Vì l−u l−ợng mạng VoIP sử dụng giao thức thời gian thực (RTP) để truyền l−u l−ợng thoại, nên có thể sử dụng các nguyên lý giống nhau để xác định
Các yếu tố ảnh h−ởng đến băng thông của mạng thoại là: các chuẩn mã thoại (Voice Codec), lấy mẫu, tách kích hoạt thoại, nén tiêu đề RTP, điểm nối điểm và điểm nối đa điểm
Các chuẩn mã thoại
Nhiều mã thoại đ−ợc sử dụng trong IP telephony. Tất cả các mã đó có tốc độ bit và độ phức tạp khác nhau. Một số mã thoại chuẩn là: G.711, G.729, G.726, G.723.1 và G.728. Tất cả các Router có khả năng về thoại của Cisco và các máy chủ truy nhập hỗ trợ vài hoặc tất cả các mã đó.
Các mã ảnh h−ởng đến băng thông bởi vì chúng xác định kích cỡ trọng tải của gói đ−ợc truyền qua giai đoạn IP của một cuộc gọi. Trong các gateway thoại của Cisco, có thể định dạng kích cỡ trọng tải để điều khiển băng thông. Bằng cách tạo ra kích cỡ trọng tải, ng−ời sử dụng làm giảm đi tổng số các gói đã gửi, vì vậy việc giảm băng thông là cần thiết bằng cách giảm số các header đối với cuộc gọi.
Lấy mẫu
Số các mẫu trên một gói là hệ số khác trong việc xác định băng thông của một cuộc gọi thoại. Mã xác định kích cỡ của mẫu nh−ng tổng số các mẫu đã đặt trong một gói ảnh h−ởng đến bao nhiêu gói đ−ợc gửi đi trên một giây. Vì vậy, số tất cả các mẫu trong một gói ảnh h−ởng đến toàn bộ băng thông của một cuộc gọi.
Ví dụ: một mẫu G.711 10-ms là 80 bytes/mẫu. Một cuộc gọi mà chỉ có 1 mẫu trên gói sẽ đ−ợc sinh ra:
80 bytes + 20 bytes IP + 12 UDP + 8 RTP = 120 bytes/gói 120 bytes/gói * 100 pps = (12000 * 8 bits)/1000 = 96 kbps/ cuộc gọi
Với cuộc gọi cũng nh− vậy nh−ng sử dụng 2 mẫu 10ms trên gói sẽ đ−ợc sinh ra:
(80 bytes * 2 mẫu) + 20 bytes IP + 12 UDP + 8 RTP = 200 bytes/gói (200 bytes/gói) * (50 pps) = (10000 * 8 bits)/1000 = 80 kbps/cuộc gọi
Kết quả chỉ ra rằng có 16 kbps khác nhau giữa 2 cuộc gọi. Bằng cách thay đổi số trên gói, có thể xác định thay đổi tổng số băng thông một cuộc gọi đ−ợc sử dụng, nh−ng điều đó phải cân bằng các yếu tố khác nhau để đạt đ−ợc sự kết hợp tốt nhất. Khi tạo ra số các mẫu trên gói cũng tạo ra một số l−ợng trễ lớn trên mỗi cuộc gọi. Các tài nguyên DSP dùng để xử lý mỗi cuộc gọi cần các bộ đệm lấy mẫu cho một chu kỳ thời gian dài.
Tách kích hoạt thoại
Đặc tính các cuộc đàm thoại có thể bao gồm 35% đến 50% là im lặng. Với mạng thoại truyền thống tất cả các cuộc gọi thoại sử dụng một dải thông cố định là 64Kbps mà không chú ý đến có bao nhiêu cuộc đàm thoại đang nói và bao nhiêu cuộc đàm thoại đang im lặng. Với các mạng VoIP, tất cả các cuộc đàm thoại và im lặng đ−ợc gói hoá. Tách kích hoạt thoại VAD (Voice Activity Detection) chỉ gửi các gói RTP khi thoại đ−ợc kích hoạt. Đối với quy hoạch giải thông VoIP, thừa nhận VAD làm giảm dải thông khoảng 35%. Tuy giá trị này có thể đ−ợc giảm hơn trên thực tế, nh−ng nó đ−a ra một đánh giá vừa phải để tính đến các hình thái ngôn ngữ và các kiểu ngôn ngữ khác nhau.
Nén tiêu đề RTP
Tất cả các gói VOIP có hai thành phần: các mẫu thoại và các tiêu đề IP/UDP/RTP. Mặc dù các mẫu thoại đ−ợc nén bằng bộ xử lý số (DSP) và kích cỡ biến đổi phụ thuộc vào mã hoá đ−ợc sử dụng, các tiêu đề luôn luôn là hằng số 40bytes. Bằng cách sử dụng nén các tiêu đề (cRTP - RTP Header Compression), các tiêu đề có thể đ−ợc nén xuống còn 2 bytes hoặc 4 bytes. Ví dụ: một cuộc gọi VoIP mặc định G.729 tiêu thụ 24 kbps không có cRTP,
Loại mã hoá, các mẫu trên gói, VAD và tác động cRTP, một trong các cách này dùng cho băng thông của một cuộc gọi. Trong mỗi tr−ờng hợp, việc cân bằng các yếu tố khác nhau giữa chất l−ợng thoại và băng thông.
Điểm nối điểm và điểm nối đa điểm
Vì mạng PSTN đ−ợc xây dựng nh− là các liên kết điểm nối điểm, và các mạng VoIP cơ bản là điểm nối đa điểm, cần tính toán khi l−u l−ợng đang có sẵn và phù hợp với nhóm của nó.
Hình 4.4 mô tả một mạng có tất cả hoạt động thích hợp của các liên kết WAN
A B A2 C1 C B1 A1 2 erlangs Liên kết ảo Liên kết vật lý 2 erlangs 10 erlangs 3 erlangs 3 erlangs 2 erlangs 10 erlangs 10 erlangs 2 erlangs Hình 4.4: Topo các hoạt động thích hợp
Các liên kết điểm - nối - điểm sẽ không cần nhiều băng thông hơn số các cuộc gọi thoại đ−ợc bắt đầu và từ các liên kết PSTN, mặc dù chất l−ợng thoại có thể kém hơn. Nếu một trong các liên kết đó bị mất, cần bảo đảm rằng các liên kết dự phòng có dung l−ợng để sử dụng làm tăng thêm l−u l−ợng. Trong hình 4.5, liên kết WAN giữa nốt A và B bị phá vỡ. L−u l−ợng có thể tăng thêm giữa nốt A và nốt C, giữa nốt C và B. Thêm vào l−u l−ợng này có thể đ−ợc quy định rằng các liên kết đó sẽ đ−ợc ng−ời thiết kế xử lý nạp thêm vào.
A B A2 C1 C B1 A1 2 erlangs Liên kết ảo Liên kết vật lý 2 erlangs 10 erlangs 3 erlangs 3 erlangs 2 erlangs 10 erlangs 10 erlangs 2 erlangs
Hình 4.5: Topo mạng khi kết nối bị phá vỡ
Ví dụ về phân tích l−u l−ợng đầu cuối tới đầu cuối
Hình 4.6 đ−a ra ví dụ về topo mạng Hình 4.6: Ví dụ Topo mạng 12,882.4 phút/ngày 28,235.3 phút/ngày 36,000 phút/ngày HCM Danang Hanoi Vấn đề
Nh− minh hoạ trong hình 4.6, có văn phòng ở Hà nội, T.P Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Vì văn phòng chính ở Hà Nội, nên sẽ phải mua đ−ờng leased line từ
T.p Hồ Chí Minh hoặc Đà Nẵng khi có l−u l−ợng đi giữa T.P Hồ Chí Minh và Đà nẵng. Các báo cáo chi tiết cuộc gọi (CDR - Call Detail Record) chỉ ra các số liệu thống kê nh− sau:
• Hà Nội 36,000 phút / ngày.
• T.P Hồ Chí Minh 12,882.4 phút / ngày.
• Đà Nẵng 28,235.3 phút / ngày. Trong mạng này đ−a ra các giả định sau:
• L−u l−ợng ở mỗi nốt có một đặc tuyến cuộc gọi ngẫu nhiên
• Thời gian giữ cuộc gọi theo luật hàm mũ
• Các cuộc gọi bị phá vỡ đ−ợc xoá từ hệ thống.
• Số ng−ời gọi là vô hạn.
Các giả định trên nói lên rằng có thể sử dụng kiểu Erlang B để đo các nhóm trung kế tới PSTN, muốn có một GoS P.01 trên mỗi một nhóm trung kế.
Giải pháp
Ước tính tải l−u l−ợng cho các liên kết PSTN tại mỗi nốt nh− sau:
Hà nội = (36,000 phút/ngày) * 17% = (6,120 phút/giờ bận)/60 = 102 BHT T.P HCM = (12,882.4phút/ngày) * 17% = (2,190phút/giờ bận)/60 = 36.5 BHT Đà nẵng = (28,235.3 phút/ngày) * 17% = (4,800 phút/giờ bận)/60 = 80 BHT
Các con số này sẽ đ−a ra thực tế số các mạch cần cho các kết nối PSTN trong mỗi nốt. Khi có một số l−u l−ợng thích hợp, tra bảng để tìm số gần nhất phù hợp.
Đối với Hà Nội một BHT của 102 với một P.01 GoS đòi hỏi phải có 120 DS-0 để hỗ trợ tải này.
L−u l−ợng ở T.P Hồ Chí Minh đ−a ra P.01 với một l−u l−ợng tải 36.108, cần 48 mạch, vì BHT là 36.5 erlangs.
Tại Đà Nẵng 80 erlangs BHT với P.01 GoS, bảng Erlang B đ−a ra rằng có thể sử dụng một trong 2 số. Tại P.01 l−u l−ợng cần đến là 96 mạch. Vì các mạch đ−ợc đặt trong các khối 24 hoặc 30 khi làm việc với các sóng mang số,
cần chọn: 4 T1 hoặc 96 DS-0, hoặc 4 E1 hoặc 120 DS-0. 4 E1 là quá thừa cho tổng l−u l−ợng đ−ợc dùng.
Bây giờ cần biết có bao nhiêu mạch PSTN đ−ợc dùng, cần xác định rõ bao nhiêu băng thông sẽ có trên các mạch điểm - tới - điểm. Vì tổng l−u l−ợng cần trên chặng đ−ờng IP đ−ợc xác định bằng tổng l−u l−ợng có trên chặng đ−ờng PSTN, có thể liên kết ngay lập tức các DS-0 tới tổng băng thông cần thiết.
Đầu tiên cần chọn một mã hoá để sử dụng giữa các POP. G.729 đ−ợc phổ biến nhất vì nó có chất l−ợng thoại cao cho số l−ợng lớn của việc sử dụng nén. Một cuộc gọi G.729 sử dụng băng thông nh− sau:
− 26.4 kbps/cuộc gọi toàn bộ tốc độ với các tiêu đề.
− 11.2 kbps/ cuộc gọi với VAD
− 9.6 kbps/ cuộc gọi với cRTP
− 6.3 kbps/cuộc gọi với VAD và cRTP
Vì vậy, băng thông cần trên liên kết giữa Hà Nội và T.P Hồ Chí Minh là:
− Toàn bộ tốc độ: 96 DS0s * 26.4 kbps = 2.534 Mbps
− VAD: 96 DS0s * 11.2 kbps = 1.075 Mbps
− cRTP: 96 DS0s * 17.2 kbps = 1.651 Mbps
− VAD/cRTP: 96 DS0s * 7.3 kbps = 700.8 Mbps
Băng thông cần thiết trên liên kết giữa Hà Nội và Đà Nẵng là:
− Toàn bộ tốc độ: 72 DS0s * 26.4 kbps = 1.9 Mbps
− VAD: 72 DS0s * 11.2 kbps = 806.4 kbps
− cRTP: 72 DS0s * 17.2 kbps = 1.238 Mbps
− VAD/cRTP: 72 DS0s * 7.3 kbps = 525.6 kbps
Ta có thể thấy, VAD và cRTP có một ảnh h−ởng đáng kể đối với băng thông cần thiết trên liên kết WAN.
Ch−ơng V
Hệ thống Cisco IP Telephony