IP üzerinden Ses Đletimi VoIP(Voice over IP)

Transkript

1 IP üzerinden Ses Đletimi VoIP(Voice over IP)

2 Devre anahtarlamalı ağda telefon hizmeti PSTN Signalling System 7 Veri bağlantısı STP Yerel Çevrim Trunk Kullanıcı A Kullanıcı B Class 5 Santral Central Office - A Anahtarlama sistemi Transit Office Class 4 santral Central Office - B Çağrı kurulması işlemleri ile, konuşma sırasında kullanılacak özel bir yol kurulur. Eğer, yeterli ağ kaynağı yoksa çağrı bloke edilir. Temel service hızı 64 Kb/s dir Patlamalı türdeki veri aktarımları için uygun değildir.

3 VoIP (Voice- Over IP) nedir? Teknik olarak: Ip tabanlı bir veri şebekesi üzerinden, telefon görüşmelerinin gerçekleştirilmesidir. Voip teknolojisi, paketlenmiş ses işaretlerinin gerçek zamanlı olarak, TCP, UDP gibi protokoller aracılığıyla, IP ağı üzerinden gerçekleştirilebilmesini sağlar. Ekonomik açıdan : milyarlarca dolarlık yeni bir pazar VoIP > IP Telefonu IP telefon yalnızca IP terminalleri ifade eder. VoIP görüşmelerinin büyük bir kısmı, normal telefonlarla yapılır. VoIP < Voice over Packet Ses görüşmeleri, diğer paket anahtarlamalı teknolojiler ile de gerçekleştirilebilir. Bunlar arasında, FRAME Relay, ATM sayılabilir.

4 TEMEL VOIP AĞI YAPISI

5 Neden VoIP? Ses, Görüntü ve Veri için tek bir ağ oluşturulabilmesine olanak sağlamak Mevcut telefon sisteminin eskimesi, bakım ve maliyetlerinin yüksekliği Görüşme maliyetlerinin düşük olması Taşınabilirlik Ek hizmetler (Anlık mesajlaşma, Telefon tabanlı web hizmetleri, tümleştirilmiş ses postası, , fax hizmetleri) Bilgisayarların telefon olarak kullanılabilmesi VoIP te mücadele edilen faktörler Ses iletim gecikmeleri Cağrı kurulması, sonlandırılması... PSTN sistemine geri yönlü uyumluluk

6 YAKINSAMA (CONVERGENCE)

7 VoIP Bileşenleri VoIP, tek bir anlam ifade etmez. Bir çok teknolojiyi, uygulamayı, hizmeti bir araya getiren temel bir kavramdır. Teknolojiler Sesin sayısallaştırılması,ses sıkıştırma PCM, G711, G.723,G729, Speex, ILBC vs. Media aktarımı RTP, RTCP Sinyalleşme SIP, H323, MGCP... Destek protokolleri ve yönlendirme QoS, RSVP... Uygulama IP ağı üzerinde ses taşınması Hizmet Internet telefonu, Uluslarası yönlendirme ve geçiş

8 PSTN VE VOIP Karşılaştırılması Teknoloji QoS Garantisi Çağrı kurulduğunda ağ kaynaklarının ayrılması Ağ bileşenleri Çağrı işleme yeri Çağrı başına band genişliği Đşaretleşme PSTN TDM devre anahtarlama Evet Evet Class 4, Class 5 anahtarlar Çoğunlukla anahtarlama sistemine tümleşik 64 kb/s DTMF, SS7 VoIP Paket anahtarlama Hayır Hayır Gateway ler, yönlendiriciler Ayrı geçityolu denetleyicilerinde Değişken 4 48 kb/s SIP, H.323 Taşıma TDM ATM, FR, IP

9 VoIP Kodek Ana Özellikleri Standart Veri Hızı Kbps Örnekleme Hızı KHz MOS G.711 PCM G.726 ADPCM G.728 LD-CELP G.729a CS-ACELP G MP-MLQ/ACELP 6.3/ /3.65 G GSM ilbc 13.3 / Speex NB / / 16,32

10 Kodek Detaylandırılmış özellikler

11 Đşaretleşme Sistemleri ve Protokolleri VoIP nin karmaşık işlerinden biriside : Çağrı kurma ve yönetimidir Bir çağrıyı kurma ve sonlandırma işine Đşaretleşme denir. PSTN de işaretleşme protokol ü SS7 (Signaling System 7) dir. VoIP de, işaretleşme protokolleri: SIP (Session Initiation Protocol), IETF H.323, ITU Megaco & MGCP, IETF ve ITU. VoIP işaretleşme protokolleri SS7 ile haberleşebilmelidir. IP telephone sistemi PSTN ve diğer IP telefon sistemleri ile çalışabilir olmalıdır. Bunun için iki bileşene ihtiyaç vardır. Media Gateway Signaling Gateway

12 Media gateway: Ses işaretlerini IP ağı ve PSTN arasında dönüştürür. Signaling Gateway: Đşaretleşme bilgilerini dönüştürür

13 VoIP PROTOKOL YIĞITI

14 H323 H.323, ITU tarafından geliştirilmiştir LAPD 3. katmandaki Q931 e dayanır, 4 bileşenden oluşur. Terminal: IP telefonu Gatekeeper: yer bulma, işaretleşme ve yönlendirme fonksiyonlarını sağlar, Gateway ın çalışmasını yönetir. Gateway: Đşaretleşme ve ortam dönüştürme işlemlerini gerçekleyerek IP telefon sisteminin PSTN ile çalışmasını sağlar. Multipoint Control Unit: Çok noktalı konferans gibi işlemleri sağlar.

15 H323 Numara planlama H323 de numara planlamada, her kullanıcının tekil bir ID si vardır. Cihazlar gatekeeper a bağlandıklarında numaraları, Ip adresleri ile eşleştirilir.

16 H.323 Karakteristikleri H.323, haberleşme için gereken tüm özellikleri beraberce sağlayan protokoller topluluğundan oluşur. Bu özellikler; Sayısal ses iletimi Çağrı yönetimi için gerekli işaretleşme Telefon çağrısı işlerken görüntü ve verinin eş zamanlı olarak aktarılması Đkili mesajlar gönderme Güvenli iletişim protokolleri içerme Konferans aramaları için MCU gibi özel bir donanım sağlama Adres çözümleme, yetkilendirme, hesapları ve diğer içerikleri yönetmek için sunucular sağlama

17 H.323 Katmanlama H.323 IP üzerinde hem UDP hem de TCP yi kullanır Ses işaretleri UDP üzerinden giderken Veri TCP üzerinden iletilir.

18 H323 de çağrı kurulması ve sonlandırılması

19 SIP (Session Initiation Protocol) IETF tarafından, 1996 da geliştirilmiştir. Son versiyonu RFC yılında yayınlanmıştır. Metin tabanlı bir protokoldür Kullanıcılar arasındaki bağlantıların kurulması, sonlandırılması, oturum parametrelerinin düzenlenmesinden sorumlu bir protokoldür UDP yada TCP üzerinde çalışabilir. Genellikle UDP üzerinde çalışmaktadır. SIP protokolünün 5 temel işlevi vardır. Kullanıcının yerini belirlemek Kullanıcıları tespit etmek Bağlantı parametrelerini ayarlamak Oturumu yönetmek Çağrı yapmak ve sonlandırmak H323 e alternatif olarak tasarlanmıştır.

20 SIP Ağ bileşenleri Kullanıcı Birimleri (User Agents) Bunlar iletişimi sağlayan uç birimlerdir. Örneğin IP telefonlar, yazılım telefonları, chat yazılımları Vekil Sunucular (Proxy Servers) Vekil sunucular, SIP mesajlaşmasının en önemli bileşenlerindendir. Arayan kişileri, aranan kişilere en kısa yoldan yönlendirirler. Oturumun yönetilmesinden sorumludurlar. Đki tür mevcuttur Durum izlemeyen (Stateless) : Mesajları doğrudan yönlendirirler. Đçeriği yada oturumun durumu ile ilgilenmezler. Durum Đzleyen (stateful): Mesajların içeriği ile ilgilenir, gerekirse mesajlarda uygun değişiklikler yapabilir. Oturumun durumunu izleyebilirler. Arayan kişi ile ilgili çağrı yönlendirme yapabilirler. NAT dönüşümü yardımı yapabilirler. Kayıtçı (Registrar): SIP kayıt işlemlerini gerçekleştirirler. Çoğunlukla Vekil sunucu içinde barındırılırlar. Kayıtçı, Abone kayıt olduğunda, yeri (bulunduğu IP adresi vs.) ile ilgili bilgileri elde eder. Yeniden-Yönlendirme sunucusu (Redirect Server- Location server): bu sunucu, kullanıcıların yer bilgilerine ilişkin listeleri kayıtçıdan alarak, istek bulunduğunda gönderir. Vekil sunucu bu bilgiler kullanır.

21 SIP adreslemesi SIP adresleri mail formatında yazılırlar burada abc.com.tr vekil sunucuyu göstermektedir. SIP Hizmet Mesajları SIP de 6 temel mesaj vardır, Bunlar INVITE : Davet mesajı REGISTER :kayıt mesajı CANCEL :Daveti iptal mesajı ACK : Đşlem onay mesajı OPTIONS : Çeşitli kullanıcı mesajları, DTMF, güvenlik vs BYE : Oturumun sonlandırılması mesajı

22 SIP Yanıt Kodları SIP yanıt kodları 100 ile 700 arasındadır. 1xx : yanıt istenen ek mesajlar 100 Trying 180 Ringing 181 Call Is Being Forwarded 182 Queued 183 Session Progress 2xx : istek başarı ile sonuçlanmıştır. 200 OK 3xx : isteği karşılamak için yeni mesajlara ihtiyaç vardır. 300 Multiple Choices 301 Moved Permanently 302 Moved Temporarily 305 Use Proxy 380 Alternative Service 4xx: istemci hataları 20 nin üzerinde mesaj vadır. Örnek 404: User not found 5xx: sunucu hataları 7 değişik mesaj vadır. Örneğin 500: server internal error 6xx: genel hatalar 4 mesaj vardır. Örenğin 600: Busy Everywhere En çok karşılaşılan mesajlar bold yapılmıştır.

23 SDP (Oturum tanımlama protokolü) SIP protokolü, oturuma katılacak cihazlara ilişkin yetenekleri SDP protokoü ile açıklar, SDP metin tabanlı bir protokoldür. Bazı SDP başlıkları aşağıdaki gibidir. Session description v= (protocol version) o= (owner/creator and session identifier). s= (session name) i=* (session information) u=* (URI of description) e=* ( address) p=* (phone number) c=* (connection information - not required if included in all media) b=* (bandwidth information) k=* (encryption key) Media description m= (media name and transport address) i=* (media title) c=* (connection information - optional if included at session-level) b=* (bandwidth information) k=* (encryption key) a=* (zero or more media attribute lines)

24 SIP OTURUMUNUN KURULMASI

25 KAYIT MESAJI ÖRNEĞĐ REGISTER sip: SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP :22908;rport;branch=z9hG4bK f From: "1010" To: "1010" Max-Forwards: 70 Call-ID: e c e f Sy.Device: C Sy.LoginName: 1010 Sy.NetType: pr CSeq: REGISTER Contact: Allow: INVITE,REGISTER,UPDATE,OPTIONS,PING,BYE,CANCEL,ACK,COMET,REFER,MESS AGE,SUBSCRIBE,NOTIFY,PUBLISH,INFO,DO,SHAREDFN Allow-Events: presence,refer,telephone-event,keep-alive Supported: privacy,replaces,mizutech Accept: application/sdp,application/dtmf-relay,message/sipfrag,text/plain,text/html User-Agent: MizuPhone/1.4.6 FinalUA: MizuPhone Expires: 120 Event: registration Content-Length: 0

26 DAVET MESAJI ÖRNEĞĐ INVITE sip: SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP :5060;branch=z9hG4bKddf5bb33f56042a3 From: <sip: :5060>;tag=2d358156bf To: <sip: > Contact: <sip: :5060> Supported: replaces, timer, path Call-ID: CSeq: INVITE User-Agent: Grandstream GXV Max-Forwards: 70 Allow: INVITE,ACK,CANCEL,BYE,NOTIFY,REFER,OPTIONS,INFO,SUBSCRIBE,UPDATE,PRACK,MESSAGE Content-Type: application/sdp Content-Length: 577 v=0 o=system IN IP s=sip Call c=in IP t=0 0 m=audio 5004 RTP/AVP a=sendrecv a=rtpmap:0 PCMU/8000 a=rtpmap:8 PCMA/8000 a=rtpmap:4 G723/8000 a=rtpmap:18 G729/8000 a=rtpmap:2 G726-32/8000 a=ptime:20 m=video 5006 RTP/AVP a=rtpmap:99 H264/90000 a=fmtp:99 profile-level-id=428014; packetization-mode=0; sprop-parameter-sets=z0kadjwguh5a,am4ecp== a=rtpmap:34 H263/90000 a=rtpmap:103 H /90000 a=fmtp:103 CIF=2 MaxBR=1280 a=framerate:15

27 RTP (Real Time Protocol) RFC 3550 RTP, ses ve görüntü bilgilerinin gerçek zamanlı olarak taşınmasını sağlar. Tipik olarak UDP üzerinde taşınır, ancak bazı durumlarda TCP üzerinde de taşınabilir (RTSP). Link Başlığı IP başlığı UDP başlığı RTP Başlığı RTP veri yükü RTP Paketi içeriği

28 Başlık Bilgileri V: versiyon bitidir. Değeri 2 dir. P: padding biti. Eğer 1 ise paket arkasına eklenmiş veri yükü dışında bir yada birden fazla byte olduğunu gösterir. En son byte padding byte larının sayısını tutar. Bazı kriptolama yöntemleri padding i kullanır. X genişleme biti: eğer bu bir 1 ise, değişken uzunluklu bir genişleme paketi, RTP header ı arkasına eklenecektir. CSRC tanıtıcılarının sayısını gösterir. Özellikle konferans uygulamalarında kullanılır. M : marker bit bir paket dizisindeki çerçeve boyutlarının belirlenmesi ile ilgilidir. PT: Payloadtype, veri yükünün türünü gösterir.

29 VERĐ YÜKÜ TÜRLERĐ

30 Sequence Number: 16 bitlik paket numarasıdır. Her gelen paket ile bir artar. Başlangıç değeri rasgeledir. Time Stamp: Zaman damgası, ilk byte ın örneklenme zamanını belirten 32 bitlik bir sayıdır. Zaman artışları, format ile ilgilidir. SSRC: Synchronization Source ID, oturum boyunca değişmeyen 32 bitlik tekil bir sayıdır. Paketin hangi oturuma ait olduğunu belirlemek için kullanılır. CSRC: Konferans yapılırken konferansa, hangi oturumcuların ses bilgisi gönderdiğini belirten, herbiri 32 bitlik, 16 paketten oluşur. Birden fazla CSRC kullanılarak bu artırılabilir.

31 RTCP (Real Time Control Protocol) RTP ile birlikte kullanılır. 3 temel işlevi vardır. RTP veri akışı boyunca,veri dağılımı ile ilgili kalite bilgisininin geri beslemesinde kullanılır. (Akış ve tıkanıklık kontrolü ile ilgili bilgiler) RTP veri akışına ilişkin, taşıma katmanı ID si taşır. Bu bilgi, çeşitli sebeplerle SSRC bilgisinin değişmesi söz konusu olduğunda, aynı RTP akışının belirlenmesi için kullanılır. Aynı oturuma katılan, katılımcı sayılarının kontrol edilmesi için kullanılır, her kullanıcı, oturuma katıldığında sayı 1 artar. RTCP bye paketi ile SSRC si eşleşen kullanıcı listeden silinebilir.

32 VoIP Gateway, FXS, FXO Analog sistemlerin, IP üzerinden haberleşmesi için gerekli aygıtlardır. Đki türü vardır. FXS: (Foreign exchange Subscriber) Bu cihazlar, analog sisteme telefon hattını sağlayan cihazlardır. Yerel çevrimi oluştururlar. Analog Telefon cihazları örneğin doğrudan bu cihazlara bağlanabilir. FXO:(Foreign exchange Office) Bu cihazlar, analog telefon makinesi gibi davranırlar. Yani, yerel çevrimi kullanan cihazlardır. Bir analog santralin dahili hattı hattı, yada bir yerel santralin abone ucu bu cihazlara bağlanır.

33

34