ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Nguyễn Thành Tuân
Lớp: D04VT2
Khoá: 2004 - 2008
Ngành: Điện tử viễn thông
Tên đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VOIP QOS
Nội dung đồ án:
 Chương 1: Tổng quan hệ thống thoại qua IP
 Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ VoIP
 Chương 3: Nghiên cứu và phân tích bộ chỉ tiêu đánh giá dựa trên các tham số ảnh
hưởng tới VoIP
 Chương 4: Đo kiểm và đánh giá VoIP QoS
Ngày giao đề tài:
Ngày nộp đồ án: 12/11/2008 Ngày 12 tháng 11 năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
ThS. Nguyễn Xuân Hoàng

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VOIP 10
2.1. Trễ 10
2.2. Biến thiên trễ 10
2.3. Mất gói 11
2.4. Băng thông 11
2.5. Tiếng vọng 12
CHƯƠNG 3 15
NGHIÊU CỨU VÀ PHÂN TÍCH BỘ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ DỰA TRÊN CÁC THAM SỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN VOIP 15
3.1. Chỉ tiêu cho trễ 15
3.3. Chỉ tiêu cho mất gói 18
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 19
CHƯƠNG 4 20
ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ VOIP QOS 20
4.1. Tổng quan về các phương pháp đo kiểm 20
4.1.1. Phương pháp chủ động và bị động 20
4.1.1.1. Phương pháp đo chủ động (tích cực) 20
4.1.1.2. Phương pháp đo thụ động 24
4.1.2. Phương pháp chủ quan và khách quan 29
4.1.2.1. Đánh giá chất lượng chủ quan 29
4.1.2.2. Đánh giá chất lượng khách quan 30
4.2 Các phương pháp đánh giá VoIP QoS 31
4.2.1 Phân tích các đơn vị đo chất lượng dịch vụ 31
4.2.1.1 Đánh giá dựa trên MOS 31
4.2.1.2 Đánh giá dựa trên tham số R 32
Đồ án tốt nghiệp đại học
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 iii
Đồ án tốt nghiệp đại học
DANH MỤC HÌNH VẼ
HÌNH 1.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VOIP 2

KẾ HOẠCH MẠNG 30
MỐC CHUẨN/QUẢN LÝ 30
QUẢN LÝ 30
PHƯƠNG PHÁP ĐO 30
(GIÁ TRỊ QUY HOẠCH) 30
CHỦ ĐỘNG/BỊ ĐỘNG 30
BỊ ĐỘNG 30
THÔNG TIN ĐẦU VÀO 30
CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG 30
TÍN HIỆU THOẠI 30
GÓI IP (KHÔNG GỒM TẢI TRỌNG) 30
CHẤT LƯỢNG ƯỚC ĐỊNH 30
MOS THÔNG THƯỜNG 30
MOS NGHE 30
MOS NGHE 30
BẢNG 4.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KHÁCH QUAN 31
BẢNG 4.2. CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG TRONG THUẬT TOÁN PSQM 36
BẢNG 4.3. CÁC BIẾN TRONG PSQM 37
BẢNG 4.4. SỰ PHÂN BỔ BĂNG TẦN GIỚI HẠN VÀ CÁC THÔNG SỐ LỌC 39
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 vi
Đồ án tốt nghiệp đại học
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 vii
Đồ án tốt nghiệp đại học
hTHUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADPCM Adaptive Differential Pulse
Code Modulation
Điều biến mã xung vi sai
thích ứng
ACR Absolute Category Rating Đánh giá phân loại tuyệt
đối

biệt
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file
FEC Forward Error Correction Bộ sửa lỗi trước
IRS Intermediate Reference
System
Hệ thống tham chiếu trung
bình
ICMP Internet Control Message
Protocol
Giao thức bản tin điều
khiển internet
LPC Linear Predictive Coding Mã hóa dự đoán tuyến tính
MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình
MIB Management Information
Base
Cơ sở dữ liệu quản lý
MP – MLQ Multi Pulse – Multi Level
Quantization
Lượng tử hóa đa mức – đa
xung
MNRU Modulated Noise Reference
Unit
Khối tham chiếu nhiễu
điều biến
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 viii
Đồ án tốt nghiệp đại học
NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng
OWAMP One – Way Active
Measurement Protocol

SNMP Simple Network
Management Protocol
Giao thức quản lý mạng
đơn giản
TTL Time – To – Live
TOSQA Telecommunication
Objective Speech Quality
Assessment
Đánh giá chất lượng thoại
chủ quan viễn thông
TMOS TOSQA Mean Opinion
Score
Điểm đánh giá trung bình
TOSQA
UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu
người dùng
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức
internet
VAD Voice Activity Detection Kiểm tra hoạt động thoại
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 ix
Đồ án tốt nghiệp đại học
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 x
Đồ án tốt nghiệp đại học
LỜI NÓI ĐẦU
Sự nổi lên nhanh chóng của công nghệ VoIP đang ảnh hưởng mạnh mẽ tới cách
thức liên lạc truyền thống của chúng ta sử dụng các mạng di động và điện thoại bàn cố
định bởi sự đơn giản, hiệu quả và giá thành thấp. Đơn cử như 2 đại gia cung cấp dịch vụ
VoIP miễn phí là Skype và Yahoo luôn có hàng chục triệu người sử dụng dịch vụ của họ,
rõ ràng VoIP hứa hẹn nhiều tiềm năng và sẽ là công nghệ của tương lai. Ở Việt Nam
VoIP là công nghệ không phải mới nhưng tính ứng dụng của nó chưa được phổ biến lắm,

công nghệ thoại internet đã có những bước tiến nhanh chóng. Ngày nay, công nghệ thoại
qua IP có thể được áp dụng vào hầu như tất cả nhu cầu trao đổi thông tin thoại, từ những
thiết bị tổng đài nội bộ đơn giản cho đến các tổ hợp thoại hội nghị đa điểm…
Hiện nay đã có nhiều các sản phẩm phần mềm thoại chạy trên máy tính, nhưng
quan trọng hơn cả là các phần mềm gateway, thành phần giao diện giữa mạng internet và
mạng PSTN. Vì vậy công nghệ VoIP không chỉ là điện thoại internet giữa hai máy tính
với nhau mà còn là việc liên kết giữa mạng IP và mạng PSTN, mạng cố định và mạng
không dây.
Cũng như đối với tất cả các ứng dụng thời gian thực, VoIP cũng bị ảnh hưởng
mạnh bởi trễ cố định và trễ biến đổi, điều này làm ảnh hưởng mạnh tới chất lượng thoại
qua IP. Ngoài ra hiện tượng mất gói, cách thức mã hóa và tiếng vọng là những yếu tố xác
định chất lượng của các ứng dụng cũng như sự thành công của dịch vụ VoIP. Việc lựa
chọn các giao thức, các tính năng của VoIP cũng quyết định đến chất lượng của dịch vụ
VoIP.
Trong chương này, tôi đưa ra một cách tổng quan khái niệm về thoại qua IP và các
giao thức liên quan, mô tả một mẫu hệ thống VoIP, giới thiệu về những lợi ích và phương
pháp kiểm tra chất lượng trong quá trình trao đổi thoại trong VoIP.
1.2. VoIP và các giao thức trao đổi.
Thoại qua IP (VoIP- Voice over Internet Protocol) là công nghệ truyền thoại sử
dụng giao thức IP kết hợp với khả năng tính toán và xử lý dữ liệu của các thiết bị đầu
cuối để thực hicênj truyền tải các cuộc đàm thoại. Trong đó luồng thông tin thoại sẽ được
truyền trong các gói IP. Các thuật ngữ như IP Telephony, Internet Telephony, Packet –
voice, packatized voice và Voice over IP được sử dụng với nghĩa tương tự nhau. Khái
niệm cơ bản về thoại qua IP có thể được mô tả trình tự các bước biến đổi như trên hình
1.1 bao gồm các thành phần cơ bản:
 Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số
 Nén/đóng gói tín hiệu thành các gói IP
 Truyền tải các gói IP đến phía nhận
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 1
Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 1.3 Hệ thống thoại qua IP
1.3.1.1. Bộ mã hóa, đóng gói và tách gói
Mạng IP không cho phép truyền các tín hiệu tương tự. Do đó, tín hiệu thoại tương
tự phải được chuyển đổi thành tín hiệu số bằng các bộ mã hóa/giải mã gọi chung là bộ
CODEC.
Một số kỹ thuật mã hóa dạng sóng như điều chế xung mã (PCM-Pulse Code
Modulation) và điều chế xung mã vi sai (ADPCM) thường được sử dụng trong các mạng
PSTN truyền thống. Kỹ thuật mã hóa dạng sóng là kỹ thuật nén sử dụng đặc tính liên tục
của dạng sóng. Khác với kỹ thuật mã hóa dạng sóng, kỹ thuật mã hóa nguồn thực hiện
mã hóa tiếng nói bằng cách gửi đi chỉ một số ít thông tin truyền thoại do đó đòi hỏi ít
băng thông hơn. Một số kỹ thuật mã hóa nguồn hay sử dụng là mã hóa dự báo tuyến tính
(LPC), cấu trúc liên hợp-dự báo tuyến tính mã hóa đại số (CS-ACELP) và lượng tử hóa
đa mức-đa xung (MP-MLQ)
Kỹ thuật mã hóa VoIP theo chuẩn ITU-T được sử dụng rộng rãi là G.711, G.723.1
và G.729. Bảng 1.1 đưa ra thông số của các chuẩn mã hóa khác nhau.
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 3
Đồ án tốt nghiệp đại học
Loại mã
hóa
Tỷ lệ bit
(kbps)
Kích thước
khung (ms)
tỷ số nén MOS kỹ thuật mã hoá
G.711 64 0.125 2:1 4.1 PCM
G723.1
5.3 30 8:1 3.65 ACELP
6.3 30 7:1 3.9 MP-MLQ
G.729A 8 10 8:1 3.7 CS-ACELP
Bảng 1.1 So sánh các chuẩn mã hóa

tách tiếng nói (VAD – Voice Activity Detector) và bộ tách thời gian im lặng (NeVoT SD
– Silence Detector) để chỉ truyền đi khoảng thời gian nói. Điều này có ưu điểm:
 Cho phép tận dụng băng thông thông qua ghép kênh
 Chỉ cần điều chỉnh độ trễ của thời gian nói
 Triệt tiếng vọng dựa vào khoảng thời gian trống
1.3.1.3.2. Bộ xử lý lỗi và mất gói
Bộ xử lý lỗi/mất gói (PLC – Packet Loss Concealment) dùng để xử lý các gói bị
mất bằng cách chèn các âm thanh hoặc khoảng trống phù hợp tùy thuộc vào từng trường
hợp cụ thể, nhất là với trường hợp có tỷ lệ gói mất thấp thì hiệu quả rất cao.
Bộ sửa lỗi trước (FEC – Forward Error Correction) là một dạng PLC dựa trên việc
truyền các thông tin dư thừa cùng với thông tin gốc. Thông tin dư thừa có thể được
truyền dưới dạng gói chẵn lẻ. Các gói chẵn lẻ đó được tạo ra từ gói thông tin gốc sử dụng
một hàm toán học nên thông tin dư thừa là hoàn toàn độc lập với thuật toán mã hóa được
sử dụng. Bộ sửa lỗi có tác dụng làm cho hệ thống VoIP hoạt động tin cậy và hiệu quả
hơn.
1.3.1.3.3. Bộ triệt tiếng vọng
Tiếng vọng là hiện tượng nghe thấy chính tiếng nói của mình trong điện thoại khi
đang nói. Nếu tiếng vọng vượt quá 25ms là không thể chấp nhận được và gây ra gián
đoạn cuộc điện thoại. Trong mạng điện thoại truyền thống, tiếng vọng gây ra do sự phối
hợp trở kháng của việc chuyển đổi 4 dây sang 2 dây và được điều khiển bằng bộ triệt
tiếng vọng. Trong mạng thoại gói, bộ triệt tiếng vọng được xây dựng bằng cách mã hóa
tốc độ thấp và điều khiển bởi bộ xử lý tín hiệu số (DSP – Digital Signal Processor). Mỗi
bộ triệt tiếng vọng có một thông số là tổng thời gian chờ âm phản hồi quay lại gọi là thời
gian vọng, thông thường thời gian vọng khoảng 32ms.
1.3.2. Các ứng dụng
Các dịch vụ VoIP rất đa dạng, từ việc trao đổi thông tin trong một văn phòng cho
đến các hội nghị đa điểm. Các dịch vụ này bao gồm:
 Ứng dụng trong một văn phòng
 Ứng dụng liên lạc giữa các văn phòng
 Ứng dụng trao đổi thông tin giữa các mạng tế bào

Các nguyên nhân mất gói:
 Mất gói do mạng: các gói thoại (số liệu) truyền từ người gửi nhưng không đến
được đích do nghẽn mạng
 Mất gói do hủy: các gói đến đích chậm hơn thời gian trễ cho phép sẽ bị hệ
thống hủy bỏ.
Mất gói sẽ làm giảm chất lượng thoại, và được khắc phục bởi bộ PLC, FEC.
Các loại trễ:
 Trễ cố định: trễ cố định bao gồm trễ truyền dẫn, trễ má hóa, trễ đóng gói,…
 Jitter: jitter hay biến đổi trễ có nguyên nhân là do hiệu ứng hàng đợi trong
mạng IP.
 Trễ hàng đợi: trễ hàng đợi do bộ đệm ngoài gây ra.
Nếu tổng thời gian trễ trong mạng nhỏ thì có thể chấp nhận được. Nếu thời gian trễ
quá lớn sẽ làm giảm sút chất lượng mạng. Có thể giảm thời gian trễ cố định bằng cách sử
dụng hệ thống VoIP có chất lượng cao, nhưng rất khó có thể giảm được jitter vì muốn
giảm jitter phải tăng băng thông truyền dẫn mà điều này đòi hỏi chi phí truyền dẫn lớn.
Trễ hàng đợi cũng có thể giảm bằng cách dùng bộ đệm có chất lượng, thuật toán phù hợp.
Quá trình mã hóa:
 Mất gói trong quá trình mã hóa
 Trễ do quá trình mã hóa và giải mã
Nguyễn Thành Tuân D04VT2 7
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.5. Tổng kết về công nghệ VoIP
Trong chương này chúng ta đã nghiên cứu một số khái niệm và phân tích một số
điểm chính của hệ thống VoIP. VoIP cũng giống như các công nghệ thông tin liên lạc
hiện đại khác là hệ thống chuyển đổi tương tự - số - tương tự được thực hiện bởi một số
giao thức khác nhau. Một hệ thống VoIP tiêu chuẩn bao gồm một phần tử để điều khiển
và truyền số liệu thoại qua mạng IP. Việc lựa chọn các phần tử mạng phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như chi phí đầu tư, hiệu quả mạng, chất lượng dịch vụ mạng…
So với các kỹ thuật khác, VoIP có một số ưu điểm như giá thành hạ, hiệu quả sử dụng
mạng cao, tiết kiệm băng thông, cung cấp dịch vụ đa điểm,v.v… Tuy nhiên, do đặc điểm


(MOS)
Phía gửi
Phía nhận
Nguồn
thoại
Bộ mã
hóa
Bộ đóng
gói
Mạng IP Bộ giải
gói
Bộ đệm
jitter
Bộ giải
mã
Bộ nhận
thoại
Méo mã hóa
Trễ mã hóa
Trễ
Mất gói
Trễ mạng
Jitter
Trễ Trễ bộ đệm
Mất bộ đệm
Suy yếu bộ
mã hóa
Trễ