Giao thwc truyen dan trong VoIP

đại học quốc gia hà nội trờng đại học công nghệ Nguyễn Văn Khơng giao thức truyền dẫn Voip khoá luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành: Viễn thông Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Kim Giao Giáo viên đồng hớng dẫn: CN Nguyễn Thị Hồng Hµ Néi - 2005 MỤC LỤC Trang bìa phụ Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục hinh vẽ Danh mục bảng Mở đầu Chương Mơ hình OSI .1 1.1 Kiến trúc mạng 1.2 Tổng quan mơ hình OSI 1.3 Các lớp mơ hình OSI 1.3.1 Lớp vật lý 1.3.2 Lớp liên kết liệu 1.3.3 Lớp mạng 1.3.4 Lớp giao vận(Lớp truyền tin) 1.3.5 Lớp phiên 1.3.6 Lớp trình diễn 10 1.3.7 Lớp ứng dụng 10 Chương Kiến trúc TCP/IP 11 2.1 Giao thưc truyền thông ……… ………………… ….… 11 2.2 Kiến trúc TCP/IP 11 2.3 Địa IP 15 2.3.1 Địa lớp A 18 2.3.2 Địa lớp B 18 2.3.3 Địa lớp C 19 2.3.4 Subnet Network mask 19 2.4 Giao thức IP4 gói tin IP4 Datagram 21 2.4.1 Giao thức IP4 .21 2.4.2 Gói tin IP4 Datagram 23 2.4.3 Giao thức IP6 gói tin IP6 26 2.5 Giao thức TCP giao thức UDP 29 2.5.1 Giới thiệu giao thức TCP giao thức UDP .29 2.5.2 Giao thức UDP gói tin UDP Datagram 29 2.5.2.1 Giao thức UDP 29 2.5.2.2 Gói tin UDP Datagram .30 2.5.3 Giao thưc TCP gói tin TCP Segment .31 2.5.3.1 Giao thức TCP 31 1.5.3.2 Gói tin TCP Segment .32 Chương Công nghệ VoIP .34 3.1 Giới thiệu tổng quan VoIP .34 3.2 Kỹ thuật chuyển mạch 35 3.2.1 Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching) 36 3.2.2 Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Packet Switching) .37 3.3 Mơ hình chuẩn mạng VoIP 38 3.3.1 Cấu hình chuẩn mạng 38 3.3.2 Các giao diện (điểm chuẩn) mạng VoIP .39 3.3.3 Chức phần tử 40 3.3.3.1 Thiết bị đầu cuối .40 3.3.3.2 Mạng truy nhập IP 41 3.3.3.3 Gatekeeper 41 3.3.3.4 Gateway 42 3.3.3.4.1 Gateway báo hiệu (SGW) 42 3.3.3.4.2 Gateway truyền tải kênh thoại (MGW) 43 3.3.3.4.3 Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại (MGWC) 44 3.4 Những ưu nhược điểm VoIP .46 3.4.1 Những ưu điểm VoIP 46 3.4.2 Các nhược điểm VoIP 49 3.5 Giao thức H.323 49 3.5.1 Tổng quan H.323 49 3.5.2 Các thành phần H.323 50 3.5.2.1 Các thiết bị đầu cuối 50 3.5.2.2 Gateway (Cổng kết nối hay cổng giao tiếp) .54 3.5.2.3 Gatekeeper 56 3.5.2.4 Khối điều khiển đa điểm MCU (MCU: Multipoint Control Unit) 59 3.6 Giao thức điều khiên Gateway .60 3.6.1 Giao thức điều khiển Gateway đơn gian – SGCP .60 3.6.2 Giao thức điều khiển Gateway đa phương tiện 61 3.7 Các mơ hình (hình thức) truyền thoại 61 3.7.1 Kết nối máy tính tới máy tính (PC to PC) 61 3.7.2 Kết nối máy tính với điên thoại (PC to Phone) 62 3.7.3 Kết nối điên thoại tới điện thoại (Phone to Phone) .63 3.8 Giao thức RTP, RTCP 64 3.8.1 Giao thức RTP .64 3.8.1.1 Tổng quan giao thức RTP 64 3.8.1.2 Cấu trúc gói tin RTP (RTP Datagram) .66 3.8.2 Giao thức RTCP 68 3.8.2.1 Tổng quan giao thưc RTCP 68 3.8.2.2 Cấu trúc gói tin RTCP 69 3.9 Các thủ tục kết nối gọi (Connection Procedues) 70 3.9.1 Thủ tục thiết lập gọi 70 3.9.2 Thủ tục điều khiển báo hiệu 71 3.9.3 Thủ tục truyền tin 72 3.9.4 Thủ tục giải phống gọi 73 3.10 Chất lượng dịch vụ thoại VoIP 74 3.10.1 Độ trễ 74 3.10.1.1 Nguyên nhân gây loại trễ .74 3.10.1.2 Các biện pháp khác phục trễ 79 3.10.2 Tiếng vọng 83 3.10.2.1 Nguyên nhân gây tiếng vọng 83 3.10.2.2 Khử tiếng vọng .84 3.10.3 Jtter .84 3.10.3.1 Nguyên nhân Jitter 84 3.10.3.2 Phương pháp loại bỏ Jitter .85 3.10.4 Mất gói .85 3.10.4.1 Nguyên nhân gói 86 3.10.4.2 Cách khắc phục hiên tượng gói .86 3.10.5 Khoảng lặng .87 3.10.6 Băng thông .87 3.10.7 Độ xác 88 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation ATM Asynchronous Transfer Mode BECN Backward Error Congession Notification BGP Border Gateway Protocol CAR Committed Access Rate CODEC Code-Decode CRTP Compressed RTP DLCI Data Link Connection Idendifier DNS Domain Name Server DPCM Differential Pulse Code Modulation DSL Digital Subscriber Line DSP Digital Signal Processor Tiếng Việt Điều chế xung mã vi sai thích nghi Chế độ truyền dẫn không đồng Thông báo tắc nghẽn theo hướng Giao thức Gateway biên Tốc độ truy cập cam kết Mã hoá - Giải mã Nén giao thức truyền tải thời gian thực Nhận dạng kết nối đường số liệu Máy chủ tên miền Điều chế xung mã vi sai Đường dây thuê bao số Xử lý tín hiệu số DTMF ETSI FEC FECN FIFO FRTS FTP GK GTS HTTP IETF IPv4 IPv6 ISDN ISP ITU Dual Tone Multi Frequency European Telecommunication Standard Institute Forward Error Correction Forward Error Congession Notification First In First Out Frame Relay Traffic Shaping LAN MC MGCP File Transfer Protocol GateKeeper Generic Traffic Shaping HyperText Transfer Protocol Internet Engineering Task Force IP version IP version Integrated Service Digital Network Internet Service Provider International Telecommunication Union Local Area Network Multipoint Controller Media Gateway Control Protocol MGW MGWC MOS MP MTU NGN NIC OPERA Media Gateway Media Gateway Controller Mean Opinion Score Multipoint Processor Maximum Transmission Unit Next Generation Network Network Interface Card Objective Perceptual Analyzer OSI OSPF PCM PEAQ Open System for Interconnection Open Shortest Path First Pulse Code Modulation Perceptual Evaluation of Audio Quality Perceptual Evaluation of Speech Quality Plain Old Telephone Service Perceptual Speech Quality PESQ POTS PSQM Mã đa tần Tổ chức tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu Sửa lỗi hướng Thông báo tắc nghẽn theo hướng Đến trước, phục vụ trước Sắp xếp lưu lượng chuyển mạch khung Giao thức truyền tệp Bộ giữ cổng Sắp xếp lưu lượng chung Giao thức truyền siêu văn Nhóm thiết kế Internet Giao thức Internet hệ Giao thức Internet hệ Mạng số đa dịch vụ Nhà cung cấp dịch vụ Internet Tổ chức Viễn thông giới Mạng diện hẹp Điều khiển đa điểm Giao thức điều khiển Gateway phương tiện Gateway phương tiện Điều khiển Gateway phương tiện Điểm đánh giá trung bình Xử lý đa điểm Đơn vị truyền tải lớn Mạng hệ Card giao tiếp mạng Hệ thống phân tích cảm thụ khách quan Hệ thống mở cho kết nối Đường ngắn mở Điều chế xung mã Đánh giá chất lượng âm Đánh giá cảm thụ chất lượng thoại Dịch vụ điện thoại truyền thống Đo kiểm chất lượng thoại cảm PSTN PVC QoS RAS RED RSVP RTCP RTP SAP SCN SCTP SDP SGCP SGW SID SIP SNA SS7 TCP TDM TOS UDP VAD VoIP WAN WFQ Measurement thụ Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Permanent Virtual Channel Kênh ảo vĩnh cửu Quality of Service Chất lượng dịch vụ Remote Access Server Máy chủ truy cập xa Random Early Detection Phát sớm ngẫu nhiên Resource Reservation Protocol Giao thức dự phòng tài nguyên Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực Real Time Protocol Giao thức thời gian thực Session Annoucement Protocol Giao thức thông báo phiên Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch kênh Stream Control Transmission Protocol Giao thức chuyển tải điều khiển dòng Session Description Protocol Giao thức mơ tả phiên Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển Gateway đơn giản Signalling Gateway Gateway báo hiệu Silence Insertion Descriptor Chèn khoảng lặng Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên Systems Network Architecture Kiến trúc mạng hệ thống Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian Type Of Service Loại dịch vụ User Data Protocol Giao thức liệu người dùng Voice Active Detector Bộ phát tiếng nói Voice over Internet Protocol Điện thoại giao thức Internet Wide Area Network Mạng diện rộng Weighted Fair Queuing Xếp hàng đánh giá bình đẳng DANH MỤC CÁC BẢNG Thứ tự Bảng Bảng Bảng Bảng Mô tả Tổng quan thông số địa IP4 Đặc điểm bít lớp địa Các dịch vụ giao thức tương ứng Sơ đồ so sánh chuẩn CODEC thông dụng Trang 16 17 50 75 Bảng Bảng Bảng Bảng Chuẩn CODEC tôc độ bit sánh điểm MOS chuẩn mã hố Băng thơng loại codec với RTP cRTP Hiện tượng Jitter 75 76 79 116 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Thứ tự Mơ tả Trang Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 10 Hình 11 Hình 12 Hình 13 Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18 Hình 19 Hình 20 Hình 21 Hình 22 Hình 23 Hình 24 Hình 25 Hình 26 Hình 27 Hình 28 Hình 29 Hình 30 Hình 31 Hình 32 Kiến trúc phân tầng tổng qt Mơ hình OSI tầng Kiến trúc phân tầng TCP/IP Các lớp tương ứng mô hình OSI TCP/IP Giao thức tầng kiến trúc TCP/IP Hai hệ thống kiến trúc TCP/IP trao đỏi thơng tin Gói liệu tương ứng tâng kiến trúc TCP/IP Cấu trúc lớp địa IP Bổ sung vùng SubnetID Cấu trúc IP4 Datagram Cấu trúc IP6 Datagram Cấu trúc UDP Datagram Cấu trúc TCP Segment Mạng H.323 đặc trưng Cấu hình giao diện chuẩn mạng VoIP Phân tích chức mơt đâu cuối H.323 Chức Gateway Gateway kết nối mạng IP/PSTN Các thành phần Gatekeeper Mơ hình PC to PC trực tiếp qua mạng IP Mơ hình PC to PC qua mạng trung gian PSTN Mơ hình PC to Phone Mơ hình Phone to Phone Giaothức RTP/RTCP giao thứcH.323 Cấu trúc gói tin RTP Cấu truc gói tin RTCP Thủ tục thiết lập gọi Thủ tục điều khiển báo hiệu Thủ tục truyền tin Thủ tục giải phóng gọi Trễ tổng từ GW đến GW Trễ tổng từ PC đến PC 12 12 13 14 15 17 20 23 27 31 32 34 39 51 55 55 57 61 61 62 63 65 66 69 70 71 73 73 78 78 Hình 33 Hình 34 Hình 35 Nguyên tắc cRTP Nguyên nhân tiếng vọng Nguyên nhân Jitter 80 83 85 Chương Mơ hình OSI 1.1 Kiến trúc mạng Như biết mạng đa dạng phức tạp Để cho việc thiết kế mạng đơn giản đồng thời để hiểu trình vận hành mạng hầu hết mạng thiết kế theo quan điểm phân lớp hay phân tầng (Layer) Một mơ hình mạng thiết kế thành nhiều lớp, số lớp chức lớp nhà thiết kế Mỗi lớp đảm nhận chức nhiệm vụ cụ thể trình truyền tin Hai hệ thống muốn kết nối để truyền tin chúng phải có số lớp (2 hệ thống hai trạm) Do lớp thực chức năng, nhiêm vụ cụ thể hai lớp liền tồn giao diện (interface), hệ thống có n lớp phải có n giao diện Giao diện định nghĩa cách thức khuôn dạng liệu hai lớp kề thiết bị Hình 1: Kiến trúc phân tầng tổng quát Giữa lớp tồn chung giao thức Quá trình truyền liệu xuất phát từ lớp cao xuống lớp thấp hệ thống phát, bên hệ thống thu nhận tin từ lớp thấp đưa dần lên lớp cao Đây trình truyền tin thật Tuy nhiên giao thức đặt buộc hai bên phải chấp nhận để đảm bảo trnh truyền tin thành công nên giao thức hai bên cấp coi trình truyền tin ảo cấp Mục đích tầng để cung cấp số dịch vụ định cho tầng cao Tại bên phát, đơn vị liệu tầng (trừ tầng tầng cuối cùng) trước gửi xuống tầng đóng thêm tiêu đề tầng tầng cuối Bên thu nhận gói liệu từ tầng thấp Tại lớp tương ứng bên thu (trừ tầng tầng cuối cùng) gói dư liệu nhận gửi lên lớp cao sau tiêu đề tách Như tầng cao bên thu nhận “bản tin” gốc ban đầu Bảng 5: Chuẩn CODEC tôc độ bit Để đánh giá chất lượng nén tiếng nói qua CODEC người ta đưa vào tham số MOS (Mean Opinion Score) Giá trị MOS khoảng từ đến 5, MOS cho biết chất lương tiếng nói nén so với tiếng nói tự nhiên Bộ CODEC có giá trị MOS cao chất lương tốt, cụ thể: Excllent (Rất tốt) = Good (Tốt) = Fain (Khá tốt) = Poor (Kém) = Bad (Tồi) = Bảng 6: So sánh điểm MOS chuẩn mã hố • Trễ đóng gói bao gồm: Trễ đóng gói mẫu thoại (Packetization delay for voice samples) trễ đóng gói gói thoại (Packetization delay for voice packets), cụ thể: Trễ đóng gói mẫu thoại (Packetization delay for voice samples): Trễ xảy đóng gói n mẫu thoại (thường mẫu có độ dài byte) vào gói thoại Mỗi byte gây trễ 125us, n byte trễ (n-1)*125us Trễ đóng gói gói thoại (Packetization delay for voice packets): Khi số gói thoại (voice packet) đóng gói thành gói truyền tải (transport packet) truyền sinh trễ đóng gói Giả sử có n gói thoại đóng vào gói truyền tải Tại phía phát, gói thoại n-1 gói lại hố xong truyền sinh trễ với gói đầu (n-1)*t ( với t thời gian cần thiết để mã hố gói thoại) • Trễ đệm (Jitter Buffer Delay): Trễ đệm nút phụ thuộc vào tình trạng lưu lượng độ ưu tiên loại lưu lượng khác Một đệm jitter thiết kế phía thu để loại bỏ thay đổi trễ gói tin Khi gói tin đến, chưa phát mà lưu lại đệm jitter Khi đệm jitter có số lượng đủ lớn gói tin, bắt đầu phát cho phía thu Do đó, vấn đề trễ jitter loại bỏ, nhiên gây trễ gọi trễ đệm jitter • Trễ xử lý tiếng nói: Khi vi mạch xử lý tín hiệu số DSP(DSP: Digital Signal Processor) xử lý tiếng nói, thời gian xử lý cho khung tiếng cỡ chục ms Các DSP hay sử dụng gateway thoại để tối ưu hoá việc xử lý tiếng nói Bộ sound card PC khơng tối ưu hố thường đưa trễ khoảng 20-100ms • Trễ hàng đợi: Tại bên phát gói tin thứ tự trước gửi, tới bên thu số thứ tự bị thay đổi lý Vì trước giảI mã bên nhận phảI xếp lại thứ tụ dung lúc bên phát gửi, qua trình gây trễ • Ngồi số ngun nhân khác gây trễ: Trễ hệ điều hành, trễ vào ra,… Chúng ta lưu ý rằng: Các loại trễ gây giảm chất lượng thoại qua mạng IP Tuy nhiên, khác trường hợp PC to PC GW to GW Trong trường hợp PC to PC, tất yếu tố: mạng lưới, soundcard, CODEC, hệ điều hành nguyên nhân gây trễ thoại IP Đối với trường hợp GW to GW, trễ quan trọng liên quan đến mạng lưới, mạng lưới cần phải tối ưu hố để gây trễ tín hiệu thoại, ví dụ như: đưa gói thoại lên mức ưu tiên cao loại lưu lượng khác thiết kế nhiều băng thơng dự phòng mạng lưới Hình 31: Trễ tổng từ GW đến GW Hình 32: Trễ tổng từ PC đến PC 3.10.1.2 Các biện pháp khắc phục trễ • Tăng giải thơng: Tăng giải biện pháp hiệu để giảm độ trễ, trễ GW tới GW giảm, thời gian trễ tàon phần cung giảm Tuy nhiên toán đáp ứng đựơc mặt phương pháp, hiệu kinh tế khơng cao có chi phí lớn thời gian thực hiên dài • Nén Header (hay gọi Kỹ thuật nén RTP(cRTP)): Tuỳ thuộc vào loại codec sử dụng, số mẫu thoại gói mà băng thơng cho thoại khác nhau: Bảng 7: Băng thông loại codec với RTP cRTP Loại Codec Băng thông Băng thông với cRTP Trễ mẫu G.729 với mẫu 10ms/1 khung 40kbps 9.6kbps 15ms G.729 với mẫu 10ms/1 khung 16kbps 8.4kbps 45ms G.729 với mẫu 10ms/1 khung 24kbps 11.2kbps 25ms G.711 với mẫu 10ms/1 khung 112kbps 81.6kbps 10ms G.711 với mẫu 10ms/1 khung 96kbps 80.8kbps 20ms Mỗi khung đóng gói truyền dạng gói tin IP Gói tin IP có tiêu đề gồm phần tiêu đề 40 Byte phần tải trọng (Payload) Phần tiêu đề gói 40 byte gồm: IP Header, UDP Header RTP Để giảm băng thông tiêu tốn người ta sử dụng phương pháp nén RTP (cRTP) Với cRTP nén 40 bytes tiêu đề IP/RTP/UDP xuống từ đến bytes 20 Byte Byte 12 Byte 20-160 Byte IP UDP RTP Payload Sau nén RTP: bytes 20-160 bytes 2-4 Payload Hình 33: Nguyên tắc cRTP cRTP sử dụng nhu cầu chặng (Link-by-Link basis) nén tiêu đề IP/RTP/UDP xuống bytes khơng sử dụng kiểm tra tổng UDP nén bytes sử dụng kiểm tra tổng UDP • Queuing (Kỹ thuật hàng chờ): Nội dung kỹ thuật cách phân biệt loại lưu lượng khác Với kỹ thuật xếp hàng cho phép người quản lý mạng nhận dạng loại lưu lượng “đặc biệt” “quan trọng” xếp hàng lưu lượng dựa thông tin Công nghệ phổ biến số WFQ Nếu bạn sử dụng Router Cisco, cú thể chắn sử dụng thuật toỏn WFQ Weighted Fair Queuing (Xếp hàng đánh giá bình đẳng): Đối với xếp hàng kiểu FIFO, tất goi tin tới xếp vào hàng truyền băng thông sẵn sàng Đối với WFQ, sử dụng nhiều hàng đợi để tách luồng đưa băng thơng bình đẳng cho luồng lưu lượng Điều tránh việc ứng dụng, chẳng hạn FTP, chiếm tồn băng thơng luồng WFQ đảm bảo hàng đợi không bị thiếu băng thông đảm bảo chất lượng dịch vụ định Các luồng số liệu với khối lượng nhỏ có chất lượng dịch vụ tốt hơn, tất gói nhận được truyền cách nhanh chóng Các loại lưu lượng khác có khối lượng số liệu lớn chia lượng băng thơng lại WFQ tương tự ghép kênh theo thời gian TDM chia băng thơng cách bình đẳng cho tất luồng lưu lượng, khơng có luồng lưu lượng bị bỏ quên WFQ TDM chỗ, luồng lưu lượng khơng có tải WFQ linh hoạt chuyển băng thơng cho luồng lưu lượng hoạt động Xếp hàng bình đẳng nhận dạng cách linh hoạt luồng số liệu dựa vài thông số Các luồng số liệu ưu tiên hoá dựa số lượng băng thơng mà luồng tiêu tốn Thuật tốn cho phép băng thơng chia sẻ cách bình đẳng mà không cần sử dụng danh sách truy cập công việc gây tốn thời gian khác WFQ nhận dạng luồng địa nguồn, đích, loại giao thức, số cổng giá trị QoS/ToS Xếp hàng bình đẳng cho phép ứng dụng băng thơng thấp (chiếm đa số tổng lưu lượng mạng) có băng thông gần với nhu cầu tốt để ứng dụng băng thông cao chia sẻ băng thơng lại cách bình đẳng Xếp hàng bình đẳng làm giảm độ trễ cho phép chia sẻ cách hiệu băng thơng sẵn có ứng dụng Việc đánh giá WFQ sử dụng chế: ưu tiên IP, thị tắc nghẽn theo hướng Frame Relay (FECN), thị tắc nghẽn theo hướng Frame Relay (BECN), RSVP, ưu tiên IP RTP dự phòng IP RTP Trường ưu tiên IP (IP Precedence) có giá trị từ (giỏ trị mặc định 0) đến 7, giỏ trị tăng lên, thuật toán gán thêm băng thông cho luồng lưu lượng Điều cho phép lưu lượng truyền với tần số cao Trong mạng Frame Relay, bit FECN BECN thường báo hiệu cú tắc nghẽn mạng Trong trường hợp này, lưu lượng mà có liên quan đến tắc nghẽn truyền với tần số thấp Để thiết lập WFQ cho giao diện, người ta sử dụng câu lệnh “Fair-Queu” Để xoá bỏ WFQ cho giao diện, người ta sử dụng dạng “no” câu lệnh Custom Queuing (Xếp hàng theo yêu cầu): Xếp hàng theo yêu cầu cho phép người sử dụng xác lập tỷ lệ phần trăm băng thơng cho giao thức Có thể định nghĩa tới 16 hàng đợi hàng đợi cho tin hệ thống Mỗi hàng đợi phục vụ cách trình tự theo vòng, truyền số phần trăm lưu lượng hàng trước chuyển đến hàng Router định bytes hàng truyền dựa tốc độ giao diện số phần trăm cấu hình hàng khác cú thể sử dụng băng thông hàng A hàng A không yêu cầu hết số phần trăm mà có Xếp hàng theo u cầu đòi hỏi kiến thức loại cổng loại lưu lượng Priority Queuing (Xếp hàng ưu tiên: Xếp hàng ưu tiên cho phép nhà quản trị mạng cấu hình mức ưu tiên: Cao, thường, trung bình thấp Lưu lượng gán mức ưu tiên này, lưu lượng có mức ưu tiên cao phục vụ khơng số liệu hàng đợi, sau đến lượt gói hàng đợi có mức ưu tiên Loại xếp hàng đảm bảo lưu lượng quan trọng đạt băng thông theo yêu cầu, nhiên gây cản trở cho loại ứng dụng khác Do đó, điều quan trọng cần hiểu lưu lượng tải sử dụng chế xếp hàng Xếp hàng ưu tiên sử dụng tốt lưu lượng tải có độ ưu tiên cao tiêu tốn lượng băng thơng Xếp hàng ưu tiên cho phép “bỏ đói” ứng dụng, cấu hình không chuẩn dẫn đến việc Router phục vụ loại lưu lượng “bỏ đói” tồn loại lưu lượng khác dẫn đến số loại hình dịch vụ không hoạt động Khi hiểu điều này, xếp hàng ưu tiên lựa chọn tốt cho số người sử dụng Class Based - Weighted Fair Queuing (Xếp hàng bình đẳng dựa lớp): CB-WFQ có tất lợi điểm WFQ, thêm vào CBWFQ đưa hỗ trợ cho nhà quản lý mạng việc định nghĩa lớp lưu lượng CB-WFQ cú thể áp dụng giao diện tốc độ cao đến E3/T3 CB-WFQ cho phép định nghĩa lớp dựa tiêu chuẩn mà vượt qua ranh giới luồng Sử dụng CB-WFQ, bạn tạo lớp chuyên cho lưu lượng thoại Người quản lý mạng định nghĩa lớp thông qua danh sách truy cập Các lớp lưu lượng định việc gúi nhóm lại hàng đợi khác Đặc điểm hay CB-WFQ cho phép nhà quản lý mạng đưa lượng băng thông định cho lớp lưu lượng CB-WFQ xử lý 64 lớp khác điều khiển yêu cầu băng thông cho lớp Low Latancy Queuing (Hàng đợi trễ thấp hay hàng đợi PQ, CBWFQ hỗn hợp): Cơ chế hàng đợi phát triển để ưu tiên tuyệt đối lưu lượng thoại so với tất loại lưu lượng khác LLQ đưa cho CB-WFQ chức hàng đợi ưu tiên cách chặt chẽ Sự ưu tiên dành cho loại lưu lượng nhạy cảm với trễ (delay-sensitive) thời gian thực (real-time) lưu lượng thoại LLQ cho phép sử dụng strict-PQ Mặc dù cú thể xếp nhiều loại lưu lượng vào strict-PQ điều cần đặc biệt nhấn mạnh nên gán lưu lượng thoại vào hàng đợi Điều dựa thực tế lưu lượng thoại gửi cách đặn loại lưu lượng khác gửi cách thất thường gây nên cố mạng lưới LLQ chế chứng tỏ điểm mạnh đưa cho gói tin thoại độ Jitter, độ trễ độ ưu tiên cần thiết cho chất lượng thoại đảm bảo 3.10.2 3.10.2.1 Tiếng vọng Nguyên nhân gây tiêng vọng Khi tín hiệu thoại chuyển từ giao tiếp dây sang dây có phần tín hiệu bị quay trở lại, điện thoại sử dụng có lọc khơng tốt gây tượng dò tín hiệu từ loa sang micro Tín hiệu thoại truyền ngược lại phía người nói gây tiếng vọng Nếu tiếng vọng quay trở lại khoảng thời gian nhỏ (khoảng 15-50ms tuỳ theo độ lớn tiếng vọng) người nói khơng nhận thấy có mặt tiếng vọng khơng gây cảm thụ xấu Hình 34: Nguyên nhân tiếng vọng 3.10.2.2 Cách khử tiếng vọng Do để giảm thiểu ảnh hưởng tiếng vọng có phương pháp làm nhỏ độ lớn làm nhỏ trễ Giải pháp dùng sử dụng xử lý gọi khử tiếng vọng đặt gần mạch chuyển đổi 2/4 dây để giám sát khử chúng Để đảm nhận chức trên, khử tiếng vọng tạo lập mơ hình tốn học thơng qua giám sát, xác định đâu tiếng vọng, đâu tín hiệu thoại, khử tiếng vọng khử tiếng vọng, tín hiệu thoại người nghe khơng bị vọng Ngày mà công nghệ phát triển cao, khử tiếng vọng hiên đại có khả dự đoán ước lượng, sau bắt đầu hoạt động với khoảng thời gian ngắn khử tiếng vọng với kỹ thuật nhanh chóng xác định tín hiệu vọng, điều cho phép khử tiếng vọng đáp ứng trước thay đổi trạng thái tín hiệu vọng Tuy nhiên thuật toán ước lượng vọng khả hội tụ khả ước lượng mà thiết bị Tail - Circuit (Thiết bị kết nối VoIP GW phía PSTN Switch, Bộ hợp kênh, PBX, ) hoạt động khơng tuyến tính bất biến với thời gian 3.10.3 Jitter 3.10.3.1 Nguyên nhân Jitter Hình 35: Nguyên nhân Jitter Nguyên nhân Jitter: gói tin thoại q trình truyền từ nguồn đến đích gặp phải điều kiện khác mạng lưới, thường đến đích với khoảng trễ khác ( ∆ t1 ≠ ∆ t ≠ ≠ ∆ t i ≠ ≠ ∆ t n ) Đây tính khơng đồng trễ Một nguyên nhân khác Jitter ứng dụng PC to PC việc sử dụng hệ điều hành phi thời gian thực, gói tin thoại phải đợi hệ điều hành xử lý khoảng thời gian khác hệ điều hành phải xử lý ứng dụng khác 3.10.3.2 Phương pháp loại bỏ Jitter Phương pháp loại bỏ Jitter: Để loại bỏ tính khơng đồng trễ, người ta thiết kế đệm trễ (Jitter Buffer) nơi đến gói tin, gói tin đến với khoảng cách thời gian khác lưu đệm phát khỏi đệm với khoảng trễ Khi đệm có kích thước lớn khả loại bỏ tính khơng đồng lớn, nhiên việc sử dụng đệm gây nên trễ ứng dụng thoại Do cần có tốn cân đối thông số trễ trễ không đồng thiết kế nút VoIP Chú ý: Như ta phân tích phần trễ đệm Jitter (Jitter Buffer) gây lên trễ Nhưng ý Jitter trễ việc, khơng đồng nhất, cho dù có nhiều Jitter mạng chuyển mạch gói làm tăng tổng thời gian trễ mạng, nhiều Jitter phải tăng độ lớn đệm Jitter để bù vào khoảng trễ khơng đồng gói tin Jitter vấn đề xảy mạng chuyển mạch gói 3.10.4 Mất gói 3.10.4.1 Nguyên nhân gói Chúng ta biết thoại IP ứng dụng thời gian thực mạng IP đảm bảo gói truyền đến đích hay chuyển giao thứ tự Trong trình truyền dẫn gói tin từ nguồn tới đích tình trạng gói xảy mạng tải, mạng bị nghẽn hay mạng bị xung đột Mặt khác trình truyền thoại phải đáp ứng yêu cầu thời gian thực nên gói tin phải đến đích khoảng thời gian khơng vượt q trễ cho phép Như gói tin mà tới đích với thời gian lớn thời gian trễ gói tin coi bị mất, nhiều gói tin coi gọi bị Khơng giống ứng dụng phi thời gian thực truyền dẫn liệu, thơng thường gói liệu bị truyền lại thơng qua điều khiển giao thức TCP Trong truyền thoại VoIP đặc tính thoại nên đòi hỏi thời gian thực cao xảy gói tin thoại mà ta áp dụng chế truyền lại truyền liệu gây thời gian trễ lớn Thời gian trễ ảnh hưởng tới chất lượng thoại việc truyền lại gói tin thoại bị không hợp lý 3.10.4.2 Cách khắc phục tượng gói Để khắc phục hiên tượng gói cần nâng cấp hệ thống tăng giải thông hay tăng tốc độ truyền biên pháp hiệu mang lại hiệu kinh tế khơng cao, ngồi thực hiên thuật tốn “ che dấu” cách làm giả gói thay gói khoảng lặng, nhiễu trắng hay gói khác dựa đặc tính gói lân cận sử xây dựng lại mẫu tin thơng kỹ thuật dự đốn Cuộc gọi hay chất lượng thoại bị giảm tuỳ theo số gói bị Theo thực nghiêm số gói tin bị mà vượt 10% chấp nhân 3.10.5 Khoảng lặng Chúng ta biết thoại khơng phải 100% thời gian có thông tin truyền kênh truyền khoảng thời gian mà khơng có thơng tin thực truyền kênh gọi khoảng lặng Trong thoại IP sử dung khoảng lặng để truyền thông tin khác ta có phương pháp triệt khoảng lặng Đây ưu điểm lớn VoIP so với mạng điên thoại chuyển mạch kênh truyền thống (PSTN) Các CODEC sử dụng thuật tốn triệt khoảng lặng hay gọi thuật tốn phát giọng nói Thuật tốn cho phép giảm đáng kể băng thông cần thiết thơng tin truyền giảm thiểu người nói im lặng ví dụ: câu (giảm 10% băng thông) nghe người đầu nói (giảm 50% băng thơng) Trong codec 8kbps, trung bình cần (1-10%-50%)*8=3,2kbps có áp dụng triệt khoảng lặng Thuật tốn triệt khoảng lặng thường khơng hồn hảo hay bị cắt đoạn đầu câu nói Đây tham số quan trọng đánh giá chất lượng CODEC Khi khoảng lặng loại bỏ, cần phải chèn tạp âm (background Noise) vào đường truyền thay giữ im lặng tuyệt đối, người nghe thường có thói quen nghe nhiễu chư im lặng tuyệt đối, thấy im lặng tuyệt đối người nghe dễ cho thoại bị ngắt Do đó, khoảng lặng, CODEC thường phát đoạn chèn khoảng lặng (SID: Silence Insertion Descriptor) để bảo với phía nhận biện độ nhiễu SIDs gửi nhiều so với gói thoại chiếm băng thông 3.10.6 Băng thông Khi đánh giá chất lượng dịch vụ, băng thông thông số quan trọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng dịch vụ thông qua nhiều yếu tố khảo sát Băng thơng tốc độ bít cực đại mà mạng sẵn sàng cung cấp cho ứng dụng, băng thông yếu tố tối thiểu mà ứng dụng cần để hoạt động, nghĩa để truyền thông không lỗi độ rơng kênh truyền phải tốc độ truyền kenh Ví dụ: Đối với thoại PCM 64 kbps cần băng thông tối thiểu 64 kbps Trong mạng chuyển mạch gói ứng dụng chiếm tất băng thông mạng lúc khơng có ứng dụng hoạt động Băng thông cần thiết xác định băng thông nhỏ sẵn có mạng Các ứng dụng liệu lợi từ việc đạt băng thông cao Điều gọi ứng dụng giới hạn băng thơng, hiệu ứng dụng dư liệu trực tiếp liên quan đến lượng nhỏ băng thơng sẵn có mạng Mặt khác, ứng dụng thoại thoại PCM 64 kbps gọi ứng dụng giới hạn trễ Ví dụ thoại PCM 64 kbps không hoạt động tốt chút băng thơng 128 kbps 3.10.7 • Độ chinh xác Bao gồm khái niệm tỷ lệ gói tỷ lệ lỗi gói Các gói tin truyền mạng bị nguyên nhân sau : Tràn đệm (Buffer Overflow) Lỗi truyền dẫn Mạng gặp cố • Khắc phục Các chế điều khiển dựa người gửi (Sender Based Control Machanism), gồm có chế sau: Cơ chế truyền lại Cơ chế sửa lỗi hướng (Forward Error Correction) Cơ chế sửa lỗi kiểu ghép xen kẽ (Interleaving) Phương pháp sửa lỗi dựa vào phía thu (Receiver-Based Control Mechanisms), gồm có phương pháp sau: Cơ chế chuyển sang chế độ mã hố băng thơng thấp (Switching to Lower Bandwidth Encoding) Cơ chế bỏ qua ... lớp mạng, tầng sử dụng dịch vụ tầng Trong chương khố ln tìm hiểu giao thức TCP/IP Bộ giao tức TCP/IP gồm nhiều giao thức tầng TCP va IP giao thức quan trọng giao thức 2.2 Kiến trúc TCP/IP Kiến... 2.5.1 Giới thiệu giao thức TCP giao thức UDP .29 2.5.2 Giao thức UDP gói tin UDP Datagram 29 2.5.2.1 Giao thức UDP 29 2.5.2.2 Gói tin UDP Datagram .30 2.5.3 Giao thưc TCP... truyền thơng thi hành số giao thức Do vậy, tầng chứa nhiều giao thức, giao thức cung cấp dịch vụ phù hợp cho chức tầng Ví dụ giao thức truyền file (File Transfer Protocol FTP) giao thức thư điện tử