II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG THOẠI VoIP
1. chớnh xỏc (Accuracy)
1.1. Nguyờn nhõn của mất thụng tin
Khi gúi tin đƣợc truyền trờn mạng lƣới, cú 3 nguyờn nhõn dẫn đến khả năng mất gúi, bao gồm:
- Tràn bộ đệm (Buffer Overflow): Mọi nỳt chuyển mạch gúi đều cú bộ đệm dựng để lƣu cỏc gúi tin trong khi chờ xử lý. Cỏc gúi tin đến chậm theo yờu cầu xử lý của nỳt chuyển mạch cú thể bị huỷ. Khỏi niệm “Buffer Overflow” khụng cún nghĩa là bộ đệm bị tràn về mặt vật lý. Cơ chế quản lý bộ đệm cú thể cho phộp huỷ bỏ cỏc gúi tin kộm ƣu tiờn khi bộ đệm chƣa thực sự đầy để
dành bộ nhớ cho cỏc gúi tin đến tiếp theo cú độ ƣu tiờn cao hơn. Cỏc gúi tin thoại (Voice Packet) thƣờng đƣợc coi là cú độ ƣu tiờn cao tuy chƣa bằng độ ƣu tiờn cho cỏc dịch vụ số liệu quan trọng hoặc truyền hỡnh độ phõn dải cao. Một số cơ chế điều khiển Buffer cho phộp đỏnh dấu độ điền đầy khỏc nhau cho cỏc loại độ ƣu tiờn khỏc nhau.[3]
- Lỗi truyền dẫn: Lỗi này thƣờng gõy ra hiện tƣợng lỗi bớt, nguyờn nhõn cú thể là do bộ phỏt tớn hiệu hoặc bộ điều khiển truyền tớn hiệu dọc theo sợi quang bị lỗi.
- Mạng gặp sự cố: Một nỳt mạng cú thể ngừng hoạt động khi gặp cỏc sự cố về điện hoặc trục trặc đối với cỏc thành phần quan trọng. Rất nhiều nỳt mạng đƣợc thiết kế sao cho lƣu lƣợng đƣợc định tuyến đi theo một hƣớng dự phũng khỏc nhằm đảm bảo thụng tin trờn toàn mạng. Vớ dụ, đối với mạng SDH sử dụng cấu trỳc mạch vũng ring để định tuyến lƣu lƣợng chạy theo đƣờng dự phũng, thời gian chuyển tuyến dự phũng thƣờng rất nhanh (chừng 50us), tuy nhiờn cũng gõy ra hiện tƣợng mất gúi tin ở cỏc lớp trờn.[3]
1.2 Cỏc cơ chế điều khiển dựa trờn người gửi (Sender Based Control Machanism)
a) Cơ chế truyền lại:
Cơ chế truyền lại cỏc gúi tin bị mất là phƣơng phỏp thụng dụng nhất trong cỏc cơ chế điều khiển dựa trờn ngƣời gửi. Nú đƣợc sử dụng trong giao thức TCP đối với lƣu lƣợng số liệu. [3]
Hỡnh 20: Nguyờn tắc của cơ chế truyền lại
Trờn hỡnh mụ tả cơ chế truyền lại, trong đú phớa gửi đỏnh số cỏc gúi tin theo thứ tự 1,2…, 8, phớa nhận trong quỏ trỡnh nhận cỏc gúi tin phỏt hiện ra gúi số 5 bị
thất lạc. Phớa nhận gửi yờu cầu phớa phỏt phỏt lại bản tin số 5. Phƣơng phỏp này gõy ra trễ trong mạng bao gồm thời gian kể từ khi phỏt bản tin yờu cầu phỏt lại cho đến khi nhận đƣợc bản tin phỏt lại chớnh xỏc.[3]
b) Cơ chế sửa lỗi hướng đi (Forward Error Correction)
FEC là phƣơng phỏp tớnh mó dựa trờn một khối cỏc gúi tin đƣợc truyền đi. Cỏc mó này đƣợc truyền đi nhƣ một gúi tin độc lập. Tại phỏi thu, nếu gúi tin bị mất hoặc bị lỗi mó FEC cú thể giỳp cho việc khụi phục lại gúi tin gốc. Phƣơng phỏp này cũng gõy ra trễ tuỳ thuộc vào chiều dài của khối cỏc gúi tin, một gúi tin bị lỗi hoặc bị mất ở bất kỳ vị trớ nào trong khối cũng khụng thể khụi phục đƣợc ngay mà phải đợi đến khi nhận đƣợc gúi tin FEC đến sau cựng. Điều này lmà cho cơ chế FEC khụng phự hợp với cỏc loại hỡnh dịch vụ đũi hỏi thời gian thực. [3]
Hỡnh 21: Nguyờn tắc của cơ chế FEC
c) Cơ chế sửa lỗi kiểu ghộp xen kẽ (Interleaving):
Trong điều kiện tỷ lệ mất gúi lớn, cỏc gúi thƣờng bị mất thành từng nhúm. Điều này cú thể dẫn đến hiện tƣợng bị nghẽn bộ đệm tại cỏc nỳt. Tại thời điểm tắc nghẽn, rất nhiều cỏc gúi tin đến sẽ bị huỷ, thậm chớ khi hiện tƣợng tắc nghẽn giảm đi, vẫn cú rất nhiều cỏc gúi tin bị huỷ. Cơ chế FEC sẽ gặp khú khăn khi cú hàng loạt cỏc gúi tin bị lỗi liờn tục, khi đú FEC chỉ cú khả năng sửa lỗi đƣợc một số gúi mà thụi. Interleaving là cơ chế trỏnh sự ảnh hƣởng của việc mất gúi tin lờn một nhúm cỏc mẫu thoại liờn tục, mà chia đều việc ảnh hƣởng này lờn cỏc mẫu thoại cỏch xa nhau làm giảm bớt sự suy giảm chất lƣợng thoại khi mất gúi.
Hỡnh 22: Nguyờn tắc cơ chế Interleaving
Trờn hỡnh là vớ dụ về 9 mẫu thoại liờn tục đƣợc ghộp xen trƣớc khi truyền đi. Thứ tự của cỏc mẫu trƣớc khi truyền đi đƣợc sắp sếp lại so với trật tự ban đầu, nếu cú một nhúm cỏc liờn tục cỏc gúi bị mất trong quỏ trỡnh truyền dẫn(vớ dụ 2, 5, 8), cỏc gúi này sau khi đƣợc sắp xếp lại ở phớa thu sẽ trở nờn khụng liờn tục nữa. Phƣơng phỏp này phự hợp với ứng dụng thoại.[3]
1.3 Phương phỏp sửa lỗi dựa vào phớa thu (Receiver-Based Control Mechanisms).
Phƣơng phỏp sửa lỗi dựa vào phớa thu thƣờng cú độ trễ nhỏ hơn sao với việc dựa trờn phớa phỏt nờn thớch hợp hơn cho cỏc ứng dụng thoại tƣơng tỏc. Phƣơng phỏp này khụng khụi phục lại cỏc gúi tin bị mất một cỏch chớnh xỏc nhƣ phƣơng phỏp dựa trờn phớa phỏt mà ƣu tiờn đến tốc độ xử lý để đạt đƣợc yờu cầu trong thoại tƣơng tỏc.
Hỡnh 23: Cỏc phương phỏp sửa lỗi dựa vào phớa thu
a) Cơ chế chuyển sang chế độ mó hoỏ băng thụng thấp hơn (Switching to Lower Bandwidth Encoding)
Trong mụi trƣờng VoIP, cỏc thiết bị thu thƣờng cú cơ chế lựa chọn hoạt động ở cỏc chế độ mó hoỏ thoại khỏc nhau. Thiết bị thu thƣờng bắt đầu với yờu cầu ở chế độ mó hoỏ chất lƣợng cao, băng thụng rộng. Sau đú, nếu phớa thu nhận thấy tỷ lệ mất gúi lớn đối với cỏc gúi tin đến, chất lƣợng thoại bị giảm xuống và cú thể cũn xấu hơn cả khi hoạt động ở chế độ mó hoỏ băng tần thấp. Do đú, phớa thu yờu cầu chuyển sang chế độ hoạt động ở chế độ mó hoỏ băng thụng thấp, việc chuyển chế độ này cũng giỳp giảm sự tắc nghẽn trờn mạng, đến một lỳc nào đú phớa thu lại cú thể yờu cầu chuyển trở lại chế độ hoạt động ban đầu.[3]
b) Cơ chế bỏ qua
Cơ chế này bỏ qua ảnh hƣởng của hiện tƣợng mất gúi, lỗi gúi thay vỡ việc cố gắng sửa chữa chỳng. Cơ chế này thớch hợp với ứng dụng thoại đũi hỏi tớnh tƣơng tỏc cao hơn là đũi hỏi về chất lƣợng. Cơ chế này thƣờng kết hợp với cỏc chuẩn mó hoỏ-giải mó thụng dụng nhƣ: G723.1, G.728, G.729. Cơ chế che giấu dựa trờn việc sử dụng số thứ tự để phỏt hiện gúi tin cú bị thất lạc hay trễ khụng.
Hỡnh 24: Nguyờn tắc của cơ chế bỏ qua
Trờn hỡnh biểu diễn cỏc gúi tin đƣợc phỏt theo trỡnh tự đỏnh số modulo 8, gúi số 2 bị mất và gúi số 6, 7 bị trễ. Thụng thƣờng tại phớa thu, cỏc gúi tin đƣợc phỏt lại trễ đi một chỳt để đỏp ứng đƣợc một độ trễ nhỏ của cỏc gúi tin đến chậm. Tuy nhiờn, trong trƣờng hợp cỏc gúi tin đến quỏ trễ nhƣ gúi tin 6, 7 cỏch xử lý thụng thƣờng này sẽ dẫn đến việc cỏc gúi tin này sẽ đƣợc phỏt lại quỏ trễ và cũng do khụng cú số thứ tự nờn phớa thu khụng phỏt hiện đƣợc việc mất của gúi tin số 2 do đú gúi tin 3, 4,5 sẽ đƣợc phỏt quỏ sớm. Khi sử dụng số thứ tự cỏc bản tin, phớa thu sẽ chốn cỏc bản tin giả vào vị trớ của gúi tin 2, 6, 7 do đú cỏc bản tin 3,4,5 và 8,9... sẽ đƣợc phỏt lại theo đỳng trỡnh tự thời gian.[3]
Trờn hỡnh mụ tả cỏc kỹ thuật che giấu khỏc nhau cựng với sự tƣơng quan giữa yờu cầu xử lý và sự nõng cao chất lƣợng thoại tƣơng ứng.