Tài liệu PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI TRONG MẠNG VoIP, chương 8 pdf

CHƯƠNG 8 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP 3.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP VoIP sử dụng mạng nền gói (cụ thể là mạng IP) để truyền các gói tin tho ại qua mạng. Tuy nhiên tại nơi thu các gói tin có thể bị mất hay trễ phụ thuộc vào môi trường mạng cụ thể lúc đó: ví dụ như mạ ng bị lỗi, tắc nghẽn hay gói tin bị trễ qua các thành phần m ạng…Điều này làm giảm chất lượng thoại tại đầu thu, và do truy ền dẫn thoại là truyền dẫn thời gian thực nên phía thu không th ể yêu cầu mạng truyền lại các gói tin bị mất. Do mạng điện thoại PSTN truy ền thống với các đặc điểm ưu việt về chất lượng thoại đã t ừ lâu trở thành một phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày c ủa chúng ta nên dịch vụ VoIP phải làm sao cung cấp trong m ạng PSTN truyền thống. Ch ất lượng dịch vụ được hiểu một cách đơn giản là “khả năng củ a mạng làm thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hi ện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Nhìn chung, chất lượng dịch vụ được quy ết định bởi các user ở hai đầu cuối thoại. Do đó nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo QoS người sử dụng yêu cầu và thực hiện các bi ện pháp để duy trì mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân nh ư nghẽn, hỏng thiết bị hay sự cố liên kết. Ch ất lượng dịch vụ cũng được phân cấp để tiện cho các nhà cung c ấp dịch vụ tính toán và đảm bảo QoS trong các kế hoạch truyền d ẫn cụ thể của mình. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông, ch ất lượng dịch vụ thường được đánh giá bằng các phương pháp phản hồi từ phía khách hàng. Phương pháp này không mang lại hiệu quả cao khi mà tính phức tạp và phạm vi của các mạng vi ễn thông hiện đại ngày một tăng, đòi hỏi một phương pháp có tính tổng thể để đánh giá một cách toàn diện cho dịch vụ thoại. Công nghi ệp viễn thông chấp nhận một con số chung để mô tả chất lượng dịch vụ, chất lượng cuộc gọi được gọi là điểm đánh giá trung bình: Mean Opinion Score (MOS). MOS dao động từ 1 (mức t ồi) đến 5 (mức tốt nhất). Các nhà cung cấp vào mức MOS này để đưa ra mứ c chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình. Bảng 3.1: Điểm đánh gia trung bình MOS. M ức chất lượng Mức (Điểm) MOS Xuất sắc 5 T ốt 4 Bình th ường 3 Nghèo 2 T ồi 1 Đối với dịch vụ VoIP khi mạng truyền dẫn là mạng IP, các tham s ố hay các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và cần được đưa ra các chỉ số giới hạn là  Băng thông.  Trễ.  Jitter (Biến động trễ).  Mất thông tin.  Tiếng dội.  Độ tin cậy. T ổ chức ITU đã phát triển mô hình E trong khuyến nghị G107 để đánh giá chất lượ ng dịch vụ của mạng VoIP. Mô hình E đã chứng minh được tính ưu việt của nó trong việc thiết lập kế hoạch truyền dẫn trong thực tế. Kết quả của mô hình E là một giá tr ị truyền dẫn chung gọi là “Transmission Rating Factor” (R) thể hiện chất lượng đàm thoại giữa người nói và người nghe. R dao động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các sơ đồ mạng cụ thể. Giá trị R càng l ớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch vụ. Mô hình E có thể được sử dụng để hiểu các đặc điểm của mạng và thiết bị ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng tho ại trong mạng VoIP. Mô hình E tạo ra sự suy giảm R cho các lo ại mạng khác nhau và các thiết bị khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ, tiếng dội, mất gói, và thu ật toán mã hoá thông tin. Giá trị đầu ra của mô hình E có thể chuyển thành giá trị MOS tương ứng để đánh giá chất lượng dịch v ụ. Bảng 3.2: Định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn thoại. Giá trị R Lo ại chất lượng truy ền dẫn thoại M ức độ hài lòng của người s ử dụng 90 ≤ R  100 T ốt nhất Rất hài lòng 80 ≤ R <90 Mức cao Hài lòng 70 ≤ R <80 Mức trung bình M ột số người không hài lòng 60 ≤ R <70 Mức thấp Nhiều người không hài lòng 50 ≤ R <60 Mức nghèo H ầu như tất cả không hài lòng Chú ý: V ới giá trị R nhỏ hơn 50 không được khuyến nghị 3.2 Chất lượng dịch vụ trong VoIP 3.2.1 Ch ất lượng dịch vụ QoS QoS được hiểu một cách đơn giản là khả năng của mạng làm th ế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng dịch vụ theo như yêu cầu mà người sử dụng đã chỉ ra. QoS là đặc tính có thể điều khiển và hoàn toàn xác định đối v ới các tham số có khả năng định lượng. Mô hình tham kh ảo cho QoS M ạng A Mạng B Đầu cuối Đầu cuối 1 N QoS QoS node I node N QoS M ạng A QoS Mạng B QoS end-to-end Hình 3.1 Mô hình tham khảo cho chất lượng dịch vụ end-to-end. Mô hình tham kh ảo QoS end-to-end thường có một hoặc vài m ạng tham gia, mỗi mạng lại có thể có nhiều node.  Mỗi mạng tham gia này có thể đưa vào trễ, tổn thất ho ặc lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền d ẫn vì thế nó ảnh hưởng tới QoS.  Hơn nữa, các biến động thống kê ở lưu lượng xuất hiện trong m ạng cũng có thể gây tổn thất do tràn bộ đệm ho ặc do các liên kết nối các node mạng bị nghẽn.  Mạng có thể thực hiện định hình giữa các node hay gi ữa các mạng để tối thiểu hoá tích luỹ trong biến động tr ễ và tổn thất.  Về nguyên tắc, người sử dụng không cần biết đặc tính k ỹ thuật của các mạng tham gia miễn là mạng chuyển được lưu lượng đảm bảo QoS end-to-end. Ch ất lượng dịch vụ phụ thuộc vào tính kết hợp của nhiều yếu t ố: các thành phần mạng, có chế xử lý ở hai điểm đầu cuối, cơ chế đ iều khiển trong mạng. Đối với các thành phần mạng (cơ sở hạ tầng vật lý) thông thường có 3 thành phần quan trọng: thiết bị đầu cu ối, phương tiện truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch (các thiết bị trung chuyển trên mạng). Đối với mỗi phần có các yêu cầu về QoS t ương ứng. Nhìn chung QoS được các User ở hai đầu cuối truyền thông quy ết định. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ nắm bắt được đánh giá QoS thông qua ý ki ến khách hàng MOS. V ới các loại mạng khác nhau thì việc xử lý thông tin và yêu c ầu về chất lượng dịch vụ cũng có những đặc điểm khác nhau: PSTN, ISDN, ATM, .liên quan đến truyền dữ liệu/thoại/video .với kiểu truyền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói .V ới PSTN thời gian thực là quan trọng (cả trễ), tiếng vọng và t ỷ lệ BER vì chủ yếu dịch vụ trên PSTN là thoại, còn đối với các m ạng gói thì lại chú ý đến băng thông, trễ,biến động trễ và các cơ chế điều khiển trong mạng . VoIP QoS: VoIP là s ự tích hợp truyền thoại ttrên nền IP. Nếu ch ỉ dựa trên Internet là mạng “best effort” thì rõ ràng kỹ thuật VoIP không có v ấn đề QoS thực sự nào (không đảm bảo về chất lượng cũng như phân biệt về các loại hình lưu lượng truyền qua m ạng này). Thực tế, VoIP để truyền thoại nên phải đảm bảo thời gian th ực, phải cung cấp được mức chất lượng dịch vụ tương đương vớ i mức chất lượng đã được mạng truyền thống PSTN cung c ấp. 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thoại trong VoIP Chất lượng thoại bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều yếu tố, có th ể chia làm 6 chiều hướng QoS ảnh hưởng đến đầu cuối sử dụng sau:  Độ khả dụng (Availability): yếu tố suy hao thiết bị và độ ổn định.  Băng thông (cả loại thoả thuận và burst).  Tiếng vọng.  Trễ (delay or latency): trễ xử lý, gói hoá, truyền dẫn n ối tiếp, bộ đệm và hàng đợi, chuyển mạch .  Biến động trễ: gồm jitter và Wander.  Tổn thất (mất) gói hay tỉ lệ lỗi bit BER. 3.2.2.1 Độ ổn định Độ ổn định cũng là mộtyếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất l ượng dịch vụ. Người sử dụng đã quen sử dụng mạng PSTN truyền th ống với độ ổn định rất cao. Mạng PSTN có khả năng truyền cuộc g ọi cả ngày lẫn đêm và vào tất cả các ngày trong năm do đó mạng VoIP hi ện đại cũng phải đáp ứng được độ ổn định tương tự. Một năm có 60*60*24*365 hay 31.536.000 giây. Giả thiết một mạng kh ả dụng 99% thời gian thì số giờ mạng không sử dụng là 87,6 gi ờ, khoảng thời gian này là tương đối lớn. Nếu giá trị độ khả dụng là 99,99% thì th ời gian mạng không hoạt động chỉ là 50 phút một năm. Tất nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần có nhiều cơ chế dự phòng và kh ắc phục lỗi để đảm bảo điều này.Bảng sau chỉ ra tính sẵn sàng c ủa mạng và thời gian ngừng hoạt động: Bảng 3.2: Tính sẵn sàng của mạng. Tính sẵn sàng của mạng Tổng thời gian ngừng hoạt động trong một nă m 99% 3.65 ngày 99.5% 1.825 ngày 99.9% 8.76 giờ 99.95% 4.38 giờ 99.99% 52.56 phút 99.995% 26.28 phút 99.999% 5.25phút Ngày nay, thông số QoS khả dụng của mạng thường vào kho ảng 99,995%, hay khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một năm, kết nối khôi phục nhỏ hơn 4 giờ. Cũng có sự khác nhau giữa độ khả dụng và độ tin cậy của mạng từ góc nhìn của từng người sử dụng và từ góc nhìn mạng tổng thể. Thông số QoS khả dụng thường được quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ. Một người s ử dụng khó tính có thể than phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng 99,7% trong tháng s ẽ được nhắc nhở rằng mạng sẽ đáp ứng 99,99% s ẵn sàng như được quảng cáo và hứa hẹn là áp dụng cho toàn b ộ mạng. 3.2.2.2 Băng thông Là tốc độ truyền thông tin (tính bằng KB/giây, MB/giây…). Bình th ường trong môi trường mạng LAN, băng thông càng lớn càng t ốt. R ất nhiều mạng số liệu không được thiết kế cho nhu cầu băng tần theo thời gian thực của tín hiệu thoại. Các mạng này thông thường không yêu cầu các dòng dữ liệu gói hoá phải tới đích trong một khung thời gian hẹp (với độ trễ tương đối thấp). Khi dịch vụ thoại được triển khai trên các hệ thống mạng này, một số các phương pháp được thực hiện nhằm đảm bảo việc truyền dẫn thoại theo thời gian thực, tuy vậy chất lượng thoại vẫn sẽ bị ảnh hưởng một khi các cơ chế này hoạt động không như mong muốn. Mặc dù tín hi ệu thoại chỉ yêu cầu một băng tần tương đối thấp nhưng nó đ òi hỏi phải có tính ổn định cao và trực tiếp. Tuy nhiên, trong một mạng tích hợp dữ liệu và thoại, ta phải quyết định xem mỗi dịch vụ phải sử dụng bao nhiêu băng thông. Nh ững quyết định này dựa trên việc xem xét cẩn thận sự ưu tiên và b ăng thông sẵn có. Nếu ta dành cho dich vụ thoại quá ít băng [...]... s dng trong mng PSTN Bi trong mng VoIP, phn mo u trong cỏc giao thc l rt nhiu Vớ d, ta phi cn mt tc STM-4 (622, 08 Mbps) hoc cao hn na h tr cho hng nghỡn cuc gi Tuy nhiờn, mng VoIP li thc hin vic nộn thoi v trit khong lng gim bng thụng hn so vi mng chuyn mch kờnh truyn thng Bng thụng ca mng VoIP cú th thay i so vi mng TDM cú kớch thc kờnh c nh Vic xỏc nh bng thụng cho mng da trờn s cuc gi trong gi... gian x lý ti Gateway Tr truyn dn mng cú th c b qua trong mng PSTN, i vi mng IP tr ny rt ln, do ú khụng th b qua f Tr tng trung bỡnh Nhỡn chung tr tng bao gm tt c cỏc loi tr trờn cng li, trong mụ hỡnh E tr tng trung bỡnh t ming ngi núi n tai ngi nghe c c trng bi tham s tr Ta Hỡnh sau mụ t quan h gia tr tng v giỏ tr R trong mụ hỡnh E: 100 95 90 85 80 R 75 70 65 60 55 50 100 200 300 400 Absolute delay... quan h gia tr mt chiu tng v giỏ tr R trong mụ hỡnh E Theo th ny thỡ giỏ tr tr khuyn ngh l t 300 n 350 ms v gii hn l 400 ms 3.2.2.5 Bin ng tr Bin ng tr l s khỏc bit v tr ca cỏc gúi khỏc nhau cựng trong mt dũng lu lng Bin ng tr cú tn s cao c gi l jitter trong khi bin ng tr cú tn s thp c gi l wander Jitter ch yu do s sai khỏc v thi gian xp hng ca cỏc gúi liờn tip trong mt lung gõy ra v l vn quan trng... l 5 682 gúi/s Nu ti l 6%, tc khung s l 341 gúi/s Bng vic s dng giao thc úng gúi PPP trờn mt tuyn ni WAN, tc bit s l 573 kbps ch hi vt ra ngoi dung lng ca tuyn im tc nghn s xut hin ngay khi cỏc khung di hn c s dng) Nu bng thụng WAN ó thay i, im tc nghn cng cú th thay i Abacus PRA PRA Phần mềm IP Bộ định tuyến với mođun thoại Bộ định tuyến với mođun thoại Router Router Hỡnh 3.5: Cu hỡnh chng ngi Trong. .. qu o th Thut toỏn mó PSQM Mt khung húa Nh nht Trung Ln bỡnh nht 50 ms 1,3 50 ms jitter 0 0,2 2,2 0 0,6 2 ,8 50 ms 0,7 0 ,8 2,2 50 ms jitter 0,7 0,9 2,7 100 ms jitter G.729 0,3 100 ms jitter G.711 0 0,7 1,3 2 ,8 Cỏc kt qu o th ny cho thy tr 50 ms v Jitter 50 ms cú tỏc ng nh nht ti im s PSQM (mc dự trong phộp tớnh im PSQM tiờu chun khụng tớnh n tỏc ng ca tr) Jitter 100 ms lm tng 0,3 v 0,5 im tng ng cho... i theo 3.2.2.3 Ting vng Ting vng trong thoi to ra khi ngi núi nghe thy chớnh ting núi ca mỡnh Trong mng VoIP thụng thng, khi chc nng gúi hoỏ s c t gia hai on truyn dn analog Giao tip gia phn analog v mng VoIP l cỏc Gateway VoIP Gateway ngun v ớch thụng tin vi nhau qua mng IP, tr truyn gúi qua mng ny cú th ln hn 30 ms Chớnh s pha trn cỏc thit b s v cỏc thit b analog trong kt ni thoi l nguyờn nhõn ch... mộo hi (THD) gia chỳng Nhng phng phỏp ny cựng cỏc phng phỏp o kim tuyn tớnh khỏc ch thc s hu dng trong mt s trng hp nht nh do chỳng quan nim rng nhng bin i trong dng súng tớn hiu thoi i din cho nhng tớn hiu mộo khụng mong mun Nhng phng phỏp ny cng gi nh rng cỏc kờnh in thoi v bn cht l tuyn tớnh Tuy nhiờn trong cỏc mng VoIP cng nh cỏc mng thoi gúi khỏc, c bit l khi s dng cỏc b mó húa - gii mó (Codec)... khỏc nh th no ? - Trong trng hp tc nghn mng, t l mt gúi ca thoi nh th no so vi d liu ? - Thi gian tr trung bỡnh m cỏc gúi thoi phi chu l bao nhiờu ? - Jitter trung bỡnh bng bao nhiờu ? - Mng cú th c m rng hay khụng nu cú mt s lng ln cỏc lung ? Hng lot cỏc phộp o th sau ó c thit k nghiờn cu phm cht ca cỏc h thng u tiờn hoỏ chung trong cỏc b nh tuyn Hỡnh 2-13 trỡnh by cu hỡnh o th Mạng IP đang đ-ợc... hiu qu hoc qun lý jitter tr trong gúi tin thu c d Tr m/gúi hoỏ H.323 Tr gúi hoỏ hỡnh thnh trong quỏ trỡnh to gúi, tr m xut hin khi phõn ró gúi.Tr gúi hoỏ l thi gian cn thit thu thp y thụng tin ca mt gúi Khi s dng cỏc gúi cú chiu di c nh vi mó hoỏ dng khung, thỡ khi gúi hoỏ cú th cú tr thờm vo nu nh chiu di gúi khỏc vi chiu di khung ca b mó hoỏ Tr m l do quỏ trỡnh xp hng trong mỏy thu v thng c s dng... cỏc t l mt khung khỏc nhau Thut toỏn Mt mó húa khung PSQM Ln nht bỡnh nht 0 0 1,6 1% 0 0,4 2,4 3% 0 1,0 2,9 0% 0,7 0 ,8 2,3 1% 0,7 1,3 2,9 3% G.729 Trung 0% G.711 Nh 0 ,8 1,9 3,0 Vi 0% mt khung, G.711 cú mt im PSQM bng 0 biu th mộo tớn hiu rt ớt hoc khụng cú mộo Vi G.729, do tc bit l 8 kbps, nú a vo mt mộo tớn hiu no ú ngay c khi khụng cú mt khung Tuy nhiờn, nh hng ca mt khung ti c hai thut toỏn mó . CHƯƠNG 8 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP 3.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP VoIP sử dụng mạng nền gói (cụ thể là mạng. mạng cụ thể. Giá trị R càng l ớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng