Tài liệu PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI TRONG MẠNG VoIP, chương 8 pdf

CHƯƠNG 8
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
VoIP
3.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong VoIP
VoIP sử dụng mạng nền gói (cụ thể là mạng IP) để truyền các
gói tin tho
ại qua mạng. Tuy nhiên tại nơi thu các gói tin có thể bị
mất hay trễ phụ thuộc vào môi trường mạng cụ thể lúc đó: ví dụ
như mạ
ng bị lỗi, tắc nghẽn hay gói tin bị trễ qua các thành phần
m
ạng…Điều này làm giảm chất lượng thoại tại đầu thu, và do
truy
ền dẫn thoại là truyền dẫn thời gian thực nên phía thu không
th
ể yêu cầu mạng truyền lại các gói tin bị mất. Do mạng điện thoại
PSTN truy
ền thống với các đặc điểm ưu việt về chất lượng thoại đã
t
ừ lâu trở thành một phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống
hàng ngày c
ủa chúng ta nên dịch vụ VoIP phải làm sao cung cấp
trong m
ạng PSTN truyền thống.
Ch
ất lượng dịch vụ được hiểu một cách đơn giản là “khả
năng củ
a mạng làm thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực
hi
ện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ

rõ của mỗi người sử dụng”. Nhìn chung, chất lượng dịch vụ được
quy
ết định bởi các user ở hai đầu cuối thoại. Do đó nhà cung cấp
dịch vụ mạng đảm bảo QoS người sử dụng yêu cầu và thực hiện
các bi
ện pháp để duy trì mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi
vì các nguyên nhân nh
ư nghẽn, hỏng thiết bị hay sự cố liên kết.
Ch
ất lượng dịch vụ cũng được phân cấp để tiện cho các nhà cung
c
ấp dịch vụ tính toán và đảm bảo QoS trong các kế hoạch truyền
d
ẫn cụ thể của mình. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ truyền
thông, ch
ất lượng dịch vụ thường được đánh giá bằng các phương
pháp phản hồi từ phía khách hàng. Phương pháp này không mang
lại hiệu quả cao khi mà tính phức tạp và phạm vi của các mạng
vi
ễn thông hiện đại ngày một tăng, đòi hỏi một phương pháp có
tính tổng thể để đánh giá một cách toàn diện cho dịch vụ thoại.
Công nghi
ệp viễn thông chấp nhận một con số chung để mô tả chất
lượng dịch vụ, chất lượng cuộc gọi được gọi là điểm đánh giá
trung bình: Mean Opinion Score (MOS). MOS dao động từ 1 (mức
t
ồi) đến 5 (mức tốt nhất). Các nhà cung cấp vào mức MOS này để
đưa ra mứ
c chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình.

Bảng 3.1: Điểm đánh gia trung bình MOS.
M
ức chất lượng Mức (Điểm) MOS
Xuất sắc 5
T
ốt 4
Bình th
ường 3
Nghèo 2
T
ồi 1
Đối với dịch vụ VoIP khi mạng truyền dẫn là mạng IP, các
tham s
ố hay các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ
và cần được đưa ra các chỉ số giới hạn là
 Băng thông.
 Trễ.
 Jitter (Biến động trễ).
 Mất thông tin.
 Tiếng dội.
 Độ tin cậy.
T
ổ chức ITU đã phát triển mô hình E trong khuyến nghị
G107 để đánh giá chất lượ
ng dịch vụ của mạng VoIP. Mô hình E
đã chứng minh được tính ưu việt của nó trong việc thiết lập kế
hoạch truyền dẫn trong thực tế. Kết quả của mô hình E là một giá
tr
ị truyền dẫn chung gọi là “Transmission Rating Factor” (R) thể
hiện chất lượng đàm thoại giữa người nói và người nghe. R dao

động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các sơ đồ mạng cụ thể. Giá trị R
càng l
ớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao. Đối với dịch vụ
thoại qua IP, mô hình E là một công cụ đắc lực để đánh giá chất
lượng dịch vụ. Mô hình E có thể được sử dụng để hiểu các đặc
điểm của mạng và thiết bị ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng
tho
ại trong mạng VoIP. Mô hình E tạo ra sự suy giảm R cho các
lo
ại mạng khác nhau và các thiết bị khác. Các yếu tố ảnh hưởng
đến sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ, tiếng dội, mất gói, và
thu
ật toán mã hoá thông tin. Giá trị đầu ra của mô hình E có thể
chuyển thành giá trị MOS tương ứng để đánh giá chất lượng dịch
v
ụ.
Bảng 3.2: Định nghĩa các loại chất lượng truyền dẫn thoại.
Giá trị R
Lo
ại chất lượng
truy
ền dẫn thoại
M
ức độ hài lòng của người
s
ử dụng
90
≤ R  100
T
ốt nhất Rất hài lòng

80
≤ R <90 Mức cao Hài lòng
70
≤ R <80 Mức trung bình
M
ột số người không hài
lòng
60
≤ R <70 Mức thấp Nhiều người không hài lòng
50
≤ R <60 Mức nghèo
H
ầu như tất cả không hài
lòng
Chú ý: V
ới giá trị R nhỏ hơn 50 không được khuyến nghị
3.2 Chất lượng dịch vụ trong VoIP
3.2.1 Ch
ất lượng dịch vụ QoS
QoS được hiểu một cách đơn giản là khả năng của mạng làm
th
ế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi
ứng dụng dịch vụ theo như yêu cầu mà người sử dụng đã chỉ ra.
QoS là đặc tính có thể điều khiển và hoàn toàn xác định đối
v
ới các tham số có khả năng định lượng.
Mô hình tham kh
ảo cho QoS
M
ạng A Mạng B

Đầu cuối
Đầu cuối



1 N
QoS QoS
node I node N
QoS M
ạng A QoS Mạng
B
QoS end-to-end

Hình 3.1 Mô hình tham khảo cho chất lượng dịch vụ
end-to-end.
Mô hình tham kh
ảo QoS end-to-end thường có một hoặc vài
m
ạng tham gia, mỗi mạng lại có thể có nhiều node.
 Mỗi mạng tham gia này có thể đưa vào trễ, tổn thất
ho
ặc lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền
d
ẫn vì thế nó ảnh hưởng tới QoS.
 Hơn nữa, các biến động thống kê ở lưu lượng xuất hiện
trong m
ạng cũng có thể gây tổn thất do tràn bộ đệm
ho
ặc do các liên kết nối các node mạng bị nghẽn.
 Mạng có thể thực hiện định hình giữa các node hay

gi
ữa các mạng để tối thiểu hoá tích luỹ trong biến động
tr
ễ và tổn thất.
 Về nguyên tắc, người sử dụng không cần biết đặc tính
k
ỹ thuật của các mạng tham gia miễn là mạng chuyển
được lưu lượng đảm bảo QoS end-to-end.
Ch
ất lượng dịch vụ phụ thuộc vào tính kết hợp của nhiều yếu
t
ố: các thành phần mạng, có chế xử lý ở hai điểm đầu cuối, cơ chế
đ
iều khiển trong mạng. Đối với các thành phần mạng (cơ sở hạ
tầng vật lý) thông thường có 3 thành phần quan trọng: thiết bị đầu
cu
ối, phương tiện truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch (các thiết bị
trung chuyển trên mạng). Đối với mỗi phần có các yêu cầu về QoS
t
ương ứng. Nhìn chung QoS được các User ở hai đầu cuối truyền
thông quy
ết định. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ nắm bắt được đánh giá
QoS thông qua ý ki
ến khách hàng MOS.
V
ới các loại mạng khác nhau thì việc xử lý thông tin và yêu
c
ầu về chất lượng dịch vụ cũng có những đặc điểm khác nhau:
PSTN, ISDN, ATM,...liên quan
đến truyền dữ

liệu/thoại/video...với kiểu truyền chuyển mạch kênh, chuyển mạch
gói...V
ới PSTN thời gian thực là quan trọng (cả trễ), tiếng vọng và
t
ỷ lệ BER vì chủ yếu dịch vụ trên PSTN là thoại, còn đối với các
m
ạng gói thì lại chú ý đến băng thông, trễ,biến động trễ và các cơ
chế điều khiển trong mạng...
VoIP QoS: VoIP là s
ự tích hợp truyền thoại ttrên nền IP. Nếu
ch
ỉ dựa trên Internet là mạng “best effort” thì rõ ràng kỹ thuật
VoIP không có v
ấn đề QoS thực sự nào (không đảm bảo về chất
lượng cũng như phân biệt về các loại hình lưu lượng truyền qua
m
ạng này). Thực tế, VoIP để truyền thoại nên phải đảm bảo thời
gian th
ực, phải cung cấp được mức chất lượng dịch vụ tương
đương vớ
i mức chất lượng đã được mạng truyền thống PSTN cung
c
ấp.
3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thoại trong VoIP
Chất lượng thoại bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều yếu tố, có
th
ể chia làm 6 chiều hướng QoS ảnh hưởng đến đầu cuối sử dụng
sau:
 Độ khả dụng (Availability): yếu tố suy hao thiết bị và
độ ổn định.

 Băng thông (cả loại thoả thuận và burst).
 Tiếng vọng.
 Trễ (delay or latency): trễ xử lý, gói hoá, truyền dẫn
n
ối tiếp, bộ đệm và hàng đợi, chuyển mạch...
 Biến động trễ: gồm jitter và Wander.
 Tổn thất (mất) gói hay tỉ lệ lỗi bit BER.
3.2.2.1 Độ ổn định
Độ ổn định cũng là mộtyếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất
l
ượng dịch vụ. Người sử dụng đã quen sử dụng mạng PSTN truyền
th
ống với độ ổn định rất cao. Mạng PSTN có khả năng truyền cuộc
g
ọi cả ngày lẫn đêm và vào tất cả các ngày trong năm do đó mạng
VoIP hi
ện đại cũng phải đáp ứng được độ ổn định tương tự. Một
năm có 60*60*24*365 hay 31.536.000 giây. Giả thiết một mạng
kh
ả dụng 99% thời gian thì số giờ mạng không sử dụng là 87,6
gi
ờ, khoảng thời gian này là tương đối lớn. Nếu giá trị độ khả dụng
là 99,99% thì th
ời gian mạng không hoạt động chỉ là 50 phút một
năm. Tất nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần có nhiều cơ chế dự phòng
và kh
ắc phục lỗi để đảm bảo điều này.Bảng sau chỉ ra tính sẵn
sàng c
ủa mạng và thời gian ngừng hoạt động:
Bảng 3.2: Tính sẵn sàng của mạng.

Tính sẵn sàng của mạng
Tổng thời gian ngừng hoạt
động trong một nă
m
99% 3.65 ngày
99.5% 1.825 ngày
99.9% 8.76 giờ
99.95% 4.38 giờ
99.99% 52.56 phút
99.995% 26.28 phút
99.999% 5.25phút

Ngày nay, thông số QoS khả dụng của mạng thường vào
kho
ảng 99,995%, hay khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một
năm, kết nối khôi phục nhỏ hơn 4 giờ. Cũng có sự khác nhau giữa
độ khả dụng và độ tin cậy của mạng từ góc nhìn của từng người sử
dụng và từ góc nhìn mạng tổng thể. Thông số QoS khả dụng
thường được quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ. Một người
s
ử dụng khó tính có thể than phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng
99,7% trong tháng s
ẽ được nhắc nhở rằng mạng sẽ đáp ứng
99,99% s
ẵn sàng như được quảng cáo và hứa hẹn là áp dụng cho
toàn b
ộ mạng.
3.2.2.2 Băng thông
Là tốc độ truyền thông tin (tính bằng KB/giây, MB/giây…).
Bình th

ường trong môi trường mạng LAN, băng thông càng lớn
càng t
ốt.
R
ất nhiều mạng số liệu không được thiết kế cho nhu cầu băng
tần theo thời gian thực của tín hiệu thoại. Các mạng này thông
thường không yêu cầu các dòng dữ liệu gói hoá phải tới đích trong
một khung thời gian hẹp (với độ trễ tương đối thấp). Khi dịch vụ
thoại được triển khai trên các hệ thống mạng này, một số các
phương pháp được thực hiện nhằm đảm bảo việc truyền dẫn thoại
theo thời gian thực, tuy vậy chất lượng thoại vẫn sẽ bị ảnh hưởng
một khi các cơ chế này hoạt động không như mong muốn. Mặc dù
tín hi
ệu thoại chỉ yêu cầu một băng tần tương đối thấp nhưng nó
đ
òi hỏi phải có tính ổn định cao và trực tiếp.
Tuy nhiên, trong một mạng tích hợp dữ liệu và thoại, ta phải
quyết định xem mỗi dịch vụ phải sử dụng bao nhiêu băng thông.
Nh
ững quyết định này dựa trên việc xem xét cẩn thận sự ưu tiên
và b
ăng thông sẵn có. Nếu ta dành cho dich vụ thoại quá ít băng
thông thì chất lượng thoại là không chấp nhận được. Hay nói một
cách khác thì các dịch vụ thoại không thể chấp nhận băng thông
nh
ỏ như lưu lượng của Internet.
N
ếu mạng VoIP cũng sử dụng cùng một bộ mã hoá như
mạng PSTN hiện nay thì băng thông dành cho dịch vụ thoại sẽ còn
l

ớn hơn cả băng thông được sử dụng trong mạng PSTN. Bởi trong
mạng VoIP, phần mào đầu trong các giao thức là rất nhiều. Ví dụ,
ta phải cần một tốc độ STM-4 (622,08 Mbps) hoặc cao hơn nữa để
hỗ trợ cho hàng nghìn cuộc gọi.
Tuy nhiên, mạng VoIP lại thực hiện việc nén thoại và triệt
khoảng lặng để giảm băng thông hơn so với mạng chuyển mạch
kênh truyền thống. Băng thông của mạng VoIP có thể thay đổi so
với mạng TDM có kích thước kênh cố định.
Việc xác định băng thông cho mạng dựa trên số cuộc gọi
trong giờ cao điểm. Bất cứ việc ghép băng thông nào đều có thể
làm giảm chất lượng thoại. Người ta phải dành riêng băng thông
cho báo hi
ệu để đảm bảo các cuộc gọi đều được thực hiện và giảm
việc ngắt quãng dịch vụ.
Băng thông dành cho báo hiệu thay đổi tuỳ theo số lượng
cuộc gọi và giao thức báo hiệu được sử dụng. Nếu có rất nhiều
cuộc gọi với thời gian ngắn thì băng thông đỉnh cần cho báo hiệu
phải lớn. Băng thông lớn nhất mà một giao thức báo hiệu IP cần có
phải bằng 3% của tất cả lưu lượng tải. ở ví dụ, băng thông báo hiệu