-1- MỞ ĐẦU Công nghệ IP đã ra đời và phát triển chiếm lĩnh vị trí chủ đạo về công nghệ thông tin ngày nay. Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ trên nền công nghệ IP luôn là một yêu cầu cấp thiết cho các nhà khai thác mạng trên thế giới, đặc biệt khi triển khai đồng thời nhiều dịch vụ trên cùng một nền tảng truyền dẫn IP, kết nối nhiều hệ thống mang tính toàn cầu. Hệ thống mạng công nghệ IP có nhiều đặc điểm có tính chất phức tạp hơn nhiều lần so với công nghệ cũ, cho phép hoàn toàn tự động cặp nhật bảng định tuyến, gói tin đi trong mạng hoàn toàn có thể bị trễ, nghẽn và bị hủy nếu không có những cơ chế đặc biệt để hỗ trợ, nhiều nguy cơ bị tấn công phá hoại…Việc chuyển đổi mạng từ TDM sang IP và việc triển khai nhiều loại hình dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng IP là một thách thức không nhỏ với các nhà kỹ thuật và khai thác mạng viễn thông trên toàn thế giới. Trong bối cảnh như vậy, đề tài đã chọn hướng nghiên cứu làm rõ những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên nền IP để từ đó đưa ra những khuyến nghị phù hợp đối với mạng VNPT Hà Nội trong quá trình chuyển dịch công nghệ và triển khai các dịch vụ đa phương tiện trên nền IP, đảm bảo cung cấp ra thị trường Thủ đô những dịch vụ có chất lượng cao, duy trì, nâng cao uy tín đẳng cấp thương hiệu cho VNPT, VNPT Hà Nội. Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương, gồm: Chương 1 với tiêu đề “Tổng quan về công nghệ IP”, chương này trình bày các vấn đề cơ bản của Internet và công nghệ IP. Chương 2 với tiêu đề “Chất lượng dịch vụ trên nền IP”, chương này -2- trình bày những ảnh hưởng từ vấn đề xử lý tín, nén hiệu nguồn, ảnh hưởng của các giao thức truyền tải IP chủ yếu, ảnh hưởng từ vấn đề truyền dẫn đa dịch vụ, các ảnh hưởng bởi vấn đề an ninh bảo mật đến chất lượng dịch vụ và các biện pháp cải thiện, nâng cao chất lượng dịch vụ. Chương 3 với tiêu đề “Đề xuất ứng dụng đối với mạng VNPT Hà Nội”, chương này trình bày hiện trạng mạng lưới và các đề xuất đối với mạng viễn thông của VNPT Hà Nội khi nâng cấp chuyển đổi sang IP và triển khai cung cấp đa dịch vụ trên IP. Cuối luận văn là “Kết luận” đánh giá kết quả nghiên cứu đã đạt được và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo. -3- Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IP 1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGNHỆ IP 1.1.1 Mạng Internet Trình bày lịch sử ra đời của Internet, mô hình TCP/IP so sánh với mô hình mở OSI. 1.1.2 Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol) Trình bày nguyên lý, nhấn mạnh ưu điểm của giao thức liên mạng IP và trình bày xu hướng chuyển đổi, hội tụ tất yếu tới mạng thống nhất all- IP. Phần này cũng trình bày cấu trúc địa chỉ IPv4 và IPv6, qua đó cũng nhấn mạnh xu hướng thay thế v4 bằng v6 trong tương lai. Ngoài ra còn trình bày một số giải pháp kỹ thuật đặc trưng như giải pháp tên miền DNS, giải pháp biên dịch địa chỉ IP giữa địa chỉ mạng riêng và địa chỉ công cộng để mở rộng vùng địa chỉ cho những nhu cầu riêng. Trình bày về dịch vụ mạng riêng ảo là công cụ để mở rộng phạm vi địa lý của một mạng LAN trên mạng Internet công cộng mà không bị hạn chế trong phạm vi tòa nhà. Chương này đã trình bày việc phân loại dịch vụ theo yêu cầu về chất lượng dịch vụ làm tiền đề cho các phần sau đi vào trình bày từng yếu tố ảnh hưởng cụ thể. 1.1.2.1 Giải pháp tên miền 1.1.2.2 Giải pháp biên dịch địa chỉ IP 1.1.2.3 Mạng riêng ảo 1.1.2.4 Cấu trúc gói tin Ipv4 1.1.2.5 Cấu trúc gói tin Ipv6\ -4- 1.1.2.6 Chuyển đổi IPv4 tới IPv6 1.2 CÁC DỊCH VỤ CƠ BẢN, ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN IP 1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Nghiên cứu tổng quan về mạng Internet, công nghệ IP cho ta thấy bức tranh tổng thể sự thành công bước đầu và sức mạnh vũ bão của một công nghệ mới. Mặc dù vậy vẫn tồn tại một khó khăn trong việc tích hợp các dịch vụ thành một mạng chung cơ sở hạ tầng vật lý đảm bảo chất lượng dịch vụ đồng thời tối ưu được chi phí đầu tư mới, tận dụng cơ sở hạ tầng mạng truyền thống. Trong chương kế tiếp, những vấn đề về chất lượng dịch vụ liên quan sẽ được nghiên cứu và trình bày -5- Chương 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN NỀN IP 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, NÉN TÍN HIỆU. VẤN ĐỀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ. 2.1.1 Đánh giá chất lượng dịch vụ điện thoại. Phần này trình bày việc thang điểm đánh giá chất lượng dịch vụ điện thoại bằng cảm quan MOS sử dụng làm tiêu chuẩn đo chất lượng dịch vụ thoại. 2.1.2 Phương pháp đánh giá chất lượng thoại theo mô hình E Thông qua nghiên cứu phương pháp mô hình E để làm nổi bật lên các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ điện thoại, chất lượng dịch vụ này vốn có độ nhạy cảm cao nhất với các đặc tính truyền tin của mạng chuyển mạch gói IP có thể nghiên cứu làm đại diện cho các dịch vụ khác. Nội dung trình bày sự khác nhau về chất lượng dịch vụ thoại của các chuẩn mã hóa khác nhau để từ đó có sự lựa chọn công nghệ phù hợp. 2.1.3 Công nghệ xử lý, nén tín hiệu điện thoại. 2.1.3.1 Tín hiệu tiếng nói trên dịch vụ điện thoại. Phần này trình bày các vấn đề chất lượng trong quá trình xử lý nén tín hiệu thoại. 2.1.3.2 Âm thanh, âm nhạc trong các ứng dụng multimedia Phần này trình bày sự khác biệt trong tần số lấy mẫu tín hiệu âm nhạc trong các ứng dụng nghe nhìn để nâng cao chất lựợng dịch vụ, trình bày và nhận xét một số ứng dụng nén tín hiệu để rút gọn dung lượng tệp -6- nhờ vào đặc tính cảm thụ âm của tai người như MP3, AAC. 2.1.4 Xử lý, nén tín hiệu hình ảnh ứng dụng cho các dịch vụ IPTV, VIDEO Phần này trình bày một số đặc điểm cơ bản của 02 chuẩn nén hình ảnh là MPEG2 và MPEG4, trong đó MPEG2 có các tính chất mã hóa điểm ảnh còn MPEG4 mã hóa đối tượng. Từ đó thấy được các đặc điểm quan hệ giữa chất lượng hình ảnh với các yếu tố ảnh hưởng như SNR và tốc độ bít đối với MPEG2 tuy nhiên tốc độ dòng bít nói chung còn cao, chuẩn SD là 3,2Mbps và HD là 15Mbps. Đối với MPEG4 thực hiện mã hóa đối tượng và do đó đã tối ưu được tốc độ dòng bít, chuẩn SD còn 2Mbps và HD còn 9Mbps và có rất nhiều lợi thế về tính năng tương tác khi điều khiển được các đối tượng hình ảnh mã hóa riêng. 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA GIAO THỨC TRUYỀN TẢI IP CHỦ YẾU, CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ. 2.2.1 Tầng giao vận 2.2.1.1 TCP (Transmission Control Protocol-Giao thức điều khiển truyền dẫn) Phần này trình bày những nguyên lý cơ bản “nhiều thủ tục” của giao thức TCP cũng là một trong các nguyên nhân gây ra trễ gói tin trong quá trình truyền dẫn, đặc biệt sẽ ảnh hưởng nếu áp dụng cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như điện thoại. -7- Hình 2.10: Thủ tục xác nhận kèm theo thông tin về cửa sổ 2.2.1.2 UDP (User Datagram Protocol- Giao thức dữ liệu người dùng) Phần này mô tả có tính chất so sánh với TCP để thấy tính chất đáp ứng thời gian thực của UDP vì không còn các thủ tục phức tạp, tuy nhiên áp dụng sẽ rất hiệu quả đối với các gói tin ngắn như DNS, các ứng dụng nghe nhìn stream media, VOIP. Phần này trình bày một số phương pháp chủ yếu như RSVP để dự trữ băng thông trước cho phiên truyền, RTP để đảm bảo truyền đáp ứng thời gian thực. 2.2.2 Tầng Liên kết mạng IP (Internet Protocol) Phần này trình bày nguyên tắc truyền tin best-effort của tâng liên kết mạng IP, trình bày khuôn dạng gói IPv4, đặc biệt nhấn mạnh ở trường phân loại dịch vụ Differentiated Services (DS) lên đến 64 giá trị khác nhau làm cơ sở cho các thiết chế đảm bảo chất lượng dịch vụ. Hình 2.13 mô tả trường TOS trong gói tin Ipv4. -8- Hình 2.13: Cấu trúc trường TOS trong gói tin Ipv4 2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ; CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 2.3.1 Các yêu cầu truyền tải Mô tả mức độ yêu cầu chất lượng của môi trường truyền tải tương ứng các dịch vụ theo khuyến nghị ITU-T Y. 1541 2.3.2 Ảnh hưởng của quá trình truyền dẫn tín hiệu tích hợp đa dịch vụ Những thông số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên mạng ip là: Băng thông, độ trễ, biến động trễ, mất gói, tỉ lệ lỗi, tính sẵn sàng, độ bảo mật. Trong quá trình truyền dẫn tích hợp các dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng thì những dịch vụ khác nhau thường có những yêu cầu khác nhau về các thông số đó nhưng chịu chung một năng lực mạng có giới hạn do vậy ngoài việc lựa chọn phương pháp mã hóa, nén tín hiệu để đảm bảo chất lượng và giảm băng thông yêu cầu thì cần thực hiện tối ưu hóa đường dẫn gói tin để giảm trễ và hạn chế biến trễ, đồng thời cũng giảm được việc mất gói do bị hủy… -9- Khi truyền dẫn đồng thời nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên một cơ sở hạ tầng mạng IP thì cần phải có những chính sách đối xử phù hợp với yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau, đặc biệt các dịch vụ nhạy cảm với delay và jitter như dịch vụ thoại. 2.3.3 Các phương pháp khắc phục 2.3.3.1 Ứng dụng bộ đệm Vấn đề trễ và biến động trễ là vấn đề chưa chuẩn của thời gian truyền dẫn, thu nhận gói tin do đặc tính mạng chuyển mạch gói IP, do đó phương án xử lý khắc phục chất lượng dịch vụ là can thiệp vào thông số thời gian của việc truyền nhận gói tin. Hình 2.15 và 2.16 mô tả chất lượng dịch vụ sẽ ảnh hưởng như nào khi có can thiệp vào thông số thời gian truyền nhận gói tin bằng các bộ nhớ đệm phát trong các tình huống mạng có trễ, biến trễ, tổn thất. Hình 2.15: Tối ưu mạng có trễ và biến trễ bằng điều chỉnh bộ đệm phát -10- Hình 2.16: Tối ưu mạng có biến trễ và tổn thất bằng điều chỉnh bộ đệm phát. 2.3.3.2 Phân lớp lưu lượng Phân lớp lưu lượng ở mức lớp mạng: Trình bày việc khai thác 6 bít DSCP để mở rộng loại dịch vụ thay vì chỉ 3 bít như IPP, phân loại lưu lượng theo loại dịch vụ làm cơ sở cho việc đảm bảo QoS Hình 2.17: Cấu trúc trường IP Precedence Phân lớp lưu lượng ở mức lớp liên kết dữ liệu [...]... ĐỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VNPT HÀ NỘI CẦN PHẢI GIẢI QUYẾT TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI CÔNG NGHỆ, TRIỂN KHAI ĐA DỊCH VỤ TÍCH HỢP TRÊN MẠNG IP VÀ CÁC ĐỀ XUẤT 3.3.1 Chất lượng vậy lý các tuyến quang khi triển khai FTTx 3.3.2 Chất lượng dịch vụ điện thoại, Fax khi chuyển đổi mạng sang IP 3.3.3 Chất lượng các dịch vụ kết hợp (Tripleplay) khai thác trên mạng IP 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chuyển đổi công nghệ sang IP, ... đo chất lượng dịch vụ điện thoại, nghiên cứu một số chuẩn nén tín hiệu thoại, tín hiệu âm thanh, nén hình ảnh phổ biến, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng do truyền tải trên mạng IP, tích hợp truyền tải đa dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng IP Luận văn đã nghiên cứu lý thuyết các biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ cơ bản Đề xuất cho VNPT Hà Nội các phương án đảm bảo chất lượng các dịch vụ trên nền IP. .. khai thác mạng IP, cần đầu tư chiều sâu trong các công tác giám sát tài nguyên mạng, thiết bị…để đảm bảo phản ứng kịp thời với các biến động trên mạng nhằm cung cấp những dịch vụ có chất lượng ổn định, tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường viễn thông -15- KẾT LUẬN Luận văn phần nào đã làm sáng tỏ thêm cơ sở lý thuyết về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên nền IP thông qua nghiên... lý tín hiệu, chương này cũng đã trình bày các ảnh hưởng chất lượng từ một số giao thức truyền dẫn cơ bản, từ sự tích hợp nhiều dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng và những biện pháp giải quyết để nâng cao chất lượng dịch vụ trên nền IP Chương này cũng nghiên cứu trình bày những ảnh hưởng của vấn đề an ninh bảo mật đến chất lượng dịch vụ và những biện pháp chính để khắc phục -13- Chương 3 ĐỀ XUẤT... sang IP, hội tụ các dịch vụ trên một mạng IP là xu hướng tất yếu của toàn thế giới, VNPT Hà Nội cũng không ngoại lệ Do vậy quá trình đầu tư cơ sở hạ tâng thiết bị mạng IP, tổ chức kết nối trong quá trình đấu chuyển, kết nối trong quá trình cung cấp dịch vụ, thiết kế cung cấp các dịch vụ riêng lẻ hay kết hợp trên mạng đều rất cần tuân thủ đầy đủ các nguyên tắc đảm bảo chất lượng dịch vụ, đảm bảo an ninh... nâng cao chất lượng dịch vụ cơ bản Đề xuất cho VNPT Hà Nội các phương án đảm bảo chất lượng các dịch vụ trên nền IP trong giai đoạn quá độ chuyển đổi các dịch vụ từ TDM sang hoàn toàn IP và triển khai cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trên cơ sở mạng IP ... trình bày một số phương pháp phổ biến để phân loại lưu lượng ở lớp liên kết Ethernet như chia theo VLAN và dùng bít phân loại ra 8 mức ưu tiên lưu lượng khác nhau theo chuẩn 802.1Q/P như mô tả ở hình vẽ 2.18 Hình 2.18: Khuôn dạng nhãn trong gói Ethernet Phần này cũng trình bày về việc mở rộng khả năng quản lý các loại lưu lượng theo loại dịch vụ đồng thời theo từng thuê bao khác nhau nhờ vào việc mở... trường hợp 1Q và QinQ -12- 2.3.2.2 Tối ưu đường đi gói tin 2.3.2.3 Một số phương pháp quản lý băng thông, điều khiển lưu lượng Phương pháp Quản lý băng thông tĩnh Điều khiển lưu lượng vào (Admission Control) Giải thuật thùng đựng thẻ Giải thuật CAR (Committed Access Rate) Cơ chế phân phối lưu lượng ra (Scheduling Algorithms) Quản lý băng thông động 2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA VẤN ĐỀ AN NINH BẢO MẬT, CÁC BIỆN PHÁP... KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương này đã trình bày nguyên lý xử lý tín hiệu thoại, âm thanh, hình ảnh và một số phương pháp phổ biến nén tín hiệu thoại, âm thanh hình ảnh để từ đó làm rõ những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ ở những công nghệ áp dụng trong các thiết bị mã hóa CODEC Ngoài các nghiên cứu về các ảnh hưởng bởi công nghệ xử lý tín hiệu, chương này cũng đã trình bày các ảnh hưởng chất . FTTx 3.3.2 Chất lượng dịch vụ điện thoại, Fax khi chuyển đổi mạng sang IP. 3.3.3 Chất lượng các dịch vụ kết hợp (Tripleplay) khai thác trên mạng IP. 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chuyển đổi công nghệ sang IP, . đa dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng IP. Luận văn đã nghiên cứu lý thuyết các biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ cơ bản. Đề xuất cho VNPT Hà Nội các phương án đảm bảo chất lượng các dịch vụ. đến chất lượng dịch vụ trên nền IP để từ đó đưa ra những khuyến nghị phù hợp đối với mạng VNPT Hà Nội trong quá trình chuyển dịch công nghệ và triển khai các dịch vụ đa phương tiện trên nền IP,