trong toàn bộ quỏ trỡnh xử lý gúi tin trong VOIP
Thứ Loại trễ
Cỏc nguồn của trễ
Về cơ bản, cú 10 bước
cú thể gõy ra trễ theo thứ tự xuất hiện của chỳng theo thời gian được liệt kờ trong bảng sau:
tự
1 Trễ ghi õm bờn truyền ( Transmitter Recording ) 2 Trễ mó hoỏ ( Encode )
3 Trễ nộn ( Compresion )
4 Trễ bộ đệm Modem ( Transmitter Modem ) 5 Trễ Internet
6 Trễ bộ đệm nhận ( Receiver buffer ) 7 Trễ Jitter ( Jitter buffer )
8 Trễ giải nộn ( Decompression ) 9 Trễ giải mó ( Decode )
10 Trễ phỏt lại ( Playback )
Trễ ghi õm bờn truyền:
oàn bộ quỏ trỡnh gửi thoại qua Internet. Khụng iống
:
hoảng 15 - 30m. Đú là bởi vỡ dữ liệu tiếng núi thường Đõy là trễ đầu tiờn trong t
g trong mạng PSTN, trong đú tớn hiệu thoại gần như tức thời vỡ cỏc gúi khụng cần phải định dạng, trong VOIP, cỏc gúi tin phải được xử lý rất cẩn thận trước khi chỳng được truyền trờn Internet. Hệ thống phải ghi õm một số lượng tớn hiệu nào đú trước khi cú thể bắt đầu làm mọi việc khỏc. Điều kiện lý tưởng khi mà số liệu ngay lập tức được xử lý, tuy nhiờn việc này gõy ra nhiều phiền toỏi, trễ này thường cỡ 20ms. Chỳng tồn tại trực tiếp trong cấu hỡnh PC - PC và tồn tại ở cỏc Gateway khi chuyển đổi từ mạng PSTN sang mạng IP trong cấu hỡnh PC - Phone.
Trễ mó hoỏ
Trễ mó hoỏ k
chiếm một khụng gian dung lượng và giải thụng cần thiết rất lớn. Do đú, chỳng cần phải được nộn lại trước khi truyền. Thực tế, tuy cú cỏc phần mềm khỏ tinh xảo hiện nay nhằm hạn chế tối đa sự trễ này nhưng thế hệ cỏc PC và cỏc hệ
Trong vài năm tới, chỳng ta hy vọng sẽ cú cỏc bộ vi xử lý riờng phục vụ cho cỏc ứng dụng này một cỏch chuyờn nghiệp hơn.
Trễ do bộ vi xử lý và do quỏ trỡnh đúng gúi cỏc số liệu:
à rất nhỏ (bit) với
n trờn Internet, chỳng cũng khụng thể ngay
cơ sở hạ tầng của mạng Internet hiện nay được sử dụng Cỏc chip vi xử lý cú đơn vị dữ liệu cú thể hiểu và xử lý l
so cỏc móu thoại (byte). Trong khi cỏc mẫu thoại được chia thành cỏc mẫu chiếm khỏ nhiều dung lượng, cỏc bộ vi xử lý này khụng thể tớnh toỏn một cỏch tức thỡ, bộ vi xử lý càng nhanh thỡ độ trễ tớnh toỏn do chỳng gõy ra càng nhỏ. Hơn nữa, trong bước này số liệu tiếng núi phải được tạo khuụn dạng để cú thể truyền đi được trờn Internet gọi là quỏ trỡnh đúng gúi dữ liệu. Cỏc dữ liệu phải được sắp xếp, đúng khung, thờm phần tiờu đề như địa chỉ đớch, địa chỉ nguồn, cỏc thụng số đường truyền và định tuyến ... Cỏc bước này cũng gõy ra trễ.
Trễ do Modem bờn truyền:
Khi dữ liệu đó sẵn sàng truyề
lập tức truyền trờn mạng được, vỡ nú cũn phụ thuộc vào tốc độ đường truyền. Tuy nhiờn, cỏc tớn hiệu mà mỏy tớnh hiểu được là khỏc với cỏc tớn hiệu được truyền trờn mạng điện thoại. Cỏc mỏy tớnh hiểu và xử lý tớn hiệu số trong khi mạng điện thoại lại chỉ cho phộp truyền cỏc tớn hiệu tương tự trờn nú. Do đú cần cú một thiết bị chuyển đổi từ cỏc tớn hiệu số sang dạng tương từ, đú chớnh là Modem (MOdulation - DEModulation). Trong giai đoạn này, modem cũng cần thực hiện cỏc tớnh toỏn để cỏc tớn hiệu số cú thể được chuyển dổi thành dạng tương tự theo cỏc quy tắc nhất định, như việc điều chế theo luật gỡ, ghộp kờnh ra sao ... Cỏc quỏ trỡnh này cũng gõy ra trễ, gọi là trễ Modem. Mặc dự cỏc trễ này khỏ thấp nhưng chỳng cũng gúp phần vào tổng độ trễ chung toàn hệ thống. Hơn nữa, cỏc trễ này khụng chỉ xảy ra một lần mà cũn xảy ra tới bốn lần trong một kết nối hai chiều ( 2 lần đi và lần về ). Tất nhiờn, trễ modem chỉ tồn tại trong cỏc cấu hỡnh cú sự tham gia của PC, vỡ trong cỏc cấu hỡnh trực tiếp với điện thoại là đầu cuối thỡ khụng cần modem vỡ chỳng cú thể được kết nối trực tiếp vào đường điện thoại và do đú khụng cú trễ. Trễ modem xảy ra ở bước này gọi là trễ modem bờn truyền để phõn biệt với trễ modem bờn nhận sau này.
Trễ Internet:
Trễ Internet do (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cho tất cả cỏc loại hỡnh dịch vụ trờn cơ sở IP chứ khụng riờng cho thoại. Cỏc ứng dụng khỏc như email, Web, FTP ... cựng chia sẻ băng thụng của mạng, làm cho việc truyền cỏc gúi tin trở nờn chậm chạp. Trong một mạng cơ sở hạ tầng tốt thỡ trễ này sẽ giảm đi đỏng kể vỡ nú gõy ra khả năng sai lỗi ớt, tốc độ truyền
nhanh hơn, ớt khả năng yờu cầu phỏt lại gúi tin. hơn nữa trễ này cũn gõy ra một vấn đề rất đặc trưng trong mạng VOIP, đú là Jitter.
Trễ bộ đệm Jitter:
m để chỉ sự đến cỏch nhau khụng đồng đều về mặt ời gi
Khi dữ liệu đến bờn nhận, nú phải được
c giải nộn và mó hoỏ để tỏi tạo lại tớn hiệu
ận được dưới dạng số hoỏ cần phải được chuyển đổi thành ạng t
rong cỏc nguyờn nhõn gõy trễ trờn ta đó giả thiết nghiờn cứu một cỏch ng q
rờn Internet, chỳng cần được chặt ra itter là một khỏi niệ
th an của cỏc gúi tin IP. Đối với cỏc ứng dụng khỏc thỡ việc cỏc gúi tin đến khụng đều nhau thực sự khụng gõy ảnh hưởng nhiều đến chất lượng dịch vụ vỡ việc này chỉ gõy ra sự chậm trễ trong việc sắp xếp lại gúi tin, xử lý gúi tin. Nhưng trong VOIP, vấn đề thời gian thực sự được quan tõm hàng đầu. Cỏc gúi tin được định tuyến theo cỏc con đường khỏc nhau để đến đớch, do đú khụng cú gỡ đảm bảo chỳng đến đều nhau. Để giải quyết vấn đề này cần sử dụng bộ đệm ( Jitter buffer ). Do đú đõy cũng là một nguồn trễ, trễ bộ đệm Jitter.
Trễ bộ đệm modem bờn nhận:
Tương tự trễ modem bờn truyền.
chuyển đổi lại dạng số và việc này gõy ra trễ.
Trễ giải nộn và mó hoỏ:
Ở nơi nhận, dữ liệu cần đượ
ban đầu, việc này gõy ra một khoảng trễ nào đú.
Trễ phỏt lại:
Cỏc gúi tin nh
d ương tự để cú thể phỏt ra õm thanh đến người nghe qua loa. Sự chuyển đổi số - tương tự này được thực hiện bởi soundcard và phần mềm điều khiển (driver). Đõy là nguồn trễ cuối cựng mà hệ thống phải chịu, trễ này thường cỡ 150ms.
T
tổ uỏt cho cỏc ứng dụng VOIP với sự cú mặt của cỏc PC, cú loại trễ mang tớnh khỏch quan, cú lại trễ lại cú thể khắc phục bằng thiết kế, bằng cỏc giải thuật và cú loại trễ chỉ tồn tại trong cỏc cấu hỡnh với sự cú mặt của PC.
4.4. VẤN ĐỀ GIẢM THIỂU HOÁ NGUỒN TRỄ. 4.4.1. Tối thiểu hoỏ ghi õm bờn truyền
Cỏc tớn hiệu thoại, để cú truyền t
thành cỏc mảnh nhỏ, nộn, mó hoỏ và đúng thành cỏc khung, cỏc khung này sau đú lại được tổ chức thành cỏc gúi (thường gồm từ 2 – 4 khung). Cỏc gúi này được cộng thờm cỏc thụng tin điều khiển, chẳng hạn cỏc thụng tin về địa chỉ trạm đầu, trạm cuối, cỏc thụng tin về dịch vụ ... Cỏc thụng tin này là cần thiết
nhiờn cỏc thụng tin này khụng bao gồm thụng tin về tớn hiệu thoại. Do đú, chỳng làm giảm hiệu suất thực tế truyền dữ liệu. Cú thể giải quyết vấn đề này bằng cỏch truyền nhiều khung nhất cú thể trong một gúi tin nhưng điều đú lại làm cho việc phải đợi một lượng lớn thụng tin đến trước khi được xử lý, gõy ra trễ ghi õm bờn truyền nhiều hơn. Như đó trỡnh bày, tiếng núi được xử lý nhờ cỏc sản phẩm phần mềm gọi là bộ mó hoỏ/giải mó, trước khi được truyền trờn Internet. Do đú giải phỏp tốt nhất là sử dụng cỏc bộ mó hoỏ/giải mó cú khả năng nộn tiếng núi xuống tốc độ thấp nhất cú thể. Một đặc trưng quan trọng khỏc của cỏc bộ mó hoỏ đú là kớch thước khung nhỏ nhất cú thể được sử dụng. Việc xử lý cỏc khung càng nhỏ càng làm giảm độ trễ ghi õm vỡ yờu cầu thời gian chờ tớn hiệu ớt hơn.
4.4.2. Tối thiểu hoỏ trễ modem
ể trong tổng cỏc nguồn gõy trễ vỡ với một
iệc khụi phục õm thanh là cỏc bộ đệm Trễ modem gõy ra sự trễ đỏng k
cuộc gọi hai chiều thỡ trễ modem gõy ra tất cả bốn lần trễ ( hai lần trễ mỗi bờn từ tương tự ra số và từ số ra tương tự ). Do đú việc giảm thiểu sự trễ modem là rất cần thiết sẽ giỳp tiết kiệm đỏng kể trễ toàn hệ thống. Cỏc modem được đặc trưng bởi tốc độ truyền của nú hoặc số liệu mà chỳng cú thể xử lý trong một đơn vị thời gian. Cỏc modem cú tốc độ xử lý càng chậm càng làm tăng thời gian tổng của cỏc tớnh toỏn cần thiết để chuyển đổi từ tớn hiệu số sang tớn hiệu tương tự và ngược lại. Thực tế cú 3 nguồn gõy trễ modem cú thể tớnh toỏn được. Đú là trễ để chuyển dữ liệu vào bộ đệm của modem, trễ tớnh toỏn và trễ truyền lại. Trong đú trễ truyền lại kộo theo sự gia tăng của trễ bộ đệm Jitter do số lượng cỏc gúi tin truyền thực tế tăng. Sử dụng cỏc modem cú tốc độ xử lý cao sẽ giỳp giảm trễ modem một cỏch đỏng kể, dễ thấy nhất đú là việc làm giảm trễ tớnh toỏn. Hơn nữa, sự sử dụng cỏc bộ mó hoỏ tốc độ thấp đó đề cập ở phần trờn đó giỳp cho việc giảm thiểu trễ modem hiệu quả hơn do tốc độ bit thấp sẽ giỳp cho modem xử lý nhanh hơn.
4.4.3. Tối thiểu hoỏ trễ bộ đệm Jitter (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường hợp lý tưởng nhất cho v
Jitter cú thể chờ ngay cả gúi tin đến đớch trễ nhất. Tuy nhiờn điều này sẽ là tăng độ trễ của bộ đệm Jitter đến mức khụng thể chấp nhận được. Vậy để thu nhỏ thời gian chờ cỏc gúi tin, do đú sẽ làm giảm độ trễ bộ đệm Jitter, cỏc gúi đến quỏ muộn sau một khoảng thời gian nào đú cần phải bỏ đi. Nếu cỏc bộ mó hoỏ/giải mó khụng cú khả năng khụi phục hay dự đoỏn cỏc gúi tin bị mất dựa
vào cỏc gúi đó đến, cỏc bộ mó hoỏ như vậy cú thể được sử dụng là cỏc bộ mó hoỏ tham số. Cú thể núi rằng việc sử dụng cỏc bộ mó hoỏ/giải mó khụng tham số như G.723.1 hay G.729 cú thể khụi phục được phần nào cỏc gúi tin bị mất, song chất lượng õm thanh của cỏc bộ mó hoỏ/giải mó dạng súng như vậy kộm hơn rất nhiều cỏc bộ mó hoỏ/giải mó tham số.
4.4.4. Trễ đầu cuối đến đầu cuối
Để cú thể giảm thiểu độ trễ, tăng chất lượng hội thoại thỡ việc tối thiểu oỏ trễ
h ghi õm bờn truyền, trễ modem và trễ bộ đệm Jitter là những biện phỏp hiệu quả để thu nhỏ trễ end to end thường hay gặp trong hệ thống VOIP. Việc sử dụng cỏc bộ mó hoỏ/giải mó tốc độ bit thấp là một giải phỏp hiệu quả thường đước chỳ trọng, chẳng hạn như bộ mó hoỏ/giải mó tham số Voxware RT24 cung cấp một tốc độ bit thấp và khả năng khụi phục gúi tin lớn đem lại một chất lượng tốt hơn khi được triển khai trong cỏc hệ thống VOIP.
Thứ tự Nguồn trễ Giỏ trị đặc trưng (ms) trong cấu hỡnh PC - PC Giỏ trị tương ứng trong cấu hỡnh Phone - Phone 1 Ghi õm bờn truyền 150 – 300 20 – 150 2 Trễ mó hoỏ 5 5 3 Nộn 5 5 4 Modem phớa 38 truyền 5 – 0 5 Internet 70 – 150 70 – 150 6 Modem phớa nhận 5 – 38 0 7 Bộ đệm Jitter 150 – 300 150 – 300 8 Giải nộn 5 5 9 Giải mó hoỏ 10 10 10 Trễ phỏt lại 40 – 300 0
CHƯƠNG 5
VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG VOIP Ở VIỆT NAM VÀ TRấN THẾ GIỚI
5.1. GIỚI THIỆU.
Một trong những lý do chớnh khiến cho mạng điện thoại chuyển mạch cụng cộng (PSTN: Public Switched Telephone Network) được gọi là mạng chuyển mạch kờnh là vỡ "tất cả băng thụng, tất cả thời gian". Chỉ đơn giản là đưa tớn hiệu thoại vào mạng, chất lượng thoại ra sẽ phụ thuộc chủ yếu vào khả năng duy trỡ trễ thấp và ổn định trờn suốt dọc đường tớn hiệu truyền qua. Cỏch dễ nhất (và đó từng là cỏch duy nhất trong một khoảng thời gian dài) để đảm bảo trễ nhỏ và ổn định (hay giới hạn jitter) là thụng qua chuyển mạch kờnh. Băng thụng và trễ là hai thụng số chất lượng dịch vụ quan trọng nhất (QoS), chỳng xỏc định đặc điểm của mạng, và trong một vài trường hợp cú thể núi rằng chỳng là hai thụng số đỏng quan tõm duy nhất.
Tuy nhiờn, ngày nay, thoại khụng phải là dịch vụ duy nhất trờn mạng PSTN. Fax được xem như loại dịch vụ thoại cú khả năng chịu lỗi cao, và nú khụng phụ thuộc vào độ ổn định của trễ như thoại. Mạng dữ liệu nhạy cảm với giới hạn băng thụng hơn là với trễ nhỏ và giới hạn trụi pha. Đõy là một trong những lý do chớnh khiến cho trong quỏ khứ mạng thuần dữ liệu được xõy dựng độc lập với mạng thoại.
Ngày nay tất cả cỏc mạng đều được sử dụng cho dịch vụ thoại, dữ liệu, và một số cũn cho cả Fax và Video. Cỏc mạng riờng cú thể được xõy dựng để đỏp ứng cỏc yờu cầu đặc biệt về băng thụng hay trễ, tuy nhiờn mạng cụng cộng lại hấp dẫn ở khớa cạnh thuận lợi cho việc kết nối. Cựng với việc Internet và Web đang ngày càng trở nờn khụng thể thiếu được trong cuộc sống hàng ngày, thỡ ỏp lực cho việc sử dụng một mạng IP (Internet Protocol) toàn cầu cho tất cả cỏc loại dịch vụ ngày càng lớn và cấp thiết.
Bản thõn IP là một mạng "cố gắng tối đa" và "khụng tin cậy", theo đú mạng sẽ cố gắng chuyển giao cỏc gúi tin, nhưng nếu cú gúi nào bị mất giữa cỏc bộ định tuyến vỡ bất cứ một lý do gỡ, thỡ IP khụng cú nhiệm vụ phải truyền lại
gúi đú. Và thuật ngữ khụng tin cậy đối với mạng IP cũng là một vấn đề khú giải quyết. Thờm vào đú, nếu một bộ chuyển mạch thoại bị hỏng thỡ tất cả cỏc cuộc thoại đang được chuyển mạch qua nú sẽ bị kết thỳc ngay lập tức. Trong khi, nếu một bộ định tuyến IP trờn mạng hỏng, thỡ cỏc gúi sẽ nhanh chúng được tự động định tuyến lại qua một tuyến khỏc, mặc dự cú thể bị mất một vài gúi.
Tại sao PSTN lại được coi là "đỏng tin cậy" cũn Internet lại "khụng tin cậy"? Lý do chớnh bởi vỡ thuật ngữ đỏng tin cậy trong ngữ cảnh này khụng phải ỏp dụng cho cỏc đặc tớnh sẵn sàng của mạng mà là khả năng mạng cú thể tin tưởng được để chuyển giao QoS cần thiết cho ứng dụng hay khụng. Với nghĩa này, mạng PSTN tốt hơn mạng IP nhiều khi nú đảm bảo được QoS cho cỏc ứng dụng, khụng phải chỉ là QoS của thoại. Cũn IP (Internet và Web) cung cấp dịch vụ mạng khụng tin cậy giữa cỏc bộ định tuyến.
Tuy nhiờn, nếu một mạng IP khụng cú một đảm bảo nào về QoS cho ứng dụng, thỡ làm thế nào Internet cú thể được sử dụng tin cậy cho thoại? Người sử dụng cú thể dễ dàng thờm cỏc thiết bị vào mạng để cú được QoS cần thiết hay khụng? Và mạng sẽ đúng vai trũ gỡ? Chương này sẽ đề cập đến cỏc vấn đề này.
5.2. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS).
QoS được định nghĩa là “khả năng của mạng đảm bảo và duy trỡ cỏc mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như cỏc yờu cầu đó được chỉ rừ của mỗi người sử dụng”. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo QoS cung cấp cho người sử dụng, và thực hiện cỏc biện phỏp để duy trỡ mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vỡ cỏc nguyờn nhõn như nghẽn, hỏng húc thiết bị hay lỗi liờn kết... QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng cú thể chạy ứng dụng đú, và mức QoS mà ứng dụng đũi hỏi chỉ cú thể được xỏc định bởi người sử dụng, bởi vỡ chỉ người sử dụng mới cú thể biết được chớnh xỏc ứng