Chương 1. Tổng quan về VoIP. SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục. Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại.
Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông. Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời. Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số.
Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số. Mỗi khi giọng nói đã được số hoá và được nén lại, nó phải được chia thành những phần nhỏ, để đặt vào gói IP, VoIP thì không hiệu quả cho những gói tin nhỏ, trong khi những gói tin lớn thì tạo ra nhiều độ trễ, do ảnh hưởng của vài loại header mà kích thưóc cuả dữ liệu thoại (voice data) cũng sẽ ảnh hưởng. Ví dụ header của IP, UDP, RTP là 40 byte, nếu gói tin voice cũng chỉ khoảng 40 byte thì hoàn toàn không hiệu quả, kích thước gói tin lớn nhất có thể trong môi trường Ethernet là 1500 byte, dùng 40 byte cho header còn lại 1460 byte có thể sử dụng cho phần dữ liệu thoại, tương đương với 1460 mẫu (samples) không được nén hay thời gian để đặt phần dữ liệu vào gói tin. Nếu gói bị mất nhiều hay đến đích không đúng thứ tự sẽ làm cho cuộc thoại bị ngắt quãng.
Thông thường, cần khoảng 10µs đến 30µs (trung bình là 20µs) để đặt dữ liệu thoại vào bên trong gói tin, ví dụ phần dữ liệu thoại (voice data) với kích thước 160 byte không nén cần khoảng 20µs để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói tin. Số lượng dữ liệu thoại bên trong gói tin cần cân bằng giữa sự hiệu quả trong sử dụng băng thông và chất lượng của cuộc thoại. Các vấn đề chất lượng của VoIP. Đòi hỏi cơ bản nhất của hệ thống VoIP là phải có chất lượng thoại tương đương với chất lượng thoại trong mạng PSTN.
Chất lượng thoại được chia thành các cấp ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ GVHD: Th.S Phan Thanh Minh - 22 - Chương 1. Tổng quan về VoIP. SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- độ khác nhau, việc đánh giá chất lượng thoại còn mang tính chủ quan nhưng cũng có một số tham số được dùng để đánh giá chất lượng thoại. Có 3 tham số chính quyết định chất lượng thoại đó là : trễ, trượt và mất gói.
Các mức độ đánh giá chất lượng thoại. Trễ là một nhân tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại, thời gian trễ lớn làm giảm chất lượng thoại rất nhiều. Mỗi hệ thống truyền thông chỉ cho phép một giới hạn trễ nhất định, khi thời gian trễ trong hệ thống vượt quá 400ms thì chất lượng cuộc liên lạc là không chấp nhận được. Thời gian trễ có thể chấp nhận được nằm trong khoảng từ 200ms đến 400ms.
Muốn đạt được chất lượng cuộc gọi tốt thì thời gian trễ yêu cầu không quá 200ms. Thời gian trễ được phân chia thành 2 loại là thời gian trễ cố định (như thời gian trễ truyền dẫn) và trễ biến đổi (như thời gian trễ do xếp hàng đợi ở router). Yêu cầu giảm trễ là rất cần thiết trong hệ thống VoIP để có thể nâng cao chất lượng dịch vụ. Trượt là sự chênh lệch về thời gian đến của các gói trong mạng gây ra do sự chênh lệch thời gian truyền dẫn của các gói thoại theo các đường khác nhau từ nguồn đến đích.
Để có thể tái tạo tiếng nói một cách chính xác trung thực thì bên bên thu cần phải loại bỏ Jitter. Phương pháp được sử dụng để loại bỏ Jitter hiện đang được sử dụng là dùng bộ đệm. Các gói sau khi nhận sẽ được lưu trong bộ đệm và sẽ được xử lý lần lượt. Dùng bộ đệm sẽ tránh được những thời gian trễ lớn của các gói tin.
Nhưng bù lại thì bộ đệm làm tăng thêm thời gian trễ trong hệ thống, thời ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ GVHD: Th.S Phan Thanh Minh - 23 - Chương 1. Tổng quan về VoIP. SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- gian trượt càng lớn thì dung lượng bộ đệm cũng phải lớn. Nhưng bộ đệm càng lớn thì thời gian trễ gây ra càng lớn.
Do vậy việc tính toán dung lượng của bộ đệm thích hợp với từng hệ thống là rất cần thiết, sao cho tránh được trượt mà thời gian trễ không làm giảm chất lượng của hệ thống. Mạng Internet không thể đảm bảo rằng tất cả các gói tin đều được chuyển giao. Các gói tin có thể bị mất trong trường hợp mạng bị quá tải, nghẽn mạng hoặc do đường kết nối không đảm bảo. Yêu cầu tỉ lệ mất gói là nhỏ hơn 10%.
Do hạn chế của thời gian trễ nên các giao thức truyền bảo đảm không thích hợp để giải quyết vấn đề này. Để duy trì chất lượng thoại ở mức chấp nhận được mặc dù không thể tránh khỏi các nguyên nhân bất thường trong mạng, một số kỹ thuật đã được đưa ra. Đó là kỹ thuật thay thế các gói tin mất bằng những khoảng im lặng. Người ta cũng giảm số lượng các gói truyền qua mạng bằng kỹ thuật nén tín hiệu.
Sử dụng bộ phận phát hiện tích cực thoại, khi hai bên không tích cực thoại thì không trao đổi thông tin và phát tạp âm dễ chịu, sử dụng phương pháp này làm tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền. Ngoài ra cần nâng cao độ tin cậy của đường truyền như tăng tốc độ kênh truyền, tăng dung lượng hệ thống thiết bị truyền dẫn. Kiến trúc hệ thống VoIP. Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP.
Kiến trúc của mạng VoIP. Theo tiêu chuẩn của tổ chức ETSI, cấu hình chuẩn của mạng VoIP có thể gồm các phần sau: - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP. - Mạng xương sống, mạng truy nhập IP. - Gateway điều khiển phương tiện.
- Gateway phương tiện. - Mạng chuyển mạch (SCN).S Phan Thanh Minh - 24 - Chương 1. Tổng quan về VoIP. SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng điện thoại SCN.
- Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service). Các giao diện của mạng VoIP. Các giao diện chuẩn của mạng VoIP gồm có: - Giao diện A: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối H. - Giao diện B: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối với GW phương tiện.
- Giao diện C: Giao diện giữa GW điều khiển phương tiện và GK. - Giao diện D: Giao diện giữa hai GK. - Giao diện E: Có hai loại giao diện E là Ea và Eb , trong đó Ea là giao diện giữa GW phương tiện và mạng chuyển mạch, còn Eb là giao diện giữa GW báo hiệu với mạng SCN. - Giao diện F: Giao diện giữa Back-end service và gateway điều khiển phương tiện.
- Giao diện G: Giao diện giữa Back-end service và GK. - Giao diện H: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhập IP. - Giao diện I: Giao diện giữa mạng truy nhập IP và mạng xương sống IP. - Giao diện J: Giao diện giữa GW báo hiệu và GW điều khiển.
- Giao diện K: Giao diện giữa GW điều khiển và GW phương tiện. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một GK và giao tiếp này giống như giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và GW. Có thể mỗi GK quản lý một vùng, có thể nhiều GK chia nhau quản lý từng phần của một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều GK. Trong vùng quản lý của GK, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều GK.
Do đó các GK phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau khi cuộc gọi có liên quan đến nhiều GK. Có thể sử dụng nhiều cách thức để nối hai GK hoặc một GK và một GW như: dành riêng, không dành riêng, theo khoảng thời gian hoặc theo nhu cầu. Các thành phần của mạng VoIP. Thiết bị đầu cuối.S Phan Thanh Minh - 25 - Chương 1.
Tổng quan về VoIP. SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Một thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có thể được kết nối với mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển mạch. Các cuộc gọi sẽ được nằm dưới sự giám sát của Gk của thiết bị đầu cuối mà thuê bao đã được đăng ký.
Một thiết bị đầu cuối có thể bao gồm các khối chức năng sau: - Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H. - Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H. - Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối. - Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng. - Non-repudiaiton evidence gathering: thu thập các thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa. - Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng. - Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được ghi ra thiết bị ngoại vi. Mạng truy nhập IP. Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, GW, GK truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Một vài loại giao diện chuẩn truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP là: - Truy nhập PSTN.
- Truy nhập ISDN. - Truy nhập LAN. - Truy nhập cáp, DSL.S Phan Thanh Minh - 26 - Chương 1. Tổng quan về VoIP.
SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Truy nhập GSM. Trên đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, bởi còn một vài loại khác đang được nghiên cứu để sử dụng trong mạng VoIP. Đăc điểm của các giao diện này có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi VoIP. GK là phần tử mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký chấp nhận trạng thái của các thiết bị đầu cuối và GW.