VoIP trên mạng NGN Đề cập đến cấu trúc,các giao thức, lợi ích, thách thức của VoIP cũng như việc triền khai VoIP tại nước ta hiện nay

Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Phương Đông nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin, bộ môn Công nghệ viễn thông – công nghệ điện tử số nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô giáo ThS. Vũ Thị Nhài, cô đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo trực tiếp trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian làm đồ án đã được cô giúp, em không chỉ được tiếp thu thêm nhiều kiến thức mới mà còn học tập được tinh thần và thái độ làm việc nghiêm túc, hiệu quả, là những điều rất bổ ích và cần thiết cho em trong quá trình công tác sau này. Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân hành tới gia đình, bạn bè đã động viên đóng góp ý kiến trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Hà nội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên TRẦN THỊ THANH THỦY SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ MỤC LỤC MỤC LỤC 2 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN 3 1.1. NGN là gì? 3 1.2. CẤU TRÚC MẠNG NGN 6 1.2.1. Lớp ứng dụng/dịch vụ 7 1.2.2 Lớp điều khiển 7 1.2.3. Lớp chuyển tải dịch vụ 7 1.2.4. Lớp truy nhập dịch vụ 7 1.2.5. Lớp quản lý 7 1.3. Các dỊch vỤ chính trong NGN: 8 1.3.1. Dịch vụ thoại (Voice telephony) 9 1.3.5. Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing) 10 1.3.6. Bản tin hợp nhất (Unified Messaging) 11 1.3.7. Môi giới thông tin (Information Brokering) 11 1.3.8. Thương mại điện tử (E-Commerce) 11 1.3.9. Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service) 11 1.3.10. Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming) 12 1.3.11. Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) 12 1.3.12. Quản lý tại gia (Home Manager) 12 1.4. KẾt luẬn CHƯƠNG 12 CHƯƠNG 2 14 DỊCH VỤ VOIP TRÊN MẠNG NGN 14 2.1. CÔNG NGHỆ VoIP 14 2.1.1. Giới thiệu 14 SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ 2.1.2. Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN 16 2.1.3. Lợi ích của VoIP 16 2.2. CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP 18 2.2.1. GIAO THỨC H.323 18 2.2.1.1. Các thành phần chính của H.323 19 2.2.1.2. Bộ giao thức H.323 23 2.2.1.3. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi của H.323 24 2.2.3. GIAO THỨC MGCP 30 2.2.3.1. Kiến trúc và các thành phần 31 2.2.4. So sánh các giao thức 34 2.3. CÔNG NGHỆ VoIP TRÊN NGN Ở NƯỚC TA 35 2.3.1 Mạng NGN của VTN 35 2.3.2. Phân tích cuộc gọi IP trên mạng NGN 41 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 60 3.1. CHẤT LƯỢNG THOẠI CỦA CUỘC GỌI: 62 3.1.1. Trễ ( Delay) 62 3.1.2. Jitter 65 3.1.3. Sai thứ tự (Miss Order): 66 3.1.4. Mất gói (Lost Packet) 67 3.1.5. Vọng (Echo) 69 3.2. GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 70 3.2.1. Mô hình chất lượng dịch vụ cho mạng IP 70 3.2.1.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 70 3.2.1.2. Dịch vụ tích hợp (IntServ) 71 3.2.1.3. Dịch vụ DiffServ 73 3.2.2. Nâng cao chất lượng cho dịch vụ VoIP: 75 3.2.2.1. Các công cụ xử lý tắc nghẽn trên hàng đợi 76 3.2.2.2. Các cơ cấu nâng cao hiệu quả đường truyền 79 3.2.2.3. Báo hiệu chất lượng dịch vụ (quyền ưu tiên IP và RSVP) 80 SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI CAM ĐOAN 86 SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADSL Asynmetric Digital Suscriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng. B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng. BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần. CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập theo mã. EFR Enhanced Full Rate Codec Bộ mã hoá tốc độ tiên tiến EL Echo Loss Suy hao tiếng vọng ERL Echo Return Loss Tổn hao tiếng vọng tại bộ hybrid FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file. GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper. GQoS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ. IP Internet Protocol Giao thức Internet. ITU International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông quốc tế. ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ. LAN Local Area Network Mạng cục bộ. MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm. MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm. MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm. MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giaothức. MTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị truyền tải. PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã. Po Room Noise Nhiễu phòng. QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ. RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng thái RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực. SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực SCN Switched Curcuit Network Mạng chuyển kênh. SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển gateway. SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên. SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7. TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet. SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ DANH MỤC HÌNH VẼ MỤC LỤC 2 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN 3 CHƯƠNG 2 14 DỊCH VỤ VOIP TRÊN MẠNG NGN 14 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI CAM ĐOAN 86 SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV:509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước, các ngành hoạt động trong lĩnh vực dịch vụ cũng không ngừng lớn mạnh và Bưu Chính Viễn Thông là một trong những ngành đó. Trong đà phát triển đó, để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu thông tin của xã hội trong thời đại bùng nổ thông tin, khi mà một loạt các hạ tầng viễn thông cũ tỏ ra không phù hợp hay quá tải, VNPT đã xây dựng đề án triển khai xây dựng mạng thế hệ mới NGN tại Việt Nam. NGN là mạng thế hệ sau không phải là mạng hoàn toàn mới, nó được phát triển từ tất cả các mạng cũ lên. NGN có khả năng làm nền tảng cho việc triển khai nhiều loại hình dịch vụ mới trong tương lai một các nhanh chóng, không phân biệt ranh giới các nhà cung cấp dịch vụ (dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng) nhờ các đặc điểm: băng thông lớn, tương thích đa nhà cung cấp thiết bị, tương thích với các mạng cũ… Các nhà quản lý mạng viễn thông đang hướng tới một mạng thế hệ sau với sự tích hợp tất cả các mạng, dạng dữ liệu và dịch vụ trên toàn cầu vào một mạng duy nhất. Với mạng thế hệ sau (NGN) này, người sử dụng có thể sử dụng tất cả các dịch vụ viễn thông mà chỉ phải đăng ký với một nhà cung cấp dịch vụ, tất cả các dạng dữ liệu: thoại, fax, video, dữ liệu máy tính…. sẽ được truyền tải trên một mạng duy nhất. Tuy nhiên với xu hướng tích hợp các dạng dữ liệu lại với nhau, mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống bộc lộ một nhược điểm lớn là sử dụng lãng phí băng tần là tài nguyên vô giá trong các mạng tích hợp, công nghệ VoIP ra đời đã giải quyết bài toán này. Dịch vụ VoIP đã và đang phát triển rất mạnh và trở thành một dịch vụ cơ bản trong các mạng thế hệ sau. Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài “Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục đích của đồ án là tìm hiểu về dịch vụ VoIP, đi sâu vào các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ VoIP như trễ, mất gói, jitter đồng thời đưa ra một số biện pháp khắc phục. SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV 509102068 1 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ Nội dung chi tiết bao gồm: • Chương 1: Tổng quan về NGN: Định nghĩa, đặc điểm, cấu trúc và dịch vụ trên NGN - nền tảng triển khai VoIP. • Chương 2: VoIP trên mạng NGN: Đề cập đến cấu trúc,các giao thức, lợi ích, thách thức của VoIP cũng như việc triền khai VoIP tại nước ta hiện nay. • Chương 3: Giải pháp nâng cao chất lượng thoại: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ thoại bao gồm: trễ, jitter, mất gói…đồng thời đưa ra một số mô hình cải thiện chất lượng dịch vụ. Hà Nội, ngày 3 tháng 5 năm 2013 Sinh viên Trần Thị Thanh Thủy SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV 509102068 2 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN 1.1. NGN LÀ GÌ? Khái niệm mạng thế hệ sau (NGN) là khái niệm mới được các nhà thiết kế mạng sử dụng cho việc minh hoạ quan điểm của họ đối với mạng viễn thông tương lai. Tại thời điểm đầu tiên trong chu kỳ nghiên cứu trong năm 2000, khái niệm NGN vẫn còn rất “mờ”. Các quan điểm khác nhau về NGN được biểu diễn bởi các nhóm nghiên cứu, các nhà khai thác, nhà sản xuất, và nhà cung cấp dịch vụ tại các cuộc hội thảo, mong muốn tiến đến một hiểu biết chung về NGN và thiết lập tiêu chuẩn cho NGN. Đó là nguyên nhân vì sao ITU đã quyết định bắt đầu tiến trình tiêu chuẩn hoá về NGN theo mô hình dự án do nhóm nghiên cứu 13 chuẩn bị. Tại cuộc họp của SG 13 vào tháng 1/2002, vấn đề NGN lại một lần nữa được đề cập đến, tập trung vào mối quan hệ giữa cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu và NGN. Và cùng thời điểm, viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu cũng thành lập nhóm nghiên cứu NGN với nhiệm vụ phải đề xuất chiến lược chuẩn hoá của họ trong lĩnh vực NGN. Có thể định nghĩa một cách khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn thông thế hệ mới là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu giữa cố định và di động. Đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tiềm năng (intelligence) trên mạng. Chính điều này đã làm cho mạng mềm hoá (progamable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. 1.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG NGN Với sự hội tụ mạng chuyển từ tích hợp các mạng đơn dịch vụ theo chiều dọc sang mạng đa dịch vụ cấu trúc theo các lớp ngang, mạng NGN có những đặc điểm và khả năng chính như sau: SV: Trần Thị Thanh Thủy MSSV 509102068 3 [...]... các mạng IP khác 2.1.2 Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN Mạng lõi IP trên NGN và mạng chuyển mạch kênh giao tiếp với nhau thông qua Media Gateway, cho phép một đầu cuối của mạng này có thể kết nối thoại với một đầu cuối của mạng kia mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng Sự phát triển này cho phép tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mạng với nhau 2.1.3 Lợi. .. Initiation Protocol, giao thức báo hiệu khởi đầu, do IETF đưa ra SIP là chuẩn đề cử về một giao thức báo hiệu cuộc gọi -MGCP: Media Gateway Control Protocol, giao thức điều khiển Gateway do IETF đề xuất Đây là chuẩn đề cử cho việc điều khiển Gateway 2.2 CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP 2.2.1 GIAO THỨC H.323 Chuẩn H.323 được mạng lõi IP trong mạng NGN sử dụng làm nền tảng để xây dựng hệ thống VoIP Điều này cho... nhiên, mạng NGN cũng gặp phải các vấn đề khó khăn như việc chuyển các dịch vụ thoại sang hạ tầng NGN, vấn đề QoS liên quan đến các dịch vụ thoại thời gian thực (đảm bảo về băng thông, trễ, mất gói…) cũng như việc đảm bảo an ninh, bảo mật Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau Những đặc điểm và khả năng này của mạng NGN có ảnh hưởng trực tiếp và đặt ra nhiều yêu cầu mới đối với hệ thống quản lý mạng NGN Sự... năng cuộc gọi 2.1.4 Thách thức của VoIP Ta có thể thấy các ưu thế của VoIP thật rõ ràng, việc phát triển VoIP là vấn đề tất yếu Tuy nhiên, công nghệ này cũng phải đối mặt với nhiều thách thức: -Thiếu sự đảm bảo về chất lượng dịch vụ ( QoS ) -Thiếu giao thức chuẩn -Tính tương tác giữa công nghệ mới với công nghệ truyền thống và các dịch vụ Đây là điều hết sức khó khăn mà các sản phẩm VoIP phải đối mặt... chất lượng dịch vụ tách biệt giữa mạng và dịch vụ, giữa chức năng kết nối truyền tải và chức năng điều khiển dịch vụ cho phép đơn giản hơn việc quản lý mạng nhờ dữ liệu liên quan đến cuộc gọi và các dữ liệu logic phức tạp khác được tập trung, triển khai nhanh các loại hình dịch vụ khác nhau Hy vọng của NGN: Hình 1.2: Hy vọng của NGN 1.2 CẤU TRÚC MẠNG NGN Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng: lớp... thực hiện một số chức năng như: -Chuyển đổi giữa các dạng khung truyền dẫn -Chuyển đổi giữa các thủ tục giao tiếp -Chuyển đổi giữa các dạng mã hóa khác nhau của các luồng tín hiệu hình ảnh cũng như âm thanh -Thực hiện việc thiết lập và xóa cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũng như phía mạng chuyển mạch SCN Cấu trúc của Gateway bao gồm: SV: Trần Thị Thanh Thủy 20 MSSV 509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP. .. liệu Media nào Việc xử lý các dòng dữ liệu sẽ do các MP đảm nhiệm MP sẽ thực hiện việc trộn, chuyển mạch, xủ lý cho từng dòng dữ liệu thời gian thực trong cuộc hội nghị 2.2.1.2 Bộ giao thức H.323 Hình 2.4: Các lớp của bộ giao thức H.323 Khuyến nghị H.323 đề ra những giao thức nằm trên tầng IP và các tầng vận tải (TCP hay UDP), những giao thức này được sử dụng một cách kết hợp đảm bảo cho việc thiết lập... toàn sang công nghệ mạng NGN là việc làm bức thiết nhằm đáp ứng các nhu cầu này Quá trình xây dựng và phát triển mạng NGN phải được tiến hành từng bước, có tính đến sự tương thích và phối hợp với nền tảng mạng hiện tại Bên cạnh đó việc làm sao để mạng có thể hoạt động tốt và ổn định cũng là một vấn đề cần lưu tâm SV: Trần Thị Thanh Thủy 13 MSSV 509102068 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng... thế ta có thể tiết kiệm được giải thông tiêu tốn, nhất là với hội thoại nhiều người Không giống như mạng chuyển mạch kênh, VoIP triệt im lặng qua các liên kết toàn cầu tại các điểm đầu cuối Mạng IP thích hợp cho việc ghép kênh, giảm bớt dải thông tiêu thụ toàn mạng Sự triệt im nặng nặng và bù nén cũng làm tăng hiệu quả sử dụng mạng + Chia sẻ thuận lợi: Đặc trưng của mạng IP là chia sẻ tài nguyên mạng. .. CHƯƠNG 2 DỊCH VỤ VoIP TRÊN MẠNG NGN 2.1 CÔNG NGHỆ VoIP 2.1.1 Giới thiệu Dịch vụ thoại là một dịch vụ không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta Với sự phát triển của mạng viễn thông và mạng chuyển mạch gói, điện thoại IP đã ra đời và được đánh giá là một bước tiến quan trọng về mặt công nghệ Hiện nay điện thoại IP đã được triển khai và trở thành mối quan tâm lớn đối với các nhà khai thác và sản xuất . về NGN: Định nghĩa, đặc điểm, cấu trúc và dịch vụ trên NGN - nền tảng triển khai VoIP. • Chương 2: VoIP trên mạng NGN: Đề cập đến cấu trúc,các giao thức, lợi ích, thách thức của VoIP cũng như. trúc cơ bản của VoIP trên NGN 16 2.1.3. Lợi ích của VoIP 16 2.2. CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP 18 2.2.1. GIAO THỨC H.323 18 2.2.1.1. Các thành phần chính của H.323 19 2.2.1.2. Bộ giao thức H.323 23 2.2.1.3 hiệu cuộc gọi của H.323 24 2.2.3. GIAO THỨC MGCP 30 2.2.3.1. Kiến trúc và các thành phần 31 2.2.4. So sánh các giao thức 34 2.3. CÔNG NGHỆ VoIP TRÊN NGN Ở NƯỚC TA 35 2.3.1 Mạng NGN của VTN 35 2.3.2.