Voice over IP Fundamentals

Voice over IP Fundamentals

Miroslav Vozňák Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektroniky a telekomunikační techniky

program kurzu:

2

Úvod do IP sítí. Současnost a budoucnost komunikačních technologií, koncepce NGN (Next Generation Network), úvod do IP telefonie – základní pohledy na problematiku hlasové komunikace v datových sítích. Srovnání vlastností protokolů IP – TCP, UDP, RTP, komprimovaný cRTP. Standard H.323, evoluce od verze 1 v roce 1996 až k verzi 4 v roce 2001. Základní prvky H.323 - Gatekeeper, Voice Gateway, Terminal, MCU. Přehled kódovacích technik, výkonnost vs. kvalita – G.711, G.726, G.728, G.729, G.729 Annex A, G.729 Annex B, G.723.1, G.723.1 Annex A, LPC , GSM, atd ... Voice Gateway s CISCO VIC moduly FXS, FXO, EM, BRI a NM-HDV E1, známé problémy a zkušenosti. Zprávy signalizace RAS a Q.931 v doporučení H.225.0. Režimy provozu prvku Gatekeeper – DRC (Direct Routed Call) a GRC (Gatekeeper Routed Call). Služby dle doporučení H.450 (H.450.1 – H.450.12). Související doporučení s H.323 a postavení H.323 ve vztahu k alternativně vyvíjeným standardům (srovnání s protokolem SIP, MGCP, ...).

program kurzu: SIP protokol – koncepce, řešení interoperability s H323. QoS – přehled nástrojů pro zajištění kvality služby, aneb „Problémy s kvalitou začínají tam, kde končí možnosti QoS“, technika Intesrv a Diffserv. Zpoždění uplatňující se při hovoru v IP sítích (obslužné, přístupové, přenosové). Optimalizace nastavení QoS nástrojů, prokládání paketů (LFI) s LLQ (Low Latency Queuing) nebo PQ (Priority Queuing), Hodnocení kvality hovoru v sítích VoIP. IP telefony optiPoint – přehled evoluce, optiPoint 300Basic, 300Advance, 400Standard, 600Office, optiPoint100 - jejich možnosti . SW klient – Netmeeting, optiPoint330, optiPoint360, srovnání s HW řešením. Praktické zkušenosti s optiPointy – režimy provozu, služby, postup při upgrade.

3

4

Úvod do IP sítí – protokolový graf - aplikační vrstva : ƒ FTP - File Transfer Protocol ƒ HTTP - Hypertext Transfer Protocol ƒ SMTP - Simple Mail Transfer protocol ƒ DNS - Domain Name System ƒ TFTP - Trivial File Transfer Protocol - transportní vrstva: ƒ TCP - transmission control protocol ƒ UDP - user datagram protocol - vrstva mezisíťová: ƒ IP – internet protocol - vrstva rozhraní sítě: ƒ přístup k fyzickému přenosovému médiu, specifická pro každou síť dle implementace, drtivou převahu má standard IEEE 802.3 (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet)

TCP/IP model

Úvod do IP sítí – model OSI ISO – International Organization for Standartization ƒ OSI – otevřený model propojování (r.84), ƒ konec chaotického vývoje síťových protokolů historie TCP/IP a Internetu: ƒ 1969 – ARPANET (University of California LA, Standford, Santa Barbara a Utah) ƒ 1972 – zahájení provozu aplikace e-mail ƒ 1973-1979 – vývoj základů TCP/IP (Standford) ƒ 1980 – implementace TCP/IP pod BSD Unix (Berkley Software Distribution), IPv4 ƒ 1984 – DNS (Domain Name System) ƒ 1986 – vznik IETF (Internet Engineering Task Force), RFC de facto norma (Request for Comments) ƒ 1992 – Mosaic (WWW browser) a za rok Netscape ƒ 1992 – odpovědnost za normy je v rukou IETF ƒ 1994 – Internet se komercializuje

5

6

Úvod do IP sítí – prvky sítě NIC (Network Interface Card) Ethernet/IEEE 802.3 (síť typu sběrnice) – založen na principu náhodného přístupu CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), stanice detekující kolizi vysílá signál „jam“ , ihned se zastavuje vysílání a pokračuje se po náhodné době na fyzické vrstvě 802.3 je specifikován pro koaxiální kabel, UTP, STP a optiku další standardy : IEEE 802.4 – Token Bus (sběrnice) IEEE 802.5 – Token Ring (kruh) IEEE 802.9 – IsoEthernet (hvězda) IEEE 802.12 – 100VG-AnyLAN (hvězda) ANSI X3T9.5 – FDDI (dvojitý kruh) IEEE 802.11 – bezdrátové (do 2 Mbps), k rádiové LAN se upírá pozornost

10 BASE-2

10 BASE-T 100 BASE-TX

dle EIA 568B - páry 1,2 a 3,6 (p)

Úvod do IP sítí – prvky sítě

Repeater (opakovač) Délka sběrnice u sítí Ethernet je omezená, např. 100BASE-TX (CAT5 UTP) má max. délku 100 m. Regenerování signálů a vzájemné propojení dvou segmentů zajišťuje Repeater.

HUB (multi-port repeater) HUB regeneruje signál jako Repeater a provádí koncentraci (jedním portem odvádí provoz k dalšímu segmentu), protože pracuje na vrstvě 1, způsobuje přístup CSMA/CD vznik kolizní domény a skutečná propustnost v segmentu je 30-40% z celkového pásma.

7

Úvod do IP sítí – prvky sítě Bridge (most) Je určen pro propojení dvou segmentů sítě LAN jako Repeater, ale neopakuje mechanicky všechny rámce. Obsahuje propojovací tabulku, kde je seznam linkových adres (MAC) všech síťových rozhraní LAN. U adresy má poznamenáno, za kterým síťovým rozhraním mostu se nachází. Objeví-li se datový rámec na nějakém síťovém rozhraní mostu, z propojovací tabulky zjistí, za jakým rozhraním se adresát nachází. V případě sítí, kde se klade velký důraz na bezpečnost, pak správce tabulkou řekne, kdo kam může, mosty se mohou doplnit i o tabulku vyjadřující, kdo kam nemůže. Většinou se používá automatické plnění tabulky, algoritmus je jednoduchý. Most se každému příchozímu rámci podívá na adresu odesilatele a zapíše jako novou položku k příslušnému rozhraní. Switch (multi-port bridge) Pro propojení více segmentů sítě, zabraňuje vzniku kolizních domén, přepínané sítě zabraňují i odposlechům paketů a zvyšují nejen propustnost, ale i bezpečnost sítě.

8

Úvod do IP sítí – prvky sítě

9

Router (směrovač) Pracuje na třetí vrstvě, umožňuje propojování na základě síťové (IP) adresy mezi různými sítěmi. Směrovač obdrží IP-datagram a rozhodne, do kterého svého rozhraní jej pošle (next hop), k tomu slouží směrovací tabulka. Směrovač násobí cílovou adresu v IP paketu maskou a pošle na příslušné rozhraní, více specifická adresa má přednost před méně specifickou.

Úvod do IP sítí – adresace v IP sítích

10

IPv4 drtivě převažuje nad IPv6 (IPv6 RFC 2460 podporuje zpětně IPv4), IPv6 řeší problémy s adresovým prostorem, pro adresaci je 128 bitů IP adresa (IPv4) má 32 bitů (RFC-796) a obsahuje adresu sítě a adresu počítače ve čtyřech oketech, adresy jsou rozděleny do pěti tříd, třída D je pro multicast (využívá např. protokol RIP, OSPF nebo NTP), třída E je experimentální Třída A: MSB bit prvního oketu má hodnotu 0, zbylých sedm tvoří adresu sítě, ostatní bity třech oktetů tvoří host Třída B: první dva bity prvního oketu mají hodnotu 10, zbylých šest a další oktet tvoří adresu sítě, ostatní bity dvou oktetů – host Třída C: první tři bity prvního oketu mají hodnotu 110,zbylých pět a další dva oktety tvoří adresu sítě, poslední oktet – host

Úvod do IP sítí – adresace v IP sítích Síťová maska slouží k určení adresy sítě. Adresa sítě je částí IP adresy. Standardní síťová maska pro adresy třídy A má tvar 11111111.00000000.00000000.00000000 což je 255.0.0.0 , pro třídu B 255.255.0.0 a pro třídu C: 255.255.255.0. Adresu sítě získáme vynásobíme-li IPadresu bit po bitu se síťovou maskou. Máme-li adresu170.85.255.248 s maskou 255.255.0.0: 10101010.01010101.11111111.11111000 (170.85.255.248) host x 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0) mask -------------------------------------------------------10101010.01010101.00000000.00000000 (170.85.0.0) net

V roce 1993 RFC 1517 až 1520 změnily pohled na síť (ne přes třídy) ale výhradně přes síťové masky. příklad dělení sítě 192.168.0.0 Subnetting – mechanizmus podsíťování

11

12

Úvod do IP sítí – adresace v IP sítích Příklad – IP adresa 195.113.113.155, síťová maska 255.255.255.240 11000011.01110001.01110001.10011011 (195.113.113.155) x 11111111.11111111.11111111.11100000 (255.255.255.224) -------------------------------------------------------11000011.01110001.01110001.10000000 (195.113.113.128/27)

host mask net

Agregace IP adres – Supernetting (nadsíťování) Příklad - ISP má přidělen interval adres sítí 194.149.96.0 až 194.149.128.0, použitím síťové masky 255.255.224.0 je možná agregace na adresu supersítě 194.149.96.0 v síti 194.149.96.0/19 a rozsahem IP 194.149.96.0 až 194.149.127.255: 11000010.10010101.01100000.00000000 (194.149.96.0) x 11111111.11111111.11100000.00000000 (255.255.224.0) -------------------------------------------------------11000011.01110001.0110000.00000000 (194.149.96.0/19) až 11000010.10010101.01111111.11111111 (194.149.127.255) x 11111111.11111111.11110000.00000000 (255.255.224.0) -------------------------------------------------------11000011.01110001.0110000.00000000 (194.149.96.0/19)

host mask net host mask net

13

Úvod do IP sítí – VLAN a porty

VLAN – Virtual Local Area Network dovoluje seskupit stanice do jediné VLAN bez ohledu na jejich fyzické umístění (stanice jsou na různých segmentech sítě, ale komunikují stejně, jako by byli na jediném segmentu) využívá se značení rámců (frame tagging), do každého záhlaví rámce (za cíl. a zdr. adresu) přenášeného mezi přepínači se vkládá hlavička jednoznačně určující, do které virtuální sítě rámec patří (IEEE 802.1Q). Základním prvkem pro budování VLAN jsou přepínače. Porty – rozhraní SAP (Service Access Point) mezi transportní a aplikační vrstvou se označuje číslem portu (aplikační protokol), uspořádaná dvojice IP adresa – port se nazývá Socket. typy portů: známé (0 až 1023, dle RFC 1700), registrované (1024 až 49151) a dynamické porty (49152 až 65535) well known ports HTTP - RFC2616, port 80 FTP – RFC959, port 20/21 TELNET – RFC854, port 23 SMTP – RFC821, port 25 DNS – RFC1035, port 53

TFTP – RFC1350, port 69 NTP – RFC1305, port 123 DHCP – RFC2131 port 546/547 SNMP – RFC1157, port 161/162 SSH – port 22

14

NGN – Next Generation Network • r. 2000 - vyrovnání datového a telefonního provozu • r. 2003 - VoIP asi 7% z celkového objemu tel. provozu • r. 2005 - telefonní provoz pouze 15% IP telefonní služby v Evropě - studie IDC (International Data Corporation)

prognózy ovlivňují charakter konverentních sítí a komunikačních technologií společná platforma – IP nebo ATM ? • ATM – garance QoS, přenos buněk, vzrůstá režie • IP – vysoce standardizovaný, problém s QoS • koncepce NGN dosud počítá s VoIP i s ATM

RTP—RFC 1889/1890 Real Time Protocol TCP není vhodný pro přenos hlasu, koncová zařízení řeší zabezpečení přenosu, TCP/IP bude přenášet signalizaci, vlastní hovor bude obsloužen pomocí RTP RTP – rozšiřuje datagramový UDP o časové značky, V / verze, P / doplnění X / rozšiřující bit CSRC count / číslo CSRC identifikátoru M / značka Payload type / formát užitečného zatížení RTP Sequence number / inkrementace s odeslaným paketem Timestamp / vzorkovací značka SSRC / identifikuje synchronizační zdroj

15

RTP—RFC 1889/1890 Real Time Protocol hlavička : 40 oktetů payload : 20 – 160 oketů cRTP – komprimuje hlavičku ze 40 na 2-3 oktety

12 oktetů RTP z 8 oktetů UDP z 20 oktetů IP z

16

H.323 – zastřešuje řadu standardů • řeší multimediální komunikaci přes paketové sítě • standard ITU-T ( reakce IETF – vypracovala SIP ) • H.323 v1 (r. 96) • H.323 v2 (r. 98) • H.323 v3 (r. 99) • H.323 v4 (r.2001) •dominatní postavení dané evolucí VoIP, alternativním protokolem je SIP

17

18

H.323 – zastřešuje řadu standardů

řízení a uživatelské rozhraní

Video

Audio

Video kodek H.261, H263

Audio kodek G.711, G.726, G.728, G.729, G.723.1

řízení H.245 řízení spojení H.225.0 signalizace, autentizace, RAS

vyrovnání zpoždění

H.225.0 Layer LAN Stack

Data T.120

z

kodeky, výkonnost, náročnost, kvalita

19

20

z

řídící protokoly specifikované v H.323 – H.323 Annexes – H.225.0 (Call Signaling and RAS) – H.245 (Media control) – H.235 (security) – H.341 (SNMP) – H.450 (Supplementary Services) – H.246 (Interworking Gateways) – H.248 Gateway Control protocol

21

H.323 vztahy k dalším standardům z

RTP/RTCP : RFC 1889 and 1890

z

DTMF přes RTP řeší RFC 2833

z

T.120 - data conferencing

z

Audio Codecs: G.711, G.726, G.728, G.729, G.723.1

z

Video Codecs: H.261, H.263

z

T.38: Realtime FAX

z

Q.931 , Call signaling

z

E.164 (1997) , číslování

22

H.450 Supplementary Services z

A few more services defined with each H.323 vers. – H.450.1 (1998) Call Signaling – H.450.2 (1998) Call Transfer – H.450.3 (1998) Call Forward – H.450.4 (1999) Call Hold – H.450.5 (1999) Call Park and Pickup – H.450.6 (1999) Call Waiting – H.450.7 (1999) Message Waiting Indication (MWI) – H.450.8 (2000) Name Identification – H.450.9 (2000) Call Completion – H.450.10 (2001) Call Offer – H.450.11 (2001) Call Intrusion – H.450.12 (2001) Common Information Additional Network Services

23

H.450 doporučení ve vztahu k ISDN služba Basic Call - incl. Conference Generic Functions ASN.1 Notation ASN.1 Encoding ROSE Call Transfer Call Diversion Call Hold Call Park/Pickup Call Waiting Message Waiting Number Identific. Name Identification CCBS/CCNR Call Offering Call Intrusion Common Information

LAN

ISDN

ISDN

H.323

ISO QSIG (PSS1) ISO 11572 n.a. ISO 11582 X.208 X.209(BER) X.229 ISO 13860 ISO 13873 ISO 11582 n.a. ISO 11582 ISO 15506 ISO 11572 ISO 13868 ISO 13870 ISO 1... ISO 1... ISO 1...

DSS1 (Euro-ISDN)

H.323,H.225,H.245 H.450.1 (2/98) X.680-X.683 X.691 (PER) X.880 H.450.2 (2/98) H.450.3 (2/98) H.450.4 (5/99) H.450.5 (5/99) H.450.6 (5/99) H.450.7 (5/99) H.225 H.450.8 (3/00) H.450.9 (11/00) H.450.10 (11/00) H.450.11 (11/00) H.450.12 (11/00)

ETS 300 102 ETS 300 185-1 EN 300 196-1, EN 301 061-1 X.208 X.209 (BER) X.229 ETS 300 369-1 ETS 300 207-1 ETS 300 141-1 n.a. ETS 300 058-1 ETS 300 745-1, EN 300 899-1 ETS 300 092-1, ETS 300 093-1 ETS 300 097-1, ETS 300 098-1 EN 301 065-1 n.a. n.a. n.a.

H.323 Network Elements H.323 Terminal

H.323 MCU

H.323 Gatekeeper

H.323 Gateway

H.323 Terminal

H.323 Terminal

PSTN

QoS LAN

N-ISDN

B-ISDN

24

25

Koncepce komunikace v H.323 V

H.323 GW

V

Setup Connect

Signalizační část

Capabilities Exchange Open Logical Channel Open Logical Channel Acknowledge

hovorové spojení

H.225 (TCP) (Q.931)

RTP Stream RTP Stream RTCP Stream

H.245 (TCP)

(UDP)

H.323 GW

uplatnění GK při řízení spojení Gatekeeper Q.931/H.245 Gatekeeper RAS Q.931/ H.245

Q.931/ H.245

RAS

Signalling (Q.931) Endpoint

H.245 RTP/RTCP

Gatekeeper Routed Signaling Direct Routed Signaling

Endpoint

26

27

28

zprávy H.225/RAS RAS – Registration, Admission and Status zprávy mezi koncovým zařízením a GK RRQ/RCF/RRJ - Registration Request/Confirm/Reject URQ/UCF/URJ –Unregister Request/Confirm/Reject ARQ/ACF/ARJ – Admission Request/Confirm/Reject IRQ/IRR/ - Information Request/Request Response, Status LRQ/LCF/LRJ – Location Request/Confirm/Reject BRQ/BCF/BRJ – Bandwidth Request/Confirm/Reject DRQ/DCF/DRJ – Disengage Request/Confirm/Reject

29

zprávy H.225/Q.931 Q.931 – podobné, ale ne stejné jako v ISDN

SETUP

– inicializace spojení

CALL PROCEEDING - sestavování spojení ALERTING

- vyzvánění

CONNECT

- přihlášení

RELEASE

- ukončení spojení

Facility, Information, Progress, Status - další typy zpráv

30

H.323 Registration Endpoint

Gatekeeper RRQ

RCF or RRJ

URQ

UCF/URJ

Endpoint initiated Unregister Request

URQ

UCF

Gatekeeper initiated Unregister Request T1524050-96

31

H.323 Call Signaling Call Signalling Routing – Direct (endpoint) routed Call signalling – Gatekeeper Routed Call signalling • Including H.245 (GK Routed H.245) • Excluding H.245 (Direct H.245)

(DRC) (GRC)

32

DRC - Direct Endpoint Call Signaling Gatekeeper cloud

1 1 2 3 4 5 6

ARQ ACF/ARJ Setup ARQ ACF/ARJ Connect

2

4

5

3 Endpoint 1

6

Endpoint 2 T1521290-96

Call Signalling Channel Messages RAS Channel Messages

33

GRC - GK Routed Call signaling

Gatekeeper cloud 1 2 3 4 5 6 7 8

ARQ ACF/ARJ Setup Setup ARQ ACF/ARJ Connect Connect

1

2

3

Endpoint 1

Call Signalling Channel Messages RAS Channel Messages

8

4

5

6

7

Endpoint 2

T1521280-96

34

GRC with Direct H.245

Gatekeeper cloud 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ARQ ACF/ARJ Setup Setup ARQ ACF/ARJ Connect Connect H.245 Channel

1

2

3

Endpoint 1

H.245 Control Channel Messages Call Signalling Channel Messages RAS Channel Messages

8

4

9

5

6

7

Endpoint 2

T1521300-96

35

H.323 version 1 z bez

garantované kvality služby z Recommendations – H.323 (1996) – H.225.0 (1996) protocolIdentifier= {itu-t (0) recommendation (0) h (8) 2250 version (0) 1}

– H.245 (1997) protocolIdentifier= {itu-t (0) recommendation (0) h (8) 245 version (0) 2} z

chybně je u H.245 uváděna verze.

36

H.323 version 2 z pro

paketově založené multimediální komunikační systémy z Recommendations – H.323 (1998) – H.225.0 (1998) protocolIdentifier=

{itu-t (0) recommendation (0) h (8) 2250 version (0) 2}

– H.245 (1998) protocolIdentifier=

{itu-t (0) recommendation (0) h (8) 245 version (0) 3} (or higher)

– H.235 (1998) – H.246 (1998) – QoS : RSVP

– H.450.1 (1998) Call Signaling – H.450.2 (1998) Call Transfer – H.450.3 (1998) Call Forward

37

H.323 version 3 z Recommendations

– H.323 (1999) – H.225.0 (1999) protocolIdentifier=

{itu-t (0) recommendation (0) h (8) 2250 version (0) 3}

– H.245 (1999) protocolIdentifier=

{itu-t (0) recommendation (0) h (8) 245 version (0) 5} (or higher)

– H.235 (1998) – H.246 (1998) – H.341 (1999)

– – – – – – –

H.450.1 (1998) H.450.2 (1998) H.450.3 (1998) H.450.4 (1999) Call Hold H.450.5 (1999) Call Park and Pickup H.450.6 (1999) Call Waiting H.450.7 (1999) MWI

38

H.323 version 4 z

Recommendations – H.323 (2000) – H.225.0 (2000) protocolIdentifier=

{itu-t (0) recommendation (0) h (8) 2250 version (0) 4} – H.245 (2000) protocolIdentifier= {itu-t (0) recommendation (0) h (8) 245 version (0) 7}

– H.235 (1998) – H.246 (1998) – H.248 (2000)

– – – – – – – – –

H.450.1 (1998) H.450.2 (1998) H.450.3 (1998) H.450.4 (1999) H.450.5 (1999) H.450.6 (1999) H.450.7 (1999) H.450.8 (2000) Name Identification H.450.9 (2000) Call Completion

39

ENUM – nový IETF protokol [RFC 2916]

- využívá DNS pro překlad tel.čísla a URL

+420 69 699 1699

DNS

$ORIGIN 9.9.6.1.9.9.6.9.6.0.2.4.e164.arpa. IN NAPTR 100 10 "u" “h323" "!^.*$!h323:[email protected]!" IN NAPTR 100 20 "u" "mailto" "!^.*$!mailto:[email protected]!"

h323:[email protected]

. .

QoS – Quality of Service pro měření kvality hovoru:

MOS – Mean Opinion Score, P.800, subjektivní 0 až 5, PSQM – Perceptual Speech Quality Measure, P.861, objektivní 6,5 až 0 - připravuje se H.323 Annex N (2002) nástroje, dva pohledy: - intserv: QoS end to end, RSVP (Resource Reservation Protocol, r.1997), musí podporovat všechny prvky na trase - diffserv: využívá TOS (Type of Service, 3 bity) v hlavičce IP paketu, prioritizace hlasového provozu, nové metody perspektiva vývoje : cesta diffserv technologií

40

41

VoIP Gateway analogové řešení : • modul FXO (rozhraní U , funkce TE) • modul FXS (rozhraní U, funkce SLC) • modul EM (provolba)

digitální řešení : • modul BRI/ISDN (DSS1/QSIG) • modul PRI/ISDN (DSS1/QSIG) • modul E1/CAS (K+MFC-R2)

FXS QoS ?

IP síť

VoIP Gateway

ISDN/PRI

ISDN/PRI Telephone Exchange

VoIP Gateway

ISDN/PSTN

Telephone Exchange

SIP (Session Initiation Protocol)

42

- textový, svojí strukturou obdobný protokolu HTTP, posloupnosti textových hlaviček - SIP je protokol typu klient-server, klient navazuje spojení se serverem, jedno zařízení obvykle pracuje současně jako klient i server (volající i přijímající volání) - zprávy protokolu SIP jsou dvojího druhu (žádosti a odpovědi) a jsou následujících typů: INVITE – žádost o navázání spojení nebo o změnu parametrů již existujícího spojení BYE – žádost o rozpojení spojení ACK – žádost, kterou klient potvrzuje, že obdržel odpověď na žádost INVITE REGISTER – žádost o registraci klienta na registrar serveru CANCEL – žádost o zrušení probíhající žádosti INVITE OPTIONS – žádost o zaslání podporovaných funkcí na serveru INFO – přenos informací během hovoru (rozšíření protokolu SIP popsané v RFC2976) - klient naváže spojení s proxy nebo redirect serverem, ten prostřednictvím lokalizační služby zjistí IP adresu serveru volaného uživatele - informace, kde se uživatel nachází, předává lokalizační službě registrar server, uživatelé mají obvykle registrovaný SIP telefon u registrar serveru (registrar server i lokalizační služba jsou většinou v jedné aplikaci).

SIP (Session Initiation Protocol)

43

- Proxy server sám naváže spojení se serverem volaného uživatele a potvrdí navázání spojení - Redirect server narozdíl od Proxy sdělí volajícímu klientu IP adresu serveru volaného uživatele a klient musí navázat spojení přímo se serverem volaného uživatele - Lokalizační služba může vrátit několik různých adres volaného uživatele, proxy server může kontaktovat jednotlivé adresy buď postupně nebo paralelně UAC - user agent client UAS - user agent server UA - user agent (UAC + UAS ) SIP server - Proxy, redirect a registrar server zkombinované v jednom zařízení

Faktory ovlivňující kvalitu hlasu • srozumitelnost • echo • zpoždění srozumitelnost je dána výběrem hlasového kodeku: • G.711 , MOS=4,1 • G.726 , MOS=3,8 • G.729 , MOS=3.92 zpoždění: • kompresní zpoždění (kodek, různé nároky na procesorový výkon) • algoritmické zpoždění (pevně nastaveno pro řazení zpožděných paketů) • proměnné zpoždění ( Jitter vzniká v IP síti na pomalých linkách nebo trasách se saturovaným provozem v místech, kde dochází k řazení paketů do front)

44

Nástroje QoS - intserv a diffserv IP síť se snaží vyhovět stejně všem požadavkům aplikací - best effort. integrované služby - intserv: • zdroj oznámí IP síti své požadavky na přenos dat, neboli přímo požaduje určité QoS počítačové sítě, například určitou minimální průchodnost a určité maximální zpoždění - RSVP (Resource Reservation Protocol), RFC 2205, 1997. rozlišované služby - diffserv: • každý paket vstupující do IP sítě je označen značkou, která určuje třídu přenosu poskytnutou paketu, během přenosu paketů IP sítí další směrovače pouze přečtou značku každého paketu a dle této značky se řídí při zpracování paketu. , RFC 2474, 1998.

45

Řízení front ve směrovačích

46

WFQ - Weighted Fair Queueing • jednotlivým frontám je přidělována alikvotní část kapacity výstupní linky

CBWFQ - Class-Based Weighted Fair Queuing • fronty prezentují třídy, které mají definovanou šířku pásma a provoz je přiřazen do třídy, maximálně 64 tříd WRED - Weighted Random Early Detection • metoda prevence zahlcení, přesáhne-li naplnění fronty určitou mez, začne směrovač zahazovat pakety z náhodně vybraných TCP spojení CAR - Commited Access Rate • pakety se identifikují na vstupu, hlasový paket ve frontě předběhne ostatní dle svého zařazení ve skupině QoS

Fragmentace paketů

rámec Ethernet II - max. velikost paketu je 1500 Bytes zpoždění

(paket 1500 Bytes)

(paket 128 Bytes)

na lince 64 kbit/s - 187 ms

16 ms

na lince 512 kbit/s - 23 ms

2 ms

47

QoS – Quality of Service - nástroje QoS používat do 768 kbit/s , na vyšších rychlostech stačí sledovat provoz v HPH a vytížení linek Standardní metoda řazení paketů se označuje jako „Best effort“ : na lince 64 kbit/s budu stahovat soubor FTP protokolem = > výpadky v hovoru ITU-T G.114 , High Quality = zpoždění nižší než 150 ms nástroje hrubé síly, sníží propustnost linky: - RSVP (rezervace pásma) - RED (předchází zahlcení)

48

49

QoS – Quality of Service jemné nástroje pouze upřednostní hlasový provoz: LLQ (Low Latency Queuing) – označování paketů (diffserv) a zpracování dle priorit LFI - fragmentace dlouhých datových paketů a prokládání hlasovými PQ – prioritní fronta pro hlasové pakety, dokud se nevyprázdní, tak se neobsluhuje WBFQ WFQ – datovým toků je přiřazena alikvotní část kapacity linky

QoS – Quality of Service

Graf znázorňuje průběh proměnného zpoždění pro kodek G.711 s RTP na Ethernetu 100 Mbit/s, který byl měřen během provozu (zatížení sítě 14,8 %). Během spojení nebyly zaznamenány ztracené pakety a celkově lze hodnotit zpoždění jako zanedbatelné.

50

51

QoS – Quality of Service PBX

směrovač C1751

2703

Ethernet 10/100

ISDN / BRI V.35

FTP klient

Modem Nokia 64 kbit/s - synchronní režim

Modem Nokia Multilink PPP protokol , rozhraní V.35

směrovač C2610

směrovač AS5300

420696991668 ISDN / PRI

Ethernet 10/100 FTP server

PBX

Gatekeeper směrovač C2610

H.255/Q.931

H.255/RAS

Model sítě, na kterém bylo provedeno měření proměnného zpoždění, kritickým místem je linka WAN s rychlostí 64 kbit/s

QoS – Quality of Service

52

Navázání spojení z 2703 na 420696991668 . Výměna zpráv signalizace H.225/RAS typu ARQ-ACF probíhá mezi GK na směrovači Cisco 2610 a hlasovou bránou VoGW na směrovači Cisco 1751. ARQ – Admission Request, VoGW žádá GK o přístup na tel.č. 420696991668 ACF – Admission Confirm, VoGW obdrží od GK odpověď s cílovou IP adresou k požadovanému tel.č., v případě zamítnutí přichází zpráva ARJ (Admission Reject) SETUP – inicializace spojení mezi VoGW ALERTING – vyzvánění výměna zpráv ARQ <-> ACF SETUP <-> ALERTING celková doba ARQ <-> ALERTING (včetně doby zpracování zpráv na směrovačích)

čas [ms] 42 612 743

QoS – Quality of Service zpo ždě ní [ms]

40 30 20 10

0 -10 -20 -30

40

jitte r bě he m spo je ní změ ře ný pro G.729, 8 kbit/s, pro RTP na PPP Multilink 64 kbit/s

zpoždě ní [ms]

30 20 10 0 -10 -20 -30

jitte r bě he m spoje ní změ ře ný pro G.723.1, 5,3 kbit/s, pro RTP na PPP Multilink 64 kbit/s

53

IP telefonie v síti sdružení vysokých škol

54

IP telefonie v síti sdružení vysokých škol

VoIP síť Cesnet2

GK_Aliatel HSRP

GW-CERN 412276xxxxx

GK world ?????

GK_PRG

GK_OV

GK Kerio cesnet-ext.cesnet.cz

GW-SLAC 1650926xxxx

GK AARNET 61xxxx

55

IP telefonie v síti sdružení vysokých škol

56

Siemens IP telefonie –koncová zařízení

optiPoint300Basic

optiPoint300Advance optiClient330

AP 1100 a 1140

optiPoint400Standard

optiClient360

57