CÔNG NGHệ VOIP Và DịCH Vụ ĐIệN THOạI IP
Giới thiệu về công nghệ VoIP
Trong điện thoại thông thường, tín hiệu thoại có tần số nằm trong khoảng 0.3
- 3.4 KHz được lấy mẫu với tần số 8 KHz theo Nyquyst Sau đó các mẫu sẽ được lượng tử hoá với 8 bit/mẫu và được truyền với tốc độ 64 Kbps đến mạng chuyển mạch sau đó được truyền tới đích Ở bên nhận, dòng số 64 Kbps này được giải mã để cho ra tín hiệu thoại tương tự Hình 1.1 mô tả điện thoại thông thường
VoIP (Voice over IP) là hình thức truyền thoại sử dụng giao thức mạng
IP Thực chất thoại qua mạng IP (Voice over IP - VoIP) cũng không hoàn toàn khác hẳn điện thoại thông thường Đầu tiên tín hiệu thoại cũng được số hoá, nhưng sau đó thay vì truyền trên mạng PSTN qua các trường chuyển mạch, chúng sẽ được nén xuống tốc độ thấp, đóng gói và chuyển lên mạng IP Tại bên nhận, các gói tin này được mở gói, giải nén thành các luồng PCM 64Kbps truyền đến thuê bao bị gọi Sự khác nhau chính là mạng truyền dẫn và khuôn dạng thông tin dùng để truyền dẫn
Vì đặc điểm của một mạng gói là tận dụng tối đa hiệu quả sử dụng băng tần mà ít quan tâm đến thời gian trễ lan truyền trong mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thông tin thời gian thực Do đó, người ta phải bổ sung vào mạng các phần tử mới và sử dụng các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho người dùng Các gói này được truyền trên mạng IP mà vẫn đảm bảo được tính thời gian thực của thoại, tức là tín hiệu thoại qua mạng IP đáp ứng được các yêu cầu về độ trễ trong việc truyền thoại VoIP đang trở thành
Hình 1.1 Điện thoại thông thường một trong những công nghệ viễn thông hấp dẫn nhất hiện nay Hình 1.2 minh hoạ mô hình cung cấp dịch vụ VoIP
Hình 1.2 Mô hình điện thoại IP
Giả sử thuê bao A gọi đến thuê bao B, thuê bao A quay số điện thoại của thuê bao B Mạng PSTN có nhiệm vụ phân tích địa chỉ và kết nối đến gateway1 Tại đây địa chỉ của B lại được phân tích và gateway 1 xác định được thuê bao B được kiểm soát bởi gateway2, nó sẽ thiết lập một phiên kết nối đến gateway2
Các thông tin báo hiệu mà gateway1 nhận được từ PSTN sẽ được chuyển đổi sang dạng gói và truyền đến gateway2
Tại gateway2, các gói tin được chuyển đổi ngược 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 được chuyển đổi ngược lại qua gateway2 đến gateway1 Sau khi cuộc gọi được thiết lập, các gateway có nhiệm vụ chuyển đổi giữa các gói tin thoại trên mạng IP và các luồng PCM trên nền mạng PSTN.
Các hình thức truyền thoại trên mạng IP
1.2.1 Mô hình PC to PC
Trong mô hình này, mỗi máy PC được trang bị thêm các thiết bị truyền thông (microphone, sound card, speaker) và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua giao diện NIC với mạng LAN, hoặc thông qua modem/cable modem khi kết nối thông qua nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Mọi quá trình lấy mẫu, nén/giải nén, mã hoá/giải mã đều thực hiện trên máy tính Các máy tính
Computer Computer được kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ VoIP bằng tài khoản và mật mã, từ đó cuộc gọi được thiết lập và khách hàng có thể thực hiện cuộc đàm thoại của mình Cuộc gọi giữa hai người sử dụng máy tính được hình thành thông qua địa chỉ IP Trong mô hình này, mạng IP và mạng PSTN vẫn vận hành riêng biệt
Hình 1.3 minh hoạ mô hình PC to PC
Hình 1.3 Mô hình PC to PC 1.2.2 Mô hình PC to Phone
Mô hình PC to Phone là một mô hình được cải tiến hơn so với mô hình
PC to 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 PC to Phone, mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt đó là các cổng giao tiếp gateway Đây là mô hình cơ sở để dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa dịch vụ khác Hình 1.4 minh hoạ mô hình PC to Phone
Hình 1.4 Mô hình PC to Phone
1.2.3 Mô hình Phone to Phone
Có hai mô hình Phone to Phone Mô hình thứ nhất có sự kết hợp giữa mạng PSTN và mạng IP Mô hình thứ hai chỉ có mạng IP, mô hình này tương tự mô hình PC to PC, chỉ khác là ta thay máy tính bằng điện thoại IP
Mô hình thứ nhất Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to Phone, nó sử dụng mạng Internet làm phương tiện giao tiếp giữa các mạng PSTN Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với mạng Internet thông qua các cổng gateway Trong mô hình này, sử dụng một mã số đặc biệt là giá trị cổng kết nối giữa mạng PSTN và mạng Internet rồi mới nhấn số điện thoại cần gọi 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 thành dạng 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 Hình 1.5 minh hoạ mô hình Phone to Phone dùng điện thoại thường
Hình 1.5 Mô hình Phone to Phone dùng điện thoại thường
Mô hình thứ hai Ở mô hình này, thay vì dùng PC ta dùng điện thoại IP để thực hiện cuộc gọi
Hình 1.6 minh hoạ mô hình Phone to Phone dùng IP phone
Hình 1.6 Mô hình Phone to Phone dùng IP phone
Các ứng dụng của điện thoại IP
Giao tiếp thoại vẫn là giao tiếp cơ bản của con người, mạng điện thoại công cộng không dễ dàng bị thay thế hoàn toàn Mục đich của các nhà cung cấp
IP Phone IP Phone dịch vụ điện thoại IP là tái tạo khả năng của điện thoại với chi phí vận hành thấp hơn nhiều và đưa ra các giải pháp bổ sung cho mạng PSTN Với khả năng của Internet, dịch vụ điện thoại IP sẽ cung cấp thêm các tính năng mới Trước hết, ta có thể xem xét tới các ứng dụng hiện tại của điện thoại IP:
Hệ thống điện thoại thông thường dễ sử dụng nhưng nó lại chỉ có một số phím điều khiển Internet đã thay đổi điều này, nó cho phép người sử dụng được phép dùng các tính năng thông minh hơn Giữa máy tính và 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 được khả năng kiểm soát và điều khiển các cuộc thoại thông qua mạng Internet
Dịch vụ điện thoại Web Điện thoại web cho phép các nhà doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm trên trang web để kết nối tới hệ thống điện thoại của họ Dịch vụ bấm số là cách dễ nhất và an toàn nhất để đưa 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 thương mại điện tử Dịch vụ này sẽ cho phép một khách hàng có câu hỏi về một sản phẩm được chào hàng qua Internet được các nhân viên công ty trả lời trực tuyến
Dịch vụ fax qua IP
Nếu bạn gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch vụ Internet faxing sẽ giúp bạn tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại
Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet Việc sử dụng internet không những được mở rộng cho thoại mà còn cho cả dịch vụ fax.
Lợi ích của điện thoại IP
Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, tính linh hoạt trong việc phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP đồng thời cung cấp các dịch vụ trên một mạng thống nhất Công nghệ VoIP đã đem lại khả năng rất lớn về tích hợp mạng thoại và mạng số liệu
- Giảm chi phí cuộc gọi Ưu điểm lớn nhất của VoIP là tiết kiệm chi phí cuộc gọi, đặc biệt là các cuộc gọi đường dài trong nước và quốc tế Người sử dụng VoIP chỉ phải trả mức cước thấp hơn nhiều so với điện thoại truyền thống Một giá cước chung sẽ thực hiện được với mạng Internet và do đó tiết kiệm đáng kể các dịch vụ thoại và fax
Sự chia sẻ chi phí thiết bị và thao tác giữa những người sử dụng thoại và dữ liệu cũng tăng cường hiệu quả sử dụng mạng bởi lẽ dư thừa băng tần trên mạng của người này có thể được sử dụng bởi một người khác Đồng thời, kĩ thuật nén tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64Kbps xuống dưới 8Kbps nên một kênh 64Kbps lúc này có thể dùng được cho 8 cuộc gọi đồng thời Việc kết nối như vậy tiết kiệm đáng kể tài nguyên của mạng dẫn đến chi phí được giảm rõ rệt
- Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu Trong điện thoại IP, các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều đi trên cùng một mạng IP Điều này sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư về nhân lực cũng như cơ sở hạ tằng so với xây dựng những mạng riêng rẽ
- Đơn giản hoá Một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm tổng số thiết bị Cơ sở hạ tầng kết hợp này có thể hỗ trợ việc tối ưu hoá băng tần động
Dễ dàng quản lý từ xa toàn bộ hệ thống hạ tầng mạng Hệ thống có thể được coi như một khối thống nhất thay vì phải quản lý các khối riêng biệt như trước đây Việc đơn giản hoá quản lý hạ tầng mạng sẽ làm giảm lỗi, dễ phát hiện lỗi và dễ dàng tính toán chi phí của hệ thống
Vì con người là nhân tố quan trọng nhất nhưng cũng rất dễ sai lầm trong một mạng viễn thông, mọi cơ hội để hợp nhất các thao tác, loại bỏ các điểm sai sót và thống nhất các điểm thanh toán sẽ rất có ích Trong các tổ chức kinh doanh, sự quản lý trên cơ sở SNMP (Simple Network Management Protocol) có thể được cung cấp cho cả dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng VoIP Việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh mạng có thể được chia sẻ dễ dàng hơn
- Khả năng Multimedia và đa dịch vụ
Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi đầu cho VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng Multimedia và đa dịch vụ Trong khi tiến hành đàm thoại, người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu hay xem hình ảnh của người bên kia.
Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng điện thoại IP
Yêu cầu cơ bản nhất của VoIP là cung cấp chất lượng thoại ngang bằng với chất lượng thoại của mạng PSTN Vì vậy đánh giá chất lượng thoại là công việc hết sức cần thiết Có ba nhân tố chính quyết định đến chất lượng thoại:
Trễ (delay) Đối với truyền số liệu trễ giữa thời điểm gói được gửi đi và đến đích là không quan trọng Tuy nhiên, trong truyền thoại thì trễ là yếu tố đặc biệt quan trọng Thời gian trễ lớn làm giảm chất lượng thoại rất nhiều Độ trễ của tín hiệu thoại càng nhỏ càng tốt Mỗi hệ thống truyền thông chỉ chấp nhận một giới hạn độ trễ nhất định nên yêu cầu giảm trễ là rất cần thiết
Khi thời gian trễ trong hệ thống vượt quá 400ms thì chất lượng cuộc gọi là không chấp nhận được Thời gian trễ có thể chấp nhận được nằm trong khoảng từ 200ms đến 400ms Muốn đạt được chất lượng cuộc gọi tốt thì thời gian trễ yêu cầu không quá 200ms
Trượt là sự chênh lệch về thời gian đến của các gói trong mạng gây ra do sự chênh lệch thời gian truyền dẫn của các gói thoại theo các đường khác nhau từ nguồn đến đích Để có thể tái tạo tiếng nói một cách chính xác và trung thực bên thu cần phải loại bỏ jitter Phương pháp được sử dụng để loại bỏ jitter hiện đang được sử dụng là dùng bộ đệm buffer Các gói sau khi nhận sẽ được lưu trong bộ đệm và sẽ được xử lý lần lượt Dùng bộ đệm sẽ tránh được những thời gian trễ lớn của các gói tin Nhưng bù lại thì bộ đệm làm tăng thời gian trễ trong hệ thống Thời gian trượt càng lớn thì dung lượng của bộ đệm cũng càng phải lớn Nhưng bộ đệm càng lớn thì thời gian trễ gây ra càng lớn Do vậy việc tính toán dung lượng của bộ đệm thích hợp đối với từng hệ thống là rất cần thiết sao cho tránh được trượt mà thời gian trễ không làm giảm chất lượng của hệ thống Hình 1.7 minh hoạ hoạt động của bộ đệm
Hình 1.7 Hoạt động của bộ đệm
Mạng Internet không thể đảm bảo rằng tất cả các gói tin đều được chuyển giao Các gói tin có thể bị mất trong trường hợp mạng bị quá tải hay trong trường hợp nghẽn mạng hoặc do đường kết nối không đảm bảo Yêu cầu tỉ lệ mất gói là nhỏ hơn 10% Do hạn chế của thời gian trễ nên các giao thức truyền bảo đảm không thích hợp để giải quyết vấn đề này Cách tiếp cận được sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói chuyện bằng cách phát lại gói cuối cùng Đồng thời gửi đi thông tin dư
1.6 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của điện thoại IP Ƣu điểm:
Làm giảm lưu lượng mạng do thông tin thoại trước khi đưa lên mạng IP sẽ được nén xuống dung lượng thấp
Tăng hiệu suất mạng do điện thoại IP có cơ chế phát hiện khoảng lặng (khoảng thời gian không có tiếng nói)
Nhược điểm chính là chất lượng dịch vụ Các mạng số liệu vốn được xây dựng không phải với mục đích truyền thoại thời gian thực, vì vậy truyền thoại qua mạng số liệu cho chất lượng cuộc gọi thấp và không thể xác định trước được do gói tin truyền trong mạng có trễ thay đổi trong phạm vi lớn, khả năng mất mát thông tin có thể xảy ra Ngoài ra kỹ thuật nén để tiết kiệm đường truyền cũng làm giảm chất lượng thoại Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kỹ thuật nén càng phức tạp, chất lượng không cao, thời gian xử lý lâu, gây trễ
Ngoài ra, một nhược điểm khác là vấn đề tiếng vọng do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại
Thời gian đến Thời gian phát lại
1.7 Các thách thức đối với việc triển khai điện thoại IP
Mục đích của nhà phát triển là thêm các tính năng gọi điện thoại (cả truyền thoại và báo hiệu) vào các mạng IP, kết nối chúng với mạng điện thoại công cộng, các mạng điện thoại cá nhân sao cho duy trì chất lượng thoại hiện tại và các tính chất mà người dùng mong muốn ở điện thoại Có những yêu cầu chính khi phát triển VoIP như sau:
Chất lượng thoại phải so sánh được với chất lượng thoại của mạng PSTN và với các mạng có chất lượng phục vụ khác nhau
Mạng IP cơ bản phải đáp ứng được những tiêu chí hoạt động khắt khe gồm giảm thiểu việc không chấp nhận cuộc gọi, mất mát gói và mất liên lạc Điều này đòi hỏi ngay cả trong trường hợp mạng bị nghẽn hoặc khi nhiều người sử dụng chung năng lực của mạng cùng một lúc
Tín hiệu điều khiển gọi (báo hiệu) không ảnh hưởng đến hoạt động của mạng sao cho người sử dụng không biết họ đang được cung cấp dịch vụ dựa trên công nghệ gì
Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp, tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN.
Các thách thức đối với việc triển khai điện thoại IP
Mục đích của nhà phát triển là thêm các tính năng gọi điện thoại (cả truyền thoại và báo hiệu) vào các mạng IP, kết nối chúng với mạng điện thoại công cộng, các mạng điện thoại cá nhân sao cho duy trì chất lượng thoại hiện tại và các tính chất mà người dùng mong muốn ở điện thoại Có những yêu cầu chính khi phát triển VoIP như sau:
Chất lượng thoại phải so sánh được với chất lượng thoại của mạng PSTN và với các mạng có chất lượng phục vụ khác nhau
Mạng IP cơ bản phải đáp ứng được những tiêu chí hoạt động khắt khe gồm giảm thiểu việc không chấp nhận cuộc gọi, mất mát gói và mất liên lạc Điều này đòi hỏi ngay cả trong trường hợp mạng bị nghẽn hoặc khi nhiều người sử dụng chung năng lực của mạng cùng một lúc
Tín hiệu điều khiển gọi (báo hiệu) không ảnh hưởng đến hoạt động của mạng sao cho người sử dụng không biết họ đang được cung cấp dịch vụ dựa trên công nghệ gì
Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp, tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN.
Các Giao thức báo hiệu trong VoIP
Báo hiệu theo chuẩn H.323
Call Control and Signaling Signaling and
VoIP là công nghệ truyền thoại hiệu quả và đang phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, mạng PSTN truyền thống đã tồn tại và phát triển từ trước tới nay Người sử dụng vốn đã quen với hình thức sử dụng điện thoại thông thường Với những đặc điểm như vậy, rõ ràng điện thoại IP không thể thay thế tức thì điện thoại truyền thống Nó đòi hỏi các nhà kĩ thuật phải đưa ra được mô hình có sự kết hợp chặt chẽ giữa điện thoại IP và điện thoại truyền thống Chuẩn H.323 của ITU ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu đó
H.323 là nhóm tiêu chuẩn kĩ thuật cho truyền dẫn: video, audio và dữ liệu thông qua giao thức mạng internet IP do hiệp hội viễn thông quốc tế về tiêu chuẩn hoá ITU đưa ra Theo tiêu đề của ITU cho H.323: "Hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên công nghệ gói" Chuẩn H.323 bao gồm các chức năng như báo hiệu và điều khiển cuộc gọi, giao vận và điều khiển truyền thông (multimedia transport và control), điều khiển độ rộng băng tần cho hội nghị điểm - điểm và hội nghị đa điểm (point-to-point và multipoint conferences)
Chuẩn H.323 bao gồm các thành phần và các giao thức sau:
Bảng 2.1 Các thành phần và các giao thức của chuẩn H.323
Dịch vụ (Feature) Giao thức (Protocol)
Báo hiệu cuộc gọi (Call Signaling) H.225 Điều khiển truyền thông (Media Control) H.245
Mã hoá và giải mã Audio (Audio Codecs) G.711, G.722, G.723,
Mã hóa và giải mã Video (Video Codecs) H.261, H.263 Chia sẻ dữ liệu (Data Sharing) T.120
Giao vận truyền thông (Media Transport) RTP/RTCP
Mạng chuyển mạch gói (PBN)
Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối
Chồng giao thức H.323 có cấu trúc như sau (hình 2.2):
R TC P (K ên h điều kh iển A /V )
RAS ( K ên h điều kh iển RA S )
H 2 2 5 0 ( Q 9 3 1 ) (Kênh điề u k hi ển cuộc gọ i) H 2 4 5 (K ên h điều kh iển tr uyề n th ôn g)
Kênh Audio Các kênh điều khiển
Hình 2.2 Chồng giao thức H.323 2.1.2 Cấu trúc H.323
Cấu trúc của một hệ thống H.323 và việc thông tin giữa hệ thống H.323 với các mạng khác được chỉ ra trên hình 2.3
Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống H.323
Cấu trúc H.323 bao gồm các thành phần chính sau: thiết bị đầu cuối (terminal), gateway, gatekeeper, đơn vị điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control Unit) Chức năng cụ thể của mỗi thiết bị được đề cập dưới đây
2.1.2.1 Thiết bị đầu cuối (Terminal) Đầu cuối được dùng cho truyền thông hai chiều thời gian thực Một H.323 terminal có thể là điện thoại hay một máy tính chạy ứng dụng của H.323 và các multimedia khác Nó được sử dụng cho cả tín hiệu audio, video và dữ liệu
H.323 đóng vai trò quan trọng trong điện thoại IP Mục đích của H.323 là có thể liên kết hoạt động được với các thiết bị truyền thông khác H.323 tương thích với H.324 terminal của mạng chuyển mạch công cộng, với H.310 terminal trên mạng B-ISDN Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323 được chỉ ra trên hình 2.4
Hình 2.4 Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal)
Receive Path Delay Audio Codec
H.225.0 Layer a) Bộ mã hoá và giải mã audio: tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 đều phải có bộ mã hoá và giải mã audio theo chuẩn G.711, và có khả năng truyền và nhận tín hiệu PCM mã hoá theo luật A hay Các thiết bị đầu cuối cũng có thể mã hoá và giải mã theo các chuẩn nén tín hiệu thoại như G.723, G.728 và G.729
Khối mã hoá và giải mã của đầu cuối H.323 có khả năng hoạt động một cách không đối xứng trên cùng một kênh tiếng Có nghĩa là nó có khả năng gửi tín hiệu mã hoá theo chuẩn G.711, và có thể nhận tín hiệu mã hoá theo chuẩn G.723 nếu như nó có khả năng mã hoá và giải mã đối với cả hai dạng tín hiệu trên b) Bộ mã hoá và giải mã video: có nhiệm vụ mã hoá tín hiệu video từ tín hiệu video gốc và giải mã tín hiệu video nhận được Việc mã hoá và giải mã được thực hiện theo một trong hai chuẩn là chuẩn H.261 và H.263 c) Bộ đệm nhận tín hiệu: tất cả các gói tin khi nhận đều được ghi vào bộ đệm Bộ đệm có nhiệm vụ điều khiển trễ trên đường truyền Nó sẽ cộng thêm trễ vào các gói tin tuỳ theo độ trễ của chúng để đạt được đồng bộ trên kênh Ngoài ra bộ đệm còn có khả năng xử lý để điều khiển trễ trên các kênh để đạt được sự đồng bộ giữa các luồng tín hiệu khác nhau d) Khối điều khiển hệ thống: có nhiệm vụ điều khiển và giám sát mọi hoạt động của thiết bị trong mạng Khối điều khiển hệ thống gồm 3 khối điều khiển tồn tại độc lập với nhau là: điều khiển H.245, chức năng báo hiệu RAS và chức năng báo hiệu cuộc gọi
Khối điều khiển theo chuẩn H.245: sử dụng kênh điều khiển H.245 để truyền các bản tin điều khiển điểm - điểm để điều khiển các hoạt động của các phần tử H.323 trong mạng bao gồm: các khả năng trao đổi, mở và đóng các kênh logic, yêu cầu các chế độ hoạt động thích hợp, điều khiển tính tuần tự của các bản tin, phát các lệnh và các chỉ thị
Chức năng báo hiệu cuộc gọi: sử dụng báo hiệu theo khuyến nghị
H.225.0 để thiết lập kết nối giữa hai đầu cuối H.323 Kênh báo hiệu này độc lập với kênh báo hiệu RAS và kênh điều khiển H.245 Trong một hệ thống không có Gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi được thiết lập nối giữa hai đầu cuối tham gia vào cuộc gọi Còn trong hệ thống có Gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi sẽ được thiết lập giữa các đầu cuối với Gatekeeper hoặc giữa hai đầu cuối với nhau, việc lựa chọn phương án thiết lập kênh báo hiệu như thế nào là do Gatekeeper quyết định
Kênh báo hiệu RAS: sử dụng các bản tin được định nghĩa trong khuyến nghị H.225.0 để thực hiện các chức năng gồm: đăng kí và cho phép dịch vụ, thay đổi độ rộng băng tần, thông báo trạng thái hoạt động giữa các đầu cuối và Gatekeeper Do tính độc lập với nhau nên kênh logic được thiết lập bởi H.245 sẽ không được sử dụng để truyền kênh báo hiệu RAS Trong môi trường mạng không có Gatekeeper thì không tồn tại kênh báo hiệu RAS còn trong môi trường mạng có Gatekeeper thì kênh báo hiệu RAS được thiết lập giữa một đầu cuối và Gatekeeper e) Lớp H.225.0 (Lớp đóng gói thông tin): Các kênh logic mang thông tin thoại, video, số liệu hay thông tin điều khiển được thiết lập theo các thủ tục điều khiển mô tả trong khuyến nghị H.245 Các kênh logic hầu hết là đơn hướng và độc lập trên mỗi hướng truyền Một vài kênh lôgic như kênh số liệu có thể là hai hướng và liên quan đến thủ tục mở kênh hai hướng của H.245 Một số lượng bất kỳ các kênh logic có thể được sử dụng để truyền ngoại trừ kênh điều khiển H.245 (chỉ có một kênh cho mỗi cuộc gọi) Mỗi một kênh logic được chỉ ra bởi một số kênh logic (LCN) trong khoảng từ 0 cho đến 65535 nhằm mục đích phù hợp với kênh logic tương ứng trong kết nối tầng giao vận Băng thông của một kênh logic phải được giới hạn bởi một giá trị cận trên suy ra từ khả năng phát tối thiểu và khả năng thu của thiết bị đầu cuối
Gateway cung cấp chức năng ánh xạ và thông dịch giữa các mạng IP và mạng điện thoại Nó đóng vai trò làm cầu nối và chỉ tham gia vào một cuộc gọi khi có sự chuyển tiếp từ mạng H.323 sang mạng phi H.323 Gateway thực hiện một số chức năng như: chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn (như chuyển từ H.225.0 thành H.221 và ngược lại), chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp (như chuyển từ H.245 thành H.242 và ngược lại) Ngoài ra Gateway còn thực hiện chức năng chuyển đổi giữa các dạng mã hoá khác nhau của các luồng tín hiệu (âm thanh hay hình ảnh), và có thể thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi ở cả hai phía
Gateway khi hoạt động sẽ có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối H.323 hoặc một MCU trong mạng LAN và có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối trong SCN (Switch Channel Network) hoặc một MCU trong SCN Vì vậy ta có 4 cấu hình cơ sở của Gateway được thể hiện trên hình 2.5
Hình 2.5 Các cấu hình cơ sở của Gateway
Gatekeeper thực hiện chức năng điều khiển dịch vụ cuộc gọi giữa các điểm cuối H.323 Các chức năng này có thể được thực hiện bởi một Gatekeeper hoặc có thể là nhiều Gatekeeper cùng thực hiện Các chức năng của Gatekeeper được phân biệt làm hai loại là các chức năng bắt buộc và các chức năng không bắt buộc
Các chức năng bắt buộc của Gatekeeper
Chức năng dịch địa chỉ - Gatekeeper sẽ thực hiện việc chuyển đổi từ một địa chỉ hình thức (dạng tên gọi) của các thiết bị đầu cuối và Gateway sang địa chỉ truyền dẫn thực trong mạng (địa chỉ IP)
Điều khiển truy nhập - Gatekeeper sẽ chấp nhận một truy nhập mạng
LAN bằng cách sử dụng các bản tin H.225.0 là ARQ/ACF/ARJ
Điều khiển độ rộng băng tần - Gatekeeper hỗ trợ việc trao đổi các bản tin
H.225.0 là BRQ/BCF/BRJ để điều khiển độ rộng băng tần của một cuộc gọi
Chức năng đầu cuối SCN
Chức năng đầu cuối SCN
Điều khiển vùng - ở đây chữ vùng đặc trưng cho tập hợp tất cả các phần tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU có đăng kí hoạt động với Gatekeeper Cơ chế điều khiển của Gatekeeper để thực hiện liên lạc giữa các phần tử trong vùng cũng như từ vùng này sang vùng khác
Các chức năng không bắt buộc của Gatekeeper
Giao thức điều khiển phiên SIP (Session Initation Protocol)
SIP là giao thức được dùng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên thông tin đa phương tiện multimedia Các phiên multimedia bao gồm thoại, truyền thông hội nghị và các ứng dụng khác liên quan tới âm thanh, hình ảnh và cả dữ liệu đi kèm Được phát triển bởi tổ chức đảm trách kĩ thuật Internet IETF, SIP được dùng như một giao thức báo hiệu cho dịch vụ thoại trong môi trường các mạng
IP Nó kế thừa các đặc điểm của các giao thức đã được IETF phát triển trước đây như giao thức truyền thư (SMTP), giao thức truyền siêu văn bản (HTTP)
SIP hoạt động theo mô hình Client/Server Client tạo ra các yêu cầu (R esquest ) và gửi tới server Server xử lí các yêu cầu và gửi các trả lời ( Response ) cho client Một yêu cầu và những trả lời cho yêu cầu đó tạo thành một phiên giao dịch ( transaction ) Các yêu cầu có thể gửi qua kết nối TCP hay UDP
SIP sử dụng các thông điệp INVITE và ACK khởi tạo quá trình mở một kênh tin cậy để truyền các thông điệp điều khiển cuộc gọi SIP kết hợp với giao thức mô tả phiên SDP (Session Description Protocol) cho phép các bên tham gia thoả thuận về kiểu mã hoá được dùng trong cuộc đàm thoại (giống chức năng trao đổi khả năng của H245) SIP hỗ trợ các phiên Unicast và Multicast cũng như các cuộc gọi điểm-điểm và đa điểm Các dịch vụ mà SIP cung cấp bao gồm:
Vị trí người sử dụng: xác định hệ thống cuối (end system) được sử dụng cho thông tin
Thiết lập cuộc gọi: rung chuông và thiết lập các thông số của cuộc gọi cho cả người bị gọi và người gọi
Tính sẵn sàng của người dùng: xác định tính tự nguyện của người bị gọi khi tham gia trao đổi thông tin
Khả năng người dùng: xác định phương tiện và các tham số của phương tiện được sử dụng
Quá trình tiến hành cuộc gọi (call handling): cung cấp dịch vụ chuyển và kết thúc cuộc gọi
2.2.1 Các thành phần của SIP
Hình 2.8 chỉ ra các thành phần của SIP:
Hệ thống SIP bao gồm hai thành phần là các User Agent và các Network Server
Thực thể người dùng (User Agent): User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là một máy điện thoại SIP, có thể là máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP Một thực thể người dùng gồm có hai phần là client và server Phần client được gọi là UAC (User Agent Client) được dùng để khởi tạo một yêu cầu, còn phần server được gọi là UAS (User Agent Server) dùng để nhận các yêu cầu và gửi lại các trả lời
Các Server mạng (Network Servers):
Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động cả như server và client để thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác Tất cả các yêu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server nếu có thể, hoặc được chuyển cho các máy chủ khác Trong trường hợp Proxy Server không trực tiếp đáp ứng các yêu cầu này thì Proxy Server sẽ thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển đi
Server vị trí (Location Server) định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị trí có thể của phía bị gọi cho các Proxy Server và Redirect
Redirect Server nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối Redirect server nhận các
PSTN yêucầu, xác định server chặng tiếp theo cần chuyển yêu cầu và gửi địa chỉ của server đó tới client để client tự chuyển yêu cầu Không giống như Proxy Server, Redirect Server không bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là không gửi đi bất cứ yêu cầu nào Redirect Server cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi
Registrar Server (Server đăng kí) nhận các yêu cầu đăng ký
REGISTER Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh như xác nhận người sử dụng Thông thường Registrar Server được cài đặt cùng với proxy hoặc redirect server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao Mỗi lần đầu cuối được bật lên (thí dụ máy ĐT hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với server
Nếu đầu cuối cần thông báo cho server về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi đi Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ
2.2.2 Các bản tin SIP và mào đầu
SIP định nghĩa rất nhiều bản tin Những bản tin được dùng để trao đổi thông tin giữa Client và SIP Server bao gồm:
INVITE – Bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác tham gia
ACK – Bản tin này khẳng định client đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE
BYE – Bắt đầu kết thúc cuộc gọi
CANCEL – Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi
REGISTER - Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với Registrar Server
OPTIONS – Sử dụng để xác định năng lực của server
INFO – Sử dụng để tải các thông tin như tone DTMF
Giao thức SIP có nhiều điểm trùng hợp với giao thức HTTP Các bản tin trả lời các bản tin SIP nêu trên gồm có:
1xx – Các bản tin chung
4xx – Yêu cầu không được đáp ứng
5xx – Sự cố của server
6xx – Sự cố toàn mạng
Các bản tin SIP đều có khuôn dạng text, tương tự như HTTP Mào đầu của bản tin SIP cũng tương tự như HTTP và SIP cũng hỗ trợ MIME (một số chuẩn về e-mail) Sau đây là thí dụ về mào đầu của bản tin SIP:
- INVITE sip:5120@192.168.36.180 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060 From: sip:5121@192.168.6.21 To:
Call-ID: c2943000-e0563-2a1ce-2e323931@192.168.6.21 CSeq: 100 INVITE
Expires: 180 User-Agent: Cisco IP Phone/ Rev 1/ SIP enabled Accept: application/sdp
Contact: sip:5121@192.168.6.21:5060 Content-Type: application/sdp
Người gọi và người bị gọi được xác định qua các địa chỉ SIP Khi thực hiện một cuộc gọi dùng báo hiệu SIP, người gọi đầu tiên cần phải xác định Server phù hợp để gửi yêu cầu tới một yêu cầu Bên gọi có thể đi tới bên bị gọi một cách trực tiếp hay thông qua các Server chỉ đường Trường call ID trong phần tiêu đề của một thông điệp SIP nhận dạng duy nhất một cuộc gọi Địa chỉ SIP:
Các trạm SIP được nhận dạng qua địa chỉ SIP có dạng như các địa chỉ tài nguyên toàn cầu URL (Universal Resouce Locator) là user@host Phần User có thể là tên người sử dụng hay số điện thoại, phần host có thể là tên miền (domain name) hay địa chỉ mạng và có thể dùng địa chỉ e-mail làm địa chỉ SIP Ví dụ : sip:leminh@mail.hut.edu.vn hay sip:4085376@193.100.101.23
Một địa chỉ SIP có thể đại diện cho một cá nhân hoặc một nhóm người
Xác định một SIP server:
Một Client có thể gửi một yêu cầu trực tiếp tới một Proxy Server ở trong cùng một vùng hoặc gửi tới địa chỉ IP và cổng tương ứng với địa chỉ SIP Gửi một yêu cầu trực tiếp là tương đối dễ vì trạm cuối biết về proxy server phục vụ nó Nếu gửi theo cách thứ hai thì phức tạp hơn vì client phải xác định địa chỉ IP và địa chỉ cổng của server
Mời tham gia đàm thoại:
Một lời mời thành công bao gồm một thông điệp INVITE và một thông điệp ACK đáp lại Yêu cầu INVITE mời bên bị gọi tham gia vào một hội nghị hoặc một đối thoại hai bên Sau đó nếu bên bị gọi đồng ý tham gia thì xác nhận bằng cách gửi lại một thông điệp ACK Yêu cầu INVITE bao gồm một bản mô tả phiên cung cấp cho bên bị gọi đầy đủ thông tin để tham gia vào phiên đó Nếu bên bị gọi hưởng ứng lời mời thì nó cũng gửi lại một bản giống như vậy trong thông điệp ACK
Xác định người bị gọi :
Bên bị gọi có thể thay đổi địa điểm từ trạm cuối này sang trạm cuối khác
Anh ta có thể lúc thì kết nối vào mạng LAN trong công ty, lúc thì truy nhập từ nhà vào mạng công cộng của một ISP Những vị trí này có thể đăng kí một cách mềm dẻo với SIP Server hoặc với các Server xác định vị trí ở ngoài hệ thống SIP Trong trường hợp sau các SIP Server phải lưu trữ một bảng danh sách các vị trí có thể Một server vị trí thực sự trong hệ thống SIP sinh ra các bảng danh sách này và chuyển cho SIP server
Hoạt động thiết lập cuộc gọi trong hệ thống SIP:
Các SIP server có thể hoạt động như một Proxy server hoặc Redirect server
Báo hiệu theo giao thức MGCP
Có rất nhiều phương pháp báo hiệu mới cho VoIP đã được phát triển Trong phần này trình bày phương pháp dựa trên giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) và phiên bản mới của nó là MGCP (Media Gateway Control Protocol)
SGCP ra đời là do những vấn đề sau:
Chuyển tiếp báo hiệu cuộc gọi từ mạng PSTN sang mạng VoIP gặp khó khăn.Vì khi chuyển đổi các bản tin báo hiệu SS7 thành các bản tin báo hiệu cuộc gọi Q.931 sẽ gây mất mát thông tin do nội dung hai loại bản tin không giống nhau
Thời gian thiết lập cuộc gọi trong H323 quá dài và trải qua nhiều giai đoạn
“Media Gateway Control Protocol (MGCP) - là giao thức sử dụng để điều khiển các gateway thoại từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi, được gọi là Media Gateway Controller hoặc Call Agent” Đây là định nghĩa về MGCP trích từ IETF RFC 2705 Media Gateway Control Protocol
Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được mô tả trên hình 2.10 MGC thực hiện báo hiệu cuộc gọi, điều khiển MG MGC và MG trao đổi lệnh với nhau thông qua MGCP
MGCP ra đời nhằm tách biệt các chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền MGC/SW sau khi nhận được yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dùng giao thức MGCP để điều khiển Gateway thiết lập phiên kết nối giữa hai đầu cuối MG truyền tải các loại tín hiệu như thoại, dữ liệu, hình ảnh giữa mạng
IP và mạng truyền thống (PSTN) Có thể hiểu, trong mô hình MGCP, các MG chú trọng vào chức năng phiên dịch tín hiệu âm thanh, trong khi SW đảm nhận chức năng xử lý báo hiệu và cuộc gọi
Hình 2.10 MG và MGC 2.3.2 Thiết lập cuộc gọi
Trình tự thiết lập cuộc gọi cơ sở là như sau (hình 2.11):
Hình 2.11 Thiết lập cuộc gọi A-B
Khi máy ĐT A được nhấc lên gateway A gửi bản tin cho MGC
Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi
Số bị gọi được gửi cho MGC
MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào
Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)
Call Agent or Media Gateway Controller (MGC)
Call Agent Media Gateway Controller
MGC gửi lệnh cho gateway B
MGC gửi lệnh cho gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP
2.3.3 So sánh MGCP, SIP và H.323
MGCP khác với SIP và H.323 ở một số điểm như sau:
MGCP là giao thức kiểu chủ/ tớ, trong khi SIP và H.323 là giao thức ngang cấp
MGCP được sử dụng giữa MG và MGC
MGCP ra đời nhằm tách biệt các chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền MGC (hay CA, softswitch ) sau khi nhận được yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dùng giao thức MGCP để điều khiển gateway thiết lập phiên kết nối giữa 2 đầu cuối
Hình 2.12 H.323 Gateway và MGC + MG
Trong hình 2.12 ta thấy chức năng báo hiệu đã được tách biệt và do MGC đảm nhiệm Chúng ta xem xét việc thiết lập cuộc gọi trong hai trường hợp
Hình 2.13 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP
1 Thuê bao nhấc máy và quay số
2 Gateway phân tích định tuyến cuộc gọi
3 Hai gateway trao đổi thông tin
4 Gateway bị gọi đổ chuông ở số máy bị gọi
5 Hai gateway thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP
1 Thuê bao nhấc máy và quay số
2 Gateway thông báo cho MGC
3 MGC phân tích số, định tuyến và gửi lệnh cho gateway bị gọi để đổ chuông ở số máy bị gọi
4 MGC gửi lệnh cho 2 gateway để thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP
Bảng 2.3 Thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP
Trên cơ sở MGCP một số giao thức mới được phát triển, đó là:
- Megaco do IETF phát triển
- H.248 hay H.GCP do ITU phát triển
MGCP và Megaco/H.248 đều là giao thức điều khiển MG từ MGC/SW Tuy nhiên, Megaco/H.248 là giao thức mới hơn và đang có xu hướng thay thế MGCP Một số thiết bị được sản xuất hỗ trợ cả hai giao thức cùng một lúc.
Giao thức Megaco/H.248
Megaco/H.248 dựa trên mô hình chủ/tớ (Master/Slave) và là chuẩn quốc tế điều khiển cổng (Gateway) trong các mạng riêng rẽ, được phát triển bởi cả IETF và ITU Megaco/H.248 đơn giản nhưng vẫn hiệu quả cao và có khả năng mở
H.323 Gateway rộng, cho phép xây dựng chức năng cổng tách rời dưới lớp điều khiển cuộc gọi (ví dụ như H.323, SIP ) Nó có khả năng mềm dẻo cao khi triển khai các dịch vụ lớn mang lại lợi nhuận, đồng thời cũng phục vụ và phát triển tốt các mạng kế thừa
Megaco/H.248 giới thiệu một phương pháp điều khiển cổng độc lập bao phủ tất cả các ứng dụng cổng vào ra Các ứng dụng này bao gồm cổng trung kế PSTN, giao diện ATM, các đường dây tương tự và giao diện điện thoại, điện thoại Internet, các Server thông báo và nhiều ứng dụng khác Nó phục vụ cho một số lượng lớn các ứng dụng, và với các đặc tính chính như đơn giản, hiệu quả, mềm dẻo và mang lại lợi nhuận cao đã làm cho Megaco/H.248 trở thành một chuẩn thực sự hấp dẫn cho mạng thế hệ kế tiếp (NGN)
Hình 2.14 Cấu trúc giao thức điều khiển cổng Megaco/H.248
Hình 2.14 chỉ ra cấu trúc của Megaco/H.248:
+) Lớp MGC chứa tất cả các thông tin điều khiển cuộc gọi và cung cấp các đặc trưng mức cuộc gọi như hướng cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội nghị và giữ cuộc gọi Lớp này cũng cung cấp một vài giao thức ngang cấp để tương tác với các MGC khác hoặc các thực thể ngang cấp, quản lý tất cả tương thích đặc trưng và một vài tương thích với mạng báo hiệu như mạng báo hiệu số 7 (SS7)
+) Lớp MG thực hiện các kết nối phương tiện đến hoặc từ mạng gói cơ bản (IP hoặc ATM), tương tác với các kết nối phương tiện này và chuyển qua ứng dụng của các tín hiệu và sự kiện, đồng thời điều khiển các đặc tính thiết bị cổng như giao diện người dùng Lớp này không biết đến các đặc tính mức cuộc gọi, và hoạt động như một tớ (Slave) đơn giản
+) Giao thức Megaco/H.248 thực hiện điều khiển chủ/tớ MG bởi MGC Nó cung cấp điều khiển kết nối, điều khiển thiết bị, và cấu hình thiết bị
Các đặc trưng của Megaco/H.248:
Hai khái niệm chính - đầu cuối và đối tượng
- Đầu cuối đưa ra các kết nối phương tiện đến hoặc từ mạng gói, cho phép tín hiệu được đưa vào các kết nối phương tiện và các sự kiện được nhận từ các kết nối phương tiện
- Đối tượng cung cấp cầu nối và trộn phương tiện giữa các đầu cuối
Chỉ có 7 lệnh, hoạt động trên các đầu cuối theo cách nhất định: Add,
Subtract, Move, Modify, Notify, Audit, ServiceChange
Nhóm các lệnh vào các phiên hoạt động (transaction), sử dụng quy tắc xây dựng mềm dẻo
Các lệnh sử dụng kí hiệu để nhóm các thành phần dữ liệu liên quan
Cơ chế mở rộng gói cung cấp phương thức mở rộng rõ ràng, đơn giản và thực sự mở để định rõ các tín hiệu, sự kiện, thuộc tính, và các thông số trên đầu cuối
Cơ chế hoạt động cấu hình định nghĩa tổ chức của MG và chỉ rõ sự lựa chọn các thành phần cho các ứng dụng riêng biệt
So sánh Megaco/H.248 và MGCP
Các vấn đề Megaco/H.248 MGCP
Tiêu chuẩn hoá Là một chuẩn thật sự mở
Vấn đề có thể được xem xét lại
Là chuẩn quốc tế độc lập từ cả IETF và ITU
Vấn đề không thể xem xét lại
Mô hình kết nối Mô hình đầu cuối - đối tượng hoàn toàn mềm dẻo, cung cấp cho tất cả các mạng
Có khả năng thực hiện những kịch bản kết nối phức tạp, trộn lẫn đa phương tiện
Có thể áp dụng cho tất cả các loại mạng gói, xây dựng các dịch vụ đồng thời cho cả mạng
Mô hình kết nối kém mềm dẻo
Không hiệu quả đối với hội nghị và các kịch bản kết nối phức tạp khác
Các dịch vụ khác nhau cung cấp cho mạng IP và ATM, làm tăng sự phức tạp, khó khăn hơn khi triển khai
Cơ chế mở rộng gói Định nghĩa dễ dàng cho các giao diện ứng dụng mới thông qua cơ chế định nghĩa gói hoàn toàn mở, và xử lý đăng kí
Các gói mới có thể được định nghĩa dựa trên các gói đã có
Cho phép định nghĩa mở rộng các gói mà không cần chuẩn giao thức cơ bản
Thời gian ngắn để tạo ra các chức năng mới, tăng cơ hội đổi mới
Rất khó mở rộng các thiết kế cố định
Cơ chế định nghĩa gói mở không rõ ràng
Không có các thuật toán để mở rộng gói dựa trên các gói đã có
Cơ chế cấu hình Cho phép định nghĩa và thoả thuận giữa MGC và MG trên các ứng dụng rõ ràng
Giảm phức tạp và tăng hiệu quả trong cả MGC và MG
Cải thiện vận hành cho các ứng dụng riêng biệt
Bảng 2.4 So sánh Megaco/H.248 và MGCP
Kết luận
Trong các mạng VoIP hiện nay giao thức báo hiệu chính được sử dụng là H.323 cho báo hiệu liên gateway và SS7 cho kết nối PSTN Tuy nhiên mô hình báo hiệu H.323 rất ít được chú trọng trong các sản phẩm mới H323 là một chuẩn phức tạp vì nó hỗ trợ rất nhiều tính năng như truyền hình hội nghị, đảm bảo hoạt động qua lại giữa các mạng khác Thủ tục báo hiệu trải qua nhiều giai đoạn, thời gian thiết lập cuộc gọi dài Các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ H.323 chủ yếu để đảm bảo tính tương thích với mạng đã có
Có lẽ trong tương lai H.323 chỉ có thể đứng vững trong lĩnh vực hẹp là báo hiệu những hội nghị audio hay video đặc biệt phức tạp
SIP được phát triển trong môi trường mạng Internet, khắc phục các nhược điểm của H.323 bằng mô hình Client/Server Thiết lập cuộc gọi trong SIP nhanh hơn, thủ tục báo hiệu ít phức tạp và có nhiều khả năng mở rộng Báo hiệu trong mạng NGN đã định hình, đó là SIP cho các kết nối trong mạng IP Đương nhiên SS7 vẫn đựơc sử dụng để báo hiệu với mạng PSTN
MGCP là phương pháp báo hiệu mới, khả năng kết hợp hoạt động với mạng PSTN (đặc biệt là với mạng báo hiệu số 7), có tính mở cho phép phát triển các tính năng mới Tuy nhiên mô hình báo hiệu dùng MGCP chưa toàn diện nhiều tính năng phải dùng H323 hoặc SIP ví dụ khi thông tin PC tới PC hay hội nghị truyền thông và chưa được các hãng hỗ trợ rộng rãi.
Giải pháp đảm bảo chất lượng thoại trong VoIP40 3.1 Kĩ thuật nén thoại trong VoIP
Các kĩ thuật mã hoá thoại
Việc truyền thoại muốn được hiệu quả thì cần phải sử dụng các phương pháp mã hoá và nén thoại Mỗi phương pháp truyền thoại sử dụng một phương pháp nén thoại riêng sao cho đạt được hiệu quả về băng thông (tốc độ truyền) cũng như về chất lượng thoại Trong phương pháp truyền thoại qua giao thức IP người ta cũng sử dụng các phương pháp nén thoại riêng nhằm mục đích góp phần giải quyết vấn đề trễ, Jitter và tăng hiệu quả sử dụng băng thông đường truyền
Về cơ bản có ba phương pháp mã hoá tiếng nói: mã hoá dạng sóng, mã hoá nguồn, mã hoá lai ghép Tất cả các phương pháp trên đều tìm kiếm một cách giải quyết có hiệu quả hơn với những thông tin dư thừa hay lặp lại luôn hiện diện trong liên lạc thoại
+) Mã hoá dạng sóng (waveform encoding) là mã hoá dạng sóng của tiếng nói Tại phía phát, bộ mã hóa sẽ nhận các tín hiệu tiếng nói tương tự liên tục và mã thành tín hiệu số trước khi truyền đi Tại phía thu sẽ làm nhiệm vụ ngược lại để khôi phục tín hiệu tiếng nói Ưu điểm là độ phức tạp, giá thành, độ trễ và công suất tiêu thụ thấp Các kiểu mã hoá dạng sóng thường gặp là điều chế xung mã (PCM), điều chế delta (DM), PCM vi sai thích nghi (ADPCM)
Chất lượng thoại, ví dụ PCM, được đánh giá là tốt Nhưng nhược điểm là phương pháp này không tạo ra được tiếng nói chất lượng cao tại tốc độ bít dưới
+) Phương pháp thứ hai khắc phục nhược điểm trên, nó xuất phát từ nhận xét là trong khoảng thời gian cỡ ms thì tiếng nói con người thay đổi không nhiều Điều đó có nghĩa là ở một chừng mực nào đó, âm thoại có thể tổng hợp được, dự đoán được Do đó phương pháp thứ hai dựa trên nguyên tắc mô phỏng, tái tạo tiếng nói đựoc gọi là mã hoá nguồn phát âm (vocoding)
Người ta phân tích tiếng nói và rút ra các tham số chủ chốt như thông số về xung âm cơ bản (pitch), thông số tạp âm (âm vô thanh), thông số về bộ lọc khoang miệng Các tham số này được chuyển thành dòng bit và được truyền đi Bên thu nhận được các tham số này và sử dụng cùng mô hình tiếng nói giống bên phát để tổng hợp lại tiếng nói gốc Cơ sở để phân tích và tổng hợp tiếng nói là mô hình tạo tiếng nói (hình 3.1)
Vì tham số của tiếng nói được truyền đi thay vì dạng sóng nên tốc độ bit mã hoá tiếng nói thấp hơn nhiều so với phương pháp trên (> 2kb/s) Tuy nhiên chất lượng thoại thường không được cao bởi vì tìm một mô hình tiếng nói phù hợp ( ít tham số và ít phức tạp) là khó khăn Cũng bởi vì bản thân quá trình hình thành tiếng nói là phức tạp
+) Phương pháp thứ ba được đưa ra, kết hợp từ hai phương pháp trên
Dạng sóng của tiếng nói được phân tích và các tham số chủ yếu được rút ra Tuy nhiên, thay vì truyền ngay các tham số này thì bộ mã hoá sử dụng chúng để tổng hợp lại mẫu tiếng nói và so sánh nó với dạng gốc Sau đó bộ mã hoá căn cứ vào sự khác nhau giữa mẫu thực và mẫu được tổng hợp để chỉnh lại các tham số, sau đó các tham số này mới được chuyển thành dòng bit và truyền đến bên thu
Phương pháp này thường được gọi là mã hoá sai động (hybid coding)
Trong khi vocoding chỉ tập trung vào phần hữu thanh hoặc vô thanh của tiếng nói, bỏ đi các thành phần khác mà có thể chứa các thông tin quan trọng để khôi phục lại âm thanh chuẩn xác Hybrid coding khắc phục nhờ việc lựa chọn tín hiệu kích thích phù hợp để cố gắng tạo ra các tham số mô tả dạng sóng nguyên thuỷ chính xác nhất có thể Phương pháp mã hoá này cho chất lượng thoại tương đối tốt và tốc độ bít thấp nhưng độ phức tạp (kèm theo đó là giá thành thiết bị cao)
Công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ tạo ra các vi mạch với khả năng tính toán mạnh và giá thành thấp đã cho phép phát triển nhiều kiểu mã hoá theo phương pháp này và nó trở thành công nghệ chủ yếu cho mã hoá tiếng nói tốc độ thấp (thường hay được gọi là nén thoại)
Một số kiểu mã hoá được dùng như : o Kích thích đa xung MPE (Multi-Pulse Excited) o Kích thích xung đều RPE (Regular-Pulse Excited) o Dự đoán tuyến tính, kích thích theo mã CELP(Code-Excited Linear Prediction)
Bộ sinh tạo tạp âm ngẫu nhiên
Chuyển mạch âm hữu thanh/ vô thanh Tiếng nói
Thông số âm cơ bản (pitch)
Các tham số phổ tiếng nói
Hình 3.1 Mô hình chung tạo tiếng nói của Vocoding
Trong mạng điện thoại thông thường tín hiệu thoại được mã hoá PCM theo luật A hoặc với tốc độ 64 kb/s Tín hiệu thoại với tốc độ thấp hơn (dùng công nghệ nén thoại ở trên) có thể được tạo ra theo hai cách Cách thứ nhất là tín hiệu thoại tương tự được biến đổi trực tiếp thành dòng bit tốc độ thấp Cách thứ hai là tín hiệu thoại tương tự được lấy mẫu và mã hoá theo phương pháp mã hoá dạng sóng (mã tuyến tính hoặc PCM) sau đó mới đưa vào giai đoạn nén thoại theo phương pháp mã hoá thoại tốc độ thấp Phần này sẽ tập trung chủ yếu giới thiệu phương pháp dự đoán tuyến tính kích thích mã CELP Hiện nay phương pháp này đã trở thành công nghệ chủ yếu cho mã hoá tiếng nói tốc độ thấp
3.1.1.1 Nguyên lý chung của bộ mã hoá CELP
Bộ mã hoá CELP sử dụng kĩ thuật phân tích bằng tổng hợp để tìm ra đặc điểm của tín hiệu kích thích Tín hiệu kích thích là một mục từ của một bảng mã rất lớn được phân bố một cách ngẫu nhiên Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP được đưa ra trong hình 3.2:
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương pháp tổng hợp CELP
Tại phía phát, các tham số của bộ lọc tổng hợp cùng với tăng ích và độ trễ của các bảng mã (bao gồm bảng mã thích ứng và bảng mã ngẫu nhiên) được truyền đi Phía thu cũng sử dụng bảng mã thích ứng và bảng mã ngẫu nhiên như thế để xác định tín hiệu kích thích tại lối vào của bộ lọc tổng hợp LPC để tạo tiếng nói tổng hợp
Phương pháp CELP có nhược điểm là có một thủ tục đòi hỏi tính toán nhiều nên khó có thể thực hiện trong thời gian thực Vậy có một phương pháp làm đơn giản hoá thủ tục soát bảng mã sao cho không ảnh hưởng tới chất lượng tiếng nói Đó là phương pháp sử dụng các bảng mã đại số ACELP (Algebraic CELP) trong đó các bảng mã được tạo ra nhờ các mã sửa lỗi nhị phân đặc biệt
Các chuẩn nén thoại
Để thống nhất trong việc truyền dẫn tín hiệu nói chung và tín hiệu thoại nói riêng, ITU - T đưa ra các chuẩn mã hoá thoại phù hợp cho các phương pháp truyền thoại Các chuẩn này nằm trong chuỗi khuyến nghị G của ITU- T: G.711 (PCM 64kb/s), G.722 (Wideband Coder), G.723.1 (MPC-MLQ), G.726 (ADPCM), G.728 (LD-CELP), G.729/G.729A (CS-ACELP)
Mỗi phương pháp nén có đặc điểm riêng và được chọn sử dụng trong những điều kiện cụ thể của mạng Để đánh giá các phương pháp nén này, ta xem xét chúng theo 4 đặc điểm: o Tốc độ bit (bit rate): Tốc độ bit là một đặc tính đầu tiên được nghĩ đến khi nói về một phương pháp nén thoại, nó biểu hiện mức độ nén tín hiệu của phương pháp Các chuẩn nén thoại trên cho các tốc độ bit từ 6,4Kps/5,3Kbps (G.723.1) đến 64 Kbps (G.711) o Độ trễ (Delay): Độ trễ là một đặc tính rất quan trọng đối với một ứng dụng truyền thông thời gian thực Phương pháp nén cho tốc độ bit thấp thường có độ trễ cao Để có thể nén tín hiệu, dòng thoại nhất thiết phải được chia thành các khung rồi tiến hành nén thông tin của các khung theo một thuật toán nào đó Phương pháp nén có tỷ số nén cao thường đòi hỏi khung thoại phải lớn Do vậy, độ trễ là một yếu tố phụ thuộc vào tốc độ bit và kích thước khung thoại
Khung thoại càng lớn và tốc độ bit càng thấp thì độ trễ càng cao o Độ phức tạp (Complexity): Nén thoại được thực hiện bởi những bộ
DSP (Digital Speech Proccessor) hay bởi những CPU trong máy tính Độ phức tạp của phương pháp nén được thể hiện ở số phép tính mà DSP hoặc CPU cần thực hiện trong một đơn vị thời gian (MIPS - Millions of Instruction per Second) và số lượng bộ nhớ cần thiết cho thuật toán nén Độ phức tạp của phương pháp liên quan đến giá thành của thiết bị o Chất lượng tín hiệu (Quality): Chất lượng tín hiệu thoại liên quan đến tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N của tín hiệu tương tự hay hệ số lỗi bit BER của dòng thoại số tuyến tính đầu vào Với những phương pháp nén tín hiệu xuống tốc độ thấp, phương pháp mã hoá dựa trên mô hình phát âm Mô hình này không có khả năng kết hợp tín hiệu thoại với các loại tín hiệu khác (nhiễu) Kết quả là chất lượng âm thanh tạo lại giảm mạnh trong điều kiện nhiễu nền lớn
Hiện tượng này được đặc trưng bởi độ trung thực trên nhiễu (robustness to background noise) Hiện tượng này đều được thấy ở các phương pháp nén tín hiệu dưới 16Kbps Để so sánh chất lượng tín hiệu của các phương pháp nén tốc độ thấp, người ta thường dùng chỉ số MOS theo thang từ 0 (mức chất lượng thấp nhất) tới 5 (chất lượng lí tưởng)
Dưới đây là các tổng kết các đặc tính của các phương pháp nén thoại thường được sử dụng trong các hệ thống VoIP (bảng 3.1):
Tài nguyên CPU cần thiết
Chất lượng tiếng nói Độ trễ thuật toán (ms)
G.711 PCM 64 Không cần Rất tốt Cuộc gọi tự động bị ngắt)
Siemens đưa ra 2 giải pháp:
Hình 4.32 Cấu hình giải pháp của Siemens
Tách một số trung kế (nối đến hiG1000 do hiQ9200 HCM quản lý) chỉ dùng cho dịch vụ 1719 Cấu hình để các trung kế này được quản lý bởi hiQ9200 HNI Khi đó, với dịch vụ 1719, mạng trở lại với cấu hình một hiQ9200 điều khiển (hình 4.32)
Cấu hình này đã test thử thành công, tuy nhiên, việc cấu hình như vậy sẽ làm mạng phức tạp lên, đồng thời hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng không cao
Resource Voice Server hiQ 9200 HCM
Switch STP bearer bearer hiQ 9200 HNI
Siemens sẽ sửa lại BICC để có thể hỗ trợ IN feature Cấu hình mạng sẽ vẫn giữ nguyên như thiết kế ban đầu Và hệ thống hiện tại đã cho phép BICC hỗ trợ IN feature nên giữa hai HiQ9200 có thể trao đổi thông tin cho nhau Cuộc gọi vẫn thực hiện bình thường mà không phải làm cho cho mạng phức tạp lên
Vấn đề về số Card và PIN code
Theo cách truyền thống (giống như mẫu thẻ 1717), trên thẻ sẽ in 2 số:
Serial Number (9 ký tự): Đây là số công khai để quản lý thẻ
PIN (12 ký tự) : Là số bí mật nằm dưới lớp tráng bạc, chỉ có khách hàng mới biết
Hệ thống quản lý thẻ theo Card Number
User sau khi quay 1719, sẽ nhập vào Card Number (Serial Number) để kiểm tra, sau đó là nhập PIN Tuy nhiên, user phải nhập 2 lần CN và PIN-
> phức tạp VNPT muốn Siemens sửa lại, chỉ phải nhập PIN, không phải nhập CN
Siemens sau khi sửa lại (hệ thống hiện tại) :
Chỉ quản lý CN, user chỉ nhập vào CN => Vấn đề nảy sinh là nếu chỉ cần nhập CN là đủ thì tính bảo mật rất kém : CN có thể xem được dễ dàng qua hệ thống NetM hoặc có thể lộ khi in thẻ, khó khăn trong công tác phát hành thẻ
Hiện tại, đề xuất thứ nhất:
Việc phát hành và khai thác thẻ giống như thẻ 1717 (Có Serial Number và mật mã) Đề xuất thứ hai:
So sánh chất lượng dịch vụ 1719-64Kbps và 1719-8Kpbs
User cần nhập vào XXXX.XXXX.YYYY, hệ thống sẽ tự động tách XXXX.XXXX để kiểm tra CN, YYYY để kiểm tra PIN
Khi có khiếu nại, thắc mắc, cần kiểm tra thẻ, user chỉ cần đọc XXXX.XXXX cho người quản trị mạng Như vậy, người quản trị mạng sẽ không thể biết được toàn bộ 12 ký tự của mật mã -> Tính bảo mật cao hơn Hiện tại hệ thống đang sử dụng tiến hành theo đề xuất của Siemens User khi dùng thẻ nhập vào mật mã 12 ký tự
4.7 So sánh chất lƣợng dịch vụ 1719 - 64Kbps và 1719- 8Kbps
Quá trình đo kiểm thực tế các cuộc gọi sử dụng 1719 – 64 Kbps và 1719 –
8 Kbps sẽ cho ta thấy rõ chất lượng của hai loại cuộc gọi trên
Thông số cần đo: - Tỷ lệ thành công
- Thời gian thiết lập cuộc gọi
Thiết bị đo: - Máy mô phỏng cuộc gọi (Call simulator): Anritsu EF111A
- Máy phân tích giao thức: Network Analyser J6800A Địa điểm và thiết bị cần đo: - Kết nối 32 thuê bao từ tổng đài PSTN (AXE1
VTN1) đến máy Anritsu EF111A
- hiG1000 V3T ở Hà Nội và Hồ Chí Minh
- Hướng cuộc gọi: 16 kênh đầu dùng làm kênh xuất phát (gọi là nhóm 0), 16 kênh cuối dùng là kênh kết cuối
- Phương thức gọi: 16 cuộc gọi được phát cùng lúc sử dụng chuẩn G711 (64k) đồng thời 16 cuộc gọi sẽ được thu theo chuẩn G711 (64k)
+Thời gian gọi: 30s (thời gian sau khi thiết lập đường truyền thoại) +Thời gian giải phóng: 10s (Thời gian giải phóng kênh xuất phát)
- Cuộc gọi sẽ được định tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN
Hình 4.33 Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 64K – 64K
Bảng 4.3 Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K- 64K
2 Thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình
Thời gian thiết lập cuộc gọi (round-trip) (s) Thời gian thiết lập cuộc gọi (end-to-end) (s)
Bảng 4.4 Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 64K- 64K
- Phương thức gọi: 16 cuộc gọi được phát cùng lúc sử dụng chuẩn G711 (64k) đồng thời 16 cuộc gọi sẽ được thu qua mạng TDM
+ Thời gian gọi: 3s (736 cuộc gọi) và 60s (272 cuộc gọi) + Thời gian giải phóng: 10 s (Thời gian giải phóng kênh xuất phát)
- Cuộc gọi sẽ được định tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN
hiG HCM AXE2 (VTN2) AXE1 (VTN1) Sub
Hình 4.34 Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 64K – VoTDM
Bảng 4.5 Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K- VoTDM khi thời gian = 3s
Bảng 4.6 Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 64K- VoTDM khi thời gian `s
2 Thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình
Bảng 4.7 Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 64K- VoTDM
- Thông số cần đo: - Tỷ lệ thành công
- Thời gian thiết lập cuộc gọi
- Phương thức gọi: 16 cuộc gọi được phát cùng lúc qua mạng VoIP dùng chuẩn G729(8k) đồng thời nhận 16 cuộc gọi qua mạng VoiP dùng chuẩn G729 (8k)
- Điều kiện đo: -Thời gian gọi: 5s
-Thời gian giải phóng cuộc gọi: 10s
- Cuộc gọi được đinh tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN hiG HCM AXE2 (VTN2) hiGHCM hiG HN AXE1 (VTN1) Sub B (hình 4.35)
Tổng số cuộc gọi 1008 Thời gian thiết lập cuộc gọi (s) 1.692986
Hình 4.35 Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 8K – 8K
Bảng 4.8 Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 8K – 8K
2 Thời gian thiết lập trung bình
Thời gian thiết lập cuộc gọi (round-trip) (s) Thời gian thiết lập cuộc gọi (end-to-end) (s)
Bảng 4.9 Thời gian thiết lập trung bình cho cuộc gọi VoIP 8K – 8K
- Phương thức gọi: 16 cuộc gọi được phát cùng lúc sử dụng chuẩn G729 (8k) đồng thời 16 cuộc gọi sẽ được thu qua mạng TDM
- Điều kiện đo: - Thời gian gọi: 5s
- Cuộc gọi sẽ được định tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN
Hình 4.36 Cấu hình đo cuộc gọi VoIP 8K – VoTDM
Bảng 4.10 Tỷ lệ thành công cho cuộc gọi VoIP 8K – VoTDM
2 Thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình
Bảng 4.11 Thời gian thiết lập cho cuộc gọi VoIP 8K – VoTDM 4.7.3 Chất lƣợng thoại 64k:
- Thông số cần đo: - Trễ
- Địa điểm/ thiết bị cần đo +) 2 thuê bao tương tự từ tổng đài PSTN
Tổng số cuộc gọi 1088 Thời gian thiết lập cuộc gọi (s) 1.94
- Hai thuê bao được kết nối đến máy đo chất lượng thoại VQT Cuộc gọi đựoc mã hóa G711 64K từ một thuê bao tương tự và trả lời trên máy khác trên cùng VQT VQT sẽ so sánh tín hiệu thu và phát để đo chất lượng mạng
- Cuộc gọi được định tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN
hiG HCM AXE2 (VTN2) hiGHCM hiG HN
Hình 4.37 Cấu hình đo chất lƣợng thoại 64K
Trễ trung bình (end- to-end) (ms) 42.58
Suy hao trung bình (round-trip) (dB) -6,89 Suy hao trung bình
Bảng 4.13 Suy hao tín hiệu VoIP 64K
Thông số cần đo: - Trễ
- Hai thuê bao được kết nối đến VQT Cuộc gọi đựoc mã hóa G729 8K từ một thuê bao tương tự và trả lời trên máy khác trên cùng VQT VQT sẽ so sánh tín hiệu thu và phát để đo chất lượng mạng
- Cuộc gọi được định tuyến như sau: Sub A AXE1 (VTN1) hiG HN
hiG HCM AXE2 (VTN2) hiGHCM hiG
HN AXE1 (VTN1) Sub B (hình 4.38 )
Hình 4.38 Cấu hình đo chất lƣợng thoại 8K
Trễ trung bình (round-trip) (ms) 194,000 Trễ trung bình
Bảng 4.14 Đo trễ đối với VoIP 8K
Suy hao trung bình (round - trip) (dB)
Suy hao trung bình (end-to-end) (dB)
Bảng 4.15 Suy hao với tín hiệu VoIP 8K 4.7.5 Nhận xét a) Trễ:
Theo tiêu chuẩn ITU-T G.114, các thuê bao thông thường bắt đầu phát hiện trễ khi độ trễ cao hơn 150 ms, nhưng cuộc gọi có độ trễ lên đến 400 ms vẫn có thể chấp nhận được
0-150 ms Có thể chấp nhận được đối với hầu hết người sử dụng
150 – 400 ms Có thể chấp nhận được, tuy nhiên chất lượng thoại bị ảnh hưởng
Trên 400 ms Không thể chấp nhận được
Bảng 4.16 Tiêu chuẩn về trễ trong thông tin thoại
Nói chung tai người không cảm nhận được trễ bé hơn 150-200 ms Trễ lớn hơn 150-200 ms sẽ làm giảm chất lượng đàm thoại
Với G.711, trễ (end to end) của gateway (vào và ra) là ~ 43 ms (dưới 50 ms) Với G.729, trễ là 97ms (dưới 100ms) Theo kết quả trên, chất lượng của tín hiệu mã hóa G.711 là tốt nhất Chất lượng tín hiệu mã hoá với G.729 kém hơn so với G.711 nhưng có thể chấp nhận được với hầu hết người tiêu dùng b) Suy hao: hóa G.711 suy hao là -3.45 dB, tín hiệu mã hóa G.729 suy hao là -3,975 dB
Như vậy suy hao đối với cả hai loại tín hiệu trên đều nằm trong giới hạn cho phép c) Tỷ lệ cuộc gọi thành công: Đối với cuộc gọi được mã hóa theo chuẩn G.711 64 K, 100% cuộc gọi thành công Đối với cuộc gọi được mã hóa theo chuẩn G.729 8K, 95% cuộc gọi thành công, 5% cuộc gọi còn lại được giải phóng sau 15s d) Thời gian thiết lập cuộc gọi:
Tín hiệu báo hiệu SS7 từ hiG1000 được đẩy đến hiQ9200 qua mạng IP
Với chuẩn thoại G.711, thời gian thiết lập (end-to-end) xấp xỉ ~1,43 s Với chuẩn thoại G.729, thời gian thiết lập cuộc gọi xấp xỉ 1,48 s Tín hiệu báo hiệu đi qua bốn điểm báo hiệu (AXE VTN1, hiQHanoi, hiQHCM, AXE VTN2)
4.8 Khảo sát số liệu 1719 thực tế
Thực tế làm việc tại Trung tâm Thanh Khoản, Công ty Viễn thông Liên tỉnh là nơi tiếp nhận và xử lý số liệu 1719 hàng tháng sẽ cho ta một cái nhìn cụ thể về lưu lượng sử dụng điện thoại thẻ 1719 và so sánh mức sử dụng hai loại hình 1719- 64K và 1719 – 8K
Số liệu 1719 sau khi được tập hợp và xử lý sẽ được đẩy vào Database, trên cơ sở các câu lệnh SQL và công cụ lập trình bảng biểu Crystal Report, tác giả luận văn đã lập ra các biểu so sánh lưu lượng 1719 trên nhiều hướng khác nhau Dưới đây xin trích dẫn đưa ra số liệu trong tháng 06/2008 và tháng
I Cố định BĐT gọi đi liên tỉnh sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
II Cố định BĐT gọi đi di động sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
III Cố định BĐT gọi đi quốc tế sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
I Cố định BĐT gọi đi liên tỉnh sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
II Cố định BĐT gọi đi di động sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
III Cố định BĐT gọi đi quốc tế sử dụng dịch vụ 1719
STT Đơn vị đến Mã vùng
Bảng so sánh tổng lưu lượng số liệu 1719 trong 9 tháng năm 2008:
Gọi đi liên tỉnh Gọi đi di động Gọi đi quốc tế
Bảng 4 17 So sánh tổng lưu lượng số liệu 1719 của 9 tháng năm 2008
Các biểu đồ so sánh lưu lượng cụ thể được lập nên:
Biểu đồ so sánh l-u l-ợng gọi liên tỉnh
Biểu đồ so sánh l-u l-ợng gọi di động
Biểu đồ so sánh l-u l-ợng gọi quốc tế
- Dựa trên số liệu cụ thể và nhìn vào các biểu đồ so sánh lưu lượng ta có thể thấy lưu lượng sử dụng loại hình thoại IP1719-64K vẫn nhiều hơn so với loại hình thoại IP1719-8K Nhiều người sử dụng vẫn chấp nhận trả mức giá cao hơn để có thể được hưởng chất lượng thoại tốt nhất
- Nhưng bên cạnh đó là lưu lượng tương đối lớn của loại hình thoại IP1719-8K Có thể thấy rằng IP1719-8K cũng đáp ứng được nhu cầu không nhỏ người sử dụng mong muốn tiết kiệm chi phí mà vẫn hưởng chất lượng thoại có thể chấp nhận được
Công nghệ VoIP là công nghệ truyền thoại phát triển mạnh mẽ Nó mang lại sự hài lòng cho khách hàng bởi sự dễ sử dụng và cước phí lại giảm đáng kể so với công nghệ chuyển mạch truyền thống Công nghệ VoIP là sự kết hợp nhiều mạng với nhau như: mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng báo hiệu số
7 SS#7, mạng Internet, mạng kênh riêng Leased – Line Các mạng này được kết nối với nhau thông qua các thiết bị như Gateway, Gatekeeper, Signalling Gateway, Router, Switch, Việc đi sâu tìm hiểu chức năng, hoạt động của các thiết bị này mang lại nhiều thú vị Trong các mạng này, mạng IP được coi là mạng xương sống của mạng VoIP bởi rất nhiều gói tin đi trên mạng này và nó là mạng trung gian được dùng để kết nối với các mạng khác Mặc dù đã xuất hiện từ lâu nhưng kể từ khi xuất hiện mạng NGN thì VoIP trả trước mới thực sự trở thành chuyên đề hấp dẫn đối với các nhà nghiên cứu và các nhà cung cấp dịch vụ Ứng dụng VoIP rất đa dạng và phong phú
Trong phạm vi luận văn của mình, tôi đã trình bày về các vấn đề cơ bản của công nghệ VoIP và dịch vụ điện thoại IP như : tìm hiểu tổng quan về VoIP, xem xét các giao thức báo hiệu trong VoIP, đưa ra các giải pháp để đảm bảo chất lượng thoại VoIP Đồng thời, cũng đã đi sâu vào nghiên cứu khả năng triển khai dịch vụ điện thoại thẻ trả trước thông minh IP1719 trên nền mạng NGN của VNPT
Do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế nên các vấn đề đã đề cập vẫn chưa thật đầy đủ Hi vọng sẽ nhận được thêm nhiều sự chỉ bảo của các thầy cô và đồng nghiệp để luận văn này được hoàn thiện tốt hơn
