Tài liệu Công nghệ điện thoại ip và khảo sát đánh giá chất lượng dịch vụ tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------***------- Trần Văn Đôn CÔNG NGHỆ ĐIỆN THOẠI IP VÀ KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH XỬ LÝ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Huỳnh Quyết Thắng Hà Nội - năm 2004 -1- MỤC LỤC Mục lục 1 Danh mục hình vẽ 3 Danh mục bảng biểu 5 Lời mở đầu 7 Chương I: Giới thiệu chung về điện thoại IP 8 1. Khái niệm về VoIP 8 2. Giới thiệu 14 3. Các mô hình truyền thoại qua IP 15 4. Các vấn đề về chất lượng của VoIP 17 5. Ứng dụng của điện thoại IP 20 6. Lợi ích của điện thoại IP 21 7. Ưu điểm và nhược điểm của điện thoại IP 22 8. Phát triển dịch vụ điện thoại IP 23 Kết chương I 27 Chương II: Số hoá thoại 28 1. Nguyên tắc cơ bản của thoại số 28 2. Mã hoá 29 3. Ba bước số hoá thoại: Lấy mẫu, lượng tử hoá và mã hoá 30 Kết chương II 42 Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch VoIP 43 1. Cơ sở gói hoá thoại 43 -2- 2. Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói 43 3. Gói hoá thoại 71 Kết chương III 76 Chương IV: Khảo sát và đánh giá chất lượng dịch vụ VoIP tại Việt Nam 77 1. Mô hình mạng VoIP của Công ty Viễn thông liên tỉnh VTN 77 2. Các chức năng của từng phần tử mạng 78 3. Đánh giá chất lượng dịch vụ mạng VoIP 82 4. Đánh giá tính hiệu quả từ VoIP 98 Kết luận 105 Thuật ngữ viết tắt 107 Tài liệu tham khảo 109 -107- THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ATM Asynchronous Transfer Mode DSP Digital Signal Processor FDM Frequency Division Multiplexing GEO Geographic Earth Orbit GSM Global System for Mobile Communications GW Gateway IP Internet Protocol ISDN Integated Services Digital Network ISDN Integrated Services Digital Network ITU International Telecommunication Union LAN Local Area Network LEO Low Earth Orbit MOS Mean Opinion Scores NGN Next Generation Network PAM Pulse Amplitude Modulation PBX Private Branch Exchange PCM Pusle Code Modulation -108- PIN Persional Identification Number PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service RAS Registration Admission Status RAS Remote Access Server RSVP Resource Resevation Protocol RTCP Real-time Transport Control Protocol RTP Real-time Transport Protocol SCN Switching Circuit Network SLIP Serial Line Internet Protocol SS7 Signalling System No.7 TCP Transport Control Protocol TCP Transmission Control Protocol TDM Time Division Multilple Access UDP User Datagram Protocol WAN Wide Area Network -3- DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Giới thiệu chung về điện thoại IP 8 Hình 1.1: Mô hình mạng VoIP 8 Hình 1.2: Cấu trúc phân lớp của hệ thống VoIP 9 Hình 1.3: Mô hình lấy mẫu điện thoại thông thường 14 Hình 1.4: Điện thoại IP 15 Hình 1.5: Mô hình PC to PC 16 Hình 1.6: Mô hình PC to Phone 16 Hình 1.7: Mô hình Phone to Phone 17 Hình 1.8: Các mức độ đánh giá chất lượng thoại 18 Hình 1.9: Hoạt động của bộ đệm 19 Hình 1.10: Dịch vụ điện thoại IP vẫn chiếm thiểu số 24 Hình 1.11: Điện thoại IP được sử dụng rộng 24 Chương II: Số hoá thoại 28 Hình 2.1: Lấy mẫu PAM 33 Hình 2.2: Lượng tử hoá các mẫu PAM 36 Hình 2.3: (a) Không companding, các mức biên độ thấp và cao như nhau 37 (b) Companding, có nhiều mức biên độ thấp hơn 37 Hình 2.4: Từ mã PCM 8 bit 39 Hình 2.5: Mã hoá đường AMI lưỡng cực 41 Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch VoIP 43 Hình 3.1: Chuyển mạch kênh 46 -4- Hình 3.2: Rắc rối xảy ra khi các kênh âm thanh có trễ cao 49 Hình 3.3: Các cấu trúc khung (a) T-1 và (b) E-1 63 Hình 3.4: (a) TDM 64 kb/s và (b) TDM không đồng bộ 128 kb/s 64 Hình 3.5: Kết nối trong mạng chuyển mạch gói hướng kết nối 67 Hình 3.6: Các lớp OSI-RM, TCP-IP và X.25 69 Chương IV: Khảo sát và đánh giá chất lượng dịch vụ VoIP tại Việt Nam 77 Hình 4.1: Mô hình mạng VoIP của Việt Nam 77 Hình 4.2: Minh hoạ về suy hao trên mạng 85 Hình 4.3: Mô phỏng cuộc gọi qua hệ thống Hà Nội Voice Center 86 Hình 4.4: Mô hình điều khiển QoS 92 Hình 4.5: Thuật toán xếp hàng theo mức ưu tiên 94 Hình 4.6: Thuật toán xếp hàng tuỳ biến 95 Hình 4.7: Mức ưu tiên IP 98 Hình 4.8: Mức tiền thu được từ thoại IP trong tháng 1 100 Hình 4.9: Mức tiền thu được từ thoại IP trong tháng 2 101 Hình 4.10: Mức tiền thu được từ thoại IP trong tháng 3 102 Hình 4.11: Mức tiền thu được từ thoại IP trong tháng 4 103 Hình 4.12: Mức tiền thu được từ thoại IP trong tháng 5 104 -6- LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, VoIP cung cấp dịch vụ thoại với giá rẻ, đã đáp ứng được nhu cầu của đông đảo người sử dụng đặc biệt là những người có thu nhập thấp vì thế nó có xu thế phát triển rất nhanh và đã được triển khai mạnh trên thế giới. Nó cũng có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế xã hội, tác động mạnh về mặt kinh tế đối với các nhà khai thác viễn thông, có tác dụng tích cực trong việc thúc đẩy mở cửa thị trường dịch vụ viễn thông và được coi là một định hướng mới trong chính sách phát triển viễn thông ở rất nhiều nước trên thế giới. Dự đoán xu hướng phát triển trong tương lai, VoIP đường dài sẽ dần thay thế PSTN truyền thống (sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh). Với một sự phát triển nhanh, mạnh và những khả năng nổi bật của một công nghệ mới đã thúc đẩy Tôi trong việc lựa chọn vấn đề cần nghiên cứu. Tôi đã chọn đề tài: "Tìm hiểu công nghệ điện thoại IP" với những mong muốn tiếp thu được những thành quả khoa học tiên tiến, những công nghệ mới hữu ích và được làm chủ công nghệ đó, phục vụ tốt hơn cho công việc nói riêng trong ngành Bưu điện nói chung. Mục tiêu bản luận văn này là tìm hiểu công nghệ điện thoại IP bao gồm: Các mô hình truyền thoại qua IP, vấn đề về chất lượng của dịch vụ VoIP, đặc biệt là tìm hiểu về cơ sở gói hoá thoại và ba bước số hoá thoại: lấy mẫu, lượng tử hoá và mã hoá trong việc truyền tải tiếng nói trong hệ thống mạng VoIP, đánh giá chất lượng dịch vụ và phát triển sử dụng VoIP tại Việt Nam. Nội dung của đề tài: Đề tài bao gồm bốn chương như sau: -7- ChươngI: Tìm hiểu về công nghệ VoIP bao gồm giới thiệu, phân tích các lợi ích của điện thoại IP và đưa ra một số nhận xét về ưu điểm và nhược điểm của điện thoại IP. ChươngII: Các nguyên tắc cơ bản về thoại số và trình bày ba bước số hoá thoại: Lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hoá và ảnh hưởng của các phương pháp này tới chất lượng tiếng nói trong điện thoại IP. Chương III: Từ cơ sở thoại gói cho đến gói hoá thoại mà ta có thể đi sâu vào tìm hiểu kỹ thuật chuyển mạch trong điện thoại IP để thấy sự khác biệt giữa các dịch vụ thoại (chuyển mạch kênh) và dịch vụ dữ liệu (chuyển mạch gói). Chương IV: Khảo sát đánh giá chất lượng dịch vụ mạng VoIP tại Việt Nam hiện nay. Từ đó ta có thể đánh giá chất lượng dịch vụ mạng như độ suy hao, chất lượng truyền thoại và tính hiệu quả của nó. Với một mảng nghiên cứu khá rộng với nhiều vấn đề liên quan, thời gian và năng lực có hạn, bản luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và sự đóng góp của bạn bè, đồng nghiệp. Để hoàn thành tốt bản luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của Thầy giáo TS. Huỳnh Quyết Thắng. Qua đây, Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy, người đã trực tiếp hướng dẫn Tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin, Trung tâm đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ Tôi trong quá trình hoàn thành bản luận văn này. -8- Học viên thực hiện: Trần Văn Đôn -8- Ch-¬ng I: Giíi thiÖu chung vÒ ®iÖn tho¹i IP 1. Kh¸i niÖm vÒ VoIP (Voice over Internet Protocol) Voice over Internet Protocol (VoIP) lµ m« h×nh truyÒn tho¹i sö dông giao thøc m¹ng Internet hay cßn gäi lµ giao thøc IP. VoIP ®ang trë thµnh mét trong nh÷ng c«ng nghÖ viÔn th«ng hÊp dÉn nhÊt hiÖn nay kh«ng chØ ®èi víi c¸c doanh nghiÖp mµ cßn c¶ víi nh÷ng ng-êi sö dông dÞch vô. VoIP cã thÓ thùc hiÖn tÊt c¶ c¸c cuéc gäi nh- trªn m¹ng PSTN vÝ dô truyÒn tho¹i, truyÒn fax... víi tham sè chÊt l-îng dÞch vô Quality of Service (QoS) chÊp nhËn ®-îc. VoIP t¹o thuËn lîi cho c¶ c¸c nhµ khai th¸c vµ ng-êi sö dông cã thÓ tiÕt kiÖm chi phÝ bao gåm chi phÝ cho c¬ së h¹ tÇng m¹ng vµ chi phÝ liªn l¹c nhÊt lµ liªn l¹c ®-êng dµi. §èi víi c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô, VoIP ®-îc xem nh- mét m« h×nh míi hÊp dÉn cã thÓ mang l¹i lîi nhuËn nhê kh¶ n¨ng më réng vµ ph¸t triÓn c¸c lo¹i dÞch vô ®a d¹ng víi chi phÝ ®Çu t- h¹ tÇng rÊt thÊp. VÊn ®Ò quan träng trong VoIP lµ cÇn ph¶i cã nh÷ng gi¶i ph¸p kü thuËt phï hîp ®Ó cã thÓ t¨ng dung l-îng vµ n©ng cao chÊt l-îng dÞch vô. Coporate LAN Router Fax PSTN IP Gateway Home LAN Modem H×nh 1.1: M« h×nh m¹ng VoIP Telephone -9- CÊu tróc ph©n líp cña hÖ thèng VoIP phæ biÕn hiÖn nay ®-îc m« t¶ gièng nhcÊu tróc ph©n líp cña m« h×nh TCP/IP vµ ®-îc biÓu diÔn nh- sau: H323 RTP, RTCP, RSVP TCP, UDP IPv4, IPv6 Network Acsess H×nh 1.2: CÊu tróc ph©n líp cña hÖ thèng VoIP Trong thùc tÕ, cÊu tróc d÷ liÖu cña mçi líp ®-îc cÊu t¹o t-¬ng thÝch víi líp trªn hay líp d-íi cña nã ®Ó cho viÖc truyÒn d÷ liÖu cã hiÖu qu¶ h¬n. Tuy nhiªn mçi líp vÉn cã mét cÊu tróc d÷ liÖu riªng vµ mét thuËt to¸n riªng ®Ó m« t¶ cÊu tróc ®ã. ▪ Líp ®Çu tiªn trong hÖ thèng VoIP lµ giao thøc H.323 H.323 lµ nhãm tiªu chuÈn kü thuËt cho truyÒn dÉn: video, audio vµ d÷ liÖu th«ng qua giao thøc m¹ng Internet IP do hiÖp héi viÔn th«ng quèc tÕ vÒ tiªu chuÈn ho¸ ITU-T ®-a ra. ChuÈn H.323 bao gåm c¸c chøc n¨ng nh- b¸o hiÖu vµ ®iÒu khiÓn cuéc gäi, giao vËn vµ ®iÒu khiÓn ®a truyÒn th«ng (multimedia transport and control), ®iÒu khiÓn ®é réng b¨ng tÇn cho héi nghÞ ®iÓm - ®iÓm vµ héi nghÞ ®a ®iÓm (point-to-point and multipoint conferences). * Giao thøc truyÒn t¶i thêi gian thùc RTP- Real-time Transport Protocol RTP lµ giao thøc dùa trªn kü thuËt IP cung cÊp c¸c hç trî ®Ó truyÒn t¶i d÷ liÖu yªu cÇu thêi gian thùc nh- tho¹i, video. C¸c dÞch vô RTP cung cÊp lµ: c¸c c¬ chÕ kh«i phôc thêi gian, ph¸t hiÖn lçi, b¶o an vµ x¸c ®Þnh néi dung. RTP cho phÐp bªn thu ph¸t hiÖn sù mÊt gãi dùa vµo th«ng tin thêi gian ®Ó bï chÝnh x¸c sù biÕn ®æi ®é trÔ. -10- Ho¹t ®éng cña RTP ®-îc hç trî bëi giao thøc RTCP ®Ó nhËn c¸c ph¶n håi vÒ chÊt l-îng truyÒn dÉn vµ th«ng tin vÒ thµnh phÇn tham dù c¸c phiªn hiÖn thêi. Ho¹t ®éng cña giao thøc nh- sau: C¸c gãi göi trªn m¹ng IP cã trÔ vµ jitter kh«ng dù ®o¸n ®-îc. Nh-ng c¸c øng dông multimedia yªu cÇu mét thêi gian thÝch hîp khi truyÒn d÷ liÖu vµ ph¸t l¹i. RTP cung cÊp c¬ chÕ b¶o ®¶m thêi gian, sè thø tù vµ c¸c c¬ chÕ kh¸c liªn quan ®Õn thêi gian. B»ng c¸c c¬ chÕ nµy RTP cung cÊp sù truyÒn t¶i d÷ liÖu thêi gian thùc gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi qua m¹ng. * Giao thøc ®iÒu khiÓn thêi gian thùc RTCP-Real-time Transport Control Protocol MÆc dï RTCP lµ mét giao thøc ®éc lËp nh-ng th-êng ®-îc hç trî bëi giao thøc RTCP. RTCP tr¶ vÒ nguån c¸c th«ng tin vÒ sù truyÒn th«ng vµ c¸c thµnh phÇn ®Ých. Giao thøc ®iÒu khiÓn nµy cho phÐp göi c¸c th«ng sè vÒ bªn thu vµ tù thÝch nghi víi bªn ph¸t vÝ dô nh- tù thÝch nghi kiÓu nÐn tÝn hiÖu vµ tù ®iÒu chØnh l-u l-îng d÷ liÖu cho phï hîp víi bªn ph¸t. Mçi ng-êi tham gia mét phiªn truyÒn RTP ph¶i göi ®Þnh kú c¸c gãi RTCP tíi tÊt c¶ nh÷ng ng-êi kh¸c còng tham gia phiªn truyÒn. Tuú theo môc ®Ých mµ RTCP thùc hiÖn 4 chøc n¨ng sau: - Chøc n¨ng chÝnh cña RTCP lµ cung cÊp mét sù ph¶n håi vÒ chÊt l-îng cña d÷ liÖu. C¸c th«ng tin ®ã gióp cho øng dông thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn luång vµ qu¶n lý t¾c nghÏn. C¸c th«ng tin cßn ®-îc sö dông ®Ó chÈn ®o¸n kÕt qu¶. - RTCP cung cÊp sù nhËn d¹ng mµ ®-îc sö dông ®Ó tËp hîp c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c nhau (vÝ dô audio vµ video). §iÒu nµy lµ cÇn thiÕt v× kh¶ n¨ng nµy kh«ng ®-îc RTP cung cÊp. - Nhê viÖc ®Þnh kú göi c¸c gãi tin RTCP mµ mçi phiªn truyÒn cã thÓ theo dâi ®-îc sè ng-êi tham gia. RTP kh«ng thÓ sö dông ®-îc cho môc ®Ých nµy khi mét ai ®ã kh«ng göi d÷ liÖu mµ chØ nhËn tõ nh÷ng ng-êi kh¸c. - Cuèi cïng lµ mét chøc n¨ng lùa chän cho phÐp cã thªm th«ng tin vÒ nh÷ng ng-êi tham gia vµo phiªn truyÒn. -11- * Giao thøc dù tr÷ tµi nguyªn m¹ng RSVP- Resource Reservation Protocol Giao thøc RSVP ®-îc sö dông nh- mét giao thøc b¸o hiÖu hç trî cho RTP. Môc ®Ých cña RSVP lµ cung cÊp mét c¬ chÕ ®¶m b¶o b¨ng th«ng cho c¸c ho¹t ®éng cña c¸c øng dông. RSVP göi tham sè chÊt l-îng dÞch vô QoS kÕt hîp víi c¸c d÷ liÖu thêi gian thùc ®-îc truyÒn trªn m¹ng TCP/IP. Hç trî giao thøc RTP, giao thøc RSVP cã thÓ gi¶i quyÕt c¸c lçi x¶y ra trªn ®-êng truyÒn ®Ó ®¶m b¶o c¸c tham sè chÊt l-îng. ThËt vËy, giao thøc RTP chØ hç trî viÖc truyÒn th«ng ®iÓm®iÓm vµ kh«ng qu¶n lý c¸c tham sè liªn kÕt trªn m¹ng. RSVP kh«ng nh÷ng t¸c ®éng ë m¸y ph¸t, m¸y thu mµ cßn t¸c ®éng trªn c¶ c¸c router trong m¹ng. RSVP thiÕt lËp vµ duy tr× kÕt nèi duy nhÊt cho mét luång d÷ liÖu, x¸c lËp mét hÖ thèng qu¶n lý thø tù c¸c gãi vµ t¹o module ®iÒu khiÓn ®Ó qu¶n lý c¸c nguån tµi nguyªn cña c¸c nót m¹ng kh¸c nhau. RSVP ®-a ra mét m« h×nh tèi -u ®Ó liªn kÕt c¸c d÷ liÖu tõ mét nguån ®Õn nhiÒu ®Ých. RSVP ®ãng vai trß qu¶n lý mét c¸ch ®éc lËp c¸c Host ®Ých ®Ó tù thÝch nghi c¸c tham sè chÊt l-îng gi÷a kh¶ n¨ng cung cÊp vµ nhu cÇu ®¸p øng. ViÖc dµnh riªng c¸c tµi nguyªn ®-îc yªu cÇu bëi bªn thu b»ng c¸ch ph¸t mét yªu cÇu chÊt l-îng d-íi d¹ng mét b¶n tin RSVP t-¬ng thÝch víi nhu cÇu cña chóng. Thùc tÕ sö dông RSVP nh»m ®¶m b¶o chÊt l-îng trong viÖc truyÒn tin. §Ó ®¶m b¶o ®-êng truyÒn th«ng suèt c¸c ®iÓm cuèi ph¶i ho¹t ®éng ë chÕ ®é kÕt nèi. M¸y thu ph¶i th-êng xuyªn göi c¸c b¶n tin RSVP ®Õn c¸c router ®Ó ®¶m b¶o th«ng suèt ®-êng truyÒn. ▪ Líp tiÕp theo lµ giao thøc TCP Trong khi IP lµ giao thøc thuéc lo¹i "kh«ng liªn kÕt" th× TCP l¹i thuéc lo¹i "cã liªn kÕt" nghÜa lµ ph¶i cã c¸c thñ tôc thiÕt lËp liªn kÕt vµ gi¶i phãng liªn kÕt. Trong øng dông truyÒn tho¹i VoIP, giao thøc TCP ®-îc sö dông lµm giao thøc truyÒn b¸o hiÖu chø kh«ng phôc vô viÖc truyÒn c¸c tÝn hiÖu tho¹i. Lý do v× phÇn mµo ®Çu header cña TCP lín vµ v× ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c cao cña ®-êng truyÒn nªn giao thøc TCP g©y ra thêi gian trÔ lín ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng c¸c øng -12- dông gian thùc. Vµ ®Ó ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c vµ thø tù nªn giao thøc TCP ®-îc øng dông ®Ó truyÒn b¸o hiÖu. Giao thøc TCP thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng chÝnh nhsau: - ThiÕt lËp liªn kÕt: khi hai thùc thÓ TCP muèn trao ®æi d÷ liÖu víi nhau cÇn ph¶i thiÕt lËp mét liªn kÕt logic gi÷a chóng. Liªn kÕt ®-îc thiÕt lËp ph¶i ®-îc b¶o ®¶m vÒ tÝnh chÝnh x¸c vµ ®é tin cËy, khi liªn kÕt kh«ng cßn ®ñ ®é tin cËy th× liªn kÕt sÏ bÞ huû bá vµ thiÕt lËp l¹i. Khi hoµn tÊt viÖc truyÒn th«ng c¸c liªn kÕt sÏ ®-îc gi¶i phãng. §Ó thùc hiÖn viÖc thiÕt lËp liªn kÕt c¸c module TCP sö dông mét c¬ chÕ ®Æc biÖt gäi lµ "b¾t tay ba chiÒu" three way handshake. - B¶o ®¶m tÝnh chÝnh x¸c: giao thøc TCP cung cÊp c¸c tham sè ®Ó kiÓm tra còng nh- söa ®ã lµ sè tr×nh tù sequence number, ACK tÝn hiÖu ph¶n håi (acknowledge) vµ kiÓm tra l¹i kÕt qu¶ checksum. C¸c ®o¹n segment ®-îc ®¸nh sè hiÖu tuÇn tù do vËy dÔ dµng lo¹i bá c¸c segment bÞ thu ®óp còng nh- c¸c c¸c segment kh«ng ®-îc yªu cÇu. C¸c segment sau khi ®-îc thu sÏ ®-îc kiÓm tra nhê checksum, nÕu thu ®óng sÏ ph¸t l¹i tÝn hiÖu ACK kh¼ng ®Þnh. NÕu segment bÞ thu lçi, segment ®ã sÏ bÞ lo¹i bá vµ nã sÏ ®-îc ph¸t l¹i. Nhê ACK mµ c¸c segment lçi hay bÞ mÊt sÏ ®-îc ph¸t l¹i ®¶m b¶o ®-îc tÝnh chÝnh x¸c cña d÷ liÖu thu. - Ngoµi ra giao thøc TCP cßn cung cÊp mét sè chøc n¨ng kiÓm tra ®-êng truyÒn cho phÐp kiÓm so¸t vµ tr¸nh ®-îc sù t¾c nghÏn. * User Data Protocol-UDP UDP lµ mét trong hai giao thøc truyÒn d÷ liÖu ®-îc sö dông trªn c¬ së cña giao thøc IP. C¸c ®¬n vÞ d÷ liÖu ®-îc trao ®æi lµ c¸c UDP datagram. Giao thøc UDP lµ giao thøc kh«ng cã liªn kÕt vµ kh«ng cã c¸c c¬ chÕ b¶o ®¶m ®é tin cËy. Giao thøc UDP kh«ng cung cÊp c¸c c¬ chÕ kiÓm tra, truyÒn l¹i còng nh- c¸c c¬ chÕ ph¶n håi ®Ó kiÓm so¸t tèc ®é luång d÷ liÖu. Do ®ã c¸c UDP datagram cã thÓ bÞ mÊt ®óp hoÆc thu kh«ng ®óng yªu cÇu. Tuy vËy UDP còng cung cÊp c¸c c¬ chÕ qu¶n lý sè liÖu cæng ®Ó ph©n biÖt gi÷a nhiÒu ch-¬ng tr×nh ®-îc ch¹y trªn cïng -13- mét m¸y tÝnh. H¬n n÷a cÊu tróc cña UDP datagram ®¬n gi¶n nªn thêi gian trÔ truyÒn dÉn còng nh- thêi gian xö lý còng nhanh h¬n do ®ã tèc ®é truyÒn nhanh h¬n. C¸c ch-¬ng tr×nh dùa vµo giao thøc UDP th-êng ho¹t ®éng tèt trong ph¹m vi hÑp (local enviroment) cßn kh«ng tèt trong ph¹m vi réng nh- Internet. ▪ Líp tiÕp theo lµ giao thøc Internet Protocol version 4 (IPv4, IPv6) Trong IPv4 tr-êng ®Þa chØ IP ®-îc cung cÊp lµ 32 bit. Nh-ng do sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña Internet, dung l-îng ®Þa chØ IP ®· trë nªn kh«ng ®ñ mµ nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do c¸c ph©n líp vµ c¸ch thøc t×m ®Þa chØ trong c¸c líp. Ngoµi ra do sù ph¸t triÓn cña Internet b¶ng ®Þnh tuyÕn cña c¸c router kh«ng ngõng lín lªn vµ kh¶ n¨ng routing (t×m ®-êng) ®· béc lé nhiÒu h¹n chÕ. Yªu cÇu n©ng cao chÊt l-îng dÞch vô vµ tÝnh b¶o mËt còng ®-îc ®Æt ra, ®ã lµ nh÷ng lý do quan träng ®Ó thiÕt kÕ mét giao thøc Internet míi. IPv6 lµ mét giao thøc Internet míi vµ ®· cã nhiÒu c¶i tiÕn so víi IPv4 nh-ng nh÷ng ®Æc ®iÓm chÝnh cña IPv4 vÉn ®-îc thõa kÕ. Nh÷ng thay ®æi quan trong nhÊt so víi IPv4 lµ: - T¨ng kÝch th-íc ®Þa chØ IP tõ 32 bit lªn 128 bit vµ do ®ã dung l-îng ®Þa chØ IP còng t¨ng lªn. C¸c nhµ thiÕt kÕ dù tÝnh dung l-îng nµy sÏ ®ñ ®Ó sö dông trong thêi gian tíi. - Ph¹m vi cña multicast routing ®-îc n©ng lªn. Giao thøc IPv6 hç trî mét c¸ch thøc truyÒn míi gäi lµ "anycasting" - c¸ch thøc truyÒn nµy ®-îc sö dông ®Ó göi c¸c datagram ®Õn bÊt cø mét ai ®ã trong mét nhãm nh÷ng ng-êi nhËn. - C¸c header cña IPv6 ®-îc ®¬n gi¶n ho¸ h¬n so víi IPv4. §iÒu ®ã cho phÐp xö lý c¸c gãi tin nhanh h¬n. Ngoµi ra IPv6 cßn cung cÊp mét sè header phô cho phÐp giao thøc IPv6 cã thÓ ®-îc sö dông mét c¸ch mÒm dÎo, ®iÒu nµy hoµn toµn tr¸i ng-îc víi IPv4. ▪ Cuèi cïng lµ truy nhËp m¹ng network access bao gåm c¸c c«ng viÖc cÇn thiÕt ®Ó truy nhËp ®Õn m¹ng vËt lý. -14- 2.Giíi thiÖu §iÖn tho¹i th«ng th-êng, tÝn hiÖu tho¹i cã tÇn sè n»m trong kho¶ng 0.4 - 3.4 KHz ®-îc lÊy mÉu víi tÇn sè 8 KHz theo Nyquyst. Sau ®ã c¸c mÉu sÏ ®-îc l-îng tö hãa víi 8 bit/mÉu vµ ®-îc truyÒn víi tèc ®é 64 KHz ®Õn m¹ng chuyÓn m¹ch sau ®ã ®-îc truyÒn tíi ®Ých. ë bªn nhËn, dßng sè 64 Kbps ®-îc gi¶i m· ®Ó cho ra tÝn hiÖu tho¹i t-¬ng tù. 64 Kbps LÊy mÉu 8 KHz L-îng tö ho¸ 8 bit/mÉu ChuyÓn m¹ch ....110001...  H×nh 1.3: M« h×nh lÊy mÉu ®iÖn tho¹i th«ng th-êng Thùc chÊt tho¹i qua m¹ng IP (Voice over IP - VoIP) còng kh«ng hoµn toµn kh¸c h¼n ®iÖn tho¹i th«ng th-êng. §Çu tiªn tÝn hiÖu tho¹i còng ®-îc sè hãa nh-ng sau ®ã thay v× truyÒn trªn m¹ng PSTN qua c¸c tr-êng chuyÓn m¹ch, chóng sÏ ®-îc nÐn xuèng tèc ®é thÊp, ®ãng gãi vµ chuyÓn lªn m¹ng IP. T¹i bªn nhËn, c¸c gãi tin nµy ®-îc gi¶i nÐn thµnh c¸c luång PCM 64 Kb truyÒn ®Õn thuª bao bÞ gäi. Sù kh¸c nhau chÝnh lµ m¹ng truyÒn dÉn vµ khu«n d¹ng th«ng tin dïng ®Ó truyÒn dÉn. Gi¶ sö thuª bao A muèn gäi ®Õn thuª bao B: Tr-íc tiªn thuª bao A nhÊc m¸y vµ quay sè ®iÖn tho¹i ®Õn thuª bao B, sau ®ã m¹ng PSTN cã nhiÖm vô ph©n tÝch ®Þa chØ vµ kÕt nèi ®Õn gateway1. T¹i ®©y ®Þa chØ cña B l¹i ®-îc ph©n tÝch mét lÇn n÷a ®Ó gateway1 x¸c ®Þnh ®-îc thuª bao B d-íi sù kiÓm so¸t bëi gateway2 vµ nã sÏ thiÕt lËp mét tuyÕn liªn kÕt ®Õn -15- gateway2. C¸c th«ng tin b¸o hiÖu mµ gateway1 nhËn ®-îc tõ PSTN sÏ ®-îc chuyÓn ®æi thÝch hîp sang d¹ng gãi vµ truyÒn ®Õn gateway2. Telephone Fax PSTN Gateway I Gateway II Internet PC PC H×nh 1.4: §iÖn tho¹i IP T¹i gateway2, c¸c gãi tin l¹i ®-îc chuyÓn ®æi ng-îc l¹i vµ truyÒn sang m¹ng PSTN. M¹ng PSTN cã nhiÖm vô ®Þnh tuyÕn cuéc gäi ®Õn thuª bao B. C¸c th«ng tin tr¶ lêi sÏ ®-îc chuyÓn ®æi ng-îc l¹i qua gateway2 ®Õn gateway1. Sau khi cuéc gäi ®-îc thiÕt lËp, c¸c gateway cã nhiÖm vô chuyÓn ®æi gi÷a c¸c gãi tin tho¹i trªn m¹ng IP vµ c¸c luång PCM truyÒn trªn m¹ng PSTN. Ngoµi cÊu h×nh "phone to phone" ë trªn, dÞch vô tho¹i IP cßn cho phÐp c¸c PC (Personal Computer) ®-îc trang bÞ ®iÖn tho¹i trong c¸c m¹ng LAN vµ cã thÓ trao ®æi tho¹i víi nhau (cÊu h×nh PC to PC) vµ víi c¸c thuª bao ®iÖn tho¹i trong m¹ng PSTN (cÊu h×nh PC to phone hay cÊu h×nh phone to PC) nh- trong h×nh 1.4 3. C¸c m« h×nh truyÒn tho¹i qua IP 3.1. M« h×nh PC to PC Trong m« h×nh nµy, mçi m¸y tÝnh ph¶i ®-îc trang bÞ mét sound card, mét microphone, mét speaker vµ ®-îc kÕt nèi trùc tiÕp víi m¹ng Internet th«ng qua -16- modem hoÆc card m¹ng. Mçi m¸y tÝnh ®-îc cung cÊp mét ®Þa chØ IP vµ hai m¸y tÝnh ®· cã thÓ trao ®æi c¸c tÝn hiÖu tho¹i víi nhau th«ng qua m¹ng Internet. TÊt c¶ c¸c thao t¸c nh- lÊy mÉu tÝn hiÖu ©m thanh, m· ho¸ vµ gi¶i m· , nÐn vµ gi¶i nÐn tÝn hiÖu ®Òu ®-îc m¸y tÝnh thùc hiÖn b»ng c¸c thuËt to¸n thÝch hîp. Trong m« h×nh nµy chØ cã nh÷ng m¸y tÝnh ®-îc nèi víi cïng mét m¹ng míi cã kh¶ n¨ng trao ®æi th«ng tin víi nhau. Internet PC PC H×nh 1.5: M« h×nh PC to PC 3.2. M« h×nh PC to Phone M« h×nh PC to Phone lµ mét m« h×nh ®-îc c¶i tiÕn h¬n so víi m« h×nh PC to PC. M« h×nh nµy cho phÐp ng-êi sö dông m¸y tÝnh cã thÓ thùc hiÖn cuéc gäi ®Õn m¹ng PSTN th«ng th-êng vµ ng-îc l¹i. Trong m« h×nh PC to Phone, m¹ng Internet vµ m¹ng PSTN cã thÓ giao tiÕp víi nhau nhê mét thiÕt bÞ ®Æc biÖt ®ã lµ c¸c cæng giao tiÕp gateway. §©y lµ m« h×nh c¬ së ®Ó dÉn tíi viÖc kÕt hîp gi÷a m¹ng Internet vµ m¹ng PSTN còng nh- c¸c m¹ng GSM hay ®a dÞch vô kh¸c. Fax PSTN Internet PC Gateway Telephone H×nh 1.6: M« h×nh PC to Phone -17- 3.3. M« h×nh Phone to Phone §©y lµ m« h×nh më réng cña m« h×nh PC to Phone, nã sö dông m¹ng Internet lµm ph-¬ng tiÖn giao tiÕp gi÷a c¸c m¹ng PSTN. TÊt c¶ c¸c m¹ng PSTN ®Òu kÕt nèi víi m¹ng Internet th«ng qua c¸c cæng gateway. Khi tiÕn hµnh cuéc gäi m¹ng PSTN sÏ kÕt nèi ®Õn gateway gÇn nhÊt. T¹i gateway ®Þa chØ sÏ ®-îc chuyÓn ®æi tõ ®Þa chØ PSTN sang ®Þa chØ IP ®Ó cã thÓ ®Þnh tuyÕn c¸c gãi tin ®Õn ®-îc m¹ng ®Ých. §ång thêi gateway nguån cã nhiÖm vô chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tho¹i t-¬ng tù thµnh d¹ng sè sau ®ã m· ho¸, nÐn, ®ãng gãi vµ göi qua m¹ng. M¹ng ®Ých còng ®-îc kÕt nèi víi gateway vµ t¹i gateway ®Ých, ®Þa chØ l¹i ®-îc chuyÓn ®æi trë l¹i thµnh ®Þa chØ PSTN vµ tÝn hiÖu ®-îc gi¶i nÐn, gi¶i m· chuyÓn ®æi ng-îc l¹i thµnh tÝn hiÖu t-¬ng tù göi vµo m¹ng PSTN ®Õn ®Ých. Fax Fax PSTN PSTN Internet Gateway Gateway Telephone Telephone H×nh 1.7: M« h×nh Phone to Phone 4.C¸c vÊn ®Ò vÒ chÊt l-îng cña VoIP §ßi hái c¬ b¶n nhÊt cña hÖ thèng VoIP lµ ph¶i cã chÊt l-îng tho¹i gÇn t-¬ng ®-¬ng víi chÊt l-îng tho¹i trong m¹ng PSTN. ChÊt l-îng tho¹i ®-îc chia thµnh c¸c cÊp ®é kh¸c nhau. ViÖc ®¸nh gi¸ chÊt l-îng tho¹i cßn mang tÝnh chñ quan nh-ng còng cã mét sè tham sè ®-îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l-îng tho¹i. Ba tham sè chÝnh quyÕt ®Þnh chÊt l-îng tho¹i lµ: 4.1. TrÔ (delay) TrÔ lµ mét nh©n tè ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng tho¹i. Thêi gian trÔ lín lµm gi¶m