đồ án kỹ thuật viễn thông Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN

Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel. (84-4) 36241394, Fax. (84-4) 36241394 Website: pdu.vn, E-mail: cntt@pdu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI : Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN GVHD : ThS. VŨ THỊ NHÀI SVTH : ĐINH ĐĂNG ĐỊNH MSSV : 507102013 Hà Nội, 5/2011 SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 13 1.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG NGN 4 1.3.1. Lớp ứng dụng/dịch vụ 8 1.3.2. Lớp điều khiển 8 1.3.3. Lớp chuyển tải dịch vụ 8 1.3.4. Lớp truy nhập dịch vụ 8 1.3.5 Lớp quản lý 9 1.4. CÁC DỊCH VỤ CHÍNH TRONG NGN: 9 1.4.1. Dịch vụ thoại (Voice telephony) 10 1.4.5. Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing). .11 1.4.6. Bản tin hợp nhất (Unified Messaging) 12 1.4.7. Môi giới thông tin (Information Brokering) 12 1.4.8. Thương mại điện tử (E-Commerce) 12 1.4.9. Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service) 13 1.4.10. Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming) 13 1.4.11. Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) 13 1.4.12. Quản lý tại gia (Home Manager) 13 1.5. KẾT LUẬN 14 Chương 2 15 VoIP TRÊN MẠNG NGN 15 2.1. CÔNG NGHỆ VOIP 15 2.1.1. Giới thiệu 15 2.1.2. Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN 17 2.1.3. Lợi ích của VoIP 18 2.1.4. Thách thức của VoIP 19 2.2. CÁC GIAO THỨC TRONG VOIP 21 2.2.1. GIAO THỨC H.323 21 2.2.1.1. Các thành phần chính của H.323 21 2.2.1.2. Bộ giao thức H.323 25 2.2.1.3. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi của H.323 27 2.2.3. GIAO THỨC MGCP 37 2.2.3.1. Kiến trúc và các thành phần 38 2.2.4. So sánh các giao thức 42 2.3. CÔNG NGHỆ VOIP TRÊN NGN Ở NƯỚC TA 43 2.3.1 Mạng NGN của VTN 43 2.3.2. Phân tích cuộc gọi IP trên mạng NGN 48 2.4. KẾT LUẬN 71 3.1. CHẤT LƯỢNG THOẠI CỦA CUỘC GỌI: 72 SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông 3.1.1. Trễ ( Delay) 72 3.1.2. Jitter 76 3.1.3. Sai thứ tự (Miss Order) 77 3.1.4. Mất gói (Lost Packet) 78 3.1.5. Vọng (Echo) 81 3.2. GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 82 3.2.1. Mô hình chất lượng dịch vụ cho mạng IP 82 3.2.1.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 83 3.2.1.2. Dịch vụ tích hợp (IntServ) 83 3.2.1.3. Dịch vụ DiffServ 86 3.2.2. Nâng cao chất lượng cho dịch vụ VoIP 88 3.2.2.1. Các công cụ xử lý tắc nghẽn trên hàng đợi 89 3.2.2.2. Các cơ cấu nâng cao hiệu quả đường truyền 92 3.2.2.3. Báo hiệu chất lượng dịch vụ (quyền ưu tiên IP và RSVP) 94 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACELP Algebraic CELP Bảng mã đại số ACF Admission ConFirm Xác nhận đăng nhập ACK ACKnowledgment Xác nhận đáp ứng ADPCM Adaptive Delta PCM Điều chế xung mã vi sai ANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARJ Admission ReJect Từ chối yêu cầu đăng nhập ARQ Admission ReQuest Yêu cầu đăng nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ BCF Bandwith ConFirm Xác nhận yêu cầu băng tần BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài BRJ Bandwith ReJect Từ chối yêu cầu băng tần BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần CAS Channel Associated Signaling Báo hiệu kênh kết hợp SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông CCS Common Channel Signaling Báo hiệu kênh chung CODEC COde and DECodec Mã hoá và giải mã CELP Code Excited Line Predictor Dự đoán tuyến tính kích thích mã CQ Custom Queuing Xếp hàng tuỳ biến CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư thừa có chu kỳ CS-ACELP Conjugate-Structure ACELP Bảng mã đại số có cấu trúc liên kết CTI Computer Telephony integration Tích hợp điện thoại máy tính DCF Disengage ConFirm Xác nhận huỷ bỏ liên kết DM Delta Modulation Điều chế Delta DNS Domain Name Server Máy chủ dịch vụ tên miền DRJ Disengage ReJect Từ chối huỷ bỏ liên kết DRQ Disengage ReQuest Yêu cầu huỷ bỏ liên kết DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số DTMF Dial Tone Multi Frequency Quay số đa tần DTX Discontinuous Transmission Kỹ thuật truyền gián đoạn ETSI European telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FIFO Queuing First In First Out Queuing Xếp hàng vào trước ra trước FIN FINal Bít đánh dấu segment cuối cùng FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper GK GateKeeper Gatekeeper GQOS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper GW GateWay Gateway HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản ICF Information ConFirm Xác nhận thông tin ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IPX Internetwork Protocol Exchange Chuyển đổi giao thức Internetwork IRJ Information ReJect Từ chối yêu cầu thông tin SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông IRQ Information ReQuest Yêu cầu thông tin IRR Information Request Respond Đáp ứng yêu cầu thông tin ISDN integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU-T International telecommunication Union - telecommunication Standardization Hiệp hội viễn thông quốc tế IWF Inter Working Function Chức năng liên mạng Kbps Kilobit per second Kilô bít trên giây LAN Local Area Network Mạng nội hạt LCF Location ConFirm Xác định định vị PL Line Predictor Bộ lọc dự đoán tuyến tính LPC Line Predict Coder Bộ mã hoá dự báo tuyến tính LRJ Location ReJect Từ chối yêu cầu định vị LRQ Location ReQuest Yêu cầu định vị Mbps Megabit per second Mêga bít trên 1 giây MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm MPE MultiPulse Excite Bộ kích thích đa xung MP-MLQ Multipulse Maximum Likelihood Quantization Lượng tử hoá đúng cực đại đa xung MTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị truyền tải NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Mở đường ngắn nhất đầu tiên PC Personal Computer Máy tính cá nhân PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm PQ Priority Queuing Xếp hàng theo mức ưu tiên PSH PuSH Bít PUSH PSTN Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PSVQ Predictive Split Vector Quantizer Lượng tử hoá vectơ phân chia dự SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông báo QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng thái RCF Registration ConFirm Xác nhận đăng ký RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RRJ Registration ReJect Từ chối đăng ký RRQ Registration ReQuest Yêu cầu đăng ký RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực SDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển gateway SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền tải mail SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7 STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ SYN SYNchronuos bit Bít đồng bộ TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TELNET TELNET Giao thức truy nhập từ xa TSAP Transport layer Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ lớp truyền tải UAC User Agent Client Tác nhân khách UAS User Agent Sever Tác nhân chủ UCF unregistered ConFirm Xác nhận yêu cầu không đăng ký UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người dùng URJ unregistered ReJect Từ chối yêu cầu không đăng ký URQ unregistered ReQuest Yêu cầu không đăng ký VAD Voice Activity Detector Bộ dò hoạt động thoại VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet WFQ Weighted Fair Queuing Xếp hàng theo công bằng trọng số SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau 6 Hình 1.2: Hy vọng của NGN 7 Hình 1.3: Cấu trúc phân lớp trong mạng NGN 7 Hình 1.4: Một số dịch vụ NGN điển hình 10 Hình 1.5: Dịch vụ VPN 11 Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN 17 Hình 2.2: Đầu cuối H.323 trên mạng chuyển mạch gói 21 Hình 2.3: Hệ thống chuẩn H.323 và các thành phần SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông 22 Hình 2.4: Các lớp của bộ giao thức H.323 26 Hình 2.5: Các thành phần của SIP 30 Hình 2.6: Sự hoạt động của trường hợp Proxy Mode 35 Hình 2.7: Sự hoạt động của trường hợp Redirect mode 36 Hình 2.8: Kiến trúc tổng quan 38 Hình 2.9: Cuộc gọi MGCP 41 Hình 2.10: Sơ đồ chồng giao thức mô tả cả ba kiến trúc H.323, SIP và MGCP 43 Hình 2.11: Mô hình mạng NGN của Siemens 44 Hình 2.12: Sơ đồ tổng thể mạng thế hệ mới NGN – VNPT SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông 45 Hình 2.13: Các lớp của mạng Surpass. 46 Hình 2.14: Mô hình Virtual Trunking với 1 Softswitch 50 Hình 2.15: Các bản tin trao đổi trong mô hình 1 Softswitch 50 Hình 2.16: Mô hình trung kế ảo với 2 Softswitch 51 Hình 2.17: Các bản tin trao đổi trong mô hình 2 Softswitch 52 Hình 2.18: Trung kế ảo trong SURPASS NGN 54 Hình 2.19: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 trên NGN 54 Hình 2.20: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 từ Đà Lạt đi Vũng Tàu 56 Hình 2.21: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1719 58 Hình 2.22: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi nội tỉnh dùng dịch vụ 1719 SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông 59 Hình 2.23: Một ví dụ minh họa về dịch vụ thoại miễn phí 1800 60 Hình 2.24: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1800 61 Hình 2.25: Một ví dụ minh họa về dịch vụ thông tin giải trí 1900 62 Hình 2.26: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1900 63 Hình 2.27: Sơ đồ cấu trúc mạng cho cuộc gọi 1900 63 Hình 2.28: Ví dụ cụ thể cho cuộc gọi tham gia chương trình giải trí với truyền hình 19001570 64 Hình 2.29: Cấu trúc chung mạng cho các dịch vụ MMA 65 Hình 2.30: Cấu hình mạng cho dịch vụ FCB 67 Hình 2.31: Cấu trúc mạng cho thoại VoIP với Media Gateway HiG120069 (kết nối với PSTN bằng giao tiếp quang 155Mb/s) SVTH: Đinh Đăng Định [...]... dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN 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 SVTH: Đinh Đăng Định 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông dịch vụ VoIP như trễ, mất gói, jitter đồng thời đưa ra một số biện pháp khắc phục Nội dung chi tiết... sử dụng dịch vụ gọi quốc tế thì VoIP là một giải pháp thích hợp Trong quá trình thử nghiệm dịch vụ tại nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam, dịch vụ voIP đã dành được sự chấp nhận của đại đa số người sử dụng dịch vụ Trong tương lai dịch vụ VoIP được dự báo là sẽ rất phát triển 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... 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... phân lớp trong mạng NGN 1.3.1 Lớp ứng dụng /dịch vụ Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát... 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông 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: • Một trong các đặc tính chính của NGN là tách riêng các dịch vụ và mạng, cho phép đưa chúng ra một cách riêng biệt và phát triển độc lập Do đó trong. .. 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. .. Định 9 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông vụ và mạng truyền thông Sau đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin rằng nó sẽ chiếm vị trí quan trọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từ thoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp như Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác... trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh 1.4 CÁC DỊCH VỤ CHÍNH TRONG NGN: Hầu hết các dịch vụ truyền thống là các dịch vụ dựa trên cơ sở truy nhập/ truyền dẫn/ định tuyến/ chuyển mạch, dựa trên cơ sở khả năng kết nối/ tài nguyên và điều khiển phiên, và các dịch vụ giá trị gia tăng khác NGN có khả năng cung cấp phạm vi rộng các loại hình dịch vụ, bao gồm:  Các dịch vụ tài nguyên chuyên... một số mô hình cải thiện chất lượng dịch vụ Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình làm đồ án, xong đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Vậy em rất mong được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và các bạn trong ngành Điện tử – Viễn thông để đồ án của em ngày một hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong ngành Điện tử – Viễn thông và đặc biệt là sự hướng dẫn,... nhân tố chính gây trễ và độ lớn trễ của chúng 75 SVTH: Đinh Đăng Định Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông LỜI MỞ ĐẦU 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 . chọn đề tài Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN 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. 36241394 Website: pdu.vn, E-mail: cntt@pdu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI : Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN GVHD : ThS. VŨ THỊ NHÀI SVTH. GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 82 3.2.1. Mô hình chất lượng dịch vụ cho mạng IP 82 3.2.1.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 83 3.2.1.2. Dịch vụ tích hợp (IntServ) 83 3.2.1.3. Dịch vụ