Bài Luận

Đánh giá về chất lượng dịch vụ trong mạng VoIP

1

Lời mở đầu

Các nhà quản lý mạng viễn thông đang hướng tới một mạng thế hệ sau với sự

tích hợp tất cả các mạng, dạng dữ liệu và dịch vụ trên toàn cầu vào một mạng duy

nhất. Với mạng thế hệ sau (NGN) này, người sử dụng có thể sử dụng tất cả các dịch

vụ viễn thông mà chỉ phải đăng ký với một nhà cung cấp dịch vụ, tất cả các dạng dữ

liệu: thoại, fax, video, dữ liệu máy tính…. sẽ dược truyền tải trên một mạng duy nhất.

Có nhiều sự lựa chọn công nghệ mạng chuẩn truyền tải này nhưng IP là sự lựa chọn

tốt nhất nhờ tính chất đơn giản và hỗ trợ rất tốt cho mạng Internet đang bùng nổ trên

thế giới. Tuy nhiên với xu hướng tích hợp các dạng dữ liệu lại với nhau, mạng điện

thoại chuyển mạch kênh truyền thống bộc lộ một nhược điểm lớn là sử dụng lãng phí

băng tần là tài nguyên vô giá trong các mạng tích hợp, công nghệ VoIP ra đời đã giải

quyết bài toán này. Thay vì sử dụng một kênh logic cố định để mang thông tin thoại

thì VoIP cắt thông tin thoại thành các gói tin và chuyển chúng qua mạng IP, nhờ vậy

băng thông của kênh logic được chia sẽ với các dạng dữ liệu khác, và cũng vì vậy mà

giá thành chi phí cho một cuộc gọi sẽ nhỏ hơn nhiều so với điện thoại truyền thống.

Đối với các doanh nghiệp thường xuyên có nhu cầu sử dụng dịch vụ gọi quốc tế thì

VoIP là một giải pháp thích hợp. Trong quá trình thử nghiệm dịch vụ tại nhiều quốc

gia trên thế giới trong đó có Việt Nam, dịch vụ voIP đã dành được sự chấp nhận của

đại đa số người sử dụng dịch vụ. Trong tương lai dịch vụ VoIP được dự báo là sẽ rất

phát triển và trở thành một dịch vụ cơ bản trong các mạng thế hệ sau.

Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài “Đánh

giá về chất lượng dịch vụ trong mạng VoIP” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục

đích của đồ án là tìm hiểu chi tiết về quá trình thiết lập và giải phóng một cuộc gọi

VoIP sử dụng các giao thức phổ biến là SIP và H.323, đi sâu vào các yếu tố ảnh

hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ VoIP như trễ, mất gói, jitter đồng thời đưa ra

một số biện pháp khắc phục.

Nội dung chi tiết bao gồm:

Chương I: Tổng quan về dịch vụ VoIP: Đề cập đến các ưu điểm của VoIP so

với điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống và các dịch vụ chính do VoIP cung

cấp.

2

Chương II: Các giao thức trong VoIP: Tìm hiểu về hai giao thức báo hiệu

VoIP cơ bản là SIP và H.323. Trọng tâm đề cập đến hệ thống H.323 là hệ thống đang

được triển khai tại Việt Nam.

Chương III: Các phương pháp đánh giá chất lượng thoại trong mạng

VoIP: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ trong mạng VoIP bao

gồm: trễ, jitter, mất gói, băng thông, độ khả dụng...

Chương IV: Đánh giá chất lượng thoại trong mạng VoIP bằng mô hình-

E: Giới thiệu về mô hình E và một số biện pháp cải thiện chất lượng.

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa

viễn thông và đặc biệt là thầy giáo, Ths.Nguyễn Xuân Hoàng đã tận tình hướng dẫn

em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã

quan tâm và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này.

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2005

Sinh viên: Nguyễn Văn Thắng

3

Chương I

TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ VoIP

1.1 Giới thiệu

Có thể nói phát minh quan trọng nhất trong thế kỷ 19 của loài người là phát

minh ra chiếc điện thoại của Alexander Graham Bell. Từ đó đến nay điện thoại trở

thành một vật dụng không thể thiếu đối với thế giới. Từ một tổ chức chính phủ đến

một gia đình bình thường nhất đều không thể thiếu chiếc máy điện thoại trong cuộc

sống và công việc hàng ngày của họ. Lợi ích mà điện thoại mang lại cho con người là

không thể phủ nhận. Chính vì vậy nghành công nghiệp viễn thông phát triển như vũ

bão và dịch vụ truyền âm thanh và hình ảnh ngày càng được hoàn thiện. Tuy nhiên

chi phí cho dịch vụ điện thoại không phải là rẻ khi so sánh với các chi phí sinh hoạt

thông thường trong gia đình và chi phí kinh doanh. Cước phí cho cuộc gọi nội hạt đã

cao nhưng cho cuộc gọi đường dài còn cao hơn và đặc biệt là cuộc gọi quốc tế. Đối

với các cơ quan doanh nghiệp thường xuyên phải thực hiện các cuộc gọi đi quốc tế thì

đây quả thực là một vấn đề lớn. Tuy nhiên khi Internet (cũng có thể nói là phát minh

lớn nhất trong thế kỷ 20) ra đời thì có vẻ như vấn đề đã được giải quyết. Chính

Internet đã thay đổi bộ mặt của thế giới. Internet thực sự là cuộc cách mạng về công

nghệ trong viễn thông. Internet đã thu hẹp khoảng cách về không gian, thời gian, ngôn

ngữ của các quốc gia trên thế giới, thay vì suốt ngày phải gọi điện đi quốc tế thì các

cơ quan cơ, doanh nghiệp có thể sử dụng các dịch vụ Internet như Email, Web để thực

hiện công việc của mình. Tuy nhiên với các công việc đòi hỏi phải giải quyết ngay lập

tức thì điện thoại vẫn là một công cụ đắc lực.

Công nghệ VoIP ra đời đã giải quyết vấn đề trên. Do đặc điểm về mặt công

nghệ mà chi phí giá thành của cuộc gọi VoIP rẻ hơn rất nhiều so với giá thành của

điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống. Thay vì sử dụng một kênh logic cố định

để truyền các tín hiệu thoại, thì công nghệ VoIP đóng gói các tín hiệu thoại và gửi

chúng qua mạng nền IP như mạng Internet. Kết quả là chi phí tài nguyên cho cuộc gọi

được tiết kiệm đáng kể. Do các tín hiệu thoại được truyền đi dưới dạng gói mà cuộc

gọi chia sẻ tài nguyên với tất cả các cuộc gọi khác. Mạng có thể tận dụng các khoảng

4

thời gian thuê bao ngừng nói để chèn các gói tin dữ liệu khác vào kênh truyền (như

các gói tin của cuộc gọi khác hay các gói tin dữ liệu). Như vậy chi phí giá thành tài

nguyên cho mạng cho một cuộc gọi sẽ giảm đi và người dùng phải trả ít tiền hơn.

Cũng do sử dụng mạng gói nên các dịch vụ đưa ra cũng phong phú hơn.

1.2 Lịch sử phát triển VoIP

Năm 1995 hãng Vocaltec đã thực hiện truyền thoại qua Internet, lúc đó kết nối

chỉ gồm một PC cá nhân với các trang thiết bị ngoại vi thông thường như card âm

thanh, headphone, mic, telephone line, modem... phần mềm này thực hiện nén tín hiệu

thoại và chuyển đổi thông tin thành các gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường

Internet.

Mặc dù chất lượng chưa được tốt nhưng chi phí thấp so với điện thông thường

đã trở thành yếu tố cạnh tranh và giúp nó tồn tại.

Bắt đầu phát triển lớn mạnh và kéo theo việc ra đời của các tổ chức chuẩn hoá

liên quan như ITU có các chuẩn sau H.250.0, H.245, H.225 (Q.931): cho quản lý;

H.261, H.263 cho mã hoá video; các chuẩn G cho xử lý thoại…Có rất nhiều chuẩn

nhưng đang có xu hướng hội tụ thành hai chuẩn H.323 của ITU và SIP của IETF.

Voice over IP: được hiểu là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP. Vì đặc

điểm của mạng gói là tận dụng tối đa việc sử dụng băng thông mà ít quan tâm tới thời

gian trễ lan truyền và xử lý trên mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thời

gian thực, cho nên người ta đã bổ sung vào mạng các phần tử mới và thiết kế các giao

thức phù hợp để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng. Nó không chỉ

truyền thoại mà còn truyền cho các dịnh vụ khác như truyền hình và dữ liệu.

5

Hình 1.1 Mô hình mạng VoIP.

Từ 1/7/2001 đến nay Tổng cục Bưu điện đã cho phép Vietel, VNPT, Saigon Postel

và Công ty điện lực Việt Nam chính thức khai thác điện thoại đường dài trong

nước và quốc tế qua giao thức IP, gọi tắt là VoIP. Sự xuất hiện VoIP ở Việt Nam

đã cung cấp cho xã hội một dịch vụ điện thoại đường dài có cước phí thấp hơn

nhiều so với dịch vụ điện thoại đường dài truyền thống với chất lượng mà người

sử dụng có thể chấp nhận được. Nó cũng phù hợp với xu hướng phát triển viễn

thông trên thế giới và đặc biệt là ở khu vực Châu á - Thái Bình Dương.

1.2.1 Ưu nhược điểm của VoIP so với mạng điện thoại PSTN truyền thống

Với khả năng sử dụng hiệu quả và tiết kiệm độ rộng băng tần, VoIP có nhiều

ưu điểm so với PSTN như sau:

• Giảm cước dịch vụ điện thoại đường dài.

• Nhiều cuộc gọi hơn, giảm độ rộng băng thông cho mỗi kết nối.

6

1 2 3

4 5 6

7 8 9

*8 #

Telephone

M¹ng IP

Media GatewayController

1 2 3

4 5 6

7 8 9

*8 #

1 2 3

4 5 6

7 8 9

*8 #

Telephone

Telephone

PSTN

M¹ng b¸ohiÖu sè 7

(SS7)

Signaling GatewayController

PSTNVoIPGateway

VoIPGateway

VoIPGateway

IPTelephone IP

Telephone

IPTelephone

• Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung khác và giúp triển khai các dịch vụ

mới nhanh chóng, dễ dàng, tự động dịch vụ…

• Sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP vì là giao thức mở nên các thiết bị

sử dụng IP được nhiều nhà sản xuất cung cấp với giá cạnh tranh và nó là

giao thức phổ cập rộng rãi.

Ưu điểm chính của dịch vụ VoIP đối với khách hàng là giá cước rất rẻ so với

thoại thông thường do các cuộc gọi VoIP sử dụng lượng băng thông rất ít. Trong khi

thoại thông thường sử dụng kỹ thuật số hoá PCM theo cuẩn G.711 với lượng băng

thông cố định cho một kênh thoại là 64kb/s thì VoIP sử dụng kiểu số hoá nguồn như

CS-CELP theo chuẩn G.729 (8kb/s), G.723 (5.3kb/s hoặc 6.3kb/s). Như vậy rõ ràng là

lượng băng thông sử dụng đã giảm một cách đáng kể. Hơn nữa trong thực tế khi hai

người nói chuyện với nhau thì thường là một người nói và người kia nghe chứ không

phải hai bên cùng nói. Vả lại ngay cả đối với người đang nói thì người này cũng có

lúc dừng do hết câu hoặc lấy hơi… khi ấy không có thông tin thoại thực sự cần phải

truyền đi và người ta gọi là khoảng lặng. VoIP sử dụng cơ chế triệt khoảng lặng cho

nên có thể tiết kiệm thêm lượng băng thông “khoảng lặng” này để truyền các dạng

thông tin khác. Đấy là một ưu điểm lớn của VoIP so với mạng điện thoại chuyển

mạch kênh truyền thống. Thông thường băng thông truyền dẫn cần thiết cho một cuộc

gọi PSTN có thể sử dụng cho 4-6 thậm chí 8 cuộc gọi VoIP với chất lượng cao.

Nếu để ý chi phí cho cuộc gọi theo từng phút ta sẽ thấy lượng tiền tiết kiệm

được quả là không nhỏ. Tuy nhiên việc tiết kiệm này còn tuỳ thuộc vào vùng địa lý và

khoảng cách. Đối với các cuộc gọi nội hạt thì việc tiết kiệm này có vẻ không quan

trọng nhưng đối với các cuộc gọi đường dài nhất là các cuộc gọi quốc tế thì nó thật sự

là đáng kể. Điều này được thể hiện ở giá cước mà các nhà cung cấp dịch vụ đưa ra,

thông thường giảm còn 1/10 đối với các cuộc gọi quốc tế.

Ưu điểm nữa của VoIP là khả năng dễ dàng kết hợp các loại dịch vụ thoại, dữ

liệu và video. Mạng IP dang phát triển một cách bùng nổ trên toàn thế giới và càng

ngày càng có nhiều ứng dụng đã và đang được phát triển trên nền IP như Internet trở

nên gần gũi với cuộc sống con người. Để giải quyết vấn đề thời gian thực là vấn đề

chính cần quan tâm trong các dịch vụ thời gian thực qua mạng gói, tổ chức IETF phát

triển giao thức truyền tải thời gian thực RTP/RTCP là công cụ cho việc truyền tải

thoại và video trên mạng IP, sử dụng giao thức này. Sử dụng giao thức này các gói tin

7

sẽ đảm bảo được mức độ trễ cho phép khi truyền trên mạng nhờ sử dụng các cơ chế

ưu tiên và các dạng format gói tin RTP thích hợp. Bộ giao thức H.323, SIP được các

tổ chức ITU, IETF phát triển để thực hiện báo hiệu và điều khiển cuộc gọi VoIP, đã

được chẩn hoá quốc tế sử dụng cho việc cung cấp dịch vụ thông tin đa phương tiện

trên nền IP. Việc triển khai VoIP không đòi hỏi nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng một

cách phức tạp, các thiết bị bổ sung là Gateway, Gatekeeper và bộ điều khiển đa điểm

MCU. Chi phí cho các thiết bị này tương đối rẻ và việc cài đặt, bảo dưỡng cũng

không phức tạp lắm. Hiện nay có nhiều hãng viễn thông lớn trên thế giới cung cấp

thiết bị cho thoại VoIP như Cisco, Acatel, Siemen…Các thiết bị này có thể tương

thích với hầu hết các chuẩn giao thức hiện nay.

Bên cạnh các ưu điểm, VoIP còn có những nhược điểm đặc biệt là về chất

lượng dịch vụ:

• Do dựa trên nền IP là kiểu mạng best effort và không tin cậy.

• Độ trễ không đồng nhất giữa các gói tin.

1.2.2 Các kỹ thuật mã hoá và nén số trong VoIP

Kỹ thuật số hoá đã cho phép truyền thông được tín hiệu tương tự giữa các địa

điểm cách xa nhau một cách khá trung thực. Tuy nhiên, một nhược điểm cơ bản của

số hoá đó là nó sẽ làm tăng độ rộng băng tần cần thiết. Trong mạng điện thoại thông

thường tín hiệu được mã hoá theo luật A hoặc luật µ với tốc độ 64kbps. Với cách mã

hoá này, cho phép khôi phục một cách tương đối trung thực các âm thanh trong giải

tần thoại. Tuy nhiên trong ứng dụng thoại trên mạng IP yêu cầu truyền âm thanh với

tốc độ càng thấp càng tốt. Từ đó đã xuất hiện một số kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu

tiếng nói như G.723.1,G.729A,GSM...

Về cơ bản các bộ mã hoá tiếng nói có ba loại: mã hoá dạng sóng (waveform),

mã hoá nguồn (source) và mã hoá lai (hybrid) là sự kết hợp cả hai loại mã hoá dạng

trên.

Nguyên lý của mã hoá dạng sóng là mã hoá dạng của tín hiệu tuơng tự. Tại

phía phát, bộ mã hóa sẽ nhận các tín hiệu tương tự liên tục và mã hoá thành tín hiệu

số trước khi truyền đi. Tại phía thu sẽ làm nhiệm vụ ngược lại để khôi phục tín hiệu

tương tự từ luồng số thu được. Nếu không có lỗi truyền dẫn thì dạng sóng của tiếng

nói khôi phục sẽ rất giống với dạng sóng tiếng nói gốc. Cơ sở của bộ mã hoá dạng

8

sóng là: nếu người nghe nhận được một bản sao dạng sóng của tiếng nói gốc thì chất

lượng âm thanh sẽ rất tuyệt vời. Tuy nhiên trong thực tế, qúa trình mã hoá lại sinh ra

tạp âm lượng tử (mà thực chất là méo dạng sóng ), nhưng nó thường đủ nhỏ để không

ảnh hưởng đến chất lượng tiếng nói thu được. Ưu điểm của bộ mã hoá loại này là: độ

phức tạp, giá thành thiết kế, độ trễ và công suất tiêu thụ thấp. Người ta có thể áp dụng

chúng để mã các tín hiệu khác như: tín hiệu báo hiệu, tín hiệu tương tự ở giải tần âm

thanh...và đặc biệt với những thiết bị ở một điều kiện nhất định thì chúng còn có khả

năng mã hoá được cả tín hiệu audio. Bộ mã hoá dạng sóng đơn giản nhất là điều chế

xung mã (PCM), điều chế Delta (DM)...Tuy nhiên, nhược điểm của bộ mã hoá dạng

sóng là không tạo được tiếng nói chất lượng cao tại tốc độ bit thấp (dưới 16 kbps).

Nguyên lý bộ mã hoá nguồn là mã hóa theo kiểu phát âm (vocoder), ví dụ như

bộ mã hoá dự báo tuyến tính (LPC). Đặc điểm của kiểu mã hoá này là giả thiết rằng:

tín hiệu tiếng nói bao gồm cả âm hữu thanh và vô thanh. Đối với âm hữu thanh thì

nguồn kích thích bộ máy phát âm sẽ là một dãy xung, còn đối với các âm vô thanh thì

nó sẽ là một nguồn nhiễu ngẫu nhiên. Trong thực tế, có rất nhiều cách để kích thích

cơ quan phát âm. Nhưng để đơn giản hoá, người ta giả thiết rằng chỉ có một điểm kích

thích trong toàn bộ giai đoạn lên giọng của tiếng nói, dù cho đó là âm hữu thanh hay

vô thanh.

Vào năm 1982, Atal đã đề ra một mô hình mới về kích thích, được gọi là kích

thích đa xung. Trong mô hình này, không cần biết trước âm cần tạo ra là âm hữu

thanh hay vô thanh và đó có phải là giai đoạn lên giọng hay không. Sự kích thích

được mô hình hoá bởi một số xung (thông thường là 3 xung trên 5ms ) có biên độ và

vị trí được xác định bằng cực tiểu hoá sai lệch, có tính đến trọng số thụ cảm, giữa

tiếng nói gốc và tiếng nói tổng hợp. Phương pháp này có khả năng cho tiếng nói chất

lượng cao tại tốc độ bit quanh 10 kbps và thậm chí chỉ 4,8 kbps. Tín hiệu kích thích sẽ

được tối ưu hoá một cách kỹ lưỡng và người ta sử dụng kỹ thuật mã hoá dạng sóng để

mã hoá tín hiệu kích thích này một cách có hiệu quả.

Bảng dưới đây trình bày về một số chuẩn mã hoá đang được sử dụng trong

thực tế:

9

Hình 1.2 Các chuẩn mã hoá thoại.

Trong đó, các G.711 là thực hiện mã hoá PCM thông thường cho tốc độ 64

kbps, G.728 là kỹ thuật mã hoá CELP ở tốc độ 16 kbps với sự thay đổi độ trễ thấp,

G.729 là kỹ thuật mã hoá CELP cho tốc độ 8 kbps, G.723.1 cho tốc độ rất thấp ở 5,3

kbps và 6,3 kbps là các chuẩn mã hoá được dùng phổ biến trong công nghệ VoIP.

10

CHƯƠNG II

CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP

Trong một vài năm trở lại dây, công nghệ VoIP đã trở thành một công nghệ

hứa hẹn mang lại các lợi ích to lớn cho xã hội, nhiều tổ chức đã tiến hành nghiên cứu

và phát triển các giao thức cho VoIP mà đáng quan tâm hơn cả là hai giao thức H.323

và SIP đang được tiến hành tại nhiều quốc gia trên thế giới.

2.1 Hệ thống VoIP H.323

2.1.1 Giới thiệu

Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng cho việc truyền thông thoại, video và dữ liệu

qua các mạng dựa trên IP, bao gồm cả Internet. H.323 là khuyến nghị của ITU, nơi

đưa ra các chuẩn truyền thông đa phương tiện trên các mạng LANs, các mạng này

không đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS).

H.323 có thể dùng cho nhiều cơ cấu mạng khác nhau: chỉ có audio (IP

telephony), audio và video (videotelephony), audio và dữ liệu, tích hợp audio, video

và dữ liệu. Nó cũng có thể dùng cho truyền thông đa điểm đa phương tiện. H.323

cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ và có thể dùng trong các lĩnh vực khác nhau.

11

2.1.2 Lịch sử phát triển của H.323

Ban đầu H.323 là giao thức dành cho LANs (1996), chỉ là kết nối thoại trên

mạng LAN. Sau đó là sử dụng trên mạng WAN, mạng VoIP riêng và sau cùng là giao

thức trên Internet. Trước kia nó được các giao thức của IETF chấp nhận như RTP-

cung cấp khả năng truyền thoại và video thời gian thực qua mạng IP trên toàn thế giới

nhưng thực tế H.323 lớn hơn so với giao thức chỉ dành riêng cho mạng LAN. Nhận

thức được điều này, ITU-T đã liên tục phát triển giao thức này. H.320 cũng tương tự

như H.323 vì nó cũng cung cấp truyền thoại, video và dữ liệu song H.323 lại được

thiết kế cho truyền thông qua mạng gói như Internet, LAN doanh nghiệp hay các

mạng dựa trên IP khác trong khi H.320 chỉ thiết kế để dùng cho ISDN.

Dù có nhiều lần bổ sung song điểm tập trung cần phải giải quyết vẫn là tính

tương thích ngược. Mỗi version mới được đưa ra có nhiều đặc điểm nhưng vẫn không

thoả mãn được tính phối hợp hoạt động. H.323 bao gồm các giao thức H.225.0-RAS,

Q.931- H.245, RTP/RTCP và các bộ mã hoá và giải mã thoại, video, dữ liệu như các

bộ mã hoá và giải mã thoại (audio) G.711, G.723.1, G.728..., cho video là H.261 và

H.263, cho dữ liệu là T.120. Các dòng thông tin dữ liệu được truyền trên giao thức

12

H.323 MCU

H.323Terminal

H.323Terminal

H.323Gateway

H.323Terminal

H.323Gatekeeper

IP Network

H.323 system

PSTN ISDN

V.70 Terminal

H.324Tẻminal

SpeechTerminal

H.320Terminal

SpeechTerminal

Hình 2.1 Các phần tử kết nối mạng H.323.

RTP/RTCP. RTP mang thông tin thực còn RTCP mang thông tin điều khiển và trạng

thái. Thông tin báo hiệu (ngoại trừ RAS) được truyền tin cậy trên giao thức TCP. Các

giao thức sau xử lý về báo hiệu:

• RAS: Quản lý việc đăng ký, chấp nhận và trạng thái dùng cho truyền

thông giữa một điểm cuối H.323 với một gatekeeper.

• Q.931: Quản lý việc thiết lập và điều khiển /kết thúc cuộc gọi.

• H.225: Điều khiển cuộc gọi.

• H.245: thảo luận về việc sử dụng kênh và các khả năng.

• H.235: bảo mật và nhận thực.

• H.450.x: các dịch vụ bổ trợ.

2.1.3 Sơ đồ mạng lưới

Hình 2.2 Sơ đồ mạng lưới mạng VoIP.

Hình trên cho thấy vị trí các phần tử cơ bản và kết nối của chúng trong mạng

VoIP sử dụng chuẩn H.323 và kết nối tới các mạng ngoài.

2.1.4 Bộ giao thức H.323

H.323 cung cấp nhiều loại hình dịch vụ từ thoại đến video và dữ liệu, thông tin

đa phương tiện. Lược đồ sau minh hoạ các giao thức H.323 khi so sánh với mô hình

OSI.

Với dịch vụ Audio có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn G (G.711, G.723,

G.729) và Video có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn H (H.261, H.263), chúng

13

cùng với các giao thức RTCP, RAS, RTP dựa trên nền giao tức UDP ở lớp vận

chuyển.

- Với dịch vụ dữ liệu/fax: có chuẩn riêng, không dựa trên UDP, đó là T.120

cho dữ liệu và T.138 cho fax.

- Với các dịch vụ bổ sung: chỉ nằm trong lớp vận chuyển có các giao thức

báo hiệu và điều khiển, sử dụng TCP ở lớp vận chuyển phía dưới.

Hình 2.3 Mô hình giao thức H.323 tương quan với mô hình OSI.

Các khuyến nghị giao thức H khác của ITU hoạt động cùng H.323:

H.235: Đặc tả tính bảo mật và mã hoá cho các đầu cuối theo H.323 và

H.245.

H.450.N: H.450.1 đặc tả khung công việc cho các dịch vụ bổ sung như các

dịch vụ chuyển cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi, giữ cuộc gọi, dừng cuộc

gọi, đợi cuộc gọi, chỉ dẫn có tin nhắn chờ, nhận dạng tên, kết thúc cuộc gọi,

yêu cầu cuộc gọi và chỉ dẫn cuộc gọi.

H.246: Đặc tả liên mạng giữa các đầu cuối H với các đầu cuối chuyển mạch

kênh.

14

RTP (Real Transfer protocol): Giao thức vận chuyển thời gian thực cung cấp

các chức năng vận chuyển phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu thời gian thực

như audio, video, hay dữ liệu mô phỏng qua các dịch vụ mạng như unicast hoặc

multicast. RTP không chiếm giữ nguồn địa chỉ và không đảm bảo chất lượng dịch vụ

cho các dịch vụ thời gian thực. Nó được bổ sung vào dữ liệu UDP trong H.323.

RTCP: Đảm bảo giao thức thời gian thực, nó cho phép giám sát luồng lưu

lượng phân tán trong mạng và thực hiện các chức năng điều khiển luồng, nhận dạng

luồng cho các lưu lượng thời gian thực.

Các bản tin điều khiển: Bản tin báo hiệu Q.931, các bản tin thay đổi khả năng

H.245, bản tin giao thức RAS được mang trên lớp TCP tin cậy.

Hình 2.4 trình bày các chức năng giao thức của hệ thống VoIP sử dụng H.323

cho Audio.

Hình 2.4 Các chức năng giao thức của hệ thống VoIP.

• Chức năng điều khiển H.245 dùng kênh điều khiển H.245 để mang bản tin

điều khiển đầu cuối-đầu cuối để quản lý hoạt động thực thể H.323.

AudioIn/Out

Điều khiểnHệ thống

Chuyển tải

Mã Audio

Chuyểnđổi IP

Mạng IP(Internet)

15

- Các bản tin: khả năng trao đổi, đóng và mở kênh logic, yêu cầu ưu tiên

mode, bản tin điều khiển luồng, lệnh và chỉ thị chung.

- Vị trí: thiết lập giữa hai điểm cuối, điểm cuối với MCU, điểm cuối và

Gatekeeper. Kênh điều khiển H.245 được mang trên kênh logic 0, kênh

logic này mở từ khi thiết lập kênh điều khiển H.245 đến khi kết thúc

kênh này.

- Có 4 loại bản tin H.245: Request, Response, Command, Indication. Bản

tin Request và Response được sử dụng bởi các thực thể giao thức, bản

tin Request yêu cầu một hành động xác định của máy thu, bao gồm cả

những đáp ứng ngay lập tức. Bản tin Response đáp ứng lại yêu cầu

tương ứng. Bản tin Command yêu cầu một hành động nhưng không yêu

cầu đáp ứng. Bản tin Indication chỉ ra một thông báo và không yêu cầu

bất cứ một hành động hoặc đáp ứng nào. Đầu cuối H.323 sẽ đáp ứng tất

cả yêu cầu và lệnh H.245 và truyền chỉ thị phản ánh trạng thái của đầu

cuối.

- Đầu cuối có khả năng phân tích tất cả các bản tin H.245 multimedia

System Control Message, gửi và nhận tất cả các bản tin để thực hiện

các chức năng đã được yêu cầu và các chức năng tuỳ chọn đã được hỗ

trợ bởi đầu cuối. Đầu cuối H.323 sẽ gửi bản tin Function Not Support

để đáp ứng bản tin Request, Response hoặc Command mà nó không

hiểu được.

● Chức năng báo hiệu của RAS dùng bản tin H.225 để đăng ký, thừa nhận, thay

đổi độ rộng băng tần, trạng thái và thủ tục mở gói giữa điểm cuối và

Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS độc lập với kênh báo hiệu cuộc gọi và điều

khiển H.245. Thủ tục mở kênh logic H.245 không được dùng để thiết lập kênh

báo hiệu RAS. Trong môi trường mạng không có Gatekeeper, kênh báo hiệu

RAS không được sử dụng. Trong môi trường mạng có Gatekeeper, kênh báo

hiệu được mở giữa điểm cuối và Gatekeeper. Kênh báo hiệu RAS được mở

trước để thiết lập bất kỳ kênh khác giữa những điểm cuối H.323.

● Chức năng báo hiệu cuộc gọi H.225 để thiết lập kết nối giữa hai điểm cuối

H.323 sử dụng các bản tin trong khuyến nghị H.225 và các bản tin được hỗ trợ

Q.931. Một kênh điều khiển cuộc gọi tin cậy (TCP) được tạo ra qua mạng IP

16

trên một cổng TCP. Cổng này phát đi các bản tin điều khiển cuộc gọi Q.931 để

kết nối, giám sát và giải phóng cuộc gọi. Kênh báo hiệu cuộc gọi độc lập với

kênh RAS và kênh điều khiển H.245. Thủ tục mở kênh logic H.245 không

được dùng để thiết lập kênh H.245 và bất kỳ kênh logic nào khác giữa nhiều

điểm cuối H.323. Trong hệ thống không có Gatekeeper, kênh báo hiệu được

mở giữa hai điểm cuối liên quan tới cuộc gọi. Trong hệ thống có Gatekeeper,

kênh báo hiệu cuộc gọi được mở giữa hai điểm cuối và Gatekeeper hoặc giữa

các điểm cuối mà Gatekeeper chọn.

2.1.5 Các thiết bị cấu thành hệ thống H.323

Hình 2.5 Các thiết bị thành phần của hệ thống VoIP dựa trên H.323.

Hình 2.5 cho biết các thiết bị thành phần cơ bản cấu thành một mạng VoIP dựa

trên giao thức H.323. Theo khuyến nghị H.323, mạng VoIP có thể có 4 thiết bị cơ

bản: đầu cuối H.323, Gatekeeper, Multipoint Control Unit và Gateway.

2.1.5.1 Thiết bị đầu cuối H.323

Thiết bị đầu cuối H.323 là các điểm cuối phía khách hàng, cung cấp giao diện

trực tiếp giữa người dùng và mạng. Mạng VoIP sẽ cung cấp các khả năng truyền

thông thời gian thực hai chiều giữa đầu cuối với đầu cuối khác, với Gateway hay

17

MCU để trao đổi các tín hiệu điều khiển chỉ thị, audio, hình ảnh động hay dữ liệu giữa

hai thiết bị.

Hình 2.6 mô tả một cách tổng quát các khối chức năng của một đầu cuối H.323

bao gồm giao diện thiết bị người dùng, mã hoá audio, lớp H.225, chức năng điều

khiển hệ thống và giao diện với mạng gói. Tất cả các đầu cuối thoại H.323 bắt buộc

phải có một khối điều khiển hệ thống, lớp H.225.0, giao diện mạng và bộ mã hoá

audio.

Khối điều khiển hệ thống cung cấp báo hiệu cho mục đích vận hành cấc đầu

cuối H.323, nó cung cấp các chức năng như điều khiển cuộc gọi, thay đổi băng tần

theo yêu cầu, chức năng tạo các bản tin thu phát mô tả và mở các kênh logic.

Lớp H.225.0 thực hiện chức năng định dạng audio, thiết lập và mở các kênh

logic chuyển đổi thông tin luồng dữ liệu vào các bản tin điều khiển báo hiệu.

Hình 2.6 Thiết bị đầu cuối H.323.

Giao diện mạng có chức năng chuyển đổi dạng bản tin H.323 thành dạng thích

hợp trong mạng IP sử dụng các dịch vụ TCP, UDP.

Như vậy nó phải hỗ trợ:

18

• Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225.

• Giao thức báo hiệu kênh điều khiển H.245.

• Các giao thức RTP/RTCP cho các gói phương tiện.

• Các bộ mã hoá/giải mã thoại: là phần tử bắt buộc trong thiết bị đầu cuối

H.323. Các chuẩn mã hoá thường gặp là G.711, G.728 và G.723.1.

Không bắt buộc có các bộ mã hoá/giải mã Video. Bộ này có chức năng

mã hoá tín hiệu Video từ nguồn để truyền đi và giải mã tín hiệu Video

nhận được để đưa tới thiết bị hiện thị. Các chuẩn thường dùng là H.261,

và H.263.

2.1.5.2 Gateway H.323

Gateway (GW) là một điểm cuối trong mạng thực hiện các chức năng chuyển

đổi về báo hiệu và dữ liệu, cho phép các mạng hoạt động dựa trên các giao thức khác

nhau có thể phối hợp với nhau. Trong mạng VoIP, Gateway H.323 cho phép kết nối

mạng VoIP với các mạng khác. Nó cung cấp các khả năng truyền thông thời gian thực

và song hướng giữa các đầu cuối H.323 trong mạng gói với các đầu cuối trong mạng

khác hay với các Gateway khác. Trong khuyến nghị H.323, Gateway H.323 là một

phần tử tuỳ chọn và được sử dụng như là một cầu nối giữa các đầu cuối H.323 với các

đầu cuối H.310 (cho B-ISDN), H.320 (ISDN), H.321 (ATM), H.324M (Mobile).

Các chức năng chính của Gateway là:

• Cung cấp phiên dịch giữa các thực thể trong mạng chuyển gói (ví dụ

mạng IP) với mạng chuyển mạch kênh (ví dụ PSTN).

• Các Gateway cũng có thể phiên dịch khuôn dạng truyền dẫn, phiên dịch

các tiến trình truyền thông, phiên dịch giữa các bộ mã hoá/giải mã hoặc

phiên dịch giữa các đầu cuối theo chuẩn H.323 và các đầu cuối không

theo chuẩn này.

• Ngoài ra, nó còn tham gia vào việc thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi.

Các thành phần của một Gateway được mô tả trong hình sau:

19

Hình 2.7 Chức năng cơ bản của Gateway H.323.

a. Media Gateway: MGW

Media Gateway (MGW) cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển

đổi mã hoá. Nó chuyển đổi giữa các mã truyền trong mạng IP (truyền trên

RTP/UDP/IP) với mã hoá truyền trong mạng SCN (PCM, GSM)…

MGW bao gồm các chức năng sau:

• Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho

các kênh thông tin truyền và nhận.

• Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa

mạng IP và mạng SCN bao gồm việc chuyển đổi mã hoá và triệt tiếng

vọng.

• Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các luông thông tin giữa mạng IP

và mạng SCN.

• Bảo mật thông tin: đảm bảo tính riêng tư của kênh thông tin kết nối với

GW.

• Kết cuối chuyển mạch kênh: bao gồm tất cả các phần cứng và giao diện

cần thiết để kết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh, nó phải bao gồm các

bộ mã hoá và giải mã PCM luật A và PCM luật µ.

• Kết cuối chuyển mạch gói: chứa tất cả các giao thức liên quan đến việc

kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói bao gồm các bộ mã

hoá/giải mã có thể sử dụng được. Theo chuẩn H.323 thì nó bao gồm

RTP/RTCP và các bộ mã hoá giải mã như G.711, G.723.1, G.729…

20

• Giao diện với mạng SCN: Kết cuối các kênh mang (ví dụ như DSO) từ

mạng SCN và chuyển nó sang trạng thái có thể điều khiển bởi chức

năng xử lý kênh thông tin.

• Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN: chuyển đổi giữa

kênh mang thông tin thoại, fax, dữ liệu của SCN và các gói dữ liệu

trong mạng chuyển mạch gói. Nó cũng thực hiện chức năng xử lý tín

hiệu thích hợp ví dụ như: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, triệt

khoảng lặng, mã hoá, chuyển đổi tín hiệu fax và điều tiết tốc độ modem

tương tự. Thêm vào đó, nó cũng thực hiện chuyển đổi giữa tín hiệu

DTMF trong mạng SCN và các tín hiệu thích hợp trong mạng chuyển

mạch gói khi mà các bộ mã hoá tín hiệu thoại không mã hoá tín hiệu

DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN cũng có

thể thu thập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi

cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.

• OA&M: vận hành, quản lý và bảo dưỡng, thông qua các giao diện logic

cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi

tới các phần tử quản lý hệ thống.

• Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.

• Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.

b. Media Gateway Controler: MGC

Mỗi GW có phần điều khiển được gọi là Media Gateway Controler (MGC)

đóng vai trò phần tử kết nối MGW, SGW và GK. Nó cung cấp các chức năng xử lý

cuộc gọi cho GW, điều khiển MGW, nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW và thông

tin báo hiệu từ IP từ GK.

MGWC có thể bao gồm các khối chức năng sau:

• Chức năng GW H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0.

• Chức năng GW H.245: truyền và nhận các bản tin H.245.

• Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng của người sử dụng

thiết bị hoặc phần tử mạng.

• Chức năng điều khiển GW chấp nhận luồng dữ liệu: cho phép hoặc

không cho phép một luồng dữ liệu.

21

• Báo hiệu chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các loại báo hiệu cuộc gọi có

thể thực hiện bởi các đầu cuối trong mạng. Ví dụ như theo chuẩn H.323

thì bao gồm: H.225.0, Q.931, H.225.0 RAS và H.245. Đối với một đầu

cuối H.323chỉ nhận thì nó bao gồm H.225.0 RAS mà không bao gồm

H.245.

• Giao diện báo hiệu chuyển mạch gói: kết cuối giao thức báo hiệu

chuyển mạch gói (ví dụ như H.323, UNI, PNNI). Nó chỉ lưu lại vừa đủ

các thông tin trạng thái để quản lí giao diện. Về thực chất, giao diện báo

hiệu chuyển mạch gói trong MGWC không kết nối trực tiếp với MGW

như là các thông tin truyền từ MGWC tới MGW thông qua chức năng

điều khiển cuộc gọi.

• Điều khiển GW: bao gồm các chức năng điều khiển kết nối logic, quản

lý tài nguyên, chuyển đổi giao diện (ví dụ như từ SS7 sang H.225.0).

• Giám sát tài nguyên từ xa: bao gồm giám sát độ khả dụng của các kênh

trung kế của MGW, giải thông và độ khả dụngcủa mạng IP, tỉ lệ định

tuyến thành công cuộc gọi.

• Quản li tài nguyên MGW: cấp phát tài nguyên cho MGW.

• Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu

mạng SCN trong phối hợp hoạt động với SGW.

• Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu

và các bản thông tin truyền và nhận.

• Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra

thiết bị ngoại vi.

• OA&M: vận hành, quản lí và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic

cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi

tới các phần tử quản lí hệ thống.

• Chức năng quản lí: giao diện với hệ thống quản lí mạng.

• Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.

MG và MGC khác nhau ở các phần tử tài nguyên mức thấp và mức cao. MGC

chịu trách nhiệm quản lý các tài nguyên mức cao, nó có thể hiểu được tính sẵn sang

của các tài và quyết định sử dụng chúng một cách hợp lý (ví dụ như các bộ triệt tiếng

22

vọng được đặt trong GW VoIP chịu sự quản lí của MGC). MG chịu trách nhiệm quản

lý các tài nguyên mức thấp như là các thiết bị phần cứng để chuyển mạch và xử lý

luồng thông tin trong một GW.

c. Signalling Gateway: SGW

SGW cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng SCN. Nó có thể hỗ trợ

chức năng kênh báo hiệu giữa mạng IP (ví dụ như H.323) hoặc báo hiệu trong mạng

SCN (ví dụ như R2, CCS7).

SGW có thể bao gồm các khối chức năng sau:

• Kết nối các giao thức điều khiển cuộc gọi SCN.

• Kết nối báo hiệu từ mạng SCN: phối hợp hoạt động với các chức năng

báo hiệu của MGWC.

• Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP với báo hiệu

mạng SCN khi phối hợp hoạt động với MGWC.

• Bảo mật kênh báo hiệu: bảo đảm tính bảo mật của kênh báo hiệu từ

GW.

• Chức năng thông báo: ghi các bản tin sử dụng, xác định và ghi các bản

tin thông báo ra thiết bị ngoại vi.

• OA&M: vận hành, quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic

cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi

tới các phần tử quản lý hệ thống.

• Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.

• Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết nối mạng chuyển mạch gói.

SG sẽ làm nhiệm vụ phân tích và chuyển các bản tin báo hiệu trong mạng

PSTN vào mạng H.323. Các bản tin báo hiệu như ISUP, SCCP, TSUP được chuyển

đổi thành dạng hợp lý tại GW báo hiệu và chuyển vào mạng IP.

2.1.5.3 Gatekeeper H.323: GK

Gatekeeper là một thực thể tuỳ chọn trong mạng H.323 để cung cấp các chức

năng biên dịch địa chỉ và điều khiển truy nhập mạng cho các thiết bị đầu cuối H.323,

các Gateway và các MCU. Ngoài ra, Gatekeepr cũng có thể cung cấp các dịch vụ

khác cho các phần tử mạng trên như quản lý băng thông hay định vị các Gateway.

23

Hình 2.8 Mỗi GK quản lý một vùng mạng H.323.

Về mặt logic, Gatekeeper là một thiết bị độc lập nhưng trong thực tế nó thường

được tích hợp với các phần tử mạng khác trong cùng một thiết bị vật lý. Mỗi GK quản

lý một vùng mạng, nếu trong mạng có một GK thì các điểm cuối phải đăng ký và sử

dụng các dịch vụ do nó cung cấp. Một vùng mạng H.323 được hiểu như một tập hợp

các node như đầu cuối, Gateway hay MCU. Một vùng được quản lý bởi một GK và

các điểm cuối trong mạng phải đăng ký với GK này.

Hình 2.9 Mô hình giao thức và chức năng của GK.

Khi sử dụng Gatekeeper sẽ chỉ có duy nhất một Gatekeeper trong một vùng

H.323 tại bất kỳ thời điểm nào cho dù có nhiều thiết bị có thể cung cấp chức năng này

ở trong vùng đó. Nhiều thiết bị cung cấp chức năng báo hiệu RAS cho Gatekeeper

được đề cập đến như là các Gatekeeper dự phòng.

24

Gatekeeper cung cấp các dịch vụ cơ bản sau đây:

• Biên dịch địa chỉ: GK có thể biên dịch từ địa chỉ định danh sang địa chỉ

truyền tải. Điều đó được thực hiện bằng một bảng biên dịch. Bảng này

thường xuyên được cập nhật bằng các bản tin đăng ký của các điểm

cuối trong vùng quản lý của Gatekeeper.

• Điều khiển đăng nhập: GK quản lý quá trình truy nhập mạng của các

điểm cuối bằng các bản tin H.225.0.

• Điều khiển băng thông: GK quản lý băng thông của mạng bằng các bản

tin H.225.0.

• Quản lý vùng: GK sẽ cung cấp các chức năng trên cho các đầu cuối

được đăng ký với nó.

Ngoài ra, Gatekeeper còn cung cấp một số dịch vụ tuỳ chọn khác:

• Báo hiệu điều khiển cuộc gọi: GK quyết định có tham gia vào quá trình

báo hiệu cho cuộc gọi hay không.

• Cấp phép cho cuộc gọi: GK GK quyết định có cho phép cuộc gọi được

tiến hành hay không.

• Quản lý băng tần

• Quản lý cuộc gọi

• Sửa đổi địa chỉ định danh

• Biên dịch số được quay: GK sẽ chuyển các số được quay sang số E.164

hay số mạng riêng.

• Quản lý cấu trúc dữ liệu

25

Hình 2.10 Gatekeeper thông tin với các thành phần trong mạng.

2.1.5.4 Khối điều khiển đa điểm H.323: MCU

MCU là một điểm cuối trong mạng để cung cấp khả năng truyền thông hội

nghị cho ba điểm hay nhiều thiết bị đầu cuối và các Gateway tham gia một hội nghị

đa điểm. Nó cũng có thể kết nối hai thiết bị đầu cuối trong một hội nghị điểm-điểm

mà sau đó có thể phát triển thành một hội nghị đa điểm. MCU bao gồm hai phần: một

bộ điều khiển đa điểm (MC) bắt buộc và một bộ xử lý đa điểm (MP) tuỳ chọn.

MC cung cấp các chức năng điều khiển để hỗ trợ các hội nghị giữa ba hay

nhiều điểm cuối tham gia một hội nghị đa điểm. Nó thực hiện trao đổi khả năng với

mỗi điểm cuối trong một hội nghị. MC gửi một tập khả năng tới các điểm cuối để chỉ

thị mô hình hoạt động mà chúng có thể sử dụng. MC cũng có thể sửa lại tập các khả

năng để gửi tới các thiết bị đầu cuối khi các đầu cuối tham gia hay ra khỏi hội nghị

hay vì một lý do nào khác.

MP nhận các dòng audio, video và data từ các điểm cuối trong một hội nghị đa

điểm. Nó sẽ xử lý tập trung các luồng phương tiện này và trả lại chúng cho các diểm

cuối. Nó có thể thực hiện các chức năng như trộn, chuyển mạch, hay các xử lý khác

dưới sự điều khiển của MC. MP có thể xử lý một luồng phương tiện đơn lẻ hay nhiều

luồng phương tiện phụ thuộc vào kiểu của hội nghị được hỗ trợ.

Hình 2.11 Mô hình giao thức của MCU.

Thành phần của khối điều khiển đa điểm gồm:

26

• Bộ điều khiển đa điểm: cung cấp chức năng điều khiển.

• Bộ xử lý đa điểm: thu nhận và xử lý các dòng thoại, video hoặc dữ liệu.

2.1.6 Ngăn xếp giao thức H.323

H.323 là một tập hợp của nhiều giao thức còn được gọi là họ giao thức H.323

mô tả quá trình truyền multimedia qua mạng gói. Nhìn chung, các thủ tục truyền báo

hiệu trong khuyến nghị H.323 đều dựa trên ngăn xếp giao thức sau:

Các bản tin điều khiển (như là các bản tin báo hiệu Q931, các bản tin thay đổi

khả năng H.245) được mang bởi lớp TCP tin cậy. Điều này đảm bảo rằng các thông

tin quan trọng sẽ được truyền lại nếu cần thiết và có thể khôi phục chính xác tại đầu

thu. Bản tin giao thức RAS, luồng media có thể truyền qua giao thức UDP vì đây là

giao thức truyền không tin cậy, nó không có các thủ tục kiểm tra chặt chẽ và truyền

lại thông tin như TCP, do đó nó phù hợp với các luồng thông tin media vốn không

yêu cầu tính an toàn cao như dữ liệu nhưng lại yêu cầu chặt chẽ về tính thời gian thực

Các luồng media thì được truyền qua lớp giao thức UDP không tin cậy và được

quản lý dựa trên 2 giao thức thời gian thực RTP và RTCP. RTP cung cấp chức năng

truyền tải mạng end-to-end phù hợp với các ứng dụng chuyển đổi thời gian thực như

audio, video qua các dịch vụ mạng đơn điểm hay đa điểm. RTP không chỉ ra nguồn

tài nguyên dành riêng và không đảm bảo mức chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ thời

gian thực, việc này được đảm bảo bằng giao thức điều khiển thời gian thực (RTCP).

RTCP cho phép giám sát luồng lưu lượng phân tán trong mạng và thực hiện các chức

năng điều khiển luồng và nhận dạng luồng cho các lưu lượng thời gian thực.

27

Hình 2.12 Ngăn xếp giao thức H.323.

2.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP

2.2.1 Giới thiệu

Giao thức khởi tạo phiên SIP (Secssion Initiation Protocol) là giao thức điều

khiển báo hiệu thuộc lớp ứng dụng được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các

phiên multimedia hay các cuộc gọi qua mạng nền IP. SIP được sử dụng để thiết lập

điều khiển và xoá bỏ cuộc gọi. SIP liên kết với các giao thức IETF khác như SAP

(giao thức thông báo phiên), SDP (giao thưc mô tả phiên), RSVP (giao thức giữ trước

tài nguyên), RTP (giao thức truyền tải thời gian thực), RTSP (giao thức phân phối

dòng tin đa phương thức) cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ VoIP. Cấu trúc SIP

tương tự như cấu trúc HTTP (Giao thức Client - Server) bao gồm tập hợp các yêu cầu

được gửi từ SIP client tới SIP server. Server xử lý các yêu cầu này và trả lời client,

một bản tin trả lời cùng với các bản tin liên kết với nó gọi là một SIP transaction.

SIP cũng có thể kết hợp với các giao thức báo hiệu và thiết lập cuộc gọi khác.

Theo cách đó, một hệ thống đầu cuối dùng SIP để xác định địa chỉ hợp lệ của một hệ

thống và giao thức từ một địa chỉ gửi đến là giao thức độc lập. Ví dụ, SIP có thể dùng

để chỉ ra rằng người tham gia có thể thông qua H.323, cổng H.245, địa chỉ người

dùng rồi dùng H.245 để thiết lập cuộc gọi.

SIP hỗ trợ 5 dịch vụ trong việc thiết lập và kết thúc các phiên truyền thông:

• Định vị người dùng: xác định vị trí của người dùng tiến hành hội thoại.

• Năng lực người dùng: xác định các phương thức và các tham số tương

ứng trong hội thoại.

• Xác định những người sẵn sàng tham gia hội thoại.

• Thiết lập các tham số cần thiết cho cuộc gọi.

• Điều khiển cuộc gọi: bao gồm cả quá trình truyền và kết thúc cuộc gọi.

SIP là một giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đích thực hiện một hệ

thống có khả năng truyền qua môi trường mạng IP. SIP được định nghĩa như một

Client-Server trong đó các yêu cầu được bên gọi (bên Client) đưa ra và bên bị gọi

(Server) trả lời nhằm đáp ứng yêu cầu của bên gọi. SIP sử dụng một số kiểu bản tin

và trường mào đầu giống HTTP, xác định thông tin theo mào đầu cụ thể giống như

giao thức được sử dụng trên Web.

28

2.2.2 Các thành phần của hệ thống SIP

Có 3 thành phần : SIP terminal, SIP servers và SIP Gateway.

Hình 2.13 Các thành phần của hệ thống SIP.

2.2.2.1 Đầu cuối thông minh SIP

User Agent (UA): là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là một máy điện

thoại SIP, có thể là máy tính chạy phần mềm SIP.

• UAC (User Agent Client) là một ứng dụng chủ gọi, nó khởi đầu và gửi

bản tin yêu cầu SIP.

• UAS (User Agent Server) nó nhận và trả lời các yêu cầu SIP, nhân danh

các server, chấp nhận, chuyển hoặc từ chối cuộc gọi.

• UAC và UAS đều có thể kết thúc cuộc gọi.

2.2.2.2 SIP Server

SIP server thực hiện các chức năng của hệ thống SIP trong mạng như: điều

khiển, quản lý cuộc gọi, trạng thái người dùng.

Proxy Server: là phần mềm trung gian hoạt động cả như Server và Client để

thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác. Tất cả các yêu cầu được xử lý tại

chỗ bởi Proxy Server nếu có thể, hoặc được chuyển cho các máy chủ khác. Trong

trường hợp Proxy Server không trực tiếp đáp ứng các yêu cầu này thì Proxy Server sẽ

thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển đi.

Location Server: là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những

vị trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server.

Redirect Server: là phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP

sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối. Không giống như Proxy Server,

29

Redirect Server không bao giờ hoạt động như một đầu cuối tức là không gửi đi bất cứ

yêu cầu nào, Redirect Server cũng không nhận hoặc huỷ bỏ cuộc gọi.

Registrar Server: là phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký REGISTER. Trong

nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh như xác

nhận người sử dụng. Thông thường Registrar Server được cài đặt cùng với Proxy

Server hoặc Redirect Server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao. Mỗi lần đầu cuối

được bật lên (thí dụ máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với

Server. Nếu đầu cuối cần thông báo cho Server về địa điểm của mình thì bản tin

REGISTER cũng được gửi đi. Nói chung, các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại

một cách định kỳ.

2.2.2.3 SIP Gateway

Các Gateway thực hiện chức năng Internetworking giữa hệ thống SIP với các

mạng khác.

2.3 So sánh giữa H.323 và SIP

SIP là một giao thức tương đối mới so với H.323, do đó nó tránh được một số

khuyết điểm và có nhiều ưu điểm hơn H.323 trong ứng dụng cho VoIP. Do H.323

được thiết kế ngay từ đầu là sử dụng cho ATM và ISDN, do đó nó không phù hợp để

điều khiển lưu lượng thoại qua mạng IP. Phiên bản gần đây nhất của H.323 là Version

3 mới hỗ trợ cho IP. H.323 vốn đã phức tạp với các mào đầu rất lớn và do đó không

hiệu quả trong mạng IP là nơi mà yếu tố băng tần là vô cùng quan trọng.

Mặt khác SIP được thiết kế cho Internet là loại hình mạng best effort nên nó có

khả năng đánh địa chỉ tốt hơn và tránh được sự phức tạp mở rộng khi phạm vi của các

mạng viễn thông ngày càng được mở rộng. SIP gọn nhẹ và phổ thông gần giống như

giao thức HTTP trên Internet. H.323 sử dụng mã hoá nhị phân cho các bản tin dạng

Binary trên nền tảng cấu trúc ASN.1 còn SIP là giao thức dựa trên nền tảng text như

HTTP.

H.323 đưa ra phương pháp đánh địa chỉ, kỹ thuật phát hiện vòng trong việc tìm

kiếm các tên miền phức tạp, chức năng này bị giới hạn và khó mở rộng khi phạm vi

mạng tăng nhanh. Điều này gây khó khăn trong việc giám sát trạng thái các bản tin.

Tuy nhiên SIP có chức năng rất hiệu quả trong việc sử dụng tuyến đường lưu trong

Header bản tin SIP và do đó có thể xử lý dễ dàng các bản tin lỗi. Bảng sau chỉ ra sự

khác biệt giữa H.323 và SIP.

30

Đặc điểm H.323 SIPCấu trúc Ngăn xếp Phần tửĐộ phức tạp Phức tạp Đơn giảnTổ chức phát triển ITU IETFMã hoá Nhị phân (ASN.1) Text (HTTP)Tính điều khiển cuộc gọi Có CóTính điều khiển được Có KhôngGiao thức kèm theo H.225,H.245,H.450 SDP,HTTP,MIMEDịch vụ Cung cấp bởi GK Cung cấp bởi ServerGiao thức truyền tải thời gian thực RTP RTP

2.4 Các loại hình dịch vụ thoại qua IP

Truyền thông thoại qua môi trường Internet chứ không qua môi trường PSTN

như thông thường đã được Vocaltec hiện thực hoá lần đầu tiên vào tháng 2 năm 1995

khi Vocaltec đưa ra phần mềm điện thoại internet. Phần mềm này được thiết kế cho

nền máy tính cá nhân PC 486/33 MHz (hoặc cao hơn) có trang bị card âm thanh, loa,

micro thoại và modem, phần mềm thực hiện nén tín hiệu thoại và chuyển đổi thành

các gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường Internet. Tuy nhiên, việc truyền thoại qua

Internet giữa hai máy PC này chỉ thực hiện được khi cùng đang sử dụng phần mềm

thoại Internet.

Sau đó một thời gian ngắn, điện thoại Internet đã phát triển nhanh chóng.

Nhiều nhà phát triển phần mềm đã đưa ra phần mềm điện thoại PC, nhưng quan trọng

hơn là các Gateway Server đã được sử dụng đóng vai trò là giao diện giữa Internet và

PSTN. Với trang bị các card xử lý âm thanh, các Gateway Server này cho phép khách

hàng có thể truyền thông thông qua các máy điện thoại thông thường.

Ban đầu, chỉ với sự mới lạ, điện thoại Internet đã cuốn hút được ngày càng

nhiều khách hàng bởi sự tiết kiệm rất hiệu quả giá thành cuộc gọi do nó đem lại so với

cuộc gọi thoại truyền thống. Khách hàng có thể tránh được các chi phí cho thoại

đường dài bằng cách thực hiện cuộc gọi qua mạng Internet với chi phí tương ứng với

chi phí truy nhập Internet.

Tất nhiên, so với mạng PSTN thì điện thoại Internet còn phải giải quyết các

vấn đề như độ tin cậy, chất lượng dịch vụ thoại, đó là những yêu cầu mà khách hàng

mong đợi giống như các cuộc gọi trong PSTN. Tuy nhiên, tại thời điểm hiện nay, vấn

đề chủ yếu vẫn là giới hạn về độ rộng băng tần dẫn đến mất gói. Trong truyền thông

thoại, việc mất mát gói tin sẽ dẫn đến những ngắt quãng, khoảng lặng trong cuộc đàm

31

thoại, dẫn đến sự cắt đoạn cuộc đàm thoại, đó là điều không mong muốn đối với

khách hàng và khó có thể chấp nhận trong thông tin thương mại.

Các cuộc gọi thông qua mạng PSTN nội hạt đến Gateway Server gần nhất, tại

đó, tín hiệu thoại được số hoá (nếu chưa số hoá), nén vào các gói tin IP và chuyển lên

Internet để truyền tải đến Gateway ở phía đầu cuối thu. Với việc hỗ trợ cho cả các

cuộc thoại PC-to-telephone, telephone-to-PC và telephone-to-telephone, điện thoại

Internet đã chiếm được vai trò quan trọng trong hướng phát triển tiến tới tích hợp các

mạng thoại và mạng dữ liệu. Như vậy, về nguyên tắc các dịch vụ thoại qua giao thức

IP bao gồm một số loại sau đây:

• Máy điện thoại tới máy điện thoại (Phone to Phone).

• Máy tính tới máy điện thoại (PC to Phone).

• Máy tính tới máy tính (PC to PC).

2.4.1 Phone to phone

Trong loại hình dịch vụ này, bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng điện thoại

thông thường. Gateway ở mỗi phía làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu thoại PCM 64 Kbps

thành các gói tin IP và ngược lại. Các gói tin này được gửi từ bên nói tới bên nghe

trong một mạng gói hoạt động dựa trên giao thức IP.

Hình 2.14 Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại.

2.4.2 PC to phone

Trong loại hình dịch vụ này, người gọi sử dụng một máy tính đa phương tiện

để thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao cố định PSTN hoặc thuê bao di động

thông thường. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông qua máy tính được đóng gói vào

các gói tin IP truyền qua mạng IP tới Gateway. Tại đó, các gói tin IP được chuyển đổi

thành tín hiệu 64 Kbps thông thường và chuyển tới tổng đài nội hạt của thuê bao bị

gọi. Sau đó, chuyển tới máy điện thoại của thuê bao bị gọi.

32

Hình 2.15 Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại.

2.4.3 PC to PC

Trong loại hình dịch vụ này, hai PC có thể được kết nối trực tiếp với nhau

trong cùng một mạng IP hay giữa các mạng IP với nhau thông qua một mạng trung

gian khác (như ISDN/PSTN). Trong các kết nối này, các PC đóng vai trò như các đầu

cuối VoIP. Nó là một máy tính đa phương tiện gồm sound card, loa, micro...và có

phần mềm phục vụ dịch vụ thoại Internet. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông

thường qua máy tính đa phương tiện được đóng vào các gói IP và truyền qua mạng.

Hai đầu cuối có thể ở trong cùng một mạng IP hoặc thuộc các mạng IP khác nhau.

Trong trường hựop thứ hai, các mạng IP có thể được kết nối với nhau qua một mạng

trung gian. Mạng này có thể là ISDN, PSTN hay Internet.

33

Hình 2.16 Kết nối từ máy tính tới máy tính.

34

2.5 Giới thiệu về mạng VoIP Việt Nam

2.5.1 Tổng quan về mạng VoIP của Việt Nam

Hoà cùng xu hướng phát triển của nền viễn thông thế giới, trong những năm

gần đây mạng viễn thông Việt Nam đã phát triển một cách nhanh chóng đặc biệt là

công nghệ IP. Năm 2000, dịch vụ điện thoại qua mạng IP đã được công ty viễn thông

quân đội triển khai thử nghiệm. Tháng 7/2001, Vietel và VNPT đã chính thức được

Tổng cục Bưu điện cấp phép để khai thác loại hình dịch vụ này trong phạm vi trong

nước và quốc tế. Hiện nay, dịch vụ 171 liên tỉnh và quốc tế đã có mặt tại tất cả các

tỉnh trong cả nước. Đây là một dịch vụ dựa trên mạng gói IP với giá cước rẻ và chất

lượng có thể chấp nhận được bên cạnh dịch vụ thoại truyền thống PSTN. Sự ra đời

của VoIP đã cho phép khách hàng có nhiều sự lựa chọn hơn khi sử dụng các dịch vụ

của mạng viễn thông. Triển khai dịch vụ VoIP là một bước tiến quan trọng trong quá

trình nâng cấp mạng viễn thông và xây dựng mạng thế hệ sau. Phần này sẽ trình bày

một cách tóm lược về tình hình triển khai mạng và dịch vụ VoIP ở nước ta.

2.5.1.1 Phần mềm đầu cuối

Phần mềm đầu cuối là một thành phần cơ bản để một đầu cuối máy tính kết nối

mạng có thể tham gia vào một cuộc gọi điện thoại Internet. Mặc dù mới ra đời chưa

lâu nhưng ngày càng có nhiều chương trình cho phép thực hiện các cuộc gọi điện

thoại qua Internet. Tại Việt Nam, dịch vụ điện thoại Internet mới chính thức được Bộ

Bưu Chính Viễn Thông cho phép triển khai từ ngày 1/7/2003 và mới được phép cung

cấp các dịch vụ điện thoại Internet quốc tế. Các chương trình phần mềm được sử dụng

phổ biến hiện nay là các chương trình do các hãng sản xuất lớn và có kinh nghiệm lâu

năm trong lĩnh vực sản xuất phần mềm. Trong đó, điển hình là các chương trình như

Personal Edition V1.01 của Free Tel, Internet Connection Phone 2.0 của IBM,

Internet Phone với video 4.5 của VocalTec, Netscape CoolTalk 3.0 đi kèm với trình

duyện Netscape Navigator 3.0 và NetMeeting 2.0 đi kèm với trình duyệt Internet

Exploer 4.0 của Microsoft. Đa số những chương trình này cho phép người dùng đàm

thoại miễn phí và chỉ mất cước truy nhập Internet. Với một số chương trình còn cho

phép dùng chung tài liệu trên màn hình, truyền nhận file hay điều khiển các cuộc điện

đàm giữa ba người cũng như sử dụng thêm camera để có thể nhìn thấy nhau khi đàm

thoại.

35

Bảng dưới đây sẽ đưa ra một số phần mềm tiêu biểu và trang Web liên kết với

chúng:

TT Tên sản phẩm URL1 VocalTec Internet Phone http://www.vocaltec.com2 TeleVox http://www.voxware.com3 NetMetting http://www.microsoft.com/netmeeting 4 Intel Internet Video Phone http://www.intel.com5 CU-SeeMe http://www.wpine.com6 CoolTalk http://www.netscape.com7 WebPhone http://www.netspeak.com8 FreeTel http://www.freetel.com9 VDOPhone http://www.vdo.net10 Net2Phone http://www.net2phone.com

Bảng 3.1 Một số chương trình thoại Internet điển hình.

2.5.1.2 Sản phẩm Gateway

Gateway là một thiết bị không thể thiếu để kết nối mạng VoIP với các mạng

dịch vụ khác, mà phổ biến hiện nay là mạng PSTN. Nhìn chung, Gateway được xây

dựng dựa trên 5 cấu hình cơ bản:

Gateway được xây dựng dựa trên server PC sử dụng card âm thanh: đây

là cấu hình đơn giản nhất nên giá thành rẻ. Tuy nhiên, card âm thanh

không có khả năng hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực và không có chức

năng nén và giãn các luồng tín hiệu âm thanh do đó chất lượng thoại

không cao, đặc biệt là độ trễ lớn. Ngoài ra, card âm thanh còn khó cài đặt

và không được chuẩn hoá nên sẽ bị phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị.

Gateway được xây dựng dựa trên server PC sử dụng card xử lý tín hiệu

số chuyên dụng cho Internet: loại Gateway này có nhiều ưu điểm nổi bật

so với loại trên như các bộ xử lý tín hiệu số chuyên dụng sẽ có khả năng

thay thế CPU thực hiện các chức năng lấy mẫu, nén và truyền tín hiệu

tiếng nói tạo điều kiện cho CPU chỉ phải thực hiện các chức năng xử lý

thời gian thực và điều khiển cuộc gọi. Do đó, chất lượng thoại được cải

thiện, độ trễ giảm và cho phép PC có thể phục vụ đồng thời nhiều cuộc

gọi hơn. Trong khi đó, giá thành cũng khá rẻ nên loại này khá được ưa

chuộng.

36

Gateway gắn với một phần tử của mạng nội bộ (như router, hub

hayPABX): đây là loại Gateway được thiết kế cho mạng nội bộ, hãng

Cisco là một nhà sản xuất Gateway hàng đầu đã bổ sung thêm chức năng

của Gateway H.323 vào các router đầu cuối tốc độ cao của họ. Giải pháp

này cho phép thực hiện cả hai chức năng của mạng máy tính và của dịch

vụ thoại VoIP trong cùng một thiết bị.

Gateway được xây dựng dựa trên card đa dụng NIC với khả năng ghép

nối với mạng điện thoại: loại Gateway này thích hợp để thực hiện các

dịch vụ thoại Internet cho các nhóm cá nhân nhỏ với giá thành rẻ hơn rất

nhiều so với các loại trên trong đó sử dụng card NIC là loại card chuyên

dụng được thiết kế cho thoại Internet.

Gateway độc lập cho mạng thoại Inteternet: đây là loại Gateway phục vụ

cho mạng công cộng, nó được kết nối trực tiếp với các tổng đài điện

thoại và cơ sở hạ tầng của mạng Internet.

Hiện nay trên mạng VoIP của các nhà cung cấp dịch vụ của Việt Nam cũng sử

dụng các loại cấu hình trên. Trong đó, mạng VoIP thử nghiêm của VNPT do VDC

quản lý được xây dựng theo hệ thống của Cisco. Các Gateway thuộc họ Cisco 3882

thực hiện chức năng kết nối với mạng PSTN. Đây là loại Gateway được cấu hình theo

kiểu sử dụng card thoại tích hợp với router và có cấu trúc DSP. Giao diện kết nối là

tín hiệu tương tự, cho phép xử lý 12 cuộc gọi đồng thời. Nó được thiết kế tuân theo

chuẩn H.323 và sử dụng chuẩn mã hoá G.729 cho tốc độ bít sau mã hoá là 7,9 kbps.

Nó có khả năng thu phát tín hiệu DTMF và không kiểm tra mức ưu tiên.

Mạng VoIP thử nghiệm của Vietel sử dụng Gateway của hãng Lucent. Đây là

loại Gateway sử dụng cấu hình tích hợp card thoại cho PC server, cấu trúc DSP, cho

phép giao diện với tín hiệu tương tự hay các luồng số E1/T1, PRI. Nó có khả năng

phục vụ 96 cuộc gọi đồng thời cho các cuộc gọi thoại hay fax. Gateway này tuân theo

chuẩn H.323 và mã hoá tín hiệu theo chuẩn G.723.1 cho tốc độ bít sau mã hoá là 5,3

kbps. Nó hỗ trợ bộ đệm trượt đồng bộ và có khả năng thu phát DTMF cũng như kiểm

tra mức ưu tiên.

2.5.1.3 Thị trường kinh doanh dịch vụ

37

Do ưu điểm về giá thành rẻ và các dịch vụ mở rộng, dịch vụ VoIP và điện thoại

Internet mặc dù mới được triển khai đã và đang chiếm được một thị phần đáng kể

trong các cuộc gọi đường dài và quốc tế. Các dịch vụ này đã thu hút hầu hết các đối

tượng sử dụng như thuê bao gia đình, các doanh nghiệp tư nhân, các tổ chức và cơ

quan nhà nước...

Trên thị trường viễn thông thế giới, lưu lượng thoại đã tăng một cách chóng mặt

theo từng năm: năm 1997 trên thế giới chỉ có xấp xỉ 8 triệu phút điện thoại đường dài

VoIP, thì năm 1998 đã tăng lên tới 150 triệu phút, năm 1999 là 1,7 tỷ phút và năm

2000 đã lên tới 3,7 tỷ phút. Tại thị trường châu á đã có sự bùng nổ trong thị trường

VoIP. Theo các hãng phân tích viễn thông Yankee Group thì lưu lượng VoIP quốc tế

ở châu á năm 2000 đạt 969 triệu phút, năm 2002 vượt qua con số 1 tỷ phút và năm

2003 dự tính sẽ đạt khoảng 4,72 tỷ phút, chiếm khoảng 12% lưu lượng thoại quốc tế

gọi đi tại khu vực này.

Tại Việt Nam, từ ngày 1/7/2001 Tổng Cục Bưu Điện đã cho phép Vietel và

VNPT chính thức khai thác dịch vụ điện thoại đường dài trong nước qua giao thức IP,

gọi tắt là VoIP và cho phép VNPT khai thác dịch vụ VoIP quốc tế. Ngày 1/7/2003 Bộ

Bưu Chính Viễn Thông đã chính thức cho phép các nhà cung cấp dịch vụ khai thác

dịch vụ điện thoại qua Internet quốc tế. Cho đến nay, đã có 4 nhà cung cấp dịch vụ

được phép cung cấp dịch vụ VoIP đường dài đó là VNPT với dịch vụ 171 và 1717,

Vietel với dịch vụ 178, SPT với dịch vụ 177 và ETC với dịch vụ 179. Các nhà cung

cấp dịch vụ đã triển khai mạng VoIP trong hầu hết các tỉnh trong cả nước. Mạng VoIP

171 của tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam đã phủ được tất cả 61 tỉnh trong

cả nước và cho phép tất cả các tỉnh thực hiện cuộc gọi 171 quốc tế. Mặc dù mới được

triển khai, nhưng tại nước ta dịch vụ thoại VoIP cũng đã chiếm được các thị phần

đáng kể.

2.5.2 Thực trạng triển khai VoIP ở Việt Nam

2.5.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng thoại

Ngành viễn thông Việt Nam tuy có xuất phát điểm rất thấp so với mặt bằng

chung của Viễn thông thế giới. Nhưng do chính sách phát triển đúng đắn của ngành

với chiến lược "đi tắt đón đầu" đã giúp cho nước ta có một cơ sở hạ tầng mạng vững

chắc có thể sánh ngang với cơ sở hạ tầng mạng của các nước hàng đầu trên thế giới,

đặc biệt là về cơ sở hạ tầng cho mạng thoại.

38

Về cơ bản, mạng thoại của nước ta được phân làm ba cấp: cấp cổng quốc tế do

VTI quản lý, cấp tổng đài Toll quốc gia do VTN quản lý và các tổng đài Host do các

Bưu điện tỉnh và thành phố quản lý. Ngoài ra, còn có hệ thống các tổng đài vệ tinh,

tổng đài độc lập được kéo tới các cụm có mật độ thuê bao lớn.

Tất cả các tổng đài đã được số hoá và phần lớn có hỗ trợ phần mềm và card giao

diện ISDN. Các tổng đài của nước ta hiện nay sử dụng hầu hết là các tổng đài

A100E10 của Alcatel sản xuất tại Pháp, EWSD của Siemens được sản xuất tại Đức

hay NEC của Nhật...

Hình 2.17 Thị phần các dịch vụ thoại đường dài.

Hệ thống mạng trung kế đã được quang hoá hoàn toàn. Tốc độ trung kế được

tổ chức dựa trên tiêu chuẩn châu Âu với tốc độ luồng cơ sở E1 là 2 Mbps. Mạng

đường trục đã được số hoá và quang hóa hoàn toàn với hệ thống SDH 2,5 Gbps và

gần đây đã đưa vào thử nghiệm hệ thống mạng đường trục quang tốc độ 20 Gbps.

39

Số hoá và quang hoá cũng đang được triển khai rất mạnh trong mạng truy

nhập. Mạng tích hợp số ISDN đã và đang phục vụ rất hiệu quả cho nhu cầu truyền số

liệu của đông đảo khách hàng, đặc biệt là các doanh nghiệp trong và ngoài nước.

Phương thức quay số được xây dựng theo chuẩn E.164 của ITU-T. Mỗi thiết bị

đầu cuối được xác định bằng một tổ hợp duy nhất: mã nước + mã vùng + số điện

thoại của thuê bao.

Như vậy, mạng thoại của nước ta đã có một cơ sở hạ tầng khá vững chắc. Tuy

nhiên so với các nước trên khu vực và trên thế giới, nước ta là một nước có cước phí

viễn thông khá cao. Do đó, đòi hỏi ngành viễn thông phải có các biện pháp nhằm

giảm dần cước phí của các dịch vụ viễn thông hiện nay đồng thời đưa ra các dịch vụ

mới có giá cả hấp dẫn hơn đối với khách hàng. Để thực hiện được các yêu cầu này thì

mạng gói sẽ là một sự lựa chọn để phát triển bổ sung có nhiều hứa hẹn.

2.5.2.2 Cơ sở hạ tầng mạng số liệu

Bên cạnh cơ sở hạ tầng khá tốt của mạng chuyển mạch kênh PSTN, ngành viễn

thông nước ta cũng đang ngày càng chú ý tới việc phát triển cơ sở hạ tầng mạng

truyền số liệu. Bên cạnh các mạng truyền số liệu riêng vừa và nhỏ, ngày 19/11/1997

nước ta đã chính thức tham gia hệ thống mạng Internet toàn cầu với hai cổng quốc tế

đặt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh tương ứng đi Hồng Kông và Singapo với

dung lượng quốc tế ban đầu chỉ là 10 Mbps và dung lượng trung kế Bắc Nam chỉ đạt

12 Mbps. Ngoài ra, ngành cũng thực hiện xây dựng mạng đường trục trên toàn quốc

được gọi là VietNam Net (VNN) do VDC quản lý.

Tới năm 2001 mạng Internet Việt Nam đã đạt tổng dung lượng là 42 Mbps.

Các kênh đi quốc tế được phân bố như sau: kênh 6Mbps đi Mỹ, kênh 16Mbps đi

Hồng Kông, kênh 2Mbps đi Nhật Bản, kênh 16 Mbps đi Singapore và kênh 2Mbps đi

Úc.

Tính tới tháng 9/2003, VDC đã phối hợp với các nhà cung cấp viễn thông của

Hồng Kông và Sigapo để nâng cấp tốc độ tại hai cổng quốc tế do tổ chức này quản lý

lên tới 290 Mbps.

Trên mạng VNN, các nút truy nhập cũng đã được đặt tại tất cả các tỉnh và

thành phố trong cả nước. Hệ thống mạng đường trục đã được quang hoá hoàn toàn và

mới được nâng cấp từ 2,5 Gbps lên 20 Gbps. Với cơ sở hạ tầng mạng số liệu hiện nay,

khách hàng có thể tham gia truy nhập mạng một cách trực tiếp hoặc gian tiếp qua

40

mạng truy nhập của PSTN. Họ có thể thuê riêng kênh truy nhập Internet hay truy

nhập thông qua phương thức quay số 1260, 1269...Bên cạnh đó, công nghệ mạng truy

nhập mới xDSL đã được thử nghiệm và đang được triển khai trên mạng lưới sẽ có

nhiều hứa hẹn và trong một tương lai gần. Như vậy với sự nâng cấp cả hạ tầng mạng

truy nhập, mạng đường trục và tốc độ tại các cổng quốc tế, mạng số liệu của nước ta

sẽ phát triển nhanh chóng để có thể đáp ứng được các nhu cầu đang bùng nổ của mọi

tầng lớp nhân dân, đồng thời hỗ trợ đắc lực cho mạng thoại truyền thống. Xu hướng

trong mạng thế hệ sau, mạng truyền số liệu sẽ dần dần thay thế hoàn toàn cho mạng

chuyển mạch kênh truyền thống PSTN trong một tương lai không xa.

2.5.2.3 Hệ thống mạng truyền dẫn đường trục

Hệ thống mạng truyền dẫn của nước ta bao gồm mạng cáp quang đường trục

có cấu hình Ring vu hồi, được cấu trúc từ bốn vòng Ring con:

Hà Nội - Hà Tĩnh (gồm cả Hà Đông và Hoà Bình).

Hà Tĩnh - Đà Nẵng.

Đà Nẵng - Quy Nhơn (và Đà Nẵng - Plâycu)

Quy Nhơn (và Plâycu) - TP Hồ Chí Minh.

Bên cạnh đó, còn có các tuyến liên tỉnh:

Các tuyến liên tỉnh xuất phát từ Hà Nội:

Hà Nội - Hải Dương - Hải Phòng - Quảng Ninh.

Hà Nội - Vĩnh Yên - Việt Trì - Yên Bái - Tuyên Quang - Thái Nguyên

- Bắc Cạn.

Hà Nội - Phủ Lý - Nam Định - Thái Bình - Hưng Yên - Hải Dương.

Hà Nội - Phủ Lý - Nam Định.

Các tuyến xuất phát từ TP Hồ Chí Minh:

HCM - Biên Hoà - Vũng Tàu.

HCN - Sông Bé - Đắc Lắc - Plây cu - Kon Tum.

HCM - Cần Thơ.

41

HCM - Tây Ninh.

Tuyến Đà Nẵng - Tam Kỳ.

Tuyến Quy Nhơn - Play cu - Kon Tum - Đắc Lắc.

Các tuyến xuất phát từ Cần Thơ:

Cần Thơ - Cao Lãnh - Long Xuyên - Rạch Giá.

Cần Thơ - Sóc Trăng - Minh Hải.

Các tuyến xuất phát từ Tiền Giang:

Tiền Giang - Bến Tre.

Tiền Giang - Trà Vinh.

Tuyến Bình Định - Gia Lai.

Các tuyến xuất phát từ Gia Lai

Tuyến Gia Lai - Kon Tum.

Tuyến Gia Lai - Đắc Lắc.

2.5.3 Mạng VoIP của VNPT và của doanh nghiệp hiện nay

2.5.3.1 Mạng VoIP của VNPT

Hệ thống mạng VoIP của Tổng công ty Bưu chính Viễn thông VNPT được

triển khai từ ngày 01/7/2001. Ban đầu hệ thống được giao cho VDC chịu trách nhiệm

quản lý và gần đây đã được chuyển giao cho VTN quản lý.

42

a. Cấu hình mạng thử nghiệm

Hình 2.18 Cấu hình mạng VoIP thử nghiệm của VNPT.

Hệ thống VoIP thử nghiêm của VNPT được xây dựng dựa trên hệ thống VoIP

của Cisco. Mạng được chia thành hai vùng được quản lý bởi hai Gatekeeper đang đặt

lần lượt tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Các thiết bị mạng là các

thiết bị của Cisco với các thiết bị cơ bản gồm:

Gateway A85300 thực hiện các chức năng chuyển đổi tín hiệu.

Router 3840 thực hiện các chức năng định tuyến các gói tin thoại.

Gatekeeper 3882 thực hiện các chức năng quản lý miền.

Bộ chuyển mạch IP 2948 thực hiện các chức năng chuyển mạch bản tin

IP.

Ngoài ra, mạng còn các thiết bị khác như các server để đảm bảo cung cấp các

dịch vụ hay kết nối với mạng intranet...

43

b. Triển khai mạng lưới

Mạng VoIP ở nước ta bắt đầu được triển khai từ ngày 01/7/2001 tại Hà Nội và

thành phố Hồ Chí Minh. Đến cuối năm 2001, số lượng các tỉnh được triển khai đã

nâng lên 10 tỉnh đó là:

Ngày 09/7 năm 2001 tại Hải Phòng và Cần Thơ

Ngày 28/8/2001 tại Đồng Nai và Quảng Ninh

Ngày 21/9/2001 tại Đà Nẵng và Bình Dương

Ngày12/11/2001 tại Đắc Lắk và Khánh Hoà.

Quá trình triển khai mạng VoIP được tiến hành theo phương thức mở rộng, bổ

sung. Các tỉnh có lưu lượng thoại đường dài lớn sẽ được ưu tiên triển khai trước rồi

mới đến các tỉnh có lưu lượng thoại đường dài thấp hơn. Các đối tượng có nhu cầu

gọi đường dài lớn hơn sẽ được ưu tiên cung cấp dịch vụ trước. Khi mới được triển

khai, phạm vi phục vụ của các cuộc gọi đường dài liên tỉnh bị giới hạn chỉ giữa các

khu vực và chưa cho phép thực hiện cuộc gọi trong phạm vi một khu vực. Các đối

tượng tham gia mới chỉ là các thuê bao điện thoại cố định và các điểm dịch vụ bưu

điện có người phục vụ. Sau nhiều lần triển khai mở rộng, tới ngày 22/9/2003 mạng

VoIP đã được phủ ở tất cả 61 tỉnh thành trong cả nước. Tất cả các thuê bao của 61

tỉnh thành có thể liên lạc được với nhau thông qua dịch vụ 171. Đồng thời từ ngày

01/10/2003 dịch vụ 171 đã được triển khai để cung cấp cho cả các máy card phone.

Về cơ bản, mạng VoIP của VNPT được triển khai thành hai giai đoạn dựa trên

hệ thống của hãng Siemens. Chức năng của các phần tử trong mạng như sau:

hiQ 4000 (Open Service Platform): là một thiết bị để xây dựng và triển

khai các dịch vụ giá trị gia tăng thông qua các giao diện lập trình ứng

dụng mở API.

hiQ 9200 (Softswitch): thực hiện chức năng chuyển mạch mềm. Đây là

thành phần trung tâm của hệ thống, nó điều khiển các thiết bị truy nhập,

các cổng trung kế, các máy chủ quản lý tài nguyên. hiQ 9200 cho phép

kết hợp các đặc điểm tốt nhất của mạng TDM hiện nay với các ưu điểm

của kiến trúc NGN dựa trên mạng gói trong tương lai. Một hiQ 9200 có

44

thể điều khiển đồng thời 10 triệu cuộc gọi với 1500 liên kết SS7 và

240.000 cổng trung kế tới các Gateway phương tiện.

Hình 2.19 Cấu hình mạng cơ bản của Siemens.

hiQ 20 (Routing and Registration Server): là máy chủ đăng ký và định

tuyến, có vai trò giống như một gatekeeper.

hiQ 30 (LDAP Server Configuration): thực hiện các chức năng cấu hình

máy chủ LDAP.

hiR 200 (OAM hiR200 IP Resource Server): máy chủ quản lý tài nguyên

IP.

Trong giai đoạn một, hệ thống mạng VoIP được xây dựng dựa trên nền tảng

của mạng truyền dẫn đường trục quốc gia và mạng truyền dẫn liên tỉnh trong đó bổ

sung thêm các thiết bị VoIP cần thiết (bao gồm Gateway và router) tại các bưu điện

tỉnh thành được triển khai như trong hình vẽ 2.20. Trong cấu hình này, tại mỗi địa

phương được triển khai dịch vụ VoIP sẽ được bổ sung thêm các thiết bị cơ bản bao

gồm: một Gateway VoIP (MG) làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu để tương thích giữa

mạng IP và mạng PSTN, một router (EXR) làm nhiệm vụ định tuyến các gói tin thoại

đã được đóng gói tại Gateway nguồn tới đúng Gateway đích tương ứng. Thông

thường, các thiết bị này được đặt gần tổng đài trung tâm tỉnh.

Tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, ngoài các thiết bị cơ bản (Gateway và

router) còn được trang bị thêm các phần tử khác để thực hiện các chức năng quản lý

và điều khiển cho toàn bộ mạng lưới bao gồm hiQ 4000 với một giao diện lập trình

mở cho phép xây dựng dịch vụ mới, hiQ9200 thực hiện chức năng chuyển mạch

45

mềm, hiR 200 thực hiện chức năng quản lý tài nguyên, hiQ 20/30 đóng vai trò của

gatekeeper và các firewall kết nối với cổng Internet quốc tế tại Singapo và Hồng

Kông. Ngoài ra tại Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh được trang bị các bộ

chuyển mạch đa lớp (Multilayer Switch) cho phép định hướng các bản tin theo hướng

đi tối ưu nhất.

Hình 2.20 Cấu hình mạng VoIP giai đoạn một của VNPT do VDC quản lý.

Trong cấu hình giai đoạn một, các router đặt tại các tỉnh được kết nối với các

router đặt tại các khu vực trung tâm (Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng)

các cuộc gọi đường dài giữa các miền sẽ phải thực hiện thêm hai khâu định tuyến tại

các router đặt tại khu vực trung tâm làm lãng phí tài nguyên mạng và tăng thời gian

trễ lan truyền.

Mạng VoIP giai đoạn hai đã được triển khai và lên cấu hình và sẽ được trên

mạng lưới . Nó được mô tả trong hình 2.21. Khi so sánh cấu hình kết nối của hai giai

46

đoạn triển khai mạng VoIP của VNPT sẽ nhận thấy rằng sự khác nhau cơ bản của hai

cấu hình này đó là sự kết nối giữa hệ thống VoIP của các tỉnh tới hệ thống mạng

đường trục. Trong cấu hình của giai đoạn hai, các router của các tỉnh sẽ được kết nối

trực tiếp với các cổng giao tiếp quang của hệ thống mạng đường trục, do đó sẽ khắc

phục được các nhược điểm của giai đoạn một khi cuộc gọi được thực hiện giữa các

khu vực khác nhau, đồng thời tạo lên sự linh hoạt trong các cuộc gọi trong cùng một

khu vực.

Hình 2.21 Cấu hình mạng VoIP giai đoạn hai của VNPT do VTN quản lý.

c. Đánh số và định tuyến

Do hiện nay, dịch vụ VoIP mới chỉ đáp ứng cho các thuê bao điện thoại. Do đó

các đầu cuối của mạng vẫn chỉ là các đầu cuối của mạng PSTN và việc đánh số các

thiết bị đầu cuối vẫn được thực hiện như trong mạng PSTN theo chuẩn E.164. Để

47

thực hiện gọi tới một thuê bao khác bằng dịch vụ VoIP, khách hàng chỉ cần quay

thêm một mã truy nhập dịch vụ trước khi quay số theo cách thông thường.

Đối với các thiết bị khác của mạng VoIP như Gateway và Router VoIP hay

gatekeeper, tuy về mặt logic đó là các thiết bị độc lập và mạng VoIP là một mạng độc

lập với mạng Internet nhưng khi nhìn về mặt vật lý thì các thiết bị này cũng đồng thời

chính là các thiết bị của hệ thống cho phép truy nhập Internet gián tiếp thông qua

quay số. Do đó, cách đánh địa chỉ IP cũng sẽ giống với địa chỉ IP của mạng Internet

hiện nay.

Việc báo hiệu giữa các thiết bị mạng PSTN và các Gateway được thực hiện

bằng hệ thống báo hiệu R2 hoặc SS7. Báo hiệu trong mạng VoIP được thực hiện theo

chuẩn H.323 của ITU-T.

Việc định tuyến trong mạng VoIP được thực hiện bằng phương pháp định

tuyến tĩnh thông qua các bảng định tuyến được thiết lập và được cập nhật bởi người

quản lý mạng. Cụ thể như sau:

Đối với cuộc gọi 171 trong nước: tuỳ theo từng thời điểm cụ thể, căn cứ

vào mạng điện thoại IP, Ban Viễn thông sẽ điện điều hành hướng dẫn các

đơn vị thực hiện việc định tuyến cuộc gọi 171 trong nước. Ví dụ, tại thời

điểm năm 2001 Hải Phòng, Quảng Ninh định tuyến về POP/VDC tại Hà

Nội để đi các tỉnh thuộc khu vực 2 và 3,... Quảng Ninh định tuyến qua

Hải Phòng.

Đối với các cuộc gọi chiều đi quốc tế:

Với các bưu điện thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và

các tỉnh có đường trung kế trực tiếp với VDC, không có các tổng

đài không cho phép thực hiện quay số một giai đoạn (TDX-1B) sẽ

thực hiện định tuyến cuộc gọi từ các Host qua VoIP

Gateway/VDC sang VoIP Gateway/VTI.

Với các bưu điện tỉnh và thành phố khác, các cục bưu điện trung

ương không có trung kế trực tiếp với VoIP Gateway/VDC hoặc

các bưu điện tỉnh, thành phố có hệ thống tổng đài không cho phép

48

quay số một giai đoạn (ví dụ Hải Phòng) thì cuộc gọi sẽ được định

tuyến từ các Host sang Toll/VTN sang VoIP Gateway VTI.

Với các bưu điện tỉnh, thành phố có các họ tổng đài chỉ cho phép

thực hiện quay số hai giai đoạn sẽ thực hiện lập trình số đóng

1711, Min/Max =4 digits

Chiều từ quốc tế về: Tất cả các cuộc gọi từ quốc tế về VTI đề định tuyến

qua tổng đài Toll/VTN về Host của các bưu điện tỉnh thành và các cục

bưu điện trung ương.

Ngoài ra, các hướng dẫn định tuyến khác dựa theo cấu trúc cụ thể của mạng

lưới...

2.5.3.2 Mạng VoIP của doanh nghiệp mới

Bên cạnh VNPT, trên thị trường viễn thông nước ta còn một số doanh nghiệp

mới cũng được phép triển khai và cung cấp dịch vụ VoIP. Đó là các doanh nghiệp

công ty viễn thông quân đội Vietel, công ty viễn thông Sài gòn SPT, công ty viễn

thông điện lực ETC và công ty viễn thông Hàng hải. Gần đây có thêm một doanh

nghiệp mới đó là Hà Nội Telecom cũng được phép tham gia thị trường dịch vụ này.

Phần này sẽ xem xét một số vấn đề liên quan đến hệ thống VoIP của các doanh

nghiệp mới.

a. Cấu hình mạng thử nghiệm

Vietel là một doanh nghiệp mới điển hình trên thị trường dịch vụ VoIP. Cấu

hình mạng VoIP của Vietel khá đơn giản, nó được mô tả như sau:

Hình 2.22 Cấu hình mạng VoIP thử nghiệm của Vietel.

S D

C A B L E S P A N 2 3

t e l l a b s

ClarentGatew ay

S D

C A B L E S P A N 2 3

t e l l a b s

ClarentGatew ay

S D

C i s c o 1 7 2 0

B R I

S / T

C O N S O L E

A U X

W I C 0 O K

OK

B2

B1

W I C 1 O K

D S U

C P U

L N K1 0 0F D X

S 3

L O O P

LP

Cisco A85300Router

S D

C i s c o 1 7 2 0

B R I

S / T

C O N S O L E

A U X

W I C 0 O K

OK

B2

B1

W I C 1 O K

D S U

C P U

L N K1 0 0F D X

S 3

L O O P

LP

Cisco A85300Router

S D

C i s c o A S 5 8 0 0S E R I E S

P o w e r

C I S C O Y S T E M S

S

AXE Hµ Néi

S D

C i s c o A S 5 8 0 0

S E R I E S

P o w e r

C I S C O Y S T E M S

S

AXEHå ChÝ Minh

B¸o hiÖu C7 8xE1

8xE1 B¸o hiÖu C7

HÖ thèng VoIP cña Vietel

1xE1

49

Đây là một hệ thống của hãng Clarent đã được Vietel triển khai thử nghiệm.

Trong đó, tại mỗi điểm truy nhập mạng chỉ cần bổ sung thêm một Gateway của hãng

Clarent và một router A85300 của Cisco. Gateway thực hiện các chức năng chuyển

đổi tín hiệu và báo hiệuđể cho phép mạng VoIP kết nối với mạng PSTN. Router thực

hiện các chức năng định hướng cho các gói tin thoại giúp cho chúngđược đến đúng

đích của cuộc gọi. Hệ thống báo hiệu C7 được sử dụng để thực hiện trao đổi báo hiệu

với các tổng đài PSTN. Các khách hàng sử dụng dịch vụ hiện nay là các thuê bao của

mạng PSTN và dịch vụ mà mạng hỗ trợ là kết nối Phone to Phone.

Để truy nhập vào mạng VoIP của Vietel, người dùng sử dụng mã truy nhập

178 trước khi bấm các số để xác định thuê bao bị gọi giống như thông thường. Phạm

vi triển khai của mạng VoIP của Vietel nói riêng và các doanh nghiệp mới nói chung

khá hẹp do các doanh nghiệp này phải thuê lại cơ sở hạ tầng mạng của VNPT.

b. Liên kết mạng VoIP của các doanh nghiệp mới và mạng của VNPT

Các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ Bưu chính Viễn thông mới (DNM) như

công ty Viễn thông Quân đội (Vietel), công ty Viễn thông Điện lực (ETC), công ty

Viễn thông Sài gòn (SPT)... hiện nay chưa có cơ sở hạ tầng mạng riêng của mình. Do

đó, để có thể cung cấp dịch vụ tới khách hàng họ phải tiến hành thuê kênh của tổng

công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam (VNPT) và các doanh nghiệp mới phải tiến

hành liên kết mạng VoIP của mình với mạng truy nhập PSTN của VNPT để có thể

cung cấp dịch vụ của họ cho các thuê bao điện thoại cố định của VNPT. Khi thực hiện

kết nối, các doanh nghiệp tham gia phải tuân thủ các nguyên tắc cơ bản về kết nối kỹ

thuật. Cụ thể như sau:

50

b.1 Sơ đồ kết nối

Hình 2.23 Sơ đồ kết nối tổng quát mạng VoIP giữa DNM và VNPT.

b.2 Vị trí kết nối

Vị trí kết nối về phía VNPT:

Kết nối mạng nội hạt: cổng trung kế của tổng đài Tandem/Host

của bưu điện tỉnh, thành phố.

Kết nối mạng đường dài: cổng trung kế của tổng đài Toll của

VTN

Kết nối mạng di động: cổng trung kế Gateway MSC của mạng di

động.

51

Vị trí kết nối về phía doanh nghiệp mới: là cổng trung kế của các tổng

đài cổng IP

b.3 Số lượng điểm kết nối

Số lượng điểm kết nối tuỳ thuộc vào cấu trúc mạng cụ thể tại từng thời điểm.

Dung lượng kết nối theo yêu cầu của doanh nghiệp mới và khả năng đáp ứng của

VNPT. Trong quá trình khai thác, một trong hai bên có quyền đề nghị điều chỉnh

dung lượng kết nối nhưng phải báo trước ít nhất là 3 tháng cho phía bên kia.

b.4 Vận hành bảo dưỡng kết nối

Công tác vận hành, bảo dưỡng do mỗi bên quy định và thực hiện trong phạm vi

mạng lưới và đường truyền dẫn của mình. Khi có sự cố, hai bên cùng phối hợp giải

quyết theo quy trình phối hợp xử lý sự cố. Khi xuất hiện sự cố kỹ thuật hoặc có khiếu

kiện của khách hàng, hai bên sẽ thông báo cho nhau và cùng xác định nguyên nhân

gây lỗi trong thời gian sớm nhất.

b.5 An toàn và bảo vệ mạng lưới

Hoạt động của mạng lưới mỗi bên không được gây sự cố cho mạng lưới bên

kia. Trong trường hợp một mạng bị sự cố mà nguyên nhân là do mạng bên kia gây

nên, bên gây hỏng phải bồi thường cho bên bị hỏng.

Khi thực hiện những thay đổi trong mạng lưới có thể ảnh hưởng đến dịch vụ

hay hoạt động tại điểm kết nối, mỗi bên phải thông báo cho phía bên kia ít nhất là 3

tháng trước khi thực hiện. Khi cần thiết, mỗi bên có quyền đề nghị phía bên kia giải

thích và làm sáng tỏ những thay đổi đó.

b.6 Yêu cầu đo kiểm

Để đảm bảo chất lượng kết nối và dịch vụ cung cấp cho khách hàng, thiết bị

của doanh nghiệp mới trước khi đưa vào kết nối hoà mạng phải được đo kiểm về báo

hiệu và đồng bộ đúng theo tiêu chuẩn hiện hành của Bộ Bưu chính Viễn thông.

b.7 Định tuyến cuộc gọi

Dịch vụ VoIP trong nước: Từ thuê bao xuất phát -> Tandem/Host BĐT,

TP -> POP xuất phát của DNM -> POP nơi đến của DNM ->

Tandem/Host BĐT, TP đích -> thuê bao đích.

Dịch vụ VoIP quốc tế chiều đi:

52

Tại các tỉnh/thành phố có đặt POP của DNM: Từ thuê bao xuất

phát-> Tandem/Host BĐT,TP -> POP xuất phát của DNM -> POP

cổng quốc tế của DNM -> Mạng VoIP quốc tế -> thuê bao đích.

Tại các tỉnh/thành phố chưa đặt POP của DNM: Từ thuê bao xuất

phát -> Tandem/Host BĐT,TP -> Toll khu vực của VTN -> POP

cổng quốc tế của DNM -> Mạng VoIP quốc tế -> thuê bao đích.

Dịch vụ VoIP quốc tế chiều về:

Tại các tỉnh/thành phố có đặt POP của DNM: từ quốc tế -> POP

cổng quốc tế -> POP nơi đến của DNM -> Tandem/Host BĐT, TP

-> thuê bao đích.

Tại các tỉnh/thành phố DNM không đặt POP: từ quốc tế-> POP

cổng quốc tế -> Toll VTN -> Tandem/Host BĐT, TP -> thuê bao

đích.

Cuộc gọi quốc tế chiều về mạng di động: từ quốc tế -> POP cổng

quốc tế -> Toll VTN -> GMSC mạng di động -> thuê bao di động

đích.

2.5.4 Các dịch vụ trong mạng VoIP của VNPT

Loại hình dịch vụ VoIP tuy mới xuất hiện ở nước ta nhưng đã nhận được sự

hưởng ứng rất nhiệt tình của đông đảo khách hàng. Các doanh nghiệp đã không

ngừng đưa ra các dạng dịch vụ khác nhau và nâng cao chất lượng dịch vụ để tăng khả

năng cạnh tranh của mình trên thị trường. Hiện nay, VNPT đã triển khai hai loại hình

dịch vụ thoại VoIP đó là dịch vụ "Gọi 171", dịch vụ "Gọi 1717" cho phép thực hiện

các cuộc gọi đường dài và quốc tế. Ngoài ra còn có dịch vụ điện thoại Internet "Fone

VNN" hiện mới chỉ được phép thực hiện các cuộc gọi ở phạm vi quốc tế.

2.5.4.1 Dịch vụ "Gọi 171"

Từ ngày 1/7/2001, Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông bắt đầu mở dịch vụ

VoIP tại các tỉnh và thành phố trong nước với thương hiệu Việt Nam là "Gọi 171" và

thương hiệu tiếng Anh là "Call 171". Đây là một dịch vụ mới với giá thành rẻ hơn và

chất lượng có thể chấp nhận được.

53

Ban đầu, dịch vụ được triển khai tại một số tỉnh thành phố lớn có lưu lượng

đường dài lớn. Cụ thể như sau:

Từ ngày 1/7/2001 triển khai tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.

Từ ngày 09/7/2001 triển khai ở Hải Phòng và Cần Thơ.

Từ ngày 28/8/2001 triển khai ở Đồng Nai và Quảng Ninh.

Từ ngày 21/9/2001 triển khai tại thành phố Đà Nẵng và Bình Dương.

Từ ngày 12/11/2001 triển khai tại Đắc Lắk và Khánh Hoà…

Bên cạnh đó, từ ngày 5/9/2001 VNPT cũng bắt đầu triển khai cung cấp dịch vụ

"Gọi 171" quốc tế. Qua nhiều lần mở rộng mạng lưới, cho đến ngày 22/9/2003 cả hai

dịch vụ này đã được triển khai tại tất cả các tỉnh thành trong cả nước.

Đối tượng được cung cấp dịch vụ này bao gồm các thuê bao điện thoại cố định

(các máy điện thoại, các máy fax cố định có đăng ký dịch vụ gọi đường dài liên tỉnh),

khách hàng tại các bưu cục, đại lý bưu điện và khách hàng tại các điểm bưu điện văn

hoá xã tại các địa phương có mở dịch vụ. Trong thời gian đầu, chưa cung cấp dịch vụ

này tại các máy cardphone và tại các bàn khai thác viên, các thuê bao của các mạng

riêng (mạng của Bộ Quốc Phòng, Bộ Công an, Bộ Ngoại Giao…) và chưa mở dịch vụ

VoIP quốc tế của các doanh nghiệp SPT, Vietel tại các ghise công cộng có người

phục vụ. Ngày 01/10/2003, dịch vụ "Gọi 171" đã được mở rộng phạm vi cung cấp tới

các máy cardphone.

Để thực hiện các cuộc gọi VoIP từ các thuê bao điện thoại PSTN, người sử

dụng quay thêm một mã truy nhập để truy nhập vào mạng VoIP thay vì mạng PSTN.

Ví dụ khi muốn sử dụng dịch vụ VoIP của VNPT, khách hàng sẽ phải quay mã

truy nhập của "Gọi 171" là 171 trước khi quay số mã vùng và số thuê bao. Tức là

trình tự quay số sẽ như sau:

Đối với cuộc gọi trong nước:

171+ 0 + Mã vùng + Số thuê bao

Đối với cuộc gọi quốc tế:

Quay một giai đoạn:

171 + 00 + Mã nước + Mã vùng + Số thuê bao

54

Quay hai giai đoạn :

Bước 1: 171 + 1 + Chờ nghe âm thông báo

Bước 2: Quay tiếp: Mã nước + Mã vùng + Số thuê bao

Trong cuộc gọi đi quốc tế, cách quay số một giai đoạn được áp dụng cho các

thuê bao của các tổng đài Host và các tổng đài vệ tinh của Host (trừ các tổng đài

TDX-1B và các vệ tinh của nó) hoặc áp dụng cho các thuê bao của tổng đài độc lập

không đấu nối vào Host TDX-1B và thuộc họ DTS, HICOM, HOPOCOM, IMS,

SRX, SDE, DEFINITY và APR. Trong khi đó, cách quay số hai giai đoạn được áp

dụng cho các thuê bao của các tổng đài TDX-1B và các vệ tinh của nó hay các thuê

bao của các tổng đài độc lập đấu nối vào Host TDX-1B hoặc áp dụng cho các thuê

bao của các tổng đài thuộc họ VX,SSA và các hệ thống Viễn thông nông thôn IRT.

Đối với các dịch vụ của các nhà cung cấp khác, cách quay số hoàn toàn tương

tự. Trong đó, mã số truy nhập của các nhà cung cấp dịch vụ như sau:

Tổng công ty Bưu chính Viễn thông VN-VNPT (171)

Công ty điện tử Viễn thông quân đội-Vietel (178)

Công ty Viễn thông Sài gòn-SPT (177)

Công ty Viễn thông Điện lực-ETC (179)

Trong điều kiện mạng lưới hiện nay, khách hàng của tất cả các tỉnh thành trong

cả nước đã có thể sử dụng dịch vụ "Gọi 171" của VNPT để thực hiện các cuộc gọi

liên tỉnh và quốc tế, kể cả các cuộc gọi thuộc cùng một vùng với nhau.

2.5.4.2 Dịch vụ "Gọi 1717"

Bên cạnh dịch vụ "Gọi 171", gần đây VNPT còn đưa ra một dịch vụ sử dụng

công nghệ VoIP mới với thương hiệu "Gọi 1717". Đây là một dịch vụ điện thoại

đường dài trong nước và quốc tế sử dụng công nghệ VoIP với hình thức khách hàng

mua thẻ để sử dụng.

Dịch vụ "Gọi 1717" được cung cấp cho tất cả các đối tượng khách hàng có nhu

cầu sử dụng dịch vụ tại tất cả các máy điện thoại cố định (nhà thuê bao, các điểm

công cộng có người phục vụ như bưu cục, đại lý, điểm Bưu điện - Văn hóa xã). Tạm

thời chưa cung cấp dịch vụ cho các đối tượng như thuê bao điện thoại di động và các

55

khách hàng thuộc các mạng dùng riêng (như mạng của Bộ Quốc Phòng, Bộ Công an,

Bộ Ngoại Giao…)

Tính đến ngày 22/9/2003, cũng giống với dịch vụ "Gọi 171", "Gọi 1717" cũng

đã được triển khai trên phạm vi cả nước. Trong đó, trước mắt chưa cung cấp cuộc gọi

vào các dịch vụ VNN1260, VNN1268, VNN1269. VNN999, 101, 110, 107, 106, 105,

151, 141, 142, 143 và 145.

Cách sử dụng dịch vụ "Gọi 1717" như sau:

Bước 1: Quay số truy nhập dịch vụ "1717".

Bước 2: Bấm phím 1 để sử dụng thông báo tiếng Việt, số 2 để chọn

thông báo hướng dẫn bằng tiếng Anh và số 3 để truy nhập đến trung tâm

hỗ trợ dịch vụ.

Bước 3: Nhập mã số bí mật của tài khoản, kết thúc bằng phím #.

Bước 4: Nhập số cho cuộc gọi.

Gọi đi quốc tế: 00 + Mã nước + Mã vùng + số điện thoại cần gọi.

Gọi trong nước: 0 + Mã vùng/Mã mạng di động + số điện thoại

cần gọi

Sau khi khách hàng bấm số điện thoại cần gọi và nếu số điện thoại là hợp lệ thì

hệ thống sẽ báo thời gian tối đa của cuộc gọi và thực hiện thiết lập cuộc gọi cho khách

hàng. Nếu số tiền còn lại không đủ để thực hiện cuộc gọi thì hệ thống sẽ báo cho

khách hàng và kết thúc cuộc gọi.

Nếu hệ thống không kết nối được với số điện thoại yêu cầu thì hệ thống sẽ

thông báo lỗi tới khách hàng, đề nghị khách hàng thử gọi lại sau và tự động kết thúc

cuộc gọi.

Nếu hệ thống kết nối được với số điện thoại cần gọi thì khách hàng sẽ nghe

được tín hiệu hồi âm chuông. Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì cuộc gọi được coi là

thành công và khách hàng có thể đàm thoại trong khoảng thời gian tối đa theo thông

báo của hệ thống hoặc cho đến khi khách hàng chủ động ngắt cuộc gọi. Khi số tiền

trong tài khoản chỉ còn 1 phút thì hệ thống sẽ phát thông báo và sẽ tự động ngắt cuộc

gọi khi hết tiền trong tài khoản.

56

Sau khi kết thúc cuộc gọi thành công, hệ thống sẽ tính tiền mà khách hàng sử

dụng và trừ vào tài khoản của thẻ.

Như vậy, dịch vụ "Gọi 1717" về cơ bản cũng giống với dịch vụ "Gọi 171",

chất lượng dịch vụ cũng hoàn toàn tương đương.

2.5.4.3 Dịch vụ "Fone VNN"

Dịch vụ điện thoại Internet là một dịch vụ thoại sử dụng giao thức IP trên

mạng Internet công cộng để thiết lập các cuộc gọi giữa các máy điện thoại thông

thường, các máy tính cá nhân (PC) và các thiết bị đầu cuối khác. Dịch vụ Fone VNN

là dịch vụ điện thoại trên mạng Internet của VNN do tổng công ty Bưu Chính Viễn

Thông cung cấp cho khách hàng. Sử dụng dịch vụ này khách hàng có thể thực hiện

các cuộc gọi từ máy tính cá nhân của mình tới các máy tính khác có kết nối Internet

hay các máy điện thoại cố định hoặc di động quốc tế.

Fone VNN là tên viết tắt của "Dịch vụ điện thoại Internet VNN", được cung

cấp trên trang Web "http://fone.vnn.vn" để cung cấp cho tất cả các đối tượng có nhu

cầu miễn là họ đang kết nối Internet. Hiện nay, có hai hình thức của cuộc gọi được

Fone VNN hỗ trợ đó là:

Hình thức PC to PC: được sử dụng cho các cuộc gọi giữa các máy tính

kết nối Internet trong nước và quốc tế.

Hình thức PC to Phone: chỉ được phép cung cấp dịch vụ gọi quốc tế

chiều đi, tức là gọi từ Việt Nam ra quốc tế.

Fone VNN có các tính năng sau:

Đàm thoại PC to Phone: Fone VNN cho phép đàm thoại thời gian thực

giữa một máy tính cá nhân và một máy điện thoại thông thường (bao

gồm cả cố định và di động)

Đàm thoại PC to PC: Fone VNN cho phép đàm thoại giữa hai số điện

thoại Internet Fone VNN.

Đàm thoại Phone to PC: Dịch vụ Fone VNN cho phép đàm thoại thời

gian thực giữa một máy điện thoại thông thường với một số điện thoại

Internet VNN.

57

Nhận fax: Fone VNN cho phép nhận bản fax từ máy fax thông thường.

Hệ thống dịch vụ sẽ tự động phân tích tín hiệu gọi đến. Nếu tín hiệu đến

là tín hiệu fax, hệ thống sẽ ngay lập tức thực hiện chức năng nhận fax.

Hộp thư thoại: Trong trường hợp số điện thoại Internet Fone VNN không

sẵn sàng nhận cuộc gọi hoặc người sử dụng không muốn trả lời máy.

Người gọi đến có thể để lại lời nhắn qua hộp thư thoại.

Chuyển cuộc gọi: Fone VNN cho phép chuyển tiếp một cuộc gọi tới một

số điện thoại thông thường (cố định hoặc di động) hoặc tới một số điện

thoại Internet Fone VNN khác.

Chat: Fone VNN cho phép khách hàng dịch vụ Fone VNN chatting với

nhau.

Nhắn tin (SMS): Fone VNN cho phép khách hàng của dịch vụ gửi và

nhận các bản tin nhắn với máy điện thoại di động hoặc gửi/nhận tin nhắn

với nhau.

Email: Fone VNN cho phép khách hàng gửi và nhận thư điện tử.

Ngoài ra, Fone VNN còn cung cấp cho khách hàng những dịch vụ giá trị gia

tăng khác: fax thông suốt, chuyển tiếp fax, cuộc gọi nhỡ, gọi lại, hiển thị số gọi đến,

nhận fax, thư thoại, danh bạ điện thoại, thông báo và lựa chọn trả lời.

Khi khách hàng muốn đăng ký sử dụng dịch vụ, trước hết họ phải đăng ký sử

dụng dịch vụ:

Mua thẻ trả trước Fone VNN tại các điểm giao dịch của VDC, bưu điện

địa phương hay các đại lý bưu điện...

Cào lớp tráng bạc để nhận được một mã số thanh toán.

Truy nhập trang Web "http://fone.vnn.vn" để đăng ký user name, PIN và

các thông tin cá nhân khác.

Nạp mã số thanh toán đề hoàn tất quá trình đăng ký

Sau khi đã đăng ký, khách hàng có thể sử dụng dịch vụ để thực hiện các cuộc

gọi của mình. Trình tự các bước khi sử dụng dịch vụ như sau:

58

Truy nhập Internet.

Chạy phần mềm quay số (Dowload từ địa chỉ "http://fone.vnn.vn")

Nạp Account, PIN

Thực hiện quay số như điện thoại thông thường tới số máy cần gọi (00 +

mã nước + mã vùng + số điện thoại cần gọi).

2.5.5 Tính cước trong mạng VoIP

2.5.5.1 Quy tắc tính cước hiện nay

Hiện nay, việc tính cước cho dịch vụ VoIP của nước ta nói riêng và trên thế

giới nói chung vẫn dựa trên các nguyên tắc cũ. Tức là căn cứ vào khoảng cách giữa

hai thuê bao và căn cứ vào thời gian đàm thoại. Trong khi đó, một tham số quan trọng

là chất lượng dịch vụ (QoS) lại chưa được tính đến.

Cụ thể, các mức cước của các dịch vụ VoIP đang được sử dụng ở nước ta như

sau:

Dịch vụ trả sau 171

Cước liên tỉnh

727 đồng/phút liên lạc giữa các tuyến thuộc vùng 1

1227 đồng/phút liên lạc giữa các tuyến thuộc vùng 2

1636 đồng/phút liên lạc giữa các tuyến thuộc vùng 3

Riêng các tuyến Thái Bình-Nam Định, Bắc Ninh-Bắc Giang, Tiền

Giang-Bến Tre và ngược lại mức cước là 636 đồng/phút; tuyến

liên lạc Hà Nội-Hà Tây và ngược lại là 509 đồng/phút và không

phân biệt các giờ trong ngày và các ngày trong tuần.

Dịch vụ trả trước 1717

Cước liên tỉnh sử dụng chế độ tính cước là 01 phút + 01 phút,

không phân biệt phút đầu và phút tiếp theo. Phần lẻ thời gian cuối

cùng của cuộc liên lạc chưa đến 01 phút được tính là 01 phút.

Vùng 1: 750 đồng/phút

Vùng 2: 1.200 đồng/phút

Vùng 3: 1500 đồng/phút

59

Cước quốc tế áp dụng cho các cuộc gọi tới tất cả các nước, các

vùng lãnh thổ là 0,70 USD/phút đầu và 0.07 USD/6 giây tiếp theo.

Đối với các cuộc liên lạc từ 23 giờ ngày hôm trước đến 7 giờ sáng

ngày hôm sau các ngày từ thứ hai đến thứ bảy, ngày lễ , chủ nhật

được giảm 20% cước dịch vụ điện thoại liên tỉnh và quốc tế.

Ưu điểm của mô hình tính cước này là:

Đơn giản, dễ triển khai

Thuê bao dễ dàng kiểm soát được tình hình tài chính của mình

Cho phép áp dụng mô hình trả trước (dịch vụ 1717), trong đó mỗi tài

khoản sẽ tương ứng với một mã truy nhập riêng.

Nhược điểm của hệ thống tính cước này:

Chưa mềm dẻo

Rất khó áp dụng cho các dịch vụ IP

2.5.5.2 Quy tắc tính cước trong tương lai

Không giống như mạng chuyển mạch kênh, trong mạng chuyển mạch gói tài

nguyên mạng không được khách hàng chiếm dụng hoàn toàn từ khi bắt đầu cuộc gọi

tới khi kết thúc cuộc gọi mà nó chỉ bị chiếm dụng khi khách hàng có nhu cầu trao đổi

thông tin. Còn tại các thời điểm khác, tài nguyên mạng sẽ bị thuê bao khác chiếm

dụng. Vì vậy, để đảm bảo lợi ích cho khách hàng tham gia sử dụng dịch vụ của mạng

chuyển mạch gói thì một yêu cầu được đặt ra đó là phải xây dựng một mô hình tín

cước mới. Hệ thống tính cước mới phải đảm bảo hỗ trợ được cho các dịch vụ giá trị

gia tăng trên nền IP như thông điệp thống nhất, hội nghị VoIP, video, mạng riêng ảo.

Ngoài ra, hệ thống tính cước mới còn phải đảm bảo có thể dễ dàng thích ứng với các

dịch vụ mơi sẽ xuất hiện trong tương lai đồng thời phải hỗ trợ các phương pháp ghi

cước mềm dẻo và phải được hoạt động trên nguyên tắc tự động hoá.

Để tính cước cho nhiều lớp dịch vụ như VoIP, tính cước dựa trên mức độ sử

dụng (usage-based) là cần thiết. Nó cho phép thiết lập giá dịch vụ liên quan, và để

điều khiển tải của lưu lượng mạng thông qua các hợp đồng lưu lượng.

Tạo ra bản ghi chi tiết cho tính cước trên cơ sở mức độ sử dụng là thực sự khó

khăn trong mạng IP, bởi vì các gói dữ liệu liên quan đến một cuộc gọi không nhất

60

thiết phải đi qua cùng một tuyến đường để đến đích, và do đó chúng có thể có các

QoS khác nhau. Các Gateway IP/PSTN phải giám sát chất lượng toàn bộ cuộc gọi để

đảm đạt được SLA.

Thêm vào đó, dữ liệu tính cước thu thập được phải tương thích với các hệ

thống tính cước của các mạng khác hay của các nhà cung cấp dịch vụ để có thể trao

đổi thông tin tính cước.

Để đảm bảo được các yêu cầu trên, hệ tính cước sẽ bao gồm các thành phần

như trên.

Trong đó:

Bộ thu thập dữ liệu mức độ sử dụng để giải quyết việc thu thập dữ liệu

mức độ sử dụng từ các phần tử mạng.

Bộ tổng hợp bản ghi có nhiệm vụ tập hợp và chuyển đổi các các thông

tin về cách sử dụng thành dạng thức mà hệ thống tính cước hiểu được

(còn được gọi là XDR - IPDR)

Hệ thống phân loại sẽ sử dụng các bản ghi mức độ sử dụng tại đầu vào

(nghĩa là: IPDR) để tính toán giá trị thành tiền tương ứng.

Hệ thống tính cước bao gồm cả chăm sóc khách hàng nên mở rộng để

định nghĩa các loại dịch vụ mới và các dự kiến phân mức.

Bộ thu thậpcước

Bộ tổng hợp bản ghi

Hệ thống tính cước Gateway

Hình 2.24 Mô hình hệ thống tính cước mới.

Mạng IP

61

CHƯƠNG III

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

TRONG VoIP

3.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP

VoIP sử dụng mạng nền gói (cụ thể là mạng IP) để truyền các gói tin thoại qua

mạng. Tuy nhiên tại nơi thu các gói tin có thể bị mất hay trễ phụ thuộc vào môi

trường mạng cụ thể lúc đó: ví dụ như mạng bị lỗi, tắc nghẽn hay gói tin bị trễ qua các

thành phần mạng…Điều này làm giảm chất lượng thoại tại đầu thu, và do truyền dẫn

thoại là truyền dẫn thời gian thực nên phía thu không thể yêu cầu mạng truyền lại các

gói tin bị mất. Do mạng điện thoại PSTN truyền thống với các đặc điểm ưu việt về

chất lượng thoại đã từ lâu trở thành một phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống

hàng ngày của chúng ta nên dịch vụ VoIP phải làm sao cung cấp trong mạng PSTN

truyền thống.

Chất lượng dịch vụ được hiểu một cách đơn giản là “khả năng của mạng làm

thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo

như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Nhìn chung, chất lượng dịch

vụ được quyết định bởi các user ở hai đầu cuối thoại. Do đó nhà cung cấp dịch vụ

mạng đảm bảo QoS người sử dụng yêu cầu và thực hiện các biện pháp để duy trì mức

QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân như nghẽn, hỏng thiết bị hay

sự cố liên kết. Chất lượng dịch vụ cũng được phân cấp để tiện cho các nhà cung cấp

dịch vụ tính toán và đảm bảo QoS trong các kế hoạch truyền dẫn cụ thể của mình. Đối

với các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông, chất lượng dịch vụ thường được đánh giá

bằng các phương pháp phản hồi từ phía khách hàng. Phương pháp này không mang

lại hiệu quả cao khi mà tính phức tạp và phạm vi của các mạng viễn thông hiện đại

62

ngày một tăng, đòi hỏi một phương pháp có tính tổng thể để đánh giá một cách toàn

diện cho dịch vụ thoại. Công nghiệp viễn thông chấp nhận một con số chung để mô tả

chất lượng dịch vụ, chất lượng cuộc gọi được gọi là điểm đánh giá trung bình: Mean

Opinion Score (MOS). MOS dao động từ 1 (mức tồi) đến 5 (mức tốt nhất). Các nhà

cung cấp vào mức MOS này để đưa ra mức chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ

của mình.

Bảng 3.1: Điểm đánh gia trung bình MOS.

Mức chất lượng Mức (Điểm) MOSXuất sắc 5Tốt 4Bình thường 3Nghèo 2Tồi 1

Đối với dịch vụ VoIP khi mạng truyền dẫn là mạng IP, các tham số hay các

yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và cần được đưa ra các chỉ số giới

hạn là

• Băng thông.

• Trễ.

• Jitter (Biến động trễ).

• Mất thông tin.

• Tiếng dội.

• Độ tin cậy.

Tổ chức ITU đã phát triển mô hình E trong khuyến nghị G107 để đánh giá chất

lượng dịch vụ của mạng VoIP. Mô hình E đã chứng minh được tính ưu việt của nó

trong việc thiết lập kế hoạch truyền dẫn trong thực tế. Kết quả của mô hình E là một

giá trị truyền dẫn chung gọi là “Transmission Rating Factor” (R) thể hiện chất lượng

đàm thoại giữa người nói và người nghe. R dao động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các

sơ đồ mạng cụ thể. Giá trị R càng lớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với

dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch

vụ. Mô hình E có thể được sử dụng để hiểu các đặc điểm của mạng và thiết bị ảnh

hưởng như thế nào đến chất lượng thoại trong mạng VoIP. Mô hình E tạo ra sự suy

giảm R cho các loại mạng khác nhau và các thiết bị khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến

63

sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ, tiếng dội, mất gói, và thuật toán mã hoá thông

tin. Giá trị đầu ra của mô hình E có thể chuyển thành giá trị MOS tương ứng để đánh

giá chất lượng dịch vụ.

Bảng 3.2: Định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn thoại.

Giá trị RLoại chất lượng truyền

dẫn thoạiMức độ hài lòng của người sử dụng

90 ≤ R < 100 Tốt nhất Rất hài lòng

80≤ R <90 Mức cao Hài lòng

70 ≤ R <80 Mức trung bình Một số người không hài lòng

60 ≤ R <70 Mức thấp Nhiều người không hài lòng

50 ≤ R <60 Mức nghèo Hầu như tất cả không hài lòng

Chú ý: Với giá trị R nhỏ hơn 50 không được khuyến nghị

3.2 Chất lượng dịch vụ trong VoIP

3.2.1 Chất lượng dịch vụ QoS

QoS được hiểu một cách đơn giản là khả năng của mạng làm thế nào để đảm

bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng dịch vụ theo như yêu

cầu mà người sử dụng đã chỉ ra.

QoS là đặc tính có thể điều khiển và hoàn toàn xác định đối với các tham số có

khả năng định lượng.

Mô hình tham khảo cho QoS

64

Mạng A Mạng B

Đầu cuối Đầu cuối

QoS QoS node I node N

QoS Mạng A QoS Mạng B

QoS end-to-end

Hình 3.1 Mô hình tham khảo cho chất lượng dịch vụ end-to-end.

Mô hình tham khảo QoS end-to-end thường có một hoặc vài mạng tham gia,

mỗi mạng lại có thể có nhiều node.

• Mỗi mạng tham gia này có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc lỗi do việc

ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn vì thế nó ảnh hưởng tới QoS.

• Hơn nữa, các biến động thống kê ở lưu lượng xuất hiện trong mạng

cũng có thể gây tổn thất do tràn bộ đệm hoặc do các liên kết nối các

node mạng bị nghẽn.

• Mạng có thể thực hiện định hình giữa các node hay giữa các mạng để

tối thiểu hoá tích luỹ trong biến động trễ và tổn thất.

• Về nguyên tắc, người sử dụng không cần biết đặc tính kỹ thuật của các

mạng tham gia miễn là mạng chuyển được lưu lượng đảm bảo QoS end-

to-end.

Chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào tính kết hợp của nhiều yếu tố: các thành

phần mạng, có chế xử lý ở hai điểm đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng. Đối với

các thành phần mạng (cơ sở hạ tầng vật lý) thông thường có 3 thành phần quan trọng:

thiết bị đầu cuối, phương tiện truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch (các thiết bị trung

65

1 N

chuyển trên mạng). Đối với mỗi phần có các yêu cầu về QoS tương ứng. Nhìn chung

QoS được các User ở hai đầu cuối truyền thông quyết định. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ

nắm bắt được đánh giá QoS thông qua ý kiến khách hàng MOS.

Với các loại mạng khác nhau thì việc xử lý thông tin và yêu cầu về chất lượng

dịch vụ cũng có những đặc điểm khác nhau: PSTN, ISDN, ATM,...liên quan đến

truyền dữ liệu/thoại/video...với kiểu truyền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói...Với

PSTN thời gian thực là quan trọng (cả trễ), tiếng vọng và tỷ lệ BER vì chủ yếu dịch

vụ trên PSTN là thoại, còn đối với các mạng gói thì lại chú ý đến băng thông, trễ,biến

động trễ và các cơ chế điều khiển trong mạng...

VoIP QoS: VoIP là sự tích hợp truyền thoại ttrên nền IP. Nếu chỉ dựa trên

Internet là mạng “best effort” thì rõ ràng kỹ thuật VoIP không có vấn đề QoS thực sự

nào (không đảm bảo về chất lượng cũng như phân biệt về các loại hình lưu lượng

truyền qua mạng này). Thực tế, VoIP để truyền thoại nên phải đảm bảo thời gian thực,

phải cung cấp được mức chất lượng dịch vụ tương đương với mức chất lượng đã được

mạng truyền thống PSTN cung cấp.

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thoại trong VoIP

Chất lượng thoại bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều yếu tố, có thể chia làm 6

chiều hướng QoS ảnh hưởng đến đầu cuối sử dụng sau:

• Độ khả dụng (Availability): yếu tố suy hao thiết bị và độ ổn định.

• Băng thông (cả loại thoả thuận và burst).

• Tiếng vọng.

• Trễ (delay or latency): trễ xử lý, gói hoá, truyền dẫn nối tiếp, bộ đệm

và hàng đợi, chuyển mạch...

• Biến động trễ: gồm jitter và Wander.

• Tổn thất (mất) gói hay tỉ lệ lỗi bit BER.

3.2.2.1 Độ ổn định

Độ ổn định cũng là mộtyếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.

Người sử dụng đã quen sử dụng mạng PSTN truyền thống với độ ổn định rất cao.

Mạng PSTN có khả năng truyền cuộc gọi cả ngày lẫn đêm và vào tất cả các ngày

trong năm do đó mạng VoIP hiện đại cũng phải đáp ứng được độ ổn định tương tự.

Một năm có 60*60*24*365 hay 31.536.000 giây. Giả thiết một mạng khả dụng 99%

66

thời gian thì số giờ mạng không sử dụng là 87,6 giờ, khoảng thời gian này là tương

đối lớn. Nếu giá trị độ khả dụng là 99,99% thì thời gian mạng không hoạt động chỉ là

50 phút một năm. Tất nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần có nhiều cơ chế dự phòng và

khắc phục lỗi để đảm bảo điều này.Bảng sau chỉ ra tính sẵn sàng của mạng và thời

gian ngừng hoạt động:

Bảng 3.2: Tính sẵn sàng của mạng.

Tính sẵn sàng của mạngTổng thời gian ngừng hoạt động trong

một năm99% 3.65 ngày

99.5% 1.825 ngày99.9% 8.76 giờ

99.95% 4.38 giờ

99.99% 52.56 phút

99.995% 26.28 phút

99.999% 5.25phút

Ngày nay, thông số QoS khả dụng của mạng thường vào khoảng 99,995%, hay

khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một năm, kết nối khôi phục nhỏ hơn 4 giờ.

Cũng có sự khác nhau giữa độ khả dụng và độ tin cậy của mạng từ góc nhìn của từng

người sử dụng và từ góc nhìn mạng tổng thể. Thông số QoS khả dụng thường được

quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ. Một người sử dụng khó tính có thể than

phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng 99,7% trong tháng sẽ được nhắc nhở rằng mạng

sẽ đáp ứng 99,99% sẵn sàng như được quảng cáo và hứa hẹn là áp dụng cho toàn bộ

mạng.

3.2.2.2 Băng thông

Là tốc độ truyền thông tin (tính bằng KB/giây, MB/giây…). Bình thường trong

môi trường mạng LAN, băng thông càng lớn càng tốt.

Rất nhiều mạng số liệu không được thiết kế cho nhu cầu băng tần theo thời

gian thực của tín hiệu thoại. Các mạng này thông thường không yêu cầu các dòng dữ

liệu gói hoá phải tới đích trong một khung thời gian hẹp (với độ trễ tương đối thấp).

Khi dịch vụ thoại được triển khai trên các hệ thống mạng này, một số các phương

pháp được thực hiện nhằm đảm bảo việc truyền dẫn thoại theo thời gian thực, tuy vậy

chất lượng thoại vẫn sẽ bị ảnh hưởng một khi các cơ chế này hoạt động không như

67

mong muốn. Mặc dù tín hiệu thoại chỉ yêu cầu một băng tần tương đối thấp nhưng nó

đòi hỏi phải có tính ổn định cao và trực tiếp.

Tuy nhiên, trong một mạng tích hợp dữ liệu và thoại, ta phải quyết định xem

mỗi dịch vụ phải sử dụng bao nhiêu băng thông. Những quyết định này dựa trên việc

xem xét cẩn thận sự ưu tiên và băng thông sẵn có. Nếu ta dành cho dich vụ thoại quá

ít băng thông thì chất lượng thoại là không chấp nhận được. Hay nói một cách khác

thì các dịch vụ thoại không thể chấp nhận băng thông nhỏ như lưu lượng của Internet.

Nếu mạng VoIP cũng sử dụng cùng một bộ mã hoá như mạng PSTN hiện nay

thì băng thông dành cho dịch vụ thoại sẽ còn lớn hơn cả băng thông được sử dụng

trong mạng PSTN. Bởi trong mạng VoIP, phần mào đầu trong các giao thức là rất

nhiều. Ví dụ, ta phải cần một tốc độ STM-4 (622,08 Mbps) hoặc cao hơn nữa để hỗ

trợ cho hàng nghìn cuộc gọi.

Tuy nhiên, mạng VoIP lại thực hiện việc nén thoại và triệt khoảng lặng để

giảm băng thông hơn so với mạng chuyển mạch kênh truyền thống. Băng thông của

mạng VoIP có thể thay đổi so với mạng TDM có kích thước kênh cố định.

Việc xác định băng thông cho mạng dựa trên số cuộc gọi trong giờ cao điểm.

Bất cứ việc ghép băng thông nào đều có thể làm giảm chất lượng thoại. Người ta phải

dành riêng băng thông cho báo hiệu để đảm bảo các cuộc gọi đều được thực hiện và

giảm việc ngắt quãng dịch vụ.

Băng thông dành cho báo hiệu thay đổi tuỳ theo số lượng cuộc gọi và giao thức

báo hiệu được sử dụng. Nếu có rất nhiều cuộc gọi với thời gian ngắn thì băng thông

đỉnh cần cho báo hiệu phải lớn. Băng thông lớn nhất mà một giao thức báo hiệu IP

cần có phải bằng 3% của tất cả lưu lượng tải. ở ví dụ, băng thông báo hiệu cho 2000

cuộc gọi trong 1 giây là xấp xỉ 4,8 Mbps (3 % x 160 Mbps).

Nhờ việc tính toán băng thông cho tải và báo hiệu, người ta có thể đáp ứng

được cho 2000 cuộc gọi được mã hoá theo chuẩn G.711 với băng thông lớn nhất là

164,8 Mbps. Đây là giá trị băng thông lớn nhất theo lý thuyết cho trường hợp trên.

Nếu các tham số như phương pháp mã hoá thoại, số cuộc gọi, tốc độ gói tin được tạo,

cách nén và việc sử dụng bộ triệt tiếng vọng thay đổi thì yêu cầu về băng thông cũng

thay đổi theo.

3.2.2.3 Tiếng vọng

68

Tiếng vọng trong thoại tạo ra khi người nói nghe thấy chính tiếng nói của

mình. Trong mạng VoIP thông thường, khối chức năng gói hoá số được đặt giữa hai

đoạn truyền dẫn analog. Giao tiếp giữa phần analog và mạng VoIP là các Gateway

VoIP. Gateway nguồn và đích thông tin với nhau qua mạng IP, trễ truyền gói qua

mạng này có thể lớn hơn 30 ms. Chính sự pha trộn các thiết bị số và các thiết bị

analog trong kết nối thoại là nguyên nhân chủ yếu gây ra tiếng vọng ở phía người nói.

Người sử dụng A Tiếng của A Người sử dụng B

Tx Rx

Tiếng của B Rx Tx

Tiếng vọng của A

Hình 3.2 Tiếng vọng trong mạng thoại.

3.2.2.4 Trễ

Trễ là thời gian truyền trung bình của dịch vụ từ điểm vào đến điểm ra khỏi

mạng. Có nhiều dịch vụ đặc biệt là các dịch vụ thời gian thực như truyền thông thoại

bị ảnh hưởng rất lớn bởi trễ quá lớn và không cần thiết. Nếu trễ vượt quá 200ms thì

người sử dụng sẽ thấy sự ngắt quảng và đánh giá chất lượng thoại ở mức thấp.

Khi thiết kế bất kỳ một mạng gói nào để truyền thông tin thoại thì xử lý trễ

luôn luôn là một khâu quan trọng. Việc tính toán trễ một cách chính xác sẽ giúp các

nhà cung cấp dịch vụ thoại giám sát được chất lượng truyền dẫn trên mạng và đưa ra

các giải pháp hợp lý để khắc phục.

Trễ trong mạng thoại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thuật toán mã hoá, lỗi,

mất khung, thiết bị…ITU đã nghiên cứu độ trễ mạng cho các ứng dụng thoại trong

khuyến nghị G114. Khuyến nghị này định nghĩa 3 tầng trễ một chiều như sau:

69

Mạng thoại

Bảng 3.4: Định nghĩa các tầng trễ một chiều.

Các giới hạn này được khuyến nghị dùng cho các nhà quản lý mạng quốc tế,

do đó yêu cầu nghiêm ngặt hơn các mạng thoại riêng rẽ. Với các mạng riêng, độ trễ

200ms là hợp lý và 250ms là giới hạn.

Có hai loại trễ khác nhau: Trễ cố định và trễ thay đổi.

Thành phần trễ cố định bao gồm các thành phần trễ được them vào trực tiếp

trên một kết nối tổng.

Thành phần trễ thay đổi bao gồm các thành phần nảy sinh trong các hàng đợi

trong những bộ đệm tín hiệu trên các cổng nối tiếp kết nối với mạng WAN. Các bộ

đệm này tạo ra những thành phần trễ thay đổi hay chính là Jitter, trễ thay đổi được xử

lý bằng các bộ đệm loại jitter tại các Gateway/Router tại đầu thu.

a. Trễ Coder (Trễ xử lý)

Trễ Coder hay còn được gọi là trễ xử lý là thời gian một bộ xử lý tín hiệu số

DSP nén một mẫu PCM cộng với thời gian trễ thuật toán của Codec. Công nghệ xử lý

thoại ngày nay có nhiều bộ mã hoá khác nhau, mỗi bộ mã hoá lại xử lý theo một thuật

toán nén và mã hoá khác nhau và tốc độ xử lý thoại lại khác nhau nên độ trễ qua các

bộ mã hoá cụ thể cũng khác nhau. Ví dụ thuật mã hoá dự đoán tuyến tính mã đại số

(ACELP) xử lý mỗi khối thoại PCM trong vòng 10ms.

70

Bộ xử lý thuật toán mã hoá dự đoán tuyến tính mã đại số cấu trúc tích hợp

(CE-ACELP) có trễ xử lý khoảng 2,5 đến 10 ms phụ thuộc vào tải trọng của bộ xử lý

tín hiệu số DSP. Nếu tải trọng của bộ xử lý tín hiệu số đầy đủ với 4 kênh thoại thì độ

trễ xử lý có thể lên tới 10 ms. Nếu chỉ phải xử lý một kênh thoại thì độ trễ có thể chỉ

là 2,5 ms. Tuy nhiên trong các kế hoạch truyền dẫn phải sử dụng mức 10 ms để tính

toán trễ cho bộ xử lý này.

Thời gian giải nén vào khoảng 10% thời gian nén cho mỗi khối mẫu PCM. Do

có nhiều mẫu trong mỗi khung nên thời gian giải nén tương ứng với số lượng mẫu

trong khung. Do đó thời gian trễ của một khung 3 mẫu là 3 * thời gian trễ một mẫu.

Thời gian trễ tốt nhất và tồi nhất đối với các bộ mã hoá cụ thể:

Bảng 3.5: Thời gian trễ của các bộ mã hoá.

Trễ thuật toán:

Thuật toán nén căn cứ vào đặc điểm của tín hiệu thoại để xử lý các mẫu thoại

với mỗi mẫu thứ N sử dụng thuật toán nén có thể dự đoán mẫu tiếp theo thứ N+1 như

thế nào một cách khá chính xác. Việc xử lý này cũng gây ra trễ gọi là trễ thuật toán và

phụ thuộc vào độ dài của khối tin cần nén.

Tất nhiên việc này lặp lại nhiều lần ví dụ như các khối N+1, N+2 ...Thông

thường với mỗi cuộc thoại nó thêm vào 5 ms đối với trễ tổng trên liên kết. Với mỗi bộ

mã hoá khác nhau thì sử dụng một thuật toán nén khác nhau do đó thời gian trễ thuật

71

toán với từng bộ mã hoá cụ thể cũng khác nhau:

Trế thuật toán đối với G 726 là 0ms

Trế thuật toán đối với G 729 là 5ms

Trế thuật toán đối với G 723.1 là 7.5ms

Nói chung thời gian trễ bộ mã hoá được tính như sau:

Trễ Coder = (Trễ thời gian nén trên mỗi khối +Trễ thời gian giải nén trên

mỗi khối)* (Số khối trên một khung) + thời gian trễ thuật toán

Với bộ mã hoá G729 ta có thể tính được thời gian trễ codec = 10 +1*3+5 = 18 ms.

b. Trễ do mã hoá

Các bộ mã hoá thoại hiện đại hoạt động dựa trên việc tập trung các mẫu thoại

thành khung. Mỗi khung tín hiệu thoại đầu vào (gồm các mẫu thoại) được xử lý thành

các khung bị nén. Không thể tạo ra các khung thoại đã được mã hoá cho đến khi tất cả

các mẫu thoại của khung được tập trung đầy đủ trong bộ mã hoá. Do đó có trễ khung

xảy ra trước khi việc xử lý bắt đầu. Ngoài ra, nhiều bộ mã hoá cũng xem xét các

khung tiếp theo để cải thiện hiệu quả nén. Chiều dài của quá trình xem xét này gọi là

thời gian look – ahead của bộ mã hoá, lượng trễ này cũng là được tính vào trễ của bộ

mã hoá.

c. Trễ đệm ở thiết bị đầu cuối IP

Card âm thanh và card điện thoại trong máy tính cá nhân PC thường có các bộ

đệm khá lớn để tạo ra một giao diện tốc độ cố định với bộ biến đổi A/D- D/A và một

giao diện không đồng bộ với lớp ứng dụng.

Ngoài ra, bộ tương thích (adapter) mạng và modem cũng sử dụng bộ đệm để

tăng hiệu quả truy cập mạng. Các bộ tương thích này được tối ưu hoá cho truyền

thông dữ liệu- là một ứng dụng mà trễ không phải là vấn đề quan trọng. Song với

truyền thoại, trễ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thoại thì sự tối ưu hoá này

không phù hợp.

Thêm vào các trễ trên, còn có trễ bộ đệm phần mềm. Các ứng dụng có thể lưu

trữ một lượng lớn dữ liệu để xử lý chúng dễ dàng và hiệu quả hoặc để quản lý jitter

trễ trong gói tin thu được.

d. Trễ đệm/gói hoá H.323

72

Trễ gói hoá hình thành trong quá trình tạo gói, trễ đệm xuất hiện khi phân rã

gói.Trễ gói hoá là thời gian cần thiết để thu thập đầy đủ thông tin của một gói. Khi sử

dụng các gói có chiều dài cố định với mã hoá dạng khung, thì khi gói hoá có thể có trễ

thêm vào nếu như chiều dài gói khác với chiều dài khung của bộ mã hoá.

Trễ đệm là do quá trình xếp hàng trong máy thu và thường được sử dụng để

đền bù jitter mạng. Việc tạo lại tín hiệu thoại yêu cầu các gói phải đến cùng lúc song

do trễ mạng thay đổi nên máy thu phải có bộ đệm để làm trễ các gói đến sớm và đồng

bộ chúng với các gói đến muộn.

e. Trễ truyền dẫn mạng

Trễ mạng là thời gian truyền dẫn các gói qua mạng để đến đích. Các thành

phần của trễ mạng gồm:

• Trễ truyền dẫn, tạo ra do việc gửi một gói qua một liên kết (ví dụ như

gửi một gói có kích thước 256 byte qua một liên kết có tốc độ 64kb/s sẽ

cần 32ms).

• Trễ truyền lan tạo ra do sự truyền lan tín hiệu qua liên kết vật lý. Trễ

này thường được bỏ qua nếu liên kết có chiều dài nhỏ hơn 1000km

• Trễ node, là trễ do bộ định tuyến thực hiện việc xếp hàng và xử lý các

gói.

• Trễ giao thức là trễ do các cơ chế khác nhau của mỗi giao thức, ví dụ

như giao thức TCP có phát lại các gói tin, hay trễ truy cập mạng (giao

thức Ethernet).

• Trễ Gateway tạo ra do việc liên kết giữa các mạng phải có thời gian xử

lý tại Gateway.

Trễ truyền dẫn mạng có thể được bỏ qua trong mạng PSTN, đối với mạng IP

trễ này rất lớn, do đó không thể bỏ qua.

f. Trễ tổng trung bình

Nhìn chung trễ tổng bao gồm tất cả các loại trễ trên cộng lại, trong mô hình E

trễ tổng trung bình từ miệng người nói đến tai người nghe được đặc trưng bởi tham số

trễ Ta. Hình sau mô tả quan hệ giữa độ trễ tổng và giá trị R trong mô hình E:

73

600

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

T1211140-99500400300200100

R

Absolute delay (Ta) in ms

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa độ trễ một chiều tổng và giá trị R trong mô hình E.

Theo đồ thị này thì giá trị trễ khuyến nghị là từ 300 đến 350 ms và giới hạn là

400 ms.

3.2.2.5 Biến động trễ

Biến động trễ là sự khác biệt về trễ của các gói khác nhau cùng trong một dòng

lưu lượng. Biến động trễ có tần số cao được gọi là jitter trong khi biến động trễ có tần

số thấp được gọi là wander. Jitter chủ yếu do sự sai khác về thời gian xếp hàng của

các gói liên tiếp trong một luồng gây ra và là vấn đề quan trọng nhất của QoS. Các

loại lưu lượng nhất định đặc biệt là lưu lượng thời gian thực như thoại thường chịu

được jitter. Khác biệt trong thời gian đến của các gói gây ra sự lên xuống trong thoại.

Tất cả các hệ thống truyền thoại đều có jitter. Khi jitter nằm vào khoảng dung sai định

nghĩa trước thì nó không ảnh hưởng thới chất lượng dịch vụ.

Jitter quá nhiều có thể được xử lý bằng bộ đệm, song nó lại làm tăng trễ nên lại

nảy sinh các khó khăn khác. Với các cơ cấu loại bỏ thông minh, các hệ thống IP

Telephony/VoIP sẽ cố đồng bộ luồng thông tin bằng cách loại bỏ gói theo kiểu lựa

chọn, nhằm tránh hiện tượng “walkie-talkie” gây ra khi hai phía hội thoại có trễ đáng

kể. Jitter phải nhỏ hơn 60ms (60ms là chất lượng trung bình, 20ms là chất lượng trung

kế Toll).

3.2.2.6 Tổn thất gói

Tổn thất, hoặc là bit hoặc là gói, có ảnh hưởng lớn với dịch vụ IP

Telephony/VoIP hơn là với dịch vụ dữ liệu. Trong khi truyền thoại, việc mất nhiều bit

hoặc gói của dòng tin có thể tạo ra hiện tượng nhảy thoại gây khó chịu cho người sử

74

dụng. Trong truyền dữ liệu, việc mất một bit hay nhiều gói có thể tạo ra hiện tượng

không đều trên màn hình nhất thời song hình ảnh (video) sẽ nhanh chóng được xử lý

như trước. Tuy nhiên, nếu việc mất gói xảy ra theo dây chuyền, thì chất lượng của

toàn bộ việc truyền dẫn sẽ xuống cấp. Tỷ lệ mất gói nhỏ hơn 5 % cho chất lượng tối

thiệu và nhỏ hơn 1 % cho chất lượng liên đài.

3.3 Một số công nghệ đo kiểm chất lượng thoại hiện nay

Theo phương pháp truyền thống, đo kiểm chất lượng thoại liên quan tới việc so

sánh các dạng sóng trên màn hình, đo kiểm tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm và tổng méo hài

(THD) giữa chúng. Những phương pháp này cùng các phương pháp đo kiểm tuyến

tính khác chỉ thực sự hữu dụng trong một số trường hợp nhất định do chúng quan

niệm rằng những biến đổi trong dạng sóng tín hiệu thoại đại diện cho những tín hiệu

méo không mong muốn. Những phương pháp này cũng giả định rằng các kênh điện

thoại về bản chất là tuyến tính. Tuy nhiên trong các mạng VoIP cũng như các mạng

thoại gói khác, đặc biệt là khi sử dụng các bộ mã hóa - giải mã (Codec) tốc độ bít thấp

như G.729 và G.723, cả việc bảo toàn dạng sóng cũng như tính tuyến tính của kênh

thoại đều không được giả định. Các bộ Codec này cố gắng tái tạo lại âm thanh chủ

quan của tín hiệu hơn là hình dạng của dạng sóng âm thoại. Như đã trình bày, bản

chất chuỗi và nhạy cảm với thời gian của các mạng chuyển mạch gói yêu cầu cần phải

có các phương pháp đo kiểm khác thích hợp hơn. Cuối cùng do tính quan trọng ngày

càng cao của chúng, chất lượng hoạt động của các bộ hủy tiếng vọng, phát hiện sự tồn

tại của thoại (VAD) và các quá trình khác cần phải được đo kiểm một cách trực tiếp.

Để phân tích xem liệu một mạng IP có thể hỗ trợ VoIP hay không thì phải đánh

giá tính hiệu quả QoS của mạng đó. Đặc biệt, những vấn đề cần quan tâm sẽ như sau:

- Mạng có thể phân biệt lưu lượng VoIP với các loại lưu lượng khác như thế

nào ?

- Trong trường hợp tắc nghẽn mạng, tỷ lệ mất gói của thoại như thế nào so với

dữ liệu ?

- Thời gian trễ trung bình mà các gói thoại phải chịu là bao nhiêu ?

- Jitter trung bình bằng bao nhiêu ?

- Mạng có thể được mở rộng hay không nếu có một số lượng lớn các luồng ?

75

Hàng loạt các phép đo thử sau đã được thiết kế để nghiên cứu phẩm chất của

các hệ thống ưu tiên hoá chung trong các bộ định tuyến. Hình 2-13 trình bày cấu hình

đo thử.

Hình 3.4 : Cấu hình đo thử QoS.

Sử dụng thiết bị Smartbits, nhiều luồng lưu lượng đã được xác định và được

"tiêm" vào mạng IP. Các luồng lưu lượng này đại diện cho các loại tải khác nhau.

Chúng chỉ khác nhau ở địa chỉ IP, các số hiệu cổng, kích thước các gói hoặc tổ hợp

của các yếu tố này. Bằng việc quan sát đầu ra của mạng IP, ta có thể quyết định phải

xử lý các lưu lượng khác nhau như thế nào. Do vậy, băng thông của một kết nối liên

tiếp đã được cấu hình là 500 kbps. Do lưu lượng đi tới từ một cửa Ethernet 10 Mbps

cho nên tắc nghẽn bắt đầu xảy ra khi tải đầu vào vượt quá khoảng 6% (điểm tắc nghẽn

thay đổi tuỳ thuộc vào kích thước gói). Chẳng hạn, bằng việc sử dụng các gói kích

thước 200 byte - bao gồm cả phần mào đầu và FCS - tốc độ gói tối đa trên mạng

Ethernet 10 Mbps sẽ là 5682 gói/s. Nếu tải là 6%, tốc độ khung sẽ là 341 gói/s. Bằng

việc sử dụng giao thức đóng gói PPP trên một tuyến nối WAN, tốc độ bit sẽ là 573

kbps chỉ hơi vượt ra ngoài dung lượng của tuyến. Điểm tắc nghẽn sẽ xuất hiện ngay

khi các khung dài hơn được sử dụng). Nếu băng thông WAN đã thay đổi, điểm tắc

nghẽn cũng có thể thay đổi.

76

Bé ®ÞnhtuyÕn

Bé ®ÞnhtuyÕn

TuyÕn nèi tiÕp vËn hµnh PPPB¨ng th«ng = 500 kbps

10 MbpsEthernet

10 MbpsEthernet

SmartBits ch¹ych­íng ng¹i

M¹ng IP ®ang ®­îc ®o thö

Hình 3.5: Cấu hình chướng ngại

Trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm thoại, việc đo thử để biết mỗi sản

phẩm xử trí như thế nào đối với các chướng ngại là điều tương đối quan trọng. Hình

2-14 trình bày cấu hình đo thử cho các phép đo thử sau. Một máy tính chạy phần mềm

IP với hai NIC Ethernet đóng vai trò một bộ định tuyến "không hoàn hảo". Nó gửi lưu

lượng từ một đoạn này tới một đoạn khác trong điều kiện có thời gian trễ, có mất

khung và có sự biến thiên độ trễ, nhưng có thể điều khiển chúng. Một máy tính

Abacus được sử dụng để khởi tạo các cuộc gọi, tạo ra đầu vào thoại và đo chất lượng

đầu ra thoại tại đầu kia.

Phần mềm IP đã được cấu hình với độ mất khung 0%, 1% và 3%. Các chuẩn

G.711 và G.729 được sử dụng tại Gateway để khảo sát xem mỗi thuật toán mã hóa có

thể đối phó như thế nào với việc mất khung.

Bảng 3.6 : Kết quả PSQM với các tỉ lệ mất khung khác nhau.

Thuật toán mã

hóa

Mất

khung

PSQM

Nhỏ nhất Trung bình Lớn nhất

G.7110% 0 0 1,61% 0 0,4 2,43% 0 1,0 2,9

G.7290% 0,7 0,8 2,31% 0,7 1,3 2,93% 0,8 1,9 3,0

Với 0% mất khung, G.711 có một điểm PSQM bằng 0 biểu thị méo tín hiệu rất

ít hoặc không có méo. Với G.729, do tốc độ bit là 8 kbps, nó đưa vào một độ méo tín

77

Router Router

PhÇn mÒm IP

Bé ®Þnh tuyÕnvíi mo®un tho¹i

Bé ®Þnh tuyÕnvíi mo®un tho¹i

PRA PRA

Abacus

hiệu nào đó ngay cả khi không có mất khung. Tuy nhiên, ảnh hưởng của mất khung

tới cả hai thuật toán mã hóa là có thể so sánh được. Mất khung 1% làm cho một

PSQM tăng lên 0,4 đối với G.711 và 0,5 đối với G.729. Tương tự như vậy mất khung

3% làm PSQM tăng lên 1 và 1,1 tương ứng cho G.711 và G.729.

Cũng các phép đo thử như vậy được lặp lại một lần nữa, lần này sẽ không có

mất khung bởi vì các chướng ngại do trễ khác nhau được đưa vào. Đầu tiên, có thời

gian trễ 50 ms, và cuối cùng sử dụng một Jitter 100 ms. Bảng 3.7 tóm lược các kết

quả:

Bảng 3.7 : Kết quả đo thử.

Thuật toán

mã hóaMất khung

PSQM

Nhỏ nhất Trung bình Lớn nhất

G.71150 ms 0 0,3 1,3

50 ms jitter 0 0,2 2,2100 ms jitter 0 0,6 2,8

G.72950 ms 0,7 0,8 2,2

50 ms jitter 0,7 0,9 2,7100 ms jitter 0,7 1,3 2,8

Các kết quả đo thử này cho thấy trễ 50 ms và Jitter 50 ms có tác động nhỏ nhất

tới điểm số PSQM (mặc dù trong phép tính điểm PSQM tiêu chuẩn không tính đến tác

động của độ trễ). Jitter 100 ms làm tăng 0,3 và 0,5 điểm tương ứng cho G.711 và

G.729. Cần giải thích rõ điều này để chỉ ra rằng các bộ định tuyến đã buộc phải cho

phép mất một số khung cũng không tạo ra thời gian trễ quá lớn bởi đã bù đầy cho

Jitter.

3.3.1 Đo kiểm độ trung thực

3.3.1.1 MOS

Do bản chất khách quan cố hữu của việc đo kiểm chất lượng thoại, một

phương pháp đo kiểm tự nhiên dùng để xác định chất lượng thoại đó là sử dụng một

số lượng lớn người nghe đánh giá chất lượng thoại như là một phần của quá trình đo

kiểm được điều khiển tốt và xác định rõ ràng. Lợi ích của phương pháp này đó là

đánh giá độ trung thực có được trực tiếp từ từng cá nhân đã sử dụng điện thoại. Một

lợi ích khác đó là giá trị thống kê có được từ rất nhiều các đánh giá viên. Trên thực tế

78

có một phương pháp đã được sử dụng trong nhiều năm nay đó là MOS được miêu tả

trong chuẩn P.800 của ITU-T.

Bảng 3.8 : MOS của các chuẩn mã hóa

Chuẩn mã hóa MOSG.711 4,1 (64 kbps)G.726 3,85 (32 kbps)G.728 3,61 (15 kbps)G.729 3,92 (8 kbps)G.723.1 MP-MLQ 3,9 (6,3 kbps)G.723.1 ACELP 3,65 (5,3 kbps)

Mặc dù có những lợi thế hết sức rõ ràng, MOS có một điểm khác biệt và một

bất lợi đáng quan tâm: đó là nó đòi hỏi phải tốn nhiều thời gian cũng như nỗ lực. Tập

hợp hàng chục hay thậm chí hàng trăm người nghe tại một phòng thí nghiệm đo kiểm

chất lượng thoại để đánh giá chất lượng của một bộ sản phẩm thiết bị điện thoại hay

phần mềm dường như không phải là một phương pháp hiệu quả nhất. Những điều

kiện của cuộc thử nghiệm phải được giám sát và điều khiển một cách chặt chẽ, kết

quả đo phải được phân tích một cách kỹ lưỡng và toàn bộ quá trình này cần phải được

lặp lại khi có thiết bị mới hay phương pháp mã hoá thoại mới được phát triển. Do đó,

làm sao để độ trung thực có thể được đo kiểm theo một phương pháp có thể lặp lại,

khách quan, và với một chi phí hợp lý?

3.3.1.2 PSQM

Một trong những phương pháp đó là PSQM, được miêu tả rõ trong khuyến

nghị P.861 của ITU-T. Ðầu tiên được thiết kế để đánh giá các bộ mã hóa - giải mã

thoại, thuật toán PSQM đưa ra một phương pháp mà qua đó tín hiệu thoại trong băng

tần từ 300-3400 Hz có thể được đo kiểm một cách khách quan cho méo, ảnh hưởng

của tạp âm, và tính trung thực toàn cục trong nghe hiểu. Như vậy hiểu một cách đơn

giản, PSQM là một người nghe tự động.

PSQM đánh giá chất lượng của các tín hiệu thoại theo cùng cách mà các bộ

Codec mã hoá và giải mã tín hiệu thoại thực hiện. Nó xác định xem khi nào thì một

tín thoại riêng biệt bị méo dựa trên quan điểm của người nghe, khi nào thì cảm thấy

khó chịu và khó hiểu với một tín hiệu méo. Ðể làm được điều này, PSQM sử dụng

một tín hiệu thoại rõ ràng và so sánh nó với một phiên bản méo ít hơn hoặc nhiều hơn

với phương pháp trọng số phức (complex weighting) quan tâm tới yếu tố quan trọng

79

trong nhận thức âm thoại là gì, ví dụ như sinh lý của tai người và các yếu tố nhận thức

liên quan tới người nghe dường như hay chú ý tới gì. PSQM đem lại một chỉ số tương

đối, chỉ ra sự khác biệt giữa tín hiệu méo và tín hiệu gèc đứng trên quan điểm của

người nghe thông qua thuật toán. PSQM chỉ ra âm thoại méo có chất lượng tốt hơn

hay tồi hơn tín hiệu nguyên thuỷ. Với PSQM, chỉ số méo đưa ra tương ứng rất gần với

chỉ số thống kê của một số lượng lớn người phản ứng trong cùng một tình huống đo

kiểm (ví dụ MOS).

PSQM đầu tiên được thiết kế đặc biệt cho chất lượng hiểu của âm thoại khi bị

ảnh hưởng bởi các bộ Codec nén thoại. Tuy nhiên với một số tác động như mất gói

xảy ra trên mạng truyền số liệu, không được phản ánh một cách đầy đủ trong các chỉ

số PSQM. Do đó, một phiên bản tăng cường cho PSQM gọi là PSQM+ đã được phát

triển để tương quan hơn với các chỉ số MOS trong trường hợp có những trục trặc

trong quá trình hoạt động của mạng.

3.3.1.3 PAMS

Một mô hình quan trọng khác trong đo kiểm độ trung thực trong nghe hiểu,

được phát triển trong thời gian gần đây đó là PAMS (Hệ thống đo kiểm phân tích tri

giác). PAMS sử dụng một mô hình tri giác tương tự như PSQM và cùng nhau chia sẻ

mục tiêu cung cấp một phương tiện đo kiểm khách quan, khả lặp cho chất lượng cảm

nhận thoại. PAMS sử dụng một mô hình xử lý tín hiệu khác với PSQM nhưng hiệu

quả hơn cùng với các dạng chỉ số khác với PSQM. Nó đưa ra một "Chỉ số chất lượng

nghe" và một "Chỉ số chất lượng nỗ lực nghe", cả hai đều tương quan với các chỉ số

MOS và đều trên một thang đo từ 1 tới 5.

3.3.2 Đo kiểm độ trễ

Như đã đề cập, trễ đầu cuối - đầu cuối có một ảnh hưởng vô cùng quan trọng

tới chất lượng một cuộc đàm thoại. Nên nhớ rằng, trễ không ảnh hưởng tới âm thanh

của một cuộc đàm thoại mà ảnh hưởng tới nhịp điệu và cảm nhận của cuộc đàm thoại.

Có hai phương pháp chính trong đo kiểm trễ trong một môi trường thoại gói là:

Acoustic PING và MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá.

Theo như thiết kế, cả hai phương pháp được sử dụng để đảm bảo việc đo kiểm

trễ là chính xác và nhất quán do trễ có thể thay đổi trong một môi trường VoIP động.

3.3.2.1 Acoustic PING

80

Acoustic PING sử dụng một tín hiệu âm thanh kiểm tra cực ngắn (narrow audio

spike) được truyền dẫn từ đầu cuối của một kênh thoại tới đầu cuối bên kia và đo

khoảng thời gian này. Phương pháp đơn giản này tương đối nhạy cảm với tạp âm và

suy hao do tín hiệu kiểm tra thật có thể bị che bởi các tạp âm khác trên kênh truyền

hay bị suy hao quá nhiều dẫn tới không thể phát hiện ra. Thêm vào đó, do độ hẹp

tương đối của tín hiệu kiểm tra khiến cho nó dễ bị ảnh hưởng xấu bởi tình trạng mất

gói (bản thân một tín hiệu kiểm tra chỉ chiếm từ 1 tới 2 gói). Acoustic PING cần phải

được hỗ trî từ các phương pháp khác để đảm bảo độ chính xác và ổn định.

3.3.2.2. MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá

MLS sử dụng một tín hiệu đặc biệt được truyền qua một hệ thống cần đo kiểm.

Sau đó bằng các kỹ thuật xử lý tín hiệu số, tín hiệu thu được cùng với tín hiệu ban đầu

cùng được phân tích để xác định trễ từ đầu cuối đến đầu cuối. Phương pháp này được

gọi là MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá, sử dụng một tín hiệu đo kiểm với âm

thanh rất giống với nhiễu trắng, trên thực tế nó có rất nhiều các đặc tính giống với

nhiễu trắng. Tuy nhiên khác với nhiễu trắng, tạp âm MLS (dãy có chiều dài tối đa) là

một mẫu tạp âm khả lặp và khả đoán tăng cường khả năng tính toán phân tích.

Sử dụng phương pháp này, giá trị trễ tính toán thực ra là một tập con của thông

tin thu được. Trễ tính toán theo phương pháp này chính xác hơn rất nhiều, đem lại kết

quả với độ phân giải cao hơn và khả năng chịu tạp âm cao hơn so với các phương

pháp âm thanh.

3.3.3 Đo kiểm tiếng vọng

Trong đo kiểm tiếng vọng, đầu tiên cần phải xác định đặc tính của cường độ

tiếng vọng và trễ tiếng vọng. Bên cạnh đó cũng cần phải xác định xem các bộ huỷ

tiếng vọng giải quyết với tiếng vọng có tốt không. Cuối cùng, sẽ là rất hữu dụng nếu

đánh giá được mức độ khó chịu mà tiếng vọng gây ra cho người dùng của hệ thống

điện thoại. Các khía cạnh này sẽ lần lượt được làm rõ dưới đây:

3.3.3.1 Xác định đặc tính tiếng vọng

Xác định đặc tính tiếng vọng hầu như luôn liên quan tới đo lường cường độ

tiếng vọng và trễ của tiếng vọng. Năng lượng mà một tiếng vọng bị suy hao tới tai

người nghe thường được gọi là suy hao tiếng vọng phản hồi ERL. ERL là một tham

số rất quan trọng do rất nhiều các bộ triệt tiếng vọng không có khả năng làm việc với

các tiếng vọng chưa bị suy hao ở một mức độ nhất định nào đó. Bên cạnh đó trễ của

81

tiếng vọng cũng phải nằm trong một khung thời gian nhất định để các bộ triệt tiếng

vọng có thể xử lý tín hiệu một cách hiệu quả. ERL và trễ tiếng vọng là các tham số

cần phải cân nhắc trong thiết kế mạng truy nhập và có một ảnh hưởng sâu sắc tới dạng

và cấu hình của bộ huỷ tiếng vọng được sử dụng. Việc nắm vững các đặc tính tiếng

vọng giúp đưa ra được một quyết định đúng đắn trong việc chọn bộ huỷ tiếng vọng

hay thiết kế lại mạng truy nhập để giải quyết những vấn đề trễ đặc thù của mạng.

3.3.3.2 Sự khó chịu trong cảm nhận gây ra bởi tiếng vọng

Tương tự như độ trung thực của âm thoại, ở đây yêu cầu những thuật toán đặc

biệt để có được một kết quả đo khách quan, tin cậy và ổn định. ITU-T đã định nghĩa

một số phương pháp đo lường những đặc tính của tiếng vọng: G.165 là một thuật toán

sử dụng nhiễu trắng, G.168 sử dụng những tín hiệu kiểm tra tần số thoại. Tuy nhiên

những phương pháp này dường như thích hợp nhất cho đo kiểm tại phòng thí nghiệm

và không phù hợp cho các bộ Codec tốc độ bít thấp, tại đó dạng sóng của tín hiệu

thoại không phải luôn luôn được duy trì. Nhưng bằng việc sử dụng một thuật toán

khách quan, dựa trên nhận thức như PSQM hay PAMS được miêu tả ở trên, chúng ta

hoàn toàn có khả năng đánh giá được ảnh hưởng của tiếng vọng tác động lên cảm

nhận về chất lượng thoại trên cả môi trường phòng thí nghiệm cũng như trên các

mạng VoIP đã được triển khai.

3.3.3.3 Các bộ huỷ tiếng vọng

Ðể đánh giá được chất lượng hoạt động của một bộ huỷ tiếng vọng, nhân viên

đo kiểm thường phải mô phỏng các hiện tượng của mạng truy nhập (trễ tiếng vọng,

ERL và đáp ứng tần số) và qua đó xác định khả năng khắc phục và xử lý các hiện

tượng này. Các tham số quan trọng khi đánh giá một bộ triệt tiếng vọng là:

- Thời gian hội tụ (Convergence time): thời gian cần thiết để một bộ triệt tiếng

vọng thích ứng với mạng truy nhập nội hạt và thực hiện việc giảm tiếng

vọng một cách thích đáng.

- Ðộ sâu hủy bỏ (Cancellation depth): sự thu nhỏ cường độ tiếng vọng đạt

được (đo lường theo db).

- Double-talk Robustness: đo kiểm khả năng huỷ tiếng vọng dưới điều kiện cả

hai đầu dây đồng thời nói.

82

CHƯƠNG IV

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THOẠI TRONG MẠNG

VoIP BẰNG MÔ HÌNH- E.

4.1 Giới thiệu mô hình E

Mô hình E là một mô hình đánh giá chất lượng truyền dẫn cho điện thoại cầm

tay băng tần hẹp (300Hz đến 3400Hz). Mô hình được hình thành và phát triển từ

83

những năm 1993-1996 bởi một nhóm nghiên cứu của tổ chức ETSI khi nghiên cứu về

"chất lượng truyền thông thoại từ miệng đến tai qua mạng đối với máy điện thoại cầm

tay, băng tần 3,1kHz". Mô hình E được đưa ra lần đầu tiên trong báo cáo ETR 250 [1]

của ETSI vào năm 1996. Nhóm Study Group 12 (SG12) của ITU-T đã nghiên cứu và

mở rộng mô hình, đến tháng 12/1998 ITU-T phê chuẩn mô hình E thành khuyến nghị

G.107 mang tên: mô hình E, một mô hình tính toán sử dụng trong việc lập kế hoạch

truyền dẫn.

Trước khi xuất hiện mô hình E đã có 4 mô hình tính toán khác nhau để dự

đoán chất lượng truyền dẫn từ các phép đo khách quan. Các mô hình đó là [4]:

• Mô hình "Transmission Rating " xuất phát từ Mỹ và Canada

• Mô hình "CATNAP83" của Bristish Telecom

• Mô hình "Information Index" của Pháp

• Mô hình "OPINE" của nhóm NTT, Nhật Bản

Bốn mô hình này đã được tổng hợp thành cơ chế :"Transmission Quality

Index" . Các mô hình đều mang tính đơn giản hoá và chỉ có một số tham số giới hạn.

Trong đó, suy hao và nhiễu là những yếu tố quan trọng, ngoài ra không chú ý tới ảnh

hưởng của bộ mã hoá tốc độ thấp. Do ra đời trước khi xuất hiện thị trường viễn thông

không theo quy tắc cũ, khi mà các nhà quản trị viễn thông có thể điều khiển mạng của

họ trong từng chi tiết mang tính kĩ thuật lớn, nên các mô hình này không phù hợp với

các mạng hiện đại. Mô hình E được phát triển hoàn thiện hơn. Cũng sử dụng những

thuật toán và khái niệm trong các mô hình trước, song mô hình E quan tâm nhiều tới

trễ, tiếng vọng, quá trình xử lý tín hiệu số thay vì suy hao và nhiễu như các mô hình

trước đây, do đó rất phù hợp với mạng viễn thông hiện đại.

Mô hình E đánh giá chất lượng truyền dẫn thoại theo tham số truyền dẫn đầu ra

R. Tham số R được tính toán dựa vào tất cả các yếu tố gây suy hao trên đường truyền.

Từ giá trị R có thể dự đoán mức độ hài lòng của người sử dụng dịch vụ trong mạng

hoặc chuyển đổi sang một số giá trị tương đương khác đã được sử dụng trước đó như

MOS, GoB, POW.

Với thuật toán tính toán dựa trên các suy hao trên toàn bộ kết nối, mô hình E

đã đánh giá được một cách toàn diện hiệu năng của mạng, tổng hợp tất cả các yếu tố

có thể ảnh hưởng đến chất lượng thoại mà không chỉ chú ý tới một tham số riêng lẻ

84

nào. Do đó mô hình E đặc biệt thích hợp cho công việc lập kế hoạch truyền dẫn. Công

việc này được tiến hành bởi các nhà thiết kế mạng để lập ra một mô hình mạng mới

hoặc nâng cấp các mạng cũ. Khi đó mô hình E được sử dụng để dự đoán mức độ hài

lòng của người dùng đối với các dịch vụ do mạng cung cấp trước khi triển khai dịch

vụ đó trên thị trường. Từ đó có thể điều chỉnh thiết bị để cho chất lượng truyền dẫn tốt

nhất.

Cùng với sự ra đời của mô hình E trong khuyến nghị ITU-T G.107 là một loạt

các khuyến nghị khác có liên quan như G.108: hướng dẫn về mô hình E và việc lập kế

hoạch mạng, G.109: Định nghĩa chất lượng truyền dẫn thoại, G.113: Chi tiết về các

tham số truyền dẫn… Việc sử dụng mô hình E là cần thiết để thiết kế lập kế hoạch

mạng. Các phương pháp đánh giá chất lượng truyền dẫn thoại truyền thống như

phương pháp đánh giá chủ quan theo MOS không xét đến ảnh hưởng của các yếu tố

gây suy hao chính trong mạng như trễ, tổn hao gói… Mô hình E được đánh giá là một

công cụ phù hợp nhất trong việc tính toán tham số truyền dẫn để đánh giá chất lượng

truyền dẫn thoại.

Mô hình E ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trên thế giới, đồng thời việc

nghiên cứu và phát triển mô hình vẫn đang được tiến hành. Các phiên bản mới của nó

đã được đưa ra để khắc phục một số nhược điểm như phiên bản vào tháng 5/2000,

phiên bản mới nhất vào năm 2001. Hiện nay, mô hình E vẫn đang được nghiên cứu

sâu hơn để có thể áp dụng phổ biến trong mạng.

4.2 Cấu trúc và thuật toán mô hình E

Nguyên tắc cơ bản của mô hình E dựa trên một cấu hình tham khảo về kết nối

điện thoại từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end), trong đó xuất hiện tất cả các tham số

truyền dẫn ảnh hưởng đến chất lượng thoại thu được.

85

Hình 4.1 Cấu hình tham khảo của mô hình E.

Cấu hình tham khảo của mô hình E như trong hình 4.1, trong đó chia kết nối

end-to-end thành phía gửi và phía nhận bằng một trung tâm ảo gọi là điểm 0dBr. Mô

hình sẽ đánh giá chất lượng thoại thu được tại phía nhận, tức là phía người nghe trong

một cuộc gọi. Đây cũng là phía phải chịu ảnh hưởng của các loại suy hao trong khi

nói như sidetone, nhiễu phòng, tiếng vọng. Cấu hình tham khảo này gồm một mạch

vòng 4 dây để có thể nhận biết được các suy hao do tiếng vọng bộ nói, tiếng vọng bộ

nghe. Tham số của mạch vòng gồm có WEPL, Tr. Các tham số SLR, RLR, và Nc

được xác định tại điểm 0dBr. Nhiễu phòng P và hệ số D được phân biệt ở phía gửi và

phía nhận. Do chất lượng thoại được đánh giá tại phía nhận nên để tính đến ảnh

hưởng của các loại suy hao đến phía nhận, một số tham số liên quan được xem xét tại

phía nhận như STMR, LSTR và TELR. Tất cả các tham số đầu vào khác được xác

định giá trị cho toàn bộ kết nối. Hình 3.7 chỉ rõ các tham số đầu vào này. Phần dưới

đây sẽ giải thích ý nghĩa của từng tham số.

86

Các thuật ngữ và tham số sử dụng trong mô hình E đã được định nghĩa trong

một số khuyến nghị loại P và loại G có liên quan đến truyền dẫn của ITU-T. Trong đó

[4]:

• OLR (Overall Loudness Rating): Trong việc lập kế hoạch truyền dẫn,

Loudness Rating là một phép đo để xác định suy hao cường độ, hay còn

gọi là suy hao điện-âm (electro-acoustic loss) giữa hai giao diện nào đó

trong mạng (được tính bằng đơn vị dB). Nếu kênh truyền dẫn chia thành

nhiều đoạn thì LR của toàn mạch sẽ bằng tổng các LR thành phần.

Trong mô hình E, OLR là suy hao cường độ giữa miệng thuê bao nói và

tai thuê bao nghe trong kết nối.

• SLR (Send Loudness Rating): Là suy hao cường độ giữa miệng thuê bao

nói và điểm 0dBr.

• RLR (Receive Loudness Rating): Là suy hao cường độ giữa điểm 0dBr

và tai của thuê bao nghe.

• TELR (Talker Echo Loudness Rating): Là suy hao tín hiệu thoại vọng

của người nói đến chính tai họ sau khi bị trễ qua mạng.

• STMR (Talker’s Sidetone, Sidetone Masking Rating): Là suy hao cường

độ tín hiệu từ miệng người nói đến chính tai họ qua đường sidetone

điện.

• LSTR (Listener’s Sidetone Rating): Là suy hao cường độ của nhiễu

phòng đến tại thuê bao thông qua đường sidetone điện.

• Factor (D ): Hệ số D là sự chênh lệch độ nhạy (dB) của microphone

giữa âm thanh thoại và các nguồn nhiễu khác (nhiễu phòng), D = STMR

- LSTR. Trong mô hình hệ số D gồm Ds và Dr: là hệ số cho phía gửi và

phía nhận.

• WEPL (Weighted Echo Pass Loss): Sự chênh lệch tổn hao cường độ âm

lượng giữa tín hiệu âm thanh thoại trực tiếp của người nói và tín hiệu

thoại vọng mà người nghe nhận được.

87

• qdu (Quantizing Distortion Unit): Là đơn vị nhiễu lượng tử, nhiễu này

sinh ra do quá trình mã hoá và giải mã PCM và ngược lại. Mỗi lần mã

hoá đầy đủ từ tương tự sang số và ngược lại được coi là một qdu.

• Ie (Impairment equipment): Là tham số suy hao thiết bị, tham số đặc

trưng cho suy hao do quá trình xử lý số gây ra, như các bộ mã hoá tốc

độ thấp.

• A (Advantage factor): Là hệ số tích cực

• T (Mean one-way delay): Là trễ một chiều giữa phía nhận và một điểm

trong kết nối mà tại đó xảy ra ghép tín hiệu gây ra tiếng vọng (như tại

bộ hybrid).

• Tr (Round-Trip Delay): Là trễ vòng tròn chỉ xuất hiện trong mạch vòng

4 dây, tại đó xảy ra sự "phản xạ kép" gây ra các suy hao do tiếng vọng

bộ nói.

• Ta (Absolute delay): Là trễ tuyệt đối, biểu thị tổng trễ một chiều giữa

phía gửi và phía nhận.

• Ps, Pr (Room Noise) : Là nhiễu phòng tại phía gửi và phía nhận.

• Nc (Circuit Noise): Là nhiễu mạch được tính tại điểm 0dBr.

Một số khái niệm khác có liên quan:

+ dBm: Là cường độ, hay mức của tín hiệu điện được tính theo 20lgP (dBm)

với R

UP = , trong đó U là giá trị hiệu dụng của điện thế tín hiệu [đơn vị là V], R là

trở kháng đầu cuối [kOhm].

+ dBmp: Là giá trị dBm được tính để phù hợp với đặc tính tai nghe của con

người cũng như độ nhạy thu của handset (được gọi là yếu tố “psophometrically”-gọi

là yếu tố p).

+ dBr, “0 dBr point”(điểm 0dBr): Điểm 0dBr là điểm mà tại đó mức tín hiệu

được coi là chuẩn và có giá trị là 0 dBm. Tại các điểm khác trong mạng, mức tín hiệu

được coi là có giá trị tương đối, tính bằng dBr (chữ r là relative). Trong các mạng hỗn

88

hợp, điểm 0 dBr được xác định tại giao diện giữa hai mạng. Như vậy, với SLR và

RLR được tính cho điểm 0 dBr thì OLR là tổng của hai giá trị: OLR = SLR + RLR

+ dBm0, dBm0p: Là mức tín hiệu thực tế có tính đến và không tính đến yếu tố

p khi đi qua điểm 0dBr.

4.2.1 Tính toán giá trị truyền dẫn R

Nguyên tắc cơ bản của mô hình E dựa trên khái niệm được thiết lập hơn 20

năm trước đây của J.Allnatt và đã được sử dụng trong mô hình OPINE của NTT, đó là

[2]:

“Các yếu tố tâm lý trên cán cân tâm lý mang tính cộng ”

Mô hình E là một mở rộng của mô hình "Transmission Rating" của Mỹ và

Canada. Nó cũng đánh giá chất lượng truyền dẫn bằng tham số R, song có sự khác

biệt trong cấu trúc toán học và bao gồm các đặc tính từ nhiều mô hình khác nhau.

Kết quả đầu ra của quá trình tính toán là hệ số đánh giá truyền dẫn R. Đây là

tham số kết hợp ảnh hưởng của tất cả các tham số truyền dẫn liên quan trong kết nối.

Giá trị R được tính theo công thức sau:

AIeIdIsRoR +−−−= (4.1)

Trong đó:

• R0 là tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu, nhiễu bao gồm các nguồn nhiễu mạch và

nhiễu phòng.

• Is (synchronous): bao gồm tất cả các suy hao xuất hiện gần như đồng

thời với tín hiệu thoại.

• Id (delay): là suy hao gây ra bởi trễ.

• Ie (equipment): là hệ số suy hao thiết bị, chính là các suy hao do codec

tốc độ thấp gây ra.

• A (advantage): là hệ số tích cực để bù vào các suy hao khác khi có

những tiến bộ của thiết bị truy nhập của người sử dụng.

Các giá trị R0, Is, Id trong mô hình E được chia nhỏ thành nhiều giá trị suy hao

khác nhau, được trình bày trong các phần dưới đây:

4.2.2 Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu R0

89

Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu R0 được xác định theo công thức sau:

)(5.115 00 NSLRR +−=

(4.2)

+ SLR được tính tại điểm 0dBr trên đường truyền dẫn.

+ N0 [dBmop] thể hiện tổng các nguồn nhiễu khác nhau, được tính theo công

thức sau:

+++= 10101010 10101010lg10

NfoNorNosNc

No

(4.3)

Trong đó:

+ Nc [dBm0p]: là tổng của tất cả các nguồn nhiễu mạch khác nhau được xét

tại điểm 0dBm.

+ Nos [dBm0p]: là nhiễu mạch tương đương ở điểm 0 dBr, gây ra bởi nhiễu

phòng Ps ở phía gửi và được tính toán như sau:

2)14(004,0100 −−−+−−−= DsOLRPsDsSLRPsNos (4.4)

Với: OLR = SLR + RLR.

+ Nor: là nhiễu mạch tương đương ở điểm 0 dBr, gây ra bởi nhiễu phòng Pt ở

phía thu:

2)35(Pr008.0Pr121 −++−= eeRLRNor

(4.5)

Với Pre là nhiễu phòng hiệu dụng gây ra bởi vịêc nâng cấp Pr trong đường

sidetone người nói.

++= 10

)–10(

101lg10LSTR

PrPre

(4.6)

+ Nfo [dBm0p] là nhiễu nền ở phía nhận:

RLRNforNfo += (4.7)

Với Nfor được đặt bằng: − 64 dBmp.

4.2.3 Tham số suy hao Is

90

Tham số Is là tổng tất cả các suy hao xuất hiện gần như đồng thời với quá trình

truyền dẫn tín hiệu thoại như sidetone hoặc nhiễu lượng tử trong quá trình điều chế

xung mã. Tham số này được chia nhỏ thành 3 tham số suy hao theo công thức:

IqIstIolrIs ++=

(4.8)

Trong đó Iolr thể hiện sự giảm chất lượng do giá trị OLR quá thấp và được tính

theo công thức sau:

+=

8–

8120

8

18

XXIolr (4.9)

Với X OLR No RLR= + + −0 2 64. ( )

(4.10)

Tham số Ist thể hiện suy hao do sidetone không tối ưu:

IstSTMRo STMRo

= +

+

+10 112

546 1

2336

61

6 101

10–– (4.11)

Với:

+−=

−−−10410 1010lg10

TELRTSTMR

eSTMRo

(4.12)

Tham số Iq thể hiện những suy hao do méo lượng tử gây ra:

[ ]YIq 101lg15 +=

(4.13)

Trong đó 10

46

15

100 GRY o −+

−= (4.14)

20602.0258.007.1 QQG ++=

(4.15)

)qdulg(1537 −=Q

(4.16)

Trong công thức này qdu là số lượng qdu trong toàn bộ kết nối giữa phía gửi

và phía nhận.

4.2.4 Tham số suy hao liên quan đến trễ Id

91

Hệ số Id thể hiện toàn bộ suy hao do trễ của tín hiệu thoại, như tiếng vọng

người nói, tiếng vọng người nghe hay trễ quá lớn. Id được tạo thành từ 3 tham số là

Idte, Idle, Idd:

Id Idte Idle Idd= + + (4.17)

Tham số Idte là suy hao do tiếng vọng bộ nói (Talker Echo) gây ra:

( )TReRoeReRoeIdte –

2

e–11–1004

)–(

2

–

++=

(4.18)

Với: )(5.1 RLRNoRoe −−= (4.19)

)14(5.280Re −+= TERV

(4.20)

2

3.06

1501

101

lg40 TeT

T

TELRTERV −++

+−=

(4.21)

Khi T < 1 ms, tiếng vọng bộ nói nên được coi như sidetone, tức là Idte = 0.

Ngoài ra thuật toán tính toán này cũng xét ảnh hưởng của STMR đến tiếng vọng bộ

nói. Nếu như giá trị STMR thấp thì có thể có một số ảnh hưởng không rõ ràng (bị che

khuất) đến tiếng vọng người nói, còn đối với STMR quá cao thì tiếng vọng bộ nói có

thể đáng chú ý hơn. Các giá trị TERV và Idte được điều chỉnh như sau:

Khi STMR < 9 dB: trong phương trình (2.21), TERV được thay bằng TERVs

theo công thức:

2

IstTERVTERVs += (4.22)

Khi 9 dB ≤ STMR ≤ 15 dB sử dụng các công thức từ (2.18) đến (2.21)

Khi STMR > 15 dB, Idte được thay thế bởi Idtes, với:

22 IstIdteIdtes += (4.23)

Tham số Idle thể hiện các suy hao do tiếng vọng bộ nghe tạo ra, công thức tính

như sau:

92

1694

)(

2

2

+−+−= RleRoRleRoIdle

(4.24)

Với: Rle WEPL Tr= + +105 7 1 25. ( )( )–0.

(4.25)

Tham số Idd thể hiện suy hao do trễ tuyệt đối Ta quá dài gây ra, tồn tại ngay cả

khi có điều khiển tiếng vọng hoàn hảo.

Với Ta < 100 ms: 0=Idd

Với Ta > 100 ms:

( )

+

+−+= 2

313125

6

16

6

16 X

XIdd (4.26)

Trong đó: X

Ta

=

lg

lg100

2 (4.27)

4.2.5 Tham số suy hao thiết bị Ie

Tham số suy hao thiết bị Ie thể hiện các suy hao truyền dẫn gây ra bởi các thiết

bị đặc biệt như bộ mã hoá tốc độ bit thấp, hay thiết bị ghép kênh số: DCME (Digital

Circuit Multiplication Equipment). Thông thường tham số này được tính dựa vào chất

lượng của các bộ mã hoá tốc độ thấp và không liên quan đến các tham số đầu vào

khác. Chúng phụ thuộc vào kết quả thử nghiệm chủ quan là điểm số ý kiến bình quân

của khách hàng (MOS) cũng như kinh nghiệm mạng lưới. Giá trị Ie được cho trong

phụ lục I khuyến nghị G.113.

4.2.6 Tham số tích cực A (Advantage factor)

Tham số A là một khái niệm hoàn toàn mới và chưa được sử dụng trong các

mô hình tính toán trước đây. Nó có một ý nghĩa đặc biệt không liên quan đến các

tham số truyền dẫn khác. Tham số đã thể hiện ưu điểm của việc truy nhập mà một hệ

thống nào đó có thể có được để truyền thông. Vì khái niệm "chất lượng cao" liên quan

đến sự mong đợi của khách hàng được đáp ứng như thế nào. Do đó, chất lượng truyền

dẫn của toàn bộ kết nối do người dùng nhận biết được còn chịu ảnh hưởng bởi việc

thiết lập kết nối là dễ hay khó. Trong một số hoàn cảnh cụ thể, hệ thống không dây có

ưu điểm hơn so với hệ thống có dây khi cần thiết lập kết nối. Và các ưu điểm này có

93

thể đền bù được các ảnh hưởng chủ quan của một số sai sót do truyền dẫn thoại. Ví dụ

như các kết nối điện thoại di động hay các kết nối qua vệ tinh tới các vùng xa mà con

người khó có thể tới được, khi đó lắp đặt bằng hệ thống có dây sẽ là rất khó khăn.

Tham số A phản ánh các ưu điểm này và được tính vào chất lượng thoại toàn tuyến.

Các giá trị của tham số A được cho trong khuyến nghị G.133 như bảng 4.1.

Chú ý : Việc sử dụng tham số A và lựa chọn giá trị của nó trong một ứng dụng

nào đó là do nhà lập kế hoạch quyết định. Tuy nhiên các giá trị trong bảng 4.1 nên

được xem xét như là giới hạn trên.

Bảng 4.1: Tham số ưu tiên A.

Hệ thống truyền thông Giá trị cực đại của A

Thông thường (có dây) 0

Di động trong một toà nhà với mạng tế bào 5

Di động trong vùng địa lý hoặc đang di chuyển

trong một phương tiện giao thông.

10

Truy nhập tới các vị trí khó đạt đến được ví dụ

như kết nối vệ tinh.

20

4.2.7 Các giá trị mặc định

Tất cả các giá trị đầu vào sử dụng trong mô hình E đều được lập ở giá trị mặc

định như chỉ ra trong bảng 4.2. Các giá trị mặc định này được khuyến nghị sử dụng

cho những tham số không thay đổi trong quá trình tính toán lập kế hoạch. Nếu tất cả

các tham số đều được đặt ở giá trị mặc định thì kết quả tham số R sẽ rất cao, xấp xỉ là

94.2.

Bảng 4.2: Các giá trị mặc định và khoảng cho phép của các tham số.

Tham số Viết

tắt

Đơn

vị

Gt

mặc

định

Khoảng

cho phép

Chú ý

Sending Loudness Rating SLR dB +8 0 ... +18 Chú ý

94

1

Receiving Loudness Rating RLR dB +2 −5 ... +14 Chú ý

1

Sidetone Masking Rating STM

R

dB 15 10 ... 20 Chú ý

2

Listener Sidetone Rating LSTR dB 18 13 ... 23 Chú ý

2

D-Value of Telephone, Send

Side

Ds – 3 –3 ... +3 Chú ý

2

D-Value of Telephone Receive

Side

Dr – 3 −3 ... +3 Chú ý

2

Talker Echo Loudness Rating TEL

R

dB 65 5 ... 65

Weighted Echo Path Loss WEP

L

dB 110 5 ... 110

Mean one-way Delay of the

Echo Path

T msec 0 0 ... 500

Round Trip Delay in a 4-wire

Loop

Tr msec 0 0 ... 1000

Absolute Delay in echo-free

Connections

Ta msec 0 0 ... 500

Number of Quantization

Distortion Units

qdu – 1 1 ... 14

Equipment Impairment Factor Ie – 0 0 ... 40

Circuit Noise referred to 0 dBr-

point

Nc dBm0

p

−70 −80 ... −40

Noise Floor at the Receive Side Nfor dBmp −64 – Chú ý

3

Room Noise at the Send Side Ps dB(A) 35 35 ... 85

Room Noise at the Receive

Side

Pr dB(A) 35 35 ... 85

Expectation Factor A – 0 0 ... 20

Chú ý 1: Giá trị tổng giữa microphone hoặc máy thu và điểm 0 dBr

Chú ý 2: Biểu thức liên hệ : LSTR = STMR + D.

95

Chú ý 3: Hiện đang được nghiên cứu.

4.3 Kết quả đánh giá chất lượng truyền dẫn theo mô hình E

Tham số đầu ra mô hình E là tham số R. Theo kết quả tính toán, giá trị R nằm

trong dải từ 0 đến 100. Trong đó R = 0 thể hiện chất lượng rất thấp và R = 100 thể

hiện chất lượng rất tốt. Dựa vào tham số R, ta có thể đánh giá chất lượng truyền dẫn

thoại. Khuyến nghị ITU-T G.109 [3] đã định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn

thoại ứng với các mức độ hài lòng của người sử dụng (User satisfaction) theo tham số

R như bảng 4.3.

Như vậy, ứng với R từ 50 đến 100 có 5 loại chất lượng thoại, với R nhỏ hơn 50

thì không được khuyến nghị sử dụng trong mạng.

Ngoài ra, giá trị R có thể chuyển đổi sang các thông số đánh giá chất lượng

khác như: GoB (Good or Better: tốt hoặc tốt hơn), PoW (Poor or Worse: Tồi hay tồi

hơn). Công thức chuyển đổi giữa các thông số dựa vào hàm Gauss như sau:

∫∞−

−=

x t

dtexE 2

2

2

1)(

π (4.28)

%16

60100

−= R

EGoB (4.29)

%16

45100

−= R

EPoW (4.30)

Thông số MOS (Mean Opion Score: điểm số ý kiến bình quân khách hàng)

cũng có thể đạt được từ tham số R theo các công thức sau:

R<0: MOS = 1

0 < R < 100 : MOS = 1+ 0,035R +R(R-60)(100-R).7.10-6 (4.31)

R > 100 : MOS = 4,5

Bảng 4.3: Định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn thoại.

Giá trị R Loại chất lượng truyền dẫn

thoại

Mức độ hài lòng của người sử dụng

90 ≤ R < 100 Best Rất hài lòng80 ≤ R < 90 High Hài lòng70 ≤ R < 80 Medium Một số người không hài lòng

96

60 ≤ R < 70 Low Nhiều người không hài lòng

50 ≤ R < 60 Poor Hầu như tất cả không hài lòngChú ý: Với giá trị R nhỏ hơn 50 không được khuyến nghị

Hình 4.2 thể hiện hàm số phụ thuộc GoB, PoW vào tham số R. Theo kết quả

trong hình thì khi R tăng GoB tăng rất nhanh, PoW giảm [2].

Hình 4.3 thể hiện hàm số phụ thuộc MOS vào tham số R. Bad, poor, fair, good,

excellent là 5 mức của MOS ứng với các thang điểm từ 1 đến 5.

T1207870-96

POW

GOB

99

98

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

2

1

0 20 40 60 80 100 R

%

Hình 4.2 GoB và PoW là một hàm số của R.

97

T1207880-96

0 20 40 60 80 100 R

MOSExcellent 5

Good 4

Fair 3

Poor 2

Bad 1

Hình 4.3 MOS là một hàm số của R.

Trong một số trường hợp, người lập kế hoạch truyền dẫn có thể không quen sử

dụng tham số R để đánh giá chất lượng truyền dẫn. Khi đó họ có thể sử dụng một

trong các tham số trên dựa vào hình 4.4. Hình 4.4 nêu ra các mức tương ứng của các

tham số đầu ra mô hình E và các loại chất lượng thoại được khuyến nghị. Chú ý là với

R nhỏ hơn 50 là vùng không được khuyến nghị cho chất lượng truyền dẫn thoại.

98

Hình 4.4 Mối quan hệ giữa tham số đầu ra của mô hình E và các loại chất lượng

truyền dẫn thoại.

4.4 Một số phưong pháp cải thiện QoS trong mạng VoIP

Do đặc điểm của loại hình dịch vụ lưu lượng thoại IP cần được hỗ trợ các biện

pháp tăng cường mức QoS để đảm bảo việc thoả mãn cho các yêu cầu từ phía người

sử dụng. Có nhiều phương pháp hỗ ttrợ chất lượng dịch vụ trong mạng VoIP.

Ngoài các biện pháp từ phía người sử dụng như tăng cường độ thông minh của

các thiết bị đầu cuối, sử dụng dịch vụ vào những thời điểm hợp lý thì về phía mạng

người ta khuyến nghị sử dụng một số phương pháp.

4.4.1 Tốc độ truy nhập cam kết (CAR: Committed Access Rate)

Phương pháp này là một chức năng của “bộ định tuyến chuyển mạch” của

Cisco. Cách tiếp cận đặc trưng của nhà cung cấp thiết bị được đưa ra ở đây không có

nhiều giới hạn như cảm giác đầu tiên, bởi phần lớn các bộ định tuyến trên mạng đều

là của Cisco.

Tuy nhiên, không phải tất cả các bộ định tuyến của Cisco đều có thể chạy trên

CAR. CAR giới hạn lượng băng thông sử dụng trên một liên kết cho bất kỳ ứng dụng

nào. Theo đó trên một liên kết T1, CAR có thể giới hạn truy cập WEB vào 50% của

lượng này, để 50% cho các ứng dụng khác như thoại. CAR không thêm QoS nhiều

99

như giới hạn cạnh tranh cho băng thông. CAR có thể được bổ sung vào một bộ định

tuyến truy nhập và cải thiện đáng kể hoạt động của mạng thạm chí trong trường hợp

các bộ định tuyến khác không biết chút gì về hoạt động của CAR.

4.4.2 Xếp hàng trên cơ sở lớp (CBQ: Class- Based Queuing)

Phương pháp này là một kế hoạt công cộng- vùng được Network Research

Group tại Lawrence Berkeley National Laboratory đề xuất. Theo đó mọi người được

tự do thực hiện công nghệ quản lý lưu lượng này. CBQ nằm ở lớp 3 của bộ định tuyến

kết nối truy nhập của mạng LAN và mạng WAN. CBQ chia lưu lượng của tất cả

người sử dụng ra thành các loại và ấn định băng thông cho từng loại. Các lớp có thể là

các luồng riêng biệt các gói tin hay đại diện cho một loạt tổng thể của ứng dụng,

người sử dụng hay máy chủ. Bản thân các lớp có thể được xác định bằng cách kết hợp

địa chỉ IP, các giao thức như TCP hay UDP và các cổng đại diện tương ứng cho các

ứng dụng như truyền tập tin, truy nhập WEB… CBQ có thể làm giảm bớt hiệu ứng cổ

chai giữa LAN và WAN, điều này rất linh động và không yêu cầu những thay đổi lớn

với hạ tầng internet.

4.4.3 Lớp dịch vụ (CoS: Class of Service)

Trong phần này, lớp dịch vụ có ý nghĩa là một nhám của một hay nhiều giá trị

của các thông số QoS đại diện cho một loại ứng dụng trọn vẹn. Tuy nhiên, CoS cũng

là một khái niệm LAN mới được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.1p. Tiêu

chuẩn này được sử dụng để tạo ra mạng LAN ảo có thể mở rộng các vùng kết nối

trong một WAN song hoạt động lại như một mạng LAN đơn lẻ. CoS sử dụng 3 bit

trong phần tiêu đề của một khung LAN. Các mức CoS có thể ánh xạ vào các mức

điều khiển dịch vụ (ToS) cảu IP hay được hỗ trợ trong các bộ định tuyến với một số

cơ chế khác.

4.4.4 Các dịch vụ phân biệt (Diffserv)

DiffServ (Differentiated Service) được thiết kế để gộp tất cả các luồng có cùng

yêu cầu dịch vụ vào nhau. Ví dụ: RSVP sẽ dự trữ độ rộng băng thông cho một cuộc

gọi VoIP riêng trong khi DiffServ lại nhóm tất cả lưu lượng VoIP vào một luồng.

Luồng kết hợp này nhận loại chất lượng dịch vụ tuỳ theo ưu tiên ứng dụng.

Khi cơ cấu QoS như DiffServ được sử dụng, nó sẽ hoàn chỉnh tính linh hoạt

trong việc định nghĩa loại dịch vụ mà có thể được cấp trong mạng hội nhập thoại và

100

dữ liệu. Nó có nghĩa là hệ thống quản lý mạng cấp truy nhập tới các cơ cấu cho phép

người sử dụng cuối tạo ra các lớp dịch vụ tuỳ chọn cho mỗi ứng dụng.

Kỹ thuật này là một kỹ thuật gắn bó chặt chẽ với VoIP và điện thoại Internet

và đã được công bố rộng rãi. DiffServ định nghĩa lại 6 trong số 8 bit trong trường ToS

của phần mào đầu trong gói IP cho phép các bit ToS được sử dụng để phân biệt các

ứng dụng. 6 bit này tổ hợp ra 64 lớp dịch vụ, nó đại diện cho các loại ứng dụng khác

nhau và sẽ được chuẩn hoá giữa tất cả các ISP và cả bộ định tuyến. Chuẩn DiffServ

rất hấp dẫn, nhưng tất nhiên là tất cả các bộ định tuyến phải hiểu và tuân theo các loại

QoS của DiffServ. DiffServ không có các đảm bảo thực hiện QoS hoàn toàn. Ví dụ,

DiffServ tốt nhất có thể làm cho VoIP là đảm bảo rằng các gói thoại được xếp hàng

đầu tiên tới cổng ra.

4.4.5 Quyền ưu tiên IP

Một trong những vấn đề với QoS trên Internet là thường xuyên có nhiều ISP

chỉ quan tâm đến truyền gói IP từ nơi này đến nơi kia. Một ISP thường không có một

chút ý niệm nào rằng lưu lượng nào là quan trọng khi nó đến từ một ISP khác. Quyền

ưu tiên IP cho phép 3 bit trong truờng ToS cảu phần mào đầu IP được đặt với giá trị

từ 0 đến 7. Khoảng này xác định quyền ưu tiên của các gói tin khi nó chuyển từ ISP

này tới ISP khác, với 7 là quyền ưu tiên cao nhất. Theo đó, ISP tiếp theo có thể xử lý

gói với quyền ưu tiên đã được cho biết. Phương pháp này xung đột với phương pháp

Diffserv do trường ToS khác nhau và đòi hỏi tất cả các ISP phải hiểu cách sử dụng

các bit này.

4.4.6 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MPLS: MultiProtocol Label

Switching)

Phương pháp này cũng là một chuẩn của IETF, nhưng nó có thể hoạt động dễ

dàng với cách tiếp cận DiffServ. DiffServ đặt ra một cơ chế để nhận biết CoS của IP

nhưng để lại một khoảng hoạt động lại cho nhà cung cấp dịch vụ. MPLS cung cấp

một cơ chế như vậy bằng cách yêu cầu bộ định tuyến trở thành các bộ chuyển mạch

lớp 3. Có nhiều cách để biến một bộ định tuyến thành một bộ chuyển mạch lớp 3, và

một cách trong số đó là gắn bộ định tuyến vào một mạng ATM và biến đổi một cách

hiệu quả bộ định tuyến thành chuyển mạch ATM. Trên cơ sở một phương pháp của

Cisco gọi là chuyển mạch cờ, MPLS đòi hỏi các ISP xây dựng một cơ sở hạ tầng

MPLS mới để xử lý các nhãn và do đó giữ được tất cả các đặc trưng của một bộ định

101

tuyến IP và bộ chuyển mạch ATM trên thiết bị. MPLS sẽ giải quyết được vấn đề riêng

tư và khả năng mở rộng cũng như sử dụng kênh ảo và các bộ xử lý gói.

4.4.7 Xếp hàng theo VC

Các bộ định tuyến thường được kết nối bởi các mạng kênh ảo (VC) như là

Frame relay hay ATM. Nhiều nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch Frame relay và

ATM sử dụng một bộ đệm đầu ra đơn cho tất cả lưu lượng cho cùng một cổng ra. Xếp

hàng theo VC sử dụng các bộ đệm riêng cho các kênh ảo. Mỗi bộ đệm có thể được

cấp cho một mức ưu tiên, do đó các kênh thoại ví dụ có thể có được quyền ưu tiên

hơn các kênh ảo mang dữ liệu. Phương pháp này không thiết lập một quan hệ chắc

chắn giữa các lưu lượng IP và bản thân các số lượng kênh ảo, do đó mức ưu tiên lưu

lượng cần phải được xác định bởi các cơ chế khác.

4.4.8 Định tuyến theo chính sách

Đây là một khái niệm đã được đề cập đến trong một khoảng thời gian và cũng

đã được xây dựng thành các giao thức định tuyến như giao thức tìm đường ngắn nhất

(OSPF). Người quản lý mạng phải quyết định chọn lựa một hoặc nhiều chính sách để

áp dụng khi các bộ định tuyến xây dựng các bảng định tuyến cho chúng. Lấy một ví

dụ, bảo mật có thể là một chính sách định tuyến có thể được sử dụng để chỉ dẫn bộ

định tuyến chọn tuyến đường bảo mật nhất đầu tiên (ví dụ như là liên kết có sử dụng

mã hoá) và đặt tuyến đường ít bảo mật nhất làm lựa chọn cuối cùng (như các liên kết

trên viba hay các phương tiện quảng bá khác). Mỗi một chính sách yêu cầu một bảng

định tuyến riêng và được duy trì bởi mỗi bộ định tuyến. Thường thì trường ToS trong

phần mào đầu IP được sử dụng để quyết định bảng định tuyến được sử dụng cho một

gói cụ thể. Để có hiệu quả, các chính sách phải được ứng dụng phù hợp trên tất cả các

bộ định tuyến và cùng sử dụng một nguyên tắc.

4.4.9 Các hàng QoS

Cũng được gọi là các hàng lớp dịch vụ (CoS Queues), theo phương pháp này

các nhà cung cấp bộ định tuyến và bộ chuyển mạch thiết lập một số lượng nhỏ các

hàng đợi cho mỗi cổng ra và chia lưu lượng ra vào những hàng đợi trên cơ sở QoS

cần thiết. Đây là một loại “Xếp hàng theo VC không có các VC”. Không có VC để

xác định QoS cần thiết, QoS yêu cầu phải được đặt cho một luồng gói cá biệt bằng

một cơ chế khác, ví dụ dùng trường ToS. ToS này có thể được sử dụng để ánh xạ gói

vào một lớp QoS của một hạ tầng cơ sở mạng ở dưới. Các bộ chuyển mạch ATM

102

thường có bốn hàng đợi cho lưu lượng ra, nhưng cấp độ của những hàng đợi QoS

dành cho chuyển giao gói IP này là thuộc về tiện ích bị giới hạn, bởi vì tất cả các gói

IP có xu hướng rơi vào cùng một loại QoS của ATM.

4.4.10 Loại bỏ sớm ngẫu nhiên (RED)

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc xác xuất chỉ dẫn một bộ định tuyến bắt

đầu bỏ qua gói tin khi vượt ngưỡng xếp hàng đã được thiết lập trước. Ví dụ, một bộ

định tuyến RED có thể bắt đầu ngẫu nhiên bỏ qua các gói khi một bộ đệm ra đạt đến

80 phần trăm dung lượng. Mục đích là ngăn chặn tràn bộ đệm và khả năng bị mất

nhiều gói có mức ưu tiên cao của cùng một nguồn. Theo đó, khi bắt đầu bị nghẽn,

thay vì khả năng bị mất nhiều gói thoại, một bộ định tuyến RED cố gắng làm mất một

vài gói từ nhiều nguồn khác nhau, và chúng có thể có mức ưu tiên thấp hơn. RED có

thể kết hợp với nhiều phương pháp khác và không cần bắt buộc phải được sử dụng

trên tất cả các bộ định tuyến thì mới mang lại hiệu quả cao.

4.4.11 Giao thức dữ trữ tài nguyên (RSVP)

Mục đích chính của RSVP (giao thức dữ trữ tài nguyên) là đảm bảo QoS đầu

cuối-đầu cuối (end-to-end) thông suốt qua mạng bằng cách dữ trữ băng thông cho các

ứng dụng unicast và multicast trên cơ sở các luồng riêng biệt.

Một vài năm trước RSVP là phương pháp dẫn đầu để bổ sung QoS vào một

mạng IP. Một máy chủ IP hỗ trợ RSVP có thể yêu cầu rất rõ ràng các giá trị thông số

QoS (64 kb/s, 100 ms trễ ổn định...) từ mạng, và các bộ định tuyến RSVP có thể cung

cấp QoS cần thiết. Theo đó, các yêu cầu RSVP thay đổi không những trong các bộ

định tuyến mà còn trong tất cả các máy chủ, không giống như hầu hết các phương

pháp QoS khác chỉ cung cấp trong bộ định tuyến. RSVP thực sự dự trữ trước tìa

nguyên được yêu cầu, do đó, ví dụ một liên kết 1,5 Mb/s có thể cung cấp tới 24 yêu

cầu 64 kb/s và không hơn. Trong RSVP thường bên nhận (chủ) là thiết bị yêu cầu

QoS, không phải là bên gửi (khách). Không có cơ chế nào làm cho máy chủ trả lại tài

nguyên cho mạng trong bất kỳ khung thời gian nào, điều này gây ra khó khăn khi đặt

tỷ lệ RSVP vào một môi trường có hàng ngàn máy chủ đang cần băng thông. Hầu hết

những điểm quan trọng của RSVP đã được chuyển vào DiffServ.

4.4.12 Kiểu dịch vụ (ToS: Type of Service)

Tiêu đề IP chứa trường 8 bit gọi là kiểu dịch vụ được sử dụng để ra mức ưu

tiên của gói trong một vài phạm vi QoS. Các nhà cung cấp bộ định tuyến thường bỏ

103

qua ToS bởi vì phần mềm thực hiện trên máy chủ IP không bao giờ thực sự đặt các bit

này. IP luôn là “cố gắng tối đa”, cho đến khi một số nhà sản xuất bắt đầu sử dụng

trường này cho mục đích riêng của họ. Trường ToS được định nghĩa lại trong

DiffServ.

4.4.13 Định hình lưu lượng (Traffic Shaping)

Có nhiều bộ định tuyến IP được liên kết với nhau bằng Frame relay và/hoặc

ATM. Với ATM, các gói IP đi vào mạng ATM được định hình tại thiết bị truy nhập

để ngăn chặn một sự bùng nổ lưu lượng do nghẽn mạng xương sống. Định hình bao

gồm chấp nhận bùng nổ từ thiết bị vào, đệm lưu lượng, và sau đó “san bằng” lưu

lượng ra theo kiểu là phân bố bùng nổ trong một khoảng thời gian dài, khoảng thời

gian được đặt trên cơ sở các thông số cấu hình. Bùng nổ lưu lượng quá một giới hạn

nhất định thì sẽ bị thiết bị vào bỏ qua, và giá trị giới hạn vào này cũng dựa trên cấu

hình. Trong mạng Frame relay, định hình lưu lượng là một phần của khái niệm tỉ lệ

thông tin cam kết (CIR: Committed Information Rate) và tỷ lệ thông tin vượt quá

(EIR: Excess Information Rate).

4.4.14 Xếp hàng hợp lý theo trọng số (WFQ: Weighted Fair Queuing)

Phương pháp này cũng có thể kết hợp với các công nghệ khác và thường được

đề cập đến trong các thảo luận về MPLS. WFQ gắn vào băng thông một ứng dụng

nhận trên một liên kết đầu ra. Mỗi luồng gói tin mà WFQ được gắn vào được đệm

riêng biệt và nhận băng thông biến đổi, trên nền tảng trọng số. Ví dụ, 100 gói dữ liệu

và 100 gói thoại có thể đến tại hai cổng trong cùng một khung thời gian và được xếp

hàng vào cùng một cổng ra. Thông thường, các gói sẽ được xếp hàng cùng nhau và

được đưa ra liên tiếp mà không quan tâm đến mức ưu tiên. Tuy nhiên, WFQ sẽ xuất

các gói thoại trước và sau đó là các gói dữ liệu. Phương pháp xếp hàng này là trọng

số trong thiên vị các gói thoại và vẫn hợp lý bởi vì 100 gói dữ liệu vẫn được gửi đi

trước bất kỳ một gói thoại tiếp theo nào.

Mỗi phương pháp đều có những ưu khuyết điểm riêng và đang tiếp tục được

hoàn thiện. Phần tiếp theo đây mô tả chi tiết giao thức dành sẵn tài nguyên RSVP là

một phương pháp đang được sử dụng rộng rãi.

104

OGW TGW Call Setup Initiated SETUP

CALL PROCEEDING OGWTGW Reservation Initiated

PATH

OGWTGW Reservation Initiated PATH

RESV

RESV

OGW Originating GatewayRESV 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 COMPLETEDisconnect initiated

OGWTGW PATHTEARReservation Teardown OGWTGW

Initiated PATHTEAR

Reservation Teardown PATHTEAR initiated

PATHTEAR

Hình 4.5 Thiết lập cuộc gọi cho phép RSVP.

Một phương pháp thường được sử dụng trong các sơ đồ VoIP để bảo đảm chất

lượng dịch vụ trong đó mức yêu cầu về chất lượng dịch vụ phải được đảm bảo. Do đó

các đầu cuối điện thoại IP hay các Gateway thoại cần yêu cầu các trạm chuyển tiếp tín

hiệu thoại trong mạng cần đảm bảo mức tài nguyên end-to-end cho cuộc gọi. Các

trạm cần giám sát trạng thái cuộc gọi để cung cấp nguồn tài nguyên cho các ứng dụng

và cuộc gọi khác. Và nếu đủ tài nguyên dự trữ cho cuộc gọi nó chấp nhận cuộc gọi và

đảm bảo băng tần yêu cầu cho cuộc gọi đó. Phương pháp này gọi là mô hình QoS

dịch vụ tích hợp. Giao thức sử dụng cho mô hình này là giao thức dành sẵn tài nguyên

105

(RSVP). RSVP có một vài ưu điểm như có thể điều khiển quản lý cuộc gọi. Tuy

nhiên, RSVP cũng có một vài khuyết điểm. Khi VoIP được triển khai ngay lập tức

RSVP trở thành một thành phần chìa khoá cung cấp sự quản lý và QoS cho các luồng

thông tin cho VoIP. Tuy nhiên sự triển khai ban đầu cho VoIP có hai giới hạn. Giới

hạn đầu tiên là chức năng điều khiển xác nhận cuộc gọi (CAC: Call Admission

Control) không thể triển khai cùng với RSVP bởi vì quá trình dành sẵn tài nguyên

không đồng bộ với tín hiệu thoại. Một cuộc gọi vẫn có thể được thực hiện nếu quá

trình dành sẵn tài nguyên bị lỗi hay không thực hiện được. Sử dụng RSVP cho VoIP

yêu cầu đồng bộ tín hiệu thoại với tín hiệu RSVP. Điều này làm cho quá trình quản lý

phức tạp thêm một chút. Sự đồng bộ này đảm bảo rằng phía bị gọi chỉ được thông báo

về cuộc gọi khi tài nguyên đã được thiết lập. Sự đồng bộ này cũng đảm bảo cho thông

báo khi tài nguyên dự trữ không đủ. Giới hạn thứ hai là sự dành sẵn tài nguyên có thể

không 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 nhiên các hàng đợi này trong một số trường hợp không thể cung cấp

mức chất lượng dịch vụ theo yêu cầu. Lợi ích của việc sử dụng RSVP giá thành (quản

lý mào đầu và ảnh hưởng hiệu năng).

Một cuộc gọi phải bắt đầu với 2 sự dành sẵn tài nguyên độc lập bởi RSVP

không cung cấp các dịch vụ quản lý và dự trữ băng tần song hướng. Mỗi GW thoại

chịu trách nhiệm cung cấp thông tin liên quan cho GW kia và giám sát trạng thái tài

nguyên. Quản lý băng tần cuộc gọi VoIP sẽ không thể thực hiện nếu ít nhất một trong

các quá trình dành sẵn tài nguyên bị hỏng.

Trong hình trên 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 thông 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 quá

trình yêu cầu dành sẵn nguồn tài nguyên bằng cách gửi một bản tin RSVP

PATH...Quá trình này là độc lập ở cả hai phía. Cuộc gọi sẽ không thể thực hiện nếu

không nhận được kết quả thông báo quá trình dành sẵn tài nguyên đã thành công (khi

TGW nhận được bản tin RSVP RESV và bản tin RSVP RESV CONFIRMATION).

Tại thời điểm này quá trình thiết lập cuộc gọi được tiếp tục và TGW gửi một bản tin

H.323 ALRLETING tới OGW để thông báo rằng phía bị gọi đang ở trong trạng thái

106

Alerting. Một quá trình giải phóng kết nối thông thường diễn ra khi một bản tin H.323

RELEASE COMPLETE được gửi từ một phía nào đó sau khi cuộc gọi đã được thiết

lập. Tại thời điểm này quá trình giải phóng nguồn tài nguyên được thực hiện bằng các

bản tin PATH TEAR và RESV TEAR.

OGW TGW Call Setup Initiated SETUP

CALL PROCEEDINGOGWTGWReservation 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 OGWInitiated RESV TEAR

Call Disconnect initiated

RELEASE COMPLETE

OGWTGW PATHTEAR

Reservation Teardown initiated

PATHTEAR

PATHTEAR

Hình 4.6 Xử lý khi quá trình thiết lập RSVP bị hỏng.

Nếu ít nhất một quá trình dành sẵn tài nguyên bị lỗi, các GW thoại cần được

cấu hình lại theo các cách sau:

107

1. GW thoại có thể thông báo cho User về cuộc gọi bị hỏng hay chuyển

mạch sang trạng thái phân tán cuộc gọi.

2. Cuộc gọi có thể được định tuyến thông qua một tuyến khác.

3. Cuộc gọi có thể được kết nối với QoS tối thiểu.

Trường hợp cuối xảy ra khi phía bị gọi nhận được các thông tin về khả năng

chấp nhận mức dịch vụ tối thiểu trong bản tin H.323 SETUP.

108

KẾT LUẬN

Thị trường viễn thông rộng lớn đang hướng tới sự tích hợp dịch vụ trong một

thiết bị người sử dụng duy nhất. Để làm được điều này cần thay thế mạng chuyển

mạch kênh truyền thống bằng một mạng gói linh hoạt hơn trong việc triển khai các

dịch vụ mới. Điều này sẽ cho phép tiết kiệm tài nguyên mạng và giá thành chi phí

dịch vụ cho người sử dụng. Cùng với tốc độ phát triển như vũ bão của các công nghệ

mới, công nghệ VoIP ra đời đã đánh dấu một bước quan trọng trong quá trình phát

triển của công nghiệp viễn thông, đó là sự kết hợp giữa tín hiệu thoại vào mạng nền

gói thay cho mạng chuyển mạch kênh truyền thống. Những ưu điểm về giá cả, dịch vụ

đã dành được sự chấp nhận của người sử dụng trên toàn thế giới. Trong những năm

qua, việc số người sử dụng dịch vụ Internet Phone trên thế giới nói chung và Việt

Nam nói riêng tăng vọt đã cho thấy công nghệ điện thoại VoIP sẽ thay thế dần công

nghệ chuyển mạch kênh truyền thống và dịch vụ VoIP sẽ là dịch vụ cơ bản trong

trong mạng thế hệ kế tiếp. Có thể nói vấn đề cơ bản trong việc triển khai dịch vụ VoIP

vẫn là QoS, các tổ chức viễn thông thế giới vẫn đang tiếp tục nghiên cứu các biện

pháp nâng cao chất lượng dịch vụ để đáp ứng hoàn toàn các yêu cầu của người sử

dụng, và nếu giải quyết tốt vấn đề này trong tương lai có thể các mạng PSTN truyền

thống có thể được thay thế hoàn toàn bằng các mạng VoIP.

Một lần nữa em xin cảm ơn sự giúp đỡ quan tâm của gia đình, bạn bè và đặc

biệt là sự chỉ bảo của thầy Nguyễn Xuân Hoàng để em có thể hoàn thành tốt đồ án

này.

109

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 chí bưu chính viễn thông, Chất lượng cuộc gọi trên mạng VoIP, Liên kết mạng IP và mạng PSTN, 8/2001, 9/2001.

[6] Ts. Lê 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. Lê Ngọc Giao, "Cơ sở thoại Internet", 2002

[10] Ks Đào Nguyên Trung, Ks Lê Quốc Hùng,"Chất lượng cuộc gọi trên mạng

VoIP - Những vấn đề cần quan tâm", "Nâng cao chất lượng dịch vụ VoIP",

Tạp chí bưu chính viễn thông, 8/2001.

[11] Ths Đàm Thuận Trinh, "Nâng cao chất lượng dịch vụ VoIP", Tạp chí bưu chính

viễ thông, 8/2001.

[12] Ks Nguyễn Xuân Lượng, Ks Nguyễn Thức Kiên, "Điện thoại Internet - Internet

Telephony", Tạp chí bưu chính viễn thông, 7/2003.

[13] Nguyễn Dũng, "Liên kết mạng IP và mạng PSTN", Tạp chí bưu chính viễn

thông, 9/2001.

110

111

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

%GoB Percent Good-or-Better Phần trăm số người đánh giá chất lượng dịch vụ tốt hoặc tốt hơn.

%PoW Percent Poor-or-Worse Phần trăm số người đánh giá chất lượng dịch vụ kém hoặc kém hơn.

A Expectation (Advantage) Factor Hệ số ưu tiên

ACELP Algebraic Code-Exited Linear Prediction

Dự đoán tuyến tính kích thích theo mã

ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation

Điều chế xung mã vi sai thích nghi.

ADSL Asynmetric Digital Suscriber Line

Đường dây thuê bao số không đối xứng.

ANSI American National Standards Institute

Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ.

B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng.

BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần.CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập theo mã.

CELP Code Excided Linear Prediction Mã hoá dự đoán tuyến tính.

CTI Computer Telephony Intergration

Tích hợp điện thoại máy tính.

D D- factor Hệ số D (D= STMR-LSTR)

DCME Digital Circuit Multiplication Equipment

Thiết bị ghép kênh số.

ECAN Echo Canceller Bộ triệt tiếng vọng

EFR Enhanced Full Rate Codec Bộ mã hoá tốc độ tiên 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 tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu.

ETC Electrical Telecommunication Company

Công ty viễn thông điện lực.

ETSI European Telecomunication Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu.

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file.

GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper.

GK GateKeeper Gatekeeper.

GQoS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ.

GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper.

112

GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper.

IP Internet Protocol Giao thức Internet.ITU International

Telecommunication UnionTổ chức viễn thông quốc tế.

ITU-T ITU Telecommunication Standardization Sector

Ngành chuẩn hoá viễn thông thuộc tổ chức viễn thông quốc tế.

ISDN Intergrated Service Digital Network

Mạng số đa 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

Dự đoán tuyến tính theo mã có trễ thấp.

LR Loudness Rating Tổn thất cường độ âm lượng.

LSTR Listenner’s Sidetone Rating Tham số suy hao cường độ nhiễu phòng qua đường sidetone.

Lu, Ll Electrical Loss (upper), (lower) Suy hao tiếng vọng (đường phía trên), (phía dưới).

Mbps Megabit per second Mêga bít trên 1 giây.

MC Multipoint Controller Bộ điều 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 nhãn đa giao thức.

MTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị

truyền tải.PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã.

PLC Packet Loss Concealment Giải thuật khắc phục tổn hao gói.

Po Room Noise Nhiễu phòng.

PSTN Public Switched Telephone Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng.

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ.qduqduu, qdul

Quantization distortion unit qdu upper, qdu lower

Đơn vị nhiễu lượng tửqdu cho đường truyền và đường thu.

RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng thái

RLR Receive Loudness Rating Tổn hao cường độ âm lượng giữa miệng người nói 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

113

SCN Switched Curcuit Network Mạng chuyển kênh.

SGCP Simple Gateway Control Protocol

Giao thức điều khiển gateway.

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên.

SPT Saigon PostTel Công ty Saigon Posttel.

SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7.T Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình.

Ta Absolute Delay Trễ tuyệt đối.

Tr Round Trip Delay Trễ vòng (trong mạch vòng 4 dây).

Tl lower Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường phía dưới (đường về phía A).

Tu upper Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường phía trên (đường về phía B).

Tul upper=lower Trễ trung bình khi cho cả đường phía trên và phía dưới.

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tảiTIA Telecommunication Industry

AssociationTổ chức công nghiệp viễn thông

VNPT Viet Nam Post and Telecom Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam.

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet.

VAD Voice Activity Detection Bộ tách thoại tích cực.

VSELP Vector Sum Excited Linear Prediction

Dự đoán tuyến tính kích thích theo tổng vectơ.

WEPL Weighted Echo Path Loss Trọng số mất đường vọng.

WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi thích ứng theo trọng số.

114

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

................................................................................................................................................. 1

Bài Lu nậ ................................................................................................................................... 1

L i m uờ ở đầ ............................................................................................................................. 2

Ch ng Iươ .................................................................................................................................. 4

T NG QUAN V D CH V VoIPỔ Ề Ị Ụ ............................................................................................ 4

115

1.1 Gi i thi uớ ệ .......................................................................................................................................................... 4

1.2 L ch s phát tri n VoIP ị ử ể ................................................................................................................................... 5

1.2.1 u nh c i m c a VoIP so v i m ng i n tho i PSTN truy n th ngƯ ượ đ ể ủ ớ ạ đ ệ ạ ề ố ........... 6

1.2.2 Các k thu t mã hoá và nén s trong VoIPỹ ậ ố ............................................................... 8

CH NG IIƯƠ ............................................................................................................................. 11

CÁC GIAO TH C TRONG VoIPỨ ............................................................................................. 11

2.1 H th ng VoIP H.323ệ ố ..................................................................................................................................... 11

2.1.1 Gi i thi uớ ệ ..................................................................................................................... 11

2.1.2 L ch s phát tri n c a H.323ị ử ể ủ ..................................................................................... 12

2.1.3 S m ng l i ơ đồ ạ ướ ...................................................................................................... 13

2.1.4 B giao th c H.323ộ ứ ...................................................................................................... 13

2.1.5 Các thi t b c u thành h th ng H.323 ế ị ấ ệ ố ......................................... 17

2.1.5.1 Thiết bị đầu cuối H.323 ............................................................................ 17

2.1.5.2 Gateway H.323 .............................................................................................. 19

a. Media Gateway: MGW ................................................................................................ 20

b. Media Gateway Controler: MGC .......................................................................................... 21

c. Signalling Gateway: SGW ................................................................................................... 23

2.1.5.3 Gatekeeper H.323: GK .................................................................................. 23

2.1.5.4 Khối điều khiển đa điểm H.323: MCU ......................................................... 26

2.1.6 Ng n x p giao th c H.323ă ế ứ ......................................................................................... 27

2.2 Giao th c kh i t o phiên SIPứ ở ạ ........................................................................................................................ 28

2.2.1 Gi i thi uớ ệ ..................................................................................................................... 28

2.2.2 Các thành ph n c a h th ng SIPầ ủ ệ ố ........................................................................... 29

2.2.2.1 Đầu cuối thông minh SIP ............................................................................ 29

2.2.2.2 SIP Server ..................................................................................................... 29

2.2.2.3 SIP Gateway .................................................................................................. 30

2.3 So sánh gi a H.323 và SIPữ ............................................................................................................................ 30

........................................................................................................................................................... 31

2.4 Các lo i hình d ch v tho i qua IPạ ị ụ ạ ............................................................................................................... 31

2.4.1 Phone to phone ............................................................................................................. 32

2.4.2 PC to phone ................................................................................................................... 32

2.4.3 PC to PC ........................................................................................................................ 33

2.5 Gi i thi u v m ng VoIP Vi t Namớ ệ ề ạ ệ .............................................................................................................. 35

116

2.5.1 T ng quan v m ng VoIP c a Vi t Nam ổ ề ạ ủ ệ ................................................................ 35

2.5.1.1 Phần mềm đầu cuối ....................................................................................... 35

2.5.1.2 Sản phẩm Gateway ....................................................................................... 36

2.5.1.3 Thị trường kinh doanh dịch vụ ..................................................................... 37

2.5.2 Th c tr ng tri n khai VoIP Vi t Namự ạ ể ở ệ .................................................................... 38

2.5.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng thoại .............................................................................. 38

2.5.2.2 Cơ sở hạ tầng mạng số liệu ........................................................................... 40

2.5.2.3 Hệ thống mạng truyền dẫn đường trục ......................................................... 41

2.5.3 M ng VoIP c a VNPT và c a doanh nghi p hi n nayạ ủ ủ ệ ệ ........................................... 42

2.5.3.1 Mạng VoIP của VNPT ................................................................................. 42

a. C u hình m ng th nghi mấ ạ ử ệ ............................................................................................. 43

b. Tri n khai m ng l iể ạ ướ ......................................................................................................... 44

c. ánh s và nh tuy nĐ ố đị ế ...................................................................................................... 47

2.5.3.2 Mạng VoIP của doanh nghiệp mới .............................................................. 49

a. C u hình m ng th nghi mấ ạ ử ệ ............................................................................................. 49

b. Liên k t m ng VoIP c a các doanh nghi p m i và m ng c a VNPTế ạ ủ ệ ớ ạ ủ .............................. 50

b.1 S k t n i ơ đồ ế ố ................................................................................................................. 51

b.2 V trí k t n iị ế ố ..................................................................................................................... 51

b.3 S l ng i m k t n iố ượ để ế ố ................................................................................................... 52

b.4 V n hành b o d ng k t n iậ ả ưỡ ế ố ......................................................................................... 52

b.5 An toàn và b o v m ng l iả ệ ạ ướ .......................................................................................... 52

b.6 Yêu c u o ki mầ đ ể ............................................................................................................. 52

b.7 nh tuy n cu c g iĐị ế ộ ọ ........................................................................................................ 52

2.5.4 Các d ch v trong m ng VoIP c a VNPTị ụ ạ ủ ................................................................. 53

2.5.4.1 Dịch vụ "Gọi 171" ........................................................................................ 53

2.5.4.2 Dịch vụ "Gọi 1717" ...................................................................................... 55

2.5.4.3 Dịch vụ "Fone VNN" ................................................................................... 57

2.5.5 Tính c c trong m ng VoIPướ ạ ..................................................................................... 59

2.5.5.1 Quy tắc tính cước hiện nay ........................................................................... 59

2.5.5.2 Quy tắc tính cước trong tương lai ................................................................ 60

CH NG IIIƯƠ ............................................................................................................................ 62

CÁC PH NG PHÁP ÁNH GIÁ CH T L NG D CH V TRONG VoIPƯƠ Đ Ấ ƯỢ Ị Ụ .................... 62

117

3.1 T ng quan v ch t l ng d ch v trong VoIPổ ề ấ ượ ị ụ ............................................................................................. 62

3.2 Ch t l ng d ch v trong VoIPấ ượ ị ụ ..................................................................................................................... 64

3.2.1 Ch t l ng d ch v QoSấ ượ ị ụ ........................................................................................... 64

3.2.2 Các y u t nh h ng t i ch t l ng tho i trong VoIPế ố ả ưở ớ ấ ượ ạ ..................................... 66

3.2.2.1 Độ ổn định .................................................................................................... 66

3.2.2.2 Băng thông .................................................................................................. 67

3.2.2.3 Tiếng vọng ................................................................................................ 68

3.2.2.4 Trễ ................................................................................................................. 69

a. Tr Coder (Tr x lý)ễ ễ ử ........................................................................................................ 70

b. Tr do mã hoáễ ................................................................................................................... 72

c. Tr m thi t b u cu i IPễ đệ ở ế ị đầ ố ........................................................................................ 72

d. Tr m/gói hoá H.323ễ đệ ..................................................................................................... 72

e. Tr truy n d n m ngễ ề ẫ ạ ....................................................................................................... 73

f. Tr t ng trung bìnhễ ổ ........................................................................................................... 73

3.2.2.5 Bi n ng tr ế độ ễ ......................................................................................................... 74

3.2.2.6 T n th t gói ổ ấ ............................................................................................................ 74

3.3 M t s công ngh đo ki m ch t l ng tho i hi n nay ộ ố ệ ể ấ ượ ạ ệ ........................................................................... 75

3.3.1 o ki m trung th c Đ ể độ ự ............................................................................................ 78

3.3.1.1 MOS ............................................................................................................. 78

3.3.1.2 PSQM ........................................................................................................... 79

3.3.1.3 PAMS ........................................................................................................... 80

3.3.2 o ki m tr Đ ể độ ễ ......................................................................................................... 80

3.3.2.1 Acoustic PING .............................................................................................. 80

3.3.2.2. MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá ........................................................ 81

3.3.3 o ki m ti ng v ngĐ ể ế ọ ................................................................................................... 81

3.3.3.1 Xác định đặc tính tiếng vọng ......................................................................... 81

3.3.3.2 Sự khó chịu trong cảm nhận gây ra bởi tiếng vọng ..................................... 82

3.3.3.3 Các bộ huỷ tiếng vọng .................................................................................. 82

CH NG IVƯƠ ........................................................................................................................... 83

ÁNH GIÁ CH T L NG THO I TRONG M NGĐ Ấ ƯỢ Ạ Ạ ............................................................ 83

VoIP B NG MÔ HÌNH- E.Ằ ....................................................................................................... 83

4.1 Gi i thi u mô hình Eớ ệ ..................................................................................................................................... 83

4.2 C u trúc và thu t toán mô hình E ấ ậ ................................................................................................................ 85

118

4.2.1 Tính toán giá tr truy n d n Rị ề ẫ .................................................................................. 89

4.2.2 T l tín hi u trên nhi u R0ỉ ệ ệ ễ ...................................................................................... 89

4.2.3 Tham s suy hao Isố ...................................................................................................... 90

4.2.4 Tham s suy hao liên quan n tr Idố đế ễ .................................................................... 91

4.2.5 Tham s suy hao thi t b Ieố ế ị ........................................................................................ 93

4.2.6 Tham s tích c c A (Advantage factor)ố ự .................................................................... 93

4.2.7 Các giá tr m c nh ị ặ đị ................................................................................................. 94

4.3 K t qu đánh giá ch t l ng truy n d n theo mô hình Eế ả ấ ượ ề ẫ ........................................................................ 96

4.4 M t s ph ong pháp c i thi n QoS trong m ng VoIPộ ố ư ả ệ ạ ................................................................................ 99

4.4.1 T c truy nh p cam k t (CAR: Committed Access Rate)ố độ ậ ế .................................. 99

4.4.2 X p hàng trên c s l p (CBQ: Class- Based Queuing)ế ơ ở ớ ....................................... 100

4.4.3 L p d ch v (CoS: Class of Service)ớ ị ụ ....................................................................... 100

4.4.4 Các d ch v phân bi t (Diffserv)ị ụ ệ ............................................................................. 100

4.4.5 Quy n u tiên IPề ư ....................................................................................................... 101

4.4.6 Chuy n m ch nhãn a giao th c MPLS (MPLS: MultiProtocol Label Switching) ể ạ đ ứ

............................................................................................................................................... 101

4.4.7 X p hàng theo VCế ...................................................................................................... 102

4.4.8 nh tuy n theo chính sáchĐị ế ................................................................................... 102

4.4.9 Các hàng QoS ............................................................................................................ 102

4.4.10 Lo i b s m ng u nhiên (RED)ạ ỏ ớ ẫ ............................................................................ 103

4.4.11 Giao th c d tr tài nguyên (RSVP)ứ ữ ữ ..................................................................... 103

4.4.12 Ki u d ch v (ToS: Type of Service)ể ị ụ ...................................................................... 103

4.4.13 nh hình l u l ng (Traffic Shaping)Đị ư ượ ................................................................ 104

4.4.14 X p hàng h p lý theo tr ng s (WFQ: Weighted Fair Queuing)ế ợ ọ ố ........................ 104

K T LU NẾ Ậ ............................................................................................................................ 109

Tài li u tham kh oệ ả .............................................................................................................. 110

119

120