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Voice-over-IP:Zusammenwachsen von
Telekommunikation und IT
Dipl.-Ing. Kai-Oliver DetkenWWL vision2_market GmbH, Bremen, 14. Dezember 2000
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Inhalt des Vortrags
Anforderung an heutige Netze
Funktionalität
IP-Komponenten
Szenarien
Ausblick
Anforderung an heutige Netze
Anforderung an heutige Netze
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Anforderung an heutige Netze
Hohe Bandbreiten im Backbone bzw. zu den ClientsQuality-of-Service (QoS): End-to-End-VerbindungAdressenflexibilitätSicherheits- und AbrechnungsmechanismenSkalierbarkeitUniverselle ConnectivityWeiterverwendung von Legacy LAN/WANsGetrennte Unterstützung von Diensten und NetzwerkVerfügbarkeit von ApplikationenIntegration neuer DiensteEinfache und flexible Verwaltung und Konfiguration
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Spezielle Anforderungen
Infrastrukturhohe Verfügbarkeit für Backbone und Serversteigende Datenratenniedrige VerzögerungenKonvergenz von Sprache und DatenIntegration unterschiedlichster Protokolle
Betriebdynamisch angepaßte Bereitstellung und Aufteilung der RessourcenVorhersagbarkeit des NetzverhaltensManagement
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Voice-over-IPund IP-Telephonie
Voice-over-IPund IP-Telephonie
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Voice-over-IP (VOIP)
Komprimierungsverfahren halten die Bandbreite und die Laufzeiten gering (G.723.1, G.728, G.729)IP-Gateways ermöglichen die Kommunikation mit herkömmlichen TK-Netzen (PSTN, ISDN)Preiswerte Anbindung an weltweite AußenstellenOverhead beträgt bei kleinen Paketen ein Vielfaches von den Nutzdaten!VOIP kann bereits heute in Corporate Networks / Intranets eine akzeptable Qualität erzeugenUnterschiedliche Ausrichtung der Hersteller (siehe z.B. Siemens, Cisco und TEDAS)
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Übertragung von Sprache auf IP-Netzen
PCMCoder
SprachKompression
DSP
64 kbit/sPCM Signal
3,8 kHzanalog
IP - Pakete
8 kbit/skompremiert
Paketierung
KompressionPCM - Coder
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Verzögerung in Datennetzen
20 - 25 ms
0 - 60 ms
SubnetAccessDelay
50 - 700 ms
Router /WANDelay
50 - 760 ms
JitterBufferDelay
0 - 150 ms
AudioCodec /PaketDelay
SyncBufferDelay
20 - 25 ms
AudioCodecDelay
Sender Netz Empfänger
Ende – zu – Ende Verzögerung 140 ms – 1720 ms
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Overhead
Beispiel mit NetMeeting im LAN:14 Oktett Ethernet Link Header20 Oktett IP-Header8 Oktett UDP Header16 Oktett RTP Header (Minimum)20 Oktett Voice Data2 Oktett Link Trailer (FCS)2 Oktett Start + Ende Flag = 82 Oktett Paket Länge
Gesamt 76 % Paket-Overhead + Protokoll-Overhead
RTPVoice Data
UDPIP-HeaderLink-Header LT
220162014 8Oktett
F
1
F
1
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Übertragung versus Übertragungszeit
Bisher wurde fehlerfreie Übertragung eines IP-Pakets überprüftJetzt muß die maximale Übertragungszeit eines IP-Pakets garantiert werden!ITU-T G.114:
max. 250 ms (hohe Qualität)max. 400 ms (mittlere Qualität)max. 600 ms (noch tolerierbar)
Je kleiner die Anschlußgeschwindigkeit, desto kleiner sollten die Datenblöcke sein
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Technische Daten, Teil 1
Verzögerung (Delay)normales Telefon: 10 ms / kMeileG.729: 10 ms Rahmenerzeugung + 5 ms Kopfgenerierung + 10 ms Berechnung = 25 ms Algorithmus-Verzögerung in einer RichtungG.723.1: 100 ms in einer RichtungJitter Puffer: 40-60 msSchlechte Implementierung: 400 ms in PCs
Jitter: Class-/Quality-of-Service notwendig, kürzere PaketeRahmenlänge: 9 kByte bei 64 kBit/s = 1,125 sec; kleinere MTU bedeutet, dass große Pakete fragmentiert werdenVerlorene Pakete: verlorene Pakete werden durch „Silence“(Stille) ersetzt; extrapoliert wird vorherige Wellenform
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Technische Daten, Teil 2
Echo Cancellation: evtl. inklusive Echo UnterdrückerSilence Surpression: SprachpausenunterdrückungAdressübersetzung: Telefon zu IP - Directory ServiceTelefon-Signalisierung: verschiedene PBX haben unterschiedliche Signalisierung (siehe Q.SIG)!Bandbreitenreservierung: RSVP wird benötigt!Multiplexing: Sub-Kanal Multiplexing ermöglicht mehrere Voice Calls in einem PaketSecurity: Firewalls könnten VOIP-Verkehr ablehnen!Sprachkompression: Reduzierung der Belastung
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Komponenten und Funktionalitäten
Komponenten und Funktionalitäten
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Wichtige Standards für VoIPH.323 ist ein internationaler ITU-Standard
Zuständig für die Signalisierung zwischen Voice- und Videogeräten in paketorientierten Netzen
H.450 ist ein optionaler Bestandteil von H.323H.450 legt Zusatzdienste aus der herkömmlichen Telephonie fest, wie Anrufweiterleitung, Namensanzeige und Rückruf.
G.711 Audiokompressionsstandard für digitale Telefone mit einer Bandbreite von 64 kBit/s. G.711 Geräte können nicht mit G.723 Geräte kommunizieren!
G.723.1 Audiokompressionsstandard für digitale Telefone mit einer Bandbreite von 6,4 kBit/s.
Session Initiation Protocol (SIP) Ermöglicht das initialisieren, modifizieren und beenden von Sitzungen mit einem oder mehreren Teilnehmern
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H.323 Architektur
H.323 Zone
ISDNS2M S0
Gatekeeper
Gateway
MCU
Terminal
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Terminal
Client für Echtzeit Kommunikation (z.B. IP-Telefon, Videokonferenz-Software)
VoIP-Unterstützung notwendig,Video und Application-Sharing optional
Punkt-zu-Punkt Kommunikation
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Gatekeeper
Adress Translation (z.B. Realname IP-Adresse)Zugangskontrolle von Konferenzteilnehmer (User muss sich authentifizieren)Bandbreitenkontrolle ( z.B. Beschränkung der Bandbreite eines Teilnehmers / Konferenz)Verwaltet alle Terminal-KomponentenBaut Verbindungen zu Terminals und Gateways auf und abProtokolliert alle VorgängeVerwaltet ergänzende Dienste (Supplementary Services) wieHalten, Makeln, Weiterleiten, Konferenzen, ...Soll in der Zukunft Load-Balancing kontrollieren und für definierte Bandbreite sorgen
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Gateway und MCU
GatewayStellt ISDN-seitige Anbindung herWandelt LAN-interne Formate in passende ISDN-FormateVerwaltet u.U. mehrere Controller pro Gateway-Rechner
Multipoint Control Unit (MCU)Ermöglicht Videokonferenz mit drei oder mehr Teilnehmern gleichzeitigEntscheidung der zu verwendenden CodecsVerwaltung der Konferenz-Ressourcen
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Beteiligte Protokolle bei H.323
AudioApplika-
tionenG.711G.722G.723G.728G.729
H.261H.263
Terminal Kontrolle und Management
RTP
RTCP
Terminal zuGatekeeper
Signalisierung
RAS
Unzuverlässiger Transport (UDP)
H.225.0Q.931
VerbindungsSignal
(Call Setup)
Daten
Netzwerk Layer (IP)
Link Layer (IEEE 802.3)
H.245Kontroll-
kanal
T.125
T.124
T.123
Zuverlässiger Transport(TCP)
Physikalischer Layer (IEEE 802.3)
VideoApplikationen
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Session Initiation Protocol (SIP)
Application Level Signaling ProtocolErmöglicht das initialisieren, modifizieren und beenden von Sitzungen mit einem oder mehreren TeilnehmernÜberträgt Sitzungsbeschreibungen (Media Type) für Kapazitätsverhandlungen der TeilnehmerUnterstützt Mobilität durch Proxy und UmleitungErlaubt Multipoint Control Unit (MCU) oder komplett vermaschte VerbindungenGateways können SIP nutzen, um einen Call zwischen ihnen zu initialisieren
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Session Initiation Protocol (SIP), Teil 2
SIP arbeitet in Verbindung mit anderen IP-Protokollen:RSVP zur Reservierung der NetzwerkressourcenRTP/RTCP/RTSP zur Übertragung von EchtzeitdatenSession Announcement Protocol (SAP) zum Anzeigen von Multimedia-SitzungenSession Description Protocol (SDP) zur Beschreibung von Multimedia-Sitzungen
SIP kann auch dafür verwendet werden, welche Sitzung durch H.323 erreicht werden kann, indem eine H.245-Gateway/User-Adresse gefunden wirdSIP verwendet UDP oder TCP
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SzenarienSzenarien
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Verschiedene Szenarios
Szenario 1: PC zum PCPC mit SoundkarteIP Telephony Software: CU-SeeMe, Internet Phone, ...Video ist optional einsetzbar (z.B. über NetMeeting)
Szenario 2: PC zum TelephonEine Gateway wird benötigt, um das IP-Netz mit dem TK-Netz zu verbinden (Router zur PBX)
Szenario 3: Telephon zum Telephonmehrere Gateways werden benötigtInternet oder Intranet kann als IP-Netz verwendet werdenTK-Netz kann eine eigene PBX sein oder ein Carrier Switch
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VOIP-Gesamtarchitektur
Internet/Intranet
Router Router
VOIP-Gateway PBX
FaxTelefon FaxTelefon
VOIP-Gateway
PBX
Telefon-netz
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Voice over IP für Außenstellen
Branch Office Headquarters
VV
PBX
VV
3640
1750
PSTN
QoSWAN
(Intranet)
4 AnalogDevices
Ethernet
BRI or PRI Trunks
InternetVPN
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PBX Connectivity
Branch Office Headquarters
BRI oder PRI Trunking
VV
VV
PBX
PBX
3640
2600
PSTN
QoSWAN
(Intranet)
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AusblickAusblick
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Strategie
1. KurzfristigBeseitigung der Bandbreitenprobleme im BackboneBeseitigung der Bandbreitenprobleme im WANEinsatz VoIP-fähiger Komponenten
2. MittelfristigEinführung von VoIP an einigen StandortenGateway IP-TK-SystemeRufnummernplan
3. LangfristigGateways und IP-TK-Anlagen: Vollständiges Roll-OutMehrwertdienste im NetzLeast Cost RoutingIntegration in bestehende Management-ToolsBilling & Accounting
Dankeschön für ihre Aufmerksamkeit
E-Mail: [email protected] URLs: http://wwl.dePrivate URL: http://kai.nord.de
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