Voice over IP – Voip BASICS - GTV · Telefooncentrale of IPBX IP phones. 15 Created by Eng. Denis Duynslaeger 02/06/2009 IP extensies in combinatie met digitale toestellen IP via

1CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009

Voice over IP – VoipBASICS

Voice over IP – VoipBASICS

By Eng. Denis Duynslaeger


Bouwblokken Voice over IP Bouwblokken Voice over IP

H.323 Clients - SIPSoftphone of IP phones

Gatekeeper Converteert IP ADRESS naar TelefoonnummerHoudt alle gesprekken in het oog

Gateway Converteert IP naar ‘Klassieke telefonie’


Internationale

standards!

Internationale

standards!

H.245 : Control protocol for multimedia communications H.235 : Security and encryption for H-Series multimedia

terminals H450.X : Supplementary services for multimedia calls H261 : Discrete cosine transform with motion

compensation (Low quality) H263 Improved version of H.261 ( medium quality ) Gxxx : Codecs used (described later in the document ) T38 : G3 fax over IP (H.323 Annex D) T.120 : Data protocol for multimedia conferencing


Hoe converteren we telefoongesprekken naardata-packets?

Wat met Quality of service ?

Hoe converteren we telefoongesprekken naardata-packets?

Wat met Quality of service ?


OSI-model met kleine toelichtingOSI-model met kleine toelichting

SIP/H323SIP/H323RTPRTP

RTCPRTCPGeen Geen ‘‘packetpacket--isatieisatie’’

RTP: Real Time ProtocolRTP: Real Time Protocol

RTCP: Real Time RTCP: Real Time ControlControlProtocolProtocol

RTP compenseert RTP compenseert PacketlossPacketloss en en JitterJitter.. Desondanks dat UDP gebruikt Desondanks dat UDP gebruikt wordt. UDP doet geen wordt. UDP doet geen packetisatiepacketisatie..

Zowel H323 en SIP gebruiken RTP (via Zowel H323 en SIP gebruiken RTP (via UDPUDP


ETHERNET 414

IP20

UDP8

RTP12

VOICE 64 Kbit / sec

DSP

Interface

Data Data Data Data Data Data Data Data(CODEC)

Data Data Data DataSilence Suppression (G.168)

Packetisation RTP

0 1 0 1 01 0 1

Coding


CIRCUITSwitching

Packet versus Circuit switchingPacket versus Circuit switching

Packet Switching

No dedicated Channel

Internet

Voice

Email

Dedicatedvoice channelat maybe 16KB

Internet64Kb reserved

Email128KBreserved


Voice22%

Pauzes56%

Speak

22%

Alleen 44% van heteffectieve gesprek moetgetransporteerd worden

Voice treatmentVoice treatment

ITU G.168Echo cancellationSilence suppressionComfort noise insertion

Bandbreedte reductie van 40% tot 60%


Quality of Service: Real time applicationsmaw Jitter in het vakjargon!Quality of Service: Real time applicationsmaw Jitter in het vakjargon!

Time (msec)

0 100 200 300 400

SatelliteSatelliteSatellite

DiffusionDiffusionDiffusionGood QualityGood QualityGood Quality

Max. delay

500 600 700 800

Aanbevelingen ITU’s G.114 = 0 – 150 ms ETSI TIPHON quality level “BEST” = 0-150 ms Mouth-to-Ear


Voice over IP - Supported codecsVoice over IP - Supported codecs

Codec Compression Quality Bandwith BP Coding timing

G.711 64 kbps Excellent 70 kbps 70 kbps N/A

G.723.1 5.3 kbps Acceptable 13.3 kbps 8.7 kbps >67 ms

G.723.1 6.4 kbps Good 14 kbps 9 kbps > 67 ms

G.729ab 8 kbps Good 16 kbps 10 kbps < 25 ms


DataNetwork

Jitter Buffer

Delay due to the Network

Propagation Delay

Access to the Sub-Network

BufferizationQueuing Delay

Cell SequencingSerialization Delay

Packetization Delay

Codec DelayCompression Time

Operating systemProcessing

Vertraging in VOIP netwerkenVertraging in VOIP netwerken


Belangrijk vragen omtrent de LAN / WANBelangrijk vragen omtrent de LAN / WAN

VOIP implemenatie -> eerst dit nagaan Delay Silence suppression Jitter Codec selection

Packet Loss Router and data-switch setup

Packet mis-order Reliability Available bandwith Scalability Packet Priorization Management

Network design Wan protocols Endpoint audio Characteristics

QoS/CoS policy

Duplex Encryption / Decryption Transcoding H323 Proxy / firewall

Echo


Extension Gateway en migratie naar IPExtension Gateway en migratie naar IP

PBX

IP WAN

IP clients on the LAN

Firewall

Internet Click to callClick to call

Free calls from Internet Analogue phones and faxes

IP clients in the branch office


IP Extensies- ArchitectuurIP Extensies- Architectuur

IP via LAN/WAN

Switch (Layer 2/3)

met Power Over Ethernet (PoE)

Server / Exchange

PC Softclients

Telefooncentrale of IPBXTelefooncentrale of IPBX

IP IP phonesphones


IP extensies in combinatie met digitale toestellenIP extensies in combinatie met digitale toestellen

IP via LAN/WAN

Switch (Layer 2/3)

met Power Over Ethernet (PoE)

Server / Exchange

Telefooncentrale of IPBXTelefooncentrale of IPBX

IP IP phonesphones

Digital Digital phonesphones


Marktaandeel VOIP - IPBXMarktaandeel VOIP - IPBX

(figures based on Gartner Group, Dataquest, and other literature & totaltele.com)

2007

CentrexCentrex

Traditional PBX /Key systems+ 90% of the market

IPBX / officein box systems 5-8%

8%8% IP Centrex servicesincl. voice

2009

Managed IntelligentCPE e.g MSED

IPBX

Office in box system”

PBX / Key

MSED

SMEMECS

Mobile Enterprise

Euro+9 Bill.

CPE Market


Wat is nu de standaard?Wat is nu de standaard?


SIP – Session Initiated ProtocolSIP – Session Initiated Protocol

Ontstaan in 1995, ontworpen door professoren in de universiteit van ColumbiaSun Microsystems (JAVA) was de eerste die SIP implementeerde in 2001SIP boodschappen zijn zeer gelijkaardig met HTTP en SIP adressen het een zelfde structuur als email-adressenMaakt gebruik van SDP (SessionDescription Protocol), maar voorziet zichzelf niet van Qos. SIP gebruikt wel het RSVP protocol (Resource ReservationSetup Protocol) om de kwaliteit van de spraak te bewaren

SIP voorziet de 4 basiselementen nodig om een communicatie op te bouwen:. User Location Service. Session establishment. Session Participant

Management. Limited Features establishmentBelangrijk te melden is dat SIP niet het type verbinding beschrijft, maar enkel hoe het behandeld moet wordenSIP is een VRAAG en ANTWOORD protocol


SIP - eigenschappenSIP - eigenschappen

SIP boodschappen zijn tekst-gebaseerdSIP hergebruikt MIME (gelijkaardig aan de email-clients) om automatisch de applicaties te openen die aan de sessie gebonden zijn te openen. Multi-Purpose Internet Mail Extensions wordt toegevoegd in de header.SIP hergebruikt veel bestaande en ‘volwassen’ internet protocol/services zoals DNS, RTP, RSVP, …SIP is ‘TRANSPORT LAYER’ onafhankelijk. Het onderliggend transport kan gebeuren via IP, ATM, …SIP gebruikt zowel UDP als TCPSIP ondersteund ‘Multi-device’ negotation. Bijvoorbeeld: Als een sessie zowel video en spraak nodig heeft, kan de sessie de spraak doorsturen naar een niet-video gerelateerde eindgebruikerEén SIP-sessie kan zowel gebruikt worden voor een online-call, videos bekijken, …zonder de verschillende sessies apart op te bouwen.


SIP – Anatomy van de sessie (1)SIP – Anatomy van de sessie (1)

SIP User Agents (UA) – eindgebruiker (Telefoon, PC, ..)SIP Registrar Servers – database die alle gegevens bevat van de User Agents binnen het domainSIP Proxy Servers – Accepteert de sessie aanvraag van de UA en geeft de opdracht aan de SIP Registrar Server om de UA z’n informatie op te zoeken. Eens die informatie kan de Proxy Server de sessie-invitatie doorsturen naar de UA of naar een andere Proxy Server als de UA in een ander domain zitSIP Redirect Servers – laat toe dat de SIP Proxy Servers de sessie opbouwen naar andere domainen


SIP – Anatomy van de sessie (2)SIP – Anatomy van de sessie (2)

1) Gebruiker A belt B2) Waar vindt ik B?3) Antwoord met adres van

Proxy controler in domein van B

4) Sessie wordt ‘proxied’ naar de SIP Proxy van domein B

5) Waar is B?6) Antwoord met adres van B7) ‘Proxied Call’8) Antwoord9) Antwoord10) Antwoord11) Multi Media kanaal is

opgesteld


SIP – Interface naar TDM netwerk door de VOIP-providersSIP – Interface naar TDM netwerk door de VOIP-providers

TDM staat voor het gewone telefoonnetwerkOm een oproep te maken naar niet-SIPclients dienen de SIP-operatoren een interface te voorzien naar het gewone netwerk (Ref. Skype-out)

TDMTDM@@ISPISP’’ss

Niet Sip-userSIP-user


VOIP / SIP – Opletten geblazen (1)VOIP / SIP – Opletten geblazen (1)

VOIP – SIP gaat over het internet, zonder Qos. In het internet kunnen bottlenecks zitten.De SIP operatoren gebruiken verschillende servers voor particulieren en bedrijven.De oproepen vanaf SIP naar TDM zijn meestal niet gratis.


VOIP / SIP – Opletten geblazen (2)VOIP / SIP – Opletten geblazen (2)

Enkele bevindingen:Dedicated XDSL / CABLE verhoogt de QoSSip clients achter een firewall kunnen problemen opleveren als de SIP operator geen STUN- en TURN-servers gebruikt.Niet alle Firewalls en NAT-routers zijn SIP-aware

DevicesDevices achter een firewall worden achter een firewall worden beveiligd door de firewall. De firewall beveiligd door de firewall. De firewall ‘‘maskeertmaskeert’’ het IPhet IP--adres. NAT: adres. NAT: NetworkNetworkaddressaddress TranslationTranslation is het basisprincipe.is het basisprincipe.

STUN is een extra protocol dewelke toelaat STUN is een extra protocol dewelke toelaat de host het globale IPde host het globale IP--adres en toegewezen adres en toegewezen UDP poort te weten te komen.UDP poort te weten te komen.

Documents

Voice over IP – Voip BASICS - GTV · Telefooncentrale of IPBX IP phones. 15 Created by Eng. Denis Duynslaeger 02/06/2009 IP extensies in combinatie met digitale toestellen IP via