Távközlési informatika II

Dr. Beinschróth József

Távközlési informatika II. 6.rész

ÓE-KVK Budapest, 2017.

Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

Tartalom 

           

2

Hálózati architektúrák: szabványgyűjtemények A fizikai réteg: bitek továbbítása Az adatkapcsolati réteg: kapcsolatvezérlés és közeghozzáférés Példák az adatkapcsolati rétegre épülő technológiákra A hálózati réteg 1: funkciók és protokollok A hálózati réteg 2: Útvonalválasztás Példa hálózati rétegre épülő technológiára A szállítási réteg Az alkalmazási réteg Kriptográfia IPSec, VPN, határfelületi védelem QOS és multimédia Kiegészítő fejezetek Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

A fejezet tartalma

    

  

QOS alapok QOS forgalmi paraméterek QOS stratégiák Multimédia alapok Internet telephony /VoIP VoIP alapok VoIP protokollok Együttműködési szcenáriók


QOS: A valós idejű alkalmazások egyre nagyobb hangsúlyt kapnak (1) QoS: Quality of Sevices - A hálózati réteg funkcióit felhasználva bizonyos minőségi paraméterek is biztosíthatók A hálózatok fejlődésével felmerült az igény, hogy a csomag és áramkör kapcsolt hálózatokat összekapcsolják és integrálják úgy, hogy: • a két hálózaton nyújtott szolgáltatásokat egységesen lehessen használni; • a gazdaságosabb csomaghálózat alkalmazásával a szolgáltatások díja is csökkenjen.

A régi csomaghálózatoknál a valós idejű átvitel nem volt szempont. (De az ATM-nél pl. már figyelembe vették az erre való igényt.) A QoS alapvetően a valós idejű szolgáltatásokat érinti.

Ez esetben bizonyos paraméterek, pl. a késleltetési idő kritikus lehet. Az interneten ma együtt élnek a QoS-sel rendelkező és nem rendelkező hálózatok. 4

QOS alapok


QOS: A valós idejű alkalmazások egyre nagyobb hangsúlyt kapnak (2) QoS paraméterek • • • • •

Sebesség Rendelkezésre állás Késleltetési idő Késleltetési idő ingadozás (jitter) Adatvesztési arány vagy megbízhatóság

A QoS paramérerek általában valamilyen protokoll adategységre ( bit, keret, cella, csomag) vonatkoznak. Az IPv4 és IPv6 egyaránt tartalmaz a csomag prioritására vonatkozó információt! QoS fogalom: BEST EFFORT ( „Nem vállal semmit, de azt teljesíti.” ) A klasszikus IP hálózatok alapvetően ezt a filozófiát követik. A minőségi szolgáltatásoknak többletköltség vonzata van, ezért biztosítani kell ezen szolgáltatások megkülönböztetését a BEST EFFORT szolgáltatásoktól. 5

QOS alapok


A minőségi paraméterek biztosítására vonatkozó stratégiák Tervezett minőség (Predictive Quality)

6

• A legnagyobb terheléshez folyamatosan kiépítik a hálózati erőforrásokat (Overprovisioning). • Megbecsüljük és pl. 2x nagyobbra készülünk fel – nem gazdaságos!

Adatfolyamhoz kapcsolt (Flow-Based Quality)

• Minden összeköttetéshez paramétereket rendelünk • A hálózat egy összeköttetésben használt adatfolyamához rendelünk erőforrásokat. A flow-t A minőségi paraméterek biztosímeghatározza a két végpont IP címe és az UDP/TCP portszáma. (Az IPv6 headerben flow label mező!) tásáravan vonatkozó stratégiák

Csoport alapú minőség (Class-Based Quality) (leginkább elterjedt )

• Az azonos jellegű szolgáltatásokat egybefogjuk a paraméterek tekintetében (pl. hang, kép stb. együtt lesz kezelve) • Az aggregált adatfolyamhoz rendelnek hálózati erőforrásokat. • Jellemzés: Forgalmi paraméterek

QOS alapok


Forgalmi paraméterek, forgalom formálás Sebesség (rate) • Vonatkozhat protokoll adategységekre (bit, keret, cella, csomag) • Változó sebességű forrás esetén: max., min., átlag, rendelkezésre álló, hozzáférési (access), megegyezés szerinti (fizetett)

7

QOS forgalmi paraméterek

Sebesség ingadozás immunitás (burst size)

Forgalom ellenőrzés (policing)/forgalom formálás

• A hálózat által még kezelhető, a forgalmi profilt túllépő adatmennyiség. • A késleltetési idő csomagonként változhat: jitter

• Leaky bucket, token bucket modell. • Szerződések szabályozzák, hogy mit enged meg a hálózat


A jitter és a késleltetési idő kritikusak lehetnek (1)

A csomagok különböző késleltetéseket szenvednek el

8 7 6 5 4 3 2 1 t

8

7

6

5 4 3 2 1 t

A pufferben tartás ideje

8 7 6 5 4 3 2 1 t

8




A csomagok különböző késleltetéseket szenvednek el

8 7 6 5 4 3 2 1 t

8

7

6

5 4 3 2 8 1 t

A pufferben tartás ideje

?

8 7 6 5 4 3 2 1 t

9




10



A különböző alkalmazásokra különböző követelmények vonatkoznak Alkalmazás

11

Megbízhatóság

Késleltetés

Jitter

Sávszélesség

Email

Magas

Alacsony

Alacsony

Alacsony

File transzfer

Magas

Alacsony

Alacsony

Közepes

Web elérés

Magas

Közepes

Alacsony

Közepes

Távoli bejelentkezés

Magas

Közepes

Közepes

Alacsony

Audio

Alacsony

Alacsony

Magas

Közepes

Video

Alacsony

Alacsony

Magas

Magas

Telefon

Alacsony

Magas

Magas

Alacsony

Videokonferencia

Alacsony

Magas

Magas

Magas



Jitter kezelése: Forgalom formálás (Traffic shaping) (1) Egyenletessé kell tenni a forgalmat! Az adatforráson (szerver) szabályozzuk a forgalmat A csúcsok problémát jelenthetnek. Ezeket valahogyan szétosztjuk, de emiatt késleltetési és torlódási problémák lépnek fel. Megvalósítás: szoftver az op. rendszerben. Modell: leaky bucket/token bucket (A szoftver működésében megvalósuló modellek - a vödör itt puffert jelent) Gyakorlat: a kettő kombinációja.

Leaky bucket 12


Token bucket Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

Maximált sebesség a kimeneten, de csomagok elveszhetnek

Leaky bucket

Token bucket

A vödör tetején kerülnek be a csomagok, alul, a lyukon hagyják el a vödröt. ( Vödör: memóriapuffer.)

A lyuk meghatározza a maximális sebességet, tipikus, hogy a vödörben a csomagok átmenetileg tárolódnak.

Ha a vödör megtelik, akkor túlcsordul – eldobunk csomagokat. A vödör mérete meghatározza a max. késleltetést.(Előfordulhat, hogy egy csomag nem tud bekerülni a vödörbe: neki nem jut erőforrás.) A kimeneten egyenletes és maximálva van a sebesség!

Vödör: memóriapuffer Az információ futó processzek kimeneteként áll elő. A hálózaton egyenletes és maximált a sebesség.

13



Token bucket: Csomagok nem veszhetnek el

Leaky bucket

Token bucket

A vödörbe tartályok mennek be (token) és a lyukon tartályok jönnek ki. (A tokeneket a hálózat adja, a tokenek mennyisége függ a hálózat terhelésétől.) A tokenek a vödörben felhalmozódhatnak. Ha a kimeneten van token (tartály), akkor beletesszük az információt. Túl nagy lökés esetén a vödör leállíthatja az adást (azt a processzt, amely az adat forrása.) Túlcsordulás esetén a tartályok vesznek el, de csomagok nem. A kimeneten a token rate átmenetileg felgyorsulhat, de nem tetszőlegesen.

Rugalmasabb, mint a leaky bucket.

Az információ processzek outputjaként jelenik meg, ha nincs token, a processz leáll. 14



A QoS biztosítása Módosítás nélkül

Módosítással

15

QOS stratégiák

• Túlméretezés (overprovisioning) – nem gazdaságos, módosítás kell!

• Erőforrás foglalás (Resource Reservation) – valamilyen erőforrást foglalnak le (sávszélesség, puffer, processzoridő). • Kisebb módosítással történő megoldás jellemzői: • Az erőforrás foglaláshoz nem alkalmaz új protokollt (in band) • A forgalmak prioritás szerinti kezelése (pl. IPv4: ToS mező) • Pl. DiffServ • Nagyobb módosítással történő megoldás jellemzői: • Nem egyszerű, kitaláltak rá egy új protokollt • Új protokoll alkalmazása az erőforrás foglalásra (out of band): Resource ReserVation Protocol (RSVP) • Egyedi flow-hoz QoS és Traffic paraméterek rendelhetők • Pl.: IntServ Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

A QoS biztosítására többféle módszer létezik

DiffServ

IntServ

MPLS 16

QOS stratégiák

Multiprotocol Label Switching


A DiffServ a szolgáltatók megállapodásán alapul (1)

DiffServ

IntServ

MPLS

A csomagok differenciált kezelésére az IP csomagokban lévő TOS ill. Prioritás mezőt használják. Működéséhez külön protokollra nincs szükség. A belső routerek az IP csomagok fejlécében lévő prioritás (IPv4: TOS, IPv6: Priority) mező szerint végzik a csomagok sorbaállítását, ütemezését, eldobását. Ezen mechanizmusok összessége a Per-Hop Behaivor (PHB). Az IP csomag különböző internet szolgáltatók hálózatának sorozatán keresztül kerül továbbításra. A szolgáltatók a csomagok továbbítására egymással megállapodást kötnek. A határon lévő routerek részt vesznek a jelzésekben, hívásengedélyezés szabályozásában, forgalom szabályozásban, díjazásban. • A határcsomópontok a szomszédos tartományokkal Service Level Agreement-et (SLA) kötnek. Az SLA vonatkozhat egy folyamra vagy egy folyam csoportra. A határ router az SLA alapján végzi a forgalom szabályozást (jelölés, formálás, eldobás). • A jelölés azt jelenti, hogy a határ router a prioritás (IPv4: TOS, IPv6: Priority) mezőbe beír egy értéket mely alapján a belső routerek kialakítják a PHB-t. A prioritás mező jelölése DiffServ esetén: DS. (DS mező) 17

QOS stratégiák


A DiffServ a szolgáltatók megállapodásán alapul (2)

DiffServ

IntServ

MPLS

A routerek nem tárolnak folyamonkénti (flow) státusz információt és jelzést. Fogalmak • DS tartomány: DS csomópontok (DS képességekkel rendelkező routerek) egybefüggő halmaza, ahol minden csomópont ugyanazokat a PHB-ket alkalmazza • DS régió: Egy vagy több DS tartomány összefüggő halmaza. A DS régió a tartományain áthaladó folyam számára biztosítani tudja a DiffServ szolgáltatásokat.

Példák • Az IETF DiffServ két PHB csoportot (szolgáltatási osztály) definiál, ezen PHB-kre épül a két szolgáltatási osztály: • Assured Service (Assured Forwarding - Garantált továbbítás) • Ezen belül még négy szintű, alapvetően a megbízhatóságot figyelembe vevő, továbbítási osztályt definiáltak. • Premium Sevice (Expedited Forwarding - Gyorsított továbbítás) • Valós idejű alkalmazások csomagjainak átvitelére alkalmas. 18

QOS stratégiák


A DiffServ a szolgáltatók megállapodásánalapul (3)

DiffServ

IntServ

MPLS

Megkapja a szolgáltatást egy bizonyos SLA szerint

Nem kap szolgáltatást Megkapja a szolgáltatást egy másik SLA szerint

BI: Bemeneti csomópont I:Belső csomópont BE: Kimeneti csomópont (B=Boundary)

19

QOS stratégiák


IntServ: a hálózat egészét egységes hálózatnak tekinti (1)

DiffServ

IntServ

MPLS

Az eljárás az internet hálózatot, amely egymástól távol eső és különböző szolgáltatók hálózataiból tevődik össze, egy egységes hálózatnak tekinti. Feltételezi, hogy a hálózat routerei rendelkeznek forgalom vezérlési (osztályozás, ütemezés, pufferelés) képességgel. Az erőforrások menedzselését (foglalását) külön erre a célra kidolgozott protokoll (RSVP) végzi. Az IntServ-ben megvalósuló hordozó szolgálatok (Bearer Services) • Guaranteed Quality of Service • Zéró pufferelési csomagvesztést és a pufferelési késleltetésre egy felső határt garantál. Azaz veszteségmentesen a késleltetésre egy felső határt garantál. • Controlled Load Network Element • Az átviendő csomagok nagy valószínűséggel megérkeznek. • A csomagok túlnyomó többségének késleltetése lényegesen nem haladja meg azt a késleltetést amelyet a csomagok minimálisan elszenvednek. 20

QOS stratégiák


IntServ: a hálózat egészét egységes hálózatnak tekinti (2)

DiffServ

IntServ

MPLS

Az IntServben megvalósuló forgalom vezérlés • Ütemezés (sheduler) • Pl.: a Guaranted QoS-nél biztosítani kell egy minimális sávszélességet, amit egy virtuális link emulációval ér el. • Osztályozás (classifier) • Csomagok osztályozása a szolgáltatási osztályok szerint. • Hívás engedélyezés (call admission control) • Biztosítja, hogy ne jöjjön létre új erőforrás foglalással járó kapcsolat, ha a kért QoS nem biztosítható. • A QoS biztosítása erőforrás foglalással történik. Az erőforrás foglalást az RSVP végzi. 21

QOS stratégiák


DiffServ IntServ esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) erre a célra kidolgozott protokoll végzi (1)

IntServ

MPLS

RSVP (Resource ReSerVation Protocol) Jelzésprotokoll amellyel QoS paramétereket lehet biztosítani összeköttetések részére.

Vég-vég erőforrás foglalást biztosít (a sikertelenségről jelzést ad). Az erőforrás foglalás egyirányú: Az RSVP egyirányú foglalást végez, a duplex átvitelhez mindkét félnek foglalás kell végezni.

IPv4/IPv6 feletti transzport szintű protokoll, de alkalmazói információt nem szállít. Nem routing protokoll, de együttműködik azokkal.

22

QOS stratégiák



IntServ

MPLS

Amikor a vevő erőforrás foglalást kezdeményez a QoS paraméterek és a felhasználói jogosultság ellenőrzésre kerül (Hívásengedélyezés, forgalom szabályozás).

Az erőforrás foglalás „soft” állapotokkal valósul meg.

Erőforrás foglalási típusok • Egyedi (distinct) Egyedi erőforrás foglalás egy forrásra. • Közös (shared) Több forrásra közös foglalás (megfelel a statisztikus multiplexálásnak). • Összevont (merged) Két vagy több forrás foglalása ugyanazon linken ugyanarra az adatfolyamra (ponttöbb pont kapcsolat legtávolabbi ponton történő szétbontása). 23

QOS stratégiák



IntServ

MPLS

QoS alapú útvonalválasztás: az egész adatfolyam tipikusan ugyanazon az útvonalon halad • Az internet connectionless típusú hálózat • Erőforrás foglalás esetén a QoS alapú útvonal választási és erőforrás foglalási képességekkel rendelkező routerek biztosítják, hogy az adatfolyam útvonala kizárólag csak akkor kerül megváltoztatásra, ha topológia változik (route pinning).

Számlázási kérdések • A számlázás lehet: • Általány díjas • Igénybevett erőforrás alapú díjazás Gál Zoltán: Konvergens hálózati erőforrások terheltségének elemzése http://videotorium.hu/hu/recordings/details/1502,Konvergens_halozati _eroforrasok_terheltsegenek_elemzese 24

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS: a csomagok címkét kapnak (1)

IntServ

MPLS

A csomagok elé egy-egy címke kerül. A forgalomirányítás nem a célcím alapján, hanem a címke alapján történik. A címke egy belső táblázat (a router táblázata) egy-egy sorát címzi, így a táblázatban való keresés gyors lesz.

Az MPLS a csomagok irányítását a 2. rétegben végzi. A 2. rétegi PDU-ba kerül beinzertálásra a 20 bites címke. A csomagok a hálózati belépési pontokon osztályokba lesznek besorolva a hálózatokból való kilépési cím és a szolgáltatási szint alapján. Az osztályokhoz szolgáltatási garanciát (QoS paraméter) lehet rendelni. Mindegyik megoldásban a routereknek vizsgálni kell: • csomagok prioritását • forrás- és célcímet • a vizsgálat alapján lesznek a csomagok osztályozva és ütemezve MPLS esetén a routereknek MPLS képességekkel kell rendelkezniük - MPLS hálózat.

25

QOS stratégiák


DiffServ


IntServ

MPLS

Az MPLS az IP csomagokat egy címkével (label) jelöli meg. A routerek ezen címke alapján továbbítják a csomagokat. (Ez némiképpen hasonlít a virtuális áramkörök esetén alkalmazott elvhez.) Azt, hogy a csomag mely útvonalon kerül továbbításra, az határozza meg, hogy az MPLS hálózatba való belépésekor a router a csomagot mely FEC (Forwarding Equivalence Class), továbbítási osztályba sorolta be. A különböző IP című csomagok közös folyamba vannak összefogva (azonos a címke).

A címkéhez QoS és forgalmi paraméterek rendelhetők.

26

QOS stratégiák


DiffServ


IntServ

MPLS

Nem minden router végez az IP cím alapján vizsgálatokat, csak a hálózat határán levők. Ezek a 3. rétegbeli PDU alapján egy meghatározott hosszúságú címkét iktatnak be a második rétegbeli fejlécbe vagy a 2. és 3. réteg fejléce közé. A csomagtovábbításban részt vevő többi router már nem végez teljes 3. rétegbeli vizsgálatot, csak a címkét vizsgálja. A továbbítás ez alapján történik meg. (Amennyiben a második rétegi technológia (LAN, PPP) nem tartalmaz a címke elhelyezését biztosító mezőt, akkor az MPLS header a 2. és 3. rétegi header között helyezkedik el. Az ATM és az FR tartalmaz ilyen mezőt.) Eredmény: A csomagok jelentősen gyorsabban kerülnek továbbításra (nem kell minden IP headert minden routeren elemezni). 27

QOS stratégiák


DiffServ

CRC

Data

MPLS

TCP

IP

MPLS

Ethernet

A keretszerkezet

IntServ

Label Label Label

CoS

S

Az címke (MPLS header )nem tartozik sem a 2., sem a 3. réteghez!

TTL

28

QOS stratégiák


DiffServ

Az MPLS header (1)

IntServ

MPLS

8 bit

Label Label Label

CoS

S

TTL

29

QOS stratégiák


DiffServ

Az MPLS header (2)

IntServ

MPLS

Label (Címke): Az aktuális MPLS címke értéke (20 bit)

CoS (Class of Service): A csomag sorbanállási, törlési eseményeinek meghatározása. (Pl.: garantált sebességet igénylő alkalmazás jelzése. (3bit) S (Stack Field): Hiarerchikus label stack támogatása. Ha a csomaghoz több címke is tartozik, S=1 jelzi, hogy ez az utolsó.(1bit)

TTL (Time to Live): Router hopok száma. (8bit)

30

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS címkék az egyes routereken újraképződnek

IntServ

MPLS

A címkéknek csak helyi jelentőségük van, minden routeren újra kell képezni őket. A címke egy adott routernél végződő folyamok közös jellemzője, nemcsak a címzettet, hanem a szolgáltatási osztályt is meghatározza. A címke fő feladata, hogy az IP csomagot a megfelelő FEC-be sorolja, azaz, hogy meghatározza a csomag számára az útvonalat az MPLS hálózatban.

A címkék nem tartoznak sem a 2., sem a 3. réteghez, így pl. IP csomagok és ATM cellák is továbbíthatók. (Multiprotocol…)

31

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS fogalmak (1)

IntServ

MPLS

MPLS Domain • A hálózat egy olyan része amelyben a routerek MPLS képességekkel rendelkeznek.

Label Switching Router (LSR) • Az MPLS Domain belsejében végzik a forgalom irányítását. Feladata az, hogy a címke alapján a csomagot a megfelelő interfészen továbbítsa, és a csomagot új címkével lássa el.

Label Edge Router (LER): (Az MPLS Domain határfelületén végzik a ki- és bejövő forgalom irányítását.) • Belépő Label Switched Router • Ez a hálózat peremén a MPLS hálózatba való belépést teszi lehetővé. Kiszámítja az adatok továbbításánál használt útvonalat az MPLS hálózaton keresztül, hozzárendeli a címkét a csomaghoz, és továbbítja azt. • Kilépő Label Switched Router • Feladata, hogy a csomagokat az MPLS hálózatból átadja a hagyományos IP hálózatnak. Ehhez el kell távolítania a címkét a csomagról és a csomagot a megfelelő interfészen kell továbbítania.

32

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS fogalmak (2)

IntServ

MPLS

Forwarding Equivalence Class (FEC) • Az azonos módon kezelendő, azonos szolgáltatásokhoz kapcsolódó csomagok halmaza. (Címzett + szolgáltatási osztály.)

Label Information Base (LIB) • A routereken levő táblázat, amely alapján a továbbítás megtörténik. Tartalmazza a FEC és a címke összerendelést.

33

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS Domain

34

QOS stratégiák

IntServ

MPLS


DiffServ

MPLS működés

IntServ

MPLS

Amikor a csomag belép az MPLS hálózatba, a hálózat peremén levő LER megvizsgálja a csomag IP címét tartalmazó fejlécét és FEC (Forwarding Equivalence Class) csoportokba sorolja a csomagot.

Ez alapján hozzárendeli csomagot a megfelelő útvonalhoz. Elhelyezésre kerül a label és a csomagot a router továbbítja a szomszédos routernek a megfelelő interfészen. Az egyes LSR-ek fogadják a csomagokat és megvizsgálják a hozzájuk rendelt címkét. A router kikeresi az LIB (Label Information Base) táblájában a címkét és megállapítja, hogy melyik útvonalon kell a csomagot továbbítani. Mielőtt a csomagot továbbítaná a kiválasztott interfészen, eltávolítja a csomagon levő címkét, és helyette a LIB táblában szereplő címkét helyezi a csomagra. (label swapping) Miután a csomag eljutott az MPLS hálózat pereméig, az utolsó router eltávolítja a címkét és megvizsgálja a csomag IP fejlécét, majd a megfelelő interfészen továbbítja. 35

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS működés példa

IntServ

MPLS

LIB táblák (Label Information Base) Belépő Destination Kilépési címke address prefix port 128.89 1 171.69 1

Kilépő címke 4 5

Belépő Destination Kilépési címke address prefix port 4 128.89 1 5 171.69 0

Kilépő címke 7 8

Belépő Destination Kilépési címke address prefix port 7 128.89 1

Kilépő címke 3


Kilépő címke -

LER 1 0

LSR

LSR 1

LSR 0 1

LSR

LER

LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router 36

QOS stratégiák


DiffServ

MPLS működés példa

MPLS

LIB táblák Belépő Destination Kilépési címke address prefix port 128.89 1 171.69 1

Kilépő címke 4 5


Kilépő címke 7 8


Kilépő címke 3


IntServ

Kilépő címke -

128.89.25.4 LER 1 4 128.89.25.4

7

128.89.25.4

LSR 0 1 3

DATA LSR

0

LSR 1

DATA

DATA

LSR

128.89.25.4

DATA

LER 128.89.25.4

DATA

LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router 37

QOS stratégiák


DiffServ

Hogyan töltődnek a táblázatok? (1)

IntServ

MPLS

Label distribution: A címke kapcsoláshoz szükséges csomagtovábbítási tábla kitöltésének módszere (többféle módszer van). LDP (Label Distribution Protocol), a táblák kitöltésének egyik módszere • A router indulásakor meghatározza, hogy mely útvonalak számára lesz ő a végállomás (mely hostok vannak a hozzá tartozó LAN-on). • Létrehozza a FEC-eket, címkét rendel hozzájuk és ezeket közli a szomszédaival. • A kapott címkéket a routerek rögzítik és átadják a szomszédaiknak. • A következő LDP üzenetek léteznek: • Notification (tájékoztató) • Hello • Initialization (kezdeményező) • Keep Alive (kapcsolatfenntartó) • Address (cím) • Address Withdraw (címválasztó) • Label Mapping (címkemappolás) • Label Request (címkekérés) • Label Release (címkebontás)

38

QOS stratégiák


DiffServ

Hogyan töltődnek a táblázatok? (2)

39

QOS stratégiák

IntServ

MPLS


Multimédia: hang+kép+adat

Multimédia alapok


Az IP alapú hangátvitel feladatai

A feladatok egy része hasonló a hagyományos hangátvitel esetén fellépő feladatokhoz • • • •

41

Kódolás/dekódolás - beszédkódolás Jelzési feladatok (hívás, bontás, számlázás) Szállítási funkciók Gateway feladatok • Biztosítani kell az együttműködést más VoIP és nem VoIP hálózatokkal

Multimédia alapok


Telefonálás az internet felhasználásával QoS biztosítás nélkül: Internet Telephony

Az Internet Telephony jellemzői • A hang digitális jellé alakul, ennek átvitele történik az interneten • A minőségre nincs garancia (Best Effort) • Gyakorlatilag ingyenes • A vonalkapcsolt hálózatba áthívás nem lehetséges • A hívásnak más csatornán kell történnie • Pl. telefonon jelzik a hívási szándékot • Előre megbeszélt időpontban

42

Internet telephony / VoIP


Telefonálás az internet felhasználásával QoS biztosítás nélkül ingyenes, a VoIP fizetős

• • • • •

43

Internet telephony / VoIP

Csevegés Csevegés több résztvevővel Desktop és alkalmazás megosztás Audio és videokonferencia. headset + webkamera


A hagyományos és az IP alapú átvitel alapelveikben különböznek

Hagyományos hangátvitel

IP alapú hangátvitel

44

VoIP alapok

• PSTN – telefonközpontok, PBX (Private Branch Exchange) • Hívásfelépítéskor mindkét irányban létrejön egy-egy 64kbps sebességű csatorna (3100Hz!) , ugyanakkor általában max. az egyik fél beszél – rossz hatásfokú erőforrás kihasználtság • A csatorna lefoglalása biztosítja a minimális késleltetést és az információ teljes átvitelét – kedvező

• Store and forward elv • A csomagok sokat késhetnek, akár független úton is haladhatnak, megelőzhetik egymást!


Az IP alapú hangátvitel gazdaságosabb a hagyományosnál Az IP alapú hangátvitel nyújtotta előnyök • Nincsenek külön kiépített csatornák, csomag küldés csak tényleges beszéd esetén van • Irányonként <10kbps sávszélesség szükséges (tömörítés alkalmazásával) • Beszédminőség javítás lehetősége (Pl.: G.722 kodek ->7kHz) • Jobb hozzáférhetőség • Nagyobb lefedettség (a vonalkapcsolt, vezetékes hálózathoz képest), mobilitás növekedés • Média integráció • Új szolgáltatások • A csomagkapcsolt hálózatok lényegesen olcsóbbak, mint a vonalkapcsoltak

45

VoIP alapok


IP alapú hangátvitel esetén a hagyományos átvitelnél nem jelentkező problémák jelentkeznek

IP alapú hangátvitel esetén fellépő problémák • QoS biztosítása • A hagyományoshoz képest nagyobb késleltetés, késleltetési idő ingadozás (csomagolás, sorban állások a routerekben…) • Csomagvesztések lehetségesek • Nincs idő hibajavításra, újraküldésre, mert a beszédátvitel real-time kell, hogy legyen (Ami túl sokat késik, az olyan, mintha meg sem érkezett volna) 46

VoIP alapok


IP alapú hangátvitel problémái az internet egészére nem oldhatók meg!

A szolgáltatók által alkalmazott megoldás • A szolgáltatók saját IP alapú hálózatot hoznak lére és azt saját maguk menedzselik (ennek a hálózatnak egy része akár egybeeshet az internet egy részével is) és ezen biztosítják a szükséges paramétereket 47

VoIP alapok


A VoIP infrastruktúra speciális összetevőket igényel (1)

Szerver

48

VoIP infrastruktúra

• Egy telefon híváshoz legalább két terminálra és azok IP címére valamint port számára van szükség. A szerver regisztrálja a terminálok címeit. A címek különféle típusúak lehetnek, (telefonszám, IP cím…) a címkonverzió szerver feladat. • Feladata • regisztráció • authentikáció (hitelesítés) • jogosultság vizsgálat • díjazás


A VoIP infrastruktúra speciális összetevőket igényel (2)

Terminál

• Hardver-, szoftver telefon, videotelefon, számítógép (hangkártya) adatátviteli képességekkel. A terminál legalább egy IP címmel rendelkezik.

Gateway (kapu)

• Együttműködésre nem képes hálózatokon lévő terminálok összekapcsolása (Pl.:ISDN/H.323)

Conference Bridge (konferencia híd)

49


• Három vagy több terminál médiafolyamainak kezelése. (audió-, videokonferencia)


VoIP esetén többféle cím típus használható

VoIP címzések • Cím: végpont azonosítás • Cím típusok: • szokásos telefonszám pl.: 003611234567 • IP cím: nem végpont független (privát IP cím) • E-mail cím • SIP cím • H.323 cím • stb. 50



A VoIP speciális szolgáltatás-minőséget igényel

Elvárt funkciók • A „Best Effort” VoIP esetén nem megfelelő! • Előre meghatározott sávszélesség támogatása • Elveszett csomagok száma és aránya minimális legyen • Torlódások elkerülése ill. menedzselése • Megfelelő hálózati forgalom kialakítása • A hálózaton keresztül haladó csomagok max. prioritást kapjanak 51

VoIP szolgáltatás minőség


VoIP a késleltetés kritikus probléma (1)

A végponttól a végpontig történő késleltetésnek korlátozottnak kell lennie!

52


• Visszhang: a hangszóróban megjelenő beszéd behallatszik a mikrofonba és visszajut a beszélő hangszórójába (Az oda-vissza késleltetés (round trip) nem lehet nagyobb, mint 50 ms. Kezelése a gyakorlatban megoldott, így nem jelent valódi problémát. Visszhangelnyomó – áramköri megoldás.) • A beszéd átlapolódása: A túlzottan nagy késleltetés miatt az egyik fél elkezd beszélni, bár a másik is elkezdte (vagy folytatta), de az még nem jutott el a másik félhez. Ez a probléma kb. 250 mskésleltetésnél lép fel. Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

VoIP a késleltetés kritikus probléma (2)

A késleltetés összetevői

53


• Hálózati késleltetés (network delay) • Többnyire a késleltetés domináns része • A csomópontokban tárolások, várakozási sorok vannak • Akkumulációs késleltetés (accumulation delay) • A kódolás során nem minden mintát kódolunk külön, hanem egyszerre több mintát vizsgálunk (összevárunk), így jobb lesz a tömörítés. • Feldolgozási késleltetés (processing delay). Időt vesz igénybe, míg a kódoló a hangmintákat kódolja (algoritmikus késleltetés) – (keretidő) Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

VoIP esetén kezelni kell a késletetés ingadozást és a csomagvesztést is

Késleltetés ingadozás

Csomagvesztés

54

• Az egyes csomagok különböző késleltetéssel érkeznek meg a vevőhöz. Ha a vevőnél azonos késletetést szeretnénk, akkor ez egy várakozási sorral ez megoldható, de így meg kell várni a leglassabb csomagot – nő a késleltetés – mindenkit késleltetünk egy kicsit. Ha ez a vevő oldalon beiktatott késleltetés csak nagyon kicsi, akkor a késletetés ingadozás nő.

• Max kb. 10%-os csomagvesztés engedhető meg. • Interpoláció • Redundanciák alkalmazása, ugyanazt a blokkot több IP csomagba is beletesszük…



A VoIP beszédátvitel lépései

55

VoIP beszédátvitel


VoIP esetén a beszédkódolás központi probléma

Szempontok a beszédkódolási módszerek összevetéséhez • Bitsebesség • Késleltetés • Algoritmus bonyolultsága • Beszédérthetőség 56



Sokféle beszédkódolási módszer létezik (1)

Hullámalak (jelalak) kódolás

Zenei területen alkalmazott hangkódolási módszerek

57


• • • •

A jelet időtartománybeli jellemzőivel írják le PCM (Pulse Code Modulation) ADPCM (Adaptive Differential PCM) - differencia SB-ADPCM (Sub-Band ADPCM)- 2 sáv, különböző bites ADPCM

• • • • •

Joint stereo-IS, Joint stereo-MS MP3 ATRAC Dolby kódolási eljárások LZ (Lempel-Ziv)77, LZ78


Sokféle beszédkódolási módszer létezik (2)

Prediktív kódolás

58


• VoIP esetén meghatározó • A leírás frekvenciatartományban történik • Az emberi hangképzés matematikai modellezésének felhasználása - először a hangképzési paraméterek átvitele történik utána beszédszintetizátor működik • Lineáris predikción alapuló módszerek (LPC) • CELP (Code Excited Linear Prediction) • ACELP (Algebraic CELP) • LPAS (Linear Prediction Analysis-bySynthesis)


Beszédátvitel során alkalmazott hangkódolási módszerek Hullámalak kódolás

Ajánlás

Prediktív kódolás

G.711

G.722

G726

G.728

G.729

G.729A

G. 723.1

ITU

ITU

ITU

ITU

ITU

ITU

ITU

Companded PCM

SBADPCM

ADPCM

LCCELP

CSACELP

CSACELP

MPC-MLQ & ACELP

Év

1972

1978

1990

1992

1995

1996

1995

Sebesség (kbps)

56 (64)

56, 64

16-40

16

8

8

6,3 (5,3)

Minőség

Toll

Broadcast

<=Toll

Toll

Toll

Toll

<=Toll

MOS érték

4,1

5

3,85

3,61

3,92

3,7

3,9 (3,65)

Keretidő (ms)

0,125

1,5

0,125

0,625

10

10

30

Algoritmusból adódó késleltetés (ms)

0.25

1

0,25

2,5

25

25

67,5

Szervezet Kódolás

Szendrői József: IP telefon szolgáltatás az Interneten I. http://videotorium.hu/hu/recordings/details/904,IP_telefon _szolgaltatas_az_Interneten_I. 59


 Toll: telefon minőség

 MOS: Mean Operation Source (Szubjektív értékelés) Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

VoIP során számos protokoll használatos A hívásfelépítés és a menedzselés meghatározó protokolljai

• H.323 (ITU) – teljes protokollkészlet • SIP, Session Initialization Protocol (IETF- Internet Engineering Task Force) – egyetlen protokoll! • MEGACO (IETF- Internet Engineering Task Force)

H.323

60

VoIP protokollok

SIP

MEGACO Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

Az IP alapú átvitel legelterjedtebb szabványa: H.323

H.323

SIP

MEGACO

H.323 ajánlás: Keretrendszer • Az IP alapú átvitel legelterjedtebb szabványa („Nem garantált szolgáltatásminőség nyújtására szolgáló vizuális telefonrendszerek és helyi hálózati eszközök”) • QoS-t önmagában nem tartalmaz de épülhet a hálózati rétegben megvalósuló QoS-re • Az internet-telefónia architekturális áttekintése (nem egy konkrét protokoll) • Sok más protokollra hivatkozik • Fő tulajdonságai • Pont-pont és pont-multipont kommunikáció támogatása • Hálózati együttműködés • Heterogén kliensek támogatása • Audio és video kódolók és dekódolók támogatása • Menedzsment és számlázási funkciók • Biztonság • Többlet szolgáltatások 61

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A H.323 architekturális modellje (1) Általános eset: a hagyományos telefonhálózat és az internet kapcsolódik.

62

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A H.323 architekturális modellje (2)

Terminál (végberendezés)

Gateway (átjáró) Gatekeeper (zónavezérlő)

Zóna

63

VoIP protokollok

• Valósidejű, kétirányú kommunikációt képes létesíteni egy másik terminállal, gateway-jel vagy MCUval (Multipoint Controller Unit). • A kommunikáció egyaránt lehet vezérlési, jelzési, audio, video, adat… • Számítógép vagy független készülék • Az internet és a telefonhálózat közötti tolmács – ha H323as hálózat nem H323-as hálózathoz kapcsolódik (PSTN, ISDN…) • Címfeldolgozást végez (a terminál és a gateway megtalálása) és vezérli a hatáskörébe tartozó végpontok(terminál) hálózat hozzáférését (sávszélesség menedzsment) • Terminálokból áll, • Akár több LAN-t is tartalmaz • Egy Gatekeepere van Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

H.323

SIP

MEGACO

Konferenciabeszélgetés esetén

A H.323 architekturális modellje (3)

64

MC (Multipoint Controller)

• 3-nál több terminál közötti hívás kezelése esetén

MP (Multipoint Processor)

• A média folyam kezelése (keverés/kapcsolás)

MCU (Multipoint Control Unit)

• Konferencia vezérlő • (MC és MP egy eszközzel megvalósítva)

VoIP protokollok

M: Multipoint


A H.323 kommunikáció során az egyes logikai csatornák egyszerre vannak jelen Csatornák

Szabványok 65

VoIP protokollok

H.323

SIP

MEGACO

Szabványok

Csatornák Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

A H.323 protocol stack követi a TCP/IP hálózati architektúrát Beszéd

H.323

SIP

MEGACO

Vezérlés

G.7xx

RTCP RTP

H.225 (RAS)

H.245

Q.931

(Hívásjelzés)

UDP

(Hívásvezérlés)

Alkalmazási réteg

TCP

IP Adatkapcsolati protokoll

Alsóbb rétegek

Fizikai rétegi protokoll RTP: Real-time Transport Protocol; RTCP: Real-Time Transport Control Protocol RAS: Registration/Administration/Status

66

VoIP protokollok


G.7xx: Beszédkódolás és dekódolás ill. tömörítés

G.711

G.723.1

G.729

67

VoIP protokollok

H.323

• Egy hangcsatornában 8000 mintavétel/s, • Mintánként 8 bites kódolás • 64kbps tömörítetlen beszéd (PCM – minden H323-as rendszer támogatja)

• • • •

Beszéd

SIP

Vezérlés

G.7xx RTCP RTP

MEGACO

H.225 (RAS)

Q.931 (Hívásjelzés)

H.245

(Hívásvezérlés)

Egy hangcsatornában 30ms-onként 240 mintavétel Prediktív kódolás Tömörítés 20 ill. 24 byte-ra 6,4 ill. 5,3 kbps sebesség

• 80 bit/10ms • 8kbps sebesség


RTP: Az adatfolyamokat multiplexeli és blokkokba tördeli

H.323

Beszéd

68

SIP

MEGACO

Vezérlés

Adattovábbítási szolgáltatások valósidejű adatfolyamok számára

H.245 • rfc 1889 (Real-time Transport Protocol) G.7xx Q.931 H.225 (Hívás• End to end protocol multicast - unicast RTP RTCP (RAS) (Hívásvezérjelzés) lés) hálózatokban. • A szolgáltatások tartalmazzák az azonosítást, a sorrendszámozást, az időbélyegzést és a kézbesítés monitorozását. • Nem használ forgalomszabályozást, hibakezelést, nyugtázást, újraküldési eljárást • Hiányzó blokkok esetén a címzett interpolációval pótol (az újraküldés nem lenne megoldás)

Szállítási protokoll jellegű protokoll

• Az alkalmazási rétegben valósul meg • Az adatfolyamokat (audio, video, szimulációs adatok) multiplexeli és blokkokba tördeli • Több valós idejű adatfolyamot multiplexel egyetlen UDP folyamba • Az UDP csomagok a hálózati rétegben a többi csomaghoz hasonló módon lesznek kezelve (QoS hiányában nincsenek garanciák a kézbesítésre, a sebességingadozásra)

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

Az RTP blokk UDP szegmensbe kerül Beszéd

Vezérlés

G.7xx RTCP RTP

(RAS)


H.245 (Hívásvezérlés)

RTP adatmező

RTP

UDP

IP

Ethernet

Pl. sorszám, kódolás típusa

H.225

RTP blokk

69

VoIP protokollok


Az RTP header kiegészítő információ tartalmaz

H.323

Beszéd

MEGACO

Vezérlés

G.7xx RTCP RTP

SIP

H.225 (RAS)



• Minden RTP blokk sorszámozott (a sorszámok inkrementálással állnak elő) • A címzett a sorszámok vizsgálata Az RTP alapján képes eldönteni, hogy minden blokk megérkezett-e blokkok jellemzői • Minden RTP blokk tartalmaz információt a kódolás típusáról és tartalmaz időbélyeget (a címzett ez alapján pl. pufferelhet)

70

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

Az RTP feladatai Beszéd

Vezérlés

Feladat

• Adatcsomag azonosítás (payload identification) • Adatcsomag sorszámozás (sequence numbering) • Időzítés (time stamping)

Nem feladat

• Adott időn belül történő kézbesítés (egyáltalán a csomag kézbesítése) • Minőség garancia (nincs "out -of-order control")

G.7xx

RTCP

RTP

71

VoIP protokollok

H.225

(RAS)

Q.931

(Hívásjelzés)



Az RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) az RTP-hez tartozó vezérlő protokoll

H.323

Beszéd

MEGACO

Vezérlés

Visszacsatolás

G.7xx Q.931 • A forrás információt kap a késleltetésről, a H.225 RTCP (Hívássebességingadozásról, a sávszélességről, RTP (RAS) jelzés) a torlódásokról stb. • A kódoló folyamat ez alapján pl. növeli az adatsebességet (javítja a minőséget) ha jól működik a hálózat és probléma esetén esetleg csökkenti (így a hálózati jellemzők által adott lehetőségekhez képest optimális lesz a minőség) • Pl. váltás az MP3 és a 8 bites delta kódolás között (az RTP headerben van egy mező), ami megadja, hogy az adott blokk hogyan lett kódolva • Az adat kézbesítés monitorozása

Szinkronizáció

• Az egyetlen UDP folyamba kerülő adatfolyamokat szinkronizálni kell egymáshoz (pl. órajelek elcsúszása)

Felhasználói interfész kezelés 72

SIP

VoIP protokollok


• A résztvevők azonosítása, pl. konferenciabeszélgetés esetén annak azonosítása, hogy éppen ki beszél. Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

H.323

SIP

MEGACO

A RAS az RTP-hez tartozó vezérlő protokoll

Registration/ Administration/ Status

Beszéd

Vezérlés

G.7xx RTCP RTP

H.225 (RAS)



• Lehetővé teszi, hogy egy terminál • csatlakozzon a csatornához • kilépjen onnan • sávszélességet kérjen vagy adjon vissza • frissítse státuszát • stb. 73

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A Q.931 az RTP-hez tartozó szabvány Beszéd

Hívásjelzés

Vezérlés

G.7xx RTCP RTP

H.225 (RAS)



• Kapcsolatok kiépítése • Kapcsolatok bontása tárcsahangok biztosítása • Csengetési hangok biztosítása • Stb. 74

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A H.245 az RTP-hez tartozó szabvány

Hívásvezérlés

Beszéd

Vezérlés

G.7xx RTCP

RTP

H.225 (RAS)



• Egyeztetések • tömörítési algoritmus • bitsebesség • stb. 75

VoIP protokollok


SIP (Session Initialization Protocol): alkalmazás rétegi vezérlő protokoll

A SIP nem része a H.323nak

76

VoIP protokollok

H.323

SIP

MEGACO

• Nem teljes protokollkészlet, csak egyetlen modul:a híváskezdeményezésre vonatkozik. • A telefonhívások, telefonkonferenciák, ill. más multimédiás összeköttetések felépítését szabályozza • A SIP jól együtt működik a már meglevő internetes alkalmazásokkal • A SIP szöveg alapú! – karakterorientált. ( A HTTP mintájára készült.) • UDP és TCP fölött is működik • A telefonszámok URL-ként vannak tárolva, akár weboldalon feltüntethetők (ráklikkelve felhívható) • A telefonszámon túlmenően szerepelhet IPv4 vagy IPv6 cím is.


H.323

SIP

MEGACO

A SIP jellemzői (1)

A mobilitás • Bármely végberendezésen, a világ bármely pontján igénybe vehetők a szolgáltatások. támogatása

Több és több résztvevős (mindenki beszélhet és résztvevős • Két mindenki hall mindenkit) összeköttetés és kapcsolat többesküldés (egy adó több vevő) is megvalósítható. támogatása kép, mozgókép és adatfolyam is átvihető, de a Multimédia • Hang, SIP csak a kiépítését kezelést és lebontást végzi. támogatása (Az átvitelt pl. RTP végzi.)

77

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A SIP jellemzői (2)

Funkciók

78

VoIP protokollok

• Multimédiás kapcsolat (telefonhívások, videokonferenciák és más multimédiás összeköttetések) létesítése, fenntartása és megszüntetése • Felhasználó helyének meghatározása (végberendezés azonosítás, címfeloldás, hívásátirányítás) • Felhasználói képességek egyeztetése • Felhasználó elérhetősége (sikertelenség okának jelzése) Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

H.323

SIP

MEGACO

Példa: SIP hálózat felépítése (1)

79

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

Példa: SIP hálózat felépítése (2) Felhasználói ügynök (User agent)

Proxy

Regisztrációs szerver

80

• Pl.: telefon, számítógép, PDA stb. • • • •

Hitelesítés (authentication) Engedélyezés (authorization) Hálózati hozzáférés szabályozás (network access control) Útvonalválasztás (routing)

• Válaszol a regisztrációs kérésekre • A személyek aktuális tartózkodási helyét, címeit a helymeghatározó adatbázisban tárolja.

Helymeghatározó adatbázis (Location database)

• Bejelentkezett kliensek címének tárolása

Átirányító szerver (Redirect server)

• Egy felhasználó lehetséges címeit adja meg.

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

A SIP eljárásai Eljárás

Leírás

INVITE

Kapcsolat létrehozás kérés ( hívó képességei, formátumai, médiatípusai) erre a hívott elfogadás esetén nyugtával válaszol.

ACK

Kapcsolat létrejött – nyugta (a hívó nyugtázza vele a hívott fél INVITE-ra adott válaszkódját)

BYE

Kapcsolat lebontás kérés (Bármelyik fél küldheti.) Ha a másik fél nyugtázza, akkor a kapcsolat véget ér.

OPTIONS

Képességek lekérdezése

CANCEL

Függőben levő kérés visszavonása

REGISTER

Értesíti az átirányító szervert a felhasználó aktuális helyzetéről

81

VoIP protokollok


Példa: SIP hívásfelépítés proxy szerver segítségével

H.323

Eljárás

SIP

MEGACO

Leírás

INVITE

Kapcsolat létrehozás kérés ( hívó képességei, formátumai, média-típusai) erre a hívott elfogadás esetén a 200 válaszkóddal válaszol.

ACK

Kapcsolat létrejött – nyugta (a hívó nyugtázza vele a hívott fél INVITE-ra adott válaszkódját)

BYE

Kapcsolat lebontás kérés (Bármelyik fél küldheti.) Ha a másik fél nyugtázza, akkor a kapcsolat véget ér.

OPTIONS

Képességek lekérdezése

CANCEL

Függőben levő kérés visszavonása

REGISTER

Értesíti az átirányító szervert a felhasználó aktuális helyzetéről

Számlázási funkció is! 82

VoIP protokollok


Példa: SIP hívásfelépítés regisztrációs szerver segítségével

H.323

SIP

MEGACO

Számlázás nem lehetséges.

83

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO

Kapcsolat a PSTN és az IP között (1)

MEGACO: MEdia GAteway Controller • Protokoll, mely kapcsolatot teremt a PSTN (telefon) és az IP (internet) hálózatok között • Fejlesztése az IETF és az ITU-T közös munkája • Elnevezései: MEGACO (IETF), H.248 (ITU-T) • Az MGCP-ből (Media Gateway Control Protocol) fejlesztették ki, szerkezetileg hasonló is hozzá • Alkalmazása a Media Gateway és a Media Gateway Controller között történik • Tipikusan VoIP alkalmazásokra (beszédátvitel, fax) használják PSTN–IP hálózatok között • Hívásvezérlést nem végez, csak a hívás felépítését és bontását végzi • Képes együttműködésre a SIP-el és a H.323-mal

84

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO


85

VoIP protokollok


H.323

SIP

MEGACO


86

Funkciók

Alapelv

• Media Gateway: media stream-ek fordítása eltérő technológiák között • Media Gateway Controller: Irányítja a Media Gateway-t, a hívás felépítésért / lebontásért, a MGek kezeléséért felelős. • Call Agent: IP hálózatban helyezkedik el, a hívásvezérlésért felelős.

• Válasszuk szét a gateway-től annak vezérlését • Ennek eredménye a MG (Media Gateway) és az MGC (Media Gateway Controller) • Egy MGC-hez több MG is tartozhat • A rendszer belülről szétosztott, amely kívülről egy rendszernek látszik

VoIP protokollok

Előnyök • Az MG-k és az MGC-k szabadon (egymástól független helyen) elhelyezhetők a hálózatban • A rendszer bővíthetősége (utólagos MG felfűzés lehetőség adott MGC-re)


H.323

SIP

MEGACO

A MEGACO parancsokra épül Add Modify

• Csatlakozás tulajdonságainak módosítása

Subtract

• Csatlakozás leválasztása

Move

• Csatlakozás áthelyezése

AuditValue Notify AuditCapabilities ServiceChange

87

• Új csatlakozás (végberendezés, telefon, stb.) hozzáadása

VoIP protokollok

• Az adott csatlakozás jelenlegi tulajdonságai, eseményei, jelzései, statisztikái • Nyugtázási feladatot lát el • Egy adott csatlakozás lehetséges tulajdonságait, jelzéseit, adja meg. • Az MG ezzel küld jelentést az MGC-nek, hogy milyen szolgáltatásokat tud nyújtani, újraindítás esetén, handover (hívásátadás) jelzésére, stb. Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

H.323

SIP

MEGACO

A MEGACO hívásfelépítés menete 1.

• User A felemeli a kézibeszélőt

2.

• A Media Gateway Notify-t küld a vált.-ról

3.

• A MGC válaszol, hogy a MG adjon ki tárcsahangot, ezt a MG nyugtázza

4.

• User A beviszi a hívni kívánt számot. A tárcsázott számot a MG számonként továbbítja, a MGC számonként nyugtázza

5.

• A MGC kikeresi, hogy a hívott szám melyik MG-hez tartozik, és Add (Terminal) parancsot küld (kapcsolatfelépítés)

6.

• User B-nél a telefon kicseng

7.

• User B-hez tartozó MG nyugtázást küld, az MGC User A-hoz tartozó MG-nek Modify üzenetben jelzi, hogy adja ki a kicsengést jelző hangot.

8.

• User B felemeli a kézibeszélőt

9.

• A MGC jelzi mindkét MG-nek, hogy a hívás felépítésre került

10. 88

VoIP protokollok

• A hívás az IP hálózaton RTP Protokollon (Real Time Protocol) létrejön


H.323

SIP

MEGACO

A MEGACO kapcsolatbontás menete

A kapcsolatbontás hasonlóképpen történik, csak a kézibeszélő visszahelyezését figyelik a MG-ek, ha valamelyik User-nél megtörténik, akkor az MGC Modify üzenetben kiküldi a foglalt hangot a másiknak

89

VoIP protokollok

Miután a másik user is visszahelyezi a kézibeszélőt, mindkét MG Subtract (lebontás) parancsot kap


Az IP és a hagyományos vonalkapcsolt hálózatok együttműködésre képesek

VoIP szcenáriók • Együttműködési kombináció=szcenáriók • Többféle szcenárió létezik. • Bizonyos kombinációkban az együttműködés korlátozott • Az SS7 (Signalling System 7, 7-es jelzésrendszer) jelzésrendszerrel való együttműködés fontos probléma. (Az SS7 a telefonhálózatok igen fontos jelzésrendszere.) 90

Együttműködési szcenáriók


Lehetséges VoIP szcenáriók (1)

PBX

Gateway

SIP

IP router

IP router

IP router

IP router

Gateway

SCN

IP

SIP

ACTIVITY

91



Lehetséges VoIP szcenáriók (2) #

Induló

Közvetítő

Cél

Leírás

0 IP

-

IP

IP hálózaton belüli kapcsolat. A végberendezés képességeinek függvényévben tetszőleges multimédia kommunikációra van lehetőség

1 IP

-

SCN

IP hálózati végberendezésről a vonalkapcsolt hálózat végberendezése kerül felhívásra. Alapértelmezésben csak a beszédkommunikáció értelmezett.

2 SCN

-

IP

A vonalkapcsolt hálózati végberendezésről az IP hálózat végberendezése kerül felhívásra. Alapértelmezésben csak a beszédkommunikáció értelmezett.

3 SCN

IP

SCN

Vonalkapcsolt végberendezések közötti kapcsolat, amely felhasználói szempontból nem különbözik a hagyományos távbeszélő hívástól, tehát csak a beszédkommunikáció értelmezett

4 IP

SCN

IP

IP hálózati végberendezések közötti kapcsolat, tetszőleges multimédia kommunikáció értelmezett, amennyiben ezt a végberendezések és az együttműködtető egységek ezt lehetővé teszik.

Gál Zoltán: LAN/MAN sávszélesség menedzsment VoIP és IP telefon környezetben http://videotorium.hu/hu/recordings/details/496,LAN_MAN_savszelesseg_menedzsment_VoIP_es_IP _telefon_kornyezetben 92



Ellenőrző kérdések (1) 1. Milyen jellemző QOS paraméterek léteznek? 2. Milyen, a minőségi paraméterek biztosítására vonatkozó stratégiák léteznek a QOS szempontjából? 3. Mit jelent a jitter és hogyan kezelhető a negatív hatása? 4. Mi a lukas vödör algoritmus? 5. Mi a vezérjeles vödör algoritmus? 6. Milyen stratégiák léteznek a QOS-ben az erőforrás foglalásra? 7. Mi a különbség az Intserv és a Diffserv között? 8. Miért nevezzük az MPLS-t címkekapcsolásnak? 9. Hol jelenik meg az MPLS címkéje?


Ellenőrző kérdések (2) 10. Milyen információ alapján végzi a Diffserv a csomagok sorbaállítását, ütemezését esetleg eldobását? 11. Milyen hordozó szolgálatok léteznek Intserv esetén? 12. Mi az MPLS? Milyen funkciói vannak az MPLS hálózatban a LER-nek ill. az LSR-nek? 13. Értelmezze a prediktív kódolás kifejezést! 14. VoIP esetén milyen tényező a késleltetés domináns része? 15. VoIP esetén mi az összefüggés az adatátviteli sebesség és a sávszélesség között? 16. Van-e olyan a VoIP szcenárió, amelyben az IP-IP szcenárióhoz képest korlátozott funkcionalitás valósul meg?

17. VoIP esetén milyen feltételek szükségesek egy konferenciabeszélgetés megvalósításához? Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

Ellenőrző kérdések (3) 18. Milyen összetevők okozzák a VOIP esetén releváns késleltetéseket? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________

+1: Írjon még öt ellenőrző kérdést!


Teszt feladatok (1) 1. Az Internet telephony és a VoIP ugyanazt jelenti._____ 2. A VOIP a Validated Overload of IP networks rövidítése – azt jelenti, hogy folyamatosan kiértékelésre kerül a real-time miatt létrejövő túlterhelés.____ 3. A skype alapesetben a VOIP kategóriájába tartozik.____ 4. VOIP esetén azonos minőség biztosításához akár tizedrésznyi adatátviteli sebesség is elegendő a hagyományos telefóniához képest._____ 5. Beszédátvitel esetén nincs értelme a hagyományos telefóniában használt 3100Hz-nél nagyobb sávszélesség kezelésének.___ 6. IP alapú átvitel esetén az elveszett csomagok újraküldésnek nagyon gyorsan kell megtörténnie.___

96


Teszt feladatok (2) 7. A VOIP infrastruktúra szerverei autentikációt (hitelesítés), regisztrációt, jogosultság vizsgálatot és díjazás számítást végeznek. 8. A VOIP hálózatok nem képesek együttműködni az ISDN hálózatokkal.____ 9. A prediktív kódolás az emberi hangképzés matematikai modellezésének felhasználásán alapul.__ 10. Az RTP a csomagok azonosítását, sorrendszámozást, időbélyegzést és a kézbesítés monitorozását végzi._____ 11. A G.7xx által generált folyamot közvetlenül az UDP szállítja.___

12. Az RTP minden csomagot nyugtáz._____ 13. Az RTP időbélyeggel (time stamp) látja el a csomagokat._____

97


Teszt feladatok (3) 14. Az RTP garantálja, hogy egy csomag adott időn belül megérkezik a címzetthez.____ 15. Előfordulhat, hogy a hálózati jellemzők romlása miatt az RTP csökkenti az adatsebességet.____ 16. A H323 ajánlás a számlázásra vonatkozik.______ 17. Mivel az RTP szállítási jellegű protokoll, használata esetén már sem TCP-re sem UTP-re nincs szükség.____ 18. A jitter kezelésére tipikusan pufferelést alkalmaznak.____

19. Videokonferencia esetén egy-egy csomag elveszése elfogadható.____ 20. Intserv esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) külön erre a célra kidolgozott protokoll (RSVP) végzi.

98


Teszt feladatlap (4) 21. QOS szempontból a (b) jelű ábra a kedvezőbb.____

+1: Írjon még öt teszt kérdést! Dr. Beinschróth József: Távközlési informatika II.

Feladat: Milyen adatok szerepelnek az MPLS hálózaton keresztülhaladó csomagokban? LIB táblák Belépő Destination Kilépési címke address prefix port 128.89 1 171.69 1

Kilépő címke 2 5


Kilépő címke 7 8


Kilépő címke 3 8


Kilépő címke -

LER 1

LSR

0

LSR 1

LSR 1

0

LSR

LER

LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router

100


Feladat: Beérkezik egy csomag. Milyen útvonalon halad és hol jut ki az MPLS hálózatból? Belépő Destination Kilépécímke address si port prefix

Kilépő címke

Belépő Destination Kilépécímke address si port prefix

Belépő Destination Kilépé- Kilépő címke address si port címke prefix

Kilépő címke

-

193.24

1

1

2

115.12

2

6

7

193.24

2

-

-

115.12

1

2

4

193.24

4

4

1

115.12

2

-

MPLS Domain 2

LER

1

2 2 193.24.25.4

DATA

Belépő Destination Kilépécímke address si port prefix

LER

1

1

-

115.12

1

2

DATA

1 2


LSR

2

LER

DATA

2 1

Belépő Destination Kilépé- Kilépő címke address si port címke prefix 7

193.24

2

-

6

115.12

2

-

1

LSR

3

4

DATA

LER

1

DATA


LER

DATA

2 4

1

4

DATA

LSR

193.24

1 1

1

2

LER

DATA

3

Kilépő címke

-

1

DATA

2

DATA



-

193.24

1

1

1

193.24

3

4

1

115.12

1

6

5

115.12

2

-

-

115.12

1

2

2

115.12

1

1

4

193.24

4

7

7

193.24

2

-

101


Távközlési informatika II

Recommend Documents