IV MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN QoS TRONG MẠNG VoIP
14 Xếp hàng hợp lý theo trọng số (WFQ: Weighted Fair Queuing)
Phương phỏp này cũng cú thể kết hợp với cỏc cụng nghệ khỏc và thường được
đề cập đến trong cỏc thảo luận về MPLS. WFQ gắn vào băng thụng một ứng dụng nhận trờn một liờn kết đầu ra. Mỗi luồng gúi tin mà WFQ được gắn vào được đệm riờng biệt và nhận băng thụng biến đổi, trờn nền tảng trọng số. Vớ dụ, 100 gúi dữ liệu và 100 gúi thoại cú thểđến tại hai cổng trong cựng một khung thời gian và được xếp hàng vào cựng một cổng ra. Thụng thường, cỏc gúi sẽ được xếp hàng cựng nhau và
được đưa ra liờn tiếp mà khụng quan tõm đến mức ưu tiờn. Tuy nhiờn, WFQ sẽ xuất cỏc gúi thoại trước và sau đú là cỏc gúi dữ liệu. Phương phỏp xếp hàng này là trọng số
trong thiờn vị cỏc gúi thoại và vẫn hợp lý bởi vỡ 100 gúi dữ liệu vẫn được gửi đi trước bất kỳ một gúi thoại tiếp theo nào.
Mỗi phương phỏp đều cú những ưu khuyết điểm riờng và đang tiếp tục được hoàn thiện. Phần tiếp theo đõy mụ tả chi tiết giao thức dành sẵn tài nguyờn RSVP là một phương phỏp đang được sử dụng rộng rói.
OGW TGW Call Setup Initiated
SETUP
CALL PROCEEDING OGWTGW Reservation Initiated PATH
OGWTGW
Reservation Initiated PATH RESV RESV
OGW Originating Gateway RESV CONFIRMATION TGW Terminating Gateway H.323 Call Setup Signating
RSVP Reservation initiated by TGW ALERTING RSVP Reservation initiated by OGW CONNECT
Call Connected
Normal Call RELEASE COMPLETE Disconnect initiated
OGWTGW PATHTEAR
Reservation Teardown OGWTGW Initiated PATHTEAR Reservation Teardown PATHTEAR initiated PATHTEAR Hỡnh 4.5 Thiết lập cuộc gọi cho phộp RSVP.
Một phương phỏp thường được sử dụng trong cỏc sơđồ VoIP để bảo đảm chất lượng dịch vụ trong đú mức yờu cầu về chất lượng dịch vụ phải được đảm bảo. Do đú cỏc đầu cuối điện thoại IP hay cỏc Gateway thoại cần yờu cầu cỏc trạm chuyển tiếp tớn hiệu thoại trong mạng cần đảm bảo mức tài nguyờn end-to-end cho cuộc gọi. Cỏc trạm cần giỏm sỏt trạng thỏi cuộc gọi để cung cấp nguồn tài nguyờn cho cỏc ứng dụng và cuộc gọi khỏc. Và nếu đủ tài nguyờn dự trữ cho cuộc gọi nú chấp nhận cuộc gọi và
đảm bảo băng tần yờu cầu cho cuộc gọi đú. Phương phỏp này gọi là mụ hỡnh QoS dịch vụ tớch hợp. Giao thức sử dụng cho mụ hỡnh này là giao thức dành sẵn tài nguyờn
(RSVP). RSVP cú một vài ưu điểm như cú thểđiều khiển quản lý cuộc gọi. Tuy nhiờn, RSVP cũng cú một vài khuyết điểm. Khi VoIP được triển khai ngay lập tức RSVP trở
thành một thành phần chỡa khoỏ cung cấp sự quản lý và QoS cho cỏc luồng thụng tin cho VoIP. Tuy nhiờn sự triển khai ban đầu cho VoIP cú hai giới hạn. Giới hạn đầu tiờn là chức năng điều khiển xỏc nhận cuộc gọi (CAC: Call Admission Control) khụng thể triển khai cựng với RSVP bởi vỡ quỏ trỡnh dành sẵn tài nguyờn khụng đồng bộ với tớn hiệu thoại. Một cuộc gọi vẫn cú thể được thực hiện nếu quỏ trỡnh dành sẵn tài nguyờn bị lỗi hay khụng thực hiện được. Sử dụng RSVP cho VoIP yờu cầu đồng bộ
tớn hiệu thoại với tớn hiệu RSVP. Điều này làm cho quỏ trỡnh quản lý phức tạp thờm một chỳt. Sự đồng bộ này đảm bảo rằng phớa bị gọi chỉđược thụng bỏo về cuộc gọi khi tài nguyờn đó được thiết lập. Sự đồng bộ này cũng đảm bảo cho thụng bỏo khi tài nguyờn dự trữ khụng đủ. Giới hạn thứ hai là sự dành sẵn tài nguyờn cú thể khụng cung cấp chất lượng tốt nhất trong suốt thời gian xảy ra tắc nghẽn. RSVP tạo ra một hàng đợi dành sẵn cho mỗi luồng lưu lượng trong hệ thống và đảm bảo một độ trễ giới hạn. Tuy nhiờn cỏc hàng đợi này trong một số trường hợp khụng thể cung cấp mức chất lượng dịch vụ theo yờu cầu. Lợi ớch của việc sử dụng RSVP giỏ thành (quản lý mào đầu và ảnh hưởng hiệu năng).
Một cuộc gọi phải bắt đầu với 2 sự dành sẵn tài nguyờn độc lập bởi RSVP khụng cung cấp cỏc dịch vụ quản lý và dự trữ băng tần song hướng. Mỗi GW thoại chịu trỏch nhiệm cung cấp thụng tin liờn quan cho GW kia và giỏm sỏt trạng thỏi tài nguyờn. Quản lý băng tần cuộc gọi VoIP sẽ khụng thể thực hiện nếu ớt nhất một trong cỏc quỏ trỡnh dành sẵn tài nguyờn bị hỏng.
Trong hỡnh trờn một GW ban đầu (OGW) thiết lập một cuộc gọi tới một GW cuối (TGW). OGW gửi một bản tin SETUP H.323 tới TGW để bắt đầu cuộc gọi. Bản tin SETUP này sẽ mang thụng tin QoS mà OGW chấp nhận cho cuộc gọi đến TGW. TGW trả lời với bản tin H.323 CALL PROCEEDING. Cả hai GW này sẽ bắt đầu quỏ trỡnh yờu cầu dành sẵn nguồn tài nguyờn bằng cỏch gửi một bản tin RSVP PATH...Quỏ trỡnh này là độc lập ở cả hai phớa. Cuộc gọi sẽ khụng thể thực hiện nếu khụng nhận được kết quả thụng bỏo quỏ trỡnh dành sẵn tài nguyờn đó thành cụng (khi TGW nhận được bản tin RSVP RESV và bản tin RSVP RESV CONFIRMATION). Tại thời điểm này quỏ trỡnh thiết lập cuộc gọi được tiếp tục và TGW gửi một bản tin H.323 ALRLETING tới OGW để thụng bỏo rằng phớa bị gọi đang ở trong trạng thỏi
Alerting. Một quỏ trỡnh giải phúng kết nối thụng thường diễn ra khi một bản tin H.323 RELEASE COMPLETE được gửi từ một phớa nào đú sau khi cuộc gọi đó được thiết lập. Tại thời điểm này quỏ trỡnh giải phúng nguồn tài nguyờn được thực hiện bằng cỏc
bản tin PATH TEAR và RESV TEAR.
OGW TGW
Call Setup Initiated SETUP CALL PROCEEDING OGWTGW Reservation Initiated PATH OGWTGW Reservation Initiated PATH OGWTGW Reservation Initiated PATH RESV RESV OGW Originating Gateway OGWTGW RESV CONFIRMATION TGW Terminating Gateway H.323 Call Setup Signating RSVP Reservation initiated by TGW Reservation Teardown RSVP Reservation initiated by OGW Initiated RESV TEAR
Call Disconnect initiated
RELEASE COMPLETE OGWTGW PATHTEAR Reservation Teardown initiated PATHTEAR PATHTEAR
Hỡnh 4.6 Xử lý khi quỏ trỡnh thiết lập RSVP bị hỏng.
Nếu ớt nhất một quỏ trỡnh dành sẵn tài nguyờn bị lỗi, cỏc GW thoại cần được cấu hỡnh lại theo cỏc cỏch sau:
1. GW thoại cú thể thụng bỏo cho User về cuộc gọi bị hỏng hay chuyển mạch sang trạng thỏi phõn tỏn cuộc gọi.
2. Cuộc gọi cú thểđược định tuyến thụng qua một tuyến khỏc. 3. Cuộc gọi cú thểđược kết nối với QoS tối thiểu.
Trường hợp cuối xảy ra khi phớa bị gọi nhận được cỏc thụng tin về khả năng chấp nhận mức dịch vụ tối thiểu trong bản tin H.323 SETUP.
KẾT LUẬN
Thị trường viễn thụng rộng lớn đang hướng tới sự tớch hợp dịch vụ trong một thiết bị người sử dụng duy nhất. Để làm được điều này cần thay thế mạng chuyển mạch kờnh truyền thống bằng một mạng gúi linh hoạt hơn trong việc triển khai cỏc dịch vụ mới. Điều này sẽ cho phộp tiết kiệm tài nguyờn mạng và giỏ thành chi phớ dịch vụ cho người sử dụng. Cựng với tốc độ phỏt triển như vũ bóo của cỏc cụng nghệ
mới, cụng nghệ VoIP ra đời đó đỏnh dấu một bước quan trọng trong quỏ trỡnh phỏt triển của cụng nghiệp viễn thụng, đú là sự kết hợp giữa tớn hiệu thoại vào mạng nền gúi thay cho mạng chuyển mạch kờnh truyền thống. Những ưu điểm về giỏ cả, dịch vụ đó dành được sự chấp nhận của người sử dụng trờn toàn thế giới. Trong những năm qua, việc số người sử dụng dịch vụ Internet Phone trờn thế giới núi chung và Việt Nam núi riờng tăng vọt đó cho thấy cụng nghệ điện thoại VoIP sẽ thay thế dần cụng nghệ chuyển mạch kờnh truyền thống và dịch vụ VoIP sẽ là dịch vụ cơ bản trong trong mạng thế hệ kế tiếp. Cú thể núi vấn đề cơ bản trong việc triển khai dịch vụ VoIP vẫn là QoS, cỏc tổ chức viễn thụng thế giới vẫn đang tiếp tục nghiờn cứu cỏc biện phỏp nõng cao chất lượng dịch vụ để đỏp ứng hoàn toàn cỏc yờu cầu của người sử
dụng, và nếu giải quyết tốt vấn đề này trong tương lai cú thể cỏc mạng PSTN truyền thống cú thểđược thay thế hoàn toàn bằng cỏc mạng VoIP.
Một lần nữa em xin cảm ơn sự giỳp đỡ quan tõm của gia đỡnh, bạn bố và đặc biệt là sự chỉ bảo của thầy Nguyễn Xuõn Hoàng để em cú thể hoàn thành tốt đồ ỏn này.
Tài liệu tham khảo
[1] ETSI ETR 250, Transmission and Multiplexing; Speech Communication quality from mouth to ear for 3.1kHz handset telephony across network, 1996. [2] ITU-T Recommendation, G.107- The E-Model, a computational model for use
in transmission planning, 12/1998, 5/2000.
[3] ITU-T Recommendation, G.109 - Definition of categories of speech transmission quality, 1999.
[4] IEEE Communication Magazine (1/1997).
[5] Tạp chớ bưu chớnh viễn thụng, Chất lượng cuộc gọi trờn mạng VoIP, Liờn kết mạng IP và mạng PSTN, 8/2001, 9/2001.
[6] Ts. Lờ Ngọc Giao, Điện thoại IP, 10/2002.
[7] ITU-T, "Recommendation H.323: Packet-based multimedia communications system".
[8] Prentice Hall, "Voice over IP", 2002.
[9] TS. Lờ Ngọc Giao, "Cơ sở thoại Internet", 2002
[10] Ks Đào Nguyờn Trung, Ks Lờ Quốc Hựng,"Chất lượng cuộc gọi trờn mạng VoIP - Những vấn đề cần quan tõm", "Nõng cao chất lượng dịch vụ VoIP", Tạp chớ bưu chớnh viễn thụng, 8/2001.
[11] Ths Đàm Thuận Trinh, "Nõng cao chất lượng dịch vụ VoIP", Tạp chớ bưu chớnh viễ thụng, 8/2001.
[12] Ks Nguyễn Xuõn Lượng, Ks Nguyễn Thức Kiờn, "Điện thoại Internet - Internet Telephony", Tạp chớ bưu chớnh viễn thụng, 7/2003.
[13] Nguyễn Dũng, "Liờn kết mạng IP và mạng PSTN", Tạp chớ bưu chớnh viễn thụng, 9/2001.
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
%GoB Percent Good-or-Better Phần trăm số người đỏnh giỏ chất lượng dịch vụ tốt hoặc tốt hơn. %PoW Percent Poor-or-Worse Phần trăm số người đỏnh giỏ chất
lượng dịch vụ kộm hoặc kộm hơn. A Expectation (Advantage) Factor Hệ sốưu tiờn
ACELP Algebraic Code-Exited Linear Prediction
Dựđoỏn tuyến tớnh kớch thớch theo mó
ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation
Điều chế xung mó vi sai thớch nghi.
ADSL Asynmetric Digital Suscriber Line
Đường dõy thuờ bao số khụng đối xứng.
ANSI American National Standards Institute
Viện tiờu chuẩn quốc gia Mỹ. B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng.
BRQ Bandwith ReQuest Yờu cầu băng tần. CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập theo mó. CELP Code Excided Linear Prediction Mó hoỏ dựđoỏn tuyến tớnh. CTI Computer Telephony
Intergration
Tớch hợp điện thoại mỏy tớnh.
D D- factor Hệ số D (D= STMR-LSTR)
DCME Digital Circuit Multiplication Equipment
Thiết bị ghộp kờnh số. ECAN Echo Canceller Bộ triệt tiếng vọng
EFR Enhanced Full Rate Codec Bộ mó hoỏ tốc độ tiờn tiến
EL Echo Loss Suy hao tiếng vọng
ERL Echo Return Loss Tổn hao tiếng vọng tại bộ hybrid ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Tổ chức tiờu chuẩn viễn thụng Chõu Âu.
ETC Electrical Telecommunication Company
Cụng ty viễn thụng điện lực. ETSI European Telecomunication
Standards Institute
Viện tiờu chuẩn viễn thụng chõu Âu.
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file. GCF Gatekeeper ConFirm Xỏc nhận gatekeeper.
GK GateKeeper Gatekeeper.
GQoS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ. GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper.
GRQ Gatekeeper ReQuest Yờu cầu gatekeeper. IP Internet Protocol Giao thức Internet. ITU International
Telecommunication Union
Tổ chức viễn thụng quốc tế. ITU-T ITU Telecommunication
Standardization Sector
Ngành chuẩn hoỏ viễn thụng thuộc tổ chức viễn thụng quốc tế. ISDN Intergrated Service Digital
Network
Mạng sốđa dịch vụ.
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet. LAN Local Area Network Mạng cục bộ.
LD-CELP Low Delay Code-Excited Linear Prediction
Dựđoỏn tuyến tớnh theo mó cú trễ
thấp.
LR Loudness Rating Tổn thất cường độ õm lượng. LSTR Listenner’s Sidetone Rating Tham số suy hao cường độ nhiễu
phũng qua đường sidetone. Lu, Ll Electrical Loss (upper), (lower) Suy hao tiếng vọng (đường phớa
trờn), (phớa dưới). Mbps Megabit per second Mờga bớt trờn 1 giõy. MC Multipoint Controller Bộđiều khiển đa điểm. MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm. MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm.
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhón đa giao thức. MTU Maximum Transfer Unit Kớch thước tối đa của một đơn vị
truyền tải.
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mó.
PLC Packet Loss Concealment Giải thuật khắc phục tổn hao gúi.
Po Room Noise Nhiễu phũng.
PSTN Public Switched Telephone Network
Mạng điện thoại chuyển mạch cụng cộng.
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ. qdu Quantization distortion unit Đơn vị nhiễu lượng tử
thu.
RAS Register Admission Status Kờnh đăng ký, đăng nhập, trạng thỏi
RLR Receive Loudness Rating Tổn hao cường độ õm lượng giữa miệng người núi và một giao diện trong mạng.
RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực.
RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực SCN Switched Curcuit Network Mạng chuyển kờnh. SGCP Simple Gateway Control
Protocol
Giao thức điều khiển gateway. SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiờn. SPT Saigon PostTel Cụng ty Saigon Posttel. SS7 Signalling System No.7 Hệ thống bỏo hiệu số 7. T Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bỡnh. Ta Absolute Delay Trễ tuyệt đối.
Tr Round Trip Delay Trễ vũng (trong mạch vũng 4 dõy).
Tl lower Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bỡnh đường phớa dưới (đường về phớa A). Tu upper Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bỡnh đường
phớa trờn (đường về phớa B). Tul upper=lower Trễ trung bỡnh khi cho cảđường
phớa trờn và phớa dưới.
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TIA Telecommunication Industry
Association
Tổ chức cụng nghiệp viễn thụng VNPT Viet Nam Post and Telecom Tổng cụng ty Bưu Chớnh Viễn
Thụng Việt Nam.
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet.
VAD Voice Activity Detection Bộ tỏch thoại tớch cực. VSELP Vector Sum Excited Linear
Prediction Dtheo tựđoỏn tuyổng vectến tớnh kớch thớch ơ. WEPL Weighted Echo Path Loss Trọng số mất đường vọng.
LỜI MỞĐẦU ... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ VoIP ... 3
1.1 GIỚI THIỆU ... 3
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VoIP ... 4
1 Ưu nhược điểm của VoIP so với mạng điện thoại PSTN truyền thống ... 5
2 Cỏc kỹ thuật mó hoỏ và nộn số trong VoIP ... 7
CHƯƠNG II. CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP ... 10
I HỆ THỐNG VoIP H.323 ... 10 1 Giới thiệu ... 10 2 Lịch sử phỏt triển của H.323 ... 11 3 Sơđồ mạng lưới ... 12 4 Bộ giao thức H.323 ... 12 5 Cỏc thiết bị cấu thành hệ thống H.323 ... 16 5.1 Thiết bịđầu cuối H.323 ... 16 5.2 Gateway H.323 ... 18 5.2.1 Media Gateway: MGW ... 18
5.2.2 Media Gateway Controler: MGC ... 20
5.2.3 Signalling Gateway: SGW ... 21
5.3 Gatekeeper H.323: GK ... 22
5.4 Khối điều khiển đa điểm H.323: MCU ... 24
6 Ngăn xếp giao thức H.323 ... 25
II GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIấN SIP ... 26
1 Giới thiệu ... 26 2 Cỏc thành phần của hệ thống SIP ... 27 2.1 Đầu cuối thụng minh SIP ... 27 2.2 SIP Server ... 28 2.3 SIP Gateway ... 28 III SO SÁNH GIỮA H.323 VÀ SIP ... 29 IV CÁC LOẠI HèNH DỊCH VỤ THOẠI QUA IP ... 29 1 Phone to phone ... 31 2 PC to phone ... 31 3 PC to PC ... 32
V GIỚI THIỆU VỀ MẠNG VoIP Việt Nam ... 33
1 Tổng quan về mạng VoIP của Việt Nam ... 33
1.1 Phần mềm đầu cuối ... 33
1.2 Sản phẩm Gateway ... 34
1.3 Thị trường kinh doanh dịch vụ ... 36
2 Thực trạng triển khai VoIP ở Việt Nam ... 36
2.1 Cơ sở hạ tầng mạng thoại ... 36
2.2 Cơ sở hạ tầng mạng số liệu ... 38
2.3 Hệ thống mạng truyền dẫn đường trục ... 39
3 Mạng VoIP của VNPT và của doanh nghiệp hiện nay ... 40
3.1 Mạng VoIP của VNPT ... 40
3.1.1 Cấu hỡnh mạng thử nghiệm... 41
3.1.2 Triển khai mạng lưới ... 42
3.1.3 Đỏnh số và định tuyến ... 45
3.2 Mạng VoIP của doanh nghiệp mới ... 47
3.2.1 Cấu hỡnh mạng thử nghiệm... 47
3.2.2 Liờn kết mạng VoIP của cỏc doanh nghiệp mới và mạng của VNPT ... 48
4 Cỏc dịch vụ trong mạng VoIP của VNPT ... 51
4.1 Dịch vụ "Gọi 171" ... 51
4.2 Dịch vụ "Gọi 1717" ... 53
4.3 Dịch vụ "Fone VNN" ... 54
5 Tớnh cước trong mạng VoIP ... 56
5.1 Quy tắc tớnh cước hiện nay ... 56
5.2 Quy tắc tớnh cước trong tương lai ... 58
CHƯƠNG III. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP ... 60
I TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP ... 60
II CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VoIP ... 62
1 Chất lượng dịch vụ QoS ... 62