ĐỀ TÀI “ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT
LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
VOIP”
CHƯƠNG III
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
VoIP

Trễ thuật toán:
Thuật toán nén căn cứ vào đặc điểm của tín hiệu thoại để xử lý các mẫu
thoại với mỗi mẫu thứ N sử dụng thuật toán nén có thể dự đoán mẫu tiếp theo thứ
N+1 như thế nào một cách khá chính xác. Việc xử lý này cũng gây ra trễ gọi là trễ
thuật toán và phụ thuộc vào độ dài của khối tin cần nén.
Tất nhiên việc này lặp lại nhiều lần ví dụ như các khối N+1, N+2 Thông
thường với mỗi cuộc thoại nó thêm vào 5 ms đối với trễ tổng trên liên kết. Với mỗi
bộ mã hoá khác nhau thì sử dụng một thuật toán nén khác nhau do đó thời gian trễ
thuật toán với từng bộ mã hoá cụ thể cũng khác nhau:
Trế thuật toán đối với G 726 là 0ms
Trế thuật toán đối với G 729 là 5ms
Trế thuật toán đối với G 723.1 là 7.5ms
Nói chung thời gian trễ bộ mã hoá được tính như sau:
Trễ Coder = (Trễ thời gian nén trên mỗi khối +Trễ thời gian giải nén trên
mỗi khối)* (Số khối trên một khung) + thời gian trễ thuật toán
Với bộ mã hoá G729 ta có thể tính được thời gian trễ codec = 10 +1*3+5 = 18 ms.
b. Trễ do mã hoá
Các bộ mã hoá thoại hiện đại hoạt động dựa trên việc tập trung các mẫu
thoại thành khung. Mỗi khung tín hiệu thoại đầu vào (gồm các mẫu thoại) được xử
lý thành các khung bị nén. Không thể tạo ra các khung thoại đã được mã hoá cho
đến khi tất cả các mẫu thoại của khung được tập trung đầy đủ trong bộ mã hoá. Do
đó có trễ khung xảy ra trước khi việc xử lý bắt đầu. Ngoài ra, nhiều bộ mã hoá
cũng xem xét các khung tiếp theo để cải thiện hiệu quả nén. Chiều dài của quá
trình xem xét này gọi là thời gian look – ahead của bộ mã hoá, lượng trễ này cũng

 Trễ node, là trễ do bộ định tuyến thực hiện việc xếp hàng và xử lý các
gói.
 Trễ giao thức là trễ do các cơ chế khác nhau của mỗi giao thức, ví dụ
như giao thức TCP có phát lại các gói tin, hay trễ truy cập mạng (giao
thức Ethernet).
 Trễ Gateway tạo ra do việc liên kết giữa các mạng phải có thời gian
xử lý tại Gateway.
Trễ truyền dẫn mạng có thể được bỏ qua trong mạng PSTN, đối với mạng IP
trễ này rất lớn, do đó không thể bỏ qua.
f. Trễ tổng trung bình
Nhìn chung trễ tổng bao gồm tất cả các loại trễ trên cộng lại, trong mô hình
E trễ tổng trung bình từ miệng người nói đến tai người nghe được đặc trưng bởi
tham số trễ Ta. Hình sau mô tả quan hệ giữa độ trễ tổng và giá trị R trong mô hình
E:
600
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
T1211140-99

3.3 Một số công nghệ đo kiểm chất lượng thoại hiện nay
Theo phương pháp truyền thống, đo kiểm chất lượng thoại liên quan tới việc
so sánh các dạng sóng trên màn hình, đo kiểm tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm và tổng
méo hài (THD) giữa chúng. Những phương pháp này cùng các phương pháp đo
kiểm tuyến tính khác chỉ thực sự hữu dụng trong một số trường hợp nhất định do
chúng quan niệm rằng những biến đổi trong dạng sóng tín hiệu thoại đại diện cho
những tín hiệu méo không mong muốn. Những phương pháp này cũng giả định
rằng các kênh điện thoại về bản chất là tuyến tính. Tuy nhiên trong các mạng VoIP
cũng như các mạng thoại gói khác, đặc biệt là khi sử dụng các bộ mã hóa - giải mã
(Codec) tốc độ bít thấp như G.729 và G.723, cả việc bảo toàn dạng sóng cũng như
tính tuyến tính của kênh thoại đều không được giả định. Các bộ Codec này cố gắng
tái tạo lại âm thanh chủ quan của tín hiệu hơn là hình dạng của dạng sóng âm thoại.
Như đã trình bày, bản chất chuỗi và nhạy cảm với thời gian của các mạng chuyển
mạch gói yêu cầu cần phải có các phương pháp đo kiểm khác thích hợp hơn. Cuối
cùng do tính quan trọng ngày càng cao của chúng, chất lượng hoạt động của các bộ
hủy tiếng vọng, phát hiện sự tồn tại của thoại (VAD) và các quá trình khác cần
phải được đo kiểm một cách trực tiếp.
Để phân tích xem liệu một mạng IP có thể hỗ trợ VoIP hay không thì phải
đánh giá tính hiệu quả QoS của mạng đó. Đặc biệt, những vấn đề cần quan tâm sẽ
như sau:
- Mạng có thể phân biệt lưu lượng VoIP với các loại lưu lượng khác như thế
nào ?
- Trong trng hp tc nghn mng, t l mt gúi ca thoi nh th no so
vi d liu ?
- Thi gian tr trung bỡnh m cỏc gúi thoi phi chu l bao nhiờu ?
- Jitter trung bỡnh bng bao nhiờu ?
- Mng cú th c m rng hay khụng nu cú mt s lng ln cỏc lung ?
Hng lot cỏc phộp o th sau ó c thit k nghiờn cu phm cht ca
cỏc h thng u tiờn hoỏ chung trong cỏc b nh tuyn. Hỡnh 2-13 trỡnh by cu
hỡnh o th.

nối liên tiếp đã được cấu hình là 500 kbps. Do lưu lượng đi tới từ một cửa Ethernet
10 Mbps cho nên tắc nghẽn bắt đầu xảy ra khi tải đầu vào vượt quá khoảng 6%
(điểm tắc nghẽn thay đổi tuỳ thuộc vào kích thước gói). Chẳng hạn, bằng việc sử
dụng các gói kích thước 200 byte - bao gồm cả phần mào đầu và FCS - tốc độ gói
tối đa trên mạng Ethernet 10 Mbps sẽ là 5682 gói/s. Nếu tải là 6%, tốc độ khung sẽ
là 341 gói/s. Bằng việc sử dụng giao thức đóng gói PPP trên một tuyến nối WAN,
tốc độ bit sẽ là 573 kbps chỉ hơi vượt ra ngoài dung lượng của tuyến. Điểm tắc
nghẽn sẽ xuất hiện ngay khi các khung dài hơn được sử dụng). Nếu băng thông
WAN đã thay đổi, điểm tắc nghẽn cũng có thể thay đổi.

Router Router
PhÇn mÒm IP
Bé ®Þnh tuyÕn
víi mo®un tho¹i
Bé ®Þnh tuyÕn
víi mo®un tho¹i
PRA PRA
Abacus

3% 0,8 1,9 3,0

Với 0% mất khung, G.711 có một điểm PSQM bằng 0 biểu thị méo tín hiệu
rất ít hoặc không có méo. Với G.729, do tốc độ bit là 8 kbps, nó đưa vào một độ
méo tín hiệu nào đó ngay cả khi không có mất khung. Tuy nhiên, ảnh hưởng của
mất khung tới cả hai thuật toán mã hóa là có thể so sánh được. Mất khung 1% làm
cho một PSQM tăng lên 0,4 đối với G.711 và 0,5 đối với G.729. Tương tự như vậy
mất khung 3% làm PSQM tăng lên 1 và 1,1 tương ứng cho G.711 và G.729.
Cũng các phép đo thử như vậy được lặp lại một lần nữa, lần này sẽ không có
mất khung bởi vì các chướng ngại do trễ khác nhau được đưa vào. Đầu tiên, có thời
gian trễ 50 ms, và cuối cùng sử dụng một Jitter 100 ms. Bảng 3.7 tóm lược các kết
quả:
Bảng 3.7 : Kết quả đo thử.

Thuật toán
mã hóa
Mất khung
PSQM
Nhỏ nhất Trung bình Lớn nhất

G.711
50 ms 0 0,3 1,3
50 ms jitter 0 0,2 2,2
100 ms jitter 0 0,6 2,8
G.729
50 ms 0,7 0,8 2,2
50 ms jitter 0,7 0,9 2,7
100 ms jitter 0,7 1,3 2,8

Các kết quả đo thử này cho thấy trễ 50 ms và Jitter 50 ms có tác động nhỏ

chặt chẽ, kết quả đo phải được phân tích một cách kỹ lưỡng và toàn bộ quá trình
này cần phải được lặp lại khi có thiết bị mới hay phương pháp mã hoá thoại mới
được phát triển. Do đó, làm sao để độ trung thực có thể được đo kiểm theo một
phương pháp có thể lặp lại, khách quan, và với một chi phí hợp lý?
3.3.1.2 PSQM
Một trong những phương pháp đó là PSQM, được miêu tả rõ trong khuyến
nghị P.861 của ITU-T. Ðầu tiên được thiết kế để đánh giá các bộ mã hóa - giải mã
thoại, thuật toán PSQM đưa ra một phương pháp mà qua đó tín hiệu thoại trong
băng tần từ 300-3400 Hz có thể được đo kiểm một cách khách quan cho méo, ảnh
hưởng của tạp âm, và tính trung thực toàn cục trong nghe hiểu. Như vậy hiểu một
cách đơn giản, PSQM là một người nghe tự động.
PSQM đánh giá chất lượng của các tín hiệu thoại theo cùng cách mà các bộ
Codec mã hoá và giải mã tín hiệu thoại thực hiện. Nó xác định xem khi nào thì một
tín thoại riêng biệt bị méo dựa trên quan điểm của người nghe, khi nào thì cảm
thấy khó chịu và khó hiểu với một tín hiệu méo. Ðể làm được điều này, PSQM sử
dụng một tín hiệu thoại rõ ràng và so sánh nó với một phiên bản méo ít hơn hoặc
nhiều hơn với phương pháp trọng số phức (complex weighting) quan tâm tới yếu tố
quan trọng trong nhận thức âm thoại là gì, ví dụ như sinh lý của tai người và các
yếu tố nhận thức liên quan tới người nghe dường như hay chú ý tới gì. PSQM đem
lại một chỉ số tương đối, chỉ ra sự khác biệt giữa tín hiệu méo và tín hiệu gèc đứng
trên quan điểm của người nghe thông qua thuật toán. PSQM chỉ ra âm thoại méo
có chất lượng tốt hơn hay tồi hơn tín hiệu nguyên thuỷ. Với PSQM, chỉ số méo đưa
ra tương ứng rất gần với chỉ số thống kê của một số lượng lớn người phản ứng
trong cùng một tình huống đo kiểm (ví dụ MOS).
PSQM đầu tiên được thiết kế đặc biệt cho chất lượng hiểu của âm thoại khi
bị ảnh hưởng bởi các bộ Codec nén thoại. Tuy nhiên với một số tác động như mất
gói xảy ra trên mạng truyền số liệu, không được phản ánh một cách đầy đủ trong
các chỉ số PSQM. Do đó, một phiên bản tăng cường cho PSQM gọi là PSQM+ đã
được phát triển để tương quan hơn với các chỉ số MOS trong trường hợp có những
trục trặc trong quá trình hoạt động của mạng.

kiểm. Sau đó bằng các kỹ thuật xử lý tín hiệu số, tín hiệu thu được cùng với tín
hiệu ban đầu cùng được phân tích để xác định trễ từ đầu cuối đến đầu cuối. Phương
pháp này được gọi là MLS tương quan chéo tiêu chuẩn hoá, sử dụng một tín hiệu
đo kiểm với âm thanh rất giống với nhiễu trắng, trên thực tế nó có rất nhiều các đặc
tính giống với nhiễu trắng. Tuy nhiên khác với nhiễu trắng, tạp âm MLS (dãy có
chiều dài tối đa) là một mẫu tạp âm khả lặp và khả đoán tăng cường khả năng tính
toán phân tích.
Sử dụng phương pháp này, giá trị trễ tính toán thực ra là một tập con của
thông tin thu được. Trễ tính toán theo phương pháp này chính xác hơn rất nhiều,
đem lại kết quả với độ phân giải cao hơn và khả năng chịu tạp âm cao hơn so với
các phương pháp âm thanh.
3.3.3 Đo kiểm tiếng vọng
Trong đo kiểm tiếng vọng, đầu tiên cần phải xác định đặc tính của cường độ
tiếng vọng và trễ tiếng vọng. Bên cạnh đó cũng cần phải xác định xem các bộ huỷ
tiếng vọng giải quyết với tiếng vọng có tốt không. Cuối cùng, sẽ là rất hữu dụng
nếu đánh giá được mức độ khó chịu mà tiếng vọng gây ra cho người dùng của hệ
thống điện thoại. Các khía cạnh này sẽ lần lượt được làm rõ dưới đây:
3.3.3.1 Xác định đặc tính tiếng vọng
Xác định đặc tính tiếng vọng hầu như luôn liên quan tới đo lường cường độ
tiếng vọng và trễ của tiếng vọng. Năng lượng mà một tiếng vọng bị suy hao tới tai
người nghe thường được gọi là suy hao tiếng vọng phản hồi ERL. ERL là một
tham số rất quan trọng do rất nhiều các bộ triệt tiếng vọng không có khả năng làm
việc với các tiếng vọng chưa bị suy hao ở một mức độ nhất định nào đó. Bên cạnh
đó trễ của tiếng vọng cũng phải nằm trong một khung thời gian nhất định để các bộ
triệt tiếng vọng có thể xử lý tín hiệu một cách hiệu quả. ERL và trễ tiếng vọng là
các tham số cần phải cân nhắc trong thiết kế mạng truy nhập và có một ảnh hưởng
sâu sắc tới dạng và cấu hình của bộ huỷ tiếng vọng được sử dụng. Việc nắm vững
các đặc tính tiếng vọng giúp đưa ra được một quyết định đúng đắn trong việc chọn
bộ huỷ tiếng vọng hay thiết kế lại mạng truy nhập để giải quyết những vấn đề trễ
đặc thù của mạng.