Tweet
Sinh viên thực hiện: HOÀNG MẠNH CƯỜNG
1.1.Tổng quan về dịch vụ VoIP.
1.1.1.Giới thiệu.
Ngày nay các doanh nghiệp đang có xu hướng tích hợp những dịch vụ khác nhau lên trên một hạ tầng mạng truyền thông duy nhất.Xu hướng này đã bắt đầu có từ cách đây nhiều năm trong lĩnh vực mạng khi hệ thống mạng kết hợp bắt đầu dùng tới cấu trúc truyền dữ liệu dựa trên địa chỉ IP.Những doanh nghiệp đang có những hạ tầng mạng truyền dữ liệu, mạng truyền thoại, mạng phục vụ cho truyền video riêng rẽ đang tìm những con đường tối ưu cho việc tích hợp chúng với nhau.
Trong môi trường làm việc hiện nay, đa số các doanh nghiệp có hệ thống mạng thoại riêng biệt với việc sử dụng các tổng đài PBX thế hệ cũ (Private Branch Exchange), trong khi đó vẫn tồn tại song song mạng truyền dữ liệu dựa trên cơ sở IP và truyền qua các Switch và Router.
Hình sau minh hoạ hai hình thức mạng này, mạng điện thoại truyền thống chuyển mạch theo tốc độ cố định 64kb/giây qua hệ thống dùng kỹ thuật PBX trong khi ứng dụng thoại IP linh động hơn trong trong việc sử dụng băng thông (8kbps, 24kpbs, 48kbps tùy theo codec).
Hình 1.1: Mô hình mạng điện thoại cũ.
Do việc tách rời giữa voice và data, hệ thống mạng và viễn thông trở nên khó quản lý và mở rộng, không tận dụng được tối đa băng thông của hệ thống, trong nhiều trường hợp mạng thoại đang thiếu kênh truyền trong khi mạng data lại vẫn còn băng thông trống và ngược lại, các khoản chi phí cố định cho việc thuê đường truyền, nâng cấp thiết bị, bảo trì hệ thống... tăng cao không phù hợp với hiệu quả đem lại.
VoIP (viết tắt của Voice over internet protocol-nghĩa là truyền giọng nói trên giao thức IP) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN,WAN,Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh .
Hình 1.2: Mã hóa âm thanh.
Voice over IP (VoIP) là một dịch vụ truyền thoại trên mạng data hiện đang phát triển với tốc độ bùng nổ trên thế giới và ở Việt Nam.Cơ chế của VoIP là voice sẽ được truyền như data trên hạ tầng mạng và thiết bị mạng có sẵn theo những cơ chế đặc biệt.Các thiết bị mạng data (router, switch) và mạng thoại (PBX, analog phone) được kết nối với nhau để thực hiện chuyển đổi tín hiệu.Hình dưới đây minh hoạ quá trình tích hợp đó.
Hình 1.3: Mô hình điện thoại mới.
1.1.2.Các mô hình truyền thoại qua mạng IP.
Hiện nay có 4 dạng thức chính của cuộc gọi VoIP
a. Mô hình PC-to-PC.
Trường hợp khi có cuộc gọi giữa hai thiết bị VoIP với nhau, ta có cuộc gọi “PC-to-PC” .
Trong mô hình này mỗi máy tính cần phải có một sound card, một microphone, một speaker và phải được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem và card mạng.Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và có thể liên lạc được với nhau thông qua mạng Internet.Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh,mã hóa và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện.Lưu ý là trong mô hình này chỉ có những máy tính nối cùng mạng Lan với nhau mới có thể trao đổi thông tin với nhau được,
Hình 1.4 : Mô hình PC to PC.
b. Mô hình PC-to-Phone hay là mô hình Phone-to-PC.
Khi sử dụng máy tính hay thiết bị VoIP gọi vào mạng điện thoại thông thường thì có cuộc gọi “PC- to-Phone”.Ngược lại khi có cuộc gọi từ mạng điện thoại thông thường ra bên ngoài đến thiết bị VoIP thì có cuộc gọi “Phone-to-PC” .
Hình 1.5: Mô hình PC to Phone hay Phone to PC
Mô hình PC to Phone cải tiến hơn so với mô hình PC to PC.Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại.Trong mô hình này máy tính muốn kết nối được với PSTN phải sử dụng một thiết bị đặc biệt gọi là Gateway VoIP, nhiệm vụ của Gateway này là thực hiện chuyển đổi tín hiệu cần thiết để phù hợp với mạng điện thoại.
c. Mô hình Phone to Phone.
Khi dùng điện thoại thông thường gọi vào số điện thoại đặc biệt của nhà cung cấp dịch vụ VoIP, thông qua đó gọi đến mạng điện thoại thông thường từ một tỉnh hay một quốc gia khác thì gọi đó là cuộc gọi “Phone-to-Phone”.
Hình 1.6: Mô hình Phone to Phone.
Mô hình Phone to Phone sử dụng Internet làm phương tiện để kết nối các mạng PSTN lại với nhau.Trước khi kết nối với mạng Internet thì mạng PSTN phải thông qua một thiết bị tương tự như mô hình Phone to PC là thiết bị Gateway.Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối với gateway gần nhất, tại đây đại chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ của PSTN thành địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích.Đồng thời Gateway còn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại thông thường thành dạng số sau đó mã hóa, nén, đóng gói và gửi đi trên mạng. Mạng đích cũng được kết nối với Gateway và có nhiệm vụ ngược lại, chuyển đổi địa chỉ IP thành địa chỉ của PSTN và dữ liệu nhận được sẽ được giải nén, giải mã rồi chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu thoại.
1.1.3.Một số ứng dụng của VoIP.
Giao tiếp thoại vẫn là giao tiếp cơ bản của con người. Mạng điện thoại công cộng không dễ dàng bị thay thế thậm chí thay đổi trong thời gian tới.Mục đích tức thời của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP là có thể sử dụng điện thoại với một chi phí vận hành thấp hơn cũng như chi phí sử dụng dịch vụ đối với người sử dụng thấp hơn nhiều và đưa ra các giải pháp kỹ thuật bổ sung cho mạng PSTN truyền thống.
Điện thoại có thể được áp dụng cho gần như mọi yêu cầu của giao tiếp thoại, từ một cuộc đàm thoại đơn giản cho đến một cuộc gọi hội nghị sử dụng video nhiều người phức tạp.Chất lượng âm thanh được truyền cũng có thể biến đổi tùy theo ứng dụng.Ngoài ra, với khả năng của Internet thì dịch vụ điện thoại IP có thể cung cấp thêm nhiều tính năng mới.
Có thể xem xét một số ứng dụng của điện thoại:
Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu : rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ động. Nó chỉ có một số phím để điều khiển.Trong những năm gần đây người ta cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau đó là đến các server.Nhưng mọi thứ điều khó khăn do sự tồn tại của hệ thống điện thoại cũ.
Internet đã thay đổi điều này kể từ khi được ra đời, internet đã phủ khắp toàn cầu, nó được sử dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu.Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại có mối liên hệ với nhau.Internet có thể cung cấp cách giám sát và điều khiển cuộc gọi một cách thuận lợi hơn rất nhiều.
World Wide Web đã làm một cuộc cách mạng trong cách giao dịch đối với khách hàng của các doanh nghiệp.Điện thoại Web hay bấm số (click to dial) cho phép các doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang web để có thể kết nối tới hệ thống điện thoại của công ty.
Điện thoại thông thường cố định hay di động đều có thể được bổ sung để phục vụ như một thiết bị truy cập Internet trong khi vẫn cung cấp những tính năng thoại thông thường.
Truy nhập các Call Center phục vụ khách hàng qua Internet sẽ thúc đẩy mạng mẽ ứng dụng thương mại điện tử.Dịch vụ này sẽ cho phép khách hàng có thể gửi câu hỏi về một sản phẩm được chào hàng hay được tư vấn hỗ trợ qua mạng Internet đến các nhân viên của công ty hướng dẫn trực tuyến.
Việc sử dụng Internet không chỉ được mở rộng cho thoại mà hiện nay còn tích hợp thêm cả dịch vụ fax.Nếu gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là khi gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch vụ Internet Faxing sẽ giúp tiết kiệm được chi phí và cả kênh thoại.Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ PC qua kết nối Internet.
1.1.4.Cơ chế làm việc của VoIP.
Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là những tín hiệu analog.Tín hiệu analog được chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi. Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như IP phone hay softphone, nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một Telephone Adapter (TA).Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói tin và gởi trên mạng IP.Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu khiển cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP thì được dùng cho tính năng đảm bảo độ tin cậy và duy trì chất lượng dịch vụ trong quá trình truyền.
Số hóa tín hiệu Analog.
Biểu diễn tín hiệu từ dạng tương tự (analog) sang dạng số (digital) không phải dễ.Vì bản thân giọng nói của con người là dạng analog nên cần phải có nhiều giá trị để có thể biểu diễn thành giá trị digital, bao gồm biên độ (amplitude), tần số (frequency) và cuối cùng là pha (phase), từ đó mới chuyển các giá trị đó thành các dạng số nhị phân (zero,one).Để làm được điều này cần thiết phải có cơ chế để thực hiện chuyển đổi và kết quả là có sự ra đời của các thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay còn được gọi là thiết bị mã hóa và giải mã.Thiết bị điện thoại analog được gắn ở đầu codec và sẽ được mã hóa thành các tín hiệu nhị phân ở ngõ ra. Ở đầu bên kia quá trình giải mã của decoder ngược lại với quá trình mã hóa.
Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa một tín hiệu tương tự như sau:
1.1.4.1.Lấy mẫu(Sampling).
Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10KHz. Tuy nhiên, hầu hết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này. Do đó để tiết kiệm băng thông trong các hệ thống truyền được ghép kênh theo FDM và cả TDM. Các kênh điện thoại thường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3.400Hz. Tuy nhiên trong thực tế sẽ có một ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số hiệu dụng 3.400Hz.
1.1.4.2.Lượng tử hóa(Quantization).
Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫu được lấy. Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiều cao) của mẫu.
Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó. Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùng giá trị. Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền. Sự phục hồi hình dạng tín hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại.
1.1.4.3.Mã hóa (Encoding)
Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức hay giá trị. Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu. Bảy bit còn lại biểu diễn cho độ lớn; bit đầu tiên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục.
Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8.000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại. Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông. Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời.
1.1.4.4.Nén thoại (Voice Compression)
Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số.Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số.
(còn tiếp...)
CHƯƠNG 1 Tìm hiểu về dịch vụ VoIP.
1.1.Tổng quan về dịch vụ VoIP.
1.1.1.Giới thiệu.
Ngày nay các doanh nghiệp đang có xu hướng tích hợp những dịch vụ khác nhau lên trên một hạ tầng mạng truyền thông duy nhất.Xu hướng này đã bắt đầu có từ cách đây nhiều năm trong lĩnh vực mạng khi hệ thống mạng kết hợp bắt đầu dùng tới cấu trúc truyền dữ liệu dựa trên địa chỉ IP.Những doanh nghiệp đang có những hạ tầng mạng truyền dữ liệu, mạng truyền thoại, mạng phục vụ cho truyền video riêng rẽ đang tìm những con đường tối ưu cho việc tích hợp chúng với nhau.
Trong môi trường làm việc hiện nay, đa số các doanh nghiệp có hệ thống mạng thoại riêng biệt với việc sử dụng các tổng đài PBX thế hệ cũ (Private Branch Exchange), trong khi đó vẫn tồn tại song song mạng truyền dữ liệu dựa trên cơ sở IP và truyền qua các Switch và Router.
Hình sau minh hoạ hai hình thức mạng này, mạng điện thoại truyền thống chuyển mạch theo tốc độ cố định 64kb/giây qua hệ thống dùng kỹ thuật PBX trong khi ứng dụng thoại IP linh động hơn trong trong việc sử dụng băng thông (8kbps, 24kpbs, 48kbps tùy theo codec).
Hình 1.1: Mô hình mạng điện thoại cũ.
Do việc tách rời giữa voice và data, hệ thống mạng và viễn thông trở nên khó quản lý và mở rộng, không tận dụng được tối đa băng thông của hệ thống, trong nhiều trường hợp mạng thoại đang thiếu kênh truyền trong khi mạng data lại vẫn còn băng thông trống và ngược lại, các khoản chi phí cố định cho việc thuê đường truyền, nâng cấp thiết bị, bảo trì hệ thống... tăng cao không phù hợp với hiệu quả đem lại.
VoIP (viết tắt của Voice over internet protocol-nghĩa là truyền giọng nói trên giao thức IP) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN,WAN,Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh .
Hình 1.2: Mã hóa âm thanh.
Voice over IP (VoIP) là một dịch vụ truyền thoại trên mạng data hiện đang phát triển với tốc độ bùng nổ trên thế giới và ở Việt Nam.Cơ chế của VoIP là voice sẽ được truyền như data trên hạ tầng mạng và thiết bị mạng có sẵn theo những cơ chế đặc biệt.Các thiết bị mạng data (router, switch) và mạng thoại (PBX, analog phone) được kết nối với nhau để thực hiện chuyển đổi tín hiệu.Hình dưới đây minh hoạ quá trình tích hợp đó.
Hình 1.3: Mô hình điện thoại mới.
1.1.2.Các mô hình truyền thoại qua mạng IP.
Hiện nay có 4 dạng thức chính của cuộc gọi VoIP
a. Mô hình PC-to-PC.
Trường hợp khi có cuộc gọi giữa hai thiết bị VoIP với nhau, ta có cuộc gọi “PC-to-PC” .
Trong mô hình này mỗi máy tính cần phải có một sound card, một microphone, một speaker và phải được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem và card mạng.Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và có thể liên lạc được với nhau thông qua mạng Internet.Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh,mã hóa và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện.Lưu ý là trong mô hình này chỉ có những máy tính nối cùng mạng Lan với nhau mới có thể trao đổi thông tin với nhau được,
Hình 1.4 : Mô hình PC to PC.
b. Mô hình PC-to-Phone hay là mô hình Phone-to-PC.
Khi sử dụng máy tính hay thiết bị VoIP gọi vào mạng điện thoại thông thường thì có cuộc gọi “PC- to-Phone”.Ngược lại khi có cuộc gọi từ mạng điện thoại thông thường ra bên ngoài đến thiết bị VoIP thì có cuộc gọi “Phone-to-PC” .
Hình 1.5: Mô hình PC to Phone hay Phone to PC
Mô hình PC to Phone cải tiến hơn so với mô hình PC to PC.Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại.Trong mô hình này máy tính muốn kết nối được với PSTN phải sử dụng một thiết bị đặc biệt gọi là Gateway VoIP, nhiệm vụ của Gateway này là thực hiện chuyển đổi tín hiệu cần thiết để phù hợp với mạng điện thoại.
c. Mô hình Phone to Phone.
Khi dùng điện thoại thông thường gọi vào số điện thoại đặc biệt của nhà cung cấp dịch vụ VoIP, thông qua đó gọi đến mạng điện thoại thông thường từ một tỉnh hay một quốc gia khác thì gọi đó là cuộc gọi “Phone-to-Phone”.
Hình 1.6: Mô hình Phone to Phone.
Mô hình Phone to Phone sử dụng Internet làm phương tiện để kết nối các mạng PSTN lại với nhau.Trước khi kết nối với mạng Internet thì mạng PSTN phải thông qua một thiết bị tương tự như mô hình Phone to PC là thiết bị Gateway.Khi tiến hành cuộc gọi mạng PSTN sẽ kết nối với gateway gần nhất, tại đây đại chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ của PSTN thành địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích.Đồng thời Gateway còn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại thông thường thành dạng số sau đó mã hóa, nén, đóng gói và gửi đi trên mạng. Mạng đích cũng được kết nối với Gateway và có nhiệm vụ ngược lại, chuyển đổi địa chỉ IP thành địa chỉ của PSTN và dữ liệu nhận được sẽ được giải nén, giải mã rồi chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu thoại.
1.1.3.Một số ứng dụng của VoIP.
Giao tiếp thoại vẫn là giao tiếp cơ bản của con người. Mạng điện thoại công cộng không dễ dàng bị thay thế thậm chí thay đổi trong thời gian tới.Mục đích tức thời của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP là có thể sử dụng điện thoại với một chi phí vận hành thấp hơn cũng như chi phí sử dụng dịch vụ đối với người sử dụng thấp hơn nhiều và đưa ra các giải pháp kỹ thuật bổ sung cho mạng PSTN truyền thống.
Điện thoại có thể được áp dụng cho gần như mọi yêu cầu của giao tiếp thoại, từ một cuộc đàm thoại đơn giản cho đến một cuộc gọi hội nghị sử dụng video nhiều người phức tạp.Chất lượng âm thanh được truyền cũng có thể biến đổi tùy theo ứng dụng.Ngoài ra, với khả năng của Internet thì dịch vụ điện thoại IP có thể cung cấp thêm nhiều tính năng mới.
Có thể xem xét một số ứng dụng của điện thoại:
- Thoại thông minh.
Hệ thống điện thoại ngày càng trở nên hữu hiệu : rẻ, phổ biến, dễ sử dụng, cơ động. Nó chỉ có một số phím để điều khiển.Trong những năm gần đây người ta cố gắng để tạo ra thoại thông minh, đầu tiên là các thoại để bàn, sau đó là đến các server.Nhưng mọi thứ điều khó khăn do sự tồn tại của hệ thống điện thoại cũ.
Internet đã thay đổi điều này kể từ khi được ra đời, internet đã phủ khắp toàn cầu, nó được sử dụng để tăng thêm tính thông minh cho mạng điện thoại toàn cầu.Giữa mạng máy tính và mạng điện thoại có mối liên hệ với nhau.Internet có thể cung cấp cách giám sát và điều khiển cuộc gọi một cách thuận lợi hơn rất nhiều.
- Dịch vụ điện thoại Web.
World Wide Web đã làm một cuộc cách mạng trong cách giao dịch đối với khách hàng của các doanh nghiệp.Điện thoại Web hay bấm số (click to dial) cho phép các doanh nghiệp có thể đưa thêm các phím bấm lên trang web để có thể kết nối tới hệ thống điện thoại của công ty.
- Điện thoại truy nhập Internet.
Điện thoại thông thường cố định hay di động đều có thể được bổ sung để phục vụ như một thiết bị truy cập Internet trong khi vẫn cung cấp những tính năng thoại thông thường.
- Truy nhập các Call Center.
Truy nhập các Call Center phục vụ khách hàng qua Internet sẽ thúc đẩy mạng mẽ ứng dụng thương mại điện tử.Dịch vụ này sẽ cho phép khách hàng có thể gửi câu hỏi về một sản phẩm được chào hàng hay được tư vấn hỗ trợ qua mạng Internet đến các nhân viên của công ty hướng dẫn trực tuyến.
- Dịch vụ fax qua IP.
Việc sử dụng Internet không chỉ được mở rộng cho thoại mà hiện nay còn tích hợp thêm cả dịch vụ fax.Nếu gửi nhiều fax từ PC, đặc biệt là khi gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng dịch vụ Internet Faxing sẽ giúp tiết kiệm được chi phí và cả kênh thoại.Dịch vụ này sẽ chuyển trực tiếp từ PC qua kết nối Internet.
1.1.4.Cơ chế làm việc của VoIP.
Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là những tín hiệu analog.Tín hiệu analog được chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi. Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như IP phone hay softphone, nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một Telephone Adapter (TA).Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói tin và gởi trên mạng IP.Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu khiển cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP thì được dùng cho tính năng đảm bảo độ tin cậy và duy trì chất lượng dịch vụ trong quá trình truyền.
Số hóa tín hiệu Analog.
Biểu diễn tín hiệu từ dạng tương tự (analog) sang dạng số (digital) không phải dễ.Vì bản thân giọng nói của con người là dạng analog nên cần phải có nhiều giá trị để có thể biểu diễn thành giá trị digital, bao gồm biên độ (amplitude), tần số (frequency) và cuối cùng là pha (phase), từ đó mới chuyển các giá trị đó thành các dạng số nhị phân (zero,one).Để làm được điều này cần thiết phải có cơ chế để thực hiện chuyển đổi và kết quả là có sự ra đời của các thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay còn được gọi là thiết bị mã hóa và giải mã.Thiết bị điện thoại analog được gắn ở đầu codec và sẽ được mã hóa thành các tín hiệu nhị phân ở ngõ ra. Ở đầu bên kia quá trình giải mã của decoder ngược lại với quá trình mã hóa.
Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa một tín hiệu tương tự như sau:
- Lấy mẫu (Sampling).
- Lượng tử hóa (Quantization).
- Mã hóa (Encoding).
- Nén giọng nói (Voice Compression).
1.1.4.1.Lấy mẫu(Sampling).
Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10KHz. Tuy nhiên, hầu hết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này. Do đó để tiết kiệm băng thông trong các hệ thống truyền được ghép kênh theo FDM và cả TDM. Các kênh điện thoại thường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3.400Hz. Tuy nhiên trong thực tế sẽ có một ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số hiệu dụng 3.400Hz.
1.1.4.2.Lượng tử hóa(Quantization).
Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫu được lấy. Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiều cao) của mẫu.
Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó. Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùng giá trị. Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền. Sự phục hồi hình dạng tín hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại.
1.1.4.3.Mã hóa (Encoding)
Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức hay giá trị. Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu. Bảy bit còn lại biểu diễn cho độ lớn; bit đầu tiên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục.
Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8.000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại. Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông. Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời.
1.1.4.4.Nén thoại (Voice Compression)
Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số.Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số.
(còn tiếp...)
Comment