Xây dựng bộ tiêu chuẩn kỹ thuật và phương pháp đo đánh giá chất lượng thiết bị cổng điện thoại IP dùng cho mạng điện thoại công cộng

nh thấp. Giảm chi phí vận hành mạng (hạ thấp chi phí bảo dưỡng, chi phí thiết bị, phương tiện làm việc). Triển khai hệ thống nhanh chóng và dễ dàng Giá thành dịch vụ giảm. Mô hình mạng của dịch vụ 177 do SPT cung cấp là giống với mô hình mạng của Viettel- Viễn thông Quân đội: 03 Gateway đặt tại ba điểm Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Mỗi Gateway kết nối tổng đài HOST của các bưu điện thành phố (cung cấp dịch vụ liên tỉnh) và kết nối với tổng đài TOLL của VTN khu vực 1, 2, 3 (chuyển lưu lượng quốc tế chiều về cho các tỉnh trong khu vực). Báo hiệu sử dụng trong 178 là báo hiệu C7, báo hiệu sử dụng trong 177 là báo hiệu R2. Các đường InterGateway được kết nối với dung lượng 1xE1. Dịch vụ gọi 171 của VNPT Từ ngày 22/9/2003, dịch vụ VoIP của VNPT đã được mở tại tất cả các tỉnh, thành trên toàn quốc. Sự kiện VNPT hoàn thành mở dịch vụ Gọi 171 trong nước đến 61/61 tỉnh, thành trên toàn quốc thực sự là một trong những nỗ lực đáng ghi nhận trong việc phổ cập loại hình dịch vụ điện thoại giá rẻ đáp ứng nhu cầu của mọi đối tượng nhân dân. Quá trình xây dựng mạng lưới Từ ngày 22/9/2003, dịch vụ “Gọi 171” trong nước đã được VNPT triển khai trên 61 Bưu điện tỉnh, thành trên toàn quốc. Như vậy, chỉ sau hơn hai năm được chính thức triển khai (bắt đầu cung cấp dịch vụ từ ngày 1/7/2001), dịch vụ “Gọi 171” đã vươn tới mọi nơi. Song song với loại hình dịch vụ điện thoại truyền thống, giờ đây, tất cả các khách hàng trên toàn quốc đều có thể tiết kiệm túi tiền của mình một cách đáng kể. Dưới đây là mô hình mạng cung cấp dịch vụ 171. Hình 22: Sơ đồ mạng VoIP của VNPT Ba điểm cung cấp đặt tại 3 điểm chính: Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Mỗi Gateway kết nối tổng đài HOST của bưu điện thành phố Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng và kết nối qua trung kế “kéo dài” để cung cấp dịch vụ cho các tỉnh thành trong khu vực mà không có POP trực tiếp. Mạng sử dụng báo hiệu C7: sử dụng STP tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Một điều cần được ghi nhận nữa là dịch vụ “Gọi 171” không chỉ có mức giá phù hợp mà còn có một chất lượng đảm bảo. Nếu như trong những ngày đầu triển khai, vấn đề chất lượng dịch vụ là một thách thức khá lớn không chỉ đối với VNPT mà cả các doanh nghiệp cùng tham gia cung cấp dịch vụ VoIP giá rẻ, thì cho tới nay đã có thể tự tin khẳng định rằng với lưu lượng chuyển tải khoảng 15 triệu phút/tháng, VNPT hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của khách hàng với một chất lượng cuộc gọi tốt, thành công ở mức cao nhất. Với những gì VNPT đã làm, cũng có thể khẳng định rằng, dịch vụ “Gọi 171” đã thực sự quen thuộc với nhiều đối tượng khách hàng và chiếm thị phần lưu lượng lớn nhất trong số những doanh nghiệp đang triển khai dịch vụ điện thoại VoIP. Bảng 21 là danh sách các thiết bị đang sử dụng trong mạng 171 của VNPT. Bảng 21: Các thiết bị đang sử dụng trong mạng 171 của VNPT. STT Ký hiÖu S¶n PhÈm Chøc n¨ng Sè l­îng Ghi chó Hµ néi 1 MGC-SC2200/Redundant Media Gateway Controller 1 VDC/VNPT 2 SLT Signaling Link Terminal 2 VDC/VNPT 3 Cisco 3640 Gatekeeper Backbone Router 1 VDC/VNPT 4 Cisco Catalyst 2948G-L3 Multi-layer Switch 1 MCI WorldCom 5 IMUX Inverse Multiplexer 1 VDC/VNPT 6 Cisco Catalyst 3524 Multi-layer Switch 1 VDC/VNPT 7 Cisco AS5400/14.4E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT 8 Cisco 7206 VXR Backbone Router 1 VDC/VNPT 9 Fujitsu PC Server NMS 1 VDC/VNPT 10 Sun E420 RADIUS Server 1 VDC/VNPT 11 IBM XSeries 240 LDAP ­Server 1 VDC/VNPT 12 IBM XSeries NF8500R Real Time Billing Server 1 VDC/VNPT TPHCM 1 MGC-SC2200/Redundant Media Gateway Controller 1 VDC/VNPT 2 SLT Signaling Link Terminal 2 VDC/VNPT 3 Cisco 3640 Gatekeeper Backbone Router 1 VDC/VNPT 4 Cisco Catalyst 2948G-L3 Multi-layer Switch 1 MCI WorldCom 5 IMUX Inverse Multiplexer 1 VDC/VNPT 6 Cisco Catalyst 3524 Multi-layer Switch 1 VDC/VNPT 7 Cisco AS5400/16E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT 8 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT 9 Cisco 7206 VXR Backbone Router 1 VDC/VNPT 10 Fujitsu PC Server NMS 1 VDC/VNPT 11 Sun E420 RADIUS Server 1 VDC/VNPT 12 IBM XSeries 240 LDAP ­Server 1 VDC/VNPT 13 IBM XSeries NF8500R Real Time Billing Server 1 VDC/VNPT §µ N½ng 1 Cisco AS5400/7.2E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT 2 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 Cisco Systems 3 Cisco 3640 Gatekeeper/Backbone Router 1 VDC/VNPT 4 Cisco 7206 VXR Backbone Router 1 VDC/VNPT 5 Cisco Catalyst 2948 Multi-layer Switch 1 VDC/VNPT H¶i phßng 1 Cisco AS5400/7.2E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT nam ®Þnh 1 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VTI nghÖ an 1 Cisco AS5400/7.2E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT kh¸nh hoµ 1 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT b×nh d­¬ng 1 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VTI ®ång nai 1 Cisco AS5400/8E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT cÇn th¬ 1 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 CISCO 2 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT tiÒn giang 1 Cisco AS5300/4E1 VoIP Gateway 1 VDC/VNPT Chúng ta có thế thấy rằng VNPT chủ yếu sử dụng các VoIP Gateway của Cisco loại Cisco AS5300 và AS5400. Các dịch vụ sẽ mở rộng trong tương lai của VNPT Song song với nỗ lực mở rộng địa bàn phục vụ, nhiều dịch vụ gia tăng tiện ích của VoIP đã được VNPT triển khai phục vụ khách hàng. Cùng với việc hoàn thành 61/61 tỉnh, thành trong cả nước đều có dịch vụ “Gọi 171”, VNPT đã cung cấp thêm dịch vụ gọi đường dài giá rẻ cho các thuê bao di động và dịch vụ “Gọi 1717” (dịch vụ điện thoại VoIP trả tiền trước) vào ngày 7/7/2003, đã thu hút được nhiều sự quan tâm và sử dụng của khách hàng. Phạm vi sử dụng của dịch vụ cũng ngày được mở rộng hơn. Dịch vụ “Gọi 171” và “Gọi 1717” đã không chỉ được mở tại các thuê bao trả trước, trả sau mà còn được mở tại các trạm điện thoại công cộng (máy PayPhone). Khách hàng có thể gọi 171 hoặc 1717 từ máy PayPhone đến các thuê bao điện thoại cố định, thuê bao di động, thuê bao di động nội vùng, vô tuyến nội thị, 108 (1080). Tuy nhiên, hiện tại, VNPT vẫn chưa đáp ứng được những khách hàng có nhu cầu sử dụng dịch vụ “Gọi 171” từ các máy PayPhone đến các bàn khai thác viên, các dịch vụ gia tăng giá trị của mạng PSTN, mạng nhắn tin và mở dịch vụ “Gọi 171” trong nước cho các thuê bao của mạng dùng riêng như mạng của Bộ Quốc phòng, Bộ Công an, Bộ Ngoại giao… Và đó cũng là những việc mà VNPT sẽ triển khai tiếp trong thời gian tới để không ngừng hoàn thiện dịch vụ cũng như có thể đáp ứng được tốt hơn nhu cầu của đông đảo đối tượng khách hàng. Dịch vụ 1717 của VNPT Khái niệm dịch vụ: Dịch vụ Gọi 1717 là dịch vụ điện thoại đường dài trong nước và quốc tế sử dụng công nghệ VoIP (Voice over Internet Protocol) với hình thức khách hàng mua thẻ để sử dụng. Dịch vụ điện thoại Gọi 1717 do Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam phát triển, quản lý khai thác và kinh doanh. Dịch vụ "Gọi 1717" được cung cấp cho tất cả các đối tượng khách hàng có nhu cầu sử dụng dịch vụ tại tất cả các máy điện thoại cố định (nhà thuê bao, các điểm công cộng có người phục vụ như Bưu cục, Đại lý, điểm Bưu điện – Văn hoá xã); Tạm thời chưa cung cấp dịch vụ "Gọi 1717" cho các đối tượng: -Các thuê bao điện thoại di động VinaPhone, MobiFone và các máy Payphone. -Các thuê bao di động Callink, MobiNet, Điện thoại Vô tuyến Nội thị, Di động Nội vùng. -Khách hàng thuộc các mạng dùng riêng (như mạng của Bộ Quốc phòng, Bộ Công an, Bộ Ngoại giao,...). Từ ngày 07/ 07/ 2003, dịch vụ "Gọi 1717" được cung cấp trên phạm vi 47 Tỉnh/TP hiện đang triển khai cung cấp dịch vụ điện thoại VoIP trả tiền sau (dịch vụ "Gọi 171"). Tùy theo tình hình phát triển mạng lưới và thị trường, dịch vụ "Gọi 1717" sẽ được triển khai dần trên phạm vi các tỉnh/TP còn lại trong cả nước, theo thông báo và hướng dẫn của Tổng công ty. Trước mắt chưa cung cấp cuộc gọi vào các dịch vụ VNN1260, VNN1268, VNN1269, VNN999, 101, 110, 107, 106, 105, 151,141, 142, 143,145.  Tổng kết về tình hình phát triển VoIP trong nước Thị phần điện thoại IP trong nước đã đạt 48% và IP quốc tế đạt gần 24% chiều đi và 52% chiều về. Lưu lượng IP quốc tế chiều về 6 tháng đầu năm đạt 149 triệu phút, chiếm 52% tổng lưu lượng điện thoại quốc tế chiều về. Nếu như năm 1997, chúng ta mở ra Internet Việt Nam là bước đi thứ nhất thì năm 2000 việc Tổng cục Bưu điện cho phép công ty Vietel cung cấp thử nghiệm dịch vụ điện thoại VoIP là bước đi thứ hai của quá trình mở cửa thị trường viễn thông Việt Nam. Kể từ khi IP chính thức được cung cấp trên thị trường đến nay (sau khoảng 2 năm) bởi 3 nhà khai thác Vietel, VNPT và SPT, đối với điện thoại đường dài IP trong nước: lưu lượng tăng liên tục và đạt 7,5 triệu phút/tháng, lưu lượng điện thoại IP trên tổng lưu lượng điện thoại đường dài tại những tỉnh có mở dịch vụ IP (có POP) là khá lớn, chiếm thị phần 48% (nếu tính trên tổng lưu lượng điện thoại đường dài trong cả nước thì mới đạt 6%).  Như vậy là tại những tỉnh có POP thì thị phần của các dịch vụ điện thoại đường dài như sau: điện thoại đường dài truyền thống (IDD) chiếm 52%, điện thoại IP 178 của Vietel chiếm 25%, 171 của VNPT chiếm 21% và 177 của SPT chiếm 2%, trong đó dịch vụ điện thoại IP của Vietel là phát triển mạnh nhất. Về điện thoại IP quốc tế: tổng lưu lượng chiều đi quốc tế của cả điện thoại IP và điện thoại truyền thống (IDD) trong 6 tháng đầu năm đạt khoảng 30 triệu phút, tăng 20% so với cùng kỳ năm ngoái (tốc độ tăng trung bình hàng năm là khoảng 13-14%). Một phần nguyên nhân của việc tăng khá mạnh này là do giá cước của điện thoại IP quốc tế giảm khoảng 60% so với điện thoại IDD. Và hiện nay lưu lượng điện thoại IP quốc tế chiều đi trong 6 tháng đầu năm đạt khoảng 6,9 triệu phút, chiếm khoảng gần 24% tổng lưu lượng điện thoại quốc tế chiều đi, trong đó 171 quốc tế của VNPT chiếm thị phần lớn nhất, khoảng 15%, tiếp đến là 178 quốc tế của Vietel chiếm 8% và 177 quốc tế của SPT chiếm 1%.  Đối với điện thoại quốc tế chiều về: tổng lưu lượng chiều về 6 tháng đầu năm đạt 293 triệu phút, tăng 14% so với cùng kỳ năm ngoái, trong đó lưu lượng IP quốc tế chiều về trong 6 tháng đầu năm đạt 149 triệu phút, chiếm 52% tổng lưu lượng điện thoại quốc tế chiều về (171 chiếm 14%, 177 chiếm 19%, 178 chiếm 19%).  Thông qua các con số thống kê trên đây, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy sự chiếm ưu thế rất lớn của VNPT trong công cuộc cạnh tranh với các nhà cung cấp khác khi cung cấp dịch vụ dựa trên công nghệ VoIP. Hiện tại, các VoIP Gateway dung lượng lớn (dùng cho mạng PSTN) chiếm đa số nhằm đáp ứng nhu cầu của đa số người sử dụng cá nhân. Trong tương lai, các VoIP Gateway dung lượng nhỏ và đơn giản dùng cho các doanh nghiệp và các công ty có quy mô vừa và nhỏ có khả năng phát triển nhằm mục đích giảm chi phí liên lạc trong nội bộ công ty giữa các ch nhánh đặt ở các vị trí địa lý xa nhau. CẤU TRÚC THIẾT BỊ CỔNG THOẠI VÀ MỘT SỐ SẢN PHẨM TRÊN THẾ GIỚI Vị trí của VoIP Gateway trong cấu hình mạng Thiết bị cổng thoại IP là thiết bị định tuyến các tín hiệu thoại được đóng gói giữa các đầu cuối và cung cấp các chức năng liên quan tới thoại khác mà thiết bị cổng số liệu không có. Chức năng của nó tương tự như PBX. Thiết bị này có thể có các giao diện cho các thiết bị thoại tương tự và số (TDM và IP), và truy nhập tới các mạng thoại chuyển mạch kênh riêng, công cộng và WAN [12], [13]. Trong mạng quy mô cỡ công ty, thiết bị cổng thoại kết nối giữa PBX và thiết bị định tuyến, có chức năng chủ yếu dùng cho để thoại và fax trên giao thức IP nhằm giảm chi phí các cuộc gọi đường dài. Vị trí của thiết bị cổng thoại như mô tả trong Hình 31. Hình 31: Vị trí VoIP Gateway trong mạng công ty [13]. Trong mạng cấu hình như vậy, các giao thức báo hiệu thiết bị cổng thoại là H.323 với gatekeeper và các đầu cuối H.323, báo hiệu đường dây hoặc CAS với PBX. Trong mạng công cộng như mô tả trong Hình 32, thiết bị cổng thoại thường được gọi là MediaGateway. Dung lượng, cấu trúc và các giao thức của MediaGateway trong các mạng công cộng lớn và phức tạp hơn nhiều so với thiết bị cổng thoại trong mạng công ty. Có thể thấy, ngoài các giao thức báo hiệu với mạng PSTN như SS7 và ISDN các MediaGateway còn có thêm các giao thức báo hiệu VoP không chỉ H.323 mà còn cos MGCP, Megaco (H.248) hay SIP. Hình 32: Vị trí VoIP gateway trong mạng công cộng [13]. Yêu cầu phát triển của các sản phẩm VoIP Mục tiêu cho các nhà phát triển khá đơn giản: bổ sung khả năng gọi điện thoại (cả truyền thoại lẫn báo hiệu) cho các mạng nền IP và kết nối chúng với mạng điện thoại công cộng cũng như các mạng thoại cá nhân để duy trì các chuẩn thoại hiện thời cũng như các đặc tính mà mọi người mong đợi ở một máy điện thoại. Thách thức cho các nhà phát triển sản phẩm phát sinh trong 5 khu vực: Chất lượng thoại phải tương đương với PSTN, bất chấp các mạng có các cấp QoS khác nhau. Mạng IP phải đạt được những chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu các cuộc gọi bị từ chối, sự trễ trên mạng, mất gói, và đứt liên kết. Điều này được đòi hỏi ngay trong cả tình trạng tắc nghẽn hay khi nhiều người sử dụng phải chia sẻ các tài nguyên mạng. Điều khiển cuộc gọi (báo hiệu) phải làm cho quá trình gọi trở nên trong suốt khiến người gọi không cần biết kỹ thuật nào được sử dụng để thực hiện dịch vụ. Liên kết dịch vụ PSTN/VoIP bao gồm các gateway giữa các môi trường mạng thoại và dữ liệu. Quản lý hệ thống, an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp, tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN (OSS). Cuộc chạy đua tạo ra các sản phẩm VoIP phù hợp với một dải rộng các cấu hình của người sử dụng mới chỉ bắt đầu. Các chuẩn phải được thông qua và thực thi, các gateway cung cấp giao diện IP và PSTN dung lượng cao phải được triển khai, các mạng sẵn có cần được hỗ trợ QoS và các dịch vụ công cộng toàn cầu cần được thiết lập. Cấu trúc thiết bị cổng thoại Công nghệ thoại trên gói (Voice over Packet -VoP) đã phát triển rất nhanh chóng cho phép chuyển tải các dịch vụ thoại và số liệu thế hệ mới. Một số nhà cung cấp công bố hạ tầng mạng mới sẽ dựa trên công nghệ gói tạo ra một mạng hội tụ có thể chuyển tải cả thoại và số liệu. Thoại dựa trên công nghệ chuyển mạch gói có nhiều ưu điểm so với chuyển mạch kênh. Yêu cầu về băng thông cho cuộc gọi được giảm một cách đáng kể nhowg các kỹ thuật phát hiện tiếng nói (VAD) và sử dụng các bộ CODEC tỉ lệ bit thấp. VAD loại bỏ các khoảng lặng trong quá trình hội thoại, thường chiếm 40% lượng thông tin thoại được phát đi. Các bộ CODEC giảm lượng băng thông đối với các cuộc gọi từ 64 kbps tới 8 kbps. Dựa trên các tiêu chuẩn mở, thoại dựa trên gói và hạ tầng mạng số liệu cho phép nhanh chóng đưa vào thị trường các dịch vụ mới và tạo nhiều cơ hội cho nhà phát triển third-party cung cấp các sản phẩm cho nhà cung cấp dịch vụ. Vốn đầu tư cho hạ tầng mạng dựa trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói nhỏ hơn đáng kể so với hạ tầng mạng tương dương dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh. Nhờ quá trình hợp nhất các hạ tầng mạng và các ứng dụng quản lý mạng, chi phí hoạt động được giảm đi đáng kể từ 40 đến 50%. Trong vài năm, thoại dựa trên gói đã phát triển rất nhanh từ những trình diễn công nghệ thành một phần của các mạng và dịch vụ thế hệ mới. Các yếu tố đóng góp vào sự phát triển tăng tốc của công nghệ này là: Độ khả thi của công nghệ VoP; Công nghệ dựa trên bộ vi xử lý tín hiệu số với công suất tiêu thụ thấp, mật độ kênh có thể mở rộng. Các công nghệ truyền tải, ví dụ đường dây thuê bao số... Khả năng phối hợp hoạt động và quá trình tiêu chuẩn hóa. Các ứng dụng VoP ban đầu nhằm vào việc cung cấp các dịch vụ thoại đường dài giá thành thấp. Một trong các ứng dụng ban đầu đó là truyền tải lưu lượng thoại đường dài giữa các thành phố có lưu lượng thoại cao. Ứng dụng thứ hai là chuyển tải lưu lượng thoại trên các mạng số liệu của các nhà cung cấp dịch vụ để giảm đáng kể chi phí cho truyền tải lưu lượng thoại. Các thiết bị cổng thoại được phát triển để đáp ứng theo nhu cầu từ thiết bị truy nhập tích hợp 2 cổng cỡ nhỏ (IAD) cho hộ gia đình tới các thiết bị cổng dung lượng lớn được sử dụng thay thế tổng đài nội hạt (class 5). Các yêu cầu đối với thiết bị cổng thoại Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, ba yêu cầu chính đặt ra đối với thiết bị cổng thoại là: Chất lượng và độ tin cậy; Khả năng mở rộng nâng cấp; Độ linh hoạt. Chất lượng và độ tin cậy Các tiêu chuẩn đối với chất lượng thoại VoIP và độ tin cậy mạng tương tự như đối với mạng thoại truyền thống. Khách hàng mong muốn chất lượng dịch vụ như đối với các mạng thoại truyền thống mà không quan tâm tới công nghệ dưới đó. Các chức năng như quá trình xử lý tone, tạo gói, phát hiện tiếng nói (cùng với khả năng tạo tạp âm nhân tạo) và triệt tiếng vọng là bí quyết giải pháp để đáp ứng các yêu cầu chất lượng. Các chức năng này đòi hỏi kiến trúc thiết bị chắc chắn và chính xác khi khai thác. Sự thiếu một trong các chứ năng trên sẽ dẫn tới giảm chất lượng dịch vụ so với dịch vụ đường dài truyền thống. Khả năng mở rộng, nâng cấp Khả năng mở rộng mạng VoP đáp ứng yêu cầu lưu lượng lớn là điều kiện tiên quyết đối với các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển tốt hạ tầng mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói. Khả năng mở rộng đòi hỏi các thiết bị cổng thoại xử lý lưu lượng cao mà không làm suy giảm chất lượng thoại. Điều này đặt ra một áp lực ngày càng tăng đối với các nhà cung cấp thiết bị cổng thoại khả năng hỗ trợ hàng ngàn kênh thoại trên mọt cấu trúc phần cứng nhỏ quyết định đến xu hướng đánh giá mật độ mức hệ thống. Trong hầu hết các trường hợp, mật độ bị giới hạn bởi các yêu cầu về nguồn đối với toàn bộ hệ thống.Các nhà cung cấp dịch vụ phải cung cấp nguồn điện và làm mát theo các hướng dẫn công nghiệp (ví dụ NEBS quy định công suất cực đại là 1275W cho một ô 23 inch có làm mát bắt buộc). Đối với các nhà phát triển hệ thống, tiêu chuẩn thiết kế đặc biệt quan trọng này có thể được đáp ứng bằng giải pháp mà tối ưu thiết kế về theo công suất và diện tích trong khi vẫn đảm bảo các chức năng. Do vậy, chỉ tiêu tính năng quan trọng nhất không phải là số kênh thoại trên chip mà là công suất trên số kênh thoại. Hiệu suất kém có thể gây ra sử dụng không hiệu quả không gian nhà xưởng dẫn đến chi phí khai thác vận hành cao. Chỉ tiêu công suất trên kênh thoại là tham số quyết định. Độ linh hoạt Độ linh hoạt bao hàm khả năng thêm các dịch vụ mới và đáp ứng với sự phát triển của các tiêu chuẩn. Kiến trúc của các thiết bị cổng thoại dựa trên các giải pháp hỗ trợ các tính năng hơn cả thoại điều chế xung mã (PCM) (các chức năng như CODEC tốc độ thấp, chuyển tiếp fax) cho phép nhà cung cấp dịch vụ bổ xung các dịch vụ mới mà không phải thay thế và chi phí thêm cho thiết bị. Các chức năng dựa trên phần mềm cho phép các nhà phát triển hệ thống chiếm ưu thế trong thị trường cạnh tranh. Độ linh động của giải pháp sẽ được xác định từ các khía cạnh mật độ, các đánh giá về cấu trúc, như quy mô của các nguồn DSP, bộ nhớ.. Cấu trúc thiết bị cổng thoại Trong thoại IP, từ các hệ thống nhỏ trong nhà thuê bao đến các hệ thống dung lượng lớn trong mạng Viễn thông công cộng, thiết bị cổng thoại có vai trò chính chuyển đổi các tín hiệu TDM sang dạng gói và ngược lại. Sự phát triển của thị trường các thiết bị cổng voice/fax over Packet (V/FoP) dẫn tới sự xuất hiện của ba dòng thiết bị chính: các thiết bị cổng nhà thuê bao (CPE), các thiết bị cổng cho doanh nghiệp cỡ nhỏ và vừa (SME) và thiết bị cổng dung lượng lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ phát triển các mạng dựa trên gói. Cấu trúc thiết bị cổng thoại dung lượng lớn được quyết định bởi các yếu tố quan trọng sau: Công suất tiêu thụ trên kênh thoại, được tính theo miliwatt/kênh; Chi phí trên kênh thoại bao gồm chi phí phần cứng/phần mềm và chi phí sở hữu trí tuệ; Sự phân chia hệ thống bao hàm quá trình tập hợp các gói, định tuyến; Các chức năng phần mềm quyết định chức năng của thiết bị. Các khả năng quản lý mạng hướng tới độ khả dụng và xử lý cao. Cấu trúc phần cứng Chi phí, công suất tiêu thụ, và diện tích phải được đánh giá trên cơ sở hệ thống tổng thể và là hàm các chức năng và các khả năng mà hệ thống có thể cung cấp. hình minh họa thiết kế cấu trúc phần cứng thiết bị cổng thoại bao gồm các module sau: Modul diều khiển và giám sát cảnh báo (M&C); Các modul xử lý cuộc gọi; Các modul giao tiếp mạng chuyển mạch công cộng (PSTN); Các modul giao diện mạng gói; Các modul VoP/universal port (UP); Giao diện nền. Giao diện PSTN DS-n OC-n Khối PSTN I/F Khối VoP/UP Khối xử lý cuộc gọi Khối chuyển mạch Khối PSTN I/F Điều khiển Khối cảnh báo M&C TDM Báo hiệu Lưu lượng qua khối chuyển mạch Luồng gói tin Giao diện gói OC-n Ethernet Gói thoại/fax/số liệu Dòng TDM (nối tiếp hoặc gói AAL1) Điều khiển và báo hiệu Hình 33: Cấu trúc thiết kế phần cứng thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. Modul M&C thực hiện chức năng giám sát mạng tổng thể của thiết bị. CHức năng này bao hàm việc cấu hình thiết bị trên cơ sở kênh thoại, thu thập trạng thái và các tham số thống kê, tạo báo cáo bản ghi cuộc gọi và xử lý các cảnh báo. Modul xử lý cuộc gọi thực hiệt việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, các chức năng phối hợp hoạt động giữa mạng PSTN và mạng gói. Tùy thuộc vào ứng dụng và vị trí của thiết bị, thiết bị có thể thực hiện các báo hiệu sau: Báo hiệu thoại PSTN: Hệ thống báo hiệu số 7; Báo hiệu mạng ISDN; Báo hiệu mạng VoP: H.323 MGCP; Megaco SIP Các dịch vụ BLES (Broadband local emulation services) của ATM. Tùy thuộc vào cấu trúc, quá trình xử lý cuộc gọi có thể là xử lý tập trung hay xử lý phân tán với các modul VoP xử lý các mức thấp của các giao thức báo hiệu. Các modul giao diện PSTN cung cấp giao diện tới mạng PSTN. Thông thường, các giao diện PSTN đối với thiết bị cổng thoại bao gồm các kênh T-1 hoặc E-1. Ngày nay, các nhà chế tạo thiết bị có thể cho ra đời các sản phẩm thiết bị cổng thoại dung lượng cao có thể xử lý hơn 100.000 kênh thoại trên 1 giá thiết bị. Các modul giao diện mạng gói cung cấp giao diện tới mạng chuyển mạch gói. Hai mạng phổ biến nhất là ATM và IP. Tùy thuộc vào ứng dụng, thiết bị cổng thoại có thể là lỗi ATM hay IP hoặc lai ghép ATM-IP. Trong nhiều trường hợp, yêu cầu quan trọng là thiết bị hỗ trợ cả thoại trên ATM (VoA) và thoại trên IP (VoP) trên cở sở từng cuộc gọi để hộ trợ phối hợp hoạt động giữa IP và ATM. Giao diện mạng gói bao gồm nhiều luồng quang cho ATM cũng như gói trên SDH (hoặc SONET) và các giao diện FE hay GiE. Modul chuyển mạch thực hiện việc định tuyến các tế bào/các gói qua hệ thống. Các card đường dây sẽ thêm các các thông tin mào đầu tương ứng mà hệ thống chuyển mạch sẽ sử dụng để định hướng các tế bào/các gói tới giao diện bên ngoài/card đường dây thích hợp. Cấu trúc phần mềm Phần mềm là một thành phần quan trọng của các hệ thống thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. Hình 34 minh họa cấu trúc phần mềm thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. Có nhiều chức năng mà thiết bị cổng thoại dung lượng cao phải thực hiện được là: Triệt tiếng vọng; Nén tín hiệu thoại; Phần mềm xử lý gói; Quá trình xử lý tone; Hỗ trợ fax và modem; Quá trình tạo gói Hỗ trợ báo hiệu; Quản lý mạng. Hình 34: Cấu trúc phần mềm thiết bị cổng thoại dung lượng lớn Triệt tiếng vọng Một trong các yếu tố quyết định VoP chất lượng cao là phải có bộ triệt tiếng vọng tốt mà có thể loại gần như hoàn toàn được tiếng vọng, ngay cả trong mạng POST thông thường. Trong mạng POST, tiếng vọng có thể chấp nhận được do trễ nhỏ hơn 50 ms, và khó nhận ra tiếng vọng do các trắc âm thông thường mà máy điện thoại tạo ra. Trong các mạng gói, tiếng vọng trở thành vấn đề do trễ truyền dẫn hầu hết lớn hơn 50 ms, do vậy đòi hỏi các kỹ thuật triệt tiếng vọng là một phần của giải pháp VoP. Các yêu cầu về chất lượng trệt tiếng vọng được quy định trong các khuyến nghị của ITU-T. tiêu chuẩn ban đầu cho các bộ triệt tiếng vọng là ITU-T G.165; các yêu cầu khắt khe hơn được cho trong khuyến nghị G.168. Các tiêu chuẩn này cung cấp một loạt các bài đo chất lượng nhưng khong mô tả cách thức thực hiện bộ triệt tiếng vọng. Một bộ triệt tiếng vọng tốt phải các các đặc điểm sau: Loại bỏ hầu hết tiêng vọng. Bao gồm loại bỏ tiếng vọng khi bắt đầu cuộc gọi cũng như ngăn ngừa bất kỳ sự xuất hiện của bất kỳ dạng tiếng vọng nào trong thời gian cuộc gọi diễn ra. Kiểm soát tốt hiện tượng hai bên nói cùng một lúc (double talk). Bao hàm việc không xén tín hiệu thoại lúc bắt đầu cúng như kết thúc tín hiệu thoại khi cả hai cùng nói. Kiểm soát tốt tạp âm nền. Khả năng điều khiển nhiễu nền cao và nhiễu nền biến đổi; Tuân thủ khuyến nghị G.165/G.168 và các yêu cầu khắt khe hơn trong tương lai như tiêu chuẩn ITU EC G.168-2002 . Được chấp nhận trên thị trường. Chỉ tuân thủ G.165/G.168 không đảm bảo rằng EC sẽ hoạt động tốt trong các tình huống thực tế; Thuật toán triệt tiếng vọng phải có thời gian hội tụ nhanh, tiếng vọng dư thấp, phát hiện chính xác hiện tượng doule-talk mà không bị phân kỳ hay xén tín hiệu thoại và kiểm soát tốt nhiễu nền cũng như nhiễu băng hẹp. Có khả năng bám nhanh theo các thay đổi của đường tiếng vọng yêu cầu đối với các dịch vụ hội nghị, chuyển tiếp cuộc gọi... Xử lý tốt khi có sự xuất hiện của các mạch 4 dây và suy hao sai động thấp Nén tín hiệu thoại Quá trình mã hóa 64 kbps theo G.711 được sử dụng rộng rãi cho các thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. Điều này là có thể do có băng thông lớn trong cấu trúc và kỹ thuật PCM này yêu cầu công suất tiêu thụ trên kênh thoại nhỏ hơn so với các kỹ thuật nén thoại tốc độ thấp (LBR) dẫn đến các mật độ tích hợp cao với chi phí thấp từ quan điểm thiết bị. Tín hiệu thoại nén với tốc độ bit thấp là yêu cầu đối với các thiết bị truy nhập băng rộng, trong đó yếu tố băng thông ràng buộc theo hạ tầng, như là : Truyền tín hiệu thoại trên các modem cáp và các ứng dụng vô tuyến cố định ở đó có sự chia sẻ môi trường từ thiết bị thuê bao tới đầu cuối; Các kênh thoại trên các ứng dụng DSL, ở đó đường dây thuê bao khá xa so với tổng đài nội hạt; Các cuộc gọi từ máy di động-tới-máy di động, tại đó bản thân tín hiệu thoại đã được nén và không mong muốn chuyển đỏi luật mã hóa (do giảm chất lượng thoại và tăng trễ xử lý); Thị trường truyền tải thoại internet mới xuất hiện. Nội dung âm thanh internet được lưu trữ/phát dưới dạng số liệu được nén tương thích với các chương trình máy tính cá nhân. Nén thoại băng rộng ở đó các thuật toán mới đáp ứng triển vọng chất lượng thoại gói tốt hơn so với thoại PSTN. Đối với quá trình nén thoại, chúng ta cần xem xét các yếu tố sau: Có thể thay đổi cấu hình quá trình đóng gói để đạt được độ linh động tối đa; Cần có VAD riêng cho các CODEC không hỗ trợ VAD; Quá trình tạo nhiễu nhân tạo (CNG) cùng chung với VAD; Không có suy giảm chất lượng khi tất cả các kênh đều hoạt động Xử lý gói Quá trình xử lý gói tín hiệu thoại nhằm khắc phục các tác động của những yếu tố suy giảm chất lượng mạng tới tín hiệu thoại. Các yếu tố này bao gồm: mất gói, trễ biến đổi gây ra méo tín hiệu định thời tín hiệu thoại ban đầu. Do vậy, đối với VoP chất lượng cao, cần thiết phải có các thuật toán xử lý gói tín hiệu thoại. Các thuật toán này cần thực hiện các chức năng sau: Bù mất gói, trễ và rung pha; Thích nghi đối với các trễ thấp nhất; Thường trú trong DSP để tăng khả năng mở rộng hệ thống; Có thể định cấu hình linh hoạt và cung cấp các thông số thống kê quản lý mạng. Xử lý tone Quá trình xử lý tone là yếu tố thiết yếu để thiết lập và giải phóng cuộc gọi cũng như điều khiển các chức năng như truy nhập voice mail, các cuộc gọi bằng thẻ tín dụng.... Sau đây là những yếu tố quyết định đối với các thiết bị cổng thoại dưng lượng lớn: Tách tone tin cậy (không phát hiện sai, không mất khả năng phát hiện); Phát hiện nhanh để giảm thiểu trễ và ngăn ngừa dò tone trong băng mà có thể dẫn tới quá trình phát si tone tại đầu xa; Các yêu cầu phát hiện khác nhau dựa trên ứng dụng mạng và cấu trúc hệ thống: các số được bấm, phát hiện fax, phát hiện modem và các tne trng quá trình thoại. Hỗ trợ tách và tạo tone hai chiều trong các trường hợp ở đó thiết bị thuê bao (CPE) không thực hiện các chức năng này. Hỗ trợ fax và modem Một trong các chức năng quan trọng của hệ thống VoP là phỏng tạo đầy đủ PSTN, ví dụ thay thế tổng đài nội hạt. Do đó, các hệ thống này cần thiết phải xử lý tín hiệu fax và modem cùng với tín hiệu thoại. Tín hiệu fax và modem có thể được xử lý bằng kỹ thuật “PCM speed-up”, trong đó, dựa vào việc phát hiện ra tín hiệu fax hay modem, hệ thống VoP gửi chuyển tiếp tất cả các số liệu trên một kênh đó nhưu luồng PCM 64 kbps giữa hai điểm đầu cuối. Các quá trình này hoạt động tốt trên các mạng không có mất gói hay trễ/rung pha vượt quá tiêu chuẩn, các mạng (đặc biệt các mạng VoP) đôi khi xảy ra mất gói (nhỏ hơn 1%) dẫn tới việc các modem phát lại, thậm chí gây hỏng cuộc gọi. Trong các trường hợp hệ thống không cung cấp đủ PCM speed-up, hệ thống phải hỗ trợ chuyển tiếp fax và modem. Chuyển tiếp fax cung cấp dịch vụ fax thời gian thực tin cậy giữa hai máy fax tương tự trên mạng chuyển mạch gói. Thiết bị cổng thoại tại hai đầu cuối của mạng gói phỏng tạo các máy fax tương tự như là chúng kết nối trực tiếp với nhau qua kết nối PSTN. Thiết bị cổng thoại thực hiện các chức năng chuyển tiếp fax phải kiểm soát được các tác động của trễ, rung pha mạng và mất gói trong khi ngăn ngừa các máy fax khỏi mất định thời. Các giao thức tiêu chuẩn như T.38 và AAL-2 được đưa ra để phối hợp hoạt động giữa các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau. Các kỹ thuật riêng thường được thực hiện để tăng cường khả năng phối hợp hoạt động giữa các máy fax khác nhau khi có trễ lớn và các yếu tố ảnh hướng khác của mạng chuyển mạch gói. Quá trình chuyển tiếp fax bao hàm các chức năng sau: Phát hiện các modem fax: V.17, V.29, V,27ter, V.21; Các giao thức chuyển tiếp fax: T.28 (TCP/IP), AAL-2 (ATM); Các giao thức phỏng tạo máy fax: tuỳ thuộc nhà cung cấp thiết bị. Hiện tại, không có tiêu chuẩn phối hợp hoạt động đối với quá trình chuyển tiếp modem, các tiêu chuẩn này đang được đề xuất. Quá trình chuyển tiếp modem bao hàm các chức năng sau: Phát hiện các modem: ví dụ V.90, V.34 ...; Giao thức chuyển tiếp modem: thoả thuận, điều khiển thông lượng, kiểm soát lỗi. Quá trình đóng gói Quá trình đóng gói các mẫu tín hiệu thoại được thực hiện trong DSP nhằn đáp ứng yêu cầu về khả năng mở rộng và độ linh hoạt: VoP (RTP/RTCP); AAL-2; AAL-1xN (cho các luồng tín hiệu hội nghị truyền hình). Quá trình này cần được cung cấp trên cơ sở từng kênh để hỗ trợ thiết bị kết nối mạng lai ATM/IP. Tính năng quan trọng khác được hiểu là chuyển mạch kênh mạng. Đây à khả năng để định tuyến từ mạng gói tới mạng gói. Quá trình định tuyến có thể bao gồm khả năng chuyển đổi mã tải tín hiệu thoại và/hoặc thay đổi dạng gói thoại như minh hoạ sau: VoP (RTP)↔ AAL-2; G.726 ↔ G.729AB. Báo hiệu Hỗ trợ quá trình báo hiệu là điều thiết yếu của phần mềm DSP. Các chức năng bao hàm: Toàn bộ các khả năng tạo và phát hiện tone: DTMF, MF R1/R2, SS7, COT, các tone của quá trình thực hiện cuộc gọi, quá trình xử lý tone hai chiều; Hỗ trợ báo hiệu cùng kênh (CAS): quá trình xử lý các bit CAS; Hỗ trợ báo hiệu kênh chung: HDLC, MPT (SS7); Hỗ trợ CAS và CCS để giảm tải host để có thể mở rộng và nâng cấp; Xử lý các âm thông báo dịch vụ (hướng TDM hay gói). Quản lý mạng Yếu tố cơ bản đối với một hệ thống thông tin bất kỳ là khả năng phát hiện, cách ly và khắc phục các sự cố càng nhanh càng tốt để giảm tới mức nhỏ nhất hay loại bỏ các tác động đến đối tượng sử dụng. Yêu cầu đặt ra đối với quản lý mạng lag: Đặt cấu hình trên cơ sở từng kênh thoại, bao hàm thiết lập thông tin như mã quôc gia; Báo cáo trạng thái và các tham số thống kê trên kênh; Các khả năng giám sát và dò tìm theo thời gian thực Hỗ trợ kiểm tra đường dây. Một số thiết bị cổng thoại trên thế giới Cisco Theo thống kê, Cisco là hãng chiếm thị hần rất lớn trong lĩnh vực sản xuất thiết bị VoIP [1]. Theo quan niệm của Cisco các dòng sản phẩm gateways là lớp dưới của cấu trúc hạ tầng mạng AVVID (Architecture for Voice,Video, and Data). Bảng 31 và Bảng 32 mô tả các dòng sản phẩm thiết bị cổng thoại của Cisco Bảng 31: Các thiết bị cổng thoại tương tự của Cisco. Bảng 32: Các thiết bị cổng thoại tương tự của Cisco. Norstar VoIP Gateway- Hãng sản xuất Nortel Giới thiệu Norstar VoIP Gateway là thiết bị bên ngoài được nối với hệ thống Norstar có thể nâng lên 4 tuyến thoại bằng analog, cung cấp một kết nối Ethernet 10/100 BaseT với mạng LAN. Hình 35: Thiết bị Norstar VoIP Gateway Đặc tính kỹ thuật * Đặc tính mạng IP -H.323 v2 -10/100 base-T auto-sensing Ethernet -IP QoS sử dụng Diffserv -Gatekeeper * Đặc tính mạng điện thoại -Mã hoá G.711, G.723.1, G.729a&b -Voice Activity Detection với Comfort Noise -Type I Caller ID cho tên và các số -Group III fax nâng lên đến 14.4 kbps với đường truyền T.38 -Triệt tiêu âm vọng G.168 Omni Access 512- Hãng sản xuất ALCATEL Giới thiệu Modun Omni Access 512 chuyển mạch thoại Alcatel cung cấp các cổng H.323 VoIP cho mạng IP, làm chức năng chuyển các cuộc điện thoại hoặc fax giữa mạng PSTN và mạng gói IP. Hình 36: Vị trí của Omni Access 512 trong cấu hình mạng Đặc tính kỹ thuật * Giao thức H.323v2 tương thích với các thiết bị dung Version 1 * Mã hoá G.711, G.723.1, G.729a * Giao diện Telco T1/E1, Analog FXO và FXS, ISDN BRI * Triệt tiêu âm vọng G.165, G.168 * Tín hiệu giao thức thoại ISDN: Q.931 Q.SIG: ECMA 142 * Cổng đầu vào Cổng thoại VSD RJ-45 Cổng thoại VSD RJ-45 Cổng thoại VSD RJ-11 VOI-2100- Hãng sản xuất LEVEL ONE Giới thiệu LevelOne VOI-2100 là thiết bị VoIP analog được thiết kế theo giao thức SIP cung cấp các giải pháp kết nối dịch vụ băng rộng để có chất lượng thoại cao.Với các ưu thế về công nghệ, VOI-2100 truyền dữ liệu thoại trên mạng IP trong khi vẫn duy trì kết nối với hệ thống điện thoại analog.Thiết bị mã hoá thoại theo các chuẩn G.711, G.723, G.729 A/B và G.168. Hình 37: Thiết bị LevelOne VOI-2100 Các chức năng chính * Các cổng 1FXS+ 1FXO RJ-11 * 2 cổng 10/100 Mbps RJ-45: 1xWAN; 1xLAN * Bộ định tuyến tích hợp IP-Sharing * Giao thức thoại SIP v2.0 (RFC3261) * Mã hoá thoại G.723.1 (6.3k/ 5.3k), G.711(A-law/μ-law) và G.729A/B * Trịêt tiêu âm vọng G.168 và Voice Activity Detection (VAD) * Nhận biết và khởi tạo âm DTMF * Cấu hình dựa trên trình duyệt Web * Nâng cấp thông qua TFTP Đặc tính kỹ thuật * Giao diện mạng 1 cổng 10/100BaseTX RJ-45 LAN 1 cổng 10/100BaseTX RJ-45 WAN * Giao diện điện thoại 1 cổng FXS RJ-11 nối với điện thoại thông thường 1 cổng FXO RJ-11 nối với điện thoại thông thường * Bộ xử lý điều khiển CPU: MIPS-X5 unified RISC và lõi DSP 384K byte on-chip RAM 16K byte tích hộ cache Flash Memory: 2MB * Voice Protocol SIP v2.0 (RFC 3261) TÌNH HÌNH TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐỐI VỚI THIẾT BỊ VoIP GATEWAY Tình hình tiêu chuẩn hóa trong nước Trong chương 2 chúng ta đã đề cấp đến tình hình phát triển dịch vụ VoIP ở Việt Nam. Hiện tại trong nước đã sử dụng một số loại thiết bị cổng thoại trên mạng công công, các thiết bị này đều nhập từ nước ngoài như Cisco A3640, Cisco AS5300.... Trong tương lai, xu hướng các doanh nghiệp nhỏ sử dụng thiết bị cổng thoại với dung lượng nhỏ thay cho các PABX để tiết kiệm chi phí liên lạc quốc tế và giữa các chi nhánh nội bộ công ty tại các vị trí địa lý cách xa nhau sẽ phát triển. Hiện nay, Bộ BCVT chưa ban hành tiêu chuẩn nào đối với thiết bị cổng thoại. Do vậy gây ra nhiều khó khăn trong công tác quản lý thiết bị và chất lượng dịch vụ. Tình hình tiêu chuẩn hóa ngoài nước Trên thế giới, đã có rất nhiều hãng chế tạo thiết bị cổng thoại, theo thống kê, Cisco là hãng có thị phần lớn nhất về các thiết bị loại này. Tiêu chuẩn thiết bị của các hãng chủ yếu dựa trên các tiêu chuẩn về giao diện, truyền dẫn, mã hóa ...của ITU-T, ETSI (cho Châu Âu) và TIA (vùng Bắc Mỹ.) ITU-T Hiện tại ITU-T chưa đưa ra một khuyến nghị riêng nào cho các thiết bị cổng thoại. Các khuyến nghị của ITU-T liên quan tới các thiết bị cổng thoại là: ITUT Rec H.323 “Packet-based multimedia communications systems”, 07-2003 ITUT Rec G.711 “Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies”, 11-1988. G.729 “Coding of speech at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited linear prediction (CS-ACELP)” 03-1996 G.729a “Reduced complexity 8 kbit/s CS-ACELP speech codec”. 11-1996 G.723.1 “Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5.3 and 6.3 kbit/s”. 03-1996. ETSI Các tiêu chuẩn của Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) cho các hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch chủ yếu dựa trên phân cấp số tốc độ 2048 kbps và luật mã hóa PCM tín hiệu thoại là luật A. Hiện nay ETSI cũng chưa đưa ra được một tiêu chuẩn riêng cho thiết bị cổng thoại. Tháng 11 năm 2004, ETSI đưa bản tiêu chuẩn mới nhất về các chỉ tiêu truyền dẫn cho thiết bị cổng thoại hòa hợp với các chỉ tiêu truyền dẫn đối với thiết bị cổng thoại của khối Bắc Mỹ. Với tên đầy đủ: ETSI ES 202 020 V1.3.1 “Speech Processing, Transmission and Quality Aspects (STQ);Harmonized Pan-European/North-American approach to loss and level planning for voice gateways to IP based networks” 11-2004 TIA Các tiêu chuẩn của TIA cho các hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch chủ yếu dựa trên phân cấp số tốc độ 1544 kbps và luật mã hóa PCM tín hiệu thoại là luật µ. Cũng như hai tổ chức tiêu chuẩn trên, TIA cũng không có tiêu chuẩn riêng nào đối với thiết bị cổng thoại. Tháng 4 năm 2002 TIA ban hành tiêu chuẩn về truyền dẫn đối với thiết bị cổng thoại: TIA-912 “Voice Gateway Transmission Requirements ” 04-2002 IETF IETF cũng không có tiêu chuẩn riêng nào cho thiết bị VoIP Gateway. Tiêu chuẩn của IETF có tầm quan trọng nhất đối với các nhà chế tạo và sản xuất thiết bị Voice Gateway là tiêu chuẩn về báo hiệu SIP: RFC 3261 “SDP: Session Description Protocol” (2002); Ngoài ra, có một số tiêu chuẩn liên quan khác: RFC 2205 “Resource ReSerVation Protocol (RSVP)”; RFC 1889 “RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications”; RFC 2327 “SDP: Session Description Protocol” Tuy nhiên, các tiêu chuẩn này có nội dung tương tự được bao hàm trong H.323. Kết luận Các tiêu chuẩn thiết bị của các hãng sản xuất thiết bị cổng thoại dựa trên các tiêu chuẩn giao diện, mã hóa thoại, báo hiệu... của ITU-T, ETSI và TIA.. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa trên thế giới chưa đưa ra tiêu chuẩn riêng nào cho thiết bị cổng thoại. Hai tổ chức tiêu chuẩn hóa ETSI và TIA đã đưa ra được tiêu chuẩn hài hòa về truyền dẫn của thiết bị cổng thoại. Các chỉ tiêu kỹ thuật tiêu chuẩn về mã hóa, báo hiệu của thiết bị cổng thoại được dựa trên các tiêu chuẩn đã có của ITU-T. Để có được một bản tiêu chuẩn đầy đủ riêng cho thiết bị cổng thoại, cần phối hợp nhiều tiêu chuẩn riêng. SỞ CỨ XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Các sở cứ Do không có một tiêu chuẩn riêng nào cho thiết bị cổng thoại, nên việc xây dựng tiêu chuẩn cho thiết bị cổng thoại phải dựa trên các tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn về truyền dẫn Tiêu chuẩn về báo hiệu Các tiêu chuẩn về nén thoại Các khuyến nghị của ITU-T Khuyến nghị H.323 “Packet-based multimedia communications systems”, 07-2003 ITUT Rec G.711 “Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies”, 11-1988. G.729 “Coding of speech at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited linear prediction (CS-ACELP)” 03-1996 G.729a “Reduced complexity 8 kbit/s CS-ACELP speech codec”. 11-1996 G.723.1 “Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5.3 and 6.3 kbit/s”. 03-1996. Tiêu chuẩn của ETSI ETSI ES 202 020 V1.3.1 “Speech Processing, Transmission and Quality Aspects (STQ);Harmonized Pan-European/North-American approach to loss and level planning for voice gateways to IP based networks” 11-2004 Tiêu chuẩn của TIA TIA-912 “Voice Gateway Transmission Requirements ” 04-2002 Tiêu chuẩn của IETF RFC 3261, 2543 “Session Initiation Protocol” (2002); RFC 2205 “Resource ReSerVation Protocol (RSVP)”; RFC 1889 “RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications”; RFC 2327 “SDP: Session Description Protocol” Phân tích tài liệu Các khuyến nghị của ITU-T H.323 Nhiều nhà chế tạo thiết bị cổng thoại áp dụng khuyến nghị ITU-T H.323 (hoặc một phần) đối với các sản phẩm của mình. Khuyến nghị này trở thành tiêu chuẩn cho việc phát triển VoIP trong mạng cục bộ. Khuyến nghị H.323 của ITU-T đưa ra cấu trúc của một mô hình VoIP cần thiết, bao gồm gateway, các thủ tục bắt tay, thủ tục thoại cần thiết khi thực hiện một cuộc gọi VoIP. Khuyến nghị H.323 đối với VoIP bao gồm rất nhiều chỉ tiêu kỹ thuật, một số khuyến nghị seri H được bao hàm trong khuyến nghị này là H.225.0 và H.245. Ngoài ra, khuyến nghị H.323 đặt ra các yêu cầu đối với các bộ mã hoá thoại, video như sau: Speech Codecs Tất cả các đầu cuối H.323 phải có bộ mã hoá và giải mã thoại. Yêu cầu tối thiểu là phải hỗ trợ quá trình mã hoá luật A và luật µ theo khuyến nghị G.711. Các tiêu chuẩn mã hoá/giải mã khác được chỉ ra trong khuyến nghị H.323 là G.722, G.723, G.728, G.729, và MPEG-1 audio. Khuyến nghị H.245 được áp dụng cho quá trình bắt tay ban đầu giữa các thiết bị để xác định thuật toán mã hoá âm thanh. Thiết bị đầu cuối phải có khả năng phát và thu các luồng audio khác nhau. Sau khi hoàn thành các thoả thuận theo H.245 về khả năng các thiết bị đầu cuối, khuyến nghị H.245 được áp dụng để định dạng luồng audio. Video Codecs Nếu thiết bị đầu cuối hỗ trợ video, thiết bị đầu cuối H.323 phải mã hoá và giải mã các luồng video theo định dạng QCIF quy định trong khuyến nghị H.261. có thể có nhiều tuỳ chọn nhưng các bộ mã hoá video phải tuân thủ các chỉ tiêu kỹ thuật trong khuyến nghị H.261 hay H.263. Audio Mixing Trong dịch vụ hội nghị đa điểm, các thiết bị đầu cuối có thể phát đi đồng thời nhiều luồng audio tới một thiết bị đầu cuối. Do vậy thiết bị đầu cuối H.323 phải có khả năng thể hiện tín hiệu audio tổng hợp tới đối tượng sử dụng, nghĩa là nó phải hỗ trợ chức năng trộn âm thanh. G.732.1 Khuyến nghị ITU-T G.723.1 quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho các bộ mã hoá giải mã tín hiệu thoại có hai tốc 6.4 kbit/s và 5.3 kbit/s. Khuyến nghị G.723.1 được phác thảo với ý định cho thoại có hình tốc độ thấp. Đối với các ứng dụng như vậy, các yêu cầu về trễ không ít nghiêm ngặt hơn vì trễ mã hoá tín hiệu video thường lớn hơn so với trễ mã hoá tín hiệu thoại. Annex C của khuyến nghị G.723.1 quy định kỹ thuật mã hoá kênh mà có thể áp dụng cho các bộ mã/giải mã tín hiệu thoại 3 tốc độ. Bộ mã hoá kênh có khả năng mở rộng về tốc độ bit và được dành cho các ứng dụng đa phương tiện di động. như là một phần của họ các tiêu chuẩn H.324. G.729 Khuyến nghị G.729 được áp dụng cho các ứng dụng có trễ thấp. Khuyến nghị G.729 có hai phiên bản G.729 and G.729A. phiên bản ban đầu phức tạp hơn so với G.723.1, phiên bản G.729A thì ít phức tạp hơn so với G.723.1. Bảng 51 so sánh các tiêu chuẩn mã hoá thoại [18] Bảng 51: Các tiêu chuẩn mã hoá thoại Tiêu chuẩn Loại mã hoá Tốc độ (kbit/s) MOS Độ phức tạp Trễ (ms) G.711 PCM 64 4.3 1 0.125 G.726 ADPCM 32 4.0 10 0.125 G.728 LD-CELP 16 4.0 50 0.625 G.729 CSA-CELP 8 4.0 30 15 G.729A 15 G.723.1 ACELP 6.3 3.8 25 37.5 Các khuyến nghị G.711, G.729 và G.723 đưa ra các quy định đầy đủ cho các bộ nén thoại trong thiết bị cổng thoại. Các tiêu chuẩn này cũng được áp dụng chung đối với tất cả các nhà sản xuất thiết bị cổng thoại ở Châu Âu cũng như vùng Bắc Mỹ. Do đó, sử dụng các khuyến nghị trên của ITU-T làm sở cứ cho việc đề xuất tiêu chuẩn báo hiệu và mã hóa thoại đối với thiết bị cổng thoại là hoàn toàn phù hợp. Các tiêu chuẩn của ETSI và TIA Hai tiêu chuẩn của ETSI và TIA liên quan đến thiết bị cổng thoại là ES 202 020 và TIA-912. Nội dung của hai tiêu chuẩn này quy định các mức truyền dẫn đối với thiết bị cổng thoại Tiêu chuẩn ES 202 020 được cập nhật năm 2004, trong đó quy định các mức suy hao và truyền dẫn cho các thiết bị cổng thoại châu Âu hài hòa với các quy định của tiêu chuẩn TIA-912 năm 2002 cho các thiết bị cổng thoại vùng Bắc Mỹ. Sự khác nhau trong quy định về mức và suy hao nửa kênh và toàn kênh của hai tiêu chuẩn này là luật mã hóa PCM tín hiệu thoại. Bắc Mỹ, Nhật, Canada sử dụng luật µ trong khi đó Châu Âu và các nước khác sử dụng luật A. Các mức lối vào và suy hao sẽ tác động trực tiếp tới dải động của các bộ CODEC sử dụng các luật mã hóa khác nhau. Điều này có ảnh hưởng lớn tới chất lượng thoại. Cũng chính vì lý do đó, hai tổ chức tiêu chuẩn hóa ETSI và TIA chỉ đưa quy định về các nức và suy hao nhằm đảm bảo chất lượng thoại khi cuộc gọi được thực hiện trên phạm vi toàn cầu. Các tiêu chuẩn khác như trở kháng, suy hao phản xạ...của hai tiêu chuẩn này tương tự nhau và phù hợp với các khuyến nghị của ITU-T. Tuy nhiên, tiêu chuẩn TIA-912 có bố cụ rõ ràng và chi tiết hơn so với tiêu chuẩn ES 202 020, ngoài ra tiêu chuẩn này còn có các phụ lục hướng dẫn phương pháp đo. Như vậy, để đảm bảo khả năng phối hợp hoạt động và có thể áp dụng được đối với nhiều chủng loại thiết bị cổng thoại, phù hợp với tình hình sử dụng các thiết bị Viễn thông trên mạng Việt nam chủ yếu theo các tiêu chuẩn Châu Âu, nên lựa chọn tiêu chuẩn ETSI 202 020 làm sở cứ cho việc quy định tiêu chuẩn truyền dẫn đối với thiết bị cổng thoại. Tuy nhiên, cần tham khảo bố cục và các phương pháp đo trong TIA-912 để có được bản tiêu chuẩn hoàn thiện. Các tiêu chuẩn của IETF Các tiêu chuẩn của IETF được đưa ra dưới dạng các tiêu chuẩn mở RFC (Request For Comment) có đặc điểm thay đổi và cập nhật rất nhanh. Tiêu chuẩn của IETF có tầm quan trọng nhất đối với các nhà chế tạo và sản xuất thiết bị Voice Gateway là tiêu chuẩn về báo hiệu SIP. Một số các tiêu chuẩn khác về SDP, UPD hay RSVP... là tương đương hoặc được bao hàm trong H.323. Phần sau sẽ tập trung vào phân tích và đánh giá giữa hai tiêu chuẩn chính H.323 và SIP. H.323 được phát triển bởi ITU-T. Nội dung và thực thi của nó phản ánh sự thừa kế và nền tảng PTSN, tái sử dụng quá trình báo hiệu ISDN. SIP, được phát triển bởi IETF với triển vọng hướng tới Internet, được thiết kế để có khả năng mở rộng trên Internet và hoạt động theo cách giữa các miền sử dụng các tiện ích và các chức năng của Internet. Sự khác nhau chủ yếu đầu tiên giữa H.323 và SIP là kỹ thuật mã hóa của giao thức. SIP là giao thức dựa trên text như HTTP và SMTP, trong khi đó H.323 sửa dụng các bản tin mã hóa ANS.1. Quá trình mã hóa này có ưu điểm là kích thước các bản tin nhỏ nhưng tăng thêm phần phức tạp xử lý. Sự khác nhau quan trọng khác là SIP được chấp thuận được bởi một số nhà cung cấp thiết bị chính trong cả công nghiệp PC và Viễn thông. Sau nhiều năm cùng tồn tại, SIP và H.323 ngày càng có nhiều điểm tương đương về chức năng. Thực tế, mỗi giao thức đã chấp thuận một số tính năng hữu ích của nhau. Một điểm quan trọng nữa là khả năng tích hợp hệ thống và nâng cấp thiết bị ngày càng cao. Hiện nay, các nhà chế tạo thiết bị có thể tích hợp cả hai loại giao thức H.323 và SIP vào cùng lúc trong thiết bị của họ cho dù SIP là tiêu chuẩn mở và liên tục cập nhật. Lựa chọn sở cứ chính Dựa trên các sở cứ đã đưa ra và những phân tích từng sở cứ, căn cứ vào mục đích, yêu cầu của đề tài, căn cứ vào giới hạn phạm vi thực hiện của đề tài, nhóm thực hiện đề tài lựa chọn sở cứ chính là: [1] ITUT Rec H.323 “Packet-based multimedia communications systems”, 07-2003 [2] ITUT Rec G.711 “Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies”, 11-1988. [3] G.729 “Coding of speech at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited linear prediction (CS-ACELP)” 03-1996 [4] G.729a “Reduced complexity 8 kbit/s CS-ACELP speech codec”. 11-1996 [5] G.723.1 “Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5.3 and 6.3 kbit/s”. 03-1996. [6] ETSI ES 202 020 V1.3.1 “Speech Processing, Transmission and Quality Aspects (STQ);Harmonized Pan-European/North-American approach to loss and level planning for voice gateways to IP based networks” 11-2004 [7] TIA-912 “Voice Gateway Transmission Requirements ” 04-2002 Ngoài ra, các nội dung của tài liệu này: Đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về nội dung đã đăng ký trong bản đề cương. Gồm các chỉ tiêu kỹ thuật và phương pháp đo đánh giá được trình bày rất khoa học, rõ ràng và ngắn gọn. Hình thức thực hiện Bộ tiêu chuẩn được biên soạn theo phương pháp chấp thuận áp dụng tiêu chuẩn quốc tế tương đương với hình thức biên soạn lại. Nội dung tiêu chuẩn quốc tế được chuyển thành nội dung của bản dự thảo tiêu chuẩn phù hợp với quyết định 27/2001 QĐ-TCBĐ của Tổng cục Bưu điện ban hành ngày 09 tháng 01 năm 2001. NỘI DUNG CHÍNH CỦA BẢN DỰ THẢO TIÊU CHUẨN Tên tiêu chuẩn Qua quá trình nghiên cứu, thảo luận và rút kinh nghiệm sau các lần hội thảo, nhóm thực hiện đề tài thống nhất tên tiêu chuẩn là: “Thiết bị cổng thoại IP dùng cho mạng điện thoại công cộng - Yêu cầu kỹ thuật” Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật cho giao diện và giao thức kết nối thiết bị cổng thoại với các mạng điện thoại công cộng. Tiêu chuẩn này làm sở cứ cho việc đo kiểm và chứng nhận hợp chuẩn thiết bị cổng thoại nối với mạng điện thoại công cộng. Bố cục tiêu chuẩn Tiêu chuẩn được xây dựng với bố cục như sau: 1. Phạm vi áp dụng 2. Tài liệu tham chiếu chính 3. Định nghĩa, ký hiệu và chữ viết tắt 4. Yêu cầu kỹ thuật PHỤ LỤC A. PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỤ LỤC B. QUY ĐỊNH MỨC SUY HAO THOẠI PHỤ LỤC C. ĐỊNH NGHĨA SUY HAO TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] RADCOM H.323 SET standard 03/1998 [5] ITU-T H.323- “Packet-based multimedia communications systems” [6] ITU-T H.248 - “Gateway Control Protocol” [7] ITU-T G.711 – PCM of voice frequencies [8] ITU-T G.729 Coding of speech at 8 kbit/s using conjungate- structure algebraic-code-excited linear-prediction (CS-ACELP) [9] IETF RFC 2543- SIP [10] IETF RFC 2705- MGCP [11] ETSI ES 202 020 V1.3.1 “Speech Processing, Transmission and Quality Aspects (STQ);Harmonized Pan-European/North-American approach to loss and level planning for voice gateways to IP based networks” 11-2004 [12] TIA-912 “Voice Gateway Transmission Requirements ” 04-2002 [13] Implementing Voice Over IP - 2003 [14] Voice over IP Fundamentals (2000) [15] IP Telephony Cookbook (2004) [16] [17] Robert Padjen et.al., Cisco AVVID and IP Telephony Design and Implementation, Syngress 2001 [18] Uyless Black., Vioce over IP, Prentice Hall, 1999