Đồ án HCMUTE: Thiết kế hệ thống VoIP dựa trên nền tảng Asterisk

• Tác giả: Dương Văn Tỉnh
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Văn Ca
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống VoIP Dựa Trên Nền Tảng Asterisk
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. BỐ CỤC ĐỒ ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. KHÁI QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI
• 2.2. Các kiểu kết nối
• 2.2.1. Computer to computer
• 2.2.2. Computer to phone
• 2.2.3. Phone to phone
• 2.3. GIỚI THIỆU VỀ VOIP
• 2.3.1. Khái niệm
• 2.3.2. Ưu điểm
• 2.3.3. Nhược điểm
• 2.3.4. Các thành phần trong mạng VoIP
• 2.3.5. Cách thức hoạt động của VoIP
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ CẤU HÌNH
• 3.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG
• 3.2. THIẾT LẬP ELASTIX 4
• 3.2.1. Tạo số điện thoại (extension) nội bộ
• 3.2.2. Đăng kí và sử dụng cuộc gọi
• 3.2.3. Cấu hình giả lập của cuộc gọi ISP
• 3.2.4. Add SIP Trunk
• 3.2.5. Add Outbound Routers
• 3.2.6. Cấu hình tính năng IVR của tổng đài
• 3.2.7. Đăng kí Extension bằng IPphone thông qua Wifi Autocall
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 4.1. Thực hiện cuộc gọi nội bộ
• 4.2. Thực hiện cuộc gọi ISP
• 4.3. Thực hiện Autocall
• 4.4. Thực hiện cuộc gọi thông qua Wifi
• 4.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Thiết kế hệ thống VoIP Asterisk cho đồ án HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp HCMUTE này tập trung vào thiết kế hệ thống VoIP sử dụng nền tảng Asterisk. Mục tiêu chính là xây dựng một hệ thống tổng đài VoIP hoạt động hiệu quả, cho phép thực hiện cuộc gọi nội bộ và kết nối với các hệ thống điện thoại khác. Đồ án đề cập đến việc thiết lập và cấu hình Asterisk, bao gồm việc tạo số điện thoại nội bộ (extension), thiết lập các chức năng cơ bản của tổng đài, và mô phỏng kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Việc sử dụng smartphone và mạng Wifi để thực hiện các cuộc gọi nội bộ cũng được nghiên cứu. Đồ án tốt nghiệp HCMUTE, cụ thể là đồ án tốt nghiệp của sinh viên Dương Văn Tỉnh, nhằm ứng dụng thực tiễn giải pháp VoIP trong môi trường mạng LAN. Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu liên lạc ngày càng tăng của các doanh nghiệp và tổ chức.

1.1 Tình hình nghiên cứu hiện nay về VoIP và Asterisk

Đồ án thừa nhận sự phát triển nhanh chóng của công nghệ VoIP và nhu cầu ngày càng cao về các giải pháp tổng đài IP. VoIP đã vượt qua các hệ thống điện thoại truyền thống, mang lại hiệu quả chi phí và tính linh hoạt cao. Asterisk, với tư cách là một nền tảng mã nguồn mở mạnh mẽ, đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai các hệ thống VoIP. Đồ án tập trung vào việc ứng dụng Asterisk để xây dựng một hệ thống tổng đài đáp ứng các yêu cầu cụ thể. Tài liệu tham khảo đề cập đến nhiều công nghệ VoIP hiện có, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu của người dùng. Hệ thống VoIP được đánh giá dựa trên các tiêu chí về hiệu suất, chi phí, và khả năng mở rộng. Việc nghiên cứu sâu về Asterisk và các giao thức liên quan như SIP và IAX là then chốt cho thành công của đồ án. Đồ án cũng đề cập đến các vấn đề bảo mật trong hệ thống VoIP, đòi hỏi sự quan tâm đặc biệt trong quá trình thiết kế và triển khai. Ứng dụng Asterisk trong đồ án này nhằm mục đích cung cấp một ví dụ cụ thể về cách xây dựng và quản lý một hệ thống VoIP hiệu quả.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu và phạm vi của đồ án

Mục tiêu của đồ án là thiết kế và triển khai một hệ thống VoIP Asterisk hoàn chỉnh cho môi trường HCMUTE. Cụ thể, đồ án tập trung vào việc xây dựng mô hình tổng đài nội bộ, thiết lập các chức năng cơ bản của tổng đài, mô phỏng kết nối với ISP, và thực hiện cuộc gọi nội bộ bằng smartphone thông qua Wifi. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc lập trình Asterisk, cấu hình Asterisk, và triển khai hệ thống VoIP. Kiến trúc hệ thống VoIP được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và khả năng mở rộng. Đồ án cũng đánh giá hiệu quả của hệ thống thông qua việc thực hiện các cuộc gọi nội bộ và thực hành Asterisk trong môi trường thực tế. An ninh hệ thống VoIP được xem xét như một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế. Đồ án sử dụng các công cụ và phần mềm cần thiết để xây dựng và kiểm tra hệ thống, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của kết quả nghiên cứu. Quản trị hệ thống VoIP cũng được đề cập, bao gồm việc giám sát và bảo trì hệ thống sau khi triển khai. Điện thoại IP và các giao thức liên quan như SIP được sử dụng trong hệ thống. Việc lựa chọn các module Asterisk phù hợp cũng là một phần quan trọng của đồ án.

II. Cơ sở lý thuyết về hệ thống VoIP và Asterisk

Phần này trình bày các khái niệm cơ bản về VoIP, điện thoại IP, các giao thức như SIP và IAX, cũng như kiến trúc của hệ thống VoIP Asterisk. Nội dung bao gồm các mô hình kết nối khác nhau (máy tính với máy tính, máy tính với điện thoại, điện thoại với điện thoại), các module Asterisk cần thiết, và cấu hình Asterisk để thiết lập các chức năng tổng đài. Mạng VoIP được phân tích chi tiết, bao gồm các thành phần chính như gateway, server, và thiết bị đầu cuối. So sánh các hệ thống VoIP khác nhau cũng được đề cập đến để làm rõ sự lựa chọn sử dụng Asterisk trong đồ án. Tài liệu thiết kế hệ thống VoIP được sử dụng làm cơ sở để xây dựng hệ thống trong đồ án. Mã nguồn Asterisk được nghiên cứu và sử dụng để lập trình các chức năng cần thiết.

2.1 Tổng quan về VoIP và các giao thức liên quan

Phần này định nghĩa VoIP (Voice over Internet Protocol) là công nghệ truyền tải giọng nói qua mạng Internet. VoIP sử dụng các gói tin IP để truyền tải tín hiệu âm thanh, thay thế cho mạng điện thoại truyền thống (PSTN). Đồ án đề cập đến các ưu điểm của VoIP, chẳng hạn như chi phí thấp hơn, khả năng mở rộng và tích hợp cao. Tuy nhiên, đồ án cũng thừa nhận các nhược điểm của VoIP, bao gồm sự phụ thuộc vào chất lượng kết nối Internet và các vấn đề về bảo mật. Các giao thức quan trọng được sử dụng trong VoIP, như SIP (Session Initiation Protocol) và IAX (Inter-Asterisk eXchange), được giải thích chi tiết. SIP là giao thức chính để thiết lập, quản lý và kết thúc các cuộc gọi VoIP. IAX là một giao thức thay thế cho SIP, thường được sử dụng trong môi trường nội bộ. Đồ án phân tích cách thức hoạt động của các giao thức này và vai trò của chúng trong việc đảm bảo chất lượng cuộc gọi. Gateway VoIP đóng vai trò chuyển đổi giữa tín hiệu analog và kỹ thuật số, cho phép VoIP kết nối với mạng điện thoại truyền thống. Ứng dụng thực tế của VoIP được đề cập để chứng minh tính hữu ích của công nghệ này.

2.2 Giới thiệu về Asterisk và các thành phần chính

Phần này giới thiệu Asterisk, một nền tảng mã nguồn mở phổ biến cho việc xây dựng hệ thống VoIP. Asterisk là một PBX (Private Branch Exchange) phần mềm, cho phép tạo ra các tổng đài điện thoại với nhiều tính năng phong phú. Đồ án mô tả kiến trúc của Asterisk, bao gồm các thành phần chính như các module Asterisk, cơ sở dữ liệu, và giao diện người dùng. Các module Asterisk cho phép mở rộng chức năng của hệ thống, ví dụ như hỗ trợ các giao thức SIP, IAX, và các tính năng như IVR (Interactive Voice Response). Cấu hình Asterisk là một phần quan trọng của đồ án, bao gồm việc thiết lập các tham số, tạo tài khoản người dùng, và cấu hình các đường truyền. Mở rộng Asterisk với các module khác nhau giúp đáp ứng các yêu cầu đặc thù của hệ thống. Giải pháp VoIP Asterisk là một giải pháp linh hoạt và hiệu quả, phù hợp với nhiều loại hình doanh nghiệp. Màn hình cấu hình Asterisk được đề cập đến như là một ví dụ cụ thể về cách thức hoạt động của hệ thống. Tài liệu Asterisk được tham khảo để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của thông tin.

III. Thiết lập và cấu hình hệ thống VoIP Asterisk

Phần này mô tả chi tiết quá trình thiết lập và cấu hình hệ thống VoIP Asterisk. Nó bao gồm các bước cài đặt phần mềm, cấu hình Asterisk để hỗ trợ các chức năng cần thiết như tạo số điện thoại nội bộ, thiết lập các đường truyền đi và đến, và tích hợp với các thiết bị đầu cuối. Mô hình hệ thống VoIP được minh họa rõ ràng, thể hiện sự kết nối giữa các thành phần khác nhau. Lập trình Asterisk được sử dụng để tùy chỉnh các chức năng của hệ thống. Thực hiện cuộc gọi nội bộ và thực hiện cuộc gọi ISP được sử dụng để kiểm tra chức năng của hệ thống. Quản lý hệ thống VoIP được đề cập đến để bảo trì hệ thống một cách hiệu quả. Các vấn đề về bảo mật cũng được xem xét để đảm bảo an ninh cho hệ thống. Việc sử dụng Elastix – một giao diện đồ họa thân thiện cho Asterisk – cũng được đề cập.

3.1 Thiết lập môi trường và cài đặt Asterisk

Phần này hướng dẫn từng bước quá trình cài đặt và cấu hình Asterisk. Nó bao gồm việc chuẩn bị máy chủ, cài đặt hệ điều hành và các phần mềm cần thiết, rồi mới đến việc cài đặt Asterisk. Cấu hình Asterisk được thực hiện thông qua giao diện dòng lệnh hoặc bằng cách sử dụng các công cụ quản lý đồ họa như Elastix. Việc lựa chọn và cài đặt các module Asterisk cần thiết được giải thích rõ ràng. Kiến trúc hệ thống VoIP được thiết kế sao cho đảm bảo hiệu suất và khả năng mở rộng. Cài đặt Asterisk trên máy ảo cũng được xem xét như một giải pháp linh hoạt. Việc tối ưu hóa cấu hình để đáp ứng yêu cầu về hiệu năng của hệ thống là rất quan trọng. An ninh hệ thống VoIP được ưu tiên hàng đầu trong quá trình cài đặt và cấu hình. Tài liệu cấu hình Asterisk được sử dụng để hướng dẫn quá trình cài đặt và cấu hình.

3.2 Cấu hình các chức năng chính của tổng đài VoIP Asterisk

Phần này hướng dẫn cách thức cấu hình các chức năng chính của tổng đài VoIP, bao gồm việc tạo các số điện thoại nội bộ (extensions), thiết lập các đường truyền đi (outbound routes) và đến (inbound routes), cấu hình SIP Trunk để kết nối với các nhà cung cấp dịch vụ khác. Việc cấu hình IVR (Interactive Voice Response) để tự động chuyển hướng cuộc gọi cũng được đề cập đến. Cấu hình Asterisk đòi hỏi kiến thức về các lệnh và tập tin cấu hình của Asterisk. Lập trình Asterisk có thể được sử dụng để tùy chỉnh thêm các chức năng phức tạp hơn. Quản trị hệ thống VoIP bao gồm việc giám sát tình trạng hoạt động của hệ thống và xử lý các lỗi có thể xảy ra. Điện thoại IP được sử dụng để test chức năng của hệ thống. Việc thực hành Asterisk trong quá trình cấu hình giúp tăng cường hiểu biết và kỹ năng sử dụng hệ thống. Các vấn đề cần lưu ý khi thiết kế hệ thống VoIP được nêu rõ để người đọc có thể tránh những sai lầm thường gặp.

IV. Kết quả và đánh giá

Phần này trình bày kết quả thực nghiệm của đồ án, bao gồm các hình ảnh minh họa và bảng số liệu thể hiện hiệu quả của hệ thống. Kết quả thực hiện cuộc gọi nội bộ, thực hiện cuộc gọi ISP, và thực hiện Autocall được đánh giá dựa trên các chỉ số như độ trễ, chất lượng âm thanh, và độ ổn định của hệ thống. Đồ án phân tích các kết quả thu được và so sánh với các mục tiêu đã đề ra. Đánh giá kết quả bao gồm việc xác định những thành công và những hạn chế của hệ thống. Case study hệ thống VoIP này cung cấp những kinh nghiệm thực tiễn cho việc thiết kế và triển khai hệ thống tương tự.

4.1 Kết quả thực nghiệm và phân tích

Phần này trình bày kết quả của các bài test thực tế được tiến hành trên hệ thống VoIP Asterisk. Các chỉ số quan trọng như chất lượng cuộc gọi, độ trễ, và tỷ lệ mất gói tin được thu thập và phân tích. Thực hiện cuộc gọi nội bộ và thực hiện cuộc gọi ISP được đánh giá dựa trên các tiêu chí này. Bảng số liệu và đồ thị minh họa cho thấy hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Kết quả thực hiện Autocall được phân tích để đánh giá tính năng này. Ứng dụng thực tế của VoIP được minh chứng qua các kết quả thực nghiệm. Sự so sánh giữa các kết quả thực tế và mục tiêu ban đầu được thực hiện để đánh giá hiệu quả của đồ án. Báo cáo khoa học về VoIP có thể được dựa trên những kết quả này. Nghiên cứu về VoIP được bổ sung bằng những kinh nghiệm thực tiễn từ đồ án.

4.2 Đánh giá hiệu quả và hạn chế của hệ thống

Phần này đánh giá tổng quan về hiệu quả của hệ thống VoIP Asterisk được thiết kế. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống được phân tích dựa trên kết quả thực nghiệm và so sánh với các hệ thống tương tự. Chi phí triển khai hệ thống VoIP được xem xét để đánh giá tính kinh tế của giải pháp. Bảo trì hệ thống VoIP được đề cập đến như là một phần quan trọng trong việc duy trì hoạt động ổn định của hệ thống. Những hạn chế của hệ thống, ví dụ như khả năng mở rộng, độ bảo mật, và khả năng tích hợp với các hệ thống khác, được xác định và đề xuất giải pháp khắc phục. Future of VoIP được đề cập đến để nhìn nhận xu hướng phát triển của công nghệ này. Asterisk vs FreeSWITCH được đề cập đến để so sánh giữa hai nền tảng VoIP phổ biến. Thiết kế hệ thống VoIP tiết kiệm chi phí, thiết kế hệ thống VoIP hiệu quả, và thiết kế hệ thống VoIP mở rộng là những khía cạnh cần được xem xét trong tương lai.

V. Kết luận và hướng phát triển

Phần này tóm tắt các kết quả chính của đồ án và đề xuất các hướng phát triển trong tương lai. Đồ án đã đạt được các mục tiêu đề ra, xây dựng thành công một hệ thống VoIP Asterisk hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, đồ án cũng chỉ ra những hạn chế và đề xuất các cải tiến để nâng cao hiệu quả của hệ thống. Các hướng phát triển này tập trung vào việc mở rộng chức năng, tăng cường bảo mật, và tối ưu hóa hiệu năng của hệ thống.

5.1 Kết luận

Đồ án đã thành công trong việc thiết kế và triển khai một hệ thống VoIP Asterisk chức năng. Hệ thống đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về thực hiện cuộc gọi nội bộ và kết nối với ISP. Việc sử dụng smartphone và mạng Wifi để thực hiện cuộc gọi cũng đã được chứng minh là khả thi. Đồ án tốt nghiệp HCMUTE này đóng góp vào việc ứng dụng thực tiễn công nghệ VoIP tại trường đại học. Tuy nhiên, một số hạn chế vẫn còn tồn tại, cần được cải thiện trong tương lai. Nghiên cứu về VoIP này có giá trị thực tiễn cao.

5.2 Hướng phát triển

Để hoàn thiện hơn, hệ thống cần được nâng cấp để hỗ trợ nhiều tính năng tiên tiến hơn, chẳng hạn như tích hợp với các ứng dụng khác, tăng cường khả năng bảo mật, và mở rộng quy mô để phục vụ nhiều người dùng hơn. Thiết kế hệ thống VoIP mở rộng là một hướng phát triển quan trọng. Hệ thống VoIP có thể được tích hợp với các hệ thống quản lý khác để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động. An ninh hệ thống VoIP cần được nâng cao để bảo vệ thông tin của người dùng. Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ mới như AI và machine learning vào hệ thống cũng là một hướng phát triển tiềm năng. Bảo trì hệ thống VoIP cần được chú trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định lâu dài.