nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ qos, qoe trong mạng NGN

1

DANH
SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT


A
API Application
Program Interface
ARQ Admission Request
ATM Asynchronous Transfer Mode
AF Assured forwarding
ASN Autonomous System Number
B
BGP Border Gateway Protocol
BA Behavior Aggregate
C
CAR Commited Access Rate
CPE Customer Premise Equipment
CIR Committed Information Rate
CATV Community Antenna Television
Crtp compressed Real-time Transport Protoco
CQ Custom Queuing
CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing
CL Controlled Load
CS Class – Selector
CPU Central Processing Unit
CDT Congestive Discard Threshold
D

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing

DWFQ Distributed Weighted Fair Queuing
DiffServe
DSCP Differentiated Service Code Point
DoS Denial of Service


2



F


FIFO First In First Out

FEC Forwarding Equivalence Class

FTP File Transfer Protocol

FBWFQ Flow- Based WFQ

G


GRE Generic Route Encapsulation

GSM Global System for Mobile Communications

GTS Generic Traffic Shaping

GS Guaranteed Service

H


HTML Hyper Text Mark Language
HDLC Hyper level Data Link Control
HQO Hold-queue
I


IPH IP Header

IETF Interrnet Engineering Task Force

IGP Interior Gateway Protocol

IS-IS Intermediate System - Intermediate System

ISP Internet Service Provider

IXP Internet Exchange Point

ISDN Integrated Services Digital Network

IP MTU IP Maximum Transfer Unit

International Telecommunication Union -

ITU-T

Telecommunication standardization sector

3

IntServ Integrated Service

L


LDP Label Distribution Protocol

LFIB Label Forwarding Information Base

LIB Label Information Base LSP
Label Switching Path LSR
Label Switching Router
LFI Link Fragmentation and Interleaving

LZ (LZV) Lempel – Ziv

LAPB Link Access Procedure Balanced

M


MPLS Multi Protocol Label Switching MP-
BGP Multiprotocol BGP
MP_REACH_NLRI Multiprotocol Reachable NLRI
MP_UNREACH_NLRI Multiprotocol Unreachable NLRI MTU

Maximum Transfer Unit
MCML PPP Multi- Class Multilink Point-to-Point Protocol

MLP Multiling PPP

MPPC Microsoft Point – to – point Compression

MAC Medium Access Control

N


NH Next Hop

NLRI Network Layer Reachability Information

O


OSPF Open Shortest Path First

P


PSTN Public Switched Telephone Network

4

PE Provider Edge

POP Point Of Presence

PVC Permanent Virtual Circuit

PLMN Public Land Mobile Network

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy

PQ Priority Queuing

POS Packet over SONET PHB
Per-hop behavior
PPP Point – to – Point Protocol

R


RPT Resilient Packet Transport

RFC Request for Comment

RSVP Resource Reservation Protocol

RESV Reservation request

RTP Real-time Transport Protocol

S

SDH Synchronous Digital Hierarchy
SMTP Simple Mail Transfer Protocol SS7
Signalling System No 7
SVC Switched virtual circuit

SONET Synchronous Optical Network

SLA Service Level Agreement

STAC Stacker

SQL Structured Query Language



T


TCP Transmission Control Protocol

TDM Time Division Multiplex

5

TTL Time-to-Live

TAC Technical Assistance Center

U

UDP User Datagram Protocol

V


VC Virtual Circuit

VPN Virtual Private Network

VRF VPN Routing and Forwarding

VoIP Voice over IP

VIP Versatile Interface Processor

Vd Ví dụ

W


WDM Wavelength Division Multiplexing

WFQ Weighted Fair Queing

WAN Wide Area Network

WRED Weighted random early Drop/Detect

WRR Weighted Round Robin

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng

1-1

So

sánh

công

nghệ

mạng

hiện

tại

và

tương

lai
22
Bảng

1-2

Thống

kê

các

loại

trễ

từ

ñầu

cuối

ñến

ñầu

cuối
25
Bảng

2-1

Giá

trị

IP

Precedence

và

DSCP

trong

các

PHB
36
Bảng

2-2

So

sánh

ñặc

ñiểm

cơ

bản

của

hai

mô

hình

QoS
40
Bảng

3-1

Giá

trị

IP

Precedence

tương

ứng

với

3

bits

ToS
47
Bảng

3-2

Phạm

vi

sử

dụng

của

các

giải

thuật

nén
52
Bảng

3-3

Hiệu

quả

nén

tiêu

ñề

TCP
54
Bảng 5.1. Thống kê về sự quan tâm ñến khái niệm QoE và QoS 87
Bảng 5.2. Thống kê về mức ñộ phổ biến của khái niệm QoE và QoS (8/2008) 88
Bảng5. 3: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web sử dụng
WAP/ xHTML trong mạng di ñộng 92

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
1

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ 7

LỜI NÓI ðẦU 11

Mục Lục 13

CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 16

Bảng

1-1

So

sánh

công

nghệ

mạng

hiện

tại

và

tương

lai
22

Hình

1.4

Băng

thông

trong

mạng

ña

truy

nhập
23

Hình

1.5

Một

ví

dụ

về

trễ

mạng
24

Bảng

1-2

Thống

kê

các

loại

trễ

từ

ñầu

cuối

ñến

ñầu

cuối
25

CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) 26

Hình

2.1

Các

kỹ

thuật

QoS

trong

mạng

IP
27

Hình

2.2

Mô

hình

dịch

vụ

IntServ
29

Hình

2.3

Sơ

ñồ

khối

kiến

trúc

DiffServ
32

Hình

2.4

Mô

tả

cấu

trúc

bit

trong

trường

DSCP
34

Bảng

2-1

Giá

trị

IP

Precedence

và

DSCP

trong

các

PHB
36

Hình

2.5

Sơ

ñồ

cơ

chế

phân

loại

và

ñiều

hoà

ñến

lưu

lượng
36

Bảng

2-2

So

sánh

ñặc

ñiểm

cơ

bản

của

hai

mô

hình

QoS
40


8

Hình

2.6

Mô

hình

mạng

ñầu

cuối

ñến

ñầu

cuối

với

RSVP
42

Hình

2.7

Mô

hình

mạng

ñầu

cuối

ñến

ñầu

cuối

non-RSVP
43

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH 45

VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 45

Hình

3.1

Mô

tả

trường

ToS

trong

gói

IP
46

Bảng

3-1

Giá

trị

IP

Precedence

tương

ứng

với

3

bits

ToS
47

Hình

3.2

Nguyên

lý

hoạt

ñộng

của

LFI
50

Hình

3.3

Minh

họa

quá

trình

thực

hiện

thuật

toán

nén
51

Bảng

3-2

Phạm

vi

sử

dụng

của

các

giải

thuật

nén
52

Hình

3.4

Minh

họa

thuật

toán

nén

tiêu

ñề
53

Hình

3.5

Minh

họa

hiệu

quả

nén

TCP
54

Bảng

3-3

Hiệu

quả

nén

tiêu

ñề

TCP

54

Hình

3.6

Cơ

chế

nén

tiêu

ñề

RTP
55

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT QoS TRONG 57

ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 57

Hình

4.1

Thuật

toán

RED
59

Hình

4.2

Cơ

chế

hoạt

ñộng

của

WRED
60

Hình

4.3

Sơ

ñồ

khối

của

CAR
61

Hình

4.4

Lưu

ñồ

chức

năng

của

CAR
62


9

Hình

4.6

Sơ

ñồ

các

khối

chức

năng

của

GTS
65

Hình

4.8

Ví

dụ

cấu

hình

hàng

ñợi

FIFO
68

Hình

4.9

Cơ

chế

hoạt

ñộng

của

CQ
69

Hình

4.10

Một

trường

hợp

xấu

nhất

xảy

ra

ñối

với

hàng

ñợi

CQ
70

Hình

4.11

Minh

họa

tính

toán

băng

thông

và

ñộ

trễ

tối

ña
71

Hình 4.12 minh họa một ví dụ cấu hình CQ trên router của một chi nhánh 73

Hình

4.12

Ví

dụ

cấu

hình

hàng

ñợi

CQ
73

Hình

4.13

Cơ

chế

hoạt

ñộng

của

PQ
75

Hình

4.14

Một

Ví

dụ

cấu

hình

hàng

ñợi

PQ
77

Hình

4.15

Cơ

chế

hoạt

ñộng

của

WFQ
79

Hình

4.16

Sự

phân

lớp

WFQ

dựa

trên

tiêu

ñề

gói

tin
82

CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT QoE TRONG MẠNG NGN 86

Bảng 5.1. Thống kê về sự quan tâm ñến khái niệm QoE và QoS 87

Bảng 5.2. Thống kê về mức ñộ phổ biến của khái niệm QoE và QoS (8/2008) 88

Hình 5.1. ðánh giá theo hệ thị giác chủ quan của người sử dụng 90

Bảng5. 3: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web sử dụng
WAP/ xHTML trong mạng di ñộng 92

Hình 5.2. Mô hình ñánh giá QoE cần sự so sánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh ñầu
nhận 94


10

Hình 5.3. Mô hình MPQM ñánh giá QoE của IPTV 95

Hình 5.4. Mô hình MPQM 96

Hình 5.5. Mô hình V-factor 97

Hình 5.5 Thang ñiểm ñánh giá chất lượng dịch vụ QoE và QoS 101

Hình 5.6: Thể hiện QoE trong ðiều khoản của QoS 102

11

LỜI NÓI ðẦU

Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn
bao giờ hết. Trong ñó chất lượng dịch vụ là chìa khoá ñể có thể dẫn tới thành
công. Song song với xu thế này, công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin
phát triển cũng có nhiều ảnh hưởng ñến mạng viễn thông, ñòi hỏi mạng viễn
thông phải hội tụ ñược nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. ðể ñáp ứng các yêu

cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu
về viễn thông ñã ñưa ra các ý tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ mới
(Next Generation Network – NGN).
NGN không phải là mạng hoàn toàn mới, mạng này dựa trên cơ sở chuyển
mạch và truyền dẫn gói IP và hướng tới là MPLS. Tuy nhiên bên cạnh những
ưu thế nổi bật, một yêu cầu ñặt ra ñối với mạng NGN là ñảm bảo chất lượng
truyền tải âm thanh và dữ liệu. ðây thực sự là một thách thức khó khăn về
mặt công nghệ, vì các dịch vụ khác nhau có các yêu cầu về chất lượng dịch vụ
khác nhau. Do vậy song song với tiến trình xây dựng mạng NGN thì việc
triển khai các kỹ thuật QoS cũng phải ñược thực thi ñồng thời nhằm ñảm bảo
các yêu cầu mà dịch vụ ñưa ra.
1. Luận văn tốt nghiệp cao học của tôi là “NGHIÊN CỨU CẤC CƠ CHẾ
ðẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS, QoE TRONG MẠNG NGN”
Nội dung gồm 6 chương:
Chương 1 – Mạng thế hệ mới (NGN).
Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ mới. Tác giả phân tích xu thế phát
triển của mạng viễn thông ngày nay. Các ñặc ñiểm về dịch vụ, công nghệ và
kiến trúc mạng NGN triển khai trên hạ tầng các mạng riêng lẻ có sẵn. Phân
tích các tham số ñánh giá chất lượng dịch vụ mạng và những yêu cầu cần
ñược giải quyết.

12

Chương 2 – Chất lượng dịch vụ (QoS).
Phân tích những yêu cầu cần thiết phải triển khai QoS trong mạng NGN,
các khái niệm, các kỹ thuật triền khai và các giao thức báo hiệu trong QoS.
Chương 3 – Phân loại, phân mảnh và nén gói dữ liệu trong kỹ thuật QoS.
Phân tích các cơ chế phân loại, phân mảnh và nén gói dữ liệu trong kỹ
thuật QoS. Các ưu, nhược ñiểm của những cơ chế này trong việc góp phần
nâng cao chất lượng dịch vụ.

Chương 4 – Kỹ thuật QoS trong phòng tránh và ñiều khiển tắc nghẽn.
Phân tích các cơ chế hàng ñợi và các cơ chế loại bỏ gói dữ liệu, cũng như
ảnh hưởng của các cơ chế ñó như thế nào trong việc ñảm bảo QoS.
Chương 5 – Kỹ thuật QoE trong mạng NGN.
Phân tích các phượng pháp ñánh giá chất lượng dịch vụ mạng NGN do người
sử dụng cảm nhận theo kinh nghiệ. Qua thống kê giúp nhà cung cấp dịch vụ
mạng NGN nâng cao chất lượng dịch vụ
Tôi xin gửi lời cảm ơn ñến các thầy cô bạn bè và ñồng nghiệp ñã tận tình
giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin ñặc biệt chân
thành cảm ơn thầy giáo PGSTS. Nguyễn Hữu Thanh ñã nhiệt tình hướng
dẫn và chỉ bảo ñể tôi hoàn thành bản luận văn này.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên bản luận văn chắc chắn không tránh
khỏi sơ suất cả về nội dung và hình thức. Kính mong nhận ñược sự góp ý của
thầy cô, bạn bè và ñồng nghiệp.


Hà Nội, tháng 09 năm 2011

NGƯỜI THỰC HIỆN


KS. Nguy
ễ
n Thanh Xuân

13

MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
1

DANH MỤC CÁC BẢNG 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ 7
LỜI NÓI ðẦU 11
MỤC LỤC 13
CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 16
1.1 KHÁI NIỆM 16
1.2 CÁC ðẶC ðIỂM CỦA MẠNG NGN 17
1.3 KIÊN TRÚC DỊCH VỤ CỦA MẠNG THẾ HỆ MỚI 18
1.4 CÁC THAM SỐ ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG 22
1.4.1 Băng thông
23
1.4.2 Trễ
23
1.4.3 Trượt (Jitter)
24
1.4.4 Mất gói (Loss Packet)
25
CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) 26
2.1 KHÁI NIỆM 26
2.2 CÁC KỸ THUẬT QoS (hay còn gọi là các mô hình dịch vụ QoS) 27
2.2.1 Dịch vụ cố gắng tối ña (Best Effort)
28


14

2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service)
28
2.2.4 So sánh hai mô hình kiến trúc QoS chính
39

2.3 CÁC GIAO THỨC VÀ CƠ CHẾ BÁO HIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 40
2.3.1 Giao thức dành sẵn tài nguyên (Resource Reservation Protocol)
41
2.3.2

Mô hình RSVP end-to-end.
42
CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ
THUẬT QoS 45
3.1 PHÂN LOẠI GÓI DỮ LIỆU 45
3.1.1

Quyền ưu tiên IP
46
3.1.2 ðịnh tuyến chính sách (PBR)
47
3.2 Phân mảnh gói dữ liệu ( MLP - Multiling PPP) 49
3.2.1 Các ñặc tính phân mảnh dữ liệu
49
3.2.2 Nguyên lý hoạt ñộng
50
3.3.1 Nguyên tắc hoạt ñộng
50
3.3 Các giải thuật nén tải tin 51
3.3.2 Nén tiêu ñề
52
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT QoS TRONG ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 57
4.1 TRÁNH TẮC NGHẼN 57
4.1.1 Phương pháp bỏ ñuôi (Tail drop)
58

4.1.2 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên (RED)
59
4.1.4 Tốc ñộ truy nhập cam kết (CAR)
61


15

4.1.5 Sửa dạng lưu lượng (GTS)
63
4.2 ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 66
4.2.1 Hàng ñợi vào trước ra trước (FIFO)
67
4.2.2 Hàng ñợi tuần tự (CQ)
68
4.2.3 Hàng ñợi ưu tiên (PQ)
74
4.2.4 Hàng ñợi cân bằng trọng số (WFQ)
78
CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT QoE TRONG MẠNG NGN 86
5.1 LIÊN QUAN GIỮA QoS VÀ QoE 88
5.2 ðO ðẠC À KIỂM SOÁT QoE 91
5.3 KHẢO SÁT QoE CHỦ QUAN 97
5.4 MỤC TIÊU CÁC BIỆN PHÁP CỦA QoE 99
Lời kết 103
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

16


CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN)



Trong những năm gần ñây, công nghệ mạng và các dịch vụ viễn thông
phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng; Trong ñó nhu cầu lưu lượng các dịch
vụ dữ liệu ñã vượt qua lưu lượng thoại. Sự phát triển nhanh của các dịch vụ
dữ liệu ñòi hỏi có một sự chuyển biến trong việc xây dựng, quản lý và khai
thác mạng. Có thể nói sự ra ñời của mạng thế hệ mới NGN (Next
Generation Network) sẽ thoả mãn ñược yêu cầu tăng trưởng nhanh của lưu
lượng dữ liệu và cả lưu lượng thoại trong thời gian tới. Trong chương này
tôi ñi sâu tìm hiêu, nghiên cứu và phân tích tổng quan về các ñặc
ñiểm và kiến trúc mạng NGN cũng như các tham số ñánh giá chất lượng dịch
vụ mạng.
1.1 KHÁI NIỆM

Trong hơn một thập kỷ vừa qua ñã có rất nhiều các tổ chức viễn thông
quốc tế cũng như các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới ñều quan

tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển mạng NGN nhưng vẫn chưa có
một ñịnh nghĩa chính xác và thống nhất nào cho mạng NGN. Sau ñây là
những khái niệm tương ñối chung nhất khi ñề cập ñến NGN

Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng
hội tụ).

Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong
mạng).

Mạng ña dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau).


Mạng nhiều lớp (mạng ñược phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng
ñộc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng
TDM - Time Division Multiplex).


17

1.2 CÁC ðẶC ðIỂM CỦA MẠNG NGN

Sự phát triển của các dịch vụ truyền thông hiện nay sẽ hướng ñến việc các
nhà cung cấp dịch vụ cần có sự mềm dẻo ñể có thể phục vụ ñược cả thị
trường lớn và nhỏ. Các quyết ñịnh về việc cung cấp dịch vụ của họ có thể có
nhiều vấn ñề phải quyết như giá cả, việc ñóng gói, tiếp thị và sự thuận tiện
như là các dịch vụ thực tế họ cung cấp. Khi có nhiều phương tiện truyền tin,
nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị và các doanh nghiệp thương mại
khác, tất cả phối hợp ñể cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng.
Dưới ñây là trình bày một số ñặc trưng dịch vụ quan trọng trong môi trường

NGN:


Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, ña phương tiện - ñảm bảo

ñộ tin cậy, thân thiện trong việc liên kết mọi người, truy nhập tốc ñộ cao
và truyền tải thông tin với bất kỳ phương tiện nào, bất kỳ thời gian nào, bất
kỳ ñâu, và trong bất kỳ kích cỡ nào.

Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (SoftSwitch) thay thế các thiết

bị tổng ñài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh. Các mạng của từng dịch
vụ riêng rẽ ñược kết nối với nhau thông qua sự ñiều khiển của một thiết bị
tổng ñài duy nhất, thiết bị tổng ñài này dựa trên công nghệ chuyển mạch
mềm.

Nhiều mạng thông minh (network intelligence) ñược phân bố trên toàn
mạng. Nó bao gồm các ứng dụng cho phép truy nhập và ñiều khiển các dịch
vụ mạng ñộc lập với lớp truyền tải và lớp truy nhập của mạng thông qua
cổng giao diện lập trình ứng dụng (API - Application Program
Interface). Nó cũng có thể thực hiện các chức năng cụ thể thay mặt cho nhà
cung cấp dịch vụ hoặc mạng. Ta có thể hiểu nó như một tác tử quản lý
(management agents) mà nó có thể giám sát tài nguyên


18


mạng, tập hợp các số liệu hay sử dụng, cung cấp việc gỡ rối, hoặc môi giới

các dịch vụ mới từ các nhà cung cấp khác,.…

Dễ dàng sử dụng. ðó là việc làm trong suốt ñối với người sử dụng
về tính phức tạp của thu thập, xử lý, chế tạo và truyền thông tin. Nó cho
phép dễ dàng sử dụng và truy nhập các dịch vụ mạng, bao gồm giao diện
người sử dụng cho phép tương tác giữa người và mạng một cách tự nhiên,
cung cấp các thông tin, trợ giúp, lựa chọn ñộng theo ngữ cảnh (nhạy ngữ
cảnh), quản lý một cách trong suốt các tương tác ña dịch vụ, cung cấp các
menu khác nhau cho những người chưa có kinh nghiệm ngược lại với
những người ñã có kinh nghiệm, và cung cấp môi trường thống nhất cho tất
cả các dạng truyền thông.

Quản lý và chế tạo các dịch vụ cá nhân: Nó bao gồm khả năng của
người sử dụng ñể quản lý các thông tin cá nhân của họ, các dịch vụ
mạng cung cấp, giám sát thông tin sử dụng và tính cước.

Quản lý thông tin thông minh: Nó giúp người sử dụng quản lý tình
trạng quá tải thông tin bằng việc ñưa khả năng tìm kiếm, sắp xếp, và
lọc các bản tin hoặc dữ liệu.
1.3 KIÊN TRÚC DỊCH VỤ CỦA MẠNG THẾ HỆ MỚI

Mạng thế hệ mới ra ñời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả
các ưu thế về công nghệ tiên tiến ñể phát triển, kiến trúc mạng NGN dựa trên
mạng chuyển mạch gói và cung cấp nhiều dịch vụ mới.
Mạng thế hệ sau ñược tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:


ðáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú,

ña dạng về dịch vụ và phương tiện.


Mạng có cấu trúc ñơn giản.


Nâng cao hiệu quả sử dụng chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí
khai thác và bảo dưỡng.


19


Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ viễn thông mới.


ðộ linh hoạt và tính sẵn sàng cao của mạng.
Sau ñây chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ mạng hiện có
lên cấu trúc mạng NGN (hình 1.1)

Hình
1.1 Nhu cầu tiến hóa mạng

Như hình vẽ 1.1, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều
mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn hợp”, chỉ ñược xây
dựng ở cấp quốc gia, nhằm ñáp ứng ñược nhiều loại dịch vụ khác nhau. Ví dụ
xét mạng Internet, ñó là một mạng ñơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường
ñược ñề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúc
ñặc trưng. Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính
thời gian thực (như thoại truyền thống).
Do ñó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu:


NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet
và của mạng hiện hành.


20










Một kiến trúc NGN khả thi phải ñược hỗ trợ của nhiều nhà cung cấp
dịch vụ, nội dung khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực
thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có
thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau, nhưng tất cả ñều
phải ñược truyền qua mạng một cách thông suốt từ ñầu cuối ñến ñầu cuối.

Một mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối, thiết lập
ñường truyền trong suốt cả cho các phương thức truyên dẫn hữu tuyến cũng
như vô tuyến. Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn
hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công
cộng (hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ QoS). Chiến lược phát triển mạng xem
(hình 1.2)

Hình 1.2 Chiến lược phát triển

ðể thực hiện việc phát triển một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện

có sang mạng thế hệ mới NGN, việc phat triển phải phân ra làm ba mức (kể
cả kết nối và chuyển mạch).

Thứ nhất là: Phát triển ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này bao
gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế
hệ mới. Trong ñó:


21

`


Công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng DWDM sẽ chiếm lĩnh ở
lớp vật lý.

IP/MPLS làm nền cho lớp 3


Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn các ñiều kiện như: ðơn giản, tối
ưu hóa truyền tải gói dữ liệu, có khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi
và bảo vệ, khôi phục mạng khi có sự cố. Hiện tại công nghệ RPT
(Resilient Packet Transport) ñang phát triển nhằm ñáp ứng các chỉ tiêu này.
Thứ 2 là: Phát triển mạng truyền dẫn: Tín hiệu từ các cổng trung kế tích
hợp hoặc ñộc lập ñược chuyển ñến mạng IP hoặc ATM (Asynchronous
Transfer Mode), ñồng thời sử dụng chuyển mạch mềm ñể ñiều khiển luồng và
cung cấp dịch vụ. Sử dụng phương thức này có thể giải quyết
vấn ñề tắc
nghẽn trong chuyển mạch kênh (Xem hình 1.3).


Hiện
tại các mạng dịch vụ riêng lẻ

Tương lai mạng ña dịch vụ

ðiều

khiển

và

quản

lý

các
dịch

vụ

truy

nhập




Dịch

vụ

Content

Mạng

lõi

IP


Media

Gateway



PSTN/

ISDN

Cellular

PLMN


Data/IP
Network


CATV

Wireline

Access



Wireless

Access



Cable

Access




Các
mạng truy nhập, truyền dẫn,
chuyển mạch riêng lẻ
Liên mạng trên cơ sở IP


Hình 1.3 Sự hội tụ giữa các mạng

22


Bảng 1-1 dưới ñây so sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai


Thành phần mạng

Công nghệ hiện tại

Công nghệ tương lai

Cáp xoắn băng hẹp

Cáp xoắn băng hẹp

Truyền hình cáp số

và tương tự chuyên dụng

Truyền hình cáp số

và tương tự chuyên
dụng

GSM không dây

GSM không dây

Cáp quang

Cáp quang

Cáp ñồng

Cáp xoắn băng rộng

Cáp ñồng trục

Modem cáp

Wifi, Wimax
IP qua vệ tinh

Mạng truy nhập


Ethernet

Tổng ñài PSTN

ðịnh tuyến IP

Chuyển mạch ATM

Chuyển mạch quang

Chuyển mạch Frame Relay

Chuyển mạch
và ñịnh tuyến
ðịnh tuyến IP


PDH

DWDM

Mạng truyền dẫn

ñường trục

SDH


Bảng 1-1 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai

1.4 CÁC THAM SỐ ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG

Như ñã phân tích ở trên, mạng NGN là mạng hạ tầng thông tin dựa trên
công nghệ chuyển mạch gói, nên việc ñánh giá chất lượng mạng chủ yếu dựa
trên 4 tham số cơ bản là: Băng thông, ñộ trễ gói, trượt (jitter) và tỉ lệ mất gói.

23

1.4.1 Băng thông
Thuật ngữ băng thông thể hiện ñộ rộng về băng tần ñược cấp phát cho một
ñường truyền dẫn dịch vụ. ðược sử dụng ñể chỉ khả năng truyền một lượng
dữ liệu của một giao thức, phương tiện hoặc của một kết nối. Nói chung, kết
nối của các dịch vụ ñược ñảm bảo sẽ có các yêu cầu ñối với mạng ñể cấp
phát một lượng băng thông tối thiểu.
Ví dụ một mạng có kiến trúc ña truy nhập ví dụ như Frame Relay, ATM.
Băng thông thực tế ñạt ñược dựa trên thỏa thuận kết nối dịch vụ giữa nhà
cung cấp với khách hàng hay giữa các nhà cung cấp khác nhau.







Hình 1.4 Băng thông trong mạng ña truy nhập
Như vậy cách tốt nhất ñể giải quyết vấn ñề băng thông là dành càng
nhiều băng thông cho các kết nối càng tốt. Tuy nhiên thực tế ñể tăng băng
thông, ngoài chi phí phát triển mạng lưới còn phát sinh các vấn ñề trễ như
trong các mạng hội tụ nhiều dịch vụ.
1.4.2 Trễ
Tất cả các gói tin trong mạng ñều trải qua những khoảng trễ nhất ñịnh

trước khi tới ñược ñích, hay nói cách khác trễ có rất nhiều loại, chung ta nêu
ra một số hiện tượng gây trễ cơ bản sau:


Trễ lan truyền (Propagation Delay): ðược ñịnh nghĩa là khoảng thời
gian cần thiết ñể truyền 1 bit thông tin từ nơi gửi ñến ñích trên một liên kết môi
trường vật lý.

Trễ mạng (Network Delay): ðây là thời gian ñể một thiết bị nhận và
chuyển một gói ñi. Khoảng thời gian này thường nhỏ hơn
10
µ
s

. Tất cả các gói
trong một luồng không có cùng ñộ trễ trong mạng. ðộ trễ của mỗi gói biến ñổi

24

tuỳ theo ñiều kiện của từng chặng trên nút mạng. Nếu mạng không bị tắc
nghẽn, các router sẽ không cần có hàng ñợi, do ñó trễ chuyển gói sẽ không
còn. ðiều này làm giảm rất nhiều ñộ trễ gói trong mạng. Nếu mạng bị tắc
nghẽn, trễ hoặc tràn hàng ñợi sẽ ảnh hưởng rất lớn tới gói và gây ra sự biến ñổi
trễ của gói. Sự biến ñổi trễ của mỗi gói là khác nhau và ñiều này gọi là jitter.
Tóm lại trễ mạng là biến ñổi và khó xác ñịnh trước nó phụ thuộc vào nhà
cung cấp, trạng thái các tuyến trong mạng, vấn ñề tắc nghẽn, Trong một số
trường hợp nhà cung cấp có thể giới hạn trễ này tùy theo thỏa thuận mức dịch
vụ giữa nhà cung cấp và khách hàng hay giữa các nhà cung cấp với nhau (xem
hình 1.5). Ngoài ra còn có các trễ cố ñịnh có thể xác ñịnh ñược như: Trễ mã
hóa,
trễ hàng ñợi, trễ sửa dạng và trễ nén.







Hình 1.5 Một ví dụ về trễ mạng


Trễ chuyển tiếp và xử lý ( Forwading/ Processing Delay): Trễ xuất hiện
do nút nguồn gửi gói ñi chậm so với tốc ñộ quy ñịnh. Loại trễ này phụ
thuộc vào băng thông của kết nối cũng như kích thước gói ñược gửi ñi.

1.4.3 Trượt (Jitter)
Jitter ñược ñịnh nghĩa là sự biến ñổi trễ xuyên qua mạng trong quá trình
truyền dữ liệu. Nguyên nhân chính của Jitter là thời gian trễ của các gói tin
khi ñược phân phát từ nơi gửi ñến ñích là khác nhau. Trong mạng chuyển
mạch gói, với các thành phần có trễ biến ñổi thì hiện tượng Jitter luôn xảy
ra. Bởi vậy một vấn ñề cần ñặt ra là làm sao cho ảnh hưởng của Jitter
không ñủ ñể làm suy giảm chất lượng dịch vụ.



25
1.4.4 Mất gói (Loss Packet)
Tỉ lệ mất gói chỉ ra số lượng gói bị mất trong mạng trong suốt quá trình
truyền dẫn. Mất gói do hai nguyên nhân chính: gói bị loại bỏ khi mạng bị tắc
nghẽn nghiêm trọng hoặc gói bị mất khi ñường kết nối bị lỗi. Loại bỏ gói có
thể xảy ra tại các ñiểm tắc nghẽn do kỹ thuật QoS khi số lượng gói ñến nút
vượt quá kích thước hàng ñợi và khả năng xử lý của nút tại ñầu ra.
Kết luận: QoS có thể giúp giải quyết một số vấn ñề như: mất gói, jitter, và
xử lý trễ. Nhưng một số vấn ñề mà QoS không thể giải quyết ñược như là trễ
lan truyền, trễ do mã hóa/ giải mã, trễ lấy mẫu và trễ do số hóa. ðiều quan
trọng là phải biết phần nào không thể thay ñổi và phần nào có thể ñiều khiển
ñược theo như: bảng 1-2(trích tài liệu: Tiêu chuẩn G.114 “One-way
transmission time”).

Loại trễ của mạng viễn thông

Trễ cố ñịnh

Trễ thay ñổi

Trễ mã hóa G.729 (5 ms)

5 ms


Trễ mã hóa G.729 (10 ms/frame)

20 ms


Trễ ñóng gói bao gồm trong trễ mã hóa


Trễ xếp hàng trên trung kế 64 kbps


6 ms

Trễ chuyển nối tiếp trên trung kế 64 kbps

3 ms


Trễ truyền lan (trên các dây riêng)

32 ms


Trễ mạng (Vd Frame Relay)

ðệm loại bỏ Jitter


2-200ms

Tổng cộng – Giả sử Jitter Buffer 50 ms

110 ms



Bảng 1-2 Thống kê các loại trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối
Khuyến nghị G.114 của ITU-T cho rằng trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối
không vượt quá 150ms là duy trì ñược chất lượng thoại tốt.