Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet (Internet Telephony)

mạng Internet căn cứ vào đó định tuyến cuộc gọi.Có 3 cách khác nhau để định tuyến cuộc thoại IP giữa các thuê bao nằm riêng rẽ trong mạng SCN và Internet . 5.4.1 Cách thứ nhất Thêm các chức năng mới cho mạng SCN để xử lý các thông tin định tuyến sử dụng trong mạng Internet .Các thông tin địa chỉ đ−ợc sử dụng trên Internet có thể là địa chỉ IP ,tên vùng ,địa chỉ e-mail .v.v.Những ng−ời sử dụng dịch vụ điện thoại IP cần đ−ợc đăng ký địa chỉ IP.Thuê bao chủ gọi sẽ chỉ định thuê bao bị gọi thông qua các thông tin địa chỉ của thuê bao bị gọi .Cấu trúc của nó giống nh− cấu trúc tên vùng bằng việc sử dụng các chữ số từ 0-9 và các ký hiệu # và * .Do đó cần phải đ−a ra các quy −ớc khi sử dụng những ký tự này .Tuy nhiên điều này có thể không khả thi do việc đ−a địa chỉ vào sẽ rất phức tạp. 5.4.2 Cách thứ hai. Thêm các chức năng mới cho SCN để giao tiếp với số E.164 trên Internet .Mỗi thuê bao sử dụng dịch vụ thoại IP đ−ợc đăng ký số E.164 .Mỗi chức năng mới ra đời cần đ−a ra phép chuyển đổi từ số E.164 sang địa chỉ IP .Khi đó ng−ời sử dụng chỉ đ−a vào số E.164 và hệ thống coi đó là thông tin địa chỉ của ng−ời sử dụng dịch vụ điện thoại IP.Tuy nhiên do dịch vụ điện thoại IP sử dụng chung số E.164 với các dịch vụ khác nên dung l−ợng ng−ời sử dụng dịch vụ điện thoại IP sẽ bị giới hạn. 5.4.3 Cách thứ ba Thêm các cách thức đánh địa chỉ mới độc lập với hệ thống địa chỉ IP và số E.164.Một hệ thống đánh địa chỉ mới cần đ−ợc sử dụng cho dịch vụ điện thoại IP.Hệ thống này cần phải cải tiến từ các hệ thống đánh địa chỉ cũ và áp dụng cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi. Tuy nhiên cũng giống nh− hệ thống đánh địa chỉ IP ,điều này có thể không khả thi do việc đ−a địa chỉ vào sẽ rất phức tạp . 5.5 Kết luận Giải pháp phù hợp nhất đối với hệ thống đánh số trong mạng điện thoại qua Internet bao gồm 3 yếu tố sau: • Đánh số E.164 toàn cầu cho ng−ời sử dụng theo máy tính đầu cuối trên Internet • Ph−ơng pháp hệ thống mở đối với cơ chế lập sơ đồ giữa E.164 và các địa chỉ IP • Yêu cầu đối với các trợ giúp cho quay số một giai đoạn không qua mH truy nhập nhà cung cấp dịch vụ. Sự kết hợp giữa các yếu tố này đem lại dung l−ợng đánh số lớn cho ng−ời sử dụng trên Internet ,cho phép sắp xếp dễ dàng các ứng dụng di chuyển số và tránh tr−ờng hợp đ−ờng dẫn không thể thiết lập. Cơ quan có thẩm quyền nên quyết định cách thức và mức độ mà điện thoại qua Internet đ−ợc coi là dịch vụ điện thoại .Cơ quan có thẩm quyền cần phải xem xét các khía cạnh sau đây khi ra chính sách: • Hệ thống phân bố E.164 cần phải thay đổi để đồng thời phân cho ng−ời sử dụng trên Internet. • Cần có quy tắc phối hợp giữa nhà cung cấp dịch vụ VoIP (ITSP) và nhà cung cấp dịch vụ trên SCN cho điện thoại qua Internet • ứng dụng di chuyển số cho điện thoại qua Internet có thể đòi hỏi việc củng cố các ITSP và nhà cung cấp dịch vụ trên SCN. Cơ sở dữ liệu cho dịch vụ điện thoại qua Internet đ−ợc chia thành cơ sở dữ liệu hành chính gồm thông tin phân địa chỉ và cơ sở dữ liệu thời gian thực để định tuyến. Trong khi cơ sở dữ liệu hành chính cần phải đ−ợc quản lý d−ới quyền phân thông tin địa chỉ,việc quản lý cơ sở dữ liệu sử dụng thời gian thực có thể không cần phụ thuộc và quyền này. Tuy nhiên giao thức chuẩn mở là cần thiết để trao đổi dữ liệu lập sơ đồ giữa các cơ sở dữ liệu sử dụng thời gian thực với nhau. Việc phân số E.164 cho ng−ời sử dụng trên Internet đ−ợc coi là đòi hỏi tối thiểu đối với mối quan hệ qua lại gi−H SCN và Internet .Những hệ thống địa chỉ khác với hệ thống E.164 có thể đ−ợc sử dụng trong kết nối PC đến PC. Hệ thống phân địa chỉ phù hợp khác cho kết nối PC đến PC cần phải đ−ợc nghiên cứu thêm. C h a p t e r 6 CHƯƠNG6 Đánh giá chất l−ợng dịch vụ 6.1 Đánh giá theo chủ quan Ph−ơng pháp đánh giá chất l−ợng tiếng nói theo chủ quan đ−ợc trình bày trong khuyến nghị P.800 của ITU-T[26]. Đánh giá theo chủ quan tức là căn cứ vào cảm nhận của con ng−ời để đánh giá chất l−ợng dịch vụ .Ư điểm của ph−ơng pháp này là đ−a ra kết quả tổng hợp trực tiếp dựa vào đánh giá chủ quan của con ng−ời .Tuy nhiên kết quả đánh giá theo ph−ơng pháp này chỉ có tính định tính mà không có tính định l−ợng .Do đánh giá theo chủ quan mà mỗi cá nhân có cách đánh giá rất khác nhau, nê n muốn có kết quả chính xác cần phải lấy ý kiến của nhiều cá nhân . Chính vì vậy đánh giá theo ph−ơng pháp này tốn rất nhiều thời gian và chi phí để thực hiện cũng lớn. Theo khuyến nghị P.800, đánh giá theo chủ quan đ−ợc thực hiện trong các điều kiện : phòng thí nghiệm ( chỉ nghe và hội thoại ) và trong thực tế bằng cách thăm dò ý kiến khách hàng. Đánh giá trong điều kiện hội thoại: tức là hai ng−ời hội thoại với nhau trong điều kiện thử nghiệm .Để sát với điều kiện thực tế ,khoảng cách thực hiện hội thoại khi đánh giá càng xa càng tốt.Một điểm cần chú ý nữa khi tiến hành đánh giá là phải chọn các cá nhân thích hợp cũng nh− chọn các thông số mạch điện phù hợp với thực tế và chúng cần đ−ợc kiểm tra tr−ớc và sau mỗi thí nghiệm . Đánh giá trong điều kiện chỉ nghe : ở đây ng−ời tham gia đánh giá chỉ nghe các âm thông báo .Mục đích của đánh giá trong điều kiện này là để loại bỏ ảnh h−ởng qua lại giữa hai chiều tiếng nói đồng thời đánh giá chất l−ợng khi thay đổi các thông số vật lý của thí nghiệm. Thăm dò ý kiến : đây là ph−ơng pháp đánh giá dựa trên việc tổng hợp kết quả khi thu thập ý kiến đánh giá của một số l−ợng lớn khách hàng.Ưu điểm của ph−ơng pháp này là đánh giá dựa trên ý kiến trực tiếp của khách hàng sử dụng. Nh−ng nó có một nh−ợc điểm là phải thực hiện phỏng vấn nhiều khách hàng và kết quả rất phụ thuộc vào nội dung phỏng vấn và cảm nhận của khách hàng. 6.2 Đánh giá theo khách quan Đánh giá theo khách quan tức là sử dụng máy đo để đo các thông số có liên quan đến chất l−ợng tiếng nói . Có 3 phuơng pháp để thực hiện đánh giá theo khách quan: ph−ơng pháp so sánh dựa vào các tín hiệu chuẩn đH biết theo khuyến nghị P.681 của ITU ;ph−ơng pháp xác định giá trị tuyệt đối theo khuyến nghị p.561 của ITU-T [27] 1/ph−ơng pháp so sánh với tín hiệu chuẩn theo khuyến nghị P.861 [28] Hình vẽ 6.1 là sơ đồ khối đánh giá chất l−ợng mạng bằng ph−ơng pháp so sánh với tín hiệu chuẩn. ITU-T Tiến nói hoặc tín tiệu chuẩn Bộ mH hoá chuẩn G.711,G.726, GSM FR  Phần điện Phần âm thanh Bộ phận so sánh âm chuẩn  So sánh theo chủ quan Điểm đo Phần âm thanh Phần Điện  Mạng TIPHON Đầu cuối Đầu cuối Hình 6-1 Đánh giá chất l−ợng tiếng nói của toàn mạng Ph−ơng pháp này đánh giá chất l−ợng đ−ợc thực hiện lần l−ợt qua các b−ớc sau: • Chuẩn bị băng ghi tiếng nói để phát đi hoặc các bộ phát tín hiệu chuẩn • Đặt các thông số thí nghiệm phù hợp với điều kiện thực tế • Xây dựng các bộ mH hoá chuẩn • Đánh giá khách quan dựa vào các thông số về chất l−ợng thoại đo đ−ợc • Chuyển đổi từ đánh giá chất l−ợng theo các thông số khách quan sang chủ quan nếu cần thiết • Xử lý kết quả Trong ph−ơng pháp này tiếng nói hoặc tín hiệu chuẩn đ−ợc truyền tải theo hai h−ớng : một h−ớng qua bộ mH chuẩn (G.711,G.726,GSM FR), một h−ớng qua mạng thực tế .Tín hiệu sau khi truyền qua hai h−ớng này đ−ợc đ−a vào một bộ so sánh .Căn cứ vào các thông số của bộ mH hoá chuẩn đH biết, sau khi so sánh ta sẽ thu đ−ợc kết quả là các tông số chất l−ợng tiếng nói truyền qua mạng so với bộ mH hoá chuẩn.Dựa vào kết quả thu đ−ợc ,ng−ời tiến hành đo sẽ cho điểm (MOS) và đánh giá hệ số phẩm chất Q của phần tử cần đo. T−ơng tự cấu hình đo thể hiện trong hình 6.2 đ−ợc sử dụng để đánh giá chất l−ợng thoại của thiết bị đầu cuối. ITU-T Tiến nói hoặc tín tiệu chuẩn  Bộ mH hoá chuẩn G.711,G.726, GSM FR  Phần điện Phần âm thanh Bộ phận so sánh âm chuẩn  So sánh theo chủ quan Điểm đo Phần âm thanh Phần Điện Bộ mô phỏng mạng Đầu cuối TIPHON Đầu cuối TIPNON Hình 6-2 Sơ đồ đánh giá chất l−ợng thoại của thiết bị đầu cuối Trong cấu hình đo này thay vì mạng thực tế ta cho thiết bị đầu cuối hoạt động cùng với bộ mô phỏng mạng với các thông số đH biết .Sau đó tiến hành xử lý kết quả nh− tr−ờng hợp trên. 2/Ph−ơng pháp xác định giá trị tuyệt đối theo khuyến nghị P.561[27] Trong ph−ơng pháp đo này ta bố trí các thiết bị đo tại các kênh cần đo trong khi kênh này đang hoạt động ,bằng cách này ta xác định đ−ợc thông số rất quan trọng của kênh thoại liên quan tới tín hiệu thoại ,nhiễu và tiếng vọng .Bằng ph−ơng pháp này ta cũng có thể xác định đ−ợc các thông số liên quan đến truyền dẫn tín hiệu số. Các thông số tín hiệu thoại cần đo Biên độ hiệu dụng: Đ−ợc tính dựa và giá trị bình ph−ơng của biên độ thực tín hiệu và đơn vị dBm (theo khuyến nghị P.56 của ITU-T) Biên độ trung bình : là giá trị trung bình của biên độ tín hiệu trong suốt khoảng thời gian cuộc gọi (khoảng thời gian nhỏ nhất là 20 giây). Hệ số hoạt động : là tỷ lệ giữa khoảng thời gian giá trị tuyệt đối của biên độ tín hiệu lớn hơn một giá trị quy định nào đó và toàn bộ khoảng thời gian đo. Các thông số nhiễu cần đo Mức nhiễu : đ−ợc tính bằng bình ph−ơng biên độ của nhiễu và đ−ợc đo bằng dBm (theo khuyến nghị G.212 của ITU-T). Biên độ trung bình của nhiễu : là giá trị trung bình biên độ của nhiễu trong suốt khoảng thời gian cuộc gọi (khoảng thời gian nhỏ nhất là 1 phút ). Các thông số tiếng vọng cần đo: Độ trễ tiếng vọng : đo bằng cách phát đi xung và độ trễ đ−ợc tính từ khi biên độ bắt đầu bằng giá trị điểm 0 chuẩn cho đến khi biên độ đột ngột tăng ứng với thời điểm xung phản hồi lại. 6.3 Đánh giá theo độ trễ Có hai thông số về độ trễ liên quan trực tiếp đến chất l−ợng : Trễ thiết lập cuộc gọi : liên quan đến chất l−ợng thiết lập cuộc gọi .Trong dịch vụ thoại qua Internet (có nghĩa là liên quan đến mạng IP ) ,độ trễ này liên quan đến nhiều yếu tố và rất xác định .Hiện nay ,thông số trễ thiết lập cuộc gọi này vẫn ch−a có một ph−ơng pháp nào để đo và vẫn còn đang đ−ợc nghiên cứu . Trễ tín hiệu điểm -điểm : liên quan trực tiếp đến chất l−ợng thoại trong mạng IP .Có một ph−ơng pháp cho phép xác định một cách chín xác trễ tín hiệu từ điểm này tới điểm khác bằng cách sử dụng lệnh Ping. C h a p t e r 7 CHƯƠNG7 Khả năng triển khai dịch vụ 7.1 Các động lực chính Sự tăng tr−ởng hiện tại của thị tr−ờng điện thoại Internet và mạng PSTN .Chi phí của điện thoại Internet không phụ thuộc vào khoảng cách giữa thuê bao cho phép các nhà cung cấp dịch vụ giảm c−ớc cuộc gọi một cách đáng kể, đặc biệt trên các tuyến nơi sử dụng hệ thống c−ớc để định giá. Điện thoại Internet có lợi điểm là không bị các nhà làm luật ràng buộc .Vì vậy ,tại nhiều n−ớc ,nó trở thành một dịch vụ gia tăng giá trị và không phải chịu phí kết nối và c−ớc dịch vụ đ−ợc áp dụng cho ác dịch vụ truyền thống. Ngoài ra ,tại các n−ớc không mở cửa thị tr−ờng cho cạnh tranh,điện thoại Internet đ−ợc triển khai một cách có vẻ nh− là hợp pháp và kiếm lợi từ nhu cầu sử dụng dịch vụ rẻ. Hiệu quả kỹ thuật của điện thoại Internet thu hút các nhà vận hành hiện đang xây dựng mạng mới và nó có thể trở thành công nghệ quan trọng cho mạng doanh nghiệp ,đặc biệt cho các công ty có mạng số liệu lớn và có khả năng giảm chi phí một cách đáng kể bằng việc tích hợp mạng thoại và mạng số liệu. Việc tích hợp này cũng cho phép các nhà vận hành thu lợi từ phạm vi dịch vụ –cung cấp nhiều dịch vụ một lúc ,và trên hiệu quả kinh tế –sử dụng kênh dung l−ợng cao một cách hiệu quả hơn, Một động lực nữa có thể chứng minh tính −u việt của điện thoại Internet là việc nó đ−ợc tạo ra từ thế giới linh ddoongj và sáng tạo của Internet .Việc cho phép ng−ời sử dụng phát triến tính năng dịch vụ tạo điều kiện cho các sáng kiến và dịch vụ mới phát triển nhanh hơn so với mạng tập trung của PSTN. 7.2 khả năng phổ biến dịch vụ thoại qua Internet Thoại IP hiện đH định hình thành một dịch vụ ,nh−ng điều khiến nó trở thành chính yếu của thị tr−ờng thoại tích hợp hay vẫn chỉ là một dịch vụ thiểu số phụ thuộc nhiều vào sự phát triển của mạng Internet nói chung .Thời điểm chuyển từ mạng chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói là một yếu tố quyết định sự thành bại của nhà cung cấp dịch vụ và vai trò của VoIP trong t−ơng lai.Khả năng phổ biến dịch vụ VoIP nằm giữa hai ph−ơng án ( thể hiện trên hình 7.1). ph−ơng án 1:chất l−ợng dịch vụ của mạng Internet tiếp tục không ổn định ,c−ớc điện thoại giảm mạch (loại vỏ khả năng hạ giá thoại Internet ) , và VoIP vẫn chỉ là một dịch vụ chiếm thiểu số . ph−ơng án 2: hiệu qủa và tăng tr−ởng của các dịch vụ và mạng tích hợp khieens khách hàng chuyển sang dùng manvg Internet làm cho hiệu quả kinh tế tăng cùng với tăng tr−ởng của l−u l−ợng. 7.2.1 Ph−ơng án 1: Dịch vụ thoại Internet là thứ yếu Ph−ơng án thứ nhất đ−ợc thể hiện trên hình 7.2 .Để thực hiện ph−ơng án 1,cần điều chỉnh lại mạng PSTN cho phù hợp với môi tr−ờng cạnh tranh mới bằng việc giảm giá và đặt lại cơ cấu c−ớc.điều kiện này ,sự thúc đẩy điện thoại Internet do lợi thế về giá cả sẽ biến mất tr−ớc khi các nhà cung cấp dịch vụ chuyển sang các dịch vụ tích hợp sửu dụng IP.Trong lúc đó ,nếu sự biến đổi sang mô hình thị tr−ờng kinh doanh của mạng Internet diễn ra chậm ,các công nghệ mới phục vụ cho dịch vụ thời gian thực (nh− RSVP và các dịch vụ cạnh tranh mới ) sẽ đ−ợc phát triển chậm hơn .Việc chậm triển khai kinh doanh Internet sẽ đồng thời làm chậm việc triển khai các công nghệ truy nhập Internet tốc độ cao nh− ADSL và modem cáp. Việc thiếu lợi thế về giá cả cùng với thiễu khả năng hỗ trợ thời gian thực và truy nhập tôc độ cao sẽ làm chậm sự tăng tr−ởng của điện thoại Internet tới mức nó bị xếp vào thị tr−ờng ngỏ. Poor quality of service TOs have the major stake in PSTN PSTN prices fall towards cost Economies in circuit-switched network  Efficency Potential for integration Smart terminals give user more control Innovation is high Economies as IP trafic grows Hinh7. 1 Hai ph−ơng án cho điện thoại Internet (Analysys ,1998) Hinh7. 2 Ph−ơng án 1 –Dịch vụ thoại Internet chiếm thiểu số Nếu tình huống này diễn ra, điện thoại Internet vẫn sẽ là dịch vụ không phổ cập. Nó sẽ có thể cung cấp dịch vụ rẻ tiền với chất l−ợng thấp hoặc để hỗ trợ các dịch vụ tích hợp khác trong mạng số liệu doanh nghiệp. Các nhà vận hành mạng sẽ có thời gian điều chỉnh c−ớc phí và chiến l−ợc để đối phó với VoIP ,và nhiều nhà cung cấp dịch vụ VoIP sẽ bị mua. VoIP cũng sẽ bứt khỏi khu vực doanh nghiệp và trở lên phổ biến nh−ng sẽ cần rất nhiều thời gian. 7.2.2 Ph−ơng án 2 :dịch vụ thoại Internet chiễm lĩnh thị tr−ờng. Ph−ơng án thứ hai đ−ợc thể hiện thông qua hình 7.3 .Để thực hiện ph−ơng án này ,thiết bị đầu cuối thoại thông minh và các dịch vụ tích hợp mới – nh− dịch vụ nhắn tin tích hợp –phải đ−ợc đón nhận nhiệt tình ,đặc biệt là với đốit t−ợng doanh nghiệp. Điều này sẽ đ−ợc thể hiện bởi sự tăng tr−ởng nhanh chóng của thị tr−ờng điện thoại Web , tai nghe cho PC và mức độ sử dụng H.323 trong mạng doanh nghiệp.Thị tr−ờng cho các dịch vụ PSTN ,đặc biệt là dịch vụ gọi quốc tế ,sẽ cần có thời gian để điều chỉnh lại c−ớc ,ph−ơng thức hoạt động và dịch vụ cho thị tr−ờng mới này.Điều này sẽ cho phép các nhà môi giới dịch vụ quốc tế kinh doanh đ−ợc với điện thoại Internet và cho họ thời gian để tham nhập vào thị tr−ờng cung cấp dịch vụ gia tăng. Song song với điều này ,mạng Internet phải thích nghi với môi tr−ờng kinh doanh ,tiến tới thoả thuận giữa các đối tác dựa trên mức l−u l−ợng. Mạng Internet “hạng trung” sẽ xuất hiện nh− một mạng x−ơng sống dung l−ợng cao sử dụng các giao thức hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực. Đủ tài nguyên trên mạng Internet Dịch vụ trên IP phát triển mạch Gía cung cấp VoIP thay đổi Lợi thế giá cả trở nên không cần thiết Các nhà cung cấp dịch vụ mới & ISP có chỗ đứng trong dịch vụ thoại Mạng IP tải phần lớn l−u l−ợng viễn thông Hinh7. 3 ph−ơng án 2 –VoIP đ−ợc sử dụng rộng rãi. Trong tình huống này ,cácnhà cung cấp dịch vụ mới sẽ chiếm đ−ợc thị phần đáng kể từ các nhà vận hành mạng PSTN . Điện thoại Internet từ các thiết bị đầu cuối thông minh trở thành ph−ơng tiện thông tin chung cho tất cả cuộc gọi thoại chứ không chỉ cho các cuộc gọi quốc tế. Thị tr−ờng điện thoại sẽ phân chia làm rất nhiều phần : dịch vụ chất l−ợng cao, mem dẻo với giá c−ớc cao cho đối t−ợng doanh nghiệp và dịch vụ cơ bản cho đối t−ợng sử dụng bảo thủ hơn và dịch vụ giá rẻ cho đối t−ợng không quan tâm đến chất l−ợng của dịch vụ. 7.3 Sự ảnh h−ởng đến các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Vào khoảng năm 2005 ,các lĩnh vực kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẽ chủ yếu dựa trên công nghệ chuyển mạch gói .Nhờ sự phát triển của khoa học và công nghệ , mà công nghệ chuyển mạch gói trở lên thích hợp để truyền các luồng dữ liệu thời gian thực nh− các tín hiệu âm thanh , hình ảnh....Nhờ đó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông triển khai mạng chỉ dựa trên công nghệ chuyển mạch gói nh−ng có thể cung cấp tất cả các loại hình dịch vụ:từ l−u trữ và truyền th− điện tử thông th−ờng tới truyền âm thanh ,fax ,dữ liệu cho đến hội nghị truyền hình thời gian thực.Hình 7.4 thể hiện chiến l−ợc phát triển của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Growth in IP traffic volume  Should i close my legacy circuit switched voice network Should i optimise my network for IP traffic? Should i offer IP voice service? time Hinh7. 4 Sự thay đổi chiến l−ợc của nhà cung Câu hỏi chủ yếu đặt ra là các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải đặt ra chiến l−ợc phát triển nh− thế nào để có thể thành công trong t−ơng lai mạng thống trị của mạng IP và liệu họ đH phải bắt đầu hành động ngay từ bây giờ. 7.3.1 T−ơng lai của mạng viễn thông Trong t−ơng lai các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẽ dần chuyển sang công nghệ IP .Vào năm 2005 ,mạng tích hợp âm thanh và dữ liệu sẽ thay thế vị trí thống trị của mạng chuyển mạch kênh ,khi đó tín hiệu thoại chỉ là một loại l−u l−ợng của mạng truyền số liệu. Công nghệ chuyển mạch kênh sẽ vẫn đ−ợc dùng trong một số tr−ờng hợp đặc biệt nh−: kênh dành riêng và đảm bảo kết nối .Với nỗ lực cao nhất, mạng Internet có thể truyền tải phục vụ các dịch vụ với giá thành thấp nhất và chất l−ợng đảm bảo. 7.3.2 Sự thay đổi nhu cầu của khách hàng D−ới con mắt một số khách hàng ,việc chuyển dịch từ chuyển từ truyền số liêu trên mạng thoại sang truyền trên mạng số liệu không ảnh h−ởng lớn đén các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Các thuê bao hộ gia đình và các doanh nghiệp nhỏ chỉ quan niệm rằng họ sử dụng dịch vụ đ−ợc cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ,họ chỉ quan tâm đến đặc điểm chất l−ợng và giá thành của dịch vụ chứ không quan tâm đến công nghệ. Hầu hết các khách hàng đều không nhận thức đ−ợc hiện tại tín hiệu thoại đ−ợc truyền trên mạng chuyển mạch kênh và họ cũng không nhận thức đ−ợc rằng tín hiệu thoại đ−ợc truyền trên mạng chuyển mạch gói trong t−ơng lai. Các khách hàng là các tổ chức và doanh nghiệp lớn thì khác hẳn ,họ đH sử dụng các dịch vụ chuyển mạch gói (ví dụ nh− X.25 và Frame relay) trong một thời gian dài .Hiện nay một vài tổ chức và doanh nghiệp bắt đàu có nh cầu sử dụng mạng chuyển mạch gói dựa trên công nghệ Ip nhờ đó họ có thể kết hợp đ−ợc các dịch vụ và mở rộng mạng LAN thành mạng WAN .Khi IP trở thành chuẩn của mạng WAN thì nảy sinh nhu cầu đ−a công nghệ IP vào mạng đ−ờng trục để có thể dễ dàng và mềm dẻo trong việc phối hợp hoạt động giữa mạng WAN của các tổ chức và doanh nghiệp với mạng của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Nhu cầu về mạng đ−ờng trục IP ngày càng tăng cùng với việc phát triển các ứng dụng cho phép mở rộng vùng mạng của các doanh nghiệp ,của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cũng nh− mạng Internet . Unified messaging,Web-enabled call centre và th−ơng mại điện tử là 3 ứng dụng chính đóng vai trò động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng IP trong những năm đầu tiên của thế kỷ 21 này. 7.3.3 Vị trí của IP và sự liên quan với mạng chuyển mạch kênh. Từ nay đến năm 2001 sẽ chứng kién nhiều cuộc tranh cHi giữa hai tr−ờng phái :”sử dụng mạng thoại để truyền số liệu “ và “sử dụng mạng số liệu để truyền tín hiệu thoại” .Nh−ng dù sử dụng công nghệ mạng nào thì các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông vẫn phải tiến tới xu thế tích hợp các dịch vụ trong cùng một mạng. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cũng nh− các khách hàng là tổ chức và doanh nghiệp sẽ chia làm hai tr−ờng phái chính: • Truờng phái thứ nhất bao gồm các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các tổ chức nhận thức đ−ợc lợi ích của việc tích hợp các dịch vụ dựa trên mạng chuyển mạch gói và họ muốn thu đ−ợc lợi nhuận đó. • Tr−ờng phái thứ hai gồm các nhà cung cấp dịch vụ viến thông và các tổ chức lo sợ không đạt đ−ợc độ tin cậy cũng nh− chất l−ợng dịch vụ nh− mạng chuyển mạch kênh. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ,mạng tích hợp đa dịch vụ đ−ợc phát triển dựa trên hạt nhân là mạng ATM. Trong khi đó đối với các tổ chức và doanh nghiệp diễn ra sự cạnh tranh gay gắt giữa công nghệ thông tin và công nghệ viễn thông. Nhu cầu đối với các ứng dụng tích hợp số liệu và âm thanh từ cái đơn giản nhất là Voice mail đến tích hợp điện thoại và máy tính nh− Call centre ngày càng gia tăng.Công nghệ thông tin cho phép triển khai và quản lý các ứng dụng này theo từng vùng và chính vì vâỵ đH có sự chuyển dịchh từ sử dụng tổng đài nội bộ PBX sang mạng các máy chủ của nhiều tổ chức và doanh nghiệp kết nối với nhau. Công nghệ ATM quá phức tạp và đắt tiền để triển khai trong mạng của các tổ chức và doanh nghiệp đây cũng là nguyên nhân phát triển của mạng IP .Sau đây là 3 nguyên nhân để ứng dụng công nghệ IP vào mạng của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trong những năm tới: • Sự phát triển của IP trong mạng WAN của các tổ chức và doanh nghiệp nhờ có khả năng tích hợp các dịch vụ và kết nối. • Phải triển khai truyền âm thanh qua mạng IP để phục vụ cho các ứng dụng mới tích hợp âm thanh và số liệu cũng nh− truyền thông đa ph−ơng tiện. • Sử dụng có hiệu quả hơn khả năng của mạng,không còn tình trạng tài nghuyên của mạng đ−ợc dành riêng để truyền một luồng dữ liệu nào, vì vậy cho phép sử dụng toàn bộ độ rộng băng tần vào mọi thời điểm. Cho đến năm 2005 thì các tranh cHi này sẽ đ−ợc giải quyết ,chuyển mạch gói sẽ trở thành công nghệ cơ sở cho hầu hết các mạng viễn thông của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cũng nh− các tổ chức và doanh nghiệp lớn.Khi đó giá thành truyền dẫn giảm xuống và chiếm tỷ trọng nhỏ nên các nhà cung cấp dịch vụ viễn thoong cạnh tranh với nhau dựa trên việc triển khai các dịch vụ và quản lý một cách có hiệu quả. Vì vậy ngay từ bây giờ ,các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải bắt đầu đi sâu vào công nghệ IP .Vào thời điểm hiện tại ,các nhà cung cấp mạng Ip cạnh tranh chủ yếu dựa trên giá c−ớc phí rẻ, chất l−ợng dịch vụ thấp tuy nhiên nó chỉ chiếm đ−ợc một phần nhỏ thị tr−ờng viễn thông. Khi các dịch vụ mới có thể đ−ợc thực hiện đ−ợc qua IP và nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ dựa trên IP ngày càng tăng thì tầm quan trọng của việc trở thành nhà cung cấp dịch vụ IP của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ngày càng tăng.Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải thử nghiệm khai thác các dịch vụ trên mạng IP ngay từ bây giờ để tạo tiền đề cho việc triển khai mạng IP thành hạt nhân của mạng viễn thông trong t−ơng lai. 7.3.4 Chiến l−ợc của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông với dịch vụ IP. Tuỳ thuộc vào lĩnh vực kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, mà họ có các định h−ớng khác nhau trong thị tr−ờng công nghệ IP: Nhà cung cấo dịch vụ viễn thông có vận hành mạng đ−ờng dài không? Nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có vận hành mạng truy nhập nội hạt hay không? Bảng 7.1 thể hiện cách thức phân loại các nhà khai thác dịch vụ viễn thông và một vài nhà cung cấp mạng tiêu biểu. Có kinh doanh mạng truy nhập Không kinh doanh mạng truy nhập Có kinh doanh mạng đ−ờng dài Độc quyền từ Mới gia nhập thị tr−ờng AT&T Qwest Global one Easynet Globalnet Global Exchange tr−ớc BT NTT RBOCS Mạng cố định Mạng di động CWC NTL Vodaf one Không kinh doanh mạng đ−ờng dài CATV Lĩnh vực khác Time Warner Euro bell Jupiter Colt Lonica RCN Bảng 7.1 phân loại các nhà khai thác dịch vụ viễn thông 7.3.4.1 Nhà khai thác mạng truy nhập và mạng đ−ờng dài. a)Nhà khai thác độc quyền Các nhà khai thác độc quyền không những chỉ cung cấp các dịch vụ dựa trên công nghệ IP mà họ còn có xu thế sử dụng nó làm ph−ong tiện truyền dẫn. Các nhà khai thác độc quyền tiếp cận thị tr−ờng công nghệ IP theo các b−ớc: Kiểm tra khả năng của các dịch vụ IP,và phát triển các hệ thống cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng dựa trên công nghệ IP . Cung cấp dịch vụ IP trong mạng viễn thông quốc gia và mở rộng ra mạng quốc tế, với chất l−ợng cao và có bảo đảm. Cung cấp dịch vụ cho các nhà khai thác dịch vụ viễn thông khác. Chuẩn bị hệ thống tính c−ớc ,dịch vụ danh bạ điện thoại và các hệ thống khác để hỗ trợ vận hành mạng tích hợp đa dịch vụ. b)Nhà khai thác mạng truy nhập và mạng đ−ờng dài Nhà khai thác cả mạng đ−ờng dài và mạng truy nhập có nhiều lợi thế trong việc triển khai cung cấp dịch vụ điện thoại IP .Nhà khai thác mạng đ−ờng dài có thể cung cấp dịch vụ điện thoại IP với c−ớc phí thấp đáp ứng nhu cầu của các khách hàng có nhu cầu cao. Các nhà khai thác mạng loại này phải phát triển mạng IP có thể hỗ trợ các dịch vụ gia tăng giá trị khi mà xu thế chuyển từ cạnh tranh dựa trên c−ớc phí sang cạnh tranh dựa trên dịch vụ trong môi tr−ờng mạng IP. Các nhà khai thác mạng truy nhập và đ−ờng dài chủ yếu dựa trên ph−ơng thức thầu khoán vì vậy cho phép họ chuyển h−ớng kinh doanh nhanh chóng hơn so với các nhà kinh doanh độc quyền. c)Nhà khai thác mạng di động. Cho đến nay ,mạng di động dựa trên công nghệ chuyển mạch gói vẫn ch−a đ−ợc triển khai trong thực tế. Thoại qua Internet hiện tại ch−a thành lĩnh vực kinh doanh đối với các nhà khai thác mạng di động trong ít nhất 10 năm tới,vì để đảm bảo chất l−ợng của các dịch vụ thời gian thực trong giao diện vô tuyến rất khó và giá thành cao.Dịch vụ fax qua IP sẽ đ−ợc triển khai vào khoảng năm 2001 nh−ng nó cũng chỉ tồn tại đ−ợc đến năm 2005 ,khi mà tất cả các bản tin của mạng di động đều đ−ợc truyền d−ới dạng th− điện tử .Tuy nhiên các ứng dụng tích hợp tín hiệu thoại và gói dữ liệu là một thị tr−ờng rất quan trọng đối với các nhà khai thác mạng di động. 7.3.4.2 Nhà khai thác mạng đ−ờng trục Các nhà khai thác loại này kinh doanh dựa trên việc cung cấp kênh truyền kết nối các mạng truy nhập .Họ phải nỗ lực trong việc phát triển mạng để hỗ trợ điện thoại IP.Trong t−ơng lai các nhà khai thác mạng đ−ờng trục phải đ−ơng đầu với khó khăn là càng ngày sẽ càng có nhiều nhà khai thác mạng truy nhập với quy mô nhỏ. Với dịch vụ thoại qua mạng IP cho phép họ giải quyết khó khăn này .Các nhà khai thác loại này phải tập trung vào nghiên cứu triển khai trong lĩnh vực thoại IP và họ phải coi nhà khai thác mạng truy nhập quy mô nhỏ nh− là các thuê bao sử dụng dịch vụ . Đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chỉ khai thác mạng đ−ờng trục ,họ phải phát triển các dịch vụ dựa trên công nghệ IP để cho phép một số l−ợng lớn các tổ chức và doanh ngiệp kết nối mạng nội bộ của họ với mạng công cộng. 7.3.4.3 Nhà khai thác mạng truy nhập. Các nhà khai thác dịch vụ viễn thông loại này có quan hệ chặt chẽ với khách hàng đầu cuối. Họ có vị trí thuận lợi trong khai thác nhu cầu cao về các dịch vụ dựa trên công nghệ IP của các doanh nghiệp vừa và lớn và của các nhà khai thác mạng đ−ờng trục.Sau đây là các thuận lợi của họ: • Quan hệ trực tiếp với khách hàng có nhu cầu cao về các dịch vụ tích hợp thoại và dữ liệu ví dụ nh− các trung tâm tài chính của thành phố. • Cung cấp dịch vụ Internet với chất l−ợng cao • Cung cấp dịch vụ th−ơng mại điện tử cho các doanh nghiệp. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chỉ khai thác mạng truy nhập phải luôn luôn theo sát sự phát triển của các dịch vụ dựa trên điện thoại IP và đ−a ra xu thế phát triển của dịch vụ này .Tuy nhiên cho đến khi mà họ ch−a cung cấp đ−ợc dịch vụ điện thoai IP đ−ờng dài thì họ vẫn ch−a thu đ−ợc lợi nhuận đáng kể. Nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp(CATV) CATV khai thác dựa trên mạng IP sẽ có thị tr−ờng lớn đối với nhóm dịch vụ bao gồm :điện thoại,truyền hình và truy nhập Internet .CATV phải tập trung vào phát triển công nghệ để cung cấp dịch vụ điện thoại ,truy nhập băng rộng cho các khách hàng thông qua modem băng rộng .CATV phải phát triển mối quan hệ giữa nội dung và dịch vụ ,điều đó có nghĩa là họ phải làm cho nội dung của ch−ơng trình ngày một hấp dẫn hơn. Tổng lợi nhuận thu đ−ợc từ thị tr−ờng các dịch vụ IP của 40 quốc gia bao gồm :dịch vụ trong mạng nội bộ và mạng công cộng sẽ đạt con số 60 tỷ USD vào năm 2005 Trong đó thị tr−ờng lớn nhất là Bắc Mỹ và tiếp theo là Tây âu. Millions $ 30000 25000 20000  We s te rn Europe Eas te r n Europe Far e as t and Pacific Ce ntral As ia 15000 10000 South Am e rica Noth Am e r ica 5000  Is r ae l and Sounth Afica 0 1,999 2,000 2,001 2,002 2,003 2,004 2,005 Hinh7. 5 Dự báo lợi nhuận của thị tr−ờng IP trong một số khu vực C h a p t e r 8 CHƯƠNG8 thiết kế Gateway thoại Internet và mô tả phần mềm VIPGATE. 8.1 Môi tr−ờng phát triển 8.1.1 tổng quan Tiêu chuẩn Một số tiêu chuẩn về quy trình phát triển phần mềm bao gồm: ISO 9000-9002; Unified Process; • Rational RoseTM Công cụ phát triển phần mềm h−ớng đối t−ợng đ−ợc sử dụng rộng rHi trên thế giới do khả năng hỗ trợ toàn bộ quy trình phát triển phần mềm .Ngoài ra ,nó còn hỗ trợ quy trình phát triển thống nhất (Unified Process). Card Dialogic Chi tiết về phần cứng này sẽ đ−ợc trình bày trong mục sau • Dialogic’s SDK (software Development Kit) Bộ th− viện phát triển phần mềm của Dialogic đ−ợc cung cấp cùng với card phần cứng giúp cho ng−ời phát triển có thể khai thác đ−ợc các tính năng của card một cách t−ơng đối rễ dàng. Ngôn ngữ lập trình Visual C++ 6.0 Ngôn ngứ lập trình đ−ợc sử dụng là Visual C++ vì nó là một ngôn ngữ đ−ợc dùng rộng rHi trong công nghiệp • Sơ đồ cấu hình hệ phát triển : Ex.11 Ex.15 Ex.16 ViPGa te VipGa te CO line 8345467 1.0.4.20 Mạng Internet 1.0.4.20 PSTN Hình 8-1Cấu hình Phone to Phone sử dụng 2 Gateway kết nối qua Internet 8.1.2 Cấu trúc phần cứng : Trong mô hình chế tạo thử nghiệm Gateway tại phòng Chuyển Mạch Viện Khoa Học Kỹ Thuật B−u Điện phần cứng card gắn trên PC là card Dialogic D/41H .Đây là card sử dụng kiến trúc vi xử lý kép có chức năng xử lý tín hiệu của một DSP và chức năng tính toán logic và thao tác với số liệu của một bộ vi điều khiển đa dụng 80186.Với cách tiếp cận này ,do bảng mạch có thể tự xử lý các tính toán ỏ mức thấp nên tải trên máy chủ giảm .Vì vậy,việc phát triển các ứng dụng mạch hơn trở nên dễ dàng hơn.Kiến trúc này xử lý các sự kiện thời gian thực ,quản lý dòng số liệu trên máy chủ (thời gian phản ứng của hệ thống nhanh hơn ) ,giảm yêu cầu xử lý ở máy chủ ,xử lý DTMF và báo hiệu thoại và cho DSP thực hiện xử lý báo hiệu cho cuộc gọi tới . Mỗi trong bốn giao diện dây thuê bao alalog trên bảng mạch D/41H nhận tiếng nói ở dạng analog và báo hiệu thoại từ mạng PSTN .Mỗi giao diện dây thuê bao sử dụng lẫy nhấc đặt máy có độ tin cậy cao (dùng công nghệ solid state nên không có tiếp xúc cơ khí )và mạch phát hiện chuông theo tiêu chuẩn FCC-phần 68 loại B .Mạch phát hiện chuông này hoạt động chính xác ngay cả khi có dao động điện thế trong mạng .Mỗi giao diện còn có mạch bảo vệ chống điện áp cao và thay đổi môi tr−ờng của mạng và cho phép ch−ơng trình ứng dụng nhấc máy vào bất cứ lúc nào trong khi đổ chuông mà không làm hỏng bảng mạch. PB Line Interface  Codec DSP DSP Control Bus Shared RAM Control Processor Codec Data DAT IR PC ISA Bus Hình 8-2Sơ đồ khối card D/41H Giao diện điện thoại có một đ−ờng âm thanh (on-hook audio path ) để phát hiện thông tin chủ gọi .Nó còn có thể phát hiện tone nhấn số ngay cả khi hạ máy .Khả năng này cho phép bảng mạch hoạt động với PBX. Tín hiệu thoại tới (chuông ,dòng điện mạch vòng ) đ−ợc xử lý bởi giao diện đ−ờng thuê bao và truyền tới bộ xử lý qua bus điều khiển .Bộ xử lý thông báo trình ứng dụng về trạng thái báo hiệu và h−ớng dẫn phần giao diện đ−ờng thuê bao gửi báo hiệu (nhấc /đặt máy ) ra mạng thoại. Tín hiệu tiếng nói alalog nhận từ mạng đ−ợc bộ giao diện đ−ờng thuê bao lọc và làm sạch và đ−a vào mạch CODEC .CODEC lọc , lấy mẫu và số hoá tín hiệu âm tần analog vào và gửi tín hiệu đH đ−ợc số hoá sang bộ DSP của Motorola. Dựa trên firmware của SpringWare cài đặt trong SRAM ,bộ DSP thực hiện phân tích tín hiệu và một số hoạt động khác nh− sau : Điều khiển khuếch đại tự động (Automatic gain Control ) để bù cho dao động của mức tín hiệu âm tần đầu vào ; • sử dụng thuật toán ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) hoặc PCM (Pulse Code Modulation )để nén tín hiệu thoại đH đ−ợc số hoá và để tiết kiệm đĩa; • phát hiện tone –DTMF ,MF, hoặc tone đơn hoặc tone kép đ−ợc định nghĩa bởi trình ứng dụng ; • phát hiện khoảng lặng nhằm xác định xem đ−ờng dây có im lặng không và chủ gọi không trả lời. Đối với số liệu ra ,bộ DSP thực hiện hoạt động sau: • dHn số liệu âm thanh (đH đ−ợc nén )cho playback; • điều chỉnh âm l−ợng và tốc độ playback theo yêu cầu của trình ứng dụng hoặc ng−ời sử dụng . • tạo tone –DTMF,MF hoặc tone đa dụng đ−ợc trình ứng dụng định nghĩa . • bộ xử lý kép còn thực hiện quay số và giám sát trạng thái cuộc gọi. • truyền tín hiệu nhấc máy tới mạng thoại. • quay số ra ngoài. • giám sát và báo kết quả :đ−ờng bận hoặc nghẽn ;chặn bởi nhà vận hành mạng ;rung chuông ,không ai nhấc máy ;hoặc nếu nhấc máy thì do ng−ời ,máy trả lời điện thoại,máy făx hay modem trả lời. Trong khi ghi âm, bộ DSP sử dụng tốc độ số hoá từ 24kbps đến 64 kbps theo yêu cầu của trình ứng dụng cho chất l−ợng tốt nhất và kích th−ớc hiệu quả nhất .Tôc độ số hoá đ−ợc chọn cho từng kênh và có thể đ−ợc thay đổi khi bắt đầu ghi hoặc phát .Tiếng nói sau khi qua xử lý bởi DSP đ−ợc truyền tới máy chủ PC và đ−ợc l−u giữ ở đó.Khi phát một file l−u trên đĩa ,bộ xử lý lấy thông tin thoại từ máy chủ PC và gửi tới bộ DSP .Bộ DSP chuyển đổi một file sang tiếng nó số hoá .Bộ DSP gửi tiếng nó dạng số và báo hiệu trả lời tới CODEC .CODEC chuyển sang tín hiệu dạng analog để truyền trong mạng thoại. Báo hiệu (nhấc /đặt máy ,chuông ...)đ−ợc gửi tới bộ xử lý và truyền tới trình ứng dụng qua RAM 2 cổng và ISA Bus của máy chủ PC. Bộ vi xử lý điều khiển tất cả hoạt động của bảng mạch D/41H qua bus nội bộ ,dịch và thực hiện các câu lệnh từ máy chủ PC .Nó xử lý các sự kiện thời gian thực ,quản lý dòng số liệu tới máy chủ PC,làm tăng nhanh thời gian đáp ứng của hệ thông. Trao đổi thông tin giữa bộ vi xử lý và máy chủ PC đ−ợc thực hiện qua RAM chung 2 cổng .RAM đóng vai trò bộ đệm vào ra do đó tăng hiệu suất truyền file từ /đến đĩa.RAM đ−ợc nối với maý chủ PC qua bus ISA.Tất cả hoạt động đ−ợc thực hiện với ngắt nhằm đáp ứng yêu cầ về thời gian thực của hệ thống .Khi khởi tạo hệ thống ,firmware của SpringWare đ−ợc tải từ máy chủ PC xuống RAM mH /số liệu và RAM DSP .Cơ chế tải firmware làm cho việc nâng cấp cải tiến đ−ợc dễ dàng hơn. 8.2 Giải pháp thiết lập bộ đệm . Một board thoại 4 kênh của Dialogic (ví dụ nh− D41H ) có bốn tài nguyên xử lý thoại, th−ờng đ−ợc sử dụng cho 4 kênh đọc /ghi thoại t−ơng tự . Giải pháp bộ đệm định lại tài nguyên xử lý thoại và gán kênh 1 và 2 để đọc ,kênh 3 và 4 để ghi, từ đó cho phép hai cổng thoại song công. Dữ liệu thoại PCM (ghi và đọc riêng biệt ) từ một ứng dụng Gateway Internet đ−ợc gửi thẳng đến các tài nguyên trên board ,nơi nó đ−ợc xử lý và đ−a ra nh− tín hiệu thoại analog tiêu chuẩn .Ng−ợc lại ,một tín hiệu thoại analog tiêu chuẩn nhận đ−ợc từ mạng telephone (CO hoặc PBX) đ−ợc phân chia bởi board thoại thành dữ liệu đọc và ghi và đ−ợc gửi thẳng đến ứng dụng Gateway . Một ứng dụng Internet GateWay điển hình thực hiện các chức năng sau: • Lấy dữ liệu thoại từ Internet ,chuyển từ dữ liệu thoại IP sang PCM, và chuyển dữ liệu PCM đến board thoại nơi nó đ−ợc đọc ra ở máy điện thoai. • Ghi dữ liệu thoại analog từ điện thoại, chuyển nó đến ứng dụng ,đổi từ PCM sang dữ liệu thoại IP ,và chuyển dữ liệu IP lên Internet . Application Dialogic Voice Board Internet Voice Over IP  Decoder PCM  DataStreaming  Channel 3 Firmware Buffer  Analog Voice Telephone Echo Cancel Channel 1 Voice Over IP  Decorder  PCM DataStreaming  Channel 3 Firmware Buffer Record Hình 8-3Hình Sơ đồ khối của giải pháp bộ đệm Chất l−ợng của Internet Telephony GateWay đ−ợc cải thiện bởi khả năng truyền dữ liệu thoại của nó gi−H board thoại Dialogic và ứng dụng nhanh hết mức có thể .Có hai ph−ơng pháp chuyển dữ liệu thoại: luồng UIO (ph−ơng pháp 1 ) và luồng đọc ghi trực tiếp-PRDS (ph−ơng pháp 2 ). Rescource1 Channel1 Rescource3  CO or PBX  Telephone annel 2 Rescource2 Ch Rescource4 PCM Play  PCM Record  PCM Play  PCM Record Telephone Internet gateway Application Internet Hình 8-4Hình Gateway cơ bản 8.2.1 Ph−ơng pháp truyền dữ liệu qua 3 bộ đệm. Luồng UIO là một ph−ơng án thuộc giải pháp bộ đệm (hình 3 ) .Dữ liệu thoại nhận đ−ợc từ mạng thoại (ghi ) đ−ợc ghi vào bộ đệm firmware của board thoại .Driver thoại sau đó điều khiển việc chuyển dữ liệu từ bộ đệm firmware đến một bộ đệm của driver .Các bộ đệm Driver đ−ợc tạo ra trong bộ nhớ của ng−ời dùng sử dụng hàm dx_setparm() , và có thể đ−ợc gán bất kỳ giá trị nào trong khoảng 256 byte đến 1 KB.Trong quá trình ghi ,khi bộ đệm driver đH đầy ,driver thoại gọi hàm write() của ng−ời dùng (đ−ợc chỉ ra trong hàm dx_setuio()).Thông th−ờng , hàm write() đ−ợc sử dụng để l−u dữ liệu trong bộ đệm ứng dụngđể xử lý. Dữ liệu thoại nhận đ−ợc từ Internet (đọc ) đ−ợc l−u vào trong bộ đệm ứng dụng .Trong khi đọc , khi driver thoại cần dữ liệu, một hàm read() của ng−ời dùng (đ−ợc chỉ ra trong hàm dx_setuio() ) đ−ợc sử di\ụng để l−u dữ liệu đến bộ đệm của driver (Nếu không có dữ liệu ,driver thoại chèn khoảng lặng vào bộ đệm firmware ). Driver thoại sau đó chuyển dữ liệu đến bộ đệm firmware nơi nó đ−ợc xử lý và gửi đi khỏi board thoại đến mạng telephone. Trễ tổng thể qua Internet GateWay có thể đ−ợc giảm bớt nhờ điều chỉnh cỡ bộ đệm của cả firmware và driver .Để hoạt động tối −u ,cỡ của bộ đệm driver phải đ−ợc đặt ở giá trị ít nhất gấp đôi cỡ bộ đệm firmware. Ví dụ khi sử dụng cỡ bộ đệm firmware là 512 byte và cỡ bộ đệm driver là 1.5kb thì trễ xấp xỉ 225 ms. internet internet Internet Gateway Appication Application Buffer User Memory Internet Gateway Appication Application Buffer User Memory Driver Buffer User Memory Dialogic Voice Board  Firmware Buffer User Memory Dialogic Voice Board Firmware Buffer User Memory Telephone Telephone Hình 8-5Hai ph−ơng pháp truyền dữ liệu Tốc độ vi xử lý của máy chủ cũng nh− các ch−ơng trình cùng chạy đồng thời sẽ có ảnh h−ởng đến khả năng giá trị các bộ đệm có thể đặt thấp đến đâu .Các thử nghiệm ban đầu chỉ ra cỡ tối thiểu cho bộ đệm driver là 512 và cỡ tối thiểu của bộ đệm firmware là 256 với vi xử lý pentium (90Mhz hoặc cao hơn ). 8.2.2 Ph−ơng thức truyền dữ liệu qua hai bộ đệm. Theo hình (3) luồng đọc ghi trực tiếp (PRDS ) không sử dụng bộ đệm driver nh− trong ph−ơng pháp 1 .Thay vào đó ,một khu vực bộ nhớ chia sẻ (cũng đ−ợc gọi là bộ đệm ứng dụng ) đ−ợc tạo ra và đ−ợc truy nhập bởi cả ứng dụng và driver .Bộ nhớ chia sẻ bao gồm một mào đầu (header) và có thể có đến 32 khối nhớ , mỗi khối nhớ t−ơng đ−ơng với cõ của bộ đệm firmware .Các hàm API đ−ợc sử dụng để cung cấp bộ nhớ chia sẻ. Dữ liệu thoại nhận đ−ợc từ mạng telephone (ghi ) đ−ợc l−u vào trong board thoại trong một bộ đệm firmware .Việc ghi đ−ợc khởi tạo sử dụng hàm dx_reciottdata() .Các điều khiển của driver thoại chuyển dữ liệu từ bộ đệm firmware đến bộ nhớ cha sẻ .Khi mà bộ đệm firmware đH đầy ,driver định vị trí trong bộ nhớ chia sẻ để l−u dữ liệu ,chuyển dữ liệu,sau đó thông báo cho ứng dụng bằng một event. Dữ liệu thoại nhận đ−ợc tử Internet (đọc ) đ−ợc l−u trong bộ nhớ chia sẻ.Việc đọc đ−ợc khởi tạo s−e dụng hàm dx_playiottdata() .Driver định vị địa chỉ trong bộ nhớ chia sẻ nơi dữ liệu đ−ợc l−u ,sau đó chuyển dữ liệu đến bộ đệm firmware .Ví dụ ,sử dụng cỡ bộ đệm firmware là 240 byte ,trễ xấp xỉ là 125 ms .Bằng cách đặt cỡ của bộ đệm firmware là 120 byte ,trễ đ−ợc giảm xuống còn khoảng 85 ms. 8.3 Triệt tiếng vọng Đặc tính triệt tiếng vọng của giải pháp bộ đệm đáp ứng đ−ợc ác yêu cầu đặc tr−ng của GateWay Internet Telephony . Trong môi tr−ờng Internet , tiếng vọng đ−ợc tạo ra trong GateWay và trong mạng thoại có thể bị trễ .Bộ triệt tiếng tiên tiến của Dialogic sẽ triệt các tiếng vọng bị trễ đến 16ms. các cải tiến khác bao gồm việc xử lý không tuyến tính và tăng c−ờng việc phát hiện nhiều ng−ời cùng nói. 8.4 Phần mềm VIPGate 8.4.1 Giới thiệu chung Phần mềm VIPGate đ−ợc xây dựng dựa trên phần mềm demo Phone IP kèm theo Card Dialogic D/41H.Do đây là card đa dụng thế hệ cũ sử dụng trong Voice Mail không phải là card chuyên dụng cho VoIP nên chúng không đ−ợc tích hợp chuẩn H.323 vào phần cứng của bảng mạch. Bản thân Card chỉ hỗ trợ nén PCM 64kb (theo luật A hoặc à)nên không thích hợp với việc truyền tín hiệu thoại trên mạng Internet .Vì vậy phần mềm VIPGate phải thực hiện hầu hết các chức năng của một Gateway VoIP nh− báo hiệu ,nén ,giải nén và giao tiếp.Các công việc chính của nhóm phát triển phần mềm là : • Viết ch−ơng trình xử lí báo hiệu cuộc gọi nh− chuông ,bận nhấc hạ máy ... • Phát triển bộ nén thoại tốc độ thấp theo chuẩn G.723.1 • phát triển phần truyền số liệu qua TCP/IP. • tích hợp CODEC tốc độ thấp vào VIPGate • phát triển phần xử lý bộ đệm cho 2 kênh thoại • lập giao diện thân thiện 8.4.2 Cấu trúc ch−ơng trình 8.4.2.1 Điều khiển xử lý cuộc gọi Hình Thể hiện cấu trúc phần mềm VIPGate 3.0 . Thông qua API của Dialogic module này thực hiện lệnh lấy các sự kiện của từng kênh thoại trên card D41/H qua đó thiết lập trạng thái và điều khiển thực hiện các hoạt động t−ơng ứng .Các trạng thái chính của kênh nh− sau: Đầu tiên kênh ở trạng thái rỗi và đợi tín hiệu chuông .Khi có tín hiệu chuông từ tổng đài cấp đến kênh chuyển sang trạng thái đợi tín hiệu DTMF chứa số máy bị gọi . Số máy bị gọi nhận đ−ợc sẽ đ−ợc truyền sang phía GateWay đối ph−ơng , đồng thời cho phép mH hoá tín hiệu thoại trên card theo chuẩn G.711. Khi nhận đ−ợc âm báo bận từ tổng đài gửi tới cuộc gọi sẽ đ−ợc kết thúc. PSTN  Điều khiển ,xử lý cuộc gọi Nhận chuông Thu phát tín hiệu DTMF mH hoá Nhận âm báo bận  Nén tín hiệu thoại GSM 6.1.0 L&H Codec DSP Group True Speech codec Truyền dữ liệu Dữ liệu điều khiển TCP Dữ liệu kiểm tra RTCP -tín hiệu thoại RTP  Mạng IP Giao diện với ng−ời xử dụng Nhân tham số Khởi động Tín hiệu thoại Tín hiệu điều khiển Hình 8-6Cấu trúc phần mềm VIPGate. 8.4.2.2 Nén Tín hiệu thoại. Tín hiệu thoại sau khi đ−ợc mH hoá G.711 thành luồng tín hiệu 64kbit/s tiếp tục đ−ợc nén thành luồng tín hiệu thấp hơn. Các chuẩn nén có thể xử dụng là: • Lernout & Hauspie (L&H) 4.8 kbit/s • GSM 6.10 13kbit/s • DSP Group True Speech 8 kbit/s • G.723.1 (5.6 hoặc 6.3 kbit/s) 8.4.2.3 Điều khiển truyền dữ liệu trên mạng IP Có hai ph−ơng thức truyền dữ liệu đ−ợc sử dụng: Dữ liệu báo hiệu đ−ợc truyền theo giao thức TCP . Giao thức này bảo đảm truyền đầy đủ , chính xác thông tin sang Gateway đối ph−ơng. Tín hiệu thoại sau khi đ−ợc mH hoá , nén xuống tốc độ thấp sẽ đ−ợc truyền trên mạng theo giao thức RTP. Dữ liệu truyền theo giao thức này có độ chính xác không bằng TCP tuy nhiên chiếm thời gian nhỏ đáp ứng đ−ợc yêu cầu sử lý thời gian thực của tín hiệu thoại. Giao thức RTCP dùng để kiểm tra quá trình chuyển dữ liệu , thống kê số gói đH gửi đi và số gói đH nhận đ−ợc. 8.4.3 Đặc tính kỹ thuật của VIPGate 8.4.3.1 Tính năng và yêu cầu kỹ thuật VIPGate làm cầu nối giữa mạng PSTN và mạng Internet ,thực hiện việc chuyển dạng PCM G.711 sang dạng tốc độ thấp và truyền tải qua mạng Internet . Yêu cầu đối với nền PC Hệ điều hành : Window NT CPU: Pentium 200 MHz (trở lên) RAM :>=32 MB Modem : >= 33.6 kbps DialogicCard : D21H,D41H. Tính năng của VIPGate • L&H Codec • Chuyển đổi địa chỉ E164 sang IP • Dung l−ơng 2-4 kênh thoại • Hỗ trợ giao thức RTP cho dịch vụ thời gian thực Miền ứng dụng Phù hợp với các ứng dụng: mạng doanh nghiệp ,CallCenter ,viễn thông nông thôn. 8.4.3.2 Giao diện ng−ời sử dụng Thực hiện các chức năng giao tiếp với ng−ời sử dụng .Các cửa sổ giao diện cho phép ng−ời sử dụng theo dõi trạng thái hoạt động ,thống kê thông tin sử dụng và các cảnh báo lỗi của toàn hệ thống hoặc từng kênh riêng biệt. Thông qua giao diện ,ng−ời sử dụng cũng có thể thiết lập cấu hình hoạt động và các tham số cho hệ thống. Giao diện chính của VIPGateway đ−ợc trình bầy trên hình sau đây: Các chức năng điều khiển hệ thống  Cửa sổ hiển thị trạng thái và cảnh báo hệ thống Cửa sổ hiển thị trạng thái và cảnh báo từng  Thời gian bắt đầu cuộc gọi Thời gian gọi Hình 8-7Giao diện chính của VIPGate 3.0 Toàn bộ giao diện đ−ợc chia thành hai phần chính : phần điều khiển và xem trạng thái chung của hệ thống. Phần này gồm các nút điều khiển nh− “Start” ,”Stop” bắt đầu và kết thúc hoạt động. “Option” mở cửa sổ thiết lập tham số và một cửa sổ hiển thị trạng thái và cảnh báo lỗi. Phần hiển thị trạng thái của từng kênh .Có tối đa bốn kênh có thể phục vụ .Các kênh đang hoạt động hiển thị nổi màu sáng ,các kênh ch−a thiết lập màu tối. Mỗ kênh sẽ có cửa sổ hiển thị trạng thái kênh và thời gian bắt đầu kết thúc cuộc gọi. Các tham số thiết lập hoạt động của Gateway đ−ợc chia thành các nhóm sau: File : Cho phép nạp các tham số cấu hình từ một file hoặc ghi lại các tham số hiện thời lên file General: Cho phép thiết lập các tham số cấu hình chung của hệ thống : các card D41/H đ−ợc cài đặt ,tên card ,các tham số chọn cấu hình hoạt động của Gatnet, thủ tục truyền trên mạng IP và ph−ơng pháp nén tín hiệu thoại tốc độ thấp. Figure 8-1 Hình 8-8 Cửa sổ thiết lập tham số IP-Buffer: Thiết lập độ lớn cho các buffer sử dụng trong ch−ơng trình. Địa chỉ IP trong kết nối Internet của GateWay và GateWay đầu xa. Giá trị cổng Internet đ−ợc sử dụng để điều khiển ,truyền dữ liệu và độ lớn của mỗi gói dữ liệu truyền trên mạng. Busy tone: L−u giữ thông tin tần số , nhịp thời gian của âm báo bận từ tổng đài PSTN gửi đến .Các thông tin này đ−ợc sử dụng cho các chức năng bắt âm báo bận. C h a p t e r 9 CHƯƠNG9 thử nghiệm Dịch vụ thoại Internet 9.1 Cấu hình thử nghiệm Mô hình mạng thử nghiệm sản phẩm VIPGate đ−ợc mô tả trong hình 9.1 .Trong quá trình phát triển sản phẩm, mô hình thử nghiệm này cũng đ−ợc áp dụng nh−ng với quy mô nhỏ hơn, ví dụ nh− các GateWay đều đặt trong cùng một vùng. Khi triển khai thử nghiệm trên quy mô lớn hơn, các GateWay có thể đ−ợc đặt ở các tỉnh khác nhau ví dụ nh− một GateWay sẽ đ−ợc đặt ở Hà Nội và một GateWay khác sẽ đ−ợc đặt ở thành phố Hồ Chí Minh .Việc thử nghiệm này sẽ cho phép đánh giá năng lực xử lý của VIPGate một cách chính xác và toàn diện hơn. Telephone Mạng thoại nội hạt  VIPGate Ver 3.0 Mạng Internet Telephone Mạng thoại nội hạt  VIPGate Ver 3.0 Hình 9-1Mô hình triển khai thử nghiệm 9.2 Cấu hình đo kiểm a)Cấu hình đo đặc tính biên độ tần số 1 1 Máy đo kênh PCM-4 Telephone B4 B1 B3 B2  Tổng đài PABX SIEMENS Gateway 1  Mạng Internet Hộp giữ mạch 1 Telephone 1 Gateway 2 Hình 9-2Cấu hình đo đặc tính biên độ tần số. b) Cấu hình đo độ trễ của tín hiệu thoại. 12 17 Telephone Oscilloscope LeCroy 9350A  Tổng đài PABX SIEMENS Gateway 1  Mạng Internet 13 Telephone 18 Gateway 2 Hình 9-3Cấu hình đo độ trễ của tín hiệu thoại. 9.3 Kết quả đánh giá chất l−ợng dịch vụ. Việc đánh giá chất l−ợng đ−ợc tiến hành trên hệ thống VIPGate với kết nối qua mạng Internet của VDC.Các bài đo bao gồm: • Đo mức (Level measurement ): khối phát của PCM-4 sẽ phát tín hiệu có mức là :-10 dBm, khối thu đo mức nhận đ−ợc.Bài đo này cho phép đánh giá tổng quan nhanh chóng điều gí xảy ra với mức tín hiệu khi đi qua hệ thống Tổng đài – Telephony Gateway –Internet –Telephony Gateway –tổng đài. • Đo suy hao tổng thể (Overall loss) trong giải tần 201Hz-3513Hz.Trong phép đo này sử dụng hai luồng tín hiệu giữa khối phát và khối thu analog .Đầu tiên hai khối này đ−ợc nối với nhau thông qua mạch vòng bên trong và khối phát sẽ phát mức t−ơng đối đến khối thu ,khối thu sẽ đo mức nhận đ−ợc.Sau đó mạch vòng để hở và bắt đầu đo thông qua đối t−ợng cần đo ,kết quả đem so sánh với kết quả đầu tiên.Nh− thế ta sẽ đo đ−ợc mức suy hao tổng thể qua đối t−ợng cần đo. • Đo ph−ơng sai khuyếch đại (Variation of gain with frequency) trong giải tần 201Hz-3513Hz. Phép đo này cho phép đo sự thay đổi của độ khuyếch đại theo tần số • Đo thay đổi khuyếch đại theo mức (Variation of gain with level ) .Trong phép đo này ta dùng tần số cố định 1024Hz .Tín hiệu đầu vào thay đổi từ mức –55 dbm đến 3 dBm,b−ớc tăng mức là 2 dBm, và đo độ khuyếch đại. • Đo méo tổng bao gồm cả méo l−ợng tử (Total distortion including quantising distortion).Độ méo tín hiệu âm thanh điện thoại có nhiều thành phần khác nhau .Méo l−ợng tử ,sinh ra bởi ph−ơng pháp chuyển đổi giá trị đ−ợc lấy mẫu của tín hiệu tần số thấp thành tín hiệu mH hoá nhị phân mô phỏng các giá trị biên độ rời rạc và ph−ơng pháp chuyển đổi ng−ợc lại. Ngoài ra còn có méo do dữ liệu bị mất khi truyền qua mạng IP và méo do các mạch Analog. Tất cả các bài đo đ−ợc thực hiện theo hai ph−ơng án sau: • ph−ơng án 1: cả hai Gateway đều đ−ợc nối vào mạng Internet của VDC tại Hà Nội. • ph−ơng án 2 : một Gateway đ−ợc nối vào mạng Internet của VDC tại Hà Nội ,Gateway khác đ−ợc nối vào mạng Internet của VDC tại thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả Kết quả các bài đo đH đ−ợc thực hiện tại phòng chuyển mạch viện khoa học kỹ thuật b−u điện (xem phần phụ lục). Kết quả bài đo mức (Level measurement):phụ lục A1; Kết quả bài đo suy hao tổng thể (Overall loss) :phụ lục A2; Kết quả bài đo ph−ơng sai khuyếch đại:phụ lục A3; Kết quả bài đo thay đổi khuyếch đại theo mức: phụ lục A4; Kết quả bài đo méo tổng bao gồm cả méo l−ợng tử : phụ lục A5; Tài liệu tham khảo: 1. DTS/TIPHON-03001,Using GSM speech codecs within ITU-T Recommendation H.323 2. Dialogic, Dialogic WorldView 3. M.Hopkins,”Internet Telephony”,Analysys Pubilcations; 4. Viện khoa học kỹ thuật b−u điện,”nghiên cứu triển khai thử nghiệm dịch vụ thoại giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh”,Hà Nội 1999; 5. ITU_T Recommendation H.323 Ver.3 (09/1999) : Packet–based multimedia communications systems