Xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI 10B LUËN VĂN 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: ®iƯn tư viƠn th«ng M· sè: 2B Xư Lý CHÊT LƯợng thoại mạng 3B hệ - 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 ®å thÞ I/Mở đầu 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 chun m¹ch MPLS(Multi Protocol Label Switch) 17 1.1.4 Xu h­íng 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 liƯu 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 ThÞ tr­êng viƠn thông giới 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 / Chương 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 luËn 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 chÝnh 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 TrÔ 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 (Trễ 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 vụ cho VoIP NGN 87 3.3.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 88 3.3.2 DÞch vơ tÝch hỵp (IntService) 89 3.3.3 Dịch vụ phân lớp (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 Sử 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 thảo luận 108 VI/ tài liệu tham khảo 110 Danh môc ký hiệu, chữ viết tắt Thuật ngữ Tiếng Anh Asynchronous Digital Subs Line Adsl Accounting Function AF TiÕng ViÖt Đường truyền thuê bao bất đối xứng Chức Account ®Ỉc tÝnh c­íc Api Application Interface Giao diƯn øng dơng mở 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 ®é trun dÉn kh«ng ®ång bé 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 M¹ng liệu kênh thuê bao Phân phối Bus liệu hàng đợi DSL DSLAM Digital Subs Line DSL Access Multiplexing §­êng 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 m¹ch 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 Nhµ cung cÊp dịch vụ Internet Chức liên vùng LAN LDP Local Area Network Label Distribution Protocol M¹ng cơc bé Giao thøc ph©n phèi nh·n LSP LSR Label Switching Protocol Label Switching Router Giao thức chuyển mạch nhÃn Bộ định tuyến chuyển m¹ch nh·n LSSP MG Least Stable Sequence Problem Media Gateway Vấn đề chuỗi có tính ổn định Cổng đấu nối MG-F MGCP Media Gateway Function Chức cổng ®Êu nèi Media Gateway Controll Protocol Giao thøc ®iỊu khiĨn cổng đấu nối MGC-F Media Gateway ControllerFunction Chức điều khiĨn 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 thøc §a IP qua ATM MSU MS-F Main Switch Unit Media Server Function Bộ xử lý Chức server trung kÕ M2UA M3UA MTP2 User Adaption MTP3 User Adaption §¸p øng líp MTP §¸p øng líp 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 TruyÒn dÉn gãi trùc tiÕp RTFM Realtime Flow Mesurement §o luång thêi gian thùc Qam Quadrature Amplitude Modulation §iÒu chế biên độ cầu phương qos Quality of Service Chất lượng dịch vụ SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiĨn kÕt nèi b¸o hiƯu Sdh SEN Synchronous Digital Hirearchy Service Excutive Node Hệ thống ghép kênh đồng Nút thùc 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 Cỉng b¸o hiƯu Dịch vụ chuyển mạch liệu Gegabit Sonet Spf Synchronuos Optical Network Shortest Path First Mạng quang đồng Đường dÉn 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 thuËt l­u lượng 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 Kênh ảo Vci Vpi Virtual Channel Information Virtual Path Information Thông 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 H×nh 2.2: Sù héi tơ mạng 37 Hình 2.3: Mạng PSTN 38 Hình 2.4: Phát triĨn lªn NGN 38 Hình 2.5: Các dịch vụ khác 39 Hình 2.6: Mạng 39 Hình 2.7: Mạng tương lai gÇn 40 Hình 2.8: Mạng tương lai 40 H×nh 2.9: Sự phát triển mạng hữu tuyến dựa công nghệ IP 41 Hình 2.10: Cấu trúc mạng hÖ sau 43 Hình 2.11:Cấu trúc mạng dịch vụ NGN(Nhìn từ góc độ dịch vụ) 43 Hình 2.12: Cấu trúc ln lý cđa m¹ng NGN 44 Hình 2.13: Mô hình NGN với Softswitch lớp điều khiển 48 Hình 2.14: Cấu trúc 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 chÝnh m¹ng NGN 53 H×nh 2.18: CÊu tróc cđa Sofswitch 54 Hình 2.19: Cấu trúc mạng thÕ 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 sử dụng thành phần 61 H×nh 2.24: VÝ dơ sư dơng Media Gateway Controller 62 Hình 2.25: Các giao thøc sư dơng NGN 65 Hình 2.26: Minh hoạ gọi sư dơng giao thøc SIP 68 H×nh 2.27: Minh ho¹ vỊ cc gäi sư dơng giao thức 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 H×nh 3.6: Gãi bÞ 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 H×nh 3.10: KÕt nèi cho m¹ng 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 líp 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 cđa 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 mạng 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: Luồng gói hỗ trợ MPLS-TE 104 Hình 3.31:Mô hình hỗ trợ MPLS với Diffserv 105 H×nh 3.32: VÝ dụ 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 98 3.3.4.3 Weighted Fair Queuing(WFQ): WFQ đảm bảo cho việc không bị thiếu băng thông cho ứng dụng khác nhau, WFQ có tính chất tương tự TDM, phân chia băng thông cho hàng đợi băng thông cho ứng dụng không bị thiếu, WFQ có tính chất mềm dẻo có tính chất cập nhật động, ứng dụng không chiếm băng thông, băng thông lại cấp phát cho ứng dụng lại Với giải pháp không phù hợp với ứng dụng đòi hỏi đáp ứng cho thời giai thực (thoại, video) số lượng dịch vụ lớn, không đảm bảo cho độ ưu tiên cho lưu lượng thoại Thuật toán phù hợp cho giao tiếp có tốc độ thấp (nhỏ Mb/s) Mô hình hoạt động mô tả nh­ h×nh vÏ sau: Hình 3.20: Mơ hình cho quản lý hàng đợi WFQ 99 So sánh IntServ DiffServ IntServ Đảm bảo cho lớp dịch Từ đầu cuối đến đầu vụ khác cuối Mức độ mềm dẻo Quản lý mạng DiffServ Đảm bảo nội Bị giới hạn số luồng Giới hạn số lớp liệu dịch vụ Tương tự chuyển mạch kênh Tương tự chuyển mạch gói IP thơng thường Bảng 3.21 : So sánh IntServ DiffServ Mét sè h¹n chÕ mạng IP Với chuyển mạch theo địa IP, trƠ trun tiÕp gãi lín (thêi gian chun tiÕp gãi khoảng 10ms) Với Diffserv gói phân lớp chuyển chế ưu tiên chưa đảm bảo end to end cho gói mà chun tiÕp tõng gãi theo c¸c tun kh¸c nhau, lưu lượng mạng lớn xảy jitter gói lớn gây thứ tự gói, không đảm bảo đáp ứng cho chất lượng thoại 100 Với nguyên lý chuyển tiếp gói cách độc lập , xảy rắc nghẽn nút mạng trước (thông thường xảy thời gian ngắn) Hỡnh 3.23 : Trễ gói bị tắc nghẽn nút mng Với hai kỹ thuật hỗ trợ QoS cho mạng IP (pure IP), víi kü tht Intserv phï hỵp víi mạng truy cập với nhu cầu luồng thấp, DiffServ đáp ứng cho mạng lõi nhỏ Mô hình ứng dụng cho mạng Pure IP đơn giản sau: Hỡnh 3.24 : Mơ hình mạng IP (Pure IP) 3.4 Sư dụng IP/MPLS kết hợp Diffserv MPLS-TE Để hạn chế nhược điểm nói mạng IP, có hai giải pháp chọn lựa cho việc tối ưu hóa: sử dụng IP/ATM IP/MPLS Việc chọn lựa giải 101 pháp ATM hay MPLS hiƯn vÉn cßn nhiỊu ý kiÕn khác Nhưng IP/ATM có số hạn chế sau: Về mặt quản lý - IP/ATM dùng kü tht xÕp chång, xÊp chång IP (líp 3) lªn lớp ATM(lớp 2), chất hai giao thức hoàn toàn độc lập với nhau, việc xếp chồng gây phức tạp cho việc quản lý Trong phương thức xếp chồng phải thiết lập PVC cho nút mạng mạng, điều phức tạp cho cấu trúc mạng lớn - MPLS có khả định tuyến lại có tắc nghẽn - MPLS hỗ trợ mạnh cho quản lý lưu lượng - Định hướng kết nối cho lớp mạng Về cấu trúc t¶i tin, ATM chØ cã 53 byte cho t¶i tin, MPLS lên đến 1500 byte, giảm đáng kể cho thông tin mào đầu Chất lượng dịch vụ yếu tố thúc đẩy MPLS Viêc hỗ trợ MPLS QoS tập trung vào việc hỗ trợ cho thuộc tính IP QoS mạng Hay nói cách khác, mục tiêu thiết lập giống thuộc tính QoS IP MPLS MPLS không giao thức xuyên suốt end to end, nhà cung cấp dịch vụ không cung cấp dịch vụ MPLS mà cung cấp dịch vụ IP Do đảm bảo QoS phải đảm bảo QoS cho IP Trong phần người viết xin đưa giải pháp sử dụng MPLS hỗ trợ cho lớp dịch vụ thoại mạng IP Như trình bày phần đầu chương NGN mạng tích hợp thoại, data, cho dịch vụ thời gian thực cho thoại , video, Để đảm bảo cho chất lượng dịch vụ sử dụng MPLS-TE kết hợp MPLS-DiffServ 3.4.1 Diffserv MPLS: Nguyên tắc hỗ trợ Diffserv MPLS mô tả RFC 3270 Thách thức việc hỗ trợ Diffserv mạng MPLS LSR định việc chuyển tiếp gói dựa nhÃn chèn, PHB dựa vào để 102 thực Để giải vấn đề bàng cách gán bit EXP mào đầu MPLS với mục đích cho việc mang thông tin Diffserv MPLS Với giải pháp giải cho việc chèn thông tin PHB vào mào đầu MPLS, cã mét ph¸t sinh nh­ sau: víi DSCP cã bit nh­ng EXP chØ cã bit Cã hai gi¶i pháp thực cho việc chuyển đổi Giải pháp cho mạng hỗ trợ cho PHB, gán trực tiếp DSCP vào EXP tương ứng đại diện cho PHB Trong trình chuyển đổi gói , nhÃn xác định hướng chuyển tiếp gói EXP xác định cho viêc xác định PHB H×nh 3.25 : Sắp xếp DSCP vào EXP E-LSP Hình 3.26 : E-LSP MPLS C¸c EXP bit cã thể cài đặt dựa DSCP mào đầu IP truyền tải LSP, cài đặt theo người quản lý mạng Các LSP thiết lập cho PHB dựa EXP gọi E-LSP Với E-LSP mang đến PHB LSP 103 Giải pháp thứ hai hỗ trợ cho mạng có khả đáp ứng cho nhiều PHB, với bit EXP khả phân biệt PHB, trường hợp sử dụng Hinh 3.27 : Sắp xếp DSCP vào EXP L-LSP Dùng thêm trường nhÃn để kết hợp với EXP bit Trong trình chuyển tiếp gói, nhÃn xác định cho việc chuyển tiếp ưu tiên LSP, EXP mang thông tin cho việc độ ưu tiên gói gán LSP Do PHB xác định dựa nhÃn EXP bit Các LSP thiết lập sử dụng thông tin PHB nhÃn gọi LLSP L-LSP có khả mang vài PHB mà chúng có Scheduleing khác độ ưu tiên rớt gói Với giải pháp cho LSP có ưu điểm nhược điểm Vói E-LSP 104 nguyên lý vận hành đơn giản khả đảm bảo cho mạng có nhiều lớp dịch vụ , xảy tượng thiếu băng thông phục vụ cho số ứng dụng đòi hỏi QoS cao LSP Với giải pháp sử dụng E-LSP phải có chế quản lý hàng đợi cho lớp dịch vụ LSP Mô hình đơn giản cho viêc quản lý hàng đợi router lõi cho E-LSP nh­ sau : Hình 3.29 : Mơ hình quản lý hng i Với L-LSP, nguyên lý vận hành phức tạp hơn, có khả hỗ trợ cho độ ưu tiên cho LSP, L-LSP thiết lập cho lớp ứng dụng theo yêu cầu QoS có khả đáp ứng mềm dẻo E-LSP, tận dụng tài nguyên mạng cao 3.4.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS (MPLS-TE-Traffic Engineering) Kỹ thuật lưu lượng dùng để tối ưu việc sử dụng tài nguyên mạng cách có hiệu quả, cách đặt lưu lượng mạng lên kết nối vật lý nút mạng Điều có nghĩa trình tính toán cho ®­êng dÉn tõ ngn ®Õn ®Ých cho lng l­u l­ỵng, đường dẫn thiết lập, lưu lượng chuyển tải đường yếu tố quan trọng mà IP không thực MPLS hỗ trợ kỹ thuật điều khiển lưu lượng dựa vào khả điều khiển LSP MPLS-TE đưa khái niệm độ ưu tiên cho LSP mục đích ưu tiên nhằm đánh dấu cho số LSP có tính chất quan trọng (đòi hỏi QoS cao: trễ, jitter thấp) Nhưng trình thực phải đảm bảo : Khi LSP 105 mức ưu tiên cao tài nguyên mạng phải cấp phát cho LSP có độ ưu tiên thấp Các LSP có độ ưu tiên cao thiết lập phải có đường dẫn tối ưu (có thể xem đường dẫn ngắn thời điểm đó) Khi LSP cần định tuyến lại, LSP có độ ưu tiên cao có hội thiÕt lËp tr­íc Víi MPLSTE ®­a møc ­u tiên cho LSP, độ ưu tiên cao 0, thấp Trong mức ưu tiên có hai giá trị ưu tiên kết hợp lại: Độ ưu tiên thiết lập LSP độ ưu tiên cho lưu giữ LSP đà thiết lập ưu tiên thiết lập điều khiển cho trình truy cập tài nguyên diện, ưu tiên lưu giữ điều khiển việc lưu giữ tài nguyên có LSP Tại thời điểm thiết lập LSP tài nguyên diện không đáp ứng theo yêu cầu độ ưu tiên thiết lập LSP so sánh với độ ưu tiên LSP khác chiếm giữ, chiếm tài nguyên có độ ưu tiên cao Như mục đích điều khiển lưu lượng tìm đường mạng theo tập tham số ràng buộc, số thông số : băng thông theo yêu cầu cho LSP, số nút mạng mà lưu lượng đà qua( tránh định tuyến vòng), mức ưu tiên só sánh với LSP khác Khi tính toán cho thiết lập LSP phải thoả mÃn thông số ràng buộc, thông số cập nhật nút quảng bá mạng, nút mạng cập nhật thông số nà cho tất kết nối mạng Hình 3.30 : Luồng gói hỗ trợ MPLS-TE 106 Mô hình ứng dụng hình với mạng không hỗ trợ MPLS-TE, gói định tuyến theo đường ngắn (1), điều gây tắc nghẽn mạng lưu lượng mạng đột biến băng thông sử dụng mạng không hiệu mạng có lưu lượng cao Khi mạng hỗ trợ MPLS-TE, đường dẫn (2) chọn băng thông qua LSR2 không đủ đáp ứng QoS theo yêu cầu, với mô hình có khả chống tắc nghẽn lưu lượng mạng đột biến băng thông sử dụng có hiệu hơn, mô hình không hỗ trợ Diffserv có khả không đáp ứng QoS cho ứng dụng đòi hỏi QoS khác Với mô hình ứng dụng thứ hai cải thiện cho mô hình ứng dụng thứ nhất, hỗ trợ thêm Diffserv Vói mô hình này, LSR có khả đáp ứng đủ băng thông cho lớp dịch vụ khác với dịch vụ voice không đáp ứng QoS theo yêu cầu, với voice thiết lập L-LSP riêng theo đường LSR2 Trông trường hợp băng thông không đủ cho yêu cầu thiết lập cho LSP cho tất lớp dịch vụ từ LSR1 đến LSR5, với lớp dịch vụ voice phân chia nên băng thông yêu cầu bé nên đáp ứng theo yêu cầu thiết lập cho dịch vụ Đây ưu điểm L-LSP Hỡnh 3.31 : Mơ hình hỗ trợ MPLS với DiffServ 107 Với giải pháp dùng MPLS cải thiện so vói mạng IP: - Giảm thời gian chuyển tiếp gói địnhtuyến lõi mạng - Tránh gói, với yếu tố giảm thời gian trễ đệm jitter Để hiểu rõ ta lấy ví dụ đơn giản vỊ sư dơng kü tht IP/MPLS H×nh 3.32: VÝ dơ vỊ sư dơng IP/MPLS Trong h×nh vÏ ta sÏ cã nút mạng (Endpoint) A, B, C, D E Các đường dẫn màu xanh da trời đường dẫn sơ cấp (Primary LSP), đường dẫn màu xanh nước biển đường dẫn vòng (Detour LSP), đường dẫn màu đỏ đường dẫn thứ cấp (Secondary LSP) L­u l­ỵng trun tõ nót A sang nót E qua nút B D đường dẫn sơ cấp LSP Lưu lượng khách hàng kết nối từ A sang E thực thuật toán bình thường Đồng thòi có LSP thứ cấp từ A tới E qua C LSP báo hiệu trước không bảng Forward Table Đối với LSP sơ cấp MPLS kích hoạt 108 thuật toán FRR (Fast Reroute) Mỗi lần kích hoạt thành phần khác mạng LSP biết Giả sử đường truyền bị truyền dẫn điểm nút D nút E Nút D biết điều thông báo cho nút B nút A tin báo hiệu Forwarding Table Khi nót A biÕt cã sù cè gi÷a nút D nút E dừng lại chưa truyền gói liệu Nút D kích hoạt thuật toán FRR sử dụng đường truyền vòng nút D-C-E để tránh đường dẫn bị kết nối lưu lượng tiếp tục truyền mà không bị gián đoạn Thuật toán thường diễn khoảng thời gian nhỏ 50ms Khi LSP thứ cấp thiết lập, lưu lượng lại chuyển mạch theo LSP không truyền qua đường dẫn vòng 108 Kết luận thảo luận Qua thời gian tìm tòi nghiên cứu, em đà thu kết hiểu rõ mạng thÕ hƯ míi NGN cịng nh­ xu h­íng ph¸t triĨn chung tất yếu ngành viễn thông giới Sự hội tụ tất dịch vụ sở hạ tầng mạng cho phép nhà cung cấp quản lý dịch vụ viễn thông giảm bớt khâu nhân công điều hành đồng thời tăng chất lượng quản lý dịch vụ Sự tiện ích thể rõ nét mà khách hàng ngày sử dụng dịch vụ viễn thông chất lượng cao tin nhắn thoại, xem phim, video, định vị dẫn đường GPS với thiết bị đầu cuối có kích thước nhỏ mà trước với công nghệ chuyển mạch cũ đáp ứng Ngày với công nghệ chuyển mạch IP/MPLS dựa mạng truyền dẫn DWDM/SONET, mạng viễn thông đáp ứng tất tính tiêu kỹ thuật đề dịch vụ viễn thông Công nghệ chuyển mạch MPLS với kết hợp chuyển mạch IP ATM hội tụ tất ưu điểm mạng chuyển mạch tốc độ truyền tải cao, tỉ lệ lỗi bít BER thấp có khả định tuyến linh động làm giảm tối thiểu khả tắc nghẽn độ trễ lưu lượng mạng qua làm tăng chất lượng mạng đáp ứng với tiêu chí dịch vụ viễn thông đặc biệt dịch vụ viễn thông đòi hỏi thời gian thực dịch vụ thoại, video thời gian thực Mặc dù ngày có nhiều dịch vụ gia tăng xuất dịch vụ thoại truyền thống (đặc biệt dịch vụ thoại đường dài) dịch vụ chiếm mức doanh thu cao chất lượng dịch vụ thoại truyền qua công nghệ chuyển mạch MPLS/IP (VoIP) mối quan tâm hàng đầu nhà nghiên cứu nhà cung cấp dịch vụ giới Như đà biết 109 mạng MPLS/IP thực chất bắt nguồn từ mạng truyền tải liệu không mang tính thời gian thực có độ trễ cao Nó có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền thông trễ mạng, tổn thất gói biến động trễ mạng Với mạng chuyển mạch phù hợp với dịch vụ thoại mà chắn khách hàng vốn đà quen dùng mạng chuyến mạch kênh truyền thống có độ trễ thấp tính xác cao Sự hạn chế chất lượng dịch vụ mạng MPLS/IP thách thức chủ yếu cho ứng dụng thông tin đa phương tiện thời gian thực Do muốn sử dụng mạng chuyển mạch MPLS/IP để tận dụng ưu điểm khác nó, phải khác phục nhược điểm theo hướng xử lý tín hiệu nguồn, truyền tải xử lý tín hiệu đầu thu Trong chương viết em đà đưa số thuật toán sử dụng kết hợp mô hình dịch vụ sử dụng cho VoIP sử dụng mạng NGN đặc biệt mô hình hỗ trợ cho MPLS-TE với Diffserv để xử lý lưu lượng truyền tải qua khắc phục nhược điểm mạng chuyển mạch MPLS/IP làm giảm tối đa tắc nghẽn lưu lượng mạng Hạn chế luận văn, thời gian có hạn nên em chưa xây dựng cụ thể mô thuật toán chi tiết mô mô hình Vấn đề em xin tiếp tục nghiên cứu hoàn thành thời gian khác Cuối lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS Đoàn Nhân Lộ đồng nghiệp bạn bè gia đình đà tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thiện luận văn 110 Tài liệu tham khảo I Tài liệu tiếng việt [1] TS Phùng Văn Vận, KS Đinh Mạnh Quyết, Công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức MPLS, NXB Bưu Điện, Hà Nội [2] Viện kinh tế bưu điện (2000), Quy hoạch phát triển mạng viễn thông, NXB Khoa học vµ kü tht, Hµ Néi II Tµi liƯu tiÕng anh [1] Daniel O.Awduche (1999), “MPLS and Traffic Engineering in IP Networks”, IEEE Communication Magazine [2] George Swallow (1999), “MPLS Advantages for Traffic Engineering”, IEEE Communication Magazine [3] D Awduche (1999) “Requirement for Traffic Engineering over MPLS ”, IETF RFC 2702 [4] R Callon (1999), “A Framework for Multiprotocol Label Switching”, IETF draft [5] Eric Osborne, Ajay Simha (2002), “Traffic Engineering with MPLS”, Cisco Press [6] Juniper Networks-White Paper (2004), “MPLS Diffserv-aware Traffic Engineering” [7] R Callon (1999), “A Framework for Multiprotocol Label Switching” IETF draft [8] E Rosen (2001) “Multiprotocol Label Switching Architecture” IETF RFC 3031 [9] E Crawley (1998) “A Framework for QoS-based Routing in the Internet”, IETF RFC 2386 [10] Shigang Chen (1998), “An Overview of QoS Routing for the Next Generation High-Speed Networks: Problem and Solutions” IEEE Network Magazine [11] Sam Halabi, Danny McPherson (2000) “Internet Routing Architectures” 111 [12] Martin P.Clark (1997), Networks and Telecommunications: Design and Operations, John Wiley & Sons [13] Thedore Walling Ford (2005), Switchin g to VoIP [14] Jonhathan Davidson, James Peter, Brian Gracely (2006), Voice over IP fundmental [15] Alexander Raake (2005), Speech Quality of VoIP:Asessment and Prediction [16] Henry Sinnreich and Alan Johnston (1/2006), Internet Communication Using SIP: Delivering VoIP and Multimedia Services with Session Initial Protocol [17] Frank Ohrtman (2006), Softwitch: Architechture for VoIP, Second Edition [18] Voice over Ipv6, Architechture for Next Generation Voip Networks [19] William C Handy (2003), Voip service quality: Measuring and Evaluating Packet-Switched Voice III C¸c trang web [1] http://www.itu.int/ITU-T/studygroups/com13/ngn2004/ [2] http://www.acif.org.au/ngn/ 26TU U26 T [3] http://www.mplsforum.org/ [4] www.cis.ohio-state.edu/~jain/cis/788-99/qos_routing/index.html [5] www.voip-info.org/ ... 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