Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại VoIP Trương Mạnh Hiếu Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS chuyên ngành: Công nghệ thông tin; Mã số: 1 01 10 Người hướng dẫn: PGS.TS. Vương Đạo Vy Năm bảo vệ: 2007 Abstract: 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. Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ VoIP, các hình thức truyền thoại mô hình của mạng, các giao thức chính trong mạng VoIP như TCP/IP, UDP, RTP, RTCP, SRVP, chuẩn giao thức H.323, SIP và các yếu tố chính có ảnh hưởng đến mạng và các kỹ thuật công nghệ đảm bảo QoS cho mạng như quản lí tắc nghẽn, quản lý lưu lượng, báo hiệu Phân tích 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 thế lợi của mô hình dịch vụ tích hợp RSVP- DiffServ đối với kiến trúc IP và triển khai trên mạng Internet. Qua đó đưa ra khuyến nghị triển khai QoS trên mạng IP, là tiền đề cho sự phát triển của mạng thế hệ mới NGN Keywords: Công nghệ thoại VOIP; Công nghệ thông tin; Mạng IP Content 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong vòng 30 năm qua, Internet đã phát triển từ mạng liên kết các nhà nghiên cứu thành mạng quốc tế, thương mại toàn cầu. Với xu hướng đa dịch vụ hóa, các nhà phát triển viễn thông không ngừng nghiên cứu các giải pháp mới có tính khả thi để tích hợp các dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng. Trong quá trình xây dựng một mạng đa dịch vụ thì việc kế thừa các công nghệ, cơ sở hạ tầng cũ luôn được quan tâm bởi vì chúng có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế. Một trong những giải pháp nằm trong xu hướng đa dịch vụ hoá mà vẫn tận dụng được những thành tựu cũ đó là việc truyền tín hiệu thoại trên giao thức Internet (Voice over Internet Protocol). Công nghệ truyền thoại trên IP đã thay thế việc truyền thoại qua mạng chuyển mạch kênh bằng chuyển mạch gói mà vẫn duy trì được cơ sở hạ tầng mạng vốn có do đó đem lại nhiều ưu điểm. Đi đôi với sự phát triển liên tục và nhanh chóng của thị trường băng thông rộng toàn cầu, điện thoại VoIP (điện thoại băng thông rộng) dựa trên kĩ thuật VoIP trở thành dịch vụ nóng hổi toàn cầu. Xu thế phát triển trên toàn cầu cho thấy sự phát triển VoIP là tất yếu và chắc chắn sẽ đem lại rất nhiều áp lực đối với các nhà khai thác dịch vụ viễn thông truyền thống. Sự chuyển dịch lưu lượng mạng kinh doanh vào các mạng IP công cộng bao gồm các mạng riêng ảo (VPNS) đã đem lại nhiều lợi ích cho các khách hàng kinh doanh như giảm các chi phí, độ phức tạp trong công tác điều hành và các rủi ro về đầu tư. Triển khai dịch vụ thoại dựa trên công nghệ IP là một cơ hội lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ trong những năm gần đây. Yêu cầu chính để thu hút các khách hàng kinh doanh là đưa ra các dịch vụ có cam kết QoS. Chất lượng dịch vụ (QoS) là một thành phần quan trọng của các mạng gói đa dịch vụ. Với sự bùng nổ của Internet, tầm quan trọng của việc đảm bảo QoS ngày càng tăng. Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông. Mỗi loại hình dịch vụ sẽ quan tâm đến QoS ở những khía cạnh khác nhau. Việc tích hợp nhiều ứng dụng với các yêu cầu về QoS khác nhau đòi hỏi phải có một mô hình đảm bảo QoS cho các dịch vụ này. Hướng tiếp cận QoS theo mô hình Intserv - Diffserv rất phù hợp với các mạng gói IP do đó nó là sự lựa chọn tốt cho mạng NGN. Công nghệ IP và các ứng dụng của nó đã có những bước phát triển đột phá trên phạm vi toàn thế giới. Nó đã và đang tạo ra nhiều cơ hội và thách thức mới cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Hơn nữa, xu hướng tích hợp mạng theo hướng NGN trên thế giới và theo đó là định hướng phát triển viễn thông của Việt Nam tới năm 2010 là tiến tới xây dựng một mạng tích hợp băng rộng cung cấp đa dịch vụ đặt ra nhiều vấn đề trong đó có vấn đề hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS. Hiện tại, giới khoa học và các tổ chức IETF, ITU, RFC đang tập trung nghiên cứu phát triển các cấu trúc, giao thức và công nghệ mới theo hướng ấn định và tối ưu hoá các tài nguyên mạng như IntServ và MPLS nhằm nâng cao khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) cho các mạng hiện có để đáp ứng yêu cầu người sử dụng, tiến tới toàn mạng IP hóa, loại bỏ mạng kênh. Trên thế giới, mạng VoIP đã được nghiên cứu và khai thác từ những năm 1970. Ngay từ lúc mới ra đời mạng thoại IP đã chứng tỏ một tiềm năng phát triển lâu dài và bền vững. Đến năm 1998, VoIP đã bắt đầu được khai thác và phát triển ở Việt Nam. Chỉ trong một thời gian ngắn, công nghệ VoIP đã phát triển với tốc độ chưa từng có ở Việt Nam và đã chứng tỏ ưu thế của mình so với các công nghệ tương tự khác. Điều đó cho thấy việc đi sâu nghiên cứu mạng VoIP là một điều hết sức cần thiết. Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này. Có thể kể ra một số công trình tiêu biểu như: “Chất lượng cuộc gọi trên mạng VoIP - Những vấn đề cần quan tâm”, tác giả: Lê Quốc Hùng, Đào Nguyên Trung, tạp chí Bưu chính viễn thông, (8/ 2001). Hay như công trình: “Nâng cao chất lượng dịch vụ VoIP”, tác giả: Đàm Thuận Trinh, Trịnh Quang Khải, tạp chí Bưu chính viễn thông, (9/ 2001). Và mới đây là công trình: “Đo kiểm chất lượng thoại VoIP trên hạ tầng NGN”, tác giả: Trần Đại Dũng, tạp chí Bưu chính viễn thông, (4/2004). Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu một cách tỉ mỉ, sâu sắc về đặc điểm, tiềm năng phát triển của VoIP nói chung và chất lượng thoại VoIP nói riêng - một trong những yếu tố quyết định sự thành công của VoIP. Từ trên, chúng tôi quyết định đi sâu, tìm hiểu những đặc điểm kĩ thuật, phân tích, đánh giá và nâng cao chất lượng cho mạng thoại IP, từ đó đưa vào khai thác và ứng dụng hệ thống VoIP một cách hiệu quả nhất. Đó là lý do chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại VoIP”. 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Hệ thống mạng VoIP quốc tế và Việt Nam là đối tượng và phạm vi nghiên cứu trong luận văn này. 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực hiện đề tài này, chúng tôi đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu chuyên ngành như: Phân tích, thống kê và thực nghiệm đồng thời áp dụng các thuật toán để tính toán số liệu hoá. 4. KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN Ngoài 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. References Tiếng Việt [1] Đinh Văn Dũng (12/1998), Nghiên cứu công nghệ điện thoại trên Internet (Internet Telephony), Viện khoa học kỹ thuật bưu điện. [2] Đinh Văn Dũng (12/1999), Nghiên cứu triển khai thử nghiệm dịch vụ thoại giữa mạng IP và mạng mạch chuyển kênh, Viện khoa học kỹ thuật bưu điện. [3] Trần Đại Dũng (4/2004), “Đo kiểm chất lượng thoại VoIP trên hạ tầng NGN”, Tạp chí “Bưu chính viễn thông”. [4] TS. Lê Ngọc Giao (2002), Điện thoại IP, Nhà xuất bản Bưu điện, Hà Nội. [5] Lê Quốc Hùng, Đào Nguyên Trung (8/2001), “Chất lượng cuộc gọi trên mạng VoIP : những vấn đề cần quan tâm”, Tạp chí “Bưu chính viễn thông”. [6] Mai Linh (5/2005), “VoIP - công nghệ viễn thông của tương lai”, Thời báo kinh tế Sài gòn. [7] Trần Anh Thư (5/2002), “Chất lượng dịch vụ thoại VoIP và các phương pháp đo thử”, Tạp chí “Bưu chính viễn thông”. [8] Đàm Thuận Trinh, Trịnh Quang Khải (9/2001), “Nâng cao chất lượng dịch vụ VoIP”, Tạp chí “Bưu chính Viễn Thông”. [9] Trần Minh Tuấn (2/1998), “Điện thoại IP- Cơ hội hay thách thức”, Tạp chí “Bưu chính Viễn Thông”. Tiếng Anh [10] Andrea. Detti, Marci Listanti, Stefano Salsano, Luca Veltri (2002), Supporting RSVP in a Differentiate Sevice Domain. [11] B. Ethington - Microsoft Corporation (June 2 nd , 1997), The Changing Role of Internet Telephony, SUPERCOMM’97 Conference. Boston. Online version available at http://www.pulver.com/surpercomm/slides. [12] C. Semeria, J. K. Stewart III (2001), Supporting Differentiated Service Classes in Large IP Networks, White paper. [13] CTI Magazine (Vol 2.(2) 1998), H.323 The multimedia Communication Standard Moves From Consensus To Compliance. [14] CTI magazine (February 1998), H323 Gatekeepers - Essential Software for IP Telephony and Multimedia Conferencing. [15] David McDysan (2000), QoS & Traffic Management in IP & ATM Network. [16] D. Black (May 1998), Architecture for Differentiated Services, Internet-draft, Difserv Working Group. [17] D. Gross, C. Harris, Wiley (1998), Fundamentals of Queing Theory. Online version available at http://pulver.com/von98/fall98/register.html. [18] Ericsson (March 1998), Ericsson IP Telephony Solution for Carriers, No ETX/PN/XI- 98:020. [19] ETSI (DTR/TIPHON-00001.V1.10), Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Network (TIPHON)-Description of technical issues. [20] ETSI (DTS/TIPHON-02001.V1.3.1), Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Network (TIPHON)-Network architecture and reference configurations; Scenario 1. [21] Henning Schulzrinne and Jonathan Rosenberg, Internet Telephony: Architecture and Protocols an IETF. Online version available at http://www.cs.columbia.edu/~hgs/papers/Schu9902_Internet.pdf [22] JD. Doyle Hammer Technologies (D.C. September 15 th -17 th 1998), VoIP QoS Testing, Fall VON Conference. Washington. Online version available at http://pulver.com.von98/fall98/slides. [23] Jonathan Davidson, James Peters (2003), Voice over IP Fundamentals, Cisco Press 201 West 103 rd Street Indianacolis, IN 46290 USA [24] L. Baker (August 1998), Voice Over IP, Asian Communications. [25] Tiziana Ferrari, PhD. Thesis (2001), QoS Support for integrated Networks, [26] Victoria Fineberg (January 2002), A Pratical Architecture Implementing End-to-End QoS in IP Network, IEEE Communication Magazine. [27] Y. Ber et.al (March 2000) “A Framework for Integrated Services Operation Over DiffServ Network”, Internet Drarf. [28] Y. Thomas Hou (April 2000), QoS-Enabled Voice Support in the Next-Generation Internet Issues, existing Approaches and Challenges, IEE. . đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại VoIP . 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Hệ thống mạng VoIP quốc tế và Việt Nam là đối tượng và phạm vi nghiên cứu trong. 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. Nghiên cứu một số đặc điểm công nghệ và chất lượng thoại VoIP Trương Mạnh Hiếu Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS chuyên ngành: Công nghệ thông tin; Mã số: 1 01 10 Người