Công nghệ voip và vấn đề đo kiểm

Điện thoại IP đã dần dần dành đợc sự quan tâm của các nhà cung cấp dịch vụ Internet, các nhà cung cấp dữ liệu, các nhà cung cấp điện thoại và khai thác viễn thông vì chi phí rẻ.Trong mạ

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi  Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ VoIP vấn đề đo kiểm Ngành: kỹ thuật điện tử Nguyễn Minh Quân Ngời hớng dẫn khoa học: TS Đỗ Hoàng Tiến - Hà Nội 2006 - Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131475681000000 -2- Mục lục Trang Danh mục chữ viết tắt 05 Danh mục bảng 08 Danh mục hình vÏ 09 Mở đầu 10 Ch¬ng Giíi thiệu VoIP 1.1 Mở đầu 11 1.2 Các hình thức truyền thoại Internet 12 1.2.1 Mô hình PC to PC 12 1.2.2 Mô hình PC to Phone 13 1.2.3 Mô hình Phone to Phone 13 1.3 Đặc điểm ứng dụng VoIP 14 1.3.1 Lỵi Ých cđa VoIP 14 1.3.2 Những điểm hạn chế VoIP 15 1.3.3 C¸c øng dơng cđa VoIP 16 Ch¬ng C¸c chuÈn, giao thøc VoIP 2.1 ChuÈn H.323 18 2.1.1 Các thành phần H.323 18 2.1.2 Bé giao thøc H.323 23 2.1.3 Điều khiển báo hiệu H.323 24 2.1.4 ThiÕt lËp cuéc gäi H.323 28 2.2 Giao thức khởi tạo phiên - SIP 28 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 Giíi thiƯu 28 Các thành phần SIP 29 Các tin SIP 30 Ho¹t ®éng cña SIP 32 -3- 2.3 Mét sè giao thøc kh¸c 35 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 Giao thøc ®iỊu khiĨn Gateway - MGCP 35 RTP vµ RTCP 38 Giao thøc dßng thêi gian thùc - RTSP 39 Giao thức đăng ký trớc tài nguyên - RSVP 40 Giao thức mô tả phiên - SDP 42 Ch¬ng Kü thuËt nÐn tÝn hiƯu tho¹i 3.1 Tỉng quan 44 3.2 Nguyªn lý chung cđa bé m· ho¸ CELP 45 3.3 Nguyên lý mà hoá CS - ACELP(G.729) 48 3.4 ChuÈn nÐn G.729A 49 3.5 ChuÈn nÐn G.729B 50 3.6 ChuÈn nÐn G.723.1 52 3.7 ChuÈn nÐn GSM 06.10 52 Chơng Chất lợng dịch vụ(qos) 4.1 Các thông số đánh giá QoS VoIP 54 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 TrÔ 54 Jitter 57 Sai thø tù 59 MÊt gãi 60 TiÕng väng 62 4.2 Các biện pháp nâng cao QoS VoIP 62 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 Nén mào đầu cRTP 62 Cơ chế xếp hàng 63 Ph©n lo¹i gãi tin 67 Định dạng luồng lu lợng lập sách 69 Phân mảnh 72 Giao thøc ®iĨm - ®iĨm ®a kÕt nèi ®a líp - MCML PPP 73 Tiªu chuÈn FRF.12 74 -4- 4.2.8 IP MTU vµ MTU 74 4.2.9 Tr¸nh nghÏn 75 Ch¬ng Đánh giá chất lợng dịch vụ 5.1 Đo giả lập 77 5.1.1 Phân tích mạng VoIP 77 5.1.2 Ph©n tích thoại đầu cuối tới đầu cuối 78 5.1.3 Đo thử mức chịu đựng b¸o hiƯu 80 5.2 Gi¸m s¸t 81 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 Giíi thiƯu 81 §o trƠ, Jitter 81 Ph©n tÝch giao thøc 83 Baselining 84 Các phơng pháp đấu nối thiết bị đo vào mạng 86 5.3 Đánh giá QoS đầu cuối 88 5.3.1 Phơng pháp "Điểm đánh giá trung bình" - MOS 88 5.3.2 Phơng pháp đo chất lợng thoại theo cảm nhận - PSQM 93 5.3.3 Phơng pháp đánh giá cảm nhận chất lợng thoại - PESQ 100 Chơng Giới thiệu số thiết bị đo kiểm Voip 6.1 Thiết bị phân tích VoIP DA-3400 105 6.1.1 Giíi thiƯu 105 6.1.2 C¸c đặc điểm DA-3400 cho phân tích VoIP 105 6.2 HƯ thèng ®o kiĨm OPERA 107 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 Giíi thiƯu 107 Chơng trình OptiCall 108 Chơng trình đánh giá chất lợng OPERA 109 Chơng trình đo kiĨm tù ®éng Opera Control Center 109 KÕt luËn 110 Tài liệu tham khảo 111 -5- Danh mục chữ viết tắt ACELP Algebraic CELP Dự báo tuyến tính kích thích mà đại số ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng BECN Backward Error Congession Notification Thông báo tắc nghẽn theo hớng CAR Committed Access Rate Tèc ®é truy cËp cam kÕt CELP Code Excited Linear Prediction Dù b¸o tuyÕn tÝnh kÝch thích mà CODEC Code - Decode Mà hoá - Giải m· cRTP Compressed RTP NÐn giao thøc trun t¶i thêi gian thùc CS ACELP Conjugate Structure ACELP Dù b¸o tuyÕn tính kích thích mà đại số có cấu trúc liên kÕt DLCI Data Link Connection Idendifier NhËn d¹ng kÕt nèi đờng số liệu DNS Domain Name Server Máy chủ tên miỊn DSP Digital Signal Processor Xư lý tÝn hiƯu sè DTMF Dual Tone Multi Frequency Mà đa tần ETSI European Telecommunication Standard Institute Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu FECN Forward Error Congession Notification Thông báo tắc nghẽn theo hớng FIFO First In First Out Đến trớc, phục vơ tríc FRTS Frame Relay Traffic Shaping S¾p xÕp lu lợng chuyển mạch khung FTP File Transfer Protocol Giao thức trun tƯp GSM Global System for Mobile communication HƯ thèng thông tin di động toàn cầu GTS Generic Traffic Shaping Sắp xếp lu lợng chung HTTP HyperText Transfer Protocol G.thức truyền siêu văn -6- IETF Internet Engineering Task Force Nhãm thiÕt kÕ Internet IP Internet Protocol Giao thøc Internet ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU International Telecommunication Union Tỉ chøc ViƠn th«ng thÕ giíi LAN Local Area Network M¹ng diƯn hĐp LPC Linear Predictive Coding Mà dự đoán tuyến tính MC Multipoint Controller Bộ ®iỊu khiĨn ®a ®iĨm MCML PPP Multi-Class MultiLink Point-toPoint Protocol Giao thøc ®a ®iĨm ®a kÕt nèi ®a líp MCU Multipoint Control Unit Khèi ®iỊu khiĨn ®a ®iĨm MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thøc ®.khiĨn Gateway MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình MP Multipoint Processor Xử lý ®a ®iĨm MPE Multi Pulse Excited KÝch thÝch ®a xung MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền tải lớn nhÊt NGN Next Generation Network M¹ng thÕ hƯ tiÕp theo NIC Network Interface Card Card giao tiÕp m¹ng OSI Open System for Interconnection HÖ thèng kÕt nèi më PC Personal Computer Máy tính cá nhân PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mà PESQ Perceptual Evaluation of Speech Quality Đánh giá cảm nhận chất lợng thoại PSN Packet Switching Network Mạng chuyển mạch gói PSQM Perceptual Speech Quality Measurement Đo kiểm chất lợng thoại theo cảm nhận PSTN Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QoS Quality of Service Chất lợng dịch vụ -7- RAS Registration/Admission/Status RED Random Early Detection Đăng ký/Chấp nhận/Trạng thái Phát sím ngÉu nhiªn RPE Regular Pulse Excited KÝch thÝch xung RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đăng ký trớc tài nguyên RTCP Real-time Transport Control Protocol Giao thức điều khiĨn trun t¶i thêi gian thùc RTP Real-time Transport Protocol Giao thøc trun t¶i thêi gian thùc SAP Session Annoucement Protocol Giao thức thông báo phiên SCN Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch kênh SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SID Silence Insertion Descriptor Chèn khoảng lặng SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SNA Systems Network Architecture KiÕn tróc m¹ng hƯ thèng TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian ToS Type Of Service Loại dịch vụ UDP User Data Protocol Giao thøc d÷ liƯu ngêi dïng VAD Voice Active Detector Bộ phát tích cực thoại VoIP Voice over Internet Protocol Điện thoại giao thức Internet WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair Queuing Xếp hàng bình đẳng WRED Weighted RED Phát sớm ngẫu nhiên theo trọng số -8- Danh mục bảng Trang Bảng 2.1 - Các đáp ứng SIP 32 Bảng 4.1 - Trễ thuật toán 56 Bảng 4.2 - Trễ đờng truyền khung cố định 73 -9- Danh mục hình vẽ Trang Hình 1.1 - Mô hình mạng VoIP Hình 1.2 - Mô hình PC to PC Hình 1.3 - Mô hình PC to Phone Hình 1.4 - Mô hình Phone to Phone Hình 2.1 - Các thành phần mạng H.323 Hình 2.2 - Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323 Hình 2.3 - Chức Gateway Hình 2.4 - Vùng H.323 Hình 2.5 - Kiến trúc phân lớp giao thức H.323 Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lý phơng pháp tổng hợp CELP Hình 4.1 - Quỹ độ trễ Hình 4.2 - Cấu trúc gói tin thoại IP Hình 4.3 - Hiện tợng Jitter Hình 4.4 - Hiện tợng sai thứ tự Hình 4.5 - Sự xếp lại gói tin Hình 4.6 - Nguyên tắc cRTP Hình 4.7 - Công cụ định dạng GTS Hình 4.8 - Giao thức điểm - điểm đa kết nối đa lớp Hình 5.1 - Phân tích mạng IP Hình 5.2 - Phân tích thoại đầu cuối tới đầu cuối Hình 5.3 - Cấu hình đo mô cố Hình 5.4 - Đo thử mức chịu đựng báo hiệu Hình 5.5 - Đấu nối qua cổng giám sát Hình 5.6 - Đấu nối sử dụng chức xuyên qua Hình 5.7 - Đấu nối qua Hub chia quang Hình 5.8 - Thủ tục đo chất lợng khách quan Hình 5.9 - Mô hình thuật toán PSQM Hình 5.10 - Mô hình thuật toán PESQ Hình 6.1 - Tơng quan điểm MOS TIPHON 12 13 13 14 18 19 20 21 23 46 54 56 57 59 60 63 71 73 77 78 79 80 86 87 88 94 98 100 106 - 10 - Mở đầu Từ 1/7/2001, Tổng cục Bu điện đà cho phép Vietel VNPT thức khai thác điện thoại đờng dài nớc qua giao thức IP, gọi tắt VoIP cho phép VNPT chuẩn bị khai thác VoIP quốc tế Từ đến nay, Việt nam đà có thêm nhiều nhà cung cấp VoIP nh: Công ty cổ phần dịch vụ Bu Viễn thông Sài gòn(SPT), Công ty Cổ phần Viễn thông Hà nội, Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực(VP Telecom) Sù xt hiƯn cđa VoIP trªn thÕ giíi nãi chung Việt nam nói riêng đà cung cấp cho xà hội dịch vụ thoại đờng dài có cớc phÝ thÊp h¬n rÊt nhiỊu so víi cíc phÝ cđa dịch vụ thoại đờng dài truyền thống Tuy nhiên, lợi ích kèm với hạn chế định Chất lợng thoại hạn chế lớn VoIP so với điện thoại truyền thống Với mục đích tìm hiểu công nghệ VoIP vấn đề đo kiểm mạng, lựa chọn đề tài "Công nghệ VoIP vấn đề đo kiểm" để làm đề tài luận văn Bố cục luận văn gồm chơng: Chơng 1: Giới thiệu VoIP Chơng 2: Các chuẩn, giao thức VoIP Chơng 3: Kỹ thuật nén tín hiệu thoại Chơng 4: Chất lợng dịch vụ(QoS) Chơng 5: Đánh giá chất lợng dịch vụ Chơng 6: Giới thiệu số thiết bị đo kiểm VoIP Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo TS Đỗ Hoàng Tiến - Giảng viên Khoa Điện tử viễn thông, Đại học Bách khoa Hà nội đà tận tình hớng dẫn trình thực luận văn Với khoảng thời gian có hạn, chắn nội dung luận văn nhiều hạn chế Rất mong nhận đợc góp ý thầy cô bạn Hà nội, tháng 11 năm 2006