Xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN

Xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN Xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN Xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hµ NéI 10B LUËN V¡N THạC Sỹ KHOA HọC 6B 0B NGàNH: điện tử viễn thông Xử Lý CHấT LƯợng thoại mạng 1B hệ - NGN 4B đặNG ANH TUấN 7B Hà Nội - 2006 Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI 11B LUậN VĂN THạC Sỹ KHOA HọC 8B NGàNH: điện tử viễn thông Mà số: 2B Xử Lý CHấT LƯợng tho¹i m¹ng 3B thÕ hƯ míi - NGN 5B đặNG ANH TUấN Người hướng dẫn khoa học: PGS Đoàn nhân lộ 9B Hà Nội - 2006 Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thÞ I/Më ®Çu II/ Chương 1: Sơ lược tình hình phát triển ngành viễn thông quốc tế nước Sự cần thiết phải tiến lên mạng công nghệ NGN (Next Generation Network) 10 1.1 Tình hình viễn thông giới năm gần 11 1.1.1 Công nghệ chuyển mạch IP (Internet Protocol) 12 1.1.2 Công nghệ chuyển mạch ATM(Asynchorous Transfer Mode) 16 1.1.3 Công nghệ chuyển mạch MPLS(Multi Protocol Label Switch) 17 1.1.4 Xu hướng phát triển mạng chuyển mạch kênh 20 1.1.5 Xu hướng phát triển mạng chuyển mạch gói 22 1.1.6 Công nghệ dịch vụ mạng 22 1.1.6.1 Mạng liệu kªnh thuª bao (DDN) 22 1.1.6.2 Mạng số tích hợp dịch vụ (ISDN) 22 1.1.6.3 M¹ng chun m¹ch gãi (Packet Switching) 24 1.1.7 Thị trường viễn thông trªn thÕ giíi 27 1.2 Tình hình viễn thông Việt Nam cần thiết tiến lên mạng NGN 29 1.2.1 Sơ lược mạng viễn thông Việt Nam 29 1.2.2 Hạn chế mạng viễn thông 30 III / Ch­¬ng 1: Mạng viễn thông hệ NGN 32 2.1 Định nghĩa 32 2.2 Tỉng quan vỊ cÊu tróc m¹ng NGN 34 2.2.1Sự tiến hoá từ mạng có lên mạng NGN 35 2.2.2 CÊu tróc ln lý cđa m¹ng NGN 42 2.2.3 CÊu tróc vËt lý cđa m¹ng NGN 52 2.2.4 T×m hiĨu chi tiÕt vỊ Media Gateway Controller 55 2.2.4.1 Kh¸i niƯm chun m¹ch mỊm 57 2.2.4.2 Vị trí chuyển mạch mềm mô hình phân lớp chức NGN 58 2.2.4.3 Thành phần cđa chun m¹ch mỊm 60 2.2.4.4 Khái quát hoạt động chuyển mạch mềm Softswitch 62 2.2.4.5 ưu điểm ứng dụng chuyển mạch mềm 64 2.2.4.6 Các giao thức hoạt động mạng NGN 65 IV/ Chương 3: Xử lý chất lượng thoại mạng NGN 73 3.1 Các thông số ảnh hưởng đến QoS VoIP 73 3.1.1 §é trƠ 73 3.1.1.1 TrÔ CODEC 73 3.1.1.2 TrƠ ®ãng gãi 74 3.1.1.3 TrƠ trªn hàng đợi 74 3.1.1.4 TrƠ chun tiÕp 74 3.1.1.5 TrƠ trun dÉn 75 3.1.1.6 TrÔ nèi tiÕp 75 3.1.1.7 TrƠ bé ®Ưm Jitter 75 3.1.2 Jitter gãi (TrÔ biến động mạng) 76 3.1.3 MÊt gãi 78 3.2 Khëi t¹o cuéc gäi VoIP 79 3.2.1 Cấu trúc chức mạng VoIP NGN 80 3.2.2 CÊu tróc vËt lý cđa m¹ng VoIP NGN 84 3.3 Chất lượng dịch vơ cho VoIP trªn NGN 87 3.3.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 88 3.3.2 Dịch vụ tích hợp (IntService) 89 3.3.3 DÞch vơ ph©n líp (DiffServ) 91 3.3.4 Một số thuật toán cho quản lý tắc nghẽn hàng đợi 94 3.3.4.1 Priority Queuing (PQ) 95 3.3.4.2 Custom Queuing (CQ) 96 3.3.4.3 Weighted Fair Queuing (WFQ) 97 3.4 Sö dụng IP/MPLS kết hợp Diffserv MPLS-TE 99 3.4.1 Diffserv MPLS 100 3.4.2 Kü tht l­u l­ỵng MPLS (MPLS-TE) 103 V/ kÕt luËn vµ th¶o luËn 108 VI/ tài liệu tham khảo 110 Danh mơc c¸c ký hiệu, chữ viết tắt Thuật ngữ Tiếng Anh Asynchronous Digital Subs Line Adsl Accounting Function AF TiÕng ViƯt §­êng truyền thuê bao bất đối xứng Chức Account đặc tÝnh c­íc Api Application Interface Giao diƯn øng dơng më ASF Application Server Function Chức server ứng dụng Atdm Asynchronous Time Division mutiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng Atm Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng BER BGP Bit Error Rate Border Gateway Protocol Tỉ lệ lỗi bit Giao thức cổng đấu nối biên CAF CIDR Call Agent Function Chức điều khiển gọi Định tuyến đa miền CSN CSR Classless Interdomain Routing Circuit Switch Network Cell Switch Router DDN DQDB Defense Data Network Distributed Queuing Data Bus Mạng liệu kênh thuê bao Phân phối Bus liệu hàng đợi DSL DSLAM Digital Subs Line DSL Access Multiplexing Đường trun thuª bao sè Bé ghÐp kªnh truy nhËp DSL DWDM Dense Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo b­íc sãng mËt ®é cao FDM FEC Frequency Division Multiplexing Forwarding Equivalent Class Ghép kênh phân chia theo tần số Nhóm chuyển tiếp tương đương FSK IAD Frequency Shift Key Intergrated Access Device Bộ khoá chuyển dịch theo tần số Thiết bị truy cập tích hợp IETF IN Internet Engineering Task Force Intelligent Network Ban chuyên trách Internet Mạng thông minh Mạng chuyển mạch kênh Bộ định tuyến chuyển mạch cell IPOA IP Over ATM IP qua ATM ISO International Standard Organization Tỉ chøc tiªu chn qc tÕ ISP IwF Internet Service Provider Interworking Function Nhà cung cấp dịch vụ Internet Chức liên vùng LAN LDP Local Area Network Label Distribution Protocol Mạng cục Giao thức phân phèi nh·n LSP LSR Label Switching Protocol Label Switching Router Giao thức chuyển mạch nhÃn Bộ định tuyến chuyển mạch nh·n LSSP MG Least Stable Sequence Problem Media Gateway VÊn đề chuỗi có tính ổn định Cổng đấu nối MG-F MGCP Media Gateway Function Chức cổng đấu nèi Media Gateway Controll Protocol Giao thøc ®iỊu khiĨn cỉng đấu nối MGC-F Media Gateway ControllerFunction Chức điều khiển cỉng ®Êu nèi MGC Media Gateway Controller Bé ®iỊu khiĨn cỉng ®Êu nèi MPLS MPOA Multi Protocol Label Switching Multi IP Over ATM Bộ chuyển mạch nhÃn đa giao thức §a IP qua ATM MSU MS-F Main Switch Unit Media Server Function Bộ xử lý Chức server trung kế M2UA M3UA MTP2 User Adaption MTP3 User Adaption Đáp ứng lớp MTP Đáp ứng lớp MTP NGN osi Next Generation Network M¹ng thÕ hƯ míi Open System Interconnection HÖ thèng më OspF PON Open Shortest Path First Tìm đường dẫn ngẵn Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Psk Plain Old Telephone Service Dịch vụ địên thoại truyền thống Phase Shift Keying Bộ khoá chuyển dịch pha psn Packet Switching Network Mạng chuyển mạch gói RF Routing Function Chức định tuyến RGW Resident Gateway Cỉng ®Êu nèi trùc tiÕp RPT Resident Packet Transport Trun dÉn gãi trùc tiÕp RTFM Realtime Flow Mesurement §o lng thêi gian thùc Qam Quadrature Amplitude Modulation §iỊu chÕ biên độ cầu phương qos Quality of Service Chất lượng dịch vụ SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kÕt nèi b¸o hiƯu Sdh SEN Synchronous Digital Hirearchy Service Excutive Node Hệ thống ghép kênh đồng Nút thực thi dÞch vơ SIP SG-F Session Initiation Protocol Signaling GatewayFunction Giao thức phiên Chức cổng báo hiệu Sg SMDS Signaling Gateway Switch Multigegabit Data Service Cổng báo hiệu Dịch vụ chuyển mạch liệu Gegabit Sonet Spf Synchronuos Optical Network Shortest Path First Mạng quang đồng Đường dẫn ng¾n nhÊt Ss7 SUA Signaling System No7 SCCP User Adaption Hệ thống báo hiệu số Đáp ứng SCCP Te Tdm Traffic Engineering Time Division Multiplexing Kü tht l­u l­ỵng Ghép kênh phân chia theo thời gian TGW UAC Trunk Gateway User Agent Client Cỉng trung kÕ ®Êu nèi UAS Vc User Agent Server Virtual Channel øng dơng chđ Kªnh ¶o Vci Vpi Virtual Channel Information Virtual Path Information Th«ng tin kênh ảo Thông tin đường ảo wan Wide Area Network Mạng diện rộng ứng dụng khách DANH MụC CáC HìNH Vẽ, Đồ THị Hình 1.1: Mối quan hệ loại chuyển mạch gói khác 25 Hình 1.2: So sánh chuyển mạch gói tốc độ cao X.25 27 Hình 1.3: Biểu đồ tăng trưởng lưu lượng thoại liệu 28 Hình 1.4: Số thuê bao Internet toàn giới 28 Hình 1.5: Tỷ lệ lưu lượng thoại liệu từ năm 1996-2003 29 Hình2.1: Topo m¹ng thÕ hƯ sau 35 Hình 2.2: Sự hội tụ mạng 37 Hình 2.3: Mạng PSTN 38 Hình 2.4: Phát triển lªn NGN 38 Hình 2.5: Các dịch vụ khác 39 H×nh 2.6: M¹ng hiƯn t¹i 39 Hình 2.7: Mạng tương lai gÇn 40 Hình 2.8: Mạng tương lai 40 H×nh 2.9: Sù phát triển mạng hữu tuyến dựa công nghệ IP 41 Hình 2.10: Cấu trúc mạng hệ sau 43 Hình 2.11:Cấu trúc mạng dịch vụ NGN(Nhìn từ góc độ dịch vụ) 43 Hình 2.12: Cấu trúc luận lý cđa m¹ng NGN 44 Hình 2.13: Mô hình NGN với Softswitch lớp ®iỊu khiĨn 48 H×nh 2.14: CÊu tróc mạng chuyển mạch đa dịch vụ 49 Hình 2.15: Các thực thể chức NGN 51 H×nh 2.16: CÊu tróc vËt lý m¹ng NGN 53 Hình 2.17: Các thành phần mạng NGN 53 Hình 2.18: CÊu tróc cđa Sofswitch 54 Hình 2.19: Cấu trúc mạng hÖ sau NGN 56 Hình 2.20: Vị trí chuyển mạch mềm mô hình phân lớp chức NGN 57 Hình 2.21: Kết nối MGC với thành phần khác mạng NGN 59 Hình 2.22: Chức Media Gateway Controller 60 H×nh 2.23: Giao thøc sư dụng thành phần 61 H×nh 2.24: VÝ dơ sư dơng Media Gateway Controller 62 Hình 2.25: Các giao thức sư dơng NGN 65 Hình 2.26: Minh hoạ gọi sử dơng giao thøc SIP 68 H×nh 2.27: Minh ho¹ vỊ cc gäi sư dơng giao thøc SIP 69 Hình 2.28: Mô hình chức SIGTRAN 70 H×nh 2.29: CÊu tróc gãi RTP 71 H×nh 2.30: Mào đầu RTP 71 Hình 3.1: Mô hình thông số trễ mạng 75 Hình 3.2: Mô hình đệm Jitter 76 H×nh 3.3: HiƯn t­ỵng Jitter 76 H×nh 3.4: Jitter 77 H×nh 3.5: MÊt gãi mÊt kªt nèi vËt lý 78 Hình 3.6: Gói bị h­ háng 78 Hình 3.7: Bộ đệm bị tràn 78 Hình 3.8: Mất gói gói bị loại bỏ 79 H×nh 3.9: Mô hình chức mạng VoIP 81 Hình 3.10: Kết nối cho mạng truy nhËp 84 Hình 3.11: Cấu trúc mạng VoIP NGN 86 Hình 3.12: Mô hình chất lượng dịch vụ 88 Hình 3.13: Mô hình hoạt động Intservice 89 Hình 3.14: Mô hình hoạt động Intservice 90 Hình 3.15: Mô hình DiffServ cho Router lõi 91 Hình 3.16: Sự phân lớp c¸c gãi DSCP Diffserv 94 Hình 3.17: Chức ToS gói VoIP 94 Hình 3.18: Mô hình cho quản lý hàng đợi PQ 95 Hình 3.19: Mô hình cho quản lý hàng đợi CQ 96 Hình 3.20: Mô hình cho quản lý hàng đợi FWQ 97 H×nh 3.21: So sánh Intserv Diffserv 98 Hình 3.22: Trễ gói cho định tuyến đường khác 98 Hình 3.23: Trễ gói bị tắc nghẽn nút mạng 99 Hình 3.24: Mô hình m¹ng Pure IP 99 Hình 3.25: Sắp xếp DSCP vào EXP E-LSP 100 H×nh 3.26: E-LSP MPLS 101 Hình 3.27: Sắp xếp DSCP vào EXP L-LSP 102 H×nh 3.28: L-LSP m¹ng MPLS 102 Hình 3.29: Mô hình quản lý hàng đợi 103 H×nh 3.30: Luång gói hỗ trợ MPLS-TE 104 Hình 3.31:Mô hình hỗ trợ MPLS với Diffserv 105 H×nh 3.32: VÝ dơ sử dụng hỗ trợ IP/MPLS với Diffserv 106 Mở đầu Hiện với bùng nổ thông tin toàn cầu, nhu cầu trao đổi thông tin ngày lớn Cùng với phát triển ngành viễn thông phát triển không ngừng để đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin Ngày với phát triển không ngừng xà hội, nhu cầu trao đổi thông tin khách hàng ngày đa dạng phức tạp Để đáp ứng nhu cầu phức tạp đó, mạng viễn thông phải ngày phát triển để cung cấp nhiều loại hình dịch vụ cho đối tượng khách hàng khác Hiện với nhiều loại công nghệ mạng viễn thông khác cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác thoại, truyền hình, thư điện tử, hộp thư thoại Các loại hình dịch vụ có đặc điểm khác phân loại làm hai loại dịch vụ thời gian thực (thoại, hội nghị truyền hình) dịch vụ phi thời gian thực (dữ liệu, hộp thư thoại) Do đặc điểm khác nên công nghệ viễn thông trước cung cấp đồng thời dịch vụ tảng mạng Điều dẫn đến việc quản lý không tập trung, khó tương thích loại hình dịch vụ khác gây nên hiệu sử dụng kinh doanh không cao Một thực tế cho thấy việc đầu tư mạng viễn thông công nghệ cần chi phí đầu tư ban đầu lớn mạng công nghệ viễn thông đáp ứng phần lớn nhu cầu dịch vụ khách hàng để thuận tiện cho việc xây dựng, vận hành, bảo dưỡng quản lý mạng với việc phát triển thêm loại hình dịch vụ phục vụ lớp đối tượng khách hàng mà mạng cũ không đáp ứng được, người ta đà đưa loại công nghệ mạng cung cấp tất loại dịch vụ ... công nghệ NGN mạng trước để thấy ưu điểm mà mạng NGN đem lại Chương 3: Xử lý chất lượng thoại mạng NGN Chương nêu nguyên nhân chủ yếu làm giảm chất lượng thoại mạng NGN, mô hình chất lượng thoại. .. nhà cung cấp dịch vụ mạng mạng IP tính thời gian thực Bản luận án em xin trình bày cấu trúc mạng hệ NGN số biện pháp xử lý chất lượng thoại VoIP (Voice over IP) m¹ng NGN Trong ph¹m vi luËn văn... 2: Mạng viễn thông hệ NGN Chương đưa định nghĩa, cấu trúc, phần tử mạng nguyên tắc hoạt động mạng NGN, đồng thời giới thiệu công nghệ tảng mà mạng NGN xây dựng công nghệ Đồng thời đưa so sánh mạng