Đề tài Chất lượng dịch vụ cho VoIP

ChÊt l­îng dÞch vô cho VoIP C«ng nghÖ truyÒn tho¹i qua m¹ng IP sÏ ph¸t triÓn rÊt nhanh trong vµi n¨m tíi. Tuy nhiªn, ng­êi dïng ®· quen víi chÊt l­îng tiÕng nãi do c«ng nghÖ hiÖn thêi mang l¹i. C¸c nhµ s¶n xuÊt ®ang cè g¾ng t¹o ra c¸c thiÕt bÞ theo c«ng nghÖ míi, tháa m·n yªu cÇu cña ng­êi sö dông. C¸i chóng ta cÇn lµ dÞch vô tho¹i víi c­íc phÝ rÎ h¬n, chÊt l­îng chÊp nhËn ®­îc vµ cã ®é tin cËy cao. §a phÇn c¸c nhµ s¶n xuÊt sÏ kh«ng m¹o hiÓm vÒ chÊt l­îng ®èi víi lo¹i dÞch vô c¬ b¶n vµ quan träng nh­ ®iÖn tho¹i. §©y ®­îc xem nh­ mét tiªu chÝ quan träng nhÊt ®Ó triÓn khai VoIP trong thùc tÕ. C«ng nghÖ truyÒn tho¹i qua m¹ng IP ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng chØ tiªu cÇn thiÕt nh­ gi¶m thiÓu c¸c cuéc gäi bÞ tõ chèi, sù trÔ trªn m¹ng, mÊt gãi, vµ ®øt liªn kÕt. Tuy nhiªn, c¸c yÕu tè nµy ®a phÇn thuéc vÒ h¹ tÇng c¬ së m¹ng. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn chÊt l­îng dÞch vô cho VoIP hÕt søc phøc t¹p vµ sÏ ®­îc ®Ò cËp ë c¸c bµi tiÕp theo. Cã rÊt nhiÒu yÕu tè ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng dÞch vô cho tho¹i trªn IP nh­ng c¸c tham sè chñ yÕu lµ : TrÔ 2. Jitter 3. MÊt gãi tin Víi viÖc sö dông giao thøc vËn chuyÓn thêi gian thùc RTP cho phÐp ta gi¸m s¸t c¸c tham sè nµy tõ ®ã ®¸nh gi¸ ®­îc chÊt l­îng dÞch vô cho tho¹i trªn IP. 1. TrÔ : Khi x©y dùng vµ triÓn khai mét øng dông tho¹i trªn IP , cã rÊt nhiÒu yÕu tè lµm ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng cuèi cïng cña hÖ thèng. §ã cã thÓ lµ chÊt l­îng tiÕng nãi qua c¸c bé CODEC, gi¶i th«ng m¹ng, c¸c kh¶ n¨ng kÕt nèi m¹ng... Mét yÕu tè quan träng ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng dÞch vô lµ trÔ. TrÔ ®­îc hiÓu lµ kho¶ng thêi gian tiªu tèn ®Ó ng­êi nghe nghe ®­îc ©m thanh ph¸t ra tõ ng­êi nãi trong mét cuéc tho¹i (tõ miÖng tíi tai). TrÔ xuÊt hiÖn do rÊt nhiÒu nguyªn nh©n tõ khi truyÒn tin qua m¹ng IP cho tíi lóc ph¸t l¹i tiÕng nãi t¹i bªn nhËn, cã thÓ do bé xö lý tÝn hiÖu sè DSP, do thuËt to¸n nÐn vµ gi¶i nÐn, jitter...TrÔ lµ yÕu tè kh«ng thÓ tr¸nh khái. Th«ng th­êng, trÔ trong m¹ng ®iÖn tho¹i truyÒn thèng vµo kho¶ng 50¸70 ms. §Ó cã ®­îc trÔ trong hÖ thèng VoIP xÊp xØ víi trÔ trong m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh lµ lý t­ëng nh­ng ®iÒu ®ã khã cã thÓ thùc hiÖn ®­îc. Ta chØ cã thÓ x©y dùng hÖ thèng VoIP cã ®é trÔ chÊp nhËn ®­îc ®èi víi ng­êi sö dông. Theo khuyÕn nghÞ cña ITU th× mét hÖ thèng VoIP ®¶m b¶o chÊt l­îng dÞch vô tèt khi ®é trÔ mét chiÒu kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 150 ms : Theo h×nh trªn, ®é trÔ mét chiÒu kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 450 ms. Th«ng th­êng trÔ chÊp nhËn ®­îc vµo kho¶ng 200 ms. C¸c yÕu tè g©y trÔ ®­îc tæng hîp ë h×nh d­íi ®©y: TrÔ do m¹ng : Qu¸ tr×nh truyÒn c¸c gãi tin qua m¹ng IP tíi ®Ých ph¶i qua nhiÒu thiÕt bÞ nh­ Gateway liªn m¹ng, bé chän ®­êng, m¸y phôc vô ñy quyÒn…Mçi qu¸ tr×nh xö lý trªn c¸c thiÕt bÞ nµy ®Òu g©y ra mét l­îng trÔ ®¸ng kÓ. §©y lµ l­îng trÔ cè h÷u cña m¹ng chuyÓn m¹ch gãi. Th«ng th­êng, trÔ qua m¹ng vµo kho¶ng 50 ms lµ chÊp nhËn ®­îc. Ngoµi ra nã cßn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo l­u th«ng trªn m¹ng vµ tèc ®é kÕt nèi cña modem. Tæ chøc IETF khuyÕn nghÞ vÒ giao thøc gi÷ tr­íc tµi nguyªn Resource Reservation Protocol (RSVP), cho phÐp qu¸ tr×nh kÕt nèi gi÷a c¸c thiÕt bÞ Gateway ®­îc ®¶m b¶o vÒ gi¶i th«ng. RSVP cho phÐp t¹o vµ qu¶n lý c¸c tµi nguyªn trªn c¸c bé chän ®­êng vµ Gateway. Nhê vËy, thêi gian ®Ó ph©n phèi gãi tin gi¶m vµ t¨ng chÊt l­îng truyÒn d÷ liÖu. TrÔ do bé CODEC : Qu¸ tr×nh m· hãa vµ gi¶i m· qua c¸c bé CODEC còng g©y ra mét l­îng trÔ. Th«ng th­êng, l­îng trÔ nµy hoµn toµn x¸c ®Þnh ®èi víi tõng bé CODEC : Tªn Tèc ®é nÐn (Kbps) Tµi nguyªn CPU cÇn thiÕt ChÊt l­îng tiÕng nãi §é trÔ thuËt to¸n (ms) G.711 PCM 64 Kh«ng cÇn RÊt tèt <<1 G.722 ADPCM 48/56/64 ThÊp RÊt tèt (64) <<2 G.723.1 MP-MLQ 6,4/5,3 Trung b×nh Tèt (6,4) Kh¸ tèt (5,3) 67-97 G.726 ADPCM 40/32/24 ThÊp Tèt (40) Kh¸ tèt (24) 60 G.728 LD-CELP 16 RÊt cao Tèt <<2 G.729 CS-ACELP 8 Cao Tèt 25-35 §Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng nÐn tiÕng nãi qua bé CODEC, ng­êi ta ®­a vµo tham sè MOS (Mean Opinion Score). Gi¸ trÞ MOS n»m trong kho¶ng 1¸5, cho biÕt chÊt l­îng tiÕng nãi ®­îc nÐn so víi tiÕng nãi tù nhiªn. Bé CODEC cã gi¸ trÞ MOS cµng cao th× chÊt l­îng cµng tèt. TrÔ do hiÖn t­îng Jitter : Qu¸ tr×nh xö lý hiÖn t­îng Jitter bªn nhËn còng g©y ra trÔ. L­îng trÔ nµy th­êng vµo kho¶ng 50 ms. TrÔ do ®ãng gãi d÷ liÖu : Qu¸ tr×nh g¾n tiªu ®Ò RTP vµo mçi gãi tin tr­íc khi truyÒn ®i còng g©y ra trÔ. Th«ng th­êng l­îng trÔ nµy xÊp xØ 15 ms. TrÔ do s¾p chç : T¹i bªn göi c¸c gãi tin ®­îc s¾p xÕp ®óng thø tù tr­íc khi göi. V× mét lÝ do nµo ®ã, thø tù nµy cã thÓ bÞ x¸o trén khi tíi ®Ých: Bªn nhËn ph¶i s¾p xÕp l¹i ®óng thø tù c¸c gãi tin tr­íc khi gi¶i m·. Qu¸ tr×nh nµy còng g©y ra trÔ. 2. Jitter : Lµ hiÖn t­îng sai lÖch thêi gian, gãi tin ®Õn ®Ých kh«ng ®óng thêi ®iÓm : TiÕng nãi qua bé CODEC ®­îc sè hãa vµ chia thµnh c¸c gãi tin theo mét tèc ®é x¸c ®Þnh. §Ó kh«i phôc l¹i tiÕng nãi t¹i phÝa thu th× tèc ®é thu ph¶i b»ng víi tèc ®é phÝa ph¸t. PhÝa thu ph¶i cã bé ®Öm ®ñ lín ®Ó chøa ®­îc gãi tin tíi muén nhÊt råi s¾p xÕp l¹i tr­íc khi kh«i phôc tiÕng nãi. Toµn bé c«ng viÖc xö lý nµy g©y ra mét trÔ. Th«ng th­êng, l­îng trÔ nµy vµo kho¶ng 50 ms lµ chÊp nhËn ®­îc. §©y lµ tham sè riªng biÖt cña tiÕng nãi. §Ó gi¶i quyÕt hiÖn t­îng nµy, ta ph¶i x¸c ®Þnh kÝch th­íc bé ®Öm hîp lý, th­êng qua 2 c¸ch : · §o c¸c møc gãi tin kh¸c nhau cña bé ®Öm trªn toµn bé thêi gian vµ ®iÒu chØnh kÝch th­íc bé ®Öm thÝch hîp. C¸ch nµy chØ phï hîp víi lo¹i m¹ng æn ®Þnh nh­ c¸c m¹ng côc bé, m¹ng ATM. · §Õm sè l­îng gãi tin ®Õn muén vµ tÝnh tû lÖ cña chóng trªn tæng sè gãi tin nhËn ®­îc trong suèt tiÕn tr×nh. Tõ tû lÖ nµy, ta cã thÓ söa l¹i kÝch th­íc bé ®Öm. C¸ch nµy rÊt th«ng dông. 3. MÊt gãi tin : Thùc ra Internet lµ m¹ng cña c¸c m¹ng vµ kh«ng cã c¬ chÕ gi¸m s¸t ®Çy ®ñ nµo ®¶m b¶o chÊt l­îng th«ng tin truyÒn. HiÖn t­îng mÊt gãi tin lµ kÕt qu¶ cña rÊt nhiÒu nguyªn nh©n : Qu¸ t¶i l­îng ng­êi truy nhËp cïng lóc mµ tµi nguyªn m¹ng cßn h¹n chÕ. HiÖn t­îng xung ®ét trªn m¹ng LAN. Lçi do c¸c thiÕt bÞ vËt lý vµ c¸c liªn kÕt truy nhËp m¹ng. MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh truyÒn tiÕng nãi ph¶i ®¸p øng yªu cÇu thêi gian thùc nªn c¸c gãi tin tiÕng nãi chØ cã ý nghÜa khi thêi gian tíi ®Ých cña chóng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ thêi gian trÔ cho phÐp. Do vËy, khi thêi gian nµy v­ît qu¸ trÔ th× còng ®­îc hiÓu nh­ lµ mÊt gãi tin. TÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn cã thÓ g©y ra hiÖn t­îng mÊt gãi tin vµ thËm chÝ mÊt cuéc gäi nÕu nh­ sè gãi tin bÞ mÊt lµ qu¸ lín. HiÖn t­îng mÊt gãi tin g©y ¶nh h­ëng nghiªm träng tíi chÊt l­îng cuéc gäi, nhÊt lµ ®èi víi m¹ng IP v× c¸c dÞch vô trªn ®ã th­êng kh«ng ®­îc b¶o ®¶m. Trong m¹ng IP, gãi tin tho¹i còng gièng nh­ gãi tin d÷ liÖu th«ng th­êng, nh­ng trong tr­êng hîp d÷ liÖu th× cã c¬ chÕ ph¸t l¹i. §ång thêi, do tÝnh ®Æc thï cña tÝn hiÖu tiÕng nãi liªn quan tíi thêi gian thùc nªn hiÖn t­îng mÊt gãi tin tho¹i g©y ra c¸c sù cè nghiªm träng trong qu¸ tr×nh kh«i phôc tiÕng nãi : Víi viÖc sö dông giao thøc RTP ®Ó vËn chuyÓn vµ gi¸m s¸t luång th«ng tin th× hiÖn t­îng mÊt gãi tin ®­îc ph¸t hiÖn kÞp thêi. Ta cã thÓ gi¸m s¸t sè l­îng gãi tin bÞ mÊt . T¹i mçi bªn tham gia héi tho¹i cã thÓ tÝnh t­¬ng ®èi chÝnh x¸c tû lÖ gãi tin bÞ mÊt ®­îc göi tõ mét nguån. Th«ng th­êng tû lÖ nµy vµo kho¶ng 5-10%. Tû lÖ nµy ®­îc trao ®æi qua tr­êng fraction lost trong c¸c b¶n tin thèng kª ®­îc göi mét c¸ch ®Þnh kú. Trªn thùc tÕ, mçi gãi tin tiÕng nãi chØ kho¶ng vµi chôc byte nªn ta vÉn cã c¬ chÕ bï ®Ó kh«i phôc tÝn hiÖu mµ kh«ng cÇn sö dông c¬ chÕ ph¸t l¹i. Mét sè c¸ch ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò trªn : · Tù ®éng göi l¹i gãi tin cuèi cïng khi ph¸t hiÖn cã hiÖn t­îng mÊt gãi tin. §©y lµ mét c¸ch thøc ®¬n gi¶n, chØ phï hîp khi gãi tin bÞ mÊt kh«ng kÒ nhau vµ hiÖn t­îng mÊt gãi tin lµ kh«ng th­êng xuyªn. · Göi kÌm c¸c th«ng tin thõa ë gãi tin thø (n+1) trong n gãi tin göi. C¸ch thøc nµy cã ­u ®iÓm lµ x¸c ®Þnh ®­îc chÝnh x¸c gãi tin nµo bÞ mÊt, nh­ng l¹i lµm gi¶m hiÖu suÊt sö dông ®­êng truyÒn vµ t¨ng ®é trÔ do ph¶i xö lý c¸c gãi tin thõa. · Gi¶m l­îng tin thõa ë gãi tin thø (n+1) ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò gi¶i th«ng nh­ng c¸ch nµy l¹i g©y khã kh¨n trong vÊn ®Ò xö lý ®é trÔ. Nh­ vËy, ta ®· ®Ò cËp tíi mét sè vÇn ®Ò vÒ chÊt l­îng dÞch vô cho tho¹i trªn IP. §©y lµ ®iÒu hÕt søc quan träng trong qu¸ tr×nh triÓn khai mét hÖ thèng VoIP thùc tiÔn. Trong mét vµi n¨m s¾p tíi, chÊt l­îng tiÕng nãi qua c¸c bé CODEC sÏ tiÕp tôc ®­îc c¶i thiÖn. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng vµ gi¶i th«ng cho m¹ng, chÊt l­îng dÞch vô cho VoIP sÏ ®­îc n©ng cao h¬n n÷a. Víi mét sè thµnh tùu ®· ®¹t ®­îc trong nh÷ng n¨m 90, nhÊt lµ trong xö lý tÝn hiÖu sè, c¸c bé chuyÓn m¹ch chÊt l­îng cao vµ c¸c giao thøc c¬ së QoS, cho phÐp khuyÕn khÝch c«ng nghÖ truyÒn tho¹i qua m¹ng IP.