ĐỀ TÀI “ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VOIP” CHƯƠNG III_1 pdf

ĐỀ TÀI “ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VOIP” CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP 3.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP VoIP sử dụng mạng nền gói (cụ thể là mạng IP) để truyền các gói tin thoại qua mạng. Tuy nhiên tại nơi thu các gói tin có thể bị mất hay trễ phụ thuộc vào môi trường mạng cụ thể lúc đó: ví dụ như mạng bị lỗi, tắc nghẽn hay gói tin bị trễ qua các thành phần mạng…Điều này làm giảm chất lượng thoại tại đầu thu, và do truyền dẫn thoại là truyền dẫn thời gian thực nên phía thu không thể yêu cầu mạng truyền lại các gói tin bị mất. Do mạng điện thoại PSTN truyền thống với các đặc điểm ưu việt về chất lượng thoại đã từ lâu trở thành một phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta nên dịch vụ VoIP phải làm sao cung cấp trong mạng PSTN truyền thống. Chất lượng dịch vụ được hiểu một cách đơn giản là “khả năng của mạng làm thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Nhìn chung, chất lượng dịch vụ được quyết định bởi các user ở hai đầu cuối thoại. Do đó nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo QoS người sử dụng yêu cầu và thực hiện các biện pháp để duy trì mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân như nghẽn, hỏng thiết bị hay sự cố liên kết. Chất lượng dịch vụ cũng được phân cấp để tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ tính toán và đảm bảo QoS trong các kế hoạch truyền dẫn cụ thể của mình. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông, chất lượng dịch vụ thường được đánh giá bằng các phương pháp phản hồi từ phía khách hàng. Phương pháp này không mang lại hiệu quả cao khi mà tính phức tạp và phạm vi của các mạng viễn thông hiện đại ngày một tăng, đòi hỏi một phương pháp có tính tổng thể để đánh giá một cách toàn diện cho dịch vụ thoại. Công nghiệp viễn thông chấp nhận một con số chung để mô tả chất lượng dịch vụ, chất lượng cuộc gọi được gọi là điểm đánh giá trung bình: Mean Opinion Score (MOS). MOS dao động từ 1 (mức tồi) đến 5 (mức tốt nhất). Các nhà cung cấp vào mức MOS này để đưa ra mức chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình. Bảng 3.1: Điểm đánh gia trung bình MOS. Mức chất lượng Mức (Điểm) MOS Xuất sắc 5 Tốt 4 Bình thường 3 Nghèo 2 Tồi 1 Đối với dịch vụ VoIP khi mạng truyền dẫn là mạng IP, các tham số hay các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và cần được đưa ra các chỉ số giới hạn là  Băng thông.  Trễ.  Jitter (Biến động trễ).  Mất thông tin.  Tiếng dội.  Độ tin cậy. Tổ chức ITU đã phát triển mô hình E trong khuyến nghị G107 để đánh giá chất lượng dịch vụ của mạng VoIP. Mô hình E đã chứng minh được tính ưu việt của nó trong việc thiết lập kế hoạch truyền dẫn trong thực tế. Kết quả của mô hình E là một giá trị truyền dẫn chung gọi là “Transmission Rating Factor” (R) thể hiện chất lượng đàm thoại giữa người nói và người nghe. R dao động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các sơ đồ mạng cụ thể. Giá trị R càng lớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch vụ. Mô hình E có thể được sử dụng để hiểu các đặc điểm của mạng và thiết bị ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng thoại trong mạng VoIP. Mô hình E tạo ra sự suy giảm R cho các loại mạng khác nhau và các thiết bị khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ, tiếng dội, mất gói, và thuật toán mã hoá thông tin. Giá trị đầu ra của mô hình E có thể chuyển thành giá trị MOS tương ứng để đánh giá chất lượng dịch vụ. Bảng 3.2: Định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn thoại. Giá trị R Loại chất lượng truyền dẫn thoại Mức độ hài lòng của người sử dụng 90 ≤ R  100 Tốt nhất Rất hài lòng 80 ≤ R <90 Mức cao Hài lòng 70 ≤ R <80 Mức trung bình Một số người không hài lòng 60 ≤ R <70 Mức thấp Nhiều người không hài lòng 50 ≤ R <60 Mức nghèo Hầu như tất cả không hài lòng Chú ý: Với giá trị R nhỏ hơn 50 không được khuyến nghị 3.2 Chất lượng dịch vụ trong VoIP 3.2.1 Chất lượng dịch vụ QoS QoS được hiểu một cách đơn giản là khả năng của mạng làm thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng dịch vụ theo như yêu cầu mà người sử dụng đã chỉ ra. QoS là đặc tính có thể điều khiển và hoàn toàn xác định đối với các tham số có khả năng định lượng. Mô hình tham khảo cho QoS Mạng A Mạng B 1 N Đầu cuối Đầu cuối QoS QoS node I node N QoS Mạng A QoS Mạng B QoS end-to-end Hình 3.1 Mô hình tham khảo cho chất lượng dịch vụ end-to-end. Mô hình tham khảo QoS end-to-end thường có một hoặc vài mạng tham gia, mỗi mạng lại có thể có nhiều node.  Mỗi mạng tham gia này có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn vì thế nó ảnh hưởng tới QoS.  Hơn nữa, các biến động thống kê ở lưu lượng xuất hiện trong mạng cũng có thể gây tổn thất do tràn bộ đệm hoặc do các liên kết nối các node mạng bị nghẽn.  Mạng có thể thực hiện định hình giữa các node hay giữa các mạng để tối thiểu hoá tích luỹ trong biến động trễ và tổn thất.  Về nguyên tắc, người sử dụng không cần biết đặc tính kỹ thuật của các mạng tham gia miễn là mạng chuyển được lưu lượng đảm bảo QoS end-to-end. Chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào tính kết hợp của nhiều yếu tố: các thành phần mạng, có chế xử lý ở hai điểm đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng. Đối với các thành phần mạng (cơ sở hạ tầng vật lý) thông thường có 3 thành phần quan trọng: thiết bị đầu cuối, phương tiện truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch (các thiết bị trung chuyển trên mạng). Đối với mỗi phần có các yêu cầu về QoS tương ứng. Nhìn chung QoS được các User ở hai đầu cuối truyền thông quyết định. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ nắm bắt được đánh giá QoS thông qua ý kiến khách hàng MOS. Với các loại mạng khác nhau thì việc xử lý thông tin và yêu cầu về chất lượng dịch vụ cũng có những đặc điểm khác nhau: PSTN, ISDN, ATM, liên quan đến truyền dữ liệu/thoại/video với kiểu truyền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói Với PSTN thời gian thực là quan trọng (cả trễ), tiếng vọng và tỷ lệ BER vì chủ yếu dịch vụ trên PSTN là thoại, còn đối với các mạng gói thì lại chú ý đến băng thông, trễ,biến động trễ và các cơ chế điều khiển trong mạng VoIP QoS: VoIP là sự tích hợp truyền thoại ttrên nền IP. Nếu chỉ dựa trên Internet là mạng “best effort” thì rõ ràng kỹ thuật VoIP không có vấn đề QoS thực sự nào (không đảm bảo về chất lượng cũng như phân biệt về các loại hình lưu lượng truyền qua mạng này). Thực tế, VoIP để truyền thoại nên phải đảm bảo thời gian thực, phải cung cấp được mức chất lượng dịch vụ tương đương với mức chất lượng đã được mạng truyền thống PSTN cung cấp. 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thoại trong VoIP Chất lượng thoại bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều yếu tố, có thể chia làm 6 chiều hướng QoS ảnh hưởng đến đầu cuối sử dụng sau:  Độ khả dụng (Availability): yếu tố suy hao thiết bị và độ ổn định.  Băng thông (cả loại thoả thuận và burst).  Tiếng vọng.  Trễ (delay or latency): trễ xử lý, gói hoá, truyền dẫn nối tiếp, bộ đệm và hàng đợi, chuyển mạch  Biến động trễ: gồm jitter và Wander.  Tổn thất (mất) gói hay tỉ lệ lỗi bit BER. 3.2.2.1 Độ ổn định Độ ổn định cũng là mộtyếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. Người sử dụng đã quen sử dụng mạng PSTN truyền thống với độ ổn định rất cao. Mạng PSTN có khả năng truyền cuộc gọi cả ngày lẫn đêm và vào tất cả các ngày trong năm do đó mạng VoIP hiện đại cũng phải đáp ứng được độ ổn định tương tự. Một năm có 60*60*24*365 hay 31.536.000 giây. Giả thiết một mạng khả dụng 99% thời gian thì số giờ mạng không sử dụng là 87,6 giờ, khoảng thời gian này là tương đối lớn. Nếu giá trị độ khả dụng là 99,99% thì thời gian mạng không hoạt động chỉ là 50 phút một năm. Tất nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần có nhiều cơ chế dự phòng và khắc phục lỗi để đảm bảo điều này.Bảng sau chỉ ra tính sẵn sàng của mạng và thời gian ngừng hoạt động: Bảng 3.2: Tính sẵn sàng của mạng. Tính sẵn sàng của mạng Tổng thời gian ngừng hoạt động trong một năm 99% 3.65 ngày 99.5% 1.825 ngày 99.9% 8.76 giờ 99.95% 4.38 giờ 99.99% 52.56 phút 99.995% 26.28 phút 99.999% 5.25phút Ngày nay, thông số QoS khả dụng của mạng thường vào khoảng 99,995%, hay khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một năm, kết nối khôi phục nhỏ hơn 4 giờ. Cũng có sự khác nhau giữa độ khả dụng và độ tin cậy của mạng từ góc nhìn của từng người sử dụng và từ góc nhìn mạng tổng thể. Thông số QoS khả dụng thường được quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ. Một người sử dụng khó tính có thể than phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng 99,7% trong tháng sẽ được nhắc nhở rằng mạng sẽ đáp ứng 99,99% sẵn sàng như được quảng cáo và hứa hẹn là áp dụng cho toàn bộ mạng. 3.2.2.2 Băng thông Là tốc độ truyền thông tin (tính bằng KB/giây, MB/giây…). Bình thường trong môi trường mạng LAN, băng thông càng lớn càng tốt. Rất nhiều mạng số liệu không được thiết kế cho nhu cầu băng tần theo thời gian thực của tín hiệu thoại. Các mạng này thông thường không yêu cầu các dòng dữ liệu gói hoá phải tới đích trong một khung thời gian hẹp (với độ trễ tương đối thấp). Khi dịch vụ thoại được triển khai trên các hệ thống mạng này, một số các phương pháp được thực hiện nhằm đảm bảo việc truyền dẫn thoại theo thời gian thực, tuy vậy chất lượng thoại vẫn sẽ bị ảnh hưởng một khi các cơ chế này hoạt động không như mong muốn. Mặc dù tín hiệu thoại chỉ yêu cầu một băng tần tương đối thấp nhưng nó đòi hỏi phải có tính ổn định cao và trực tiếp. Tuy nhiên, trong một mạng tích hợp dữ liệu và thoại, ta phải quyết định xem mỗi dịch vụ phải sử dụng bao nhiêu băng thông. Những quyết định này dựa trên [...]... dành cho dich vụ thoại quá ít băng thông thì chất lượng thoại là không chấp nhận được Hay nói một cách khác thì các dịch vụ thoại không thể chấp nhận băng thông nhỏ như lưu lượng của Internet Nếu mạng VoIP cũng sử dụng cùng một bộ mã hoá như mạng PSTN hiện nay thì băng thông dành cho dịch vụ thoại sẽ còn lớn hơn cả băng thông được sử dụng trong mạng PSTN Bởi trong mạng VoIP, phần mào đầu trong các giao... 3.2.2.4 Trễ Trễ là thời gian truyền trung bình của dịch vụ từ điểm vào đến điểm ra khỏi mạng Có nhiều dịch vụ đặc biệt là các dịch vụ thời gian thực như truyền thông thoại bị ảnh hưởng rất lớn bởi trễ quá lớn và không cần thiết Nếu trễ vượt quá 200ms thì người sử dụng sẽ thấy sự ngắt quảng và đánh giá chất lượng thoại ở mức thấp Khi thiết kế bất kỳ một mạng gói nào để truyền thông tin thoại thì xử lý... quan trọng Việc tính toán trễ một cách chính xác sẽ giúp các nhà cung cấp dịch vụ thoại giám sát được chất lượng truyền dẫn trên mạng và đưa ra các giải pháp hợp lý để khắc phục Trễ trong mạng thoại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thuật toán mã hoá, lỗi, mất khung, thiết bị…ITU đã nghiên cứu độ trễ mạng cho các ứng dụng thoại trong khuyến nghị G114 Khuyến nghị này định nghĩa 3 tầng trễ một chiều như... hàng nghìn cuộc gọi Tuy nhiên, mạng VoIP lại thực hiện việc nén thoại và triệt khoảng lặng để giảm băng thông hơn so với mạng chuyển mạch kênh truyền thống Băng thông của mạng VoIP có thể thay đổi so với mạng TDM có kích thước kênh cố định Việc xác định băng thông cho mạng dựa trên số cuộc gọi trong giờ cao điểm Bất cứ việc ghép băng thông nào đều có thể làm giảm chất lượng thoại Người ta phải dành... và mạng VoIP là các Gateway VoIP Gateway nguồn và đích thông tin với nhau qua mạng IP, trễ truyền gói qua mạng này có thể lớn hơn 30 ms Chính sự pha trộn các thiết bị số và các thiết bị analog trong kết nối thoại là nguyên nhân chủ yếu gây ra tiếng vọng ở phía người nói Người sử dụng A Tiếng của A Người sử dụng B Tx  Rx Tiếng của B Mạng thoại Rx  Tx Tiếng vọng của A Hình 3.2 Tiếng vọng trong mạng. .. cuộc gọi đều được thực hiện và giảm việc ngắt quãng dịch vụ Băng thông dành cho báo hiệu thay đổi tuỳ theo số lượng cuộc gọi và giao thức báo hiệu được sử dụng Nếu có rất nhiều cuộc gọi với thời gian ngắn thì băng thông đỉnh cần cho báo hiệu phải lớn Băng thông lớn nhất mà một giao thức báo hiệu IP cần có phải bằng 3% của tất cả lưu lượng tải ở ví dụ, băng thông báo hiệu cho 2000 cuộc gọi trong 1 giây... nhất là 164,8 Mbps Đây là giá trị băng thông lớn nhất theo lý thuyết cho trường hợp trên Nếu các tham số như phương pháp mã hoá thoại, số cuộc gọi, tốc độ gói tin được tạo, cách nén và việc sử dụng bộ triệt tiếng vọng thay đổi thì yêu cầu về băng thông cũng thay đổi theo 3.2.2.3 Tiếng vọng Tiếng vọng trong thoại tạo ra khi người nói nghe thấy chính tiếng nói của mình Trong mạng VoIP thông thường, khối... dùng cho các nhà quản lý mạng quốc tế, do đó yêu cầu nghiêm ngặt hơn các mạng thoại riêng rẽ Với các mạng riêng, độ trễ 200ms là hợp lý và 250ms là giới hạn Có hai loại trễ khác nhau: Trễ cố định và trễ thay đổi Thành phần trễ cố định bao gồm các thành phần trễ được them vào trực tiếp trên một kết nối tổng Thành phần trễ thay đổi bao gồm các thành phần nảy sinh trong các hàng đợi trong những bộ đệm tín... các kế hoạch truyền dẫn phải sử dụng mức 10 ms để tính toán trễ cho bộ xử lý này Thời gian giải nén vào khoảng 10% thời gian nén cho mỗi khối mẫu PCM Do có nhiều mẫu trong mỗi khung nên thời gian giải nén tương ứng với số lượng mẫu trong khung Do đó thời gian trễ của một khung 3 mẫu là 3 * thời gian trễ một mẫu Thời gian trễ tốt nhất và tồi nhất đối với các bộ mã hoá cụ thể: Bảng 3.5: Thời gian trễ... mỗi khối thoại PCM trong vòng 10ms Bộ xử lý thuật toán mã hoá dự đoán tuyến tính mã đại số cấu trúc tích hợp (CE-ACELP) có trễ xử lý khoảng 2,5 đến 10 ms phụ thuộc vào tải trọng của bộ xử lý tín hiệu số DSP Nếu tải trọng của bộ xử lý tín hiệu số đầy đủ với 4 kênh thoại thì độ trễ xử lý có thể lên tới 10 ms Nếu chỉ phải xử lý một kênh thoại thì độ trễ có thể chỉ là 2,5 ms Tuy nhiên trong các kế hoạch . ĐỀ TÀI “ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VOIP” CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP 3 .1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP VoIP. mức chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình. Bảng 3 .1: Điểm đánh gia trung bình MOS. Mức chất lượng Mức (Điểm) MOS Xuất sắc 5 Tốt 4 Bình thường 3 Nghèo 2 Tồi 1 Đối với dịch vụ. mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch vụ. Mô hình E có thể được sử dụng để hiểu các đặc điểm của mạng