Tìm hiểu công nghệ voip trong mạng wimax

LỜI NÓI ĐẦU 4 Đặt vấn đề Mặc dù dịch vụ truyền số liệu ngày càng phổ biến nhưng dịch vụ truyền thoại vẫn là nguồn doanh thu chính của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Hai loại mạng cung cấp dịch vụ thoại phổ biến nhất là mạng điện thoại cố định PSTN và mạng điện thoại di động. Việc triển khai hai công nghệ mạng này đòi hỏi cơ sở hạ tầng rất đắt tiền. Do đó, người ta ra sức tìm kiếm các giải pháp khác để có thể cung cấp dịch vụ thoại chất lượng tốt với chi phí thấp hơn. Sử dụng cơ sở hạ tầng IP có sẵn là một giải pháp có chi phí thấp. Giao thức dùng để truyền tín hiệu thoại trong mạng IP được gọi là giao thức VoIP. Chúng ta gặp phải nhiều khó khăn khi nghiên cứu triển khai các ứng dụng thời gian thực trên mạng Internet. Những dịch vụ như VolP đòi hỏi sự bảo đảm chất lượng dịch vụ tối thiểu. Trong khi đó, mạng IP lại có cấu trúc nỗ lực tối đa nghĩa là không có bất cứ một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ hay độ ưu tiên. Xác suất mất gói và độ trễ tùy thuộc vào hiện trạng tải trên mạng. Mặc dù một số bộ mã hóa có khả năng hạn chế lỗi ở một mức độ nào đó nhưng chất lượng cuộc gọi VoIP vẫn còn nhạy đối với sự giảm sút công năng trong mạng. Duy trì những cuộc gọi VoIP chất lượng tốt lại trở nên thách thức hơn khi mạng IP được mở rộng sang lĩnh vực không dây, thông qua mạng LAN không dây dựa trên chuẩn 802.11 hay mạng điện thoại tế bào thế hệ thứ ba (3G). Việc cung cấp các dịch vụ trong mạng không dây trở nên cấp thiết vì nhu cầu sử dụng dịch vụ thời gian thực qua mạng không dây là rất cao. Mặc dù hiện tại công nghệ mạng điện thoại tế bào 3G và mạng LAN không dây đã hỗ trợ các phiên bản sơ cấp của các dịch vụ tin tức thời gian thực, nghe nhạc trực tuyến và xem phim theo yêu cầu, nhưng lại không có khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng rộng rãi và đòi hỏi băng thông cao cho những chương trình ứng dụng multimedia này. Ngoài ra, hầu hết công nghệ truy cập đều không có đặc tính phân biệt nhu cầu của từng ứng dụng cụ thể. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ không dây, nhiệm vụ cung cấp kết nối đoạn đường cuối băng rộng vẫn còn là một thử thách. Đoạn đường cuối là thuật ngữ chỉ kết nối từ mạng của nhà cung cấp dịch vụ đến người dùng gia đình hoặc doanh nghiệp. Trong số những công nghệ truy cập băng rộng không dây đang được phát triển, WiMAX có lẽ là đối thủ nặng ký nhất. 4 Mục tiêu đề tài ■ Tìm hiểu khái niệm Wimax, các ưu điểm chính của Wimax. ■ Tìm hiểu những đặc tính của dịch vụ Voip qua mạng Wimax. ■ Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Opnet.  ■ Khảo sát chất lượng cuộc gọi Voip đơn giản qua mạng Wimax sử dụng Opnet. ■ Thông qua quá trình làm đề tài, nhóm thực hiện đề tài cũng mong muốn củng cố lại những kiến thức đã học, rèn luyện thói quen và tác phong nghiên cứu khoa học nhằm trang bị hành trang chuẩn bị sau khi ra trường. Cuối cùng, nhóm thực hiện đề tài mong muốn bằng kiến thức nhỏ bé của mình có thể giúp đẩy nhanh tốc độ tiếp cận công nghệ mới của nền công nghiệp nước ta trong tương lai. 4 Đối tượng nghiên cứu ■ Hệ thống Wimax và việc ứng dụng công nghệ Voip vào trong Wimax nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ. ■ Phần mềm ứng dụng mô phỏng mạng Opnet. 4 Phạm vi nghiên cứu ■ Tìm hiểu tổng quan về hệ thống Wimax và Voip trong một mạng cục bộ đơn giản như trường học, bệnh viện... ■ Ứng dụng dịch vụ Voip vào trong mạng Wimax và những ưu điểm mà Wimax mang lại Voip.

 Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax ii L Trong suc tp tng, nh s  y d cN thc hi c mt s kin thc nn tng cho ngh nghi Vi tc hi  biPhạm Hồng Liênng d suc hi c khoa hc, kinh nghim thc ting l  t nghi p.  thc hi n tt c ng  Điện Tử Viễn Thông  Ct c b    . Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011 Sinh viên thực hiện Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax iii   Họ và tên sinh viên: Huỳnh Hoàng Triều MSSV: 06117087 Lê Kim Bảo MSSV: 06117003 Ngành: Công Nghệ Điện Tử Viễn Thông Tên đề tài: Tìm Hiểu Công Nghệ Voip Trong Mạng Wimax 1) Cơ sở ban đầu: 2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 3) Các bản vẽ: 4) Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Phạm Hồng Liên 5) Ngày giao nhiệm vụ: 27/9/2010 6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/1/2011 Giáo viên hƣớng dẫn Ngày tháng năm 20… Chủ nhiệm bộ môn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax iv  Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011 Giáo viên hƣớng dẫn Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax v  Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011 Giáo viên phản biện Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax vi L t v - Mặc dù dịch vụ truyền số liệu ngày càng phổ biến nhƣng dịch vụ truyền thoại vẫn là nguồn doanh thu chính của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Hai loại mạng cung cấp dịch vụ thoại phổ biến nhất là mạng điện thoại cố định PSTN và mạng điện thoại di động. Việc triển khai hai công nghệ mạng này đòi hỏi cơ sở hạ tầng rất đắt tiền. Do đó, ngƣời ta ra sức tìm kiếm các giải pháp khác để có thể cung cấp dịch vụ thoại chất lƣợng tốt với chi phí thấp hơn. Sử dụng cơ sở hạ tầng IP có sẵn là một giải pháp có chi phí thấp. Giao thức dùng để truyền tín hiệu thoại trong mạng IP đƣợc gọi là giao thức VoIP. - Chúng ta gặp phải nhiều khó khăn khi nghiên cứu triển khai các ứng dụng thời gian thực trên mạng Internet. Những dịch vụ nhƣ VoIP đòi hỏi sự bảo đảm chất lƣợng dịch vụ tối thiểu. Trong khi đó, mạng IP lại có cấu trúc nỗ lực tối đa nghĩa là không có bất cứ một sự bảo đảm nào về chất lƣợng dịch vụ hay độ ƣu tiên. Xác suất mất gói và độ trễ tùy thuộc vào hiện trạng tải trên mạng. Mặc dù một số bộ mã hóa có khả năng hạn chế lỗi ở một mức độ nào đó nhƣng chất lƣợng cuộc gọi VoIP vẫn còn nhạy đối với sự giảm sút công năng trong mạng. Duy trì những cuộc gọi VoIP chất lƣợng tốt lại trở nên thách thức hơn khi mạng IP đƣợc mở rộng sang lĩnh vực không dây, thông qua mạng LAN không dây dựa trên chuẩn 802.11 hay mạng điện thoại tế bào thế hệ thứ ba (3G). Việc cung cấp các dịch vụ trong mạng không dây trở nên cấp thiết vì nhu cầu sử dụng dịch vụ thời gian thực qua mạng không dây là rất cao. - Mặc dù hiện tại công nghệ mạng điện thoại tế bào 3G và mạng LAN không dây đã hỗ trợ các phiên bản sơ cấp của các dịch vụ tin tức thời gian thực, nghe nhạc trực tuyến và xem phim theo yêu cầu, nhƣng lại không có khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng rộng rãi và đòi hỏi băng thông cao cho những chƣơng trình ứng dụng multimedia này. Ngoài ra, hầu hết công nghệ truy cập đều không có đặc tính phân biệt nhu cầu của từng ứng dụng cụ thể. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ không dây, nhiệm vụ cung cấp kết nối đoạn đƣờng cuối băng rộng vẫn còn là một thử thách. Đoạn đƣờng cuối là thuật ngữ chỉ kết nối từ mạng của nhà cung cấp dịch vụ đến ngƣời dùng gia đình hoặc doanh nghiệp. Trong số những công nghệ truy cập băng rộng không dây đang đƣợc phát triển, WiMAX có lẽ là đối thủ nặng ký nhất. Mc     Tìm hiểu khái niệm Wimax, các ƣu điểm chính của Wimax.  Tìm hiểu những đặc tính của dịch vụ Voip qua mạng Wimax.  Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Opnet. Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax vii  Khảo sát chất lƣợng cuộc gọi Voip đơn giản qua mạng Wimax sử dụng Opnet.  Thông qua quá trình làm đề tài, nhóm thực hiện đề tài cũng mong muốn củng cố lại những kiến thức đã học, rèn luyện thói quen và tác phong nghiên cứu khoa học nhằm trang bị hành trang chuẩn bị sau khi ra trƣờng. Cuối cùng, nhóm thực hiện đề tài mong muốn bằng kiến thức nhỏ bé của mình có thể giúp đẩy nhanh tốc độ tiếp cận công nghệ mới của nền công nghiệp nƣớc ta trong tƣơng lai. u  Hệ thống Wimax và việc ứng dụng công nghệ Voip vào trong Wimax nhằm cải thiện chất lƣợng dịch vụ.  Phần mềm ứng dụng mô phỏng mạng Opnet. Phu  Tìm hiểu tổng quan về hệ thống Wimax và Voip trong một mạng cục bộ đơn giản nhƣ trƣờng học, bệnh viện…  Ứng dụng dịch vụ Voip vào trong mạng Wimax và những ƣu điểm mà Wimax mang lại Voip. Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax viii  PHẦN A. GIỚI THIỆU i LỜI CẢM ƠN ii QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN v LỜI NÓI ĐẦU vi MỤC LỤC viii LIỆT KÊ BẢNG xi LIỆT KÊ HÌNH xii PHẦN B. NỘI DUNG xiv CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG WIMAX 15 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG DỮ LIỆU KHÔNG DÂY 15 1.1.1 Mạng không dây băng rộng 15 1.1.2 Các mạng dữ liệu không dây 16 1.2 GIỚI THIỆU VỀ WIMAX 17 1.2.1 Giới thiệu chung 17 1.2.2 Quá trình phát triển, xu thế chung và phân loại wimax 18 1.2.3 Mô hình hệ thống 19 1.3 ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA WIMAX 20 1.3.1 Ƣu điểm 21 1.3.2 Nhƣợc điểm 23 1.4 CẤU TRÖC CỦA WIMAX 23 1.4.1 Lớp vật lý (PHY) 24 1.4.2 Lớp điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC) 25 1.5 CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG WIMAX 31 1.5.1 Kỹ thuật OFDM 31 1.5.2 Kỹ thuật OFDMA 34 1.5.3 Các công nghệ anten tiên tiến 36 1.6 ỨNG DỤNG CỦA WIMAX 37 1.6.1 Mạng dùng riêng 39 1.6.2 Các mạng phục vụ cộng đồng 41 1.7 WIMAX VỚI CÁC CÔNG NGHỆ TRUY CẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG KHÁC 42 Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax ix 1.7.1 So sánh WiMAX cố định và LMDS, MMDS 43 1.7.2 So sánh WiMAX di động với 3G 44 1.7.3 So sánh WiMAX di động với WiBro 46 1.7.4 So sánh WiMAX với WiFi 47 CHƢƠNG 2-TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 50 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 50 2.1.1 Giới thiệu chung 50 2.1.2 Nguyên lý làm việc 51 2.1.3 Đặc tính của mạng VoIP 53 2.2 CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG VOIP 55 2.2.1 Các giao thức truyền tải trong mạng Voip 55 2.2.2 Các giao thức báo hiệu Voip 61 2.3 YÊU CẦU CHẤT LƢỢNG ĐỐI VỚI VOIP 70 2.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CUỘC GỌI VOIP 71 2.4.1 Điểm số ý kiến trung bình MOS 73 2.4.2 R-Score 74 2.4.3 Đánh giá chất lƣợng cuộc gọi từ R-score 77 2.4.4 Độ nhạy trễ và mất gói của VoIP 78 2.5 KẾT NỐI MẠNG VOIP VỚI MẠNG PSTN 80 2.5.1 Cuộc gọi bắt đầu từ mạng VoIP (SIP) và kết thúc tại PSTN 80 2.5.2 Cuộc gọi bắt đầu từ PSTN và kết thúc ở mạng VoIP 82 CHƢƠNG 3-ỨNG DỤNG VOIP TRONG MẠNG WIMAX 83 3.1 MÔ HÌNH VOIP TRONG MẠNG WIMAX 83 3.2 XÁC SUẤT KHÔI PHỤC GÓI 84 3.1.1 Giảm tải trọng, với kích thƣớc mã cố định 84 3.1.2 Tăng kích thƣớc mã với tải trọng cố định 85 3.1.3 Tăng cả kích thƣớc tải trọng lẫn kích thƣớc mã 85 3.3 CHO PHÉP CƠ CHẾ ARQ 85 3.4 KÍCH THƢỚC MPDU TỐI ƢU 86 3.5 CẤP PHÁT ĐỘNG MINISLOT 88 CHƢƠNG 4-MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 89 4.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG OPNET 89 4.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 89 PHẦN C. KẾT LUẬN 99 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 101 Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax x CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 [...]... 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 18 1.2.2 Quá trình phát triển, xu thế chung và phân loại wimax - Trải qua số năm không nhiều, WiMAX đã phát triển và đổi mới khá nhanh,hiện nay WiMAX đang đƣợc thử nghiệm và đi vào hoạt động - Xu hƣớng băng thông rộng di động :  Ông Michael Lai, Giám đốc điều hành Packet One, công ty viễn thông đang triển khai thử nghiệm WiMAX tại Malaysia,... một mạng MAN không dây (WMAN) - WAN mạng dữ liệu phủ sóng một vùng địa lý rộng lớn, cỡ một quốc gia Mạng WAN dựa trên những kết nối LAN, cho phép ngƣời dùng ở thành phố này có thể giao tiếp với ngƣời dùng ở thành phố khác Thông thƣờng, một mạng WAN bao gồm nhiều node chuyển mạch Những kết nối này sử dụng kênh thuê riêng, phƣơng Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax. .. phép thuê bao WIMAX chuyển vùng từ một trạm gốc này tới vùng trạm gốc khác, giống nhƣ chuyển vùng đƣợc cho phép bởi các công ty điện thoại tổ ong Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 20 - Một vài lựa chọn backhauling và cấu hình đƣợc hỗ trợ cho các trạm gốc WIMAX: backhauling có dây (thƣờng qua Ethernet), kết nối vi ba điểm tới điểm, cũng nhƣ backhaul WIMAX Đối với... tối đa là 70Mb/s - Hoạt động trong cả 2 môi trƣờng truyền dẫn: đƣờng truyền tầm nhìn thẳng LOS và đƣờng truyền che khuất NLOS - Dải tần làm việc 2-11GHz và 10-66GHz - Hƣớng truyền tin đƣợc chia thành 2 đƣờng lên và xuống Phân chia đƣờng lên và xuống có thể dùng cả 2 công nghệ: TDD và FDD Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 21 - Fixed WiMAX sử dụng phƣơng pháp điều... hệ thống tổ ong hiện nay, khi SS WIMAX đƣợc cấp công suất, nó tự nhận dạng, xác định các đặc tính của liên kết với BS, chỉ Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 23 cần SS đƣợc đăng ký trong cơ sở dữ liệu hệ thống, và sau đó đàm phán các đặc tính truyền dẫn phù hợp - Tính di động: Chuẩn 802.16e IEEE đƣợc thêm một số đặc điểm chủ yếu trong việc hỗ trợ tính di động Các... Thành phần công nghệ: - Nhìn chung về mặt công nghệ thì WiMAX sử dụng những công nghệ sau đây là quan trọng nhất:  Chuẩn IEEE802.16  Lớp MAC của chuẩn IEEE802.16  Kỹ thuật OFDM  FEC  Phƣơng pháp truyền khung dừng và chờ ARQ, truyền lại có lựa chọn ARQ - Trên đây là những thành phần công nghệ mà WIMAX nói chung sử dụng WIMAX đƣợc xây dựng trên chuẩn của ITU đây là tiêu chuẩn của công nghệ không... conferencing) 1.1.2 Các mạng dữ liệu không dây - Một số lƣợng lớn công nghệ truyền dẫn không dây đang tồn tại, những hệ thống khác vẫn còn đang đƣợc thiết kế Những công nghệ này có thể đƣợc phân phối trên những họ mạng khác nhau Trong hình 1.1, chúng ta thấy các loại mạng không dây cùng với các công nghệ nổi tiếng nhất cho mỗi loại mạng Hình 1.1 Minh họa các loại mạng không dây - PAN là một mạng dữ liệu không... SIP-PSTN Quá trình thiết lập cuộc gọi PSTN – SIP Mô hình triển khai mạng Wimax -Voip Ghép nhiều MSDU thành MPDU (aggregation) Một MSDU đƣợc phân mảnh đến cho nhiều MPDU Mô hình hệ thống Wimax cơ bản Thiết lập thông số cho BS Thiết lập thông số cho WS Thiết lập thông số điều chế wimax Cấu hình Wimax xii Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12... chúng vào trong MPDU để phát trong không khí Đối với phía thu, lớp MAC làm ngƣợc lại - Thiết kế lớp MAC của chuẩn IEEE 802.16-2004 và chuẩn IEEE 802.16e-2005 bao gồm một phân lớp convergence có thể giao tiếp với nhiều giao thức lớp cao hơn, chẳng hạn nhƣ ATM TDM Voice, Ethernet, IP, và các giao thức khác trong tƣơng lai Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 26 Hình... variable rate (ERT-VR) service Chƣơng 1-Tổng quan về mạng Wimax Tìm hiểu công nghệ Voip trong mạng Wimax 27 Bảng 1.2 Các ứng dụng WiMax di động và QoS - Những tính năng này kết hợp với những lợi điểm của OFDMA khiến cho 802.16 thích hợp cho những ứng dụng dữ liệu multimedia tốc độ cao - Hỗ trợ QoS là một phần cơ bản của thiết kế lớp MAC của WiMAX WiMAX mƣợn một số ý tƣởng cơ bản cho thiết kế QoS của .   Tìm hiểu khái niệm Wimax, các ƣu điểm chính của Wimax.  Tìm hiểu những đặc tính của dịch vụ Voip qua mạng Wimax.  Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Opnet. Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax. ĐỀ TÀI 101 Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax x CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax xi . Tìm hiểu công nghệ Voip trong Wimax iv  Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011 Giáo viên hƣớng dẫn Tìm hiểu công nghệ Voip trong