chủ đề chất lượng dịch vụ voip

Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh MỤC LỤC I – KHÁI NIỆM VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA VoIP 1.1-VoIP ? .3 1.2.1- Một số ưu điểm mạng lại sử dụng VoIP: .3 1.2.2- Một số vấn tồn VoIP : II- CÁC GIAO THỨC QUAN TRỌNG TRONG VoIP 2.1-GIAO THỨC TCP/IP 2.1.1-Giao thức IP 2.1.2-Giao thức TCP/IP 2.1.3-Giao thức điều khiển truyền liệu TCP : Thủ tục kết nối TCP .8 2.1.4-Giao thức UDP/IP 2.2-Giao thức H.323: 2.2.1-Cấu trúc H.323: .10 2.2.2-Chồng giao thức H.323: .11 2.2.3-Quá trình thực gọi H.323 12 2.3-GIAO THỨC SIP 13 2.3.1-Các thành phần mạng SIP 13 2.3.2-Cách thiết lập hủy gọi SIP .15 2.3.3-Các tính SIP : 17 III- MÃ HĨA/GIẢI MÃ (CODEC) TÍN HIỆU .17 3.1-Băng thơng cho mã hóa thoại 18 3.1.1-G711: 18 3.1.2-G726: 19 Cơ chế mã ADPCM (adaptive differential PCM) dùng lượng băng thông Trong với PCM lấy mẫu với chiều dài bit, ADPCM dùng 4, hay bit cho mẫu, kết tổng băng thông dùng số 32.000, 24.000, hay16.000bps 3.1.3-G.728: .19 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Cơ chế mã G728 LDCELP (low-delay code excited linear prediction) nén mẫu PCM dùng kỹ thuật codebook Lượng băng thông sử dụng tổng cộng khoảng 16.000 bps 3.1.4-Cơ chế mã G729 G728A (CS-ACELP): 19 Chuẩn nén G.729 sử dụng thuật tốn CS-ACELP để mả hóa tín hiệu âm với tốc độ 8kbps.bộ mã thiết kế để thực thi với tín hiệu số nhận từ băng lọc thơng thoại tín hiệu tương tự đầu vào,sau lấy mẩu tần số 8000hz chuyển đổi mẩu âm thành PCM tuyến tính 16 bit để chuyển đến mã đầu vào.Đầu giải mã phải chuyển đổi ngược sang tín hiệu tương tự cách giống đầu vào 3.1.5-G723: .19 3.2-Mã hố/giải mã (CODEC) tín hiệu Video : 19 3.2.1-Giao thức H.261 20 3.2.2-Giao thức H.263 20 IV- QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CUỘC GỌI VoIP 21 V- CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VoIP .27 5.1- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG VoIP 27 5.1.1-Thời gian trễ: 27 5.1.2-Jitter (trượt): .28 5.1.3-Mất gói tin : 28 5.2-Các chế điều khiển chất lượng dịch vụ bên phần tử mạng 30 5.2.1-Các thuật toán xếp hàng .30 5.2.1.1-FIFO Queuing .30 5.2.1.2-PQ - Priority Queuing 30 5.2.1.3-Custom Queuing 31 5.2.1.4-WFQ - Weighted Fair Queuing .31 5.2.2-Định hình lưu lượng 31 5.2.3-Các chế tăng hiệu đường truyền 32 5.2.3.1- Phân mảnh truyền đan xen LFI 32 5.2.3.2-Nén tiêu đề gói thoại .32 VI - Bảo mật SIP dùng TLS (Transport Layer Security Protocol) 32 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh I – KHÁI NIỆM VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA VoIP 1.1-VoIP ? VoIP cơng nghệ cho phép truyền âm thời gian thực qua băng thơng Internet kết nối IP Trong tín hiệu âm (voice signal) chuyển đổi thành gói tệp ( data packets) thơng qua mơi trường mạng Internet môi trường VoIP , sau lại chuyển thành tín hiệu âm đến thiết bị người nhận VoIP sử dụng kỹ thuật số yêu cầu kết nối băng thông tốc độ cao DSL cáp Có nhiều nhà cung cấp khác cung cấp VoIP nhiều dịch vụ khác Ứng dụng chung VoIP cho sử dụng cá nhân gia đình dịch vụ điện thoại dựa Internet có chuyển mạch điện thoại Với ứng dụng này, bạn cần có số điện thoại, phải quay số để thực gọi sử dụng thông thường 1.2-Một số ưu nhược điểm mà VoIP mang lại : 1.2.1- Một số ưu điểm mạng lại sử dụng VoIP: Thông tin trước đưa lên mạng IP nén xuống dung lượng thấp => giảm lưu lượng mạng tăng số lượng kênh kết nối Mặc dù kĩ thuật mã hóa 64kp/s phương pháp chuẩn hóa có vài phương pháp mã hóa khác sử dụng ứng dụng đặc biệt mã hóa tiếng nói với tốc độ tốc độ PCM tận dụng khả truyền dẫn số,các mã hóa thấp hạn chế chất lượng thấp đặc biệt nhiễu méo tần số Mỗi giọng nói số hóa nén lại phải chia thành phần nhỏ để đặt vào gói IP, Voip khơng hiệu cho gói tin nhỏ gói lớn tạo độ trễ ảnh hưởng vài loại header mà kích thước liệu thoại(voice data) ảnh hưởng Ví dụ header IP ,UDP 40 byte gói tin voice khoảng 40byte hồn tồn khơng hiệu quả, kích thước gói tin lớn mơi trường ethernet 1500byte dùng 40byte cho header lại 1460 byte sử dụng phần Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh liệu thoại tương đương với 1460 mẫu (samples) không nén hay thời gian để đặt phần liệu vào gói tin.nếu gói bị nhiều hay đến đích khơng thứ tự làm cho thoại bị ngắt quãng Hiệu suất mạng cao có chế phát khoảng lặng (VAD) trình thoại hai đầu cuối Như biết thoại PSTN thông thường, kênh bị chiếm đàm thoại người, người khơng nói câu Điều làm lãng phí băng thơng cách khủng khiếp (có thể tới 50%) người nói người ngừng nói để nghe Những khoảng ngừng nói gọi khoảng lặng Trong VoIP, VAD sử dụng phát để tách lời thoại khoảng lặng Chỉ có lời thoại mã hố truyền để tiết kiệm băng thông Cơ chế VAD so sánh lượng tín hiệu với ngưỡng nhiễu khung thoại Thoại phát lượng tín hiệu lớn ngưỡng nhiễu Khi VAD phát lượng tín hiệu giảm ngưỡng nhiễu quy khoảng lặng cắt bỏ xung thoại khoảng dừng việc chèn khung thoại vào gói.Một vấn đề đoạn chuyển giao thoại khoảng lặng (mở đầu hay kết thúc khoảng lăng) có đoạn nhỏ tín hiệu bị xén chất lượng thoại bị ảnh hưởng 1.2.2- Một số vấn tồn VoIP : Do mạng số liệu xây dựng với mục đích truyền thoại thực truyền tín hiệu thoại thực qua mạng số liệu chất lượng gọi thấp Do gói tin truyền mạng thay đổi kích thước khả mát cao kỹ thuật nén đường truyền đòi hỏi thời gian xử lý lây gây trễ ảnh hưởng đến chất lượng gọi Đòi hỏi VoIP phải có chất lượng thoại tương đương với chất lượng thoại mạng PSTN Chất lượng thoại chia thành cấp độ khác nhau,việc đánh giá chất lượng thoại mang tính chủ quan có số tham số dùng để đánh giá chất lượng thoại.Có tham số định chất lượng thoại : trễ,trượt gói Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Trễ (Delay) : trễ nhân tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại, thời gian trễ lớn làm giảm chất lượng thoại nhiều Mỗi hệ thống truyền thông cho phép giới hạn trễ định, thời gian trễ hệ thống vượt 400ms chất lượng liên lạc không chấp nhận được.Thời gian trễ chấp nhận nằm khoảng từ 200-400ms Muốn đạt chất lượng gọi tốt thời gian trễ chia làm loại thời gian trễ cố định ( thời gian trễ truyền dẫn ) thời gian trễ biến đổi (như thời gian trễ thời gian đợi router).Yêu cầu giảm trễ cần thiết hệ thống Voip để nâng cao chất lượng dịch vụ Trượt (jitter): chênh lệch thời gian đến gói mạng gây chênh lệch thời gian truyền dẫn gói thoại theo đường khác từ nguồn đến đích.Để tái tạo tiếng nói cách xác trung thực bên thu cần loại bỏ jitter.Phương pháp sử dụng để loại bỏ jitter sử dụng dùng đệm.Các gói sau nhận lưu đệm xử lý lần lượt.Dùng đệm tránh thời gian trễ hệ thống, thời gian trượt lớn lượng đệm phải lớn.Nhưng đệm lớn thời gian trễ gây lớn.Do việc tính tốn dung lượng đệm thích hợp với hệ thống cần thiết cho tránh trượt mà thời gian trễ không làm giảm chất lượng hệ thống Mất gói (packet loss): mạng Internet khơng thể đảm bảo tất gói tin chuyển giao.Các gói tin bị trường hợp mạng bị tải,nghẽn mạng Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh đường kết nối không đảm bảo ,mất kết nối, hỏng định tuyến , gói đến life time .Do hạn chế thời gian trễ nên giao thức truyền bảo đảm khơng thích hợp để giải vấn đề này.Để trì chất lượng thoại mức chấp nhận tránh khỏi nguyên nhân bất thường mạng,một số kỹ thuật đưa kỹ thuật thay gói tin khoảng im lặng Do chất mạng IP mà việc gói khơng thể tránh khỏi xảy thời điểm Tác động gói VoIP nghiêm trọng so với loại ứng dụng khác Ví dụ q trình điều khiển lỗi mạng trình gồm bước mà bước xác định lỗi, bước thứ khắc phục lỗi, đơn giản việc truyền lại gói Tuy nhiên khơng thể áp dụng tuỳ tiện cho ứng dụng thời gian thực VoIP ta phải xét tới thời gian trễ Vì cần phải có cân nhắc thoả đáng tham số trễ gói VoIP Có thể giảm độ gói cách tăng thời gian trễ đệm, nhiên không dài không ảnh hưởng đến độ cảm nhận âm thoại người nghe Mất gói làm gián đoạn đoạn thoại, gây nên âm nhiễu, tiếng gói điều khơng thể tránh khỏi tỷ lệ gói khơng vượt q 5% coi chấp nhận II- CÁC GIAO THỨC QUAN TRỌNG TRONG VoIP 2.1-GIAO THỨC TCP/IP TCP (Transmission Control Protocol) giao thức thuộc tầng vận chuyển IP (Internet Protocol) giao thức thuộc tầng mạng mơ hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Mode_ Mơ hình tham chiếu kết nối hệ thống mở) Họ giao thức TCP/IP giao thức sử dụng rộng rãi để liên kết máy tính mạng Giao thức TCP/IP thực chất họ giao thức cho phép hệ thống mạng làm việc với thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng TCP/IP gồm tầng sau : • Tầng application Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Là phần giao tiếp với người dùng để cung cấp dịch vụ mạng Lớp ứng dụng cho phép việc truy xuất dịch vụ diện tồn mạng TCP/IP • Tầng transport gọi tầng TCP (Transmission Control Protocol) Nhiệm vụ tầng truyền tải cung cấp đường thơng tin trình ứng dụng Tầng truyền tải phân chia dòng liệu cần truyền thành đơn vị liệu nhỏ (gói liệu) chuyển chúng với địa đích đến tầng thấp để thực trình phân phối liệu mạng • Tầng network gọi tầng IP (Internet Protocol) Xử lý tiến trình thơng tin mạng khác Tầng Internet thực chức thiết lập đường mạng thực việc phân phối gói liệu mạng • Tầng Datalink/Physical Là tầng giao tiếp cấu trúc luận lý bên với kết nối vật lý bên dưới, tầng giao tiếp mạng có nhiệm vụ tiếp nhận gói liệu từ lớp Internet 2.1.1-Giao thức IP IP giao thức liên lạc khơng kết nối (connectionless), có nghĩa khơng cần có giai đoạn thiết lập hủy bỏ kết nối, nhận liệu từ tầng cao hơn, sau gắn thêm header chuyển xuống tầng thấp Dịch vụ quan trọng IP gởi gói tin đến đích cách xác Khi giao thức IP khởi động trở thành thực thể tồn máy tính bắt đầu thực chức mình, lúc thực thể IP cấu thành tầng mạng, nhận yêu cầu từ tầng gửi yêu cầu xuống tầng Sự tương quan OSI họ giao thức TCP/IP Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Ứng dụng SNMP FTP TFTP TELNET DNS SMTP BOOTP POP Vận chuyển UDP TCP Mạng IP-ICMP-RAP-RARP Liên kết liệu Thiết bị giao diện mạng Vật lý Phương tiện truyền dẫn Trình bày Phiên Giao TCP/IP Ứng dụng Vận chuyển Mạng Giao diện mạng 2.1.2thức TCP giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa cần phải thiết lập liên kết hai thực thể TCP trước chúng trao đổi liệu với Một tiến trình ứng dụng máy tính truy nhập vào dịch vụ giao thức TCP thông qua cổng (port) TCP 2.1.3-Giao thức điều khiển truyền liệu TCP : Một cổng TCP kết hợp với địa IP tạo thành đầu nối TCP/IP (socket) liên mạng Dịch vụ TCP cung cấp nhờ liên kết logic cặp đầu nối TCP/IP Một đầu nối TCP/IP tham gia nhiều liên kết với đầu nối TCP/IP xa khác Trước truyền liệu trạm cần phải thiết lập liên kết TCP chúng khơng nhu cầu truyền liệu liên kết giải phóng Thủ tục kết nối TCP Hình 2.6 Thủ tục thiết lập tuyến Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Đầu tiên host khởi động cầu nối cách gởi gói số khởi động x nó, với bit phần header đặt trạng thái yêu cầu kết nối Bước 2, host khác nhận gói ghi lại số x, phúc đáp báo nhận x+1, bao hàm số khởi động y riêng Chỉ số báo nhận x+1 có nghĩa nhận tất gói có số x đến mong nhận gói có số x+1 2.1.4-Giao thức UDP/IP UDP giao thức phi kết nối (connectionless protocol) đảm bảo truyền thơng endto-end liệu.UDP khơng có chức thiết lập giải phóng kết nối, khơng cung cấp chế báo nhận, không xếp đơn vị liệu đến dẫn đến tình trạng liệu trùng liệu mà khơng có thơng báo cho người gởi Source port Destination port Message length Checksum DATA Hình 2.7 Khn dạng UDP datagram 2.2-Giao thức H.323: Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường đề cập đến H.323 ban hành lần vào năm 1996 gần vào 2/1998, khuyến nghị tiêu kỹ thuật sản phẩm thoại qua IP Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Khuyến nghị ITU H.323 hệ thống truyền thông đa phương tiện sở gói,nó bao gồm tập khuyến nghị khác Các khuyến nghị định nghĩa chức báo hiệu khác dịch vụ video âm gói hóa Tiêu chuẩn H.323 thức cơng bố giải vấn đề cấp phát đa phương tiện sở kỹ thuật LAN.Tuy nhiên, mạng Internet IP trở nên phổ biến, nhiều giao thức tiêu chuẩn RFC kỹ thuật phát triển dựa số ý tưởng H.323 2.2.1-Cấu trúc H.323: Tiêu chuẩn H.323 đề nghị cấu trúc mà bao gồm thành phần: đầu cuối (terminal), Gateway, Gatekeeper đơn vị điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control Unit) Cấu trúc mô tả hình sau: Hình:Cấu trúc H.323 Thiết bị đầu cuối H.323(H.323 Terminal): trạm cuối mạng LAN, đảm nhận việc cung cấp truyền thông hai chiều theo thời gian thực Gatekeeper: thành phần khơng bắt buộc Nó thực chức quản lý hoạt động hệ thống Khi có mặt gatekeeper hệ thống thành phần hệ thống phải thực thủ tục đăng ký với gatekeeper, Tất điểm cuối 10 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Hình Hai thuê bao đăng ký với Gatekeeper-báo hiệu trực tiếp • Chỉ có thuê bao bị gọi có đăng ký với Gatekeeper Hình Chỉ có th bao bị gọi đăng ký • Chỉ có thêu bao chủ gọi có đăng ký với Gatekeeper 23 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Hình Chỉ có th bao chủ gọi đăng ký • Hai thuê bao đăng ký với hai Gatekeeper khác Hình Hai thuê bao đăng ký- Định tuyến qua hai Gatekeeper • Thiết lập gọi qua Gateway 24 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Một gọi liên quan đến Gateway gọi có chuyển tiếp từ mạng PSTN sang mạng LAN nguợc lại Vì phân biệt gọi qua Gateway thành loại: gọi từ thuê bao điện thoại vào mạng LAN gọi từ thuê bao mạng LAN thuê bao mạng thoại Giai đoạn 2: Thiết lập kênh điều khiển (control setup) Khi kế thúc giai đọan tức chủ gọi lẫn bị gọi hoàn thành việc trao đổi tin thiết lập gọi, đầu cuối thiết lập kênh điều khiển H.245 Bản tin trao đổi đầu cuối terminalCapabilitySet để bên thông báo cho khả làm việc Mỗi thiết bị đầu cuối có đặc tính riêng nói lên khả chế độ mã hố, truyền, nhận giải mã tín hiệu đa dịch vụ Kênh điều khiển thuê bao bị gọi thiết lập sau nhận tin Setup thuê bao chủ gọi thiết lập nhận tin Alerting Call Proceeding Trong trường hợp không nhận tin Connect đầu cuối gửi Release Complete, kênh điều khiển H.245 giải phóng Giai đoạn 3: Thiết lập kênh gọi ảo (vitual conference channel setup) Sau trao đổi khả năng( tốc độ nhận tối đa, phương thức mã hoá…) xác định quan hệ master-slave giao tiếp giai đoạn , thủ tục điều khiển kênh H.245 thực việc mở kênh logic để truyền số liệu Các kênh kênh H.225 Giai đoạn 4: Dịch vụ gọi (services) Xem xét dịch vụ giám sát trạng thái hoạt động Để giám sát trạng thái hoạt động đầu cuối, GK liên tục trao đổi cặp tin IRQ/ IRR với đầu cuối kiểm sốt, khoảng thời gian đặn lần trao đổi tin lớn 10 giây giá trị nhà sản xuất qui định Gatekeeper yêu cầu thiết bị đầu cuối gửi cho tin IRR cách đặn nhờ giá trị trường IrrFrequency tin ACF gửi cho thiết bị đầu cuối để xác định tốc độ truyền tin IRR Khi xác định giá trị trường 25 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh IrrFrequency, thiết bị đầu cuối gửi tin IRR với tốc độ suốt khoảng thời gian gọi Trong đó, GK gửi IRQ tới thiết bị đầu cuối yêu cầu trả lời theo chế trình bày Trong thời gian diễn gọi, đầu cuối Gatekeeper đặn hỏi trạng thái từ đầu cuối bên cách sử dụng tin thị trạng thái thời Thủ tục hỏi đáp GK sử dụng để kiểm tra cách đặn xem gọi có hoạt động khơng Giai đoạn 5: Kết thúc gọi (call release) Một thiết bị đầu cuối kết thúc gọi theo bước thủ tục sau: Dừng truyền luồng tín hiệu video kết thúc truyền ảnh, sau giải phóng tất kênh logic phục vụ truyền video Dừng truyền liệu đóng tất kênh logic dùng để truyền liệu Dừng truyền audio sau đóng tất kênh logic dùng để truyền audio Truyền tin H.245 endSesionComman kênh điều khiển H.245 để báo cho thuê bao đầu biết muốn kết thúc gọi Sau dừng truyền tin H.245 đóng kênh điều khiển H.245 Nếu kênh báo hiệu gọi mở, truyền tin ReleaseComplete sau đóng kênh báo hiệu Cuộc gọi giải phóng thiết bị: đầu cuối H.323, GW (khi đầu cuối mạng SCN kích hoạt giải phóng gọi) GK Nguyên nhân giải phóng gọi kết thúc gọi cách bình thường phát có lỗi thực gọi Hiện tượng xung đột tin khắc phục thiết bị: đầu cuối H.323, GK, GW 26 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Chú ý: Hiện tượng xung đột tin xảy đầu cuối lẫn GW giải phóng gọi vào thời điểm V- CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VoIP 5.1- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG VoIP Gồm có yếu tố chính: 5.1.1-Thời gian trễ: Thời gian trễ xem lượng thời gian cần thiết để tiếng nói khỏi miệng người nói đến tai người nghe Có ba dạng trễ Trễ xảy mạng lan điện thoại truyền: Trễ lan truyền tốc độ tín hiệu mạng cáp Một mạng cáp kéo dài liên tục qua nửa vòng trái đất có trễ lan truyền chiều vào khoảng 70ms Mặc dù lượng trễ không nhạy cảm tai người, trễ lan truyền kết hợp với trễ xử lý gây giảm chất lượng thoại đến mức chấp nhận Trễ xử lý: Trễ khoảng thời gian cần thiết để thiết bị mạng xử lý gói thoại Nếu tín hiệu thoại qua nhiều thiết bị độ trễ xử lý cao Ví dụ: với xử lý tín hiệu số Cisco tín hiệu thoại lấy mẫu sau khoảng thời gian 10ms, mẫu tín hiệu thoại đưa vào gói Như vậy, trễ xử lý thiết bị 20ms Trễ hàng gói đợi Với hàng đợi gói đưa đến giao tiếp đầu tùy thuộc vào yếu tố như: thời điểm đến, quyền ưu tiên, loại dịch vụ Các gói thoại IP phải đợi gói khác khoảng thời gian trễ cần phải tính đến thời gian đợi Thường độ trễ thoại phải nhỏ 10ms để đảm bảo tính chất thời gian thực việc truyền thoại 27 Nhóm_11 Trễ GVHD : Ths Đặng Quốc Anh nối tiếp: Trễ nối tiếp loại trễ phát sinh tốc độ chậm đường liên kết 5.1.2-Jitter (trượt): Là tượng sai lệch thời gian, gói tin đến đích khơng thời điểm : Tiếng nói qua CODEC số hóa chia thành gói tin theo tốc độ xác định Để khơi phục lại tiếng nói phía thu tốc độ thu phải với tốc độ phía phát Phía thu phải có đệm đủ lớn để chứa gói tin tới muộn xếp lại trước khơi phục tiếng nói Tồn cơng việc xử lý gây trễ Thông thường, lượng trễ vào khoảng 50 ms chấp nhận Đây tham số riêng biệt tiếng nói Để giải tượng này, ta phải xác định kích thước đệm hợp lý, thường qua cách : - Đo mức gói tin khác đệm toàn thời gian điều chỉnh kích thước đệm thích hợp Cách phù hợp với loại mạng ổn định - mạng cục bộ, mạng ATM Đếm số lượng gói tin đến muộn tính tỷ lệ chúng tổng số gói tin nhận suốt tiến trình Từ tỷ lệ này, ta sửa lại kích thước đệm Cách thơng dụng 5.1.3-Mất gói tin : Trên mạng số liệu việc gói có khả xảy cao Việc gói khơng ảnh hưởng lớn đến chất lượng dịch vụ mạng số liệu Tuy nhiên, thoại việc gói gây ảnh hưởng nhiều đến tới chất lượng gọi, mạng IP dịch vụ thường khơng bảo đảm Trong mạng IP, gói tin thoại giống gói tin liệu thơng thường, trường hợp liệu có chế phát lại 28 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Đồng thời, tính đặc thù tín hiệu tiếng nói liên quan tới thời gian thực nên tượng gói tin thoại gây cố nghiêm trọng q trình khơi phục tiếng nói: Với việc sử dụng giao thức RTP để vận chuyển giám sát luồng thơng tin tượng gói tin phát kịp thời Ta giám sát số lượng gói tin bị Tại bên tham gia hội thoại tính tương đối xác tỷ lệ gói tin bị gửi từ nguồn Thông thường tỷ lệ vào khoảng 5-10% Tỷ lệ trao đổi qua trường fraction lost tin thống kê gửi cách định kỳ Trên thực tế, gói tin tiếng nói khoảng vài chục byte nên ta có chế bù để khơi phục tín hiệu mà khơng cần sử dụng chế phát lại Một số cách để giải vấn đề : • Tự động gửi lại gói tin cuối phát có tượng gói tin Đây cách thức đơn giản, phù hợp gói tin bị khơng kề tượng gói tin khơng thường xun • Gửi kèm thơng tin thừa gói tin thứ (n+1) n gói tin gửi Cách thức có ưu điểm xác định xác gói tin bị mất, lại làm giảm hiệu suất sử dụng đường truyền tăng độ trễ phải xử lý gói tin thừa • Giảm lượng tin thừa gói tin thứ (n+1) để giải vấn đề giải thông cách lại gây khó khăn vấn đề xử lý độ trễ 29 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh 5.2-Các chế điều khiển chất lượng dịch vụ bên phần tử mạng 5.2.1-Các thuật toán xếp hàng Một cách để phần tử mạng xử lý dòng lưu lượng đến sử dụng thuật toán xếp hàng để xếp loại lưu lượng Các thuật toán xếp hàng hay dùng là: - Xếp hàng vào trước trước (FIFO Queuing) - Xếp hàng theo mức ưu tiên (PQ - Priority Queuing) - Xếp hàng tuỳ biến (CQ - Custom Queuing) - Xếp hàng theo công trọng số (WFQ - Weighted Fair Queuing) 5.2.1.1-FIFO Queuing Thuật toán vào trước trước liên quan đến việc lưu trữ gói thơng tin mạng bị tắc nghẽn chuyển tiếp gói theo thứ tự mà chúng đến mạng khơng bị tắc FIFO vài trường hơp thuật tốn mặc định tính đơn giản khơng cần phải đặt cấu hình có vài thiếu sót Thiếu sót quan trọng FIFO không đưa định tính ưu tiên gói khơng có bảo vệ mạng chống lại ứng dụng (nguồn phát gói) có lỗi Một nguồn phát gói lỗi phát lưu lượng lớn đột ngột tăng độ trễ lưu lượng ứng dụng thời gian thực vốn nhạy cảm thời gian FIFO thuật toán cần thiết cho việc điều khiển lưu lượng mạng giai đoạn ban đầu với mạng thơng minh đòi hỏi phải có thuật tốn phức tạp hơn, đáp ứng yêu cầu khắt khe 5.2.1.2-PQ - Priority Queuing Thuật toán PQ đảm bảo lưu lượng quan trọng có xử lý nhanh Thuật tốn thiết kế để đưa tính ưu tiên nghiêm ngặt dòng lưu lượng quan trọng PQ thực ưu tiên vào giao thức, giao diện truyền tới, kích thước gói, địa nguồn điạ đích Trong thuật tốn, gói đặt vào hàng đợi có mức ưu tiên khác dựa mức độ ưu tiên 30 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh gán (Ví dụ bốn mức ưu tiên High, Medium, Normal, Low) gói hàng đợi có mức ưu tiên cao xử lý để truyền trước PQ cấu hình dựa vào số liệu thống kê tình hình hoạt động mạng khơng tự động thích nghi điều kiện mạng thay đổi 5.2.1.3-Custom Queuing CQ tạo phép ứng dụng khác chia sẻ mạng với yêu cầu tối thiểu băng thông độ trễ Trong môi trường này, băng thông phải chia cách tỉ lệ cho ứng dụng người sử dụng CQ xử lý lưu lượng cách gán cho loại gói thơng tin mạng số lượng cụ thể không gian hàng đợi phục vụ hàng đợi theo thuật tốn round-robin (round-robin fashion) Cũng giống PQ, CQ khơng tự thích ứng điều kiện mạng thay đổi 5.2.1.4-WFQ - Weighted Fair Queuing Trong trường hợp muốn có mạng cung cấp thời gian đáp ứng không đổi điều kiện lưu lượng mạng thay đổi giải pháp thuật toán WFQ Thuật toán WFQ tương tự CQ giá trị sử dụng băng thông gán cho loại gói khơng gán cách cố định người sử dụng mà hệ thống tự động điều chỉnh thông qua hệ thống báo hiệu QoS WFQ thiết kế để giảm thiểu việc thiết đặt cấu hình hàng đợi tự động thích ứng với thay đổi điều kiện lưu lượng mạng Thuật toán phù hợp với hầu hết ứng dụng chạy đường truyền khơng q 2Mbps 5.2.2-Định hình lưu lượng Định hình lưu lượng cung cấp chế điều khiển lưu lượng giao diện cụ thể Nó giảm lưu lượng thông tin khỏi giao diện để tránh làm mạng bị tắc nghẽn cách buộc tốc độ thông tin tốc độ bít cụ thể trường hợp lưu lượng tăng đột ngột Nguyên tắc định hình lưu lượng phân loại gói thơng tin truyền qua loại bỏ 31 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh 5.2.3-Các chế tăng hiệu đường truyền 5.2.3.1- Phân mảnh truyền đan xen LFI Các gói thơng tin dịch vụ khác có kích thước khác Ví dụ gói thơng tin dòng lưu lượng tương tác (telnet) hay thoại có kích thước nhỏ gói thơng tin dịch vụ truyền file FTP (File Transfer Protocol) lại có kích thước lớn Các gói kích thước lớn có độ trễ cao làm tăng độ trễ dòng thơng tin cần độ trễ thấp Cơ chế LFI cung cấp chế để giảm độ trễ jitter đường truyền tốc độ thấp cách chia nhỏ gói tin lớn lưu lượng có độ trễ cao xen vào gói tin nhỏ lưu lượng cần độ trễ thấp 5.2.3.2-Nén tiêu đề gói thoại Các gói thoại sử dụng giao thức RTP để đóng gói tín hiệu audio để truyền mạng gói Nén tiêu đề gói thoại giúp tăng hiệu lưu lượng thoại mạng IP VI - Bảo mật SIP dùng TLS (Transport Layer Security Protocol) Theo RFC 3261 TLS sử dụng cho Proxy, redirect servers, SIP server để bảo vệ báo hiệu SIP Việc sử dụng TLS cho UA khuyên dùng TLS TLS bảo vệ tin nhắn báo hiệu SIP chống lại liệu, bảo mật Nó cung cấp việc tích hợp quản lý khóa với chứng thực lẫn bảo mật phân phối khóa TLS ứng dụng hop-by-hop UA/proxy Hạn chế TLS môi trường SIP tầng vận chuyển tin cậy ( TCP) TLS ứng dụng cho UDP Nếu bảo mật HTTP “https:” với bảo mật SIP Universal Resource Indicator (URL) bắt đầu với “sips:” TLS IETF đưa vào năm 1999 thông qua RFC 2246 dựa giao thức SSL Mục tiêu TLS tạo, quản lý kết nối bảo mật ( chứng thực đầu cuối, thiết lập khóa thơng số tái sử dụng thông số) vân hành ( tin nhắn bảo mật, tin nhắn chứng thực) 32 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Kết nối bảo mật Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối client server Trong giao thức TLS chia làm hai giao thức nhỏ: Giao thức ghi (Record protocol): Xử lý phân mảnh liệu, nén, bảo mật chứng thực truyền tin cần có giao thức vận chuyển tin cậy TCP Giao thức bắt tay (Handshake protocol): Xử lý việc tạo quản lý kết nối bảo mật, cụ thể thiết lập bảo mật thông số mật mã giao thức ghi Trao đối thuật tốn mã hóa, thiết lập chia sẻ khóa thêm chứng thức server hay client Ứng dụng Dữ liệu Cảnh báo CCS Bắt tay Những thông số mật mã Giao thức ghi Reliable Transport Protocol (TCP) Kiến trúc TLS Handshake Protocol Change Cipher Spec Alert Protocol TLS Record Protocol Quá trình bắt tay thực hình sau: 33 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh Client Hello( Client  Server) Client gửi tin Hello đến server, bao gồm danh sách chứa mã phương phán nén mà client hỗ trợ Một mã kết hợp phương pháp mã dụng với để bảo đảm an toàn Trong TLS mã xác định loại chứng nhân ( certificates), phương pháp mã hóa, phương pháp kiểm tra tính tồn vẹn Trong RFC xác định số tiêu chuẩn kết hợp Điều quan trọng Client Hello mang số ngẫu nhiên gọi ClientHello.random, giá trị phải số người khác biết ( ngoại trừ client đó) Server Hello (Server  Client) Khi Server nhận tin nhắn Client Hello, phải kiểm tra có hỗ trợ gói mật mã phương pháp nén hay khơng; sau tả lời tin nhắn Server Hello Server Hello bao gồm thông tin quan trọng Một bao gồm số ngẫu nhiên khác, gọi ServerHello.random, số khác số client Hai bao gồm ID phiên làm việc mà client server sử dụng để tiếp tục phiên Một đặc tính TLS bảo mật phiên Khi thiết lập phiên phiên làm việc sử dụng lại nhiều lần cách client ID phiên làm việc tin nhắn Client Hello Ở giai đoạn client server sau chào hỏi có kết là: - Chúng đồng trạng thái - Chúng đồng ý phiên làm việc 34 Nhóm_11 - Chúng đồng ý mã - Chúng trao đổi số ngẫu nhiên GVHD : Ths Đặng Quốc Anh “Trạng thái đồng bộ” đơn giản có nghĩa hai hiểu làm Thật không ổn bên nghĩ chuẩn bị q trình bắt tay bên nghĩ gần kết thúc bắt tay Vì suốt trình bắt tay client server phải chép lại tất tin nhắn mà chúng gửi nhận cách cận thận Server Certificate (Server  Client) Giai đoạn liên quan đến trao đổi chứng nhận Nếu phiên làm việc tiếp tục, giai đoạn bỏ qua Server gửi chứng nhận đến client Có điều quan trọng chứng nhận Một bao gồm tên public key server Hai chứng nhận quan chứng nhận Một client giảo mạo chứng nhận khơng thể giải mã khóa khơng biết đc cặp khóa public/private Client Certificate (Client  Server) Client Key Exchange (Client  Server) Mục tiêu giai đoạn tạo khóa bí mật server client gọi khóa Dựa vòa liên kết số ngẫu nhiền phân phối tin nhắn hello với giá trị bí mật tạo tự động bên biết Lưu ý số ngẫu nhiên giai đoạn gửi hello nhìn thấy kẻ cơng chúng đựoc trao đổi rõ ràng khơng có mã hóa Ngược lại giá ngẫu nhiên giai đoạn bí mật Client đơn giản tạo số ngẫu nhiên mã hóa dùng public key, gửi đến server sử dụng tin nhắn phân phối khóa Server giải mã với khóa riêng có khóa 35 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh 36 Nhóm_11 GVHD : Ths Đặng Quốc Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO - http://etutorials.org/Networking/802.11+security.+wifi+protected+access+and+802.11i/Part+II+The+Design+of+WiFi+Security/Chapter+9.+Upper-Layer+Authentication/Transport+Layer+Security+TLS/ - www.ietf.org/rfc/rfc2246.txt - www.ietf.org/rfc/rfc2246.txt - http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=231 - http://ptithcm.org/forum/showthread.php?t=4296 - http://vnpro.org/forum/showthread.php?t=12429 - Và tài liệu khác THUẬT NGỮ VIẾT TẮC LAN MCU ISDN PSTN cộng VoIP RTP RTCP thực IP TCP tin UDP SIP HTTP Local Area Network Multipoint Control Unit Intergrated Services Digital Network Public Switching Telephone Network Mạng cục Bộ điều khiển đa điểm Mạng số đa dịch vụ Mạng chuyển mạch thoại công Voice over Internet Protocol Real Time Protocol Real Time Control Protocol Giao thức thọai qua Internet Giao thức thời gian thực Giao thức điều khiển thời gian Internet Protocol Transmission Control Protocol Giao thức Internet Giao thức điều khiển truyền thông User Datagram Protocol Session Initiation Protocol Hypertext Transfer Protocol Giao thức gói liệu người dùng Giao thức tạo phiên Giao thức chuyển siêu văn 37 ... đến chất lượng gọi Đòi hỏi VoIP phải có chất lượng thoại tương đương với chất lượng thoại mạng PSTN Chất lượng thoại chia thành cấp độ khác nhau,việc đánh giá chất lượng thoại mang tính chủ. .. 20 IV- QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CUỘC GỌI VoIP 21 V- CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VoIP .27 5.1- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG VoIP 27 5.1.1-Thời gian trễ: ... giải phóng gọi vào thời điểm V- CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VoIP 5.1- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG VoIP Gồm có yếu tố chính: 5.1.1-Thời gian trễ: Thời gian trễ xem lượng thời gian cần thiết để tiếng