Đề tài Đánh giá chất lượng dịch vụ thoại trong mạng VoIP

Nội dung text: Đề tài Đánh giá chất lượng dịch vụ thoại trong mạng VoIP

1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI TRONG MẠNG VoIP Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Thắng Giáo viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Xuân Hoàng HÀ NỘI - 2005
2. Chương I: Tổng quan về dịch vụ VoIP Chương II: Các giao thức trong VoIP Chương III: Các phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ trong VoIP Chương IV: Đánh giá chất lượng thoại trong mạng VoIP bằng mô hình - E
3. Chương I:Tổng quan về dịch vụ VoIP
4. Những hạn chế của mạng PSTN • Mạng PSTN không đủ khả năng để triển khai các tính năng một cách nhanh chóng • Mạng PSTN được xây dựng trên một kiến trúc mà chỉ có các nhà cung cấp thiết bị mới có thể phát triển các ứng dụng cho các thiết bị đó • Kiến trúc xây dựng cho thoại không đủ tính mềm dẻo để truyền dữ liệu • Các cuộc gọi chuyển mạch kênh yêu cầu một mạch dành riêng 64Kbps cố định giữa hai máy điện thoại
5. • VoIP là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP • VoIP đang được sử dụng rộng rãi hiện nay
6. Các ưu điểm của mạng IP 1. Giảm cước dịch vụ điện thoại đường dài 2. Giảm độ rộng băng thông cho mỗi kết nối 3. Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung khác 4. Sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP
7. CHƯƠNG II: CÁC GIAO THỨC TRONG VoIP • Hệ thống VoIP H.323 và các thành phần cấu thành hệ thống H.323 • Hệ thống giao thức khởi tạo phiên SIP • Các loại hình dịch vụ thoại qua IP • Giới thiệu về mạng VoIP Việt Nam và các dịch vụ của VNPT
8. Các thiết bị thành phần của hệ thống VoIP H.323
9. Các thành phần của hệ thống SIP
10. Các loại hình dịch vụ thoại qua IP • Phone to phone • PC to phone • PC to PC
11. Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại
12. Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại
13. Kết nối từ máy tính tới máy tính
14. Giới thiệu về mạng VoIP Việt Nam • Tổng quan về mạng VoIP Việt Nam • Thực trạng triển khai VoIP Ở Việt Nam • Mạng VoIP của VNPT và của các doanh nghiệp hiện nay • Các dịch vụ trong mạng VoIP của VNPT • Tính cước trong mạng VoIP
15. Chương III: Các phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ trong VoIP • Tổng chất lượng dịch vụ trong VoIP • Chất lượng dịch vụ QoS là gì? • Một số công nghệ đo kiểm chất lượng thoại hiện nay
16. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thoại trong VoIP • Độ ổn định • Băng thông • Tiếng vọng • Trễ: Trễ cử lý, trễ do mã hoá, trễ đệm ở thiết bị đầu cuối IP, trễ gói hoá H.323, trễ truyền dẫn mạng • Biến động trễ • Tổn thất gói
17. Một số công nghệ đo kiểm chất lượng thoại hiện nay 1. Đo kiểm độ trung thực MOS PSQM PAMS 2. Đo kiểm độ trễ Acoustic PING MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá 3. Đo kiểm tiếng vọng Xác định đặc tính tiếng vọng Các bộ huỷ tiếng vọng
18. Chương IV: Đánh giá chất lượng thoại trong mạng VoIP bằng mô hình - E • Giới thiệu mô hình E • Cấu trúc và thuật toán mô hình E • Kết quả đánh giá chất lượng truyền dẫn theo mô hình E • Các phương pháp cải thiện QoS trong mạng VoIP
19. Cấu hình tham khảo của mô hình E
20. Các tham số dùng để đánh giá chất lượng thoại của mô hình E : • Giá trị truyền dẫn R • Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu • Tham số suy hao Is • Tham số suy hao liên quan đến trễ Id • Tham số suy hao thiết bị Ie • Tham số tích cực A
21. Kết quả đánh giá chất lượng thoại
22. Các phương pháp cải thiện QoS trong mạng VoIP • Tốc độ truy nhập cam kết • Xếp hàng trên cơ sở lớp • Lớp dịch vụ • Các dịch vụ phân biệt • Quyền ưu tiên IP • Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS • Xếp hàng theo VC • Định tuyến theo chính sách • Các hàng QoS • Loại bỏ sớm ngẫu nhiên • Giao thức dữ trữ tài nguyên • Định hình lưu lượng • Xếp hàng hợp lý theo trọng số
23. Kết luận Trong thế kỷ 21, thị trường viẽn thông rộng lớn đã có những tiến bộ vượt bậc. Tuy nhiên, chất lượng thoại luôn là yếu tố quan trọng trong các yếu tố tác đọng đến sự chấp thuận của thị trường. Khả năng xác định và hạn chế các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại trong mạng VoIP có vai trò then chốt trong việc phát triển và triển khai dịch vụ này Trong đồ án này, em hi vọng phần nào mang lại sự hiểu biết về khái niệm VoIP, chất lượng dịch vụ trong mạng VoIP đồng thời đưa ra các giải pháp để nâng cao chất lượng dịch vụ Xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Xuân Hoàng và các thầy cô giáo đã giúp em hoàn thiện đồ án này
24. Ch¬ng I: Tæng quan vÒ dÞch vô VoIP VoIP đang được sử dụng rộng rãi hiện Nhnayîc ®iÓm¦u cña ®iÓm VoIP cña vÒ VoIP:chÊt lîng dÞch • Gi¶m Lcícà dÞchcông vô ®iÖn nghệvô: tho¹i ®truyềnêng dµi thoại VoIP:• Gi¶m ®é réng b¨ng th«ng • Lµ kiÓu m¹ng kh«ng tinVoIP cËy • Hç trî thªmqua nhiÒu môi dÞch trường vô bæ sung IP kh¸c • §•é SötrÔ dông kh«ng cã ®ång hiÖu nhÊtqu¶ nhÊtgi÷a giaoc¸c gãi thøc tin IP C¸c chuÈn m· ho¸ tho¹i Hµ Néi - 2005
25. Ch¬ng II: C¸c giao thøc trong HÖ thèng VoIP H.VoIP323 H.323 system H.323 MCU H.323 H.323 Terminal Terminal IP Network H.323 H.323 Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN ISDN V. 70 H.324 Speech H.320 Speech Terminal Tẻminal Terminal Terminal Terminal M« h×nh giaoC¸c thøc phÇnS¬ H. ®å 323tö mkÕt t¹¬ngng nèi quanlíi m VoIP¹ víing m«H. 323h×nh OSI Hµ Néi - 2005
26. HÖ thèng H.323 C¸c thiÕt bÞ cÊu thµnh hÖ thèng H.323 C¸cChøc thµnh n¨ng phÇn cña cñakhèi Gateway ®iÒu khiÓn H. 323®a : C¸c chøc n¨ng chÝnh cña Gateway H.323: • MediaChøc Gateway: n¨ng®iÓm dïngchÝnh ®Ó MCU: chuyÓncña Gatekeeper: ®æi gi÷a c¸c m· truyÒn• Cung trong cÊp phiªn m¹ng dÞch IP víi gi ÷m·a c¸c truyÒn thùc trong thÓ trong m¹ng m SCN¹ng ••gãiCungBiªn dÞchcÊp kh¶®Þa nchبng vµ truyÒn ®iÒu khiÓn th«ng truy héi nhËpnghÞ chom¹ng c¸c cho • Media Gateway Controler: dïng ®Ó xö lý cuéc gäi thiÕtc¸c thiÕtbÞ ®Çu bÞ cuèi®Çu cuèivµ Gateway H.323, c¸ctham Gateway gia héi vµnghÞ MCU ®a ®iÓmcho• Phiªn GW, dÞch ®iÒu khu«n khiÓn dMGW,¹ng truyÒn nhËn dÉn, th«ng phiªn tin b¸odÞch hiÖu gi÷a SCN•c¸cQu¶n ®Çu tõ SGWlýcuèi b¨ ng theovµ th«ngth«ng chuÈn haytin H. b¸o®Þnh323 hiÖu vÞ c¸c tõ GKGateway • Cã thÓ ph¸t triÓn héi nghÞ ®iÓm - ®iÓm thµnh héi nghÞ• SignallingTham ®a ®iÓm gia vµo Gateway: viÖc thiÕt cung lËp cÊp vµ kªnhhuû bá b¸o cuéc hiÖu gäi gi÷a m¹ng IP vµ m¹ng SCN M« hC¸cChøc×nh thiÕtgiaoNg M«n¨¨ThiÕtng nthøcbÞh ×xÕpc¬ nhcÊu bÞ vµb¶n giaogiao thµnh®Çu chøc cña thøcthøc cuèi hÖnGateway¨ cña ngH. thèngH. 323cña323 MCU H.H.GK323323 H.323 Hµ Néi - 2005
27. Giao thøc khëi t¹o phiªn SIP Sip hç trî 5 dÞch vô trong viÖc thiÕt lËp vµ C¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng SIP: GiaokÕt thóc thøc c¸c khëi phiªn t¹o phiªn truyÒn SIP th«ng:(Secssion • SIP Terminal: lµ ®Çu cuèi trong m¹ng SIP •Initiation§Þnh vÞ ng Protocol)êi dïng lµ giao thøc ®iÒu khiÓn b¸o hiÖu• SIP thuéc server: líp dïng øng ®Ó dông®iÒu khiÓn, ®îc sö qu¶n dông lý cuéc®Ó thiÕt gäi, lËp,•tr¹Nng¨ duyng th¸I lùc tr ng ×ngvµêiêi dïng kÕtdïng thóc c¸c cuéc gäi qua m¹ng nÒn•• X¸cSIP IP Gateway:®Þnh nh÷ng thùc ng êihiÖn s½n chøc sµng n tham¨ng Internetworking gia héi tho¹i •giThiÕt÷a hÖ lËpthèng c¸c SIP tham víi sè c¸c cÇn m thiÕt¹ng kh¸ccho cuéc gäi • §iÒu khiÓnC¸c cuéc thµnh gäi phÇn cña hÖ thèng SIP Hµ Néi - 2005
28. C¸c lo¹i h×nh dÞch vô tho¹i qua IP Trong lo¹i h×nh dÞch vô nµy, haingêi PC gäi cã sö thÓ dông ®îc mét kÕt nèi m¸y tÝnh ®a ph¬ng tiÖn ®Ó thùc hiÖn mét cuéc gäi tíi Trongtrùc tiÕp lo ¹víii h ×nhaunh dÞch trong vô cïngnµy, bªnmét chñ m¹ nggäi IP vµ hay bªn gi bÞ÷ agäi mét thuª bao cè ®Þnh PSTN hoÆc thuª bao di ®éng ®Òuc¸c msö¹ ngdông IP ®iÖnvíi nhau tho¹ ith«ng th«ng qua thêng. mét Gateway m¹ng trung ë mçi gian th«ng thêng. TÝn hiÖu tõ phÝa ngêi gäi ®íc ®ãng gãi phÝakh¸c. lµm C¸c nhiÖm PC lµ vômét chuyÓn m¸y tÝnh tÝn hiÖu®a ph tho¬ng¹i tiÖnPCM gåm 64 vµo c¸c gãi tin IP truyÒn qua m¹ng IP tíi Gateway. Kbpssound thµnh card, c¸cloa, gãimicro tin vµIP cãvµ phÇnngîc mÒml¹i phôc vô dÞch vôT¹ itho ®ã,¹ ic¸c Internet gãi tin IP ®îc chuyÓn ®æi thµnh tÝn hiÖu 64 Kbps th«ng thêng vµ chuyÓn tíi tæng ®µi thuª néi h¹t råi chuyÓn tíi thuª bao bÞ gäi KÕtKÕt nèiKÕt nèi tõ nèitõm¸y m¸y tõ ®iÖn m¸y tÝnh tho tÝnh ®Õn¹i tíi m¸y m¸y ®iÖn tÝnh®iÖn tho tho¹i ¹i Hµ Néi - 2005
29. Giíi thiÖu vÒ m¹ng VoIP ViÖt Nam HÖ thèng thö nghiÖm cña VNPT ®îc x©y dùng dùa trªn hÖ thèng VoIP cña Cisco: • Gateway A85300 dïng ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu • Router 3840 dïng ®Ó ®Þnh tuyÕn c¸c gãi tin tho¹i • Gatekeeper 3882 dïng ®Ó qu¶n lý miÒn • Bé chuyÓn m¹ch IP 2948 dïng ®Ó chuyÓn m¹ch b¶n tin IP CÊuCÊu hh××nhCÊunh mm ¹h¹ThÞngng×nh VoIPVoIP phÇn m¹ ng giaigiai c¸c VoIP ®o®o dÞch¹¹nn métthöhai vô cñacñanghiÖm tho VNPTVNPT¹i ® êngcña dodo VTNVDCdµiVNPT qu¶nqu¶n lýlý Hµ Néi - 2005
30. C¸c dÞch vô trong m¹ng VoIP cña VNPT • DÞch vô “Gäi 171”: lµ dÞch vô míi víi gi¸ thµnh rÎ h¬n vµ chÊt lîng cã thÓ chÊp nhËn ®îc • DÞch vô “Gäi 1717”: lµ dÞch vô sö dông c«ng nghÖ VoIP víi h×nh thøc kh¸ch hµng mua thÎ ®Ó sö dông • DÞch vô “Fone VNN”: lµ dÞch vô ®iÖn tho¹i trªn m¹ng Internet cña VNN. Fone VNN hç trî hai dÞch vô lµ PC-to-PC vµ PC-to-Phone Hµ Néi - 2005
31. Ch¬ng III: C¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ C¸c yÕu tè ¶nh hëng tíiQoS chÊt lîng tho¹i trong VoIP • §Ké hæno¶n ®Þnh:g thêi g lµian kh¶ trÔ n¨ng truyÒn Mcuéc« t¶ ® gäiÆc ® ic¶Óm ngµy lÉn ®ªm cña m¹ng ChÊp nhËn cho hÇu hÕt c¸c øng dông • BiÕnTrÔ: lµ0®éng -thêi 150 trÔ:m gians lµ truyÒnsù kh¸cng trung•ê biÖti dïn gbvÒ×nh trÔ cña cña dÞch c¸c vôgãi tõ •kh¸c®iÓmB¨ng nhauvµo th«ng: ®Õn cïng lµ®iÓm tèctrong ra®é kháimét truyÒnCã ¶ dßngnmh h¹ th«ng•ng.ë nlgu Cã ®lÕîng. tin,n nhiÒuch Ê nãtBiÕn l• î cãlong ¹ ®éng thÓtir utrÔy Òn thaynh trÔ ®æi Coder, tuú theo trÔ dodÞch m· vô dho¸,É yªun ®è trÔicÇu ví ië c ¸thiÕtc øng bÞ dô n®Çug. N hcuèiµ qu¶ IP,n trÔ cã15 tÇn0 m ssè- 4 5cao0 ms ®îc gäilý lµma Jitter,ng cã th biÕnÓ cun g®éng cÊp c¸ trÔc m øcãc g iíi •tÇntrÔTiÕng truyÒnsè thÊp väng: dÉn ®îc ® mîc gäi¹ ng.t¹ lµo raWanderh khi¹n ngêi nãi nghe thÊy chÝnh Kh«ng thÓ chÊp nhËn cho c¸c môc tiÕng• Tæn nãi thÊt cña gãi: m ×cãnh. ¶nh Nguyªn h®ëngÝch k línnh©nÕ ho ¹®èic hlµ m víisù¹ng pha cchÊthun tréng .l îngTu yc¸c n hi ªn thiÕt bÞ sè> 4 5vµ0 m c¸cs thiÕt bÞtr oanalogng mét strongè tr•ên gkÕt hî pnèi cô tthohÓ c¹ã ithÓ truyÒn dÉn c¸c dÞch vô sVoIPö lý nh • lµ mét giíi han trÔ. §ThêiÞnh nghÜa gian trÔ c¸c cña tÇng c¸c trÔ bé mét m· chiÒu ho¸ Hµ Néi - 2005
32. Mét sè c«ng nghÖ ®o kiÓm chÊt l¬ng tho¹i M¹ng IP ®ang ®•îc ®o thö CÊu h×nh nµy gåm cã mét m¸y tÝnh ch¹y phÇn mÒm IP Bé ®Þnh TuyÕn nèi tiÕp vËn hµnh PPP Bé ®Þnh ®ãng vaituyÕn trß mét béB¨ng ®Þnh th«ng tuyÕn = 500 kbps kh«ng hoµntuyÕn h¶o. Nã göi lu lîng tõ ®o¹n nµy tíi ®o¹n kh¸c trong ®iÒu kiÖn cã thêi gian trÔ, cã mÊt khung vµ cã sù biÕn thiªn trÔ nhng cã thÓ ®iÒu khiÓn chóng. Mét m¸y tÝnh Abacus ®îc sö dông10 Mbps ®Ó khëi t¹o c¸c cuéc gäi,10 Mbps t¹o ra ®Çu vµo Ethernet Ethernet tho¹i vµ ®o chÊt lîngSmartBits ®Çu ra ch¹y tho¹i t¹i ®Çu kia ch•íng ng¹i CÊuCÊu h ×hnh×nh ch ®oíng thö ng¹i Hµ Néi - 2005
33. Mét sè c«ng nghÖ ®o kiÓm chÊt l¬ng tho¹i PSQM Thuật toán mã hóa Mất khung Nhỏ nhất Trung bình Lớn nhất • MOS: lµ ph¬ng0% ph¸p sö dông0 mét sè 0lîng lín ng1,6êi ngheG.711 ®¸nh gi¸ chÊt1% lîng tho0 ¹i. Lîi Ých 0,4cña ph¬ng ph¸p2,4 nµy lµ ®¸nh gi¸ ®é3% trung thùc0 cã ®îc cña1,0 tõng c¸ nh©n2,9 sö dông ®iÖn tho0%¹i. 0,7 0,8 2,3 G.729 1% 0,7 1,3 2,9 3% 0,8 1,9 3,0 KÕt qu¶ PSQM víi c¸c tØ lÖ mÊt khung kh¸c nhau Hµ Néi - 2005
34. Mét sè c«ng nghÖ ®o kiÓm chÊt l¬ng tho¹i Chuẩn• PSQM: mã hóa lµ ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ chÊt lîngMOS cña c¸c tÝn • G.711hiÖu tho¹i theo cïng c¸ch mµ4,1 (64c¸c kbps) bé m· ho¸ vµ gi¶i G.726m· tÝn hiÖu tho¹i thùc hiÖn. 3,85PSQM (32 kbps) chØ ra ©m tho¹i mÐo cã chÊt lîng tèt h¬n hay tåi h¬n tÝn hiÖu nguyªn G.728 3,61 (15 kbps) thuû G.729 3,92 (8 kbps) • PAMS: lµ hÖ thèng ®o kiÓm ph©n tÝch tri gi¸c. Nã ®a G.723.1 MP-MLQ 3,9 (6,3 kbps) ra mét chØ sè chÊt lîng nghe vµ chØ sè chÊt lîng nç lùc G.723.1nghe ACELP 3,65 (5,3 kbps) MOS cña c¸c chuÈn m· ho¸ Hµ Néi - 2005
35. Mét sè c«ng nghÖ ®o kiÓm chÊt l¬ng tho¹i §o kiÓm ®étiÕng trÔ: väng: trÔ kh«ng ph¶i x¸c¶nh ®Þnhhëng ® tíiîc ®Æc©m thanhtÝnh cña cña c - métêng ®écuéc tiÕng ®µm väng, tho¹ itrÔ mµ tiÕng ¶nh vänghëng vµtíi c¸cnhÞp bé ®iÖu huû vµ tiÕng c¶m nhËnväng cñagi¶i cuécquyÕt ®µm tiÕng tho väng¹i cã tèt kh«ng • X¸cAcoustic ®Þnh ®Æc PING: tÝnh sötiÕng dông väng: mét gióp ©m chän thanh lùa kiÓm c¸c bétra huû cùc tiÕng ng¾nväng vµ®ùoc thiÕt truyÒn kÕ l¹i dÉnm¹ng tõ truy ®Çu nhËp cuèi nµy tíi ®Çu cuèi kia vµ •®oSù kho¶ng khã chÞu thêi trong gian c¶m nµy nhËn g©y ra bëi tiÕng väng dïng ®Ó x¸c •nhËnMLS ¶nh t¬ng hëng quan cña chÐotiÕng tiªuväng chuÈn vÒ chÊt ho¸ lîng ®em tho ¹l¹i itrong gi¸ trÞ m ¹trÔng VoIP tÝnh to¸n chÝnh x¸c h¬n nhiÒu b»ng c¸ch sö dông tÝn hiÖu ®o• C¸c kiÓm bé huûvíi tiÕng©m thanh väng: gÇn dïng gièng ®Ó kh¾c víi phôcnhiÔu vµ tr¾ng xö lý c¸c hiÖn t- îng trªn Hµ Néi - 2005
36. Ch¬ng IV: §¸nh gi¸ QoS trong m¹ng VoIP b»ng m« h×nh E M« h×nh E ®îc ITU-T phª chuÈn thµnh thµnh khuyÕn nghÞ G.107 sö dông trong viÖc lËp kÕ ho¹ch truyÒn dÉn. Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña m« h×nh E dùa trªn mét cÊu h×nh tham kh¶o vÒ kÕt nèi ®iÖn tho¹i tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi CÊu h×nh tham kh¶o cña m« h×nh E Hµ Néi - 2005
37. Ch¬ng IV: §¸nh gi¸ QoS trong m¹ng VoIP b»ng m« h×nh E M« h×nh E ®¸nh gi¸ chÊt lîng truyÒn dÉn b»ng tham sè R. Gi¸ trÞ R ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau: R = Ro – Is – Id – Ie + A Ro lµ tÝn hiÖu trªn nhiÔu Is bao gåm tÊt c¶ c¸c suy hao xuÊt hiÖn ®ång thêi Id lµ suy hao g©y ra bëi trÔ Ie lµ hÖ sè suy hao thiÕt bÞ A lµ hÖ sè tÝch cùc ®Ó bï vµo c¸c suy hao kh¸c Hµ Néi - 2005
38. KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ chÊt lîng truyÒn dÉn theo m« h×nh E Tham sè ®Çu ra R n»m trong d¶i tõ 0 ®Õn 100 Giá trị R Loại chất lượng truyền dẫn thoại Mức độ hài lòng của người sử dụng 90 ≤ R 100 Best Rất hài lòng 80 ≤ R < 90 High Hài lòng 70 ≤ R < 80 Medium Một số người không hài lòng 60 ≤ R 70 Low Nhiều người không hài lòng 50 ≤ R 60 Poor Hầu như tất cả không hài lòng ChúMèiý: Với giá quantrị R nhỏ hơnhÖ50 gikhông÷ađược R khuyếnvµ chÊtnghị lîng truyÒn dÉn tho¹i Hµ Néi - 2005
39. Mét sè ph¬ng ph¸p c¶i thiÖn QoS trong m¹ng VoIP • Tèc ®é truy nhËp cam kÕt • XÕp hµng trªn c¬ së líp • Líp dÞch vô • C¸c dÞch vô ph©n biÖt • QuyÒn u tiªn IP • ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc MPLS Hµ Néi - 2005