UnterrichtsvorlageSeite # Armin Dagenbach09.03.2008SV_VoIP.ppt Themengebiet: VoIP! Begriffe:

Armin Dagenbach SV_VoIP.ppt09.03.2008

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Themengebiet: VoIP!

Begriffe:



Themengebiet: VoIP!

Beziehungen/Verbindungen:



Themengebiet: VoIP!

Funktionsweise:



Themengebiet: VoIP!Fragen:

1. Welche zwei Protokolle für VoIP kenen Sie?

2. Für welchen Begriff/Funktion stehen diese Protokolle?

3. Auf welchen OSI-Schichten sind diese Protokolle angeordnet und welche Protokolle der darunter liegenden Schichten werden genutzt?

4. Welche Komponenten sind jeweils bei der Implementierung im öffentlichen Netz erforderlich?

5. Welche Aktion muss ein Teilnehmer zuerst durchführen um über VoIP erreichbar zu sein?

6. Welches dieser zwei Protokolle hat sich zum Standard etabliert?

7. Welche Adressierungsmöglichkeiten für eine VoIP-Verbindung gibt es bei diesem Protokoll?

8. Welches Problem und welche Lösung gibt es, wenn eine VoIP-Verbindung über einen DSL-Router unter Nutzung von NAT durchgeführt wird?

9. Wie viele VoIP-Verbindungen kann ich in ISDN-Sprachqualität über eine DSL-Leitung (6016 kbit/s DL / 576 kbit/s UL) gleichzeitig übertragen?



Themengebiet: VoIP!

Funktionsweise:

Die „Verkehrsbeziehung“ wird unterteilt in die Rufsteuerung (Call Controll) und die Sprachkommunikation (Nutzdaten; Audio-/Video-Codecs)!



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu SIP:

SIP: Session Initiation Protocol der Internet Engineering Task Force (IETF)

- SIP ist nur für die Signalisierung zuständig, die Sprache (VoIP) wird als Nutzdaten per RTP (dynamische Portzuordnung bei UDP) übertragen

- SIP: Signalisierungsprotokoll auf Anwendungsebene (OSI Schicht 5- 7)-> Einfacher strukturiert als H.323 und angelehnt an HTTP (textbasiert)-> Basiert auf einer kombinierten Client/Server-Architektur (-Protokoll)

- SIP-Requests und Responses (Nachrichten) bestehen aus textuellen Beschreibungen die in mehrere Bereiche unterteilt sind. Einer Start-Linie folgt ein Message-Header sowie ein Message-Body.

- Definiert folgende Komponenten: User Agent (Client), Proxy Server, Redirect Server und Registrator

- Verwendet die Schicht 4 Protokolle UDP und TCP für die Übertragung

- Instanzen zur SIP-Bearbeitung sind in externen Servern untergebracht und damit unabhängig vom Transportnetz (Router im Netz zwischen Client und Server interpretieren die SIP-Nachricht nicht)



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu SIP:

SIP: Session Initiation Protocol

- Dient zum Aufbau, zur Veränderung und zum Abbau von Sessions mit einem oder mehreren Teilnehmern-> Session kann eine Telefonverbindung oder eine Multimedia-Konferenz über eine MCU (Multipoint Control Unit) sein-> Mehrpunktfähig: Unterstützung von Multi-Party-Calls

- Ausgelegt für weltweite Lokalisierung von Benutzern im Internet

- Jeder Client wird in einer SIP-Umgebung auch durch eine SIP-Adresse (URI) identifiziert (Beispiel: „sip:[email protected]“)-> Clients müssen sich bei einem SIP-Server registrieren-> Telefonnummer ist auch möglich (z.B. aus dem 032er-Block)

- Zur Auflösung der SIP-Adresse in eine IP-Adresse bedient man sich des Domain Name System (DNS)

- Erlaubt das Mappen beliebiger URLs auf Telefonnummern (E.164)



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu SIP:

SIP: Session Initiation Protocol - Grundfunktionen

- User Location: Festlegen des Endpunkts einer Verbindung im Netz.Wo ist der Benutzer? Welche Adresse hat er derzeit?

- User Capabilities: Welche Eigenschaften haben die Verbindungs-endpunkte und welche soll die Verbindung haben (Video-/ Audioverbindung, Codecs,...)

- SIP prüft die Erreichbarkeit des gewählten Benutzers (Telefonanruf, Message oder gar nicht ereichbar)

- Aufbau von Verbindungen: Session Setup und Ringing(Austausch der Eigenschaften der beteiligten Endpunkte und Ruf)

- Session Management: Anfordern der benötigten Ressorucen, Modifikation der Verbindungseigenschaften (Parallelruf, Anruf-verteilung,...), Aktivieren von weitern Anwendungen, Abbau von Verbindungen



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SIP-Architektur:

VGW

DIV

SIP-Telefon

SIP-Telefon

SIP-Telefon

analogesTelefon

GatewaySIP-Server

Router Router

Router

SIP SIP

SS7

Sprachverbindungen (RTP)

Sprachverbindungen (PCM)

Sprachverbindungen (analog)



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Begriffe zu H.323:

H.323: Rahmenempfehlung (Umbrella Standard) der ITU-T

- Grundlage der Übertragung von Audio, Daten und Video über IP-basierte Netze die kein garantiertes QoS haben.

- Definiert Terminals, Gateways, Gatekeeper und Multi Control Unitsaber nicht das Netzwerk

- Architektur:

- nutzt das Realtime Transport Protocol (RTP)und das User Datagram Protocol (UDP)

- Sprach-/Video-Codecs z.B. G.711, G.723.1, H.261

- Paketierung H.225.0

- Signalisierung H.245



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Begriffe zu H.323:

Terminal: Multimedialer Endpunkt zur Kommunikation

- IP-Phone bzw. Softphone

- Komponenten:

Jitter-Puffer

Paketierung



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu H.323:

Gateway: Übergang PSTN/ISDN/GSM/TK-Anlage zu Datennetz (Internet/...)

- Weiterleiten und Übersetzen der Mediaströme in beide Richtungen

- Übersetzung im Standard H.246 „Interworking“ beschrieben,z.B. der Codecs und der Signalisierung-> Call Signalling H.225 nach H.221-> Call Control H.245 nach H.230

- Verfügbar als separates Gerät (stand-alone), PC mit SW oder als integrierte Lösung z.B. in einem Router

- Gateway-Funktion:



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Begriffe zu H.323:

Gatekeeper: Erfüllt zentrale Funktionen!

- Terminal-Registrierung (Adresse [Rufnummer], zur Zeit „Online“,...)

- Adressumsetzung (z.B. Alias-Namen nach IP-Adressen und E.164-Adressen [Rufnummern im ISDN])

- Verbindungsauf- und -abbau - Überwachungsfunktionen- Abrechnung (Gebührendaten/Billing)- Re-Routing [Umleitung]

- Zugriffskontrolle, d.h. Autorisierung bei Verbindungswunsch

- Bandbreiten-ManagementSchwellwertüberwachung (Anzahl erlaubter Gespräche)

- Zonenmanagement (Verwaltung eines Bereichs mit Terminals, Gateways und Multipoint Units)

- Bereitstellen und Aushandeln von Leistungsmerkmalen

- Softwarelösung als Server, in einem Gateway oder in einem Router

RAS



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Begriffe zu H.323:

Multipoint Control Unit: Falls Sprach- oder Videokonferenzen mit mehr als zwei Terminals gewünscht werden.

- Besteht aus Multipoint Controller (MC) und ggf. dem Multipoint Processor (MP)

- MC: Aushandlung der Terminal-Eigenschaften

Steuerung der Konferenz

- MP: Verarbeiten von Sprache, Video und Daten

„übersetzen“ zwischen Codecs und Bitraten

- Stand-alone Gerät oder integriert in andere Geräte



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu H.323 und SIP:

RTP: Realtime Transport Protocol

- Wurde von der ITU-T in H.323 (H.225 Annex A) übernommen!

- Stellt einen Ende-zu-Ende-Dienst für Daten in Echtzeit zur Verfügung

- Identifikation des Payload-Typs, Sequenznummerierung zur Erhaltung der Paketreihenfolge, Zeitstempel, Monitoring für die Auslieferung der Daten

- Nutzt UDP (ungesichert), keine Bandbreitenreservierung, kein QoS

- Der Payload in einem RTP-Paket ist die Echtzeitinformation

- Sequenznummer und Zeitstempel „steuern“ den Empfangspuffer

RTCP: Realtime Transport Control Protocol -> Steuerungsprotokoll

- Bezieht sich immer auf eine RTP-Session

- Bietet die Möglichkeit Informationen über die Teilnehmer zu erhaltenz.B. Namen, eMail-Adresse, Verbindungsqualität-> Wechsel des Codecs möglich bei abnehmender Bandbreite



Themengebiet: VoIP!

Gegenüberstellung H.323 und SIP:

VoIP-Standard SIP H.323

Standardisierung durch

IETF ITU-T

Architektur Einfache Integration in IP-Netze. Nur das nötigste ist geregelt.

Genau definierte Systemarchitektur und Implementierungsfunktionen.

Kein Gatekeeper erforderlich sondern ein Proxy mit weniger Funktionen

Steuerung durch den Gatekeeper

Regelungen Auf- und Abbau einer Sitzung von zwei oder mehreren Teilnehmern

Regelung von Anrufaufbau, -abbau, Steuerung und Medium

Kommunikationssteuerung

Client steuert die Kommunikation

Gatekeeper steuert die Kommunikation



Themengebiet: VoIP!Begriffe zu VoIP: Codec: - G.711 -> Bitrate Codec 64 kbit/s (ISDN-Qualität);

-> Sprachbitrate im Ethernet 88 kbit/s -> Sprachbitrate bei DSL ca. 90 kbit/s

- G.729 (/A) -> Bitrate Codec 8 kbit/s („Gute“ Qualität ~ Handy); -> Sprachbitrate im Ethernet 32 kbit/s -> Sprachbitrate bei DSL ca. 34 kbit/s

Zur Bitrate des Codec kommt noch ein Overhead je Datenpaket (Sprache) dazu:- RTP 96 bit (16 Byte)- UDP 64 bit (8 Byte)- IP 160 bit (20 Byte)- PPP (bei T-DSL) 16 bit (2 Byte)- PPPoE (bei T-DSL) 48 bit (6 Byte)- Ethernet (bei T-DSL) 144 bit (18 Byte)

-> Summe: 528 bit -> Dies entspricht: 26,4 kbit/s Overhead -> Jedes Datenpaket enthält die Sprache von 20 ms, so dass pro Sekunde 50 Datenpakete anfallen (528 bit * 50 Pakete/s = 26400 bit/s = 26,4 kbit/s)



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu VoIP: STUN = Simple Traversal of User Datagram Protocol (UDP) Through Network Address Translators (NATs)"

Für eine Registrierung als VoIP-Teilnehmer übermittelt ein VoIP-Client eine IP-Adresse an den SIP-Server unter der er erreichbar ist.

Falls der VoIP-Client über eine NAT mit dem Internet verbunden ist, so ist

für den VoIP-Client die zur Kommunikation benötigte externe IP-Adresse

verschieden von seiner privaten Adresse im lokalen Netzwerk.

Damit ein VoIP-Client weitestgehend eigenständig die externe Adresse

sowie die Regeln der verwendeten NAT herausfinden und diese auch dem

SIP-Server melden kann, steht ein STUN-Service zur Verfügung.



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu VoIP: MOS: Mean Opinion Score (Sprachqualität)

Bzgl. der Bewertung der Sprachqualität wurde der Mean Opinion Score (MOS) definiert. Hierbei entspricht <4 der Sprachübertragung im Mobilfunknetz und >4 der Sprachübertragung im ISDN.



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu VoIP: Megaco und MGCP

Das Media Gateway Control Protocol (Megaco) ist ein von der IETF und der ITU-T unterstütztes Gateway-Protokoll zur Steuerung von Media Gateways (MG) und wird für den Aufbau von VoIP-Verbindungen zwischen dem PSTN und IP-Netz benutzt. Es arbeitet unabhängig von Rufsignalisierungen wie dem Netzwerkprotokoll H.323 und dem SIP-Protokoll. Megaco basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip, dass die gesamte Intelligenz für die Verbindungssteuerung im Media Gateway Controller (MGC) konzentriert ist. Das MG selbst behält keine Informationen über den aktuellen Stand des Verbindungsaufbaus, es stellt vor allem die Fähigkeit zur Verfügung, unterschiedliche Arten von Media-Streams zu verbinden und die Signalisierung, die mit diesen Streams verbunden ist, zu übertragen.

MGCP (ebenso: Media Gateway Control Protocol) ist eine frühere Vorgänger-Spezifikation von IETF und hatte gegenüber dem späteren Megaco wesentliche Einschränkungen!



Themengebiet: VoIP!Begriffe zu VoIP:Megaco und MGCP

Internet

Telefonnetz

SS7 ISDN-Signalisierung

ISDN-Sprachkanal

Media Gateway

MGC

Media-Gateway Controller (Softswitch)

RADIUS

ServerTel-Nr IP-

Adresse

VoIP(RTP)

MGCP

VoiceGateway SIP

SIP

MegacoH.248

Soft-Phone

DIV

SIP-Phone

Zugangs- und Aggregationnetz nicht dargestellt

BB-RAR

BB-RAR

A= Authentification (Wer bist du?)A= Authorization (Darfst du diesen Dienst nutzen?)A = Accounting (Erfassung und Abrechnung der Nutzung)



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu VoIP: WLAN: IEEE 802.11e

Überträgt zeitkritische Daten mit Vorrang, optimiert für drahtloses Telefonieren.



Themengebiet: VoIP!

Begriffe zu VoIP: VoIP im Ethernet-Netzwerk

Switches statt Hubs

QoS, CoS

Kopplungselemente mit Layer-3-Switching mit Wirespeed

Maßnahmen zur Systemausfallsicherung

Vermeidung von Protokollen mit starkem Broadcastverhalten

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