VoIP

IP üzerinden Ses Đletimi
VoIP(Voice over IP)
Devre anahtarlamalı ağda telefon
hizmeti PSTN
STP
Signalling System 7
Veri bağlantısı
Yerel
Çevrim
Trunk
Kullanıcı A
Class 5 Santral
Kullanıcı B
Transit
Office
Central
Office - A
Anahtarlama
sistemi
Central
Office - B
Class 4
santral
• 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.
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.
TEMEL VOIP AĞI YAPISI
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, email, fax hizmetleri)
• Bilgisayarların telefon olarak kullanılabilmesi
VoIP’ te mücadele edilen faktörler
•Ses iletim gecikmeleri
•Cağrı kurulması, sonlandırılması...
•PSTN sistemine geri yönlü uyumluluk
YAKINSAMA (CONVERGENCE)
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
PSTN VE VOIP Karşılaştırılması
PSTN
VoIP
TDM devre anahtarlama
Paket anahtarlama
QoS Garantisi
Evet
Hayır
Çağrı kurulduğunda ağ
kaynaklarının ayrılması
Evet
Hayır
Class 4, Class 5
anahtarlar
Çoğunlukla anahtarlama
sistemine tümleşik
Gateway’ler,
yönlendiriciler
Ayrı geçityolu
denetleyicilerinde
64 kb/s
Değişken 4 – 48 kb/s
DTMF, SS7
SIP, H.323
TDM
ATM, FR, IP
Teknoloji
Ağ bileşenleri
Çağrı işleme yeri
Çağrı başına band genişliği
Đşaretleşme
Taşıma
VoIP Kodek Ana Özellikleri
Standart
Veri Hızı Kbps
G.711 PCM
G.726 ADPCM
G.728 LD-CELP
G.729a CS-ACELP
G.723.1 MP-MLQ/ACELP
G722
GSM 6.0
iLBC
Speex NB
64
32
15
8
6.3/5.3
64
13
13.3 /15.2
2.1- 8 /16-44
Örnekleme Hızı KHz
8
8
8
8
8
16
8
8
8 / 16,32
MOS
4.1
3.85
3.61
3.7
3.9/3.65
4.13
Kodek Detaylandırılmış
özellikler
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
• Media gateway: Ses işaretlerini IP ağı ve PSTN arasında
dönüştürür.
• Signaling Gateway: Đşaretleşme bilgilerini dönüştürür
VoIP PROTOKOL YIĞITI
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.
H323 Numara planlama
H323 de numara planlamada, her kullanıcının tekil bir
ID si vardır. Cihazlar gatekeeper’a bağlandıklarında
numaraları, Ip adresleri ile eşleştirilir.
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
H.323 Katmanlama
• H.323 IP üzerinde hem UDP hem de TCP yi
kullanır
– Ses işaretleri UDP üzerinden giderken
– Veri TCP üzerinden iletilir.
H323 de çağrı kurulması ve
sonlandırılması
SIP (Session Initiation Protocol)
• IETF tarafından, 1996 da geliştirilmiştir. Son versiyonu RFC3261
2002 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.
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.
SIP adreslemesi
• SIP adresleri mail formatında yazılırlar
ornek@abc.com.tr
4325678@abc.com.tr
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
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.
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=* (email 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)
SIP OTURUMUNUN KURULMASI
KAYIT MESAJI ÖRNEĞĐ
REGISTER sip:81.215.197.206 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.0.210:22908;rport;branch=z9hG4bK-96956965472f1215197205060
From: "1010" <sip:2003@81.215.197.206>;tag=81.215.197.206
To: "1010" <sip:2003@81.215.197.206>
Max-Forwards: 70
Call-ID: e1-315856747726c4048046e8121412f
Sy.Device: C146542327
Sy.LoginName: 1010
Sy.NetType: pr
CSeq: 24903 REGISTER
Contact: <sip:2003@192.168.0.210:22908>
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
DAVET MESAJI ÖRNEĞĐ
INVITE sip:192.168.0.19 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.0.18:5060;branch=z9hG4bKddf5bb33f56042a3
From: <sip:192.168.0.18:5060>;tag=2d358156bf577845
To: <sip:192.168.0.19>
Contact: <sip:192.168.0.18:5060>
Supported: replaces, timer, path
Call-ID: 4b052370b982d335c7c487b5f796d6d0@192.168.0.18
CSeq: 20432 INVITE
User-Agent: Grandstream GXV3000 1.2.1.12
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 8000 8000 IN IP4 192.168.0.18
s=SIP Call
c=IN IP4 192.168.0.18
t=0 0
m=audio 5004 RTP/AVP 0 8 4 18 3 2
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 99 34 103
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 H263-1998/90000
a=fmtp:103 CIF=2 MaxBR=1280
a=framerate:15
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
RTP Paketi içeriği
UDP
başlığı
RTP
Başlığı
RTP veri yükü
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.
VERĐ YÜKÜ TÜRLERĐ
• 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.
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.
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.
http://www.3cx.com/PBX/FXS-FXO.html