1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ XUÂN BẢO
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS
CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN CỦA
CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI WRED
LUẬN VĂN THẠC SĨ


Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới người hướng dẫn tôi, thầy giáo
PGS.TS. Nguyễn Đình Việt – Giảng viên khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học
Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội, người đã định hướng đề tài và tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn cao học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô đã giảng dạy tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu, học tập, các thầy cô trong ban chủ nhiệm lớp K15T1, những người rất
quan tâm tới lớp, giúp tôi và các bạn có được kết quả như ngày hôm nay.
Sau cùng, tôi xin dành tình cảm đặc biệt và biết ơn tới gia đình, người thân của
tôi, những người đã ủng hộ, khuyến khích tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng
như quá trình thực hiện luận văn này.
Do điều kiện nghiên cứu có hạn, nên bản luận văn không tránh khỏi sơ suất, kính
mong nhận được sự góp ý của thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để bản luận văn được
hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 06 năm 2011 Vũ Xuân Bảo
1.2.1.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh truyền trực tiếp (live) 21
1.2.1.4 Ứng dụng hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực 21
1.2.1.5 Ví dụ về điện thoại VoIP 22
1.2.2 Khái niệm QoS 24
1.2.3 Yêu cầu QoS cho truyền thông đa phương tiện 25
1.3 Các tham số hiệu năng chủ yếu của mạng liên quan đến việc đảm bảo QoS 26
1.3.1 Băng thông (bandwidth) 26
1.3.2 Độ trễ (delay) và biến thiên độ trễ (jitter) 26
a. Độ trễ (delay) 26
b. Biến thiên độ trễ (Jitter) 26
1.3.3 Tỉ lệ mất mát gói tin 27
1.3.4 Một số tham số khác: 27
a. Tính sẵn sàng – độ tin cậy 27
b. Bảo mật 28
Kết luận chương 29
Chương 2. CÁC MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG
TIỆN 30
2.1 Mô hình IntServ (Integrated Service) 30
2.1.1 Tổng quan 30
2.1.2 Kiến trúc IntServ 31
2.1.2.1 Điều khiển chấp nhận 31
5

2.1.2.2 Nhận dạng luồng 32
2.1.2.3 Lập lịch gói 32
2.1.2.4 Các dịch vụ của IntServ 32
2.1.3 Giao thức dành trước tài nguyên - RSVP 32
2.1.3.1 Tổng quan 32
2.1.3.2 Hoạt động của RSVP 33
2.1.3.3 Các kiểu RSVP dành trước tài nguyên 33

3.4.1.2. Các chức năng của CAR 59
3.4.1.3. Mô hình chiếc thùng và thẻ bài 60
3.4.2 Định dạng lưu lượng tổng quát - GTS (Generic Traffic Shaping) 61
a. Cơ chế hoạt động của GTS 61
b. Kết luận 62
Kết luận chương 63
Chương 4. ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH WRED VỚI DROP-TAIL VÀ RED 64
4.1. Giới thiệu bộ mô phỏng mạng NS-2 64
4.2. Thiết lập tô-pô mạng mô phỏng 64
4.3. Kịch bản mô phỏng 65
4.4. Đánh giá hiệu năng truyền thông đa phương tiện khi sử dụng DropTail và RED67
6

4.4.1 Kịch bản 1: Tăng cường độ tắc nghẽn với các nguồn phát TCP 67
a. Kết quả 67
b. Nhận xét 68
4.4.2. Thí nghiệm 2: Tăng cường độ tắc nghẽn với nguồn phát UDP 69
a. Kết quả 69
b. Nhận xét: 71
4.5. Đánh giá hiệu năng truyền thông đa phương tiện khi sử dụng WRED 71
4.5.1. Mô phỏng WRED TSW2CM và TSW3CM 71
a. Cấu hình mô phỏng 72
b. Phương thức thu thập kết quả 72
c. Kết quả 73
d. Nhận xét 78
4.5 So sánh và kết luận chung 80
4.6 Hướng nghiên cứu tiếp theo 81
4.6.1 SNA ToS (System Network Architecture Term of Service 81
4.6.2 QoS VoIP Solution 82
4.6.3 QoS trong streaming video 83

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước
FIFO First In First Out
Hàng đợi theo nguyên tắc vào
trước ra trước
FF Fixed - Filter Bộ lọc cố định
FTP File Transport Protocol Giao thức truyền file
GTS Generic Traffic Shaping Sửa dạng lưu lượng
GS Guaranteed Service Dịch vụ đảm bảo
HTTP HyperText Transfer Protocol
Giao thức truyền tải siêu văn
bản
IETF Internet Engineering Task Force
Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật
Internet
IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
MPLS Multi protocol lable Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
NFSNET National Science Foundation Network

Mạng Quỹ khoa học Quốc gia
NS Network Simulator Bộ mô phỏng mạng
8

OSI Open Systems Interconection
Mô hình liên kết các hệ thống
mở

Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển truyền
dẫn
TDM
Time Division Multiplexing
Dồn kênh phân chia thời gian
trTCM
two rate Three Color
Marking
Đánh dấu 3 màu hai tốc độ
TSW Time Sliding Window Cửa sổ trượt theo thời gian
TOS Type Of Service Loại dịch vụ
UDP User Datagram Protocol
Giao thức bản tin người sử
dụng
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WF Wildcard – Filter Bộ lọc kí tự đại diện
WFQ Flow-Based Weighted Fair Queuing
Xếp hàng công bằng có trọng
số dựa trên luồng
WRED Weighted RED RED theo trọng số 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ


Hình 4. 11 Kết quả so sánh thông lượng của RED với ba chính sách của WRED 74
Hình 4. 12 Kết quả so sánh đường thông lượng trung bình của RED với ba chính sách
của WRED 74
10

Hình 4. 13 Kết quả so sánh đường thông lượng trung bình của RED với ba chính sách
của WRED 75
Hình 4.14 Kích thước hàng đợi của RED, tsw2cm và tsw3cm (Kịch bản 3) 76
Hình 4. 15 Kết quả so sánh thông lượng của RED với ba chính sách của WRED 76
Hình 4. 16 Kết quả so sánh thông lượng trung bình của RED với ba chính sách của
WRED 77
Hình 4.17 Kiến trúc mạng TOS 81
Hình 4.18 Sơ đồ hệ thống VoIP trong doanh nghiệp 82
Hình 4.19 Sơ đồ hệ thống Streaming Video trong doanh nghiệp 83

11

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thống kê các loại trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 28
Bảng 2.1 Các kiểu dành riêng của RSVP 32
Bảng 2.2 IPv4 Header 24 byte 37
Bảng 2.3 Trường TOS trong IPv4 header 37
Bảng 2.4 IPv6 Header 48 byte 37
Bảng 2.5 Các bit IP precedence 38
Bảng 2.6 Các chỉ thị về hiệu năng 38
Bảng 2.7 Các khối giá trị DSCP 39
Bảng 2.8 Các DSCP của AF 41
Bảng 4.1 Kết quả so sánh thời gian trễ của RED, tsw2cm và ts3cm ở kịch bản 1 73
Bảng 4.2 Kết quả so sánh thời gian trễ của RED, tsw2cm và ts3cm ở kịch bản 2 75

Để tận dụng được băng thông của đường truyền, nhưng vẫn tự thích ứng được với các
luồng thông tin cùng chia sẻ đường truyền chung và tránh sự tắc nghẽn mạng, giao
thức TCP sử dụng các kỹ thuật: khởi động chậm – SS, tránh tắc nghẽn – CA và giảm
tốc độ phát lại các gói tin bị mất do tắc nghẽn theo cấp số nhân. Thực thể TCP bên gửi
duy trì một cửa sổ gọi là cửa sổ tắc nghẽn dùng để giới hạn lượng dữ liệu tối đa có thể
gửi đi liên tiếp ở mức không vượt quá kích thước vùng đệm của nơi nhận khi xảy ra
tắc nghẽn. Kích thước cửa sổ được tính như sau:
Kích thước được phép = min (kích thước gói tin, kích thước cửa sổ tắc nghẽn)
Khi bị mất một gói tin, thực thể TCP bên gửi giảm kích thước cửa sổ tắc nghẽn đi
một nửa, nếu việc mất gói tin tiếp diễn, kích thước cửa sổ tắc nghẽn lại giảm tiếp theo
cách trên (cho tới khi chỉ còn bằng kích thước của một gói tin). Với những gói tin vẫn
còn nằm trong cửa sổ được phép, thời gian chờ để được gửi lại sẽ được tăng lên theo
hàm mũ cơ số 2 sau mỗi lần phát lại.
Các router cần theo dõi độ dài hàng đợi và sử dụng các tín hiệu điều khiển để thông
báo với các máy tính trên mạng rằng đã hoặc sắp xảy ra tắc nghẽn để chúng có phản
ứng phù hợp giúp giải quyết tình trạng tắc nghẽn. Ngoài ra chúng cũng cần có các
13

chiến lược quản lý hàng đợi thích hợp và hiệu quả để tùy vào từng trường hợp cụ thể,
xử lý một cách tối ưu việc vận chuyển thông tin trong mạng. Đây là lý do tôi lựa chọn
và tiến hành nghiên cứu đề tài này với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS.
Nguyễn Đình Việt.
Trong phạm vi của đề tài luận văn tốt nghiệp – “Đánh giá hiệu quả đảm bảo QoS
cho truyền thông đa phương tiện của chiến lược quản lý hàng đợi WRED”, tôi tập
trung nghiên cứu chiến lược quản lý hàng đợi WRED, so sánh chiến lược này với các
chiến lược quản lý hàng đợi khác từ đó có những đánh giá, đưa ra các kết quả so sánh
hiệu năng giữa các mô hình.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết về đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và các
chiến lược quản lý hàng đợi:

được đặt tên là NCP (Network Control Protocol).
Giữa những năm 1970, họ giao thức TCP/IP được Vint Cerf và Robert Kahn phát
triển cùng tồn tại với NCP, đến năm 1983 thì hoàn toàn thay thế NCP trong
ARPANET và giao thức TCP/IP chính thức được coi như một chuẩn đối với ngành
quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này.
Trong những năm 70, số lượng các mạng máy tính thuộc các quốc gia khác nhau đã
tăng lên, với các kiến trúc mạng khác nhau (cả về phần cứng lẫn giao thức truyền
thông), từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng, gây khó khăn cho
người sử dụng. Trước tình hình đó, vào năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO
đã cho ra đời mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (Reference Model
for Open Systems Interconnection - gọi tắt là mô hình OSI). Với sự ra đời của mô hình
OSI và sự xuất hiện của máy tính cá nhân, số lượng mạng máy tính trên toàn thế giới
đã tăng lên nhanh chóng. Đã xuất hiện những khái niệm về các loại mạng LAN,
WAN ARPANET được chia ra thành hai phần: phần thứ nhất dành cho quân sự,
được gọi là MILNET; phần thứ hai là một ARPANET mới, kết nối các mạng phi quân
sự, dành cho việc nghiên cứu và phát triển. Tuy nhiên hai mạng này vẫn được liên kết
với nhau nhờ giao thức liên mạng IP.
Tới tháng 11/1986 đã có tới 5089 máy tính được nối vào ARPANET, và đã xuất
hiện thuật ngữ “Internet”. Năm 1987, mạng xương sống (backborne) NSFnet (National
Science Foundation Network) ra đời với tốc độ đường truyền 1,5Mbps, nhanh hơn so
với tốc độ 56Kbps trong ARPANET thời kỳ đầu đã thúc đẩy sự tăng trưởng của
Internet. Mạng Internet dựa trên NSFnet đã được mở rộng ra ngoài biên giới của nước
15

Mỹ để phục vụ cho các mục đích thương mại toàn cầu. Đến năm 1990, quá trình
chuyển đổi sang Internet - dựa trên NSFnet kết thúc. NSFnet giờ đây cũng chỉ còn là
một mạng xương sống thành viên của mạng Internet toàn cầu. Nhiều doanh nghiệp đã
chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đó sau gần 20 năm hoạt động, ARPANET
không còn hiệu quả đã ngừng hoạt động vào khoảng năm 1990.
Với khả năng kết nối mở, Internet đã trở thành một mạng lớn nhất trên thế giới,

number được gán một giá trị ngẫu nhiên Y.
 Bước 3: Để hoàn tất quá trình thiết lập kết nối( 3 – way handshake) thì Client
phải gửi cho Server thêm một gói tin là ACK tới Server, với số sequence
16

number được gán là X+1, số acknowledgment được gán là Y+1 (số Y nhận của
Server) nhằm cho Server biết là đã thiết lập kết nối với Client hợp lệ.
Các kết nối sử dụng TCP có 3 giai đoạn: 1. Thiết lập kết nối; 2. Truyền dữ liệu;
3. Kết thúc kết nối.
TCP giải quyết nhiều vấn đề nhằm cung cấp cho ứng dụng sử dụng nó một
dòng dữ liệu đáng tin cậy, cụ thể là: 1. Dữ liệu đến đích đúng thứ tự; 2. Không có
lỗi (thật ra là các gói dữ liệu có lỗi được truyền lại); 3. Dữ liệu trùng lặp bị loại bỏ;
4.Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong việc truyền và nhận dữ liệu.
− UDP: là một trong những giao thức cốt lõi của bộ giao thức TCP/IP. UDP không
cung cấp sự truyền tin cậy và đảm bảo đúng thứ tự truyền nhận, các gói dữ liệu có
thể đến không đúng thứ tự hay bị mất mà không có thông báo cho bên gửi. Tuy
nhiên UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các ứng dụng truyền những file kích
thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Do bản chất không trạng thái nên UDP
hữu dụng trong việc trả lời các truy vấn nhỏ cho số lượng lớn người yêu cầu. UDP
hỗ trợ việc xây dựng các dịch vụ phổ biến như DNS, streaming media, VoiIP,
TFTP…
UDP không thực hiện quá trình bắt tay khi gửi và nhận thông tin, do đó được
gọi là connectionless (không kết nối). UDP không đảm bảo cho các tầng phía trên
rằng thông điệp đã được gửi thành công, đó là đặc điểm truyền không tin cậy. UDP
thích hợp với rất nhiều ứng dụng dựa vào một số đặc điểm được mô tả chi tiết hơn
như sau:
 Không cần thiết lập kết nối (No connection establishment): UDP không yêu cầu
quá trình thiết lập kết nối như TCP, do đó nó không làm chậm quá trình truyền
dữ liệu. Đó là lý do tại sao DNS lại chạy nhanh hơn khi sử dụng UDP (DNS có
thể chạy cả trên TCP lẫn UDP).

truyền thông đa phương tiện trên Internet người ta đã và đang áp dụng giải pháp thực
tế là sửa đổi và cải tiến chúng chứ không thay thế bằng các giao thức hoàn toàn mới.
Cho đến nay, các ứng dụng truyền thông multimedia sử dụng các giải pháp này đã làm
tăng chất lượng dịch vụ lên đáng kể, song vẫn còn nhiều hạn chế, đòi hỏi tiếp tục được
nghiên cứu, cải tiến. Chẳng hạn đối với các ứng dụng truyền audio/video được lưu trữ
trước thì độ trễ trung bình trong khoảng từ 5-10s là chấp nhận được, tuy nhiên ở những
thời điểm tắc nghẽn thì độ trễ có thể tăng đến mức không chấp nhận được. Đối với các
ứng dụng truyền thông đa phương tiện thời gian thực kiểu có tương tác, yêu cầu về độ
trễ và jitter còn cao hơn nữa, do đó các yêu cầu này thường không được đáp ứng.
Người ta đã đề xuất và áp dụng một số biện pháp để cải thiện chất lượng của các
ứng dụng truyền thông multimedia, như sau:
- Cơ chế loại bỏ jitter ở phía nhận
- Khôi phục các gói tin bị mất tại phía nhận
- Nén dữ liệu audio/video
- Sử dụng giao thức RTP ở tầng giao vận
Dưới đây là những hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa:
a. Tỉ lệ mất mát gói tin có thể rất lớn khi xảy ra tắc nghẽn
Chúng ta xem xét một UDP segment được tạo ra bởi ứng dụng một điện thoại
Internet. Nó được đóng gói trong một IP datagram và IP datagram được chuyển tới
phía nhận. Datagram được truyền trên mạng qua các bộ đệm trong các router. Nếu
một trong các bộ đệm của router đã đầy thì datagram sẽ không được nhận vào.
Trong trường hợp này, IP datagram bị loại bỏ và coi như bị mất, không tới được
phía nhận.
Sự mất mát gói tin có thể được loại bỏ bằng cách gửi gói tin bằng TCP. TCP có
cơ chế biên nhận nên sẽ truyền lại các gói tin bị mất. Tuy nhiên, cơ chế truyền lại
nói chung là không thể chấp nhận được đối với ứng dụng thời gian thực như là điện
18

thoại Internet bởi vì nó làm tăng độ trễ. Hơn nữa, theo cơ chế điều khiển tắc nghẽn
trong TCP, sau khi mất gói tin, tốc độ phát tại phía gửi có thể giảm tới mức thấp

một lượng lớn gói tin từ các nguồn khác đổ về làm đầy hàng đợi, gói tin thứ hai này
được xếp vào cuối hàng đợi và phải chờ một khoảng thời gian nhất định trước khi
được chuyển tiếp. Như vậy rõ ràng hai gói tin sẽ đến đích trong khoảng thời gian lớn
hơn 20ms (có thể lên tới vài giây hoặc nhiều hơn). Ngược lại, giả sử gói tin đầu tới
cuối hàng đợi (hàng đợi lúc đó hầu như rất đầy), gói tin thứ 2 tới hàng đợi đó và
ngay sau gói tin thứ nhất. Khi đó độ lệch thời gian hai gói đến đích sẽ nhỏ hơn
20ms.
19

Nếu phía nhận bỏ qua jitter và chạy ngay đoạn âm thanh ngay khi nhận được, kết
quả chất lượng âm thanh sẽ rất kém. Có thể loại bỏ jitter bằng các cách sau: đánh số
số tuần tự các gói tin, gán nhãn thời gian cho các gói tin, tạm dừng chạy.
1.2 Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS)
1.2.1 Một số thí dụ về truyền thông đa phương tiện
Với các ứng dụng truyền thống, dữ liệu là tĩnh (text, image…) có thể chấp nhận độ
trễ và độ thăng giáng lớn nhưng không chấp nhận sự mất mát dữ liệu. Trái lại, với các
ứng dụng truyền thông đa phương tiện, chủ yếu truyền dữ liệu audio, video chất lượng
ứng dụng thay đổi rất nhạy với độ trễ, biến thiên độ trễ và phụ thuộc vào một số tham
số mạng khác như băng thông, tỉ suất lỗi Để hạn chế sự tổn thất gói tin trong giới
hạn nhất định, ngoài các phương pháp đảm bảo QoS, các nhà sản xuất mạng đưa ra các
chuẩn CODEC, giải thuật bù tổn thất gói tin như che dấu một phần hoặc hoàn toàn,
các phương thức điều khiển lịch trình tái tạo gói tin của bộ đệm tái tạo tại đầu nhận.
Các ứng dụng đa phương tiện được sử dụng trên Internet ngày nay rất đa dạng, đòi hỏi
phải đảm bảo các thông số QoS ở mức độ khác nhau như:
− Các ứng dụng đa phương tiện dạng streaming đòi hỏi phải đảm bảo về thông
lượng.
− Dịch vụ điện thoại IP hoặc VoIP (Voice over IP) đòi hỏi một số giới hạn chặt về
trễ và biến thiên độ trễ.
− Dịch vụ hội nghị truyền hình (Video Teleconferencing – VTC) đòi hỏi biến thiên
độ trễ thấp.

và nội dung cần phải chính xác hoàn toàn. Do vậy đòi hỏi mạng không làm mất gói,
hoặc khi có xẩy ra mất gói thì phải có cơ chế truyền lại an toàn do vậy Email sử dụng
TCP.
Ứng dụng truyền file:
FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền một file từ một máy tính (host)
này tới tới một máy tính khác trên mạng Internet. Hình dưới diễn tả tổng quan về FTP

Hình 1.1: FTP truyền file giữa các hệ thống

Dịch vụ FTP có những yêu cầu giống với dịch vụ Email về chất lượng truyền dẫn,
nó không đòi hỏi nhiều về độ trễ hay jitter, các file có thể đến đích nhanh khi có nhiều
băng thông hay chậm khi băng thông bị hạn chế nhưng điều quan trọng là toàn bộ file
phải được nhận đầy đủ và không có lỗi. FTP cũng sử dụng giao thức TCP để khi có
mất gói hay lỗi gói thì có sự truyền lại.
1.2.1.2 Ứng dụng truyền dòng (Streaming) âm thanh, hình ảnh lưu trước
Trong các ứng dụng này, các client đưa ra yêu cầu các file âm thanh, hình ảnh nén
được lưu trữ trong máy chủ. Các file âm thanh được lưu trước có thể gồm thu thanh
bài giảng của một giáo sư, một bài hát, một bản giao hưởng, nội dung từ một kênh
radio quảng bá, hoặc một đoạn ghi âm lịch sử. Các file video được lưu trước có thể
gồm có các video về một bài giảng của giáo sư, đủ một bộ phim, các chương trình tivi
đã ghi lại từ trước, phim tài liệu, các hình ảnh về các sự kiện lịch sử, các clip nhạc hình
hay hoạt hình. Có ba đặc tính quan trọng để phân biệt các lớp ứng dụng này.
Stored Media: các nội dung media đã được ghi trước và được lưu tại máy chủ. Do
vậy, người dùng có thể tạm dừng, tua lại và tua nhanh cũng như chọn điểm xem của
21

chương trình. Thời gian từ khi một client đưa ra yêu cầu đến khi hình ảnh hiện ra tại
client vào khoảng 1 tới 10 giây là có thể chấp nhận được.
Streaming: Máy khách bắt đầu hiển thị các âm thanh hình ảnh sau khi nó nhận
được một phần của file từ máy chủ. Có nhiều sản phẩm phần mềm phục vụ cho

kết nối nhóm thời gian thực, các dịch vụ chuyển hướng, định danh người gọi, lọc
người gọi và nhiều dịch vụ khác. Hiện nay đã có nhiều sản phẩn điện thoại Internet.
Với các video tương tác hay còn gọi là hội nghị truyền hình thì cũng có nhiều sản
phẩm khác nhau, thí dụ NetMeeting của Microsoft. Chú ý rằng, đối với các ứng dụng
âm thanh hình ảnh tương tác, một user có thể nói hoặc di chuyển bất cứ lúc nào. Với
một cuộc hội thoại tương tác giữa nhiều người, trễ từ lúc một người nói và di chuyển
cho tới khi hành động đó được chuyển tới đầu nhận nên nhỏ hơn một vài trăm ms. Với
22

âm thanh, độ trễ nhỏ hơn 150ms là không thể cảm nhận được đối với người nghe. Độ
trễ từ 150ms tới 400ms là có thể chấp nhận được, và độ trễ lớn hơn 400ms là có thể
dẫn đến cuộc hội thoại mà các bên không hiểu nhau nói gì.
1.2.1.5 Ví dụ về điện thoại VoIP
Tầng IP cung cấp các dịch vụ best-effort, không đảm bảo bất cứ điều gì về độ trễ
end-to-end của các gói, biến động trễ hay việc mất gói trong luồng dữ liệu.
Các ứng dụng đa phương tiện tương tác thời gian thực, như là điện thoại Internet và
hội nghị truyền hình thời gian thực thường rất nhạy cảm với thời gian trễ gói tin, biến
thiên độ trễ (jitter) và mất gói. Chính vì vậy cần phải có các kỹ thuật để đảm bảo các
ứng dụng âm thanh, hình ảnh khi truyền qua mạng mà các giá trị về trễ, jitter và mất
gói không vượt quá mức quy định. Chúng ta đề cập chi tiết đến ứng dụng điện thoại
Internet – VoIP dưới đây.
a. Khái niệm VoIP
VoIP viết tắt bởi Voice over Internet Protocol, hay còn được gọi dưới các tên khác
như: Internet telephony, IP Telephony, Broadband telephony, Broadband Phone và
Voice over Broadband.
VoIP là một công nghệ cho phép truyền âm thanh thời gian thực qua Internet, sử
dụng giao thức IP. Trong đó tín hiệu âm thanh (voice signal) từ nguồn âm sẽ được
chuyển đổi thành các gói dữ liệu (data packets) IP, sau khi đến bên nhận lại được
chuyển thành tín hiệu âm thanh để phát ra cho người nhận. VoIP sử dụng kỹ thuật số
và yêu cầu kết nối băng thông tốc độ đủ cao như của đường truyền DSL hoặc cáp.

− VoIP server : là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật cho
các cuộc gọi VoIP.
 Trong mạng H.323 chúng được gọi là gatekeeper.
 Trong mạng SIP các server được gọi là SIP server.
− IP network: là mạng sử dụng giao thức IP, thường là Internet.
End user equipments: Softphone và máy tính cá nhân bao gồm 01 headphone,
01 phần mềm và 01 kết nối Internet. Các phần mềm miễn phí phổ biến như Skype,
Ekiga, GnomeMeeting, Microsoft Netmeeting, SIPSet, Có thể sử dụng điện thoại
thông thường nối với một IP adapter để kết nối với VoIP server. Adapter là 01
thiết bị có ít nhất 01 cổng RJ11 (để gắn với điện thoại) , RJ45 (để gắn với đường
truyền Internet hay PSTN) và 01 cổng cắm nguồn.

d. Phương thức hoạt động
VoIP truyền tín hiệu tiếng nói thông qua mạng IP. Do vậy, trước hết giọng nói
(voice) sẽ phải được chuyển đổi thành dòng bit và dòng bit này được đóng gói thành
các packet để sau đó được truyền tải qua mạng IP và cuối cùng sẽ được chuyển lại
thành tín hiệu âm thanh đến người nghe ở bên nhận.
Tiến trình hoạt động của VoIP thông qua 2 bước:
Bước 1: Thiết lập cuộc gọi (Call Setup): trong quá trình này , người gọi sẽ phải xác
định vị trí (thông qua địa chỉ của người nhận) và yêu cầu một kết nối để liên lạc với
người nhận. Khi địa chỉ người nhận được xác định là tồn tại trên các proxy server thì
các proxy server giữa hai người sẽ thiết lập một cuộc kết nối cho quá trình trao đổi dữ
liệu voice.
Bước 2 Xử lý dữ liệu tiếng nói (Voice data processing): Tín hiệu giọng nói
(analog) sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu số (digital) bằng cách lấy mẫu và lượng tử
hóa, sau đó được nén lại nhằm tiết kiệm băng thông đường truyền sau đó sẽ được mã
hóa (tính năng bổ sung nhằm tránh các bộ phân tích mạng _sniffer ). Các mẫu bit tín
hiệu tiếng nói (voice samples) sau đó sẽ được đưa vào các gói dữ liệu để được vận
chuyển trên mạng. Giao thức dùng cho VoIP thường là RTP (Real-Time Transport
Protocol). Một gói tin RTP có các trường ở phần tiêu đề chứa dữ liệu cần thiết cho

Từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng, công việc đảm bảo QoS cho các dịch
vụ mà họ cung cấp cho người sử dụng là thực hiện các biện pháp để duy trì các mức
QoS theo nhu cầu, với cơ sở hạ tầng mạng hiện có, thỏa mãn các tiêu chuẩn như độ tin
cậy, tính bảo mật và băng thông với thời gian trễ chấp nhận được
Với các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao như nghe nhạc, xem phim trực
tuyến, VoIP,… được truyền trên mạng thì quá trình phát và nhận theo thời gian thực
đòi hỏi phải triển khai một mạng có hỗ trợ việc đảm bảo chất lượng dịch vụ. ATM
(Asynchronous Transfer Mode) là một giao thức được thiết kế để có thể triển khai thực
hiện đảm bảo chất lượng dịch vụ ở nhiều mức. Việc triển khai chất lượng dịch vụ sử
dụng mạng IP đòi hỏi phải có thêm một số dịch vụ như dành trước tài nguyên, sử dụng
giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol), cho phép băng thông có thể được
đăng ký để dành trên những thiết bị mạng trung gian như bộ định tuyến.
25

Với những phân tích nêu trên, có thể định nghĩa chất lượng dịch vụ dựa trên hai
quan điểm: chất lượng dịch vụ theo quan điểm đánh giá của người sử dụng cuối và
chất lượng dịch vụ theo quan điểm mạng. Đối với người sử dụng, chính là sự thỏa mãn
về chất lượng dịch vụ người đó nhận được từ nhà cung cấp mạng cho một loại hình
dịch vụ hoặc một ứng dụng mà người đó thuê bao. Ví dụ: dịch vụ thoại, video hoặc
truyền dữ liệu, Với quan điểm mạng, thuật ngữ chất lượng dịch vụ là các cơ chế,
công cụ đảm bảo cho các mức dịch vụ khác nhau thỏa mãn các tiêu chuẩn như độ tin
cậy, tính bảo mật cao, băng thông đủ lớn với thời gian trễ cần thiết cho một ứng dụng
đặc biệt nào đó.
Thông thường, mạng thường phải truyền tải nhiều loại gói tin với các yêu cầu về
hiệu năng là khác nhau. Có thể loại gói tin đó là rất quan trọng trong dịch vụ này
nhưng lại không quá quan trọng trong dịch vụ khác. Vì thế một cơ chế đảm bảo chất
lượng dịch vụ được triển khai trong một mạng phải xem xét đến sự xung đột các yêu
cầu về hiệu năng và cân bằng các yếu tố khác nhau để đạt được sự kết hợp tốt nhất
giữa chúng.
1.2.3 Yêu cầu QoS cho truyền thông đa phương tiện