Tài liệu PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI TRONG MẠNG VoIP, chương 1 doc

Chương TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ VoIP 1.1 Giới thiệu Có thể nói phát minh quan trọng kỷ 19 loài người phát minh điện thoại Alexander Graham Bell Từ đến điện thoại trở thành vật dụng thiếu giới Từ tổ chức phủ đến gia đình bình thường khơng thể thiếu máy điện thoại sống cơng việc hàng ngày họ Lợi ích mà điện thoại mang lại cho người phủ nhận Chính nghành cơng nghiệp viễn thơng phát triển vũ bão dịch vụ truyền âm hình ảnh ngày hồn thiện Tuy nhiên chi phí cho dịch vụ điện thoại khơng phải rẻ so sánh với chi phí sinh hoạt thơng thường gia đình chi phí kinh doanh Cước phí cho gọi nội hạt cao cho gọi đường dài cao đặc biệt gọi quốc tế Đối với quan doanh nghiệp thường xuyên phải thực gọi quốc tế thực vấn đề lớn Tuy nhiên Internet (cũng nói phát minh lớn kỷ 20) đời vấn đề giải Chính Internet thay đổi mặt giới Internet thực cách mạng công nghệ viễn thông Internet thu hẹp khoảng cách không gian, thời gian, ngôn ngữ quốc gia giới, thay suốt ngày phải gọi điện quốc tế quan cơ, doanh nghiệp sử dụng dịch vụ Internet Email, Web để thực cơng việc Tuy nhiên với cơng việc địi hỏi phải giải điện thoại công cụ đắc lực Công nghệ VoIP đời giải vấn đề Do đặc điểm mặt cơng nghệ mà chi phí giá thành gọi VoIP rẻ nhiều so với giá thành điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống Thay sử dụng kênh logic cố định để truyền tín hiệu thoại, cơng nghệ VoIP đóng gói tín hiệu thoại gửi chúng qua mạng IP mạng Internet Kết chi phí tài nguyên cho gọi tiết kiệm đáng kể Do tín hiệu thoại truyền dạng gói mà gọi chia sẻ tài nguyên với tất gọi khác Mạng tận dụng khoảng thời gian thuê bao ngừng nói để chèn gói tin liệu khác vào kênh truyền (như gói tin gọi khác hay gói tin liệu) Như chi phí giá thành tài nguyên cho mạng cho gọi giảm người dùng phải trả tiền Cũng sử dụng mạng gói nên dịch vụ đưa phong phú 1.2 Lịch sử phát triển VoIP Năm 1995 hãng Vocaltec thực truyền thoại qua Internet, lúc kết nối gồm PC cá nhân với trang thiết bị ngoại vi thông thường card âm thanh, headphone, mic, telephone line, modem phần mềm thực nén tín hiệu thoại chuyển đổi thơng tin thành gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường Internet Mặc dù chất lượng chưa tốt chi phí thấp so với điện thơng thường trở thành yếu tố cạnh tranh giúp tồn Bắt đầu phát triển lớn mạnh kéo theo việc đời tổ chức chuẩn hoá liên quan ITU có chuẩn sau H.250.0, H.245, H.225 (Q.931): cho quản lý; H.261, H.263 cho mã hoá video; chuẩn G cho xử lý thoại…Có nhiều chuẩn có xu hướng hội tụ thành hai chuẩn H.323 ITU SIP IETF Voice over IP: hiểu công nghệ truyền thoại qua môi trường IP Vì đặc điểm mạng gói tận dụng tối đa việc sử dụng băng thơng mà quan tâm tới thời gian trễ lan truyền xử lý mạng, tín hiệu thoại lại dạng thời gian thực, người ta bổ sung vào mạng phần tử thiết kế giao thức phù hợp để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng Nó khơng truyền thoại mà truyền cho dịnh vụ khác truyền hình liệu M ¹n g b ¸ o h iÖu sè (S S ) S ig n a lin g G a te w a y C o n tr o lle r PSTN IP T e le p h o n e V o IP G a te w a y M e d ia G a te w a y C o n tro lle r M ¹n g IP * # V oIP G a te w a y T e le p h o n e V o IP G a te w a y T e le p h o n e T e le p h o n e * # IP T e le p h o n e * # IP T e le p h o n e PSTN Hình 1.1 Mơ hình mạng VoIP Từ 1/7/2001 đến Tổng cục Bưu điện cho phép Vietel, VNPT, Saigon Postel Công ty điện lực Việt Nam thức khai thác điện thoại đường dài nước quốc tế qua giao thức IP, gọi tắt VoIP Sự xuất VoIP Việt Nam cung cấp cho xã hội dịch vụ điện thoại đường dài có cước phí thấp nhiều so với dịch vụ điện thoại đường dài truyền thống với chất lượng mà người sử dụng chấp nhận Nó phù hợp với xu hướng phát triển viễn thông giới đặc biệt khu vực Châu - Thái Bình Dương 1.2.1 Ưu nhược điểm VoIP so với mạng điện thoại PSTN truyền thống Với khả sử dụng hiệu tiết kiệm độ rộng băng tần, VoIP có nhiều ưu điểm so với PSTN sau:  Giảm cước dịch vụ điện thoại đường dài  Nhiều gọi hơn, giảm độ rộng băng thông cho kết nối  Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung khác giúp triển khai dịch vụ nhanh chóng, dễ dàng, tự động dịch vụ…  Sử dụng có hiệu giao thức IP giao thức mở nên thiết bị sử dụng IP nhiều nhà sản xuất cung cấp với giá cạnh tranh giao thức phổ cập rộng rãi Ưu điểm dịch vụ VoIP khách hàng giá cước rẻ so với thoại thông thường gọi VoIP sử dụng lượng băng thơng Trong thoại thông thường sử dụng kỹ thuật số hố PCM theo cuẩn G.711 với lượng băng thơng cố định cho kênh thoại 64kb/s VoIP sử dụng kiểu số hoá nguồn CS-CELP theo chuẩn G.729 (8kb/s), G.723 (5.3kb/s 6.3kb/s) Như rõ ràng lượng băng thông sử dụng giảm cách đáng kể Hơn thực tế hai người nói chuyện với thường người nói người nghe khơng phải hai bên nói Vả lại người nói người có lúc dừng hết câu lấy hơi… khơng có thơng tin thoại thực cần phải truyền người ta gọi khoảng lặng VoIP sử dụng chế triệt khoảng lặng tiết kiệm thêm lượng băng thơng “khoảng lặng” để truyền dạng thông tin khác Đấy ưu điểm lớn VoIP so với mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống Thông thường băng thông truyền dẫn cần thiết cho gọi PSTN sử dụng cho 4-6 chí gọi VoIP với chất lượng cao Nếu để ý chi phí cho gọi theo phút ta thấy lượng tiền tiết kiệm không nhỏ Tuy nhiên việc tiết kiệm tuỳ thuộc vào vùng địa lý khoảng cách Đối với gọi nội hạt việc tiết kiệm không quan trọng gọi đường dài gọi quốc tế thật đáng kể Điều thể giá cước mà nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, thơng thường giảm cịn 1/10 gọi quốc tế Ưu điểm VoIP khả dễ dàng kết hợp loại dịch vụ thoại, liệu video Mạng IP dang phát triển cách bùng nổ toàn giới ngày có nhiều ứng dụng phát triển IP Internet trở nên gần gũi với sống người Để giải vấn đề thời gian thực vấn đề cần quan tâm dịch vụ thời gian thực qua mạng gói, tổ chức IETF phát triển giao thức truyền tải thời gian thực RTP/RTCP công cụ cho việc truyền tải thoại video mạng IP, sử dụng giao thức Sử dụng giao thức gói tin đảm bảo mức độ trễ cho phép truyền mạng nhờ sử dụng chế ưu tiên dạng format gói tin RTP thích hợp Bộ giao thức H.323, SIP tổ chức ITU, IETF phát triển để thực báo hiệu điều khiển gọi VoIP, chẩn hoá quốc tế sử dụng cho việc cung cấp dịch vụ thông tin đa phương tiện IP Việc triển khai VoIP khơng địi hỏi nâng cấp sở hạ tầng mạng cách phức tạp, thiết bị bổ sung Gateway, Gatekeeper điều khiển đa điểm MCU Chi phí cho thiết bị tương đối rẻ việc cài đặt, bảo dưỡng không phức tạp Hiện có nhiều hãng viễn thơng lớn giới cung cấp thiết bị cho thoại VoIP Cisco, Acatel, Siemen…Các thiết bị tương thích với hầu hết chuẩn giao thức Bên cạnh ưu điểm, VoIP cịn có nhược điểm đặc biệt chất lượng dịch vụ:  Do dựa IP kiểu mạng best effort không tin cậy  Độ trễ không đồng gói tin Các kỹ thuật mã hố nén số VoIP Kỹ thuật số hoá cho phép truyền thơng tín hiệu tương tự địa điểm cách xa cách trung thực Tuy nhiên, nhược điểm số hố làm tăng độ rộng băng tần cần thiết Trong mạng điện thoại thơng thường tín hiệu mã hoá theo luật A luật  với tốc độ 64kbps Với cách mã hố này, cho phép khơi phục cách tương đối trung thực âm giải tần thoại Tuy nhiên ứng dụng thoại mạng IP yêu cầu truyền âm với tốc độ thấp tốt Từ xuất số kỹ thuật mã hố nén tín hiệu tiếng nói G.723.1,G.729A,GSM Về mã hố tiếng nói có ba loại: mã hố dạng sóng (waveform), mã hoá nguồn (source) mã hoá lai (hybrid) kết hợp hai loại mã hoá dạng Ngun lý mã hố dạng sóng mã hố dạng tín hiệu tuơng tự Tại phía phát, mã hóa nhận tín hiệu tương tự liên tục mã hố thành tín hiệu số trước truyền Tại phía thu làm nhiệm vụ ngược lại để khơi phục tín hiệu tương tự từ luồng số thu Nếu khơng có lỗi truyền dẫn dạng sóng tiếng nói khơi phục giống với dạng sóng tiếng nói gốc Cơ sở mã hố dạng sóng là: người nghe nhận dạng sóng tiếng nói gốc chất lượng âm tuyệt vời Tuy nhiên thực tế, qúa trình mã hố lại sinh tạp âm lượng tử (mà thực chất méo dạng sóng ), thường đủ nhỏ để khơng ảnh hưởng đến chất lượng tiếng nói thu Ưu điểm mã hoá loại là: độ phức tạp, giá thành thiết kế, độ trễ công suất tiêu thụ thấp Người ta áp dụng chúng để mã tín hiệu khác như: tín hiệu báo hiệu, tín hiệu tương tự giải tần âm đặc biệt với thiết bị điều kiện định chúng cịn có khả mã hố tín hiệu audio Bộ mã hố dạng sóng đơn giản điều chế xung mã (PCM), điều chế Delta (DM) Tuy nhiên, nhược điểm mã hố dạng sóng khơng tạo tiếng nói chất lượng cao tốc độ bit thấp (dưới 16 kbps) Ngun lý mã hố nguồn mã hóa theo kiểu phát âm (vocoder), ví dụ mã hố dự báo tuyến tính (LPC) Đặc điểm kiểu mã hố giả thiết rằng: tín hiệu tiếng nói bao gồm âm hữu vơ Đối với âm hữu nguồn kích thích máy phát âm dãy xung, âm vơ nguồn nhiễu ngẫu nhiên Trong thực tế, có nhiều cách để kích thích quan phát âm Nhưng để đơn giản hố, người ta giả thiết có điểm kích thích tồn giai đoạn lên giọng tiếng nói, âm hữu hay vô Vào năm 1982, Atal đề mơ hình kích thích, gọi kích thích đa xung Trong mơ hình này, khơng cần biết trước âm cần tạo âm hữu hay vơ có phải giai đoạn lên giọng hay khơng Sự kích thích mơ hình hố số xung (thơng thường xung 5ms ) có biên độ vị trí xác định cực tiểu hố sai lệch, có tính đến trọng số thụ cảm, tiếng nói gốc tiếng nói tổng hợp Phương pháp có khả cho tiếng nói chất lượng cao tốc độ bit quanh 10 kbps chí 4,8 kbps Tín hiệu kích thích tối ưu hố cách kỹ lưỡng người ta sử dụng kỹ thuật mã hố dạng sóng để mã hố tín hiệu kích thích cách có hiệu Bảng trình bày số chuẩn mã hố sử dụng thực tế: Hình 1.2 Các chuẩn mã hố thoại Trong đó, G.711 thực mã hố PCM thơng thường cho tốc độ 64 kbps, G.728 kỹ thuật mã hoá CELP tốc độ 16 kbps với thay đổi độ trễ thấp, G.729 kỹ thuật mã hoá CELP cho tốc độ kbps, G.723.1 cho tốc độ thấp 5,3 kbps 6,3 kbps chuẩn mã hoá dùng phổ biến công nghệ VoIP  ... rãi Ưu điểm dịch vụ VoIP khách hàng giá cước rẻ so với thoại thông thường gọi VoIP sử dụng lượng băng thơng Trong thoại thơng thường sử dụng kỹ thuật số hoá PCM theo cuẩn G. 711 với lượng băng... tế thật đáng kể Điều thể giá cước mà nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, thơng thường giảm cịn 1/ 10 gọi quốc tế Ưu điểm VoIP khả dễ dàng kết hợp loại dịch vụ thoại, liệu video Mạng IP dang phát triển... hay gói tin liệu) Như chi phí giá thành tài nguyên cho mạng cho gọi giảm người dùng phải trả tiền Cũng sử dụng mạng gói nên dịch vụ đưa phong phú 1. 2 Lịch sử phát triển VoIP Năm 19 95 hãng Vocaltec