Hangátvitel IP hálózaton Oktatási segédanyag a Távközlő hálózatok című tárgyhoz

Debreceni Egyetem Informatikai Kar

Hangátvitel IP hálózaton Oktatási segédanyag a Távközlő hálózatok című tárgyhoz

Készítette: Orosz Péter 2014.

Áttekintés • • • • •

PSTN és VoIP összehasonlítás Jelzés protokollok: SIP, H.323, MGCP Hangfolyam: RTP/RTSP/SDP Szolgáltatásminőségi garanciák Asterisk konfirugációs példák – IP PBX működés, funkciók – VoIP-VoIP trunking

• Ajánlott irodalom Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

2

PSTN és VoIP összehasonlítás • • • • •

Áramkörkapcsolás és csomagkapcsolás Jelzés és hang útválasztása Rendelkezésre állás Előfizető átkötése A best effort jellegű csomagkapcsolt átvitel kihívásai • Minőségi garanciák IP hálózaton (intra-AS, interAS megoldások) • Hangkódolás Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

3

Valósidejűség BE hálózaton Az IP protokoll best effort jellegű átvitelt valósít meg, mely során nem garantált, hogy … • az üzenet minden darabja megérkezik a címzetthez • sorrendhelyesen valósul meg az átvitel • alacsony mértékű és alacsony ingadozású az átvitel késleltetése a teljes útvonalon (end-to-end)

Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

4

Valósidejűség BE hálózaton Az előbbiekkel szemben a valósidejű alkalmazások által támasztott általános átviteli követelmények: • Alacsony átviteli késleltetés • A késleltetés alacsony szintű ingadozása • Nincs átrendeződés a hálózaton • Alacsony csomagvesztési ráta A fenti metrikákra vonatkozó konkrét határértékeket az alkalmazás (szolgáltatás) típusa határozza meg.


5

Valósidejűség BE hálózaton A kedvező kiépítési és üzemeltetési költségek, valamint a rugalmas konfigurálhatóság hatására a legtöbb interaktív szolgáltatás ma már növekvő arányban IP feletti szolgáltatásként érhető el. Műszakilag fenntartható megoldásokat kell adni az új átviteli követelmények kielégítésére. • Az IP útválasztók eredendőek demokratikus (FIFO jellegű) csomagtovábbítási mechanizmusát új mechanizmusok váltották fel a különböző forgalomtípusok igényeinek dinamikus kiszolgálásához. • Végponttól végpontig kell garanciákat nyújtani Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

6

Hívásjelzés • SIP (IETF RFC 3261) • H.323 (ITU-T) • MGCP (IETF RFC 2805)

Forrás: colocationamerica.com


7

Session Initiation Protocol (SIP) • • • • • • •

IETF RFC 3261 Peer-to-peer architektúra Szöveg alapú session protokoll HTTP request-response modell TCP/UDP szállítás (port 5060/5061) Felhasználóazonosítás Hívásfelépítés és bontás Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

8

SIP hálózati szerepek • SIP phone – hardver vagy szoftver alapon • User Agent (UA) – SIP logikai végpont • Proxy server – köztes csomópont, kliensek nevében kérések közvetítése • Registrar – fogadja az UA-k REGISTER üzeneteit: IP cím és URI bejegyzése • Gateway – SIP-PSTN interfész • Redirect szerver Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

9

SIP kapcsolatfelépítés

Forrás: telconotes.wordpress.com Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

10

Azonosítás • URI: sip:user@domain • Tel-URI: +36-52-123456 • Tel-URI to URI: sip:+36-52-123456@domain


11

H.323 H.323 protokollkészlet: • H.225.0 - RAS/CS • H.245 - multimédia kommunikáció vezérlése • H.460 - NAT/FW traversal • RTP - médiafolyam szállítása


12

H.323 hálózati szerepek • Terminal – szoftver vagy hardver telefon, videókonferencia eszköz • Multipoint Control Unit (MCU) – többpontos konferenciák logikai vezérlése (hang és videó) • Gateway – H.323-PTSN interfész • Gatekeeper – címfeloldás, regisztráció, felhasználói hitelesítés


13

Hangátvitel Real-time transport protocol (RTP) • Átvitel UDP felett • Sorrendtartás (sequence number) • Időzítés (timestamp) Az időzítésre használt időbélyeg felbontása a kódolt hang mintavételi frekvenciájával egyezik meg. Ez a paraméter az SDP üzenetekből kiolvasható. Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

14

Átvitelminőségi garanciák Hálózati metrikák: • Késleltetés (one way delay) – <150 ms, ITU-T G.114 ajánlás (pszicho-akusztikai modell alapján) • Késleltetés ingadozása (jitter) • Csomagvesztés (loss) • Átrendeződés (reordering)


15

IP hálózatok kihívásai A hálózati forgalom egyre összetettebb: RT és BE forgalmak aggregálása A szolgáltatás minőségének megfelelő szinten tartásához a hálózat forgalmát osztályozni kell és a hálózati erőforrásokat az osztályok között fel kell osztani: Quality of Service módszerek és megvalósítások


16

Átvitelminőségi garanciák Megoldások • Traffic shaping és traffic policing • L2: Class of Service (CoS, IEEE 802.1p) • L2.5: MPLS Traffic Engineering • L3: Differentiated Services/Integrated Services Prioritásos csomagtovábbítás • osztályozás (classification) • sorbanállás (queueing) • ütemezés (scheduling) Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

17

QoS a hálózaton Lokális forgalomszabályozás (per hop behavior) - Osztály alapú működés: DiffServ modell Infrastruktúra szintű forgalomszabályozás - Osztály alapú működés: MPLS Traffic Engineering - Folyam alapú működés: IntServ modell Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

18

Traffic Policer • Csomósodás (burst-ök) a forgalmi mintázatban: természetes jelenség a hálózaton • A policer az átmenő forgalmat egy megadott sávszélességre korlátozza • A korlát felett érkező forgalmat eldobja (hard policing) vagy megjelöli (soft policing) • Belső működés: Token Bucket algoritmus


19

Traffic Shaper • Előre definiált kimenő sávszélesség korlát (shaping rate) • A sávszélesség korlátot meghaladó forgalmat tárolja • A tárolt csomagokat olyan időablakban továbbítja melyben nem éri el a forgalom a kimenetre definiált korlátot • Belső működés: Leaky Bucket algoritmus Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

20

Shaper és Policer összehasonlítás Eszköz

Bemenő paraméterek

Cél

Hozzáadott késleltetés

Többletforgalo m kezelése

Shaper

Kimenő ráta, késleltető puffer mérete

Van

Ideiglenes tárolás

Policer

Kimenő ráta, burst méretkorlát

A forgalom leszabályzása megadott rátára

Nincs

eldobás


21

OTT és menedzselt szolgáltatás • Over-the-Top Publikus IP hálózaton megvalósított hangtovábbítás, pl. Skype, Viber • Menedzselt szolgáltatás Szolgáltatói menedzselt hálózaton megvalósított továbbítás A hálózat és a VoIP rendszer egy kézben van. A szolgáltatás minősége egészen a végpontig kézben tartható. Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

22

Hangátvitel objektív vizsgálata Full-reference algoritmusok • PSQM (Perceptual Speech Quality Measure), ITU-T P.861 • PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality), ITU-T P.862 • POLQA (Perceptual Objective Listening Quality Assessment), ITU-T P.863 No-reference • E-modell, ITU-T G.107 • Single-ended Method for Objective Speech Quality Assessment, ITU-T P.563 Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

23

Hangátvitel szubjektív vizsgálata A szolgáltatás érzeti minősége: Quality of Experience (QoE) Hogyan tesztelhető? Mean Opinion Score (MOS, átlagos véleménypont) 5 – kiváló 4 – jó 3 – elfogadható 2 – gyenge 1 – rossz


24

Asterisk bevezető Ingyenesen elérhető IP telefonközpont (PBX): http://www.asterisk.org/ Fontosabb jellemzői: • Moduláris felépítésű • Jól skálázható • Szabványok támogatása • Hang transzkódolás • IP-PSTN átjárás • IVR funkció • Könnyű integrálhatóság • CLI (+ alternatív webes frontendek) Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

25

Asterisk konfiguráció A legfontosabb konfigurációs állományok (/etc/asterisk): • extensions.conf - a hívásvezérlés konfigurációs állománya • sip.conf – SIP végpontok konfigurációja


26

SIP konfiguráció /etc/asterisk/sip.conf [felhasznalo] type = friend secret = jelszo context=helyi permit = 172.22.200.50/32 callerid = Felhasznalo <0652123456> host = dynamic deny = 0.0.0.0/0


27

Hívásvezérlés - dialplan /etc/asterisk/extensions.conf [general] – az állomány legelején A hívásvezérlés általános beállításai [globals] Globális változók definiálása, kezdőértékek beállítása Extension – azonosító és a hozzá rendelt lépéssorozat Context – a hívásvezérlés kontextusokra van felosztva, minden kontextus mellékek egy halmazát foglalja magába Extension pattern – azonosítók maszkolása Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

28

Hívásvezérlés - context Miért használunk kontextusokat? - Biztonság (bizonyos funkciók csak megadott felhasználók számára érhetőek el, felhasználói körök között kontrollált interakció) [a_kontextus_neve] A név alfanumerikus és numerikus karaktereket, valamint aláhúzást és kötőjelet tartalmazhat.


29

Hívásvezérlés - applications Dial() - tárcsázás Answer() – hívás automatikus fogadása Playback() – előre felvett hang visszajátszása Hangup() – kapcsolat bontása exten => 200,1,Answer() same => n,Playback(udvozlet) same => n,Hangup() Goto() – hívás átirányítása a dialplan egy másik pontjára WaitExten() – a hívó által küldött bemenetre várakozik Orosz Péter, Hangátvitel IP hálózaton

30

Hívásvezérlés – context példa [helyi] exten => 100,1,Dial(SIP/100,10) exten => 101,1,Dial(SIP/101,10) exten => 102,1,Answer() same => n,Playback(udvozlet) same => n,Hangup()


31

Központok közötti kommunikációTrunking SIP trunk kialakítása [PBX-A] type = peer host = 172.22.200.1 username = pbx-b secret = jelszo-b context = bejovo disallow = all allow = ulaw

[PBX-B] type = peer host = 172.22.201.2 username = pbx-a secret = jelszo-a context = bejovo disallow = all allow = ulaw

Cli>sip show peers


32

Trunk kapcsolat SIP szolgáltató irányába [general] register => felhasznalonev:[email protected]

[szolgaltato] type = peer host = sip-szolgaltato.hu username = felhasznalonev secret = jelszo insecure = invite dtmfmode = rfc2833 disallow = all allow = ulaw


33

Ajánlott irodalom http://asteriskdocs.org/en/3rd_Edition/asterisk-book-html/asteriskbook.html http://tiebing.blogspot.hu/2010/09/asterisk-sip-pbx-simple-tutorialquick.html http://www.voip-info.org/wiki/view/Asterisk+config+extensions.conf


34

Hangátvitel IP hálózaton Oktatási segédanyag a Távközlő hálózatok című tárgyhoz

Recommend Documents