Một thiết bị đầu cuối cú thể kết thỳc cuộc gọi theo cỏc bước của thủ tục sau:
1. Dừng truyền luồng tớn hiệu video khi kết thỳc truyền một ảnh, sau đúng tất cả cỏc kờnh logic phục vụ truyền video.
2. Dừng truyền dữ liệu và đúng tất cả cỏc kờnh logic dựng để truyền dữ liệu.
3. Dừng truyền audio sau đú đúng tất cả cỏc kờnh logic dựng để truyền audio.
4. Truyền bản tin H.245 End Session Command trờn kờnh điều khiển H.245 để bỏo cho thuờ bao đầu kia biết nú muốn kết thỳc cuộc gọi. Sau đú nú dừng truyền cỏc bản tin H.245 và đúng kờnh điều khiển H.245.
5. Nú sẽ chờ nhận bản tin End Session Command từ thuờ bao đầu kia và sẽ đúng gúp kờnh điều khiển H.245.
6. Nếu kờnh bỏo hiệu cuộc gọi đang mở, nú sẽ truyền đi bản tin Release Complete sau đú đúng kờnh bỏo hiệu.
7. Nú cũng cú thể kết thỳc cuộc gọi theo cỏc thủ tục sau: Một đầu cuối nhận bản tin End Session Command mà trước đú nú khụng truyền đi bản tin này, thỡ nú vẫn lần lượt thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6 trờn đõy nhưng bỏ qua bước 5.
Chỳ ý: Kết thỳc cuộc gọi khụng cú nghĩa là kết thỳc một hội nghị (trong cuộc gọi cú thể cú nhiều thành phần). Một hội nghị chỉ chắc chắn kết thỳc khi sử dụng bản tin H.245 Drop Conference. Khi đú cỏc đầu cuối sẽ nhờ MC kết thỳc cuộc gọi theo thủ tục trờn.
- Trong một cuộc gọi khụng cú sự tham gia của Gatekeeper thỡ chỉ cần thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6.
- Trong cuộc gọi cú sự tham gia của Gatekeeper thỡ cần cú hoạt động giải phúng băng tầng. Vỡ vậy sau khi thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6, mỗi đầu cuối sẽ truyền đi bản tin DRQ tới Gatekeeper. Sau đú Gatekeeper sẽ trả lời bằng bản tin DRQ, thỡ đầu cuối sẽ khụng gửi bản tin IRR tới Gatekeeper nữa và khi đú cuộc gọi kết thỳc.
Trờn đõy là thủ tục kết thỳc cuộc gọi cú sự tham gia của Gatekeeper do đầu cuối thực hiện. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi được thể hiện bằng hỡnh vẽ dưới đõy: Gatekeepe ReleaseComplete EndSessionComman EndSessionComman DRQ DCF DRQ DCF OpenLogicalChAck Gatekeepe Đầu cuối Đầu cuối Kờnh điều khiển H.245 Kờnh điều khiển cuộc gọi Kờnh bỏo hiệu RAS Hỡnh 3.10. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi của đầu cuối cú sự tham gia của Gatekeeper
Thủ tục kết thỳc cuộc gọi với sự cú mặt của Gatekeeper và do Gatekeeper được thể hiện trong hỡnh: DCF EndSessionCommand EndSessionCommand ReleaseComplete DCF DRQ OpenLogicalChAck Kờnh điều khiển H.245 Kờnh điều khiển cuộc gọi Kờnh bỏo hiệu RAS DRQ Gatekeeper2 Đầu cuối 2 Đầu cuối 1 Gatekeeper1 Hỡnh 3.11. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi của đầu cuối cú sự tham gia của Gatekeeper
Đầu tiờn Gatekeeper gửi bản tin DRQ (Disengage Request) tới đầu cuối, khi nhận được bản tin này đầu cuối sẽ lần lượt thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6 sau đú trả lời Gatekeeper bằng bản tin DCF. Thuờ bao đầu kia khi nhận được bản tin End Session Command sẽ thực hiện thủ tục giải phúng giống như trường hợp đầu cuối chủ động kết thỳc cuộc gọi. Nếu cuộc gọi là một hội nghị thỡ Gatekeeper sẽ gửi DRQ tới tất cả cỏc đầu cuối tới tham gia hội nghị.
cuối (đầu cuối hay Gateway) với Gatekeeper. Nú được sử dụng để đăng ký, điều khiển quản trị, thay đổi băng tần, trạng thỏi, và giải phúng điểm cuối khỏi Gatekeeper. RAS sử dụng cỏc bản tin UDP với số hiệu cổng là 1719.
CHƯƠNG 4
VẤN ĐỀ NẫN TÍN HIỆU VÀ GIẢM THIỂU ĐỘ TRỄ TRONG VOIP
4.1. TỔNG QUÁT.
Với hệ thống điện thoại truyền thống, một cuộc gọi được dành riờng một kờnh vật lý nối kết từ người gọi đến người bị gọi thụng qua cỏc kờnh trung kế. Do đú chất lượng thoại là khỏ tốt, tớn hiệu tương tự được truyền trờn tuyến gần như là tức thỡ (trờn thực tế chỉ phụ thuộc vào tốc độ truyền tớn hiệu điện từ trờn đường truyền), khụng cú khả năng mất cỏc mẫu thoại, cỏc mẫu thoại khụng bị chia thành cỏc đơn vị dữ liệu nhỏ hơn nờn cũng khụng gõy ra nhiều vấn đề, chẳng hạn như trễ, mất gúi ... và chất lượng thoại của nú đó gần như trở thành một tiờu chuẩn về chất lượng trong hệ thống điện thoại.
Ngày nay, khi con người đó tỡm ra rằng cú thể gửi tớn hiệu tiếng núi thụng qua cỏc kiểu mạng khỏc nhau, chẳng hạn qua Internet thỡ việc đảm bảo chất lượng trong cỏc hỡnh thức này để chất lượng cú thể chấp nhận được hay thậm chớ ngang bằng chất lượng thoại truyền thống đó thực sự đặt ra nhiều thỏch thức với cỏc nhà thiết kế. Việc sử dụng cụng nghệ chuyển mạch gúi, trong đú chia nhỏ tiếng núi thành cỏc gúi tin, đúng gúi lại (thờm cỏc phần tiờu đề, định dạng gúi) đó kộo theo hàng loạt vấn đề cần giải quyết. Đú là độ trễ, tiếng vọng, độ trung thực của tớn hiệu thoại ... nghĩa là đảm bảo việc phỏt lại cỏc mẫu tin một cỏch chớnh xỏc ngay cả khi cũn tồn tại nguy cơ như mất gúi tin, hay cỏc gúi tin đến muộn.
Độ trễ: Độ trễ là khoảng thời gian từ lỳc người núi bắt đầu núi cho tới khi người đầu kia nhận được õm thanh. Độ trễ trong mạng PSTN gần như bằng khụng trong khi độ trễ trong hệ thống VOIP là tổng hợp của cỏc nguồn gõy trễ như trễ ghi õm bờn truyền, trễ modem, trễ xử lý, trễ mó hoỏ, giải mó ... Vấn đề này sẽ được đề cập kỹ hơn trong phần sau.
Độ trung thực: Độ trung thực là khả năng õm thanh được người nghe cảm nhận một cỏch rừ ràng nhất. Độ trung thực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như việc sử dụng cỏc bộ mó hoỏ, giải mó, tốc độ nộn của chỳng và khả năng cỏc gúi tin bị mất nhiều hay ớt.
một khoảng thời gian nào đú. Tiếng vọng cú thể bắt nguồn từ nguyờn nhõn điện hoặc õm thanh. Những tiếng vọng điện thường xảy ra do phối hợp trở khỏng kộm hoặc do xuyờn õm. Tiếng vọng õm thanh thường xảy ra do việc ghộp giữa loa và micro của mỏy điện thoại đầu cuối.
Mất gúi: Cỏc gúi tin IP được định tuyến theo cỏc con đường khỏc nhau trước khi đến cựng một đớch. Do đú khụng cú gỡ đảm bảo rằng cỏc gúi tin khụng gặp sự cố trờn đường truyền khi cỏc tuyến đường là khụng đồng nhất về chất lượng. Hơn nữa, khi truyền trờn mạng Internet, cỏc gúi tin cú thể phải đi lũng vũng qua cỏc con đượng rất dài để đến đớch. Việc này cú thể gõy nờn sự chậm trễ quỏ khả năng chờ đợi của cỏc bộ đệm nhận, do đú cỏc gúi tin này tuy khụng mất trờn thực tế nhưng vẫn phải bỏ đi.
Jitter: Jitter là một khỏi niệm để chỉ sự đến cỏch nhau cỏc khoảng thời gian khụng đều của cỏc gúi tin. Cỏc gúi tin tuy đến với cỏc khoảng thời gian cỏch nhau khụng đều nhưng khi phỏt lại cần được phỏt với một tốc độ khụng đổi. Để giải quyết vấn đề này, cỏc gúi tin khi đến khụng được phỏt lại ngay mà sẽ được lưu vào một vựng nhớ đệm (buffer) sau đú mới được phỏt lại một cỏch đều đặn (thuật toỏn cỏi gỏo dũ – bucket leak).
Jitter buffer
Đầu vào khụng đều Đầu ra đều nhau
Sự đảm bảo chất lượng thoại qua mạng VOIP là sự tổng hợp của rất nhiều cỏc kỹ thuật, nhằm cải thiện chất lượng thoại nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo giảm tốc độ bit cần thiết của hệ thống xuống càng thấp càng tốt. Cỏc biện phỏp đú bao gồm: nộn tớn hiệu, cơ chế tối thiểu hoỏ đường truyền, giảm thiểu độ trễ ....
Chương này sẽ đề cập đến cỏc kỹ thuật nộn dựng trong VOIP và vấn đề giảm thiểu cỏc nguồn trễ trong mạng VOIP, đõy là hai vấn đề ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng thoại.
4.2. CÁC KỸ THUẬT NẫN TÍN HIỆU TRONG VOIP.
Trong VOIP, cỏc kỹ thuật nộn phải được đặc biệt quan tõm vỡ băng thụng dành cho truyền thoại qua Internet là khụng lớn như trong mạng PSTN. Do đú cỏc kỹ thuật nộn vừa phải đảm bảo được chất lượng dịch cú thể được khụi phục
một cỏch tốt nhất nhưng phải đảm bảo được băng thụng cần thiết ở mức thất nhất.
Mạng PSTN dựng kỹ thuật điều chế xung mó PCM ( Pulse Code Modulation ) theo luật A ( cho cỏc nước Chõu Âu ) hoặc theo luật à( cho Mỹ ) với tốc độ 64kbps. Cỏch mó hoỏ này cho phộp khụi phục tớn hiệu một cỏch khỏ trung thực cỏc tớn hiệu trong dải tần của tiếng núi, tuy nhiờn với một dải tần 64kbps trong mạng VOIP là một yờu cầu khú cú thể được đỏp ứng. Cú một số cỏc chuẩn cho phộp nộn tớn hiệu xuống tốc độ thấp như G.723, G.729, G.729A, GSM ( Global System for Mobile ). Trong đú G.729 được ITU phờ chuẩn vào năm 1995 cho VOIP nhưng sau đú nú được thay thế bằng G.723.1 vào năm 1997. G.723.1 yờu cầu tốc độ bit thấp hơn G.729 ( 5,3/6,3kbps so với 8kbps ). Tuy nhiờn chỳng ta buộc phải chấp nhận việc chất lượng bị giảm sỳt đụi chỳt khi sử dụng chuẩn này.
Về cơ bản, cỏc bộ mó hoỏ gồm cú 2 loại:
Mó hoỏ dạng súng: cú thể là mó hoỏ trong miền tần số hay trong miền thời gian. Nguyờn lý của bộ mó hoỏ dạng súng là dạng của tớn hiệu tiếng núi sẽ được lấy mẫu, sau đú mó hoỏ thành dạng số cỏc mẫu đú (cú thể là 8bit/mẫu hay 16bit/mẫu) và gửi đi.Ở nơi thu, quỏ trỡnh giải mó được thực hiện theo chiều ngược lại để khụi phục tớn hiệu tiếng núi. Do quỏ trỡnh lấy mẫu và lượng tử hoỏ cỏc mẫu đú theo cỏc mức lượng tử hữu hạn nờn sẽ xảy ra sai số lượng tử (quantizise erro), nếu số cỏc mức lượng tử tăng lờn thỡ sai số lượng tử sẽ giảm đi nhưng lại yờu cầu số bit cần thiết để mó hoỏ cỏc mẫu tăng lờn làm cho tốc độ bit tăng lờn. Chẳng hạn với 256 mức lượng tử thỡ cần 8 bit để biểu diễn chỳng trong khi với 1024 mức lượng tử thỡ cần 10n bit để mó hoỏ. Mó hoỏ dạng súng cú ưu điểm là bộ mó hoỏ độc lập với nguồn õm, kỹ thuật mó hoỏ đơn giản, giỏ thành thiết kế rẻ, độ trễ và cụng suất tiờu thụ thấp. Bộ điều chế dạng súng đơn giản nhất là bộ điều chế xung mó và điều chế Delta. Nhược điểm của mó hoỏ dạng súng là khụng thể giảm được tốc độ xuống thấp, thường chất lượng õm thanh sẽ khụng cao ở tốc độ 16kbps.
Mó hoỏ theo nguồn õm: Nguyờn tắc của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm đú là phõn tớch cỏc tớn hiệu õm thanh sau đú tỏch ra cỏc thụng số đặc trưng của tớn hiệu õm thanh, mó hoỏ cỏc thụng số đú và gửi đi, ở nơi thu cũng sử dụng một cơ chế phỏt õm tương tự, dựng cỏc thụng số nhận được
cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm là bộ mó hoỏ dự bỏo tuyến tớnh LPC (Linear Prediction Coder). Cỏc bộ mó hoỏ dạng này cú thể thực hiện mó hoỏ với tốc độ rất thấp, cú thể là 2kbps. Nhược điểm chủ yếu của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm là bộ mó hoỏ phụ thuộc vào nguồn õm phỏt. Hỡnh dưới thể hiện cơ chế phỏt õm của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm.
Bộ mó hoỏ Tiếng núi gốc Bộ tạo tớn hiệu kớch thớch Bộ lọc tổng hợp Cực tiểu hoỏ sai số Tớnh trọng số sai số - s*(n) ew(n ) e(n) Bộ giải mó Trong đú: u(n): tớn hiệu kớch thớch s(n): tớn hiệu tiếng núi gốc S*(n): tớn hiệu tiếng núi tổng hợp ew(n): tớn hiệu sai số • Phần thứ nhất: Bộ lọc tổng hợp LPC là bộ lọc toàn cục biến đổi theo thời gian để mụ hỡnh hoỏ đường bao phổ ngắn hạn của dạng súng tiếng núi. Đầu ra của bộ lọc tổng hợp là tớn hiệu tiếng núi tổng hợp.
• Phần thứ hai: Bộ tạo kớch thớch, bộ này sẽ cho ra dóy kớch thớch cấp cho bộ lọc tổng hợp để tạo ra tiếng núi tỏi tạo ở mỏy thu. Việc kớch thớch sẽ được tối ưu hoỏ bằng cỏch cực tiểu hoỏ sai lệch, cú tớnh trọng số thụ cảm giữa tiếng núi gốc và tiếng núi tổng hợp. Bộ tạo tớn hiệu kớch thớch Bộ lọc tổng hợp s*(n) U(n) Tiếng núi tổng hợp
• Phần thứ ba: Thủ tục được sử dụng trong việc tối thiểu hoỏ sai lệch gồm hai khối: tớnh trọng số sai số và cực tiểu hoỏ sai số. Tiờu chuẩn cực tiểu hoỏ sai lệch được sử dụng rộng rói nhất là sai lệch bỡnh phương trung bỡnh. Trong mụ hỡnh này, tiờu chuẩn cực tiểu hoỏ sai số được sử dụng là: tớn hiệu sai lệch ew(n) được đưa qua một bộ lọc đỏnh giỏ trọng số sai số, cú tớnh trọng số thụ cảm và bộ lọc này sẽ tạo dạng phổ tạp õm theo một cỏch nào đú để cụng suất tớn hiệu sẽ tập trung nhất tại cỏc tần số formant của phổ tiếng núi.
Thủ tục mó hoỏ: bao gồm hai bước
Bước 1: Thụng số của bộ lọc tổng hợp được xỏc định từ cỏc mẫu tiếng núi.
Bước 2: dóy kớch thớch tối ưu đối với bộ lọc này được xỏc định bằng cỏch cực tiểu hoỏ, cú tớnh theo trọng số thụ cảm giữa tiếng núi gốc và tiếng núi tổng hợp. Khoảng thời gian tối ưu hoỏ kớch thớch khoảng 4 – 7.5ms, thấp hơn khung con, việc kớch thớch được xỏc định riờng rẽ cho từng khung con. Cỏc tham số của bộ lọc và tớn hiệu kớch thớch sẽ được lượng tử hoỏ trước khi gửi đến phớa thu.
Thủ tục giải mó:
Cho tớn hiệu kớch thớch đó được giải mó qua bộ lọc tổng hợp để tạo tiếng núi khụi phục. Cú nhiều phương phỏp mụ hỡnh hoỏ sự kớch thớch: phương phỏp kớch thớch đa xung (MPE - Multi Pulse Excite), phương phỏp kớch thớch xung đều RPE, phương phỏp dự đoỏn tuyến tớnh kớch thớch mó CELP (Code Excited Linear Prediction). Trong đú phương phỏp CELP hiện nay đó trở thành một cụng nghệ chủ yếu cho mó hoỏ tiếng núi tốc độ thấp.
4.2.1. Nguyờn lý chung của bộ mó hoỏ CELP
Tớn hiệu kớch thớch được phõn bố trong một danh sỏch rất lớn cỏc nguồn õm từ việc thống kờ một số lượng rất lớn cỏc giọng núi gồm người già, người trẻ, giọng nam, giọng nữ được phõn bố một cỏch ngẫu nhiờn. Tại phớa phỏt, nguồn kớch thớch được lần lượt so sỏnh với cỏc nguồn được lấy từ trong bảng mẫu để xỏc định nguồn nào là phự hợp nhất, sau đú thụng số về vị trớ của nguồn trong bảng mẫu sẽ được mó hoỏ và gửi đi. Đến nơi thu sử dụng cỏc thụng số này để kớch thớch nguồn mẫu cú cựng thứ tự trong một bảng cỏc nguồn mẫu y hệt bờn phỏt nhằm khụi phục tiếng núi. Phương phỏp này tương tự như việc
phương phỏp được sử dụng để giảm cụng việc tớnh toỏn xuống, đú là phương phỏp sử dụng cỏc bảng mó đại số ACELP (Algebraic CELP) trong đú cỏc bảng mó được tạo ra nhờ cỏc mó sửa lỗi nhị phõn đặc biệt. Để nõng cao hiệu quả rà soỏt bảng mó, người ta sử dụng cỏc bảng mó đại số cú cấu trỳc liờn kết CS – ACELP (Conjugate Structure ACELP). Đú là nguyờn tắc của khuyến nghị G729. Khuếch đại Khuếch đại u(n) + Bộ lhọợc tp ổng Trễ khung con Tiếng núi tổng hợp s*(n)
4.2.2. Nguyờn lý bộ mó hoỏ CS – ACELP Sơ đồ khối bộ mó hoỏ được mụ tả: Khối tiền xử lý Khối tổng hợp LP sự l−ợng tử hoá và nội suy Bộ lọc tổng hợp + + Bảng mã thích ứng Bảng mã cố định Bộ lọc tổng hợp độ cao Tìm bảng mã cố định Độ cảm nhận Sự l−ợng tử hoá độ khuếch đại Sự l−ợng tử hoá độ khuếch đại luồng bit phát đi LPC info LPC info tiếng nói đầu vào LPC info Gc Gp Hỡnh 4.2. Sơ đồ khối Bộ mó hoỏ
Tớn hiệu đầu vào đưa qua bộ tiền xử lý ,bộ này cú hai chức năng: lọc thụng cao và tớnh toỏn tớn hiệu. Tớn hiệu đầu ra bộ tiền xử lý là tớn hiệu đầu vào của cỏc khối tổng hợp tiếp sau. Sự tổng hợp dự bỏo tuyến tớnh (LP)được thực hiện một lần trong một khung 10ms để tớnh cỏc hệ số của bộ lọc dự bỏo tuyến