghiên cứu và xây dựng bài tập lớn chomôn học Với vốn kiến thức và nguồn tài liệu hạn chế, thời gian có hạn nên báo cáo còn cónhiều thiếu sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến phản hồi từ cô giáo và các bạn Vàchúng em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan đã giúp chúng em thựchiện bài tập lớn này

Nguyễn Trung Đức - Tìm hiểu các mô hình VOIP và các loại dịch vụ truyền âm thanh qua mạng.

-Đề xuất và tìm hiểu về Videoconferencing

Vũ Ngọc Bình

- Tìm hiểu giải pháp công nghệ H323 dùng trong VOIP

- Tìm hiểu cấu trúc và hoạt động của hệ thống conferencing

Nguyễn Duy Tuấn

- Đặc điểm và chất lượng dịch vụ của giải pháp công nghệ H323 trong Videoconferencing

- So sánh với giải pháp công nghệ SIP đối với cùng dịch

vụ Conferencing

Phân công công việc

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VOIP

I Tổng quan về VOIP:

VOIP(voice over IP) là công nghệ truyền thoại sử dụng hạ tầng mạng IP.Nguyên tắc VoIP gồm việc số hoá tín hiệu giọng nói, nén tín hiệu đã số hoá, chiatín hiệu thành các gói và truyền những gói số liệu này trên nền IP Đến nơi nhận,các gói số liệu được ghép lại, giải mã ra tín hiệu analog để phục hồi âm thanh

Trong dịch vụ điện thoại IP có thể có sự tham gia của 3 loại đối tượng cung cấpdịch vụ như sau:

 Nhà cung cấp Internet ISP

 Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet ITSP

 Nhà cung cấp dịch vụ trong mạng chuyển mạch kênh

Để sử dụng điện thoại IP, người sử dụng cần thông qua mạng Internet và cácchương trình ứng dụng cho điện thoại IP Khách hàng sẽ sử dụng dịch vụ điện thoại IPbằng cách sử dụng các chương trình ứng dụng dùng cho điện thoại IP, cùng với việcthông qua truy cập internet để thực hiện các cuộc đàm thoại Với người sử dụng trênmạng chuyển mạch kênh, họ sẽ truy nhập vào ISP hoặc ITSP thông qua các điểm truynhập trong mạng chuyển mạch kênh

Áp dụng VoIP sẽ khai thác được tính hiệu quả của mạng truyền số liệu, khai thác tínhlinh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP Tuy nhiên VoIP cũngphức tạp và đòi hỏi giải quyết nhiều vấn đề

II Ưu nhược điểm của công nghệ VOIP:

1 Ưu điểm của VoIP:

 Giảm chi phí cuộc gọi: Đây ưu điểm nổi bật nhất của điện thoại IP bởi vì sovới dịch vụ điện thoại hiện tại thì khả năng cung cấp những cuộc gọi đườngdài giá rẻ là có chất lượng chấp nhận được Sở dĩ chi phí thấp là do tín hiệuthoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao,

kỹ thuật nén thoại tốt, tốc độ xử lý của bộ vi xử lý nhanh, điều đó cho phéptruyền thoại theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tàinguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ

 Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu

 Khả năng mở rộng: Sự mềm dẻo trong việc bổ sung các dịch vụ trong mạnginternet đã giúp cho dịch vụ điện thoại IP có khả năng mở rộng dễ dàng hơn

so với điện thoại truyền thống

 Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Do việctruyền gói diễn ra thông qua mạng IP nên chỉ cần nhận biết được địa chỉđích là đủ, không cần thiết lập kênh

 Quản lý băng thông: Trong điện thoại IP, khi một cuộc gọi diễn ra, nếu lưulượng của mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lượng thoạitốt nhất có thể; nhưng khi lưu lượng của mạng cao, mạng sẽ hạn chế băngthông của từng cuộc gọi ở mức duy trì chất lượng thoại chấp nhận đượcnhằm phục vụ cùng lúc được nhiều người nhất

 Nhiều tính năng dịch vụ

 Khả năng multimedia: Trong một “cuộc gọi” người sử dụng có thể vừa nóichuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hayxem hình ảnh của người nói chuyện bên kia

2 Nhược điểm:

 Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyểnmạch gói là rất khó thực hiện bởi vì độ trễ không cố định của các gói thôngtin khi truyền trên mạng cũng như không có một cơ chế nào đảm bảo choviệc không xảy ra mất gói khi truyền Để có được một dịch vụ thoại chấpnhận được, cần phải kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe:

tỉ số nén lớn, có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thấtlạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh đểkhông làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn Đồng thời phải nâng cấp cơ sở hạtầng mạng cũng như phải có một cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality

of Service) Những điều này đã làm cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trởnên phức tạp hơn

 Vấn đề bảo mật: do truyền thoại qua mạng internet nên không có gì là đảmbảo bí mật khi cuộc thoại đang đang diễn ra

III Các mô hình và dịch vụ truyền thanh trong VOIP:

1 Các mô hình trong VOIP:

Về cơ bản có thể chia cấu trúc kết nối trong các ứng dụng dịch vụ thoạiInternet thành ba loại:

 Mô hình kết nối PC với PC

 Mô hình kết nối PC với Máy thoại

 Mô hình kết nối Máy thoại với Máy thoại

1.1 Mô hình kết nối PC to PC:

Hình 3: Mô hình kết nối PC với PCTrong mô hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, mộtmicrophone, một speaker và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông quamodem hoặc card mạng Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và haimáy tính đã có thể trao đổi các tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet.Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hoá và giải mã, nén vàgiải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện Trong mô hình này chỉ có nhữngmáy tính nối với cùng một mạng mới có khả năng trao đổi thông tin với nhau

Khi thực hiệu kết nối PC với PC về mặt hình thức có thể chia làm hai loại:

 Kết nối thông qua mạng LAN hoặc một mạng IP

 Kết nối giữa một PC trong mạng IP này mới một PC trong mạng IP khácthông qua mạng PSTN

1.2 Mô hình kết nối PC to Phone:

Hình 4: Mô hình kết nối PC to Phone

Mô hình PC với Phone là một mô hình được cải tiến hơn so với mô hình

PC với PC Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện

cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại Trong mô hình này mạngInternet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt đó làGateway Đây là mô hình cơ sở để dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet vàmạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa dịch vụ khác.

Đối với các kết nối PC với Phone, do có sự chuyển tiếp từ mạng Internet sangmạng PSTN nên bao giờ cũng có sự tham gia của Gateway

Một số tình huống kết nối PC với máy thoại:

 Một mạng LAN/Một nhà quản trị vùng

 Hai mạng LAN/Một Gatekeeper/Một nhà quản trị vùng

 Hai mạng LAN/Hai Gatekeeper/Một nhà quản trị vùng

 Hai mạng LAN/Hai nhà quản trị vùng/Có kết nối trực tiếp với nhau

 Hai mạng LAN/Hai nhà quản trị vùng/Kết nối thông qua Gatekeepertrung gian

1.3 Mô hình kết nối Phone to Phone:

Hình 5 Mô thình kết nối Phone to PhoneĐây là mô hình mở rộng của mô hình PC với Phone sử dụng Internet làm

phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN Tất cả các mạng PSTN đều kết nối

với mạng Internet thông qua các gateway Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN

sẽ kết nối đến gateway gần nhất Tại gateway địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích Đồng thời gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thànhdạng số sau đó mã hoá, nén, đóng gói và gửi qua mạng Mạng đích cũng được

kết nối với gateway và tại gateway đích, địa chỉ lại được chuyển đổi trở lại

thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã chuyển đổi ngược lại

thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến đích

3 Dịch vụ truyền thanh với VOIP:

III.1 Thoại VOIP:

Là dịch vụ thoại trên nền IP Sử dụng máy tính hoặc IP Phone để thực hiện

chức năng thoại như với các điện thoại thông thường

III.2 Voice Mail:

Voicemail là máy trả lời kỹ thuật số, nhưng không giống như một máy trả

lời bình thường, người dùng có thể nghe các tin nhắn từ bất cứ đâu và khôngchỉ từ chiếc điện thoại di động của bạn mà còn có thể nghe từ Internet và

thậm chí bằng email

III.3 Voice chat:

 Là một hình thức hiện đại của giao tiếp sử dụng Internet

 Các phương tiện giao tiếp với chat voice là qua các phaand mềm trung gian chủ yếu là Skype , Yahoo Messenger, AOL Instant Messenger hoặc

Windows Live Messenger

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ H323 DÙNG

TRONG VOIP

I.Tổng quan về H323 dùng trong VOIP:

Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng kỹ thuật cho truyền thoại, hình ảnh và số liệumột cách đồng thời qua các mạng IP, bao gồm cả Internet Tuân theo chuẩn H.323,các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạtđộng cùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phảiquan tâm tới vấn đề tương thích

H.323 cũng cung cấp các tiêu chuẩn về độ trễ cho các tín hiệu âm thanh, địnhnghĩa mức ưu tiên trong việc chuyển tải các tín hiệu yêu cầu thời gian thực trongtruyền thông Internet

1 Chồng giao thức trong H323:

H323 bao gồm các chuẩn sau:

 H.245: khuyến nghị về báo hiệu điều khiển truyền thông multimedia

 H.225.0: Đóng gói và đồng bộ các dòng thông tin đa phương tiện (thoại,truyền hình, số liệu) Khuyến nghị này bao gồm giao thức RTP/RTCP vàcác thủ tục điều khiển cuộc gọi Q.931 (DSS 1)

 Các chuẩn nén tín hiệu thoại: G.711 (PCM 64 kbps), G.722, G.723,G.728, G.729

 Các chuẩn nén tín hiệu video: H.261, H.263

 T.120: Các chuẩn cho các ứng dụng chia sẻ số liệu

Hình 3: Chồng giao thức H.323.

IV Cấu trúc hệ thống H323:

Cấu trúc hệ thống H323:

Hình 4: Cấu trúc hệ thống H323

Hệ thống H.323 bao gồm các thành phần:

Thiết bị đầu cuối H323:

Các thành phần chức năng của một thiết bị đầu cuối H.323 được miêu tả như hình

vẽ dưới đây:

Hình 5: Thiết bị đầu cuối H323 (H323 Terminal)

 Các phần giao tiếp với người sử dụng

 Các bộ codec (Audio và video)

 Phần trao đổi dữ liệu từ xa (telematic)

 Lớp (layer) đóng gói (chuẩn H.225.0 cho việc đóng gói

multimedia)

 Phần chức năng điều khiển hệ thống

 Và giao diện giao tiếp với mạng LAN

Đây là điểm đầm cuối của LAN cung cấp thông tin thời gian thực, hai chiều.Tất cả các đầu cuối H.323 đều yêu cầu hỗ chợ H.245, H.225, Q.931, trạng thái côngnhận đăng kí RAS (Registration Admission Status) và các giao thức truyền dẫn thờigian thực RTP (Real-time transport protocol)

H.245 được dùng để điều khiển việc sử dụng kênh, trong khi H.225 hoặc Q.931 đượcdùng cho báo hiệu cuộc gọi, thiết lập và xóa cuộc gọi

RTP được dùng như một giao thức truyền dẫn mang thông tin lưu thoại RAS được sửdụng bởi điểm cuối để tương tác với gatekeeper Một đầu cuối H.323 có thể truyềnthông với một đầu cuối H.323 khác, một gateway H.323 hoặc một MCU

H.323 gateway:

Gateway mang các tính năng phục vụ cho hoạt động tương tác của các thiết bịtrong hệ thống với các thiết bị trong mạng chuyển mạch kênh như PSTN, ISDN, H.323 gateway được đặt ở giữa các thành phần trong hệ thống H.323 với các thiết

bị nằm trong các hệ thống khác (các mạng chuyển mạch kênh SCN) Nó phải cungcấp tính năng chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu truyền và chuyển đổi thủ tục mộtcách thích hợp giưa mạng LAN các loại mạng mà gateway kết nối tới, đó là:

 Thực hiện chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu thoại, video, số liệu nếu cần

 Thực hiện chức năng thiết lập cuộc gọi, huỷ cuộc gọi đối với cả hai phíamạng LAN và mạng chuyển mạch kênh (SCN - Switched Circuit Network)

Nhìn chung, thiết bị cổng có nhiệm vụ phản ánh đặc tính của một điểm cuốiH.323 trong mạng LAN tới một thiết bị cuối trong mạng chuyển mạch kênh vàngược lại nhằm tạo ra tính trong suốt đối với người sử dụng

Các gateway có thể liên kết với nhau thông qua mạng chuyển mạch kênh để cungcấp khả năng truyền thông giữa các thiết bị đầu cuối H.323 không nằm trong cùngmột mạng LAN

Cấu trúc của Gateway bao gồm :

 Khối chức năng của thiết bị H.323, khối chức năng này có thể là chức năngđầu cuối (để giao tiếp với một terminal trong hệ thống H.323) hoặc chứcnăng MCU (để giao tiếp với nhiều terminal)

 Khối chức năng của thiết bị chuyển mạch kênh, mang chức năng giao tiếpvới một hay nhiều thiết bị đầu cuối trong mạng chuyển mạch kênh

Khối chức năng chuyển đổi, bao gồm chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu và chuyểnđổi thủ tục

Gatekeeper:

Gatekeeper cung cấp các dịch vụ điều khiển cuộc gọi cho các điểm cuối trong

hệ thống H.323 Gatekeeper là tách biệt với các thiết bị khác trong hệ thống về mặtlogic, tuy nhiên trong thực tế thì nó có thể được tích hợp với các thiết bị khác nhưgateway, MCU

Khi có mặt trong hệ thống, gatekeeper phải cung cấp các chức năng sau:

 Dịch địa chỉ: Dịch từ địa chỉ alias hoặc một số điện thoại ảo của một điểmcuối sang địa chỉ IP tương ứng

 Điều khiển kết nạp: Điều khiển việc cho phép hoạt động của các điểm cuối

 Điều khiển băng thông: Điều khiển cấp hoặc từ chối cấp một phần băngthông cho các cuộc gọi của các thiết bị trong hệ thống

 Quản lý vùng: Thực hiện các chức năng trên với các điểm cuối H.323 đãđăng ký với gatekeeper (một vùng H.323)

Ngoài ra, GateKeeper có thể cung cấp các chức năng như báo hiệu điều khiển cuộcgọi, điều khiển cho phép cuộc gọi, quản lý băng thông, quản lý cuộc gọi, tính cước

Cấu trúc vùng được quản lý bởi Gatekeeper được trình bày trong hình sau: