Luận văn thạc sĩ về công nghệ và chất lượng thoại VoIP tại VNU UET

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu uet nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại voip, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh

• Tác giả: Trương Mạnh Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS. Vương Đạo Vy
• Trường học: VNU UET
• Chuyên ngành: Thạc sĩ
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ và chất lượng thoại VoIP tại VNU UET
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP
• 1.1. PSTN, MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI VÀ INTERNET
• 1.2. CÁC LOẠI MẠNG IP
• 1.3. GIAO THỨC LIÊN MẠNG (IP - INTERNET PROTOCOL)
• 1.4. PHÂN TIỂU ĐỊA CHỈ IP
• 1.5. CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN (ROUTING PROTOCOLS)
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ THOẠI VOIP
• 2.1. KHÁI NIỆM VOIP
• 2.2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VOIP
• 2.3. LỢI ÍCH CỦA VOIP
• 2.4. NHỮNG THÁCH THỨC CHO VOIP
• 2.5. MÔ HÌNH PHÂN LỚP CHỨC NĂNG
• 2.6. MÔ HÌNH MẠNG VÀ ỨNG DỤNG
• 2.7. MÔ HÌNH DỊCH VỤ VOIP QUY MÔ NHÀ CUNG CẤP DỊCH VỤ
• 2.8. XỬ LÝ TÍN HIỆU THOẠI THỜI GIAN THỰC
• 2.9. ĐÁNG GIÁ TÍN HIỆU THOẠI - GIAO THỨC RTP/RTCP
• 2.10. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU THOẠI TRONG MEDIA GATEWAY
• 2.11. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG VOIP
• 2.12. BÁO HIỆU THEO CHUẨN H.323 - NỀN TẢNG CHO DỊCH VỤ VOIP
• 2.13. THIẾT LẬP CUỘC GỌI VOIP THEO GIAO THỨC SIP
• 2.14. MÔ HÌNH BÁO HIỆU THEO GIAO THỨC SGCP/MGCP
• 3. CHƯƠNG 3: CHẤT LƯỢNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG VOIP (QOS)
• 3.1. ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP (IP QOS)
• 3.2. GIỚI THIỆU VỀ QOS
• 3.3. CÁC THÀNH PHẦN THỰC HIỆN QOS
• 3.4. NHỮNG YÊU CẦU ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VOIP (VOIP QOS REQUIREMENTS)
• 3.5. HIỆN TƯỢNG TRỄ (DELAY/LATENCY)
• 3.6. HIỆN TƯỢNG TRỘI (JITTER)
• 3.7. TIẾNG VẰNG (ECHO)
• 3.8. CÁC KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG CHO MẠNG VOIP
• 3.9. CÁC CƠ CHẾ PHÂN LOẠI LƯU LƯỢNG
• 3.10. CÁC CÔNG CỤ QUẢN LÝ TẮC NGHẼN (CONGESTION MANAGEMENT)
• 3.11. ĐỊNH HÌNH VÀ GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG (TRAFFIC SHAPING AND POLICING)
• 3.12. CÁC DỊCH VỤ HƯỚNG TỚI QOS CỦA IP
• 3.13. CÁC CẤU TRÚC HỖ TRỢ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QOS) TRONG MẠNG IP
• 3.14. DỊCH VỤ TÍCH HỢP
• 3.15. DỊCH VỤ PHÂN BIỆT DIFFSERV
• 3.16. TÍCH HỢP CẤU TRÚC INTSERV VÀ DIFFSERV
• 3.17. KHUYẾN NGHỊ TRIỂN KHAI QOS TRÊN MẠNG IP
• 3.18. XÂY DỰNG MÔ HÌNH CẤU TRÚC QOS TỪ ĐẦU CUỐI TỚI ĐẦU CUỐI TRONG MẠNG IP CỦA CÔNG TY VITC
• 3.19. ĐỊNH HƯỚNG MẠNG NGN TRONG TƯƠNG LAI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ và chất lượng thoại VoIP tại VNU UET

Công nghệ VoIP (Voice over Internet Protocol) đã trở thành một phần quan trọng trong lĩnh vực viễn thông hiện đại. Tại VNU UET, nghiên cứu về công nghệ VoIP và chất lượng thoại được thực hiện nhằm nâng cao hiệu quả truyền tải thông tin. VoIP cho phép truyền tải âm thanh qua mạng Internet, giúp giảm chi phí và tăng cường khả năng kết nối. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng mới trong lĩnh vực viễn thông.

1.1. Khái niệm và lợi ích của công nghệ VoIP

Công nghệ VoIP cho phép truyền tải thoại qua mạng IP, mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí cuộc gọi và tăng cường khả năng kết nối. Việc sử dụng công nghệ VoIP giúp tiết kiệm băng thông và tối ưu hóa chất lượng thoại.

1.2. Tình hình nghiên cứu VoIP tại VNU UET

Tại VNU UET, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá và cải thiện chất lượng thoại trong mạng VoIP. Các nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển các giải pháp tối ưu hóa và đảm bảo chất lượng dịch vụ.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu chất lượng thoại VoIP

Mặc dù công nghệ VoIP mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc đảm bảo chất lượng thoại. Các vấn đề như độ trễ, jitter và mất gói tin có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm người dùng. Việc nghiên cứu và giải quyết những vấn đề này là rất cần thiết để nâng cao chất lượng dịch vụ.

2.1. Độ trễ và ảnh hưởng đến chất lượng thoại

Độ trễ trong mạng VoIP có thể gây ra sự chậm trễ trong cuộc gọi, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Việc giảm thiểu độ trễ là một trong những thách thức lớn trong nghiên cứu chất lượng thoại.

2.2. Jitter và mất gói tin trong mạng VoIP

Jitter là sự biến động của độ trễ giữa các gói tin, có thể dẫn đến mất mát thông tin trong cuộc gọi. Nghiên cứu về cách giảm jitter và mất gói tin là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng thoại ổn định.

III. Phương pháp nghiên cứu và giải pháp cải thiện chất lượng thoại VoIP

Để nâng cao chất lượng thoại trong mạng VoIP, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Các giải pháp như quản lý băng thông, tối ưu hóa mạng và sử dụng các giao thức mới giúp cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ. Việc áp dụng các công nghệ mới cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu này.

3.1. Quản lý băng thông và tối ưu hóa mạng

Quản lý băng thông hiệu quả giúp giảm thiểu tắc nghẽn và cải thiện chất lượng thoại. Các giải pháp tối ưu hóa mạng như QoS (Quality of Service) cũng được áp dụng để đảm bảo dịch vụ ổn định.

3.2. Sử dụng giao thức mới trong VoIP

Việc áp dụng các giao thức mới như SIP và H.323 giúp cải thiện khả năng kết nối và chất lượng thoại trong mạng VoIP. Nghiên cứu về các giao thức này là cần thiết để phát triển dịch vụ hiệu quả hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu VoIP tại VNU UET

Nghiên cứu về công nghệ VoIP tại VNU UET đã mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện chất lượng thoại mà còn mở ra cơ hội cho các ứng dụng mới trong lĩnh vực viễn thông. Việc triển khai các giải pháp nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ.

4.1. Các ứng dụng thực tiễn của VoIP

Công nghệ VoIP đã được áp dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp, giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả giao tiếp. Các ứng dụng này chứng minh được tính khả thi và lợi ích của công nghệ VoIP.

4.2. Kết quả nghiên cứu và đánh giá chất lượng thoại

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng thoại trong mạng VoIP đã được cải thiện đáng kể nhờ vào các giải pháp tối ưu hóa. Việc đánh giá chất lượng dịch vụ là một phần quan trọng trong nghiên cứu này.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu VoIP tại VNU UET

Nghiên cứu về công nghệ VoIP và chất lượng thoại tại VNU UET đã mở ra nhiều cơ hội mới cho lĩnh vực viễn thông. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với nhiều giải pháp sáng tạo và hiệu quả hơn. Việc đảm bảo chất lượng thoại sẽ là một trong những ưu tiên hàng đầu trong các nghiên cứu tiếp theo.

5.1. Tương lai của công nghệ VoIP

Công nghệ VoIP sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc nghiên cứu và cải thiện chất lượng thoại sẽ là một phần quan trọng trong sự phát triển này.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo tại VNU UET

Định hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các giải pháp mới nhằm nâng cao chất lượng thoại và tối ưu hóa mạng VoIP. Các nghiên cứu này sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của công nghệ viễn thông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự chuyển dịch từ hạ tầng mạng viễn thông chuyển mạch kênh truyền thống sang mạng chuyển mạch gói đã mở ra bước ngoặt lớn cho ngành công nghệ thông tin và truyền thông toàn cầu. Trong năm 2003, lưu lượng thoại quốc tế qua giao thức Internet đã tăng trưởng 47%, đạt mốc 5,2 tỉ phút, và đạt mức ước tính hơn 100 tỉ phút trong những năm tiếp theo. Mặc dù mạng điện thoại công cộng truyền thống mang lại chất lượng truyền dẫn ổn định nhờ kênh truyền 64 Kbps cố định, nhưng sự lãng phí băng thông lên tới 50% đến 60% trong các khoảng lặng hội thoại và chi phí vận hành đắt đỏ đã đặt ra yêu cầu cấp thiết phải chuyển đổi sang công nghệ thoại qua giao thức mạng IP.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là mạng IP nguyên thủy vốn hoạt động theo cơ chế cố gắng tối đa, không đảm bảo các yêu cầu khắt khe về thời gian thực của tín hiệu âm thanh. Đề tài tập trung phân tích sâu sắc các đặc tính công nghệ, kiến trúc giao thức truyền tải, chuẩn nén tín hiệu và xây dựng các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Mục tiêu then chốt là giải quyết triệt để các rào cản kỹ thuật như độ trễ, biến động trễ và tỷ lệ mất gói tin.

Phạm vi nghiên cứu bao quát các chuẩn công nghệ viễn thông quốc tế và ứng dụng thực nghiệm trên hạ tầng mạng IP của công ty viễn thông VITC tại Việt Nam trong giai đoạn phát triển tiền đề cho mạng thế hệ mới. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược khi cung cấp giải pháp duy trì chỉ số đánh giá chất lượng thoại trên thang điểm 4.0, giảm độ trễ một chiều xuống dưới 150 ms, đồng thời tối ưu hóa tài nguyên mạng cho các nhà khai thác dịch vụ viễn thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp giữa hai cấu trúc đảm bảo chất lượng dịch vụ cốt lõi trong mạng chuyển mạch gói: mô hình Dịch vụ tích hợp sử dụng giao thức dành trước tài nguyên RSVP và mô hình Dịch vụ phân biệt dựa trên trường mã hóa phân loại dịch vụ. Cấu trúc tích hợp này kết hợp ưu thế kiểm soát trạng thái luồng nghiêm ngặt tại vùng biên của IntServ với khả năng mở rộng lưu lượng vượt trội, xử lý tổng hợp theo từng chặng của DiffServ tại vùng mạng lõi.

Hệ thống lý thuyết gắn liền với các khái niệm công nghệ chuyên sâu bao gồm:

• Công nghệ mã hóa thoại băng thấp kết hợp mô hình phân tích và tổng hợp âm học theo kỹ thuật dự đoán tuyến tính kích thích mã đại số.
• Bộ giao thức truyền dẫn thời gian thực RTP kết hợp giao thức điều khiển RTCP hoạt động trên nền UDP/IP.
• Cấu trúc báo hiệu cuộc gọi đa phương tiện thông qua chuẩn H.323 và giao thức khởi tạo phiên SIP.
• Bộ chỉ số tiêu chuẩn đánh giá chất lượng thoại bao gồm độ trễ toàn trình dưới 150 ms, độ biến động trễ dưới 30 ms và tỷ lệ tổn thất gói tin nhỏ hơn 1%.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu kỹ thuật từ các tiêu chuẩn chuẩn hóa của Liên minh Viễn thông Quốc tế và Nhóm Đặc trách Kỹ thuật Internet, kết hợp số liệu đo kiểm thực tế trên các luồng lưu lượng thoại tại hạ tầng mạng thực nghiệm.

Phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích được áp dụng trên 5 mô hình cấu trúc topo mạng viễn thông với các tham số bậc liên kết mạng khác nhau nhằm mô phỏng đa dạng kịch bản truyền thông từ mạng cục bộ đến mạng diện rộng. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích định lượng kết hợp mô phỏng toán học là để đánh giá chính xác tải xử lý của các bản tin điều khiển, dung lượng bộ nhớ tiêu thụ trên từng dòng dữ liệu và hiệu năng truyền tải gói tin thời gian thực. Tiến trình nghiên cứu được triển khai đồng bộ qua các giai đoạn phân tích lý thuyết, kiểm thử thuật toán điều khiển tắc nghẽn và tổng hợp số liệu đo kiểm trong lộ trình chuẩn hóa hạ tầng viễn thông.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và đánh giá định lượng đã mang lại các phát hiện kỹ thuật quan trọng:

Thứ nhất, việc ứng dụng các thuật toán nén thoại hiện đại giúp tiết kiệm băng thông vượt trội. Chuẩn mã hóa G.729A với tốc độ bit 8 Kbps và mức tiêu thụ tài nguyên xử lý chỉ 10,5 MIPS vẫn đạt điểm chất lượng âm thanh 4,2, tiết kiệm tới 87,5% dung lượng truyền dẫn so với phương pháp điều chế xung mã 64 Kbps truyền thống. Khi tích hợp kỹ thuật nén khoảng lặng và cơ chế phát hiện âm thoại tích cực, băng thông thực tế tiếp tục được tối ưu thêm khoảng 50% đến 60%.

Thứ hai, mô hình tích hợp IntServ-DiffServ thể hiện sự vượt trội về mặt tài nguyên hệ thống. Khi mật độ kết nối tăng cao, mô hình này giúp giảm dung lượng chiếm dụng bộ nhớ của các bộ định tuyến lõi hơn 65% so với việc triển khai RSVP đơn lẻ, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ quá tải trạng thái luồng tại mạng lõi.

Thứ ba, cơ chế quản lý tắc nghẽn hàng đợi công bằng theo trọng số kết hợp thuật toán loại bỏ gói sớm có trọng số giúp duy trì tỷ lệ mất gói cho luồng thoại ưu tiên ở mức dưới 0,5%, trong khi hàng đợi vào trước ra trước thông thường ghi nhận tỷ lệ rớt gói lên tới 5% đến 8% khi tải mạng đạt mức 90%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi tạo nên sự vượt trội của mô hình kết hợp là sự phân tách rõ ràng giữa lớp biên và lớp lõi. Các bộ định tuyến biên thực hiện phân loại, định hình lưu lượng và gán nhãn dịch vụ, giúp các bộ định tuyến lõi chỉ cần chuyển tiếp gói tin tốc độ cao dựa trên trường mã hóa dịch vụ mà không cần duy trì bảng trạng thái cho từng phiên đàm thoại.

Trong các báo cáo phân tích, dữ liệu hiệu năng được thể hiện trực quan qua bảng so sánh đa chiều giữa các chuẩn nén thoại về tốc độ bit, độ trễ thuật toán và điểm chất lượng cảm nhận. Biểu đồ biến thiên dung lượng bộ nhớ theo số lượng luồng dữ liệu minh chứng rõ nét tính khả thi và độ ổn định của giải pháp. Kết quả này hoàn toàn tương thích với các khuyến nghị quốc tế và mở ra lộ trình kỹ thuật hoàn hảo cho việc chuyển đổi lên hạ tầng mạng thế hệ mới tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa hệ thống VoIP trên diện rộng, các giải pháp kỹ thuật cần được triển khai đồng bộ:

• Chuẩn hóa cấu trúc chuyển mạch: Các nhà khai thác viễn thông cần nâng cấp toàn bộ hệ thống định tuyến biên và lõi sang mô hình phân loại dịch vụ tích hợp, đảm bảo giới hạn trễ một chiều dưới 120 ms và độ biến động trễ dưới 20 ms trong lộ trình 12 tháng.
• Thiết lập cơ chế hàng đợi ưu tiên: Đội ngũ kỹ sư vận hành mạng cần cấu hình thuật toán hàng đợi công bằng theo trọng số dựa trên lớp dịch vụ, cam kết dành riêng tối thiểu 30% đến 40% băng thông đường truyền cho luồng dữ liệu thời gian thực trong vòng 6 tháng.
• Tối ưu hóa xử lý tín hiệu tại cổng truyền thông: Doanh nghiệp viễn thông cần triển khai chuẩn nén G.729A kết hợp tính năng triệt tiếng vọng và bù trễ jitter tại các thiết bị Media Gateway, hướng tới mục tiêu giảm 50% chi phí băng thông đường trục trong 3 tháng đầu quý.
• Ban hành tiêu chuẩn thỏa thuận mức dịch vụ: Cơ quan điều hành mạng cần xây dựng khung chính sách cam kết chất lượng dịch vụ đầu cuối cho các mạng riêng ảo doanh nghiệp, đảm bảo chỉ số đánh giá chất lượng thoại tối thiểu đạt mức 4,0 trong thời hạn 18 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao cho nhiều nhóm chuyên môn:

• Kỹ sư thiết kế và quy hoạch mạng viễn thông: Vận dụng các sơ đồ kiến trúc báo hiệu và mô hình tích hợp chất lượng dịch vụ để thiết kế các hệ thống mạng truyền dẫn diện rộng đạt chuẩn quốc tế.
• Chuyên gia vận hành hạ tầng mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng: Khai thác các thuật toán quản lý tắc nghẽn, kỹ thuật định hình lưu lượng và cấu hình thiết bị cổng truyền thông nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành.
• Học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Điện tử Viễn thông: Sử dụng như tài liệu chuyên khảo chuyên sâu về xử lý tín hiệu thoại thời gian thực, giao thức phân tầng và kỹ thuật nén số liệu âm thanh.
• Quản trị viên hệ thống công nghệ thông tin tại doanh nghiệp: Tham khảo phương án triển khai mạng riêng ảo thoại, giúp cắt giảm từ 40% đến 70% cước phí liên lạc đường dài mà vẫn đảm bảo độ tin cậy kết nối.

Câu hỏi thường gặp

Công nghệ VoIP giúp tối ưu hóa dung lượng truyền dẫn như thế nào so với mạng điện thoại truyền thống?

Mạng truyền thống chiếm dụng cố định kênh 64 Kbps cho mỗi cuộc gọi suốt thời gian kết nối. VoIP áp dụng chuẩn nén G.729A giúp giảm tốc độ bit xuống 8 Kbps kết hợp kỹ thuật nén khoảng lặng, giúp giải phóng hơn 80% dung lượng băng thông tiêu thụ trong các khoảng ngừng đàm thoại.

Những thông số kỹ thuật nào quyết định trực tiếp tới chất lượng cuộc gọi VoIP?

Ba thông số cốt lõi gồm độ trễ toàn trình dưới 150 ms, độ biến động trễ dưới 30 ms và tỷ lệ mất gói tin dưới 1%. Nếu độ trễ vượt ngưỡng 400 ms hoặc mất gói trên 3%, tín hiệu thoại sẽ bị gián đoạn và suy giảm độ rõ nét nghiêm trọng.

Tại sao nên kết hợp hai mô hình IntServ và DiffServ thay vì triển khai riêng lẻ?

Mô hình IntServ đảm bảo tài nguyên tuyệt đối cho từng luồng nhưng gây quá tải bộ nhớ tại các nút mạng lõi lớn. Mô hình DiffServ xử lý nhanh nhưng thiếu cam kết tài nguyên đầu cuối. Việc tích hợp giúp tận dụng khả năng kiểm soát chặt chẽ ở vùng biên và tốc độ xử lý gói tin vượt trội tại vùng lõi.

Chuẩn nén G.729A có đặc điểm gì nổi bật trong truyền thông thoại?

Chuẩn G.729A sử dụng thuật toán dự đoán tuyến tính kích thích mã đại số liên hợp trên khung thoại 10 ms. Chuẩn này giảm độ phức tạp tính toán xuống 10,5 MIPS so với 20 MIPS của bản G.729 gốc mà vẫn giữ nguyên điểm đánh giá chất lượng cao ở mức 4,2.

Cổng kết nối và giao thức điều khiển nào đóng vai trò chính trong chuẩn báo hiệu H.323?

Hệ thống H.323 sử dụng cổng UDP 1718 và địa chỉ đa hướng 224.0.1.41 cho quá trình khám phá thiết bị điều khiển, cổng UDP 1719 cho đăng ký và quản lý trạng thái, cùng cổng TCP 1720 cho kênh báo hiệu thiết lập cuộc gọi theo chuẩn Q.931.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện các nguyên lý kỹ thuật của mạng thoại trên nền giao thức IP, phân định rõ nét sự khác biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
• Đánh giá định lượng hiệu quả của các giải pháp nén thoại tiên tiến, khẳng định chuẩn G.729A giúp tiết kiệm đến 87,5% tài nguyên đường truyền.
• Xây dựng thành công mô hình chất lượng dịch vụ tích hợp IntServ-DiffServ, giải quyết triệt để bài toán mở rộng quy mô và kiểm soát độ trễ thời gian thực.
• Ứng dụng số liệu thực nghiệm để đề xuất cấu trúc mạng đầu cuối tối ưu cho doanh nghiệp viễn thông, làm tiền đề vững chắc cho việc tiến lên mạng thế hệ mới.
• Khẳng định lộ trình tất yếu của quá trình toàn mạng IP hóa và gợi mở các hướng nghiên cứu nâng cao cho hạ tầng viễn thông hiện đại.

Các tổ chức, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm đến việc nâng cao hiệu năng mạng truyền thông số có thể khai thác các giải pháp kỹ thuật trong luận văn để ứng dụng trực tiếp vào việc tối ưu hóa hạ tầng mạng thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương: Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP Giới thiệu khái quát về mạng IP, các loại mạng, các giao thức liên mạng và định tuyến, các cơ chế truyền tải trong mạng IP. Chƣơng 2: CÔNG NGHỆ THOẠI VOIP Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ VoIP, các hình thức truyền thoại qua VoIP, mô hình của mạng VoIP. Đi sâu nghiên cứu các giao thức chính trong mạng VoIP như TCP/IP, UDP, RTP, RTCP, SRVP, SGCP, MGCP,… đặc biệt là nghiên cứu về chuẩn giao thức H.323 và SIP là nền tảng cho dịch vụ VoIP. Chƣơng 3: CHẤT LƢỢNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG VOIP (QOS) Nghiên cứu các yếu tố chính có ảnh hưởng tới mạng VoIP và các kĩ thuật, công nghệ đảm bảo QoS cho mạng VoIP như quản lí tắc nghẽn, quản lí lưu lượng, phân mảnh các gói tin, báo hiệu,… Đi sâu nghiên cứu, phân tích các cấu trúc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng IP, các mô hình dịch vụ tích hợp IntServ và Dịch vụ phân biệt DiffServ, các cấu trúc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) và những lợi thế của mô hình dịch vụ tích hợp RSVP - Diffserv đối với kiến trúc IP và triển khai phương pháp này trên mạng Internet.

Trên cơ sở phân tích, tính toán và đánh giá, chúng tôi đưa ra các khuyến nghị triển khai QoS trên mạng IP, là tiền đề cho sự phát triển của mạng thế hệ mới NGN. Đây là phần trọng tâm của luận văn. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sĩ - 15 - Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP Mạng IP ở đây là các mạng dữ liệu sử dụng bộ giao thức TCP/IP cho các chức năng tầng giao vận (Transport Layer) và tầng mạng (Network Layer). Còn giao thức các tầng thấp hơn (các giao thức truy cập mạng: Network Access Protocols) có thể là giao thức trong mạng LAN, X.25, Frame Relay, ATM, hay PPP,.

Bởi vậy so với mạng chuyển mạch kênh thông thường, điện thoại IP có nhiều khác biệt. PSTN, MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI VÀ INTERNET Mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network - PSTN) là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kĩ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching). Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thông trong đó một kênh truyền dẫn dành riêng được thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay nhiều nút chuyển mạch trung gian. Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit truyền liên tục theo thời gian.

Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation time). Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network) sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (store-and-forward system) tại các nút mạng. Thông tin được chia thành các phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói được thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền như là địa chỉ nơi gửi, địa chỉ nơi nhận,. Các gói thông tin đến nút mạng được xử lí và lưu trữ trong một thời gian nhất định rồi mới được truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử dụng kênh có hiệu quả cao nhất.

Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thường không cố định, và độ trễ thông tin lớn hơn mạng chuyển mạch kênh rất nhiều. Điểm khác biệt lớn nhất là băng thông chỉ bị chiếm khi thực sự có thông tin cần được truyền đi, trong khi trong mạng PSTN kênh dành riêng luôn được duy trì ngay cả khi không có trao đổi thông tin. Khi các mạng số liệu trên thế giới được liên kết lại, một mạng số liệu lớn được thiết lập, đó là Internet. Giao thức liên mạng sử dụng trong internet là giao thức IP (Internet Protocol).

Cũng giống như mạng điện thoại PSTN, mạng Internet có quy mô toàn cầu, phù hợp cho việc khai thác và phát triển các dịch vụ viễn thông trên thế giới. Tuy nhiên, giữa chúng có sự khác biệt sâu sắc về mặt kĩ thuật: LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sĩ - 16 -  Kĩ thuật chuyển mạch: Mạng Internet sử dụng phương pháp định tuyến động (dynamic routing) dựa trên việc đánh địa chỉ không mang tính địa lí (non-geographic addressing). Ngược lại mạng PSTN, sử dụng phương pháp chuyển mạch tĩnh (static switching) dựa trên số điện thoại phụ thuộc vị trí của thuê bao (geographic telephone numbering).  Kiến trúc mạng: Kiến trúc của Internet là phân tán.

Sự “thông minh” của Internet phân bố trên toàn bộ mạng. Các ứng dụng cung cấp dịch vụ cho mạng là các phần mềm hướng máy khách (client-oriented software) và được bố trí khắp nơi trên mạng. Trong khi đó mạng PSTN tập trung các phương tiện truyền dẫn và các chương trình điều khiển lại với nhau tại một vài trung tâm trong mạng. Kiến trúc phân tán của Internet có một ý nghĩa hết sức quan trọng.

Nó tạo cho Internet tính linh hoạt trong triển khai và ứng dụng các công nghệ mới. Điều này giải thích cho sự phát triển mạng mẽ của Internet trong một vài năm gần đây. CÁC LOẠI MẠNG IP Sự phát triển nhanh chóng của Internet kéo theo việc mở rộng phạm vi ứng dụng của giao thức TCP/ IP hình thành lên các loại mạng IP như sau: mạng Internet toàn cầu, mạng IP trong các tổ chức và doanh nghiệp còn gọi là mạng intranet, mạng riêng ảo dùng giao thức IP (IP VPN). Một số mạng IP bao gồm cả ba loại mạng trên.

Ví dụ trong một doanh nghiệp có một số mạng LAN chạy giao thức IP trên các công nghệ như Ethernet, TokenRing, FDDI,. ở các chi nhánh khác nhau. Mỗi địa điểm ở xa sẽ có các router kết nối với mạng WAN dùng IP VPN. Mạng này có cổng nối ra Internet, coi như một phần của mạng Internet toàn cầu.

Các mạng intranet là những mạng IP được quản lí (managed IP network) nghĩa là việc truyền dữ liệu được thực hiện mau lẹ với độ trễ thấp và độ tin cậy cao bởi vì hoạt động của doanh nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào việc giao nhận dữ liệu kịp thời. Nó tương phản với mạng Internet trong đó độ trễ lớn và thời điểm dữ liệu đến không thể dự doán trước được. Các công ty và tổ chức lớn, nhiều chi nhánh, có xu hướng tiến hành xây dựng mạng riêng nhưng giá thành sẽ là quá cao. Một giải pháp kinh tế hơn là xây dựng mạng riêng ảo trên nền tảng mạng Internet công cộng chạy giao thức IP.

Do đó, IP VPN là một dịch vụ mới, dự định cung cấp cho các doanh nghiệp một loại mạng IP có chất lượng tương đương với Intranet. Trong các mạng IP VPN có sự đảm bảo về độ trễ thấp, về băng thông cũng như các tính năng bảo mật để “bắt chước” các đặc điểm của mạng Intranet. Những sự đảm bảo này tạo nên một tính LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sĩ - 17 - năng gọi là “đảm bảo chất lượng dịch vụ” (QoS). QoS là sự khác nhau cơ bản chủ yếu giữa IP VPN, Intranet và Internet công cộng.

GIAO THỨC LIÊN MẠNG (IP- INTERNET PROTOCOL) TCP/IP là một bộ giao thức trong đó IP là giao thức chủ chốt cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền thông tin. Vai trò của IP tương tự như lớp mạng trong mô hình OSI minh hoạ ở hình 1. Hai nhiệm vụ chính của IP là phân phát gói theo kiểu không liên kết (connectionless) và phân mảnh hoặc tái tạo các gói (datagram) để phù hợp với kích thước MTU của tầng liên kết dữ liệu ở dưới. Nó thích ứng với mọi loại giao thức ở hai tầng dưới, vì thế giao thức IP có tính phổ biến rộng khắp.

Chồng giao thức TCP/IP Việc truyền thông tin trong mạng IP tồn tại dưới ba hình thức: Unicast, multicast và broadcast. Phần tiêu đề gói IP Vers: Định nghĩa phiên bản của IP hiện thời là IPv4 trên mạng. Phiên bản sau là Ipv6. Length: Chiều dài của phần tiêu đề gói IP tính theo đơn vị 32bit.

Service of Type (ToS): Kiểu dịch vụ. Khuôn dạng phần tiêu đề gói IP LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sĩ - 18 - Precedence D T R unused Precedence: Chỉ thị quyền ưu tiên gửi gói IP, trường này có giá trị từ 0 (mức ưu tiên bình thường) tới 7 (mức kiểm soát mạng) quy định việc gửi datagram. Bit D – thiết lập là 1 khi yêu cầu trễ thấp. Bit T – yêu cầu thông lượng cao.

Bit R – yêu cầu độ tin cậy cao. Có thể dùng trường ToS để chỉ ra mức chất lượng dịch vụ yêu cầu, tuy nhiên mạng IP phải có các cơ chế hỗ trợ thì yêu cầu mới được thực hiện. Total length: Chiều dài của gói IP bao gồm cả phần dữ liệu và phần tiêu đề. Flags: Trong đó có hai bit cuối dùng trong việc phân mảnh (fragment) các gói IP, chỉ ra gói đó có được phân mảnh hay không và gói đó có phải là gói cuối cùng hay không.

Identification: Nhận dạng các datagram được phân đoạn từ cùng một datagram lớn hơn. Nó kết hợp với địa chỉ IP nguồn để nhận dạng. Fragment offset: Chỉ ra vị trí của đoạn trong gói IP, để có thể tái tạo lại datagram gốc. Time to live (TTL): Chỉ ra thời gian sống của gói, bắt đầu từ trạm gửi nó sẽ đặt giá trị = N (thường = 16) cứ đi qua mỗi nút mạng giá trị của trường này sẽ giảm đi 1.

Nếu giảm bằng 0 mà nó vẫn chưa tới đích thì gói sẽ bị huỷ tránh tình trạng đi quẩn trên mạng. Checksum (16 bit): Kiểm tra lỗi theo mã dư vòng CRC, chỉ dùng cho phần tiêu đề gói. Source và Destination Address: Địa chỉ của trạm nguồn và trạm đích. IP option (độ dài thay đổi): Khai báo các lựa chọn do người gửi yêu cầu.

Padding: Vùng độn để đảm bảo cho phần tiêu đề (header) luôn kết thúc ở giá trị tính theo 32 bit. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sĩ - 19 - 1. Địa chỉ IP Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm (host) trong liên mạng được gọi là địa chỉ IP 32 bit. Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bit được tách thành 4 vùng (mỗi vùng một byte) hay được biểu diễn dưới dạng thập phân có dấu chấm để tách các vùng.