Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tel. (84-4) 36241394, Fax. (84-4) 36241394
Website: pdu.vn, E-mail: [email protected]

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỀ TÀI :

Dịch vụ VoIP và giải pháp nâng cao chất
lượng dịch vụ thoại trong mạng NGN
GVHD : ThS. VŨ THỊ NHÀI
SVTH : ĐINH ĐĂNG ĐỊNH
MSSV : 507102013
Hà Nội, 5/2011
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU 13
1.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG NGN 4
1.3.1. Lớp ứng dụng/dịch vụ 8
1.3.2. Lớp điều khiển 8
1.3.3. Lớp chuyển tải dịch vụ 8
1.3.4. Lớp truy nhập dịch vụ 8
1.3.5 Lớp quản lý 9
1.4. CÁC DỊCH VỤ CHÍNH TRONG NGN: 9
1.4.1. Dịch vụ thoại (Voice telephony) 10
1.4.5. Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing). .11

3.1.1. Trễ ( Delay) 72
3.1.2. Jitter 76
3.1.3. Sai thứ tự (Miss Order) 77
3.1.4. Mất gói (Lost Packet) 78
3.1.5. Vọng (Echo) 81
3.2. GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THOẠI 82
3.2.1. Mô hình chất lượng dịch vụ cho mạng IP 82
3.2.1.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 83
3.2.1.2. Dịch vụ tích hợp (IntServ) 83
3.2.1.3. Dịch vụ DiffServ 86
3.2.2. Nâng cao chất lượng cho dịch vụ VoIP 88
3.2.2.1. Các công cụ xử lý tắc nghẽn trên hàng đợi 89
3.2.2.2. Các cơ cấu nâng cao hiệu quả đường truyền 92
3.2.2.3. Báo hiệu chất lượng dịch vụ (quyền ưu tiên IP và RSVP) 94
KẾT LUẬN 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACELP Algebraic CELP Bảng mã đại số
ACF Admission ConFirm Xác nhận đăng nhập
ACK ACKnowledgment Xác nhận đáp ứng
ADPCM Adaptive Delta PCM Điều chế xung mã vi sai
ANSI
American National Standards
Institute
Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ
API
Application Programming
Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
ARJ Admission ReJect Từ chối yêu cầu đăng nhập

Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước
FIFO
Queuing
First In First Out Queuing Xếp hàng vào trước ra trước
FIN FINal Bít đánh dấu segment cuối cùng
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file
GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper
GK GateKeeper Gatekeeper
GQOS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ
GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper
GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper
GW GateWay Gateway
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
ICF Information ConFirm Xác nhận thông tin
ICMP
Internet Control Message
Protocol
Giao thức bản tin điều khiển
Internet
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPX Internetwork Protocol Exchange
Chuyển đổi giao thức
Internetwork
IRJ Information ReJect Từ chối yêu cầu thông tin
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
IRQ Information ReQuest Yêu cầu thông tin

MTU Maximum Transfer Unit
Kích thước tối đa của một đơn vị
truyền tải
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
OSI Open System Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mở
OSPF Open Shortest Path First Mở đường ngắn nhất đầu tiên
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm
PQ Priority Queuing Xếp hàng theo mức ưu tiên
PSH PuSH Bít PUSH
PSTN
Public Switching Telephone
Network
Mạng điện thoại công cộng
PSVQ Predictive Split Vector Quantizer Lượng tử hoá vectơ phân chia dự
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
báo
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RAS Register Admission Status
Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng
thái
RCF Registration ConFirm Xác nhận đăng ký
RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến
RRJ Registration ReJect Từ chối đăng ký
RRQ Registration ReQuest Yêu cầu đăng ký
RTCP Real Time Control Protocol
Giao thức điều khiển thời gian
thực

SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau

6
Hình 1.2: Hy vọng của NGN

7
Hình 1.3: Cấu trúc phân lớp trong mạng NGN

7
Hình 1.4: Một số dịch vụ NGN điển hình

10
Hình 1.5: Dịch vụ VPN

11
Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của VoIP trên NGN

17 Hình 2.2: Đầu cuối H.323 trên mạng chuyển mạch gói

21
Hình 2.3: Hệ thống chuẩn H.323 và các thành phần

Hình 2.12: Sơ đồ tổng thể mạng thế hệ mới NGN – VNPT
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông

45
Hình 2.13: Các lớp của mạng Surpass.

46
Hình 2.14: Mô hình Virtual Trunking với 1 Softswitch

50
Hình 2.15: Các bản tin trao đổi trong mô hình 1 Softswitch

50
Hình 2.16: Mô hình trung kế ảo với 2 Softswitch

51
Hình 2.17: Các bản tin trao đổi trong mô hình 2 Softswitch

52
Hình 2.18: Trung kế ảo trong SURPASS NGN

54
Hình 2.19: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 trên NGN

54
Hình 2.20: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi VoIP 171 từ Đà Lạt đi Vũng Tàu

56
Hình 2.21: Sơ đồ thiết lập cuộc gọi 1719


67
Hình 2.31: Cấu trúc mạng cho thoại VoIP với Media Gateway HiG120069
(kết nối với PSTN bằng giao tiếp quang 155Mb/s)
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông

69

Hình 2.32: Kết nối mạng NGN VTN với mạng băng rộng MAN

70
Hình 3.1: Các nguồn gây trễ

72
Hình 3.2: Mối quan hệ giữa chất lượng thoại và độ trễ

72
Hình 3.3: Quá trình đóng khung

73
Hình 3.4: Cấu trúc gói tin thoại IP

74
Hình 3.5: Hiện tượng Jitter

75
Hình 3.6: Miss Order, gói tin 2 phát trước lại tới sau gói tin 3

76


89
Hình 3.17: Mô hình quản lý hàng đợi PQ

90
Hình 3.18: Khuôn dạng gói tin thoại CRTP

91
SVTH: Đinh Đăng Định
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
Hình 3.19: Bit ToS trong tiêu đề IP

93
Hình 3.20: RSVP tương tác với các Module

94
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Chức năng các thành phần của kiến trúc SIP

31

Bảng 2.2: Các yêu cầu SIP

32
Bảng 2.3: Các đáp ứng SIP

33
Bảng 3.1: Kích thước khung của một số bộ mã hoá

73

mạng NGN” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục đích của đồ án là tìm hiểu
về dịch vụ VoIP, đi sâu vào các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng
SVTH: Đinh Đăng Định
1
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
dịch vụ VoIP như trễ, mất gói, jitter đồng thời đưa ra một số biện pháp khắc
phục.
Nội dung chi tiết bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về NGN: Định nghĩa, đặc điểm, cấu trúc và
dịch vụ trên NGN - nền tảng triển khai VoIP.
Chương 2: VoIP trên mạng NGN: Đề cập đến cấu trúc, các giao
thức, lợi ích, thách thức của VoIP cũng như việc triền khai VoIP tại nước ta
hiện nay.
Chương 3: Giải pháp nâng cao chất lượng thoại: Đánh giá các yếu
tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ thoại bao gồm: trễ, jitter, mất gói…đồng
thời đưa ra một số mô hình cải thiện chất lượng dịch vụ.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình làm đồ án, xong đồ án
chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em rất mong được sự giúp
đỡ, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và các bạn trong ngành Điện tử – Viễn
thông để đồ án của em ngày một hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn
các thầy, cô giáo trong ngành Điện tử – Viễn thông và đặc biệt là sự hướng
dẫn, chỉ bảo tận tình của Cô giáo ThS. Vũ Thị Nhài đã giúp đỡ em trong
suốt quá trình làm đồ án để em hoàn thành tốt bản đồ án này.

Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2011
Sinh viên
Đinh Đăng Định
SVTH: Đinh Đăng Định
2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông

Với sự hội tụ mạng chuyển từ tích hợp các mạng đơn dịch vụ theo chiều
dọc sang mạng đa dịch vụ cấu trúc theo các lớp ngang, mạng NGN có những
đặc điểm và khả năng chính như sau:
• Một trong các đặc tính chính của NGN là tách riêng các dịch vụ và
mạng, cho phép đưa chúng ra một cách riêng biệt và phát triển độc
lập. Do đó trong các cấu trúc NGN đưa ra có sự phân chia rõ ràng
giữa các chức năng của dịch vụ và các chức năng truyền tải. NGN cho
phép cung cấp cả các dịch vụ đang tồn tại và các dịch vụ mới không
phụ thuộc vào mạng và kiểu truy nhập được sử dụng.
• NGN sẽ phải cung cấp các năng lực (cơ sở hạ tầng, các giao thức )
để có thể tạo ra, phát triển và quản lý tất cả các loại dịch vụ đã hoặc sẽ
có. Các dịch vụ trên có thể là Multimedia (audio, visual,
audiovisual…), Unicast, Boadcast, nhắn tin, dịch vụ truyền dữ liệu
đơn giản, yêu cầu/ không yêu cầu thời gian thực, nhạy cảm với trễ hay
chấp nhận trễ, hoặc yêu cầu độ rộng băng thông khác nhau từ vài
kbit/s tới hàng trăm Mbit/s. Trong mạng NGN các dịch vụ tuỳ biến
theo khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng quan trọng.
NGN sử dụng giao diện lập trình ứng dụng API (Application
Programme Interface) để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý các dịch
vụ.
• Trong NGN, các thực thể chức năng điều khiển hoạt động, các phiên,
các tài nguyên, phân phát dịch vụ, bảo mật, có thể được phân tán
khắp cơ sở hạ tầng mạng bao gồm cả các mạng đang tồn tại và mạng
mới. Mạng NGN liên kết hoạt động với các mạng đang tồn tại như
PSTN, ISDN và GSM qua các Gateway.
SVTH: Đinh Đăng Định
4
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
• NGN hỗ trợ cả các thiết bị đầu cuối nhận biết NGN và các dịch vụ
đang tồn tại. Vì thế, các thiết bị kết nối tới NGN bao gồm các thiết bị

đầu cuối đến đầu cuối cho các loại dịch vụ khác nhau, vấn đề tương quan lỗi,
tính cước, an ninh… đều phức tạp hơn. Mặt khác, sự tách biệt giữa mạng và
dịch vụ, giữa chức năng kết nối truyền tải và chức năng điều khiển dịch vụ
cho phép đơn giản hơn việc quản lý mạng nhờ dữ liệu liên quan đến cuộc
gọi và các dữ liệu logic phức tạp khác được tập trung, triển khai nhanh các
loại hình dịch vụ khác nhau.
Hiện nay, có nhiều hãng cung cấp thiết bị đưa ra các mô hình khác
nhau nhằm thỏa mãn các yêu cầu của mạng NGN: Alcatel với E10MM,
Ericsson với ENGINE, Siemens với SURPASS…

SVTH: Đinh Đăng Định
6
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau
Hy vọng của NGN:

Hình 1.2: Hy vọng của NGN
1.3. CẤU TRÚC MẠNG NGN
Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truy nhập dịch vụ
(service access layer), lớp chuyển tải dịch vụ (service transport/core layer),
lớp điều khiển (control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service
layer) và lớp quản lý (management layer).
SVTH: Đinh Đăng Định
7
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
Hình 1.3: Cấu trúc phân lớp trong mạng NGN
1.3.1. Lớp ứng dụng/dịch vụ
Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ
mạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia
tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển Hệ thống ứng dụng

Hầu hết các dịch vụ truyền thống là các dịch vụ dựa trên cơ sở truy nhập/
truyền dẫn/ định tuyến/ chuyển mạch, dựa trên cơ sở khả năng kết nối/ tài
nguyên và điều khiển phiên, và các dịch vụ giá trị gia tăng khác. NGN có
khả năng cung cấp phạm vi rộng các loại hình dịch vụ, bao gồm:
 Các dịch vụ tài nguyên chuyên dụng như: cung cấp và quản lý
các bộ chuyển mã, các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm,
các thư viện nhận dạng tiếng nói,…
 Các dịch vụ lưu trữ và xử lý như: cung cấp và quản lý các đơn
vị lưu trữ thông tin về thông báo, file servers, terminal servers,
nền tảng hệ điều hành (OS platforms),…
 Các dịch vụ trung gian như: môi giới, bảo mật, bản quyền,…
 Các dịch vụ ứng dụng cụ thể như: các ứng dụng thương mại,
các ứng dụng thương mại điện tử,…
 Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môi
giới nội dung thông tin như: đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông
tin,
 Các dịch vụ interworking dùng để tương tác với các dịch vụ
khác, các ứng dụng khác, các mạng khác, các giao thức hoặc
các định dạng khác như chuyển đổi EDI (Electronic Data
Interchange).
 Các dịch vụ quản lý, bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch
SVTH: Đinh Đăng Định
9
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
vụ và mạng truyền thông.
Sau đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin rằng nó sẽ chiếm vị trí quan
trọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từ
thoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp như Thực tế ảo phân
tán (Distributed Virtual Reality) nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế
hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.

Cung cấp các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho
thương mại và các khách hàng. Ví dụ nhà cung cấp mạng công cộng có thể
SVTH: Đinh Đăng Định
11
Đồ án tốt nghiệp Đại học Phương Đông
cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng ( chẳng hạn như làm chủ một trang
web, lưu trữ/ bảo vệ/ dự phòng các file số liệu hay chạy một ứng dụng tính
toán). Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng có
thể chung cấp các dịch vụ thương mại cụ thể (như hoạch định tài nguyên
công ty (ERPEnterprise Resource Planning), dự báo thời gian, hóa đơn
chứng thực,…) với tất cả hoặc một phần các lưu trữ và xử lý xảy ra trên
mạng. Nhà cung cấp dịch vụ có thể tính cước theo giờ, ngày, tuần,… hay
theo phí bản quyền đối với dịch vụ.
1.4.6. Bản tin hợp nhất (Unified Messaging)
Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voice mail, email, fax mail, pages qua các
giao diện chung. Thông qua các giao diện này, người sử dụng sẽ truy nhập
(cũng như được thông báo) tất cả các loại tin nhắn trên, không phụ thuộc vào
hình thức truy nhập (hữu tuyến hay vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vô
tuyến). Đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi lời nói sang file văn bản và ngược lại
được thực hiện ở server ứng dụng cần phải được sử dụng ở dịch vụ này.
1.4.7. Môi giới thông tin (Information Brokering)
Bao gồm quảng cáo, tìm kiếm và cung cấp thông tin đến khách hàng
tương ứng với nhà cung cấp. Ví dụ như khách hàng có thể nhận thông tin
trên cơ sở các tiêu chuẩn cụ thể hay trên các cơ sở tham chiếu cá nhân,…
1.4.8. Thương mại điện tử (E-Commerce)
Cho phép khách hàng mua hàng hóa, dịch vụ được xử lý bằng điện tử
trên mạng; có thể bao gồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanh
toán tiền, cung cấp khả năng bảo mật,… Ngân hàng tại nhà và đi chợ tại nhà
nằm trong danh mục các dịch vụ này; bao gồm cả các ứng dụng thương mại,
ví dụ như quản lý dây chuyển cung cấp và các ứng dụng quản lý tri thức.