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
2CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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’
3CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
4CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
Hoe converteren we telefoongesprekken naardata-packets?
Wat met Quality of service ?
Hoe converteren we telefoongesprekken naardata-packets?
Wat met Quality of service ?
5CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
6CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
7CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
CIRCUITSwitching
Packet versus Circuit switchingPacket versus Circuit switching
Packet Switching
No dedicated Channel
Internet
Voice
Dedicatedvoice channelat maybe 16KB
Internet64Kb reserved
Email128KBreserved
8CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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%
9CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
10CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
11CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
12CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
13CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
14CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
15CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
16CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
17CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
Wat is nu de standaard?Wat is nu de standaard?
18CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
19CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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.
20CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
21CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
22CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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
23CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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.
24CreatedCreated by Eng. Denis by Eng. Denis DuynslaegerDuynslaeger 02/06/200902/06/2009
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.