Giải pháp mở rộng hệ thống VOIP với giao thức SIP và các phần mềm mã nguồn mở cho hạ tầng nghiệp vụ ngành thuế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THANH LONG

GIẢI PHÁP MỞ RỘNG HỆ THỐNG VOIP
VỚI GIAO THỨC SIP VÀ CÁC PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ
CHO HẠ TẦNG NGHIỆP VỤ NGÀNH THUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2015
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THANH LONG

GIẢI PHÁP MỞ RỘNG HỆ THỐNG VOIP
VỚI GIAO THỨC SIP VÀ CÁC PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ
CHO HẠ TẦNG NGHIỆP VỤ NGÀNH THUẾ

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HOÀNG XUÂN TÙNG

Hà Nội - 2015
2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt đƣợc trong luận văn là sản phẩm của riêng cá
nhân tôi, không sao chép lại của ngƣời khác. Trong toàn bộ nội dung của luận văn
những điều đƣợc trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là đƣợc tổng hợp từ nhiều
nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và đƣợc trích
dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy
định cho lời cam đoan của mình.
Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2015

Nguyễn Thanh Long

3


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ 6
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................. 7
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 9
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 10
CHƢƠNG 1. HIỆN TRẠNG MẠNG VOIP NGÀNH THUẾ ..... Error! Bookmark
not defined.
1.1. Mô hình kết nối mạng VoIP ngành Thuế .... Error! Bookmark not defined.
1.2. Hiện trạng sử dụng....................................... Error! Bookmark not defined.

1.3. Các vấn đề tồn tại ........................................ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ........ Error! Bookmark not defined.
2.1. Giải pháp nâng cấp hệ thống ....................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Giải pháp mở rộng hệ thống bằng Opensource ..........Error! Bookmark not
defined.
2.3. Phân tích lựa chọn giải pháp........................ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3. CÔNG NGHỆ HỖ TRỢ .................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Giao thức báo hiệu ....................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Giao thức SCCP .................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Giao thức báo hiệu H.323 ..................... Error! Bookmark not defined.
3.1.3. Giao thức báo hiệu SIP.......................... Error! Bookmark not defined.
3.1.4. So sánh và lựa chọn giao thức báo hiệu Error! Bookmark not defined.
3.2. Phần mềm tổng đài thoại IP hỗ trợ SIP phổ biến .......Error! Bookmark not
defined.
3.2.1. Asterisk .................................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.2. FreeSWITCH......................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Lựa chọn các công nghệ hỗ trợ triển khai ... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 4. TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ ......... Error! Bookmark not defined.
4.1. Triển khai giải pháp ..................................... Error! Bookmark not defined.
4.2. Mô hình triển khai ....................................... Error! Bookmark not defined.
4.3. Phần mềm và thông số máy chủ .................. Error! Bookmark not defined.

4


4.3.1. Máy chủ tổng đài thoại (FusionPBX và FreePBX).... Error! Bookmark
not defined.
4.3.2. Máy chủ solarwinds .............................. Error! Bookmark not defined.
4.3.3. Phần mềm SIPp ..................................... Error! Bookmark not defined.
4.4. Đánh giá hệ thống ........................................ Error! Bookmark not defined.

4.4.1. Đánh giá năng lực hệ thống................... Error! Bookmark not defined.
4.4.2. Đánh giá chất lƣợng cuộc gọi................ Error! Bookmark not defined.
4.5. Thực hiện đánh giá chất lƣợng hỗ trợ.......... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ............... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 11

5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
B2BUA

Back-to-back user agent

CDR

Call Detail Record

CMR

Call Management Record

CNTT

Công nghệ Thông tin

CT

Cục Thuế

CUCM

Cisco Unified Communications Manager

MCU

Multipoint Control Unit

MOS

Mean Opinion Score

IVR

Interactive Voice Response

PBX

Private Branch Exchange

TCT

Tổng cục Thuế

RTP

Real-time Transport Protocol

SCCP

Skinny Call Control Protocol

SDP

Session Description Protocol

SIP

Session Initiation Protocol

VoIP

Voice over Internet Protocol

WAN

Wide Area Network

6


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Bảng ƣớc lƣợng chi phí khi nâng cấp....... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1. Các bản tin SCCP đăng ký phone ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2. Các bản tin SCCP kiểm tra trạng thái và cảnh báo .Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.3. Các bản tin SCCP khi nhấc điện thoại ..... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4. Các bản tin SCCP khi thực hiện cuộc gọi Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5. Các bản tin yêu cầu của SIP ..................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6. Tổng thể các bản tin đáp ứng của SIP ...... Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.7. Chi tiết các bản tin đáp ứng của SIP ........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.8. Các thành phần trong bản tin yêu cầu SIP Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.9. Các thành phần trong bản tin đáp ứng SIP ..............Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.10.Bảng so sánh giao thức báo hiệu SIP và H.323 .....Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.1. Bảng thông số máy chủ tổng đài FreePBX .............Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.2. Bảng thông số máy chủ tổng đài FusionPBX .........Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.3. Bảng chất lƣợng cuộc gọi ......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.4. Bảng thông số máy chủ giám sát Solarwinds ..........Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.5. Bảng thông số máy chủ chạy SIPp ........... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.6. Các tham số thực hiện kiểm thử hiệu năng .............Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.7. Kết quả kiểm thử hiệu năng trên tổng đài FreePBX ..... Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.8. Kết quả kiểm thử hiệu năng trên tổng đài FusionPBX . Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.9. Bảng kết quả cuộc gọi giữa 2 IP Phone.... Error! Bookmark not defined.
7


Bảng 4.10.Bảng kết quả cuộc gọi giữa hệ thống CUCM và FreePBX .............Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.11.Các thông số chính trong bản ghi CDR Reports ...Error! Bookmark not
defined.
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình kết nối logic mạng VoIP ngành Thuế .......Error! Bookmark not

defined.
Hình 2.1. Mô hình giải pháp nâng cấp hệ thống ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2. Mô hình giải pháp mở rộng ...................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1. Các thành phần trong mạng SCCP ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2. Cấu trúc bản tin SCCP.............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3. Các thành phần trong mạng H.323 ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4. Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323 ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Giao thức báo hiệu H.323......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6. Thiết lập báo hiệu H.323 trực tiếp giữa hai thiết bị đầu cuối............Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.7. Thiết lập báo hiệu H.323 định tuyến qua Gatekeeper ... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.8. Báo hiệu đƣợc định tuyến thông qua 02 Gatekeeper .... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.9. Báo hiệu trực tiếp giữa hai thiết bị đầu cuối trên hai vùng dịch vụ ..Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.10.Các thành phần trong mạng SIP .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11.Cơ chế hoạt động theo máy chủ Proxy ... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12.Cơ chế hoạt động theo máy chủ Redirect Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13.Cơ chế hoạt động theo máy chủ B2BUA Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14.Sơ đồ tổng quát của Asterisk .................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.15.Kiến trúc của Asterisk ............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.16.Kiến trúc của FreeSWITCH .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1. Mô hình triển khai .................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2. Mô hình đánh giá năng lực hệ thống ........ Error! Bookmark not defined.
8


Hình 4.3. Thời gian đáp ứng cho các cuộc gọi của FreePBX .Error! Bookmark not
defined.

Hình 4.4. Thời gian đáp ứng cho các cuộc gọi của FusionPBX ... Error! Bookmark
not defined.
Hình 4.5. Mô hình đánh giá chất lƣợng cuộc gọi ..... Error! Bookmark not defined.

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành nội dung luận văn này tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ từ
cơ quan, đoàn thể và cá nhân.
Trƣớc hết tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Công
nghệ thông tin, trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình
giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập tại
trƣờng.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Hoàng Xuân Tùng – Ngƣời
thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn tôi trong quá trình xây dựng và hoàn thành luận văn
này.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè những
ngƣời luôn động viên, giúp đỡ tôi rất nhiệt tình để hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2015
Học viên

9


Nguyễn Thanh Long

MỞ ĐẦU
Xu hƣớng thoại qua nền IP (VoIP - Voice over Internet Protocol) ngày càng
đƣợc phát triển mạnh trong các năm qua, lợi ích của công nghệ này ngày càng đƣợc
thể hiện rõ. Chất lƣợng cuộc gọi dùng công nghệ này không thua kém công nghệ
thoại truyền thống mà còn hỗ trợ nhiều dịch vụ giá trị gia tăng mà điện thoại truyền
thống không thể làm đƣợc hay chi phí rất đắt. Tại việt nam, cùng với sự phát triển

mạnh mẽ của mạng Internet với công nghệ cáp quang và chi phí ngày càng giảm
nên việc áp dụng Voice over Internet ngày càng phổ biến. Một số nhà cung cấp
dịch vụ đã phát triển trên hệ thống này từ khá lâu nhƣ các dịch vụ giá trị gia tăng,
các nhà cung cấp dịch vụ thoại Telco, hệ thống chăm sóc khách hàng....
Không nằm ngoài xu hƣớng phát triển chung, Tổng cục Thuế cũng đã đầu tƣ
hệ thống VoIP từ những năm 2010 và đƣợc mở rộng vào năm 2011 với chức năng
tổng đài thoại cho Cục Công nghệ Thông tin - Tổng cục Thuế và tổng đài nội bộ
trong ngành từ Tổng cục đến 63 Cục Thuế. Việc kết nối thông qua mạng hạ tầng
truyền thông thông suốt của ngành Tài chính từ cấp trung ƣơng đến các địa phƣơng
(Cục và Chi cục Thuế). Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại hệ thống phát sinh một số
vấn đề sau:
10


- Hệ thống hoạt động trên phiên bản cũ, không cập nhật đƣợc các tính năng
tối ƣu của công nghệ. Các thiết bị sử dụng đã hết khấu hao, không còn đƣợc hỗ trợ
xử lý các lỗi từ hãng cung cấp.
- Một số tính năng yêu cầu cho công việc chƣa đƣợc đầu tƣ, số lƣợng license
đã mua không đủ đáp ứng số lƣợng ngƣời dùng nếu mở rộng đến các phòng ban
khác.
- Mô hình ứng dụng ngành Thuế đang chuyển dần từ phân tán thành tập
trung, nên mọi đầu mối hỗ trợ sẽ tập trung về Tổng cục Thuế. Hàng năm, với trên
10000 cuộc gọi hỗ trợ qua điện thoại về ứng dụng và hệ thống (theo thống kê từ
báo cáo hàng năm của Cục CNTT). Do đó, vấn đề đáp ứng chất lƣợng hỗ trợ đòi
hỏi ngày càng cao, nhƣng hệ thống hiện tại chƣa hỗ trợ cho việc đánh giá này.
Trên cơ sở đó, trong luận văn này tôi đã đề xuất phƣơng án mở rộng hệ thống
VoIP hiện tại nhằm đáp ứng một số yêu cầu sau: Mở rộng về số lƣợng ngƣời dùng;
Xây dựng một số tính năng mới đáp ứng cho yêu cầu công việc. Sau khi phân tích
tôi đã chọn phƣơng án mở rộng bằng cách sử dụng giao thức SIP và các phần mềm
mã nguồn mở có thể đáp ứng tốt các yêu cầu trên.

Tiến hành kiểm thử theo các bƣớc đã đề xuất trong giải pháp đã phân tích, tôi
rút ra đƣợc một số kết quả nhƣ sau:
- Hệ thống đƣợc mở rộng và đáp ứng tốt các yêu cầu của công việc bao gồm:
kết nối tốt đến hệ thống tổng đài đang chạy của Tổng cục Thuế qua giao thức SIP,
giúp mở rộng số lƣợng ngƣời dùng; Các thông tin của chức năng ghi âm cuộc gọi
chi tiết giúp đánh giá đƣợc chất lƣợng hỗ trợ ngƣời dùng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2009), Tổng đài Asterisk và công nghệ VoIP, Đồ án
tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
Tiếng Anh
[2]. Cisco System. (2008), Cisco Voice over IP (CVOICE), Volume 1, Version 6.0.
Cisco System Learning, pp. 12-19
[3]. Cisco System. (2014), Cisco MediaSense Version 10.5 Data Sheet, Cisco
and/or its affiliates, pp. 1
[4]. Charles P.Wright, Olivier Jacques, Richard Gayraud, Robert Day, Many
contributors (21/04/2014). SIPp reference documentation
[5]. Jonathan Davidson, James Peters, Manoj Bhatia, Satish Kalidindi, Sudipto
Mukherjee. Voice over IP Fundamentals, 2nd Edition. Cisco Press.

11


[6]. Jonathan Levin. (2005), VoIP - Voice over Internet Protocol , Technologeeks,
pp. 49-55
[7]. Solarwinds Incorporated. (1995-2014), VoIP and Network Quality Manager
Administrator Guide, Version 4.2, pp.35-41
[8]. Schmooze Com Inc., The FreePBX Project, and
/>[9]. Packetizer. Copyright © 2015, H.323 versus SIP:
Packetizer, Inc.

A

Compare,

[10]. The FusionPBX Project. © Copyright 2008-2015,
and
[11]. The FreeSWITCH Project, />[12]. RFC 3261. SIP - Session Initiation Protocol
[13]. RFC 2327. SDP - Session Description Protocol
[14]. />[15]. />[16]. />
12