Trong mạng IP đường truyền tiếng vọng là đường trũn (round–trip) và tạo ra do mạch hybrid (chuyển 2 dõy-4 dõy), mặt khỏc tớn hiệu sẽ tớch luỹ qua cỏc quỏ trỡnh xử lý (mó húa và giải mó, đúng gúi và giải đúng gúi) và truyền dẫn tớn hiệu. Tiếng vọng cú thể làm cho người sử dụng điện thoại bị phõn tỏn khi nghe tiếng núi của họ bị trễ khi họ núi. Nếu trễ tiếng vọng đủ ngắn khụng thể phõn biệt với sidetone thỡ khụng gõy khú chịu, nhưng nếu tiếng vọng bị trễ khoảng 50ms so với sidetone sẽ gõy ra sự khú chịu.Vỡ vậy tiếng vọng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cuộc thoại trờn mạng Internet.
Hỡnh 3.3. Mạch triệt tiếng vọng
Thụng thường việc khử tiếng vọng được thực hiện trong cỏc Gateway và khối này tuõn theo cỏc khuyến nghị G.165 và G.167. Hỡnh 3.3 mụ tả đường truyền của tớn hiệu trờn đú cú cỏc mạch triệt tiếng vọng.
3.3. Cỏc cơ chế điều khiển chất lƣợng dịch vụ bờn trong một phần tử mạng.
Cỏc cơ chế điều khiển chất lượng dịch vụ bờn trong một phần tử mạng được trỡnh bày dưới đõy với mục đớch cuối cựng là cung cấp sự đảm bảo và dành riờng băng thụng với mức ưu tiờn cao cho lưu lượng thoại. Để làm được điều đú trước tiờn phải phõn biệt lưu lượng thoại trong số cỏc luồng lưu lượng truyền trờn mạng.
Giao thức IP cú chức năng mức ưu tiờn IP (IP precedence). IP Precendence sử dụng 3 bit trong trường ToS (Type of Service) của tiờu đề gúi IP để chỉ thị loại dịch vụ của mỗi gúi. Cú thể chia lưu lượng trong mạng thành 6 lớp dịch vụ
E c h o C a n c e lle r Speech Decoding Packet Buffer Speech Encoding E c h o C a n c e le r Speech Decoding Packet Buffer Speech Encoding Echo - + Echo - + P a c k e t T ra n s m is s io n Telephone Telephone
(hai lớp cũn lại được dành riờng cho mạng sử dụng). Cỏc kỹ thuật xếp hàng trong toàn bộ mạng cú thể sử dụng bỏo hiệu này để thực hiện việc xử lý phự hợp cho từng loại gúi. Thụng thường giỏ trị IP Precedence của gúi VoIP được đặt bằng 5 ( giỏ trị 6 và 7 dành cho cỏc lưu lượng điều khiển mạng).
3.3.1. Cỏc thuật toỏn xếp hàng
Một cỏch để cỏc phần tử mạng xử lý cỏc dũng lưu lượng đến là sử dụng cỏc thuật toỏn xếp hàng để sắp xếp cỏc loại lưu lượng. Cú ba thuật toỏn xếp hàng hay dựng là:
Xếp hàng vào trước ra trước (FIFO Queuing).
Xếp hàng theo mức ưu tiờn (PQ - Priority Queuing).
Xếp hàng tuỳ biến (CQ - Custom Queuing).
Xếp hàng theo cụng bằng trọng số (WFQ - Weighted Fair Queuing).
3.3.1.1. Xếp hàng vào trƣớc ra trƣớc (FIFO Queuing).
Trong dạng đơn giản nhất, thuật toỏn vào trước ra trước liờn quan đến việc lưu trữ gúi thụng tin khi mạng bị tắc nghẽn và rồi chuyển tiếp cỏc gúi đi theo thứ tự mà chỳng đến khi mạng khụng cũn bị tắc nữa. Một nguồn phỏt gúi lỗi phỏt quỏ ra một lưu lượng lớn đột ngột cú thể là tăng độ trễ của cỏc lưu lượng của cỏc ứng dụng thời gian thực vốn nhạy cảm về thời gian.
3.3.1.2. Xếp hàng theo mức ƣu tiờn (PQ - Priority Queuing).
Thuật toỏn PQ đảm bảo rằng những lưu lượng quan trọng sẽ cú được sự xử lý nhanh hơn. Thuật toỏn được thiết kế để đưa ra tớnh ưu tiờn nghiờm ngặt đối với những dũng lưu lượng quan trọng. PQ cú thể thực hiện ưu tiờn căn cứ vào giao thức, giao diện truyền tới, kớch thước gúi, địa chỉ nguồn hoặc điạ chỉ đớch ...Trong thuật toỏn, cỏc gúi được đặt vào 1 trong cỏc hàng đợi cú mức ưu tiờn khỏc nhau dựa trờn cỏc mức độ ưu tiờn được gỏn (Vớ dụ như bốn mức ưu tiờn là High, Medium, Normal, và Low) và cỏc gúi trong hàng đợi cú mức ưu tiờncao sẽ được xử lý để truyền đi trước.
3.3.1.3. Xếp hàng tuỳ biến (Custom Queuing).
CQ được tạo ra để cho phộp cỏc ứng dụng khỏc nhau cựng chia sẻ mạng với cỏc yờu cầu tối thiểu về băng thụng và độ trễ. Trong những mụi trường này, băng thụng phải được chia một cỏch tỉ lệ cho những ứng dụng và người sử dụng. CQ xử lý lưu lượng bằng cỏch gỏn cho mỗi loại gúi thụng tin trong mạng một số
lượng cụ thể khụng gian hàng đợi và phục vụ cỏc hàng đợi đú theo thuật toỏn round-robin (round-robin fashion). Cũng giống như PQ, CQ khụng tự thớch ứng được khi điều kiện của mạng thay đổi.
3.3.1.4. Xếp hàng cụng bằng trọng số (WFQ - Weighted Fair Queuing).
Trong trường hợp muốn cú một mạng cung cấp được thời gian đỏp ứng khụng đổi trong những điều kiện lưu lượng trờn mạng thay đổi thỡ giải phỏp là thuật toỏn WFQ. Thuật toỏn WFQ tương tự như CQ nhưng cỏc giỏ trị sử dụng băng thụng gỏn cho cỏc loại gúi khụng được gỏn một cỏc cố định bởi người sử dụng mà được hệ thống tự động điều chỉnh thụng qua hệ thống bỏo hiệu QoS.
WFQ được thiết kế để giảm thiểu việc thiết đặt cấu hỡnh hàng đợi và tự động thớch ứng với sự thay đổi điều kiện lưu lượng của mạng. Thuật toỏn này phự hợp với hầu hết cỏc ứng dụng chạy trờn những đường truyền khụng quỏ 2Mbps.
3.3.2. Định hỡnh lƣu lƣợng (Traffic Shapping).
Định hỡnh lưu lượng cung cấp một cơ chế điều khiển lưu lượng tại một giao diện cụ thể. Nú giảm lưu lượng thụng tin đi ra khỏi giao diện để trỏnh làm mạng bị tắc nghẽn bằng cỏc buộc tốc độ thụng tin đi ra ở một tốc độ bớt cụ thể đối với trường hợp lưu lượng tăng đột ngột. Nguyờn tắc định hỡnh lưu lượng là phõn loại gúi thụng tin để cho truyền qua hoặc loại bỏ.
3.3.3. Cỏc cơ chế tăng hiệu quả đƣờng truyền.
3.3.3.1. Phõn mảnh và truyền đan xen (LFI - Link Fragmentation and Interleaving).
Cỏc gúi thụng tin của cỏc dịch vụ khỏc nhau cú kớch thước khỏc nhau. Vớ dụ như gúi thụng tin của dũng lưu lượng tương tỏc (telnet) hay của thoại cú kớch thước nhỏ trong khi đú gúi thụng tin của dịch vụ truyền file FTP (File Transfer Protocol) lại cú kớch thước lớn. Cỏc gúi kớch thước lớn cú độ trễ cao sẽ làm tăng độ trễ của cỏc dũng thụng tin cần độ trễ thấp. Cơ chế LFI cung cấp một cơ chế để giảm độ trễ của và jitter của cỏc đường truyền tốc độ thấp bằng cỏch chia nhỏ cỏc gúi tin lớn của cỏc lưu lượng cú độ trễ cao và xen vào những gúi tin nhỏ của cỏc lưu lượng cần độ trễ thấp.
Cỏc gúi thoại sử dụng giao thức RTP để đúng gúi tớn hiệu audio để truyền đi trong mạng gúi. Cỏc mẫu thoại sau khi được mó hoỏ và nộn theo một chuẩn nào đú được đúng vào gúi RTP với phần tiờu đề (header) dài 12 byte. Sau đú lại được đúng vào gúi UDP với tiờu đề dài 8 byte và tiếp tục gửi xuống lớp 3 đúng vào gúi IP với phần tiờu đề 20 byte. Vậy chưa kể đến việc đúng gúi ở lớp liờn kết dữ liệu thỡ toàn bộ phần tiờu đề đó là 40 byte. Trong khi đú phần thụng tin thoại chỉ từ 20 tới 160 byte. Cơ chế nộn tiờu đề gúi thoại được đưa ra giỳp tăng hiệu quả của cỏc lưu lượng thoại trong mạng IP đặc biệt trờn cỏc tuyến tốc độ thấp.
3.4. Giao thức bỏo hiệu QoS
Bỏo hiệu điều khiển QoS là một phần của truyền thụng trong mạng. Bỏo hiệu QoS cung cấp một cơ chế cho phộp trạm cuối hoặc phần tử mạng đưa ra yờu cầu về QoS với mạng. Bỏo hiệu là cần thiết để phối hợp giữa cỏc nỳt mạng với cỏc kĩ thuật xử lớ lưu lượng ở phần trờn nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ end to end. Trong bất kỡ mạng IP nào chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối được xõy dựng từ chất lượng dịch vụ trờn một chuỗi cỏc chặng mà lưu lượng đi qua. Khi đó cú cỏc cơ chế đảm bảo tại cỏc nỳt mạng thỡ vẫn cần một sự phối kết hợp thực sự giữa nỳt dọc theo đường đi từ nguồn tới đớch. Giao thức bỏo hiệu QoS được sử dụng là RSVP (Resource Reservation Protocol).
Nhiệm vụ cơ bản của RSVP là thiết lập và duy trỡ sự dành trước tài nguyờn ỏp dụng cho một luồng gúi cụ thể trờn một đường xỏc định qua cỏc router.
SVP định nghĩa ra cỏc luồng gúi- flow- theo địa chỉ IP và địa chỉ cổng (port number) lớp 4. Mỗi luồng cú một bản miờu tả luồng (flow descriptor) bao gồm những thụng tin về QoS mà luồng đú cần. Đường (path) là lộ trỡnh mà cỏc gúi trong luồng sẽ đi từ nguồn tới đớch. Khi cần dành trước tài nguyờn trờn một đường thỡ một phiờn RSVP được thiết lõp. Vỡ RSVP hoạt động đơn cụng nờn
IP UDP RTP Payload
Payload
24byte
muốn quỏ trỡnh diễn ra theo hai chiều thỡ phải mở hai phiờn RSVP trờn mỗi trạm. Điểm khỏc với cỏc giao thức khỏc, trong RSVP bờn thu (receiver) khởi tạo, yờu cầu chất lượng dịch vụ từ mạng. Quỏ trỡnh dành trước tài nguyờn diễn ra như sau:
Bờn phỏt gửi đi một bản tin đường đi (path message) theo một lộ trỡnh qua cỏc router tới bờn thu (hỡnh 3.5). RSVP sử dụng cỏc thụng tin trong bản định tuyến trong cỏc router để chuyển bản tin. Khi path message đi qua một router, router đú sẽ lưu giữ lại địa chỉ IP của trạm trước đú đồng thời chuần bị quỏ trỡnh dành trước tài nguyờn. Khi bản tin đường đi tới đớch, bờn thu biết được khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ của bờn phỏt cũng như của cỏc router dọc theo đường đi và cỏc đặc điểm của luồng mà nú sẽ nhận (từ flow descriptor trong path message nhận được).
Nếu bờn thu muốn dành riờng QoS cho luồng này, nú sẽ gửi một bản tin dành sẵn (reservation message- viết tắt là resv) ngược lại theo đường cũ qua cỏc router tới bờn phỏt và thiết lập sự dành trước tài nguyờn trong mỗi router (hỡnh 3.6). Bản tin chứa QoS được yờu cầu cho luồng gúi. Khi nhận được resv message tại mỗi nỳt diễn ra hai hành động:
Dành trước chất lượng dịch vụ trờn tuyến liờn kết.
Chuyển bản tin dành riờng (resv message) tới trạm sau.
NGHIấN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI DỊCH VỤ ĐIỆN THOẠI THẺ THễNG MINH 1719 TRấN NỀN MẠNG NGN
4.1. Mạng viễn thụng thế hệ mới NGN 4.1.1. Định nghĩa [6] [7] 4.1.1. Định nghĩa [6] [7]
NGN (Next Generation Network) là mạng viễn thụng chuyển mạch gúi băng rộng, hỗ trợ mọi phương thức truyền tải thụng tin (thoại, video, data) và đảm bảo mọi dịch vụ (điện thoại, truyền số liệu, internet, phỏt thanh, truyền hỡnh, giải trớ qua mạng, điều khiển từ xa ...). Đồng thời mạng NGN cho phộp triển khai nhanh cỏc dịch vụ mới với chi phớ tiết kiệm trờn một hạ tầng duy nhất, đỏp ứng sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.
Theo định nghĩa thỡ mạng NGN là mạng dựa trờn cơ sở mạng chuyển mạch gúi cú khả năng cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng đa dịch vụ băng rộng, cỏc cụng nghệ truyền tải được đảm bảo về chất lượng dịch vụ và cỏc chức năng dịch vụ cú liờn quan độc lập với cỏc cụng nghệ truyền tải cú liờn quan nằm dưới nú. Nú cho phộp người sử dụng truy nhập khụng giới hạn tới nhiều nhà cung cấp dịch vụ. Nú hỗ trợ phổ biến tớnh di động và cho phộp cung cấp cỏc dịch vụ phự hợp và rộng khắp đến người sử dụng.
Mụ hỡnh của mạng NGN được chỉ ra trong hỡnh 4.1.
Mạng hội tụ thế hệ mới NGN phải đỏp ứng được cỏc yờu cầu sau :
- Đỏp ứng nhu cầu cung cấp cỏc loại hỡnh dịch vụ viễn thụng phong phỳ đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.
- Mạng cú cấu trỳc đơn giản
- Nõng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phớ khai thỏc, bảo dưỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phỏt triển cỏc dịch vụ mới - Độ linh hoạt và tớnh sẵn sàng cao.
- Tổ chức mạng dựa trờn số lượng thuờ bao theo vựng địa lý và nhu cầu phỏt triển dịch vụ, khụng tổ chức theo địa bàn hành chớnh mà tổ chức theo vựng mạng hay vựng lưu lượng
Do vậy, cú thể tổng hợp cỏc đặc điểm chớnh của mạng NGN :
- Nền tảng là hệ thống mở, cỏc khối chức năng được chia thành cỏc phần tử mạng độc lập trong đú giao diện và giao thức giữa cỏc bộ phận phải dựa trờn cỏc tiờu chuẩn tương ứng
- Mạng NGN là do mạng dịch vụ thỳc đẩy nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới : chia tỏch dịch vụ với điều khiển cuộc gọi, chia tỏch cuộc gọi với truyền tải.
- NGN là mạng chuyển mạch gúi, giao thức thống nhất
- NGN là mạng cú dung lượng ngày càng tăng, cú tớnh thớch ứng ngày càng cao, cú đủ dung lượng đỏp ứng nhu cầu
Để thực hiện được cỏc yờu cầu này, cỏc hóng viễn thụng, cỏc nhà khai thỏc đó đề xuất cấu trỳc chung cho mạng viễn thụng thế hệ mới bao gồm cỏc lớp như sau :
- Lớp truy nhập
Gồm cỏc thiết bị truy nhập cung cấp cỏc cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuờ bao qua hệ thống mạng ngoại vi cỏp đồng, cỏp quang hoặc vụ tuyến. Cỏc thiết bị truy nhập cú thể cung cấp cỏc loại cổng truy nhập POTS, VoIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động v.v..
Chuyển đổi cỏc phương tiện truy nhập khỏc nhau vào mạng đường trục. - Lớp chuyển tải
Bao gồm cỏc nỳt chuyển mạch, cỏc bộ định tuyến, cỏc thiết bị truyền dẫn cú dung lượng lớn thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cỏc kết nối dưới sự điều khiển của cỏc Softswitch trong lớp điều khiển.
- Lớp điều khiển
Bao gồm cỏc hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa cỏc thuờ bao thụng qua điều khiển cỏc thiết bị chuyển mạch (ATM+IP) của lớp chuyển tải và cỏc thiết bị truy nhập của lớp truy nhập.
Lớp điều khiển cú chức năng kết nối cuộc gọi thuờ bao với lớp ứng dụng, dịch vụ. Cỏc chức năng như quản lý, chăm súc khỏch hàng, tớnh cước cũng được tớch hợp trong lớp điều khiển.
- Lớp quản lý
Xuyờn suốt cỏc lớp khỏc trong cấu trỳc mạng mới, cho phộp quản lý thiết bị tại cỏc lớp khỏc nhau
- Lớp ứng dụng/dịch vụ
Cung cấp cỏc ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thụng minh IN, thẻ trả tiền trước, dịch vụ giỏ trị gia tăng Internet cho khỏch hàng v.v..
Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liờn kết với lớp điều khiển thụng qua cỏc giao diện mở API (Application Program Interface).
L ớp quả n lý Lớp chuyển tải Lớp truy nhập Lớp ứng dụng/ dịch vụ Lớp điều khiển
của VNPT.
4.2.1 Cấu trỳc mạng Surpass
Giải phỏp cho mạng NGN của Siemens được gọi là Surpass. Cấu trỳc tổng thể mạng Surpass được chỉ ra trong hỡnh 4.2.
Hỡnh 4.2. Giải phỏp NGN- Surpass của Siemens
Chức năng của một số thiết bị phõn cấp theo từng lớp trong mạng như sau:
- Thiết bị lớp điều khiển HiQ : điều khiển cỏc tớnh năng thoại, chuyển đổi bỏo hiệu số 7 của mạng PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cổng trung gian MGCP/MEGACO. Điều khiển cỏc tớnh năng của mạng thụng minh IN. Tuỳ thuộc chức năng và dung lượng, cú thể là thiết bị HiQ9200, HiQ8000 hoặc HiQ30, HiQ20, HiQ10.
- Thiết bị lớp truy nhập HiG : cung cấp cỏc loại cổng giao tiếp cho VoIP, VoATM, truy nhập từ xa RAS...HiG cú nhiệm vụ chuyển cỏc loại lưu lượng khỏc nhau, nộn, tạo gúi và chuyển lờn mạng IP. Cũng tuỳ theo chức năng và dung lượng, cú thể là thiết bị HiG 500, 1000, 1200, 1600.
- Thiết bị cung cấp truy nhập đa dịch vụ hiX (hiA) : cho phộp kết nối băng rộng để cung cấp nhiều dịch vụ mới như video, ADSL, SHDSL, VPN ...
SURPASS NG Access SURPASS NG Optics SURPASS NG Switching SURPASS NG Management NGN Control NGN Management NGN Control NGN Transport NGN Access PSTN/ Mobile Network Media Gateway s Switch Switch Switch Media Gatewa y Access Gatewa y Metro Optic s IP/Optical Backbone Residential Customers Triple Play Voice, Video, Data Multi-Service Access Application/ Video Servers Business Customers LA N PB X CP E SURPASS hiQ SURPASS hiG AccessIntegrator TNMS NetManager SURPASS hiS SURPASS hiX SURPASS hiT SURPASS hiG Lớp điều khiển