H.323 Revisited

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