luận văn quản trị chất lượng Chất lượng dịch vụ trên nền IP

-1-
MỞ ĐẦU
Công nghệ IP đã ra đời và phát triển chiếm lĩnh vị trí chủ đạo về
công nghệ thông tin ngày nay. Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ trên nền
công nghệ IP luôn là một yêu cầu cấp thiết cho các nhà khai thác mạng
trên thế giới, đặc biệt khi triển khai đồng thời nhiều dịch vụ trên cùng một
nền tảng truyền dẫn IP, kết nối nhiều hệ thống mang tính toàn cầu.
Hệ thống mạng công nghệ IP có nhiều đặc điểm có tính chất phức
tạp hơn nhiều lần so với công nghệ cũ, cho phép hoàn toàn tự động cặp
nhật bảng định tuyến, gói tin đi trong mạng hoàn toàn có thể bị trễ, nghẽn
và bị hủy nếu không có những cơ chế đặc biệt để hỗ trợ, nhiều nguy cơ bị
tấn công phá hoại…Việc chuyển đổi mạng từ TDM sang IP và việc triển
khai nhiều loại hình dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng IP là một
thách thức không nhỏ với các nhà kỹ thuật và khai thác mạng viễn thông
trên toàn thế giới.
Trong bối cảnh như vậy, đề tài đã chọn hướng nghiên cứu làm rõ
những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên nền IP để từ đó đưa
ra những khuyến nghị phù hợp đối với mạng VNPT Hà Nội trong quá trình
chuyển dịch công nghệ và triển khai các dịch vụ đa phương tiện trên nền
IP, đảm bảo cung cấp ra thị trường Thủ đô những dịch vụ có chất lượng
cao, duy trì, nâng cao uy tín đẳng cấp thương hiệu cho VNPT, VNPT Hà
Nội.
Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương, gồm:
Chương 1 với tiêu đề “Tổng quan về công nghệ IP”, chương này
trình bày các vấn đề cơ bản của Internet và công nghệ IP.
Chương 2 với tiêu đề “Chất lượng dịch vụ trên nền IP”, chương này
-2-
trình bày những ảnh hưởng từ vấn đề xử lý tín, nén hiệu nguồn, ảnh hưởng
của các giao thức truyền tải IP chủ yếu, ảnh hưởng từ vấn đề truyền dẫn đa
dịch vụ, các ảnh hưởng bởi vấn đề an ninh bảo mật đến chất lượng dịch vụ
và các biện pháp cải thiện, nâng cao chất lượng dịch vụ.

Chương 3 với tiêu đề “Đề xuất ứng dụng đối với mạng VNPT Hà
Nội”, chương này trình bày hiện trạng mạng lưới và các đề xuất đối với
mạng viễn thông của VNPT Hà Nội khi nâng cấp chuyển đổi sang IP và
triển khai cung cấp đa dịch vụ trên IP.
Cuối luận văn là “Kết luận” đánh giá kết quả nghiên cứu đã đạt được
và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.
-3-
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IP
1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGNHỆ IP
1.1.1 Mạng Internet
Trình bày lịch sử ra đời của Internet, mô hình TCP/IP so sánh với mô
hình mở OSI.
1.1.2 Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol)
Trình bày nguyên lý, nhấn mạnh ưu điểm của giao thức liên mạng IP
và trình bày xu hướng chuyển đổi, hội tụ tất yếu tới mạng thống nhất all-
IP.
Phần này cũng trình bày cấu trúc địa chỉ IPv4 và IPv6, qua đó cũng
nhấn mạnh xu hướng thay thế v4 bằng v6 trong tương lai. Ngoài ra còn
trình bày một số giải pháp kỹ thuật đặc trưng như giải pháp tên miền DNS,
giải pháp biên dịch địa chỉ IP giữa địa chỉ mạng riêng và địa chỉ công cộng
để mở rộng vùng địa chỉ cho những nhu cầu riêng. Trình bày về dịch vụ
mạng riêng ảo là công cụ để mở rộng phạm vi địa lý của một mạng LAN
trên mạng Internet công cộng mà không bị hạn chế trong phạm vi tòa nhà.
Chương này đã trình bày việc phân loại dịch vụ theo yêu cầu về chất
lượng dịch vụ làm tiền đề cho các phần sau đi vào trình bày từng yếu tố
ảnh hưởng cụ thể.
1.1.2.1 Giải pháp tên miền
1.1.2.2 Giải pháp biên dịch địa chỉ IP
1.1.2.3 Mạng riêng ảo

1.1.2.4 Cấu trúc gói tin Ipv4
1.1.2.5 Cấu trúc gói tin Ipv6\
-4-
1.1.2.6 Chuyển đổi IPv4 tới IPv6
1.2 CÁC DỊCH VỤ CƠ BẢN, ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN IP
1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN.
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Nghiên cứu tổng quan về mạng Internet, công nghệ IP cho ta thấy
bức tranh tổng thể sự thành công bước đầu và sức mạnh vũ bão của một
công nghệ mới. Mặc dù vậy vẫn tồn tại một khó khăn trong việc tích hợp
các dịch vụ thành một mạng chung cơ sở hạ tầng vật lý đảm bảo chất
lượng dịch vụ đồng thời tối ưu được chi phí đầu tư mới, tận dụng cơ sở hạ
tầng mạng truyền thống. Trong chương kế tiếp, những vấn đề về chất
lượng dịch vụ liên quan sẽ được nghiên cứu và trình bày
-5-
Chương 2
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN NỀN IP
2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, NÉN TÍN HIỆU. VẤN
ĐỀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.
2.1.1 Đánh giá chất lượng dịch vụ điện thoại.
Phần này trình bày việc thang điểm đánh giá chất lượng dịch vụ điện
thoại bằng cảm quan MOS sử dụng làm tiêu chuẩn đo chất lượng dịch vụ
thoại.
2.1.2 Phương pháp đánh giá chất lượng thoại theo mô hình E
Thông qua nghiên cứu phương pháp mô hình E để làm nổi bật lên
các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ điện thoại, chất lượng dịch
vụ này vốn có độ nhạy cảm cao nhất với các đặc tính truyền tin của mạng
chuyển mạch gói IP có thể nghiên cứu làm đại diện cho các dịch vụ khác.
Nội dung trình bày sự khác nhau về chất lượng dịch vụ thoại của các
chuẩn mã hóa khác nhau để từ đó có sự lựa chọn công nghệ phù hợp.

2.1.3 Công nghệ xử lý, nén tín hiệu điện thoại.
2.1.3.1 Tín hiệu tiếng nói trên dịch vụ điện thoại.
Phần này trình bày các vấn đề chất lượng trong quá trình xử lý nén
tín hiệu thoại.
2.1.3.2 Âm thanh, âm nhạc trong các ứng dụng multimedia
Phần này trình bày sự khác biệt trong tần số lấy mẫu tín hiệu âm
nhạc trong các ứng dụng nghe nhìn để nâng cao chất lựợng dịch vụ, trình
bày và nhận xét một số ứng dụng nén tín hiệu để rút gọn dung lượng tệp
-6-
nhờ vào đặc tính cảm thụ âm của tai người như MP3, AAC.
2.1.4 Xử lý, nén tín hiệu hình ảnh ứng dụng cho các dịch vụ IPTV, VIDEO
Phần này trình bày một số đặc điểm cơ bản của 02 chuẩn nén hình
ảnh là MPEG2 và MPEG4, trong đó MPEG2 có các tính chất mã hóa điểm
ảnh còn MPEG4 mã hóa đối tượng. Từ đó thấy được các đặc điểm quan hệ
giữa chất lượng hình ảnh với các yếu tố ảnh hưởng như SNR và tốc độ bít
đối với MPEG2 tuy nhiên tốc độ dòng bít nói chung còn cao, chuẩn SD là
3,2Mbps và HD là 15Mbps. Đối với MPEG4 thực hiện mã hóa đối tượng
và do đó đã tối ưu được tốc độ dòng bít, chuẩn SD còn 2Mbps và HD còn
9Mbps và có rất nhiều lợi thế về tính năng tương tác khi điều khiển được
các đối tượng hình ảnh mã hóa riêng.
2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA GIAO THỨC TRUYỀN TẢI IP CHỦ YẾU,
CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH
VỤ.
2.2.1 Tầng giao vận
2.2.1.1 TCP (Transmission Control Protocol-Giao thức điều khiển truyền
dẫn) Phần này trình bày những nguyên lý cơ bản “nhiều thủ tục” của giao
thức TCP cũng là một trong các nguyên nhân gây ra trễ gói tin trong quá
trình truyền dẫn, đặc biệt sẽ ảnh hưởng nếu áp dụng cho các dịch vụ yêu
cầu thời gian thực như điện thoại.
-7-

Hình 2.10: Thủ tục xác nhận kèm theo thông tin về cửa sổ
2.2.1.2 UDP (User Datagram Protocol- Giao thức dữ liệu người dùng)
Phần này mô tả có tính chất so sánh với TCP để thấy tính chất đáp
ứng thời gian thực của UDP vì không còn các thủ tục phức tạp, tuy nhiên
áp dụng sẽ rất hiệu quả đối với các gói tin ngắn như DNS, các ứng dụng
nghe nhìn stream media, VOIP.
Phần này trình bày một số phương pháp chủ yếu như RSVP để dự trữ
băng thông trước cho phiên truyền, RTP để đảm bảo truyền đáp ứng thời
gian thực.
2.2.2 Tầng Liên kết mạng IP (Internet Protocol)
Phần này trình bày nguyên tắc truyền tin best-effort của tâng liên kết
mạng IP, trình bày khuôn dạng gói IPv4, đặc biệt nhấn mạnh ở trường
phân loại dịch vụ Differentiated Services (DS) lên đến 64 giá trị khác nhau
làm cơ sở cho các thiết chế đảm bảo chất lượng dịch vụ. Hình 2.13 mô tả
trường TOS trong gói tin Ipv4.
-8-
Hình 2.13: Cấu trúc trường TOS trong gói tin Ipv4
2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TÍCH HỢP
ĐA DỊCH VỤ; CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH
VỤ
2.3.1 Các yêu cầu truyền tải
Mô tả mức độ yêu cầu chất lượng của môi trường truyền tải tương
ứng các dịch vụ theo khuyến nghị ITU-T Y. 1541
2.3.2 Ảnh hưởng của quá trình truyền dẫn tín hiệu tích hợp đa dịch vụ
Những thông số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên mạng ip là:
Băng thông, độ trễ, biến động trễ, mất gói, tỉ lệ lỗi, tính sẵn sàng, độ bảo
mật. Trong quá trình truyền dẫn tích hợp các dịch vụ trên cùng một cơ sở
hạ tầng mạng thì những dịch vụ khác nhau thường có những yêu cầu khác
nhau về các thông số đó nhưng chịu chung một năng lực mạng có giới hạn
do vậy ngoài việc lựa chọn phương pháp mã hóa, nén tín hiệu để đảm bảo

chất lượng và giảm băng thông yêu cầu thì cần thực hiện tối ưu hóa đường
dẫn gói tin để giảm trễ và hạn chế biến trễ, đồng thời cũng giảm được việc
mất gói do bị hủy…
-9-
Khi truyền dẫn đồng thời nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên một
cơ sở hạ tầng mạng IP thì cần phải có những chính sách đối xử phù hợp
với yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau, đặc biệt các dịch vụ nhạy cảm
với delay và jitter như dịch vụ thoại.
2.3.3 Các phương pháp khắc phục
2.3.3.1 Ứng dụng bộ đệm
Vấn đề trễ và biến động trễ là vấn đề chưa chuẩn của thời gian truyền
dẫn, thu nhận gói tin do đặc tính mạng chuyển mạch gói IP, do đó phương
án xử lý khắc phục chất lượng dịch vụ là can thiệp vào thông số thời gian
của việc truyền nhận gói tin.
Hình 2.15 và 2.16 mô tả chất lượng dịch vụ sẽ ảnh hưởng như nào khi
có can thiệp vào thông số thời gian truyền nhận gói tin bằng các bộ nhớ
đệm phát trong các tình huống mạng có trễ, biến trễ, tổn thất.
Hình 2.15: Tối ưu mạng có trễ và biến trễ bằng điều chỉnh bộ đệm phát
-10-
Hình 2.16: Tối ưu mạng có biến trễ và tổn thất bằng điều chỉnh bộ đệm phát.
2.3.3.2 Phân lớp lưu lượng
Phân lớp lưu lượng ở mức lớp mạng: Trình bày việc khai thác 6 bít DSCP
để mở rộng loại dịch vụ thay vì chỉ 3 bít như IPP, phân loại lưu lượng theo
loại dịch vụ làm cơ sở cho việc đảm bảo QoS
Hình 2.17: Cấu trúc trường IP Precedence
Phân lớp lưu lượng ở mức lớp liên kết dữ liệu
-11-
Phần này trình bày một số phương pháp phổ biến để phân loại lưu
lượng ở lớp liên kết Ethernet như chia theo VLAN và dùng bít phân loại ra
8 mức ưu tiên lưu lượng khác nhau theo chuẩn 802.1Q/P như mô tả ở hình

vẽ 2.18
Hình 2.18: Khuôn dạng nhãn trong gói Ethernet
Phần này cũng trình bày về việc mở rộng khả năng quản lý các loại
lưu lượng theo loại dịch vụ đồng thời theo từng thuê bao khác nhau nhờ
vào việc mở rộng VLAN thông qua hình thức chập đôi double theo chuẩn
802.1QinQ như hình vẽ 2.19.
Hình 2.19: Khuôn dạng gói tin trong trường hợp .1Q và QinQ
-12-
2.3.2.2 Tối ưu đường đi gói tin
2.3.2.3 Một số phương pháp quản lý băng thông, điều khiển lưu lượng
Phương pháp Quản lý băng thông tĩnh
Điều khiển lưu lượng vào (Admission Control)
Giải thuật thùng đựng thẻ
Giải thuật CAR (Committed Access Rate)
Cơ chế phân phối lưu lượng ra (Scheduling Algorithms)
Quản lý băng thông động
2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA VẤN ĐỀ AN NINH BẢO MẬT, CÁC BIỆN
PHÁP GIẢI QUYẾT
Một số phương pháp giải quyết
Phần này trình bày về các nguy cơ mất anh toàn, an ninh mạng và
phương pháp xử lý.
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương này đã trình bày nguyên lý xử lý tín hiệu thoại, âm thanh,
hình ảnh và một số phương pháp phổ biến nén tín hiệu thoại, âm thanh
hình ảnh để từ đó làm rõ những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng
dịch vụ ở những công nghệ áp dụng trong các thiết bị mã hóa CODEC.
Ngoài các nghiên cứu về các ảnh hưởng bởi công nghệ xử lý tín hiệu,
chương này cũng đã trình bày các ảnh hưởng chất lượng từ một số giao
thức truyền dẫn cơ bản, từ sự tích hợp nhiều dịch vụ trên cùng một cơ sở
hạ tầng mạng và những biện pháp giải quyết để nâng cao chất lượng dịch

vụ trên nền IP. Chương này cũng nghiên cứu trình bày những ảnh hưởng
của vấn đề an ninh bảo mật đến chất lượng dịch vụ và những biện pháp
chính để khắc phục.
-13-
Chương 3
ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG ĐỐI VỚI MẠNG
VIỄN THÔNG VNPT HÀ NỘI
3.1 CƠ SỞ HẠ TẦNG KỸ THUẬT MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT
HÀ NỘI
3.1.1 Mạng truyền dẫn SDH
3.1.2 Mạng chuyển mạch TDM
3.1.3 Mạng truyền số liệu truyền thống ATM
3.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT MẠNG BĂNG RỘNG HIỆN CÓ
3.2.1 Mạng chuyển mạch và định tuyến MANE
3.2.2 Mạng truy nhập FTTx/GPON
3.2.3 Mạng truy nhập xDSL
3.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VNPT HÀ NỘI CẦN
PHẢI GIẢI QUYẾT TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI CÔNG
NGHỆ, TRIỂN KHAI ĐA DỊCH VỤ TÍCH HỢP TRÊN MẠNG IP VÀ
CÁC ĐỀ XUẤT.
3.3.1 Chất lượng vậy lý các tuyến quang khi triển khai FTTx
3.3.2 Chất lượng dịch vụ điện thoại, Fax khi chuyển đổi mạng sang IP.
3.3.3 Chất lượng các dịch vụ kết hợp (Tripleplay) khai thác trên mạng IP.
3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chuyển đổi công nghệ sang IP, hội tụ các dịch vụ trên một mạng IP
là xu hướng tất yếu của toàn thế giới, VNPT Hà Nội cũng không ngoại lệ.
Do vậy quá trình đầu tư cơ sở hạ tâng thiết bị mạng IP, tổ chức kết nối
trong quá trình đấu chuyển, kết nối trong quá trình cung cấp dịch vụ, thiết
kế cung cấp các dịch vụ riêng lẻ hay kết hợp trên mạng đều rất cần tuân
thủ đầy đủ các nguyên tắc đảm bảo chất lượng dịch vụ, đảm bảo an ninh

-14-
mạng đồng thời trong quá trình vận hành khai thác mạng IP, cần đầu tư
chiều sâu trong các công tác giám sát tài nguyên mạng, thiết bị…để đảm
bảo phản ứng kịp thời với các biến động trên mạng nhằm cung cấp những
dịch vụ có chất lượng ổn định, tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị
trường viễn thông.
-15-
KẾT LUẬN
Luận văn phần nào đã làm sáng tỏ thêm cơ sở lý thuyết về các yếu tố
ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trên nền IP thông qua nghiên cứu một
số phép đo chất lượng dịch vụ điện thoại, nghiên cứu một số chuẩn nén tín
hiệu thoại, tín hiệu âm thanh, nén hình ảnh phổ biến, nghiên cứu các yếu tố
ảnh hưởng do truyền tải trên mạng IP, tích hợp truyền tải đa dịch vụ trên
một cơ sở hạ tầng mạng IP.
Luận văn đã nghiên cứu lý thuyết các biện pháp nâng cao chất lượng
dịch vụ cơ bản. Đề xuất cho VNPT Hà Nội các phương án đảm bảo chất
lượng các dịch vụ trên nền IP trong giai đoạn quá độ chuyển đổi các dịch
vụ từ TDM sang hoàn toàn IP và triển khai cung cấp các dịch vụ đa
phương tiện trên cơ sở mạng IP.