VoIP rendszerek (elméleti kérdések) Infoklub Sopron Szabó Péter
A hang tulajdonságai A hang jellemzői: Real time hiranyagReal time hiranyag A minőség jellemzője az érthetőség !A minőség jellemzője az érthetőség ! Folyamatos átvitel szükségesFolyamatos átvitel szükséges
A hang tulajdonságai Frekvenciasáv Hallható hang: HzHallható hang: Hz A megfelelő érthetőség eléréshez mekkora sávszélességre van szükség ?A megfelelő érthetőség eléréshez mekkora sávszélességre van szükség ? Hz ( Hz) Hz ( Hz) Miért pont ennyi ?Miért pont ennyi ?
Digitális hangátvitel Az átviteli csatornáink ma szinte kivétel nélkül digitálisak, ezért szükséges a hanginformáció digitalizálása Hogyan oldható meg ?
Digitális hangátvitel (PCM) Adott egy folyamatos, sávkorlátozott jelfolyam Milyen időközönként kell mintát venni a jelből ahhoz, hogy a mintákat „egymás mellé téve” visszaállítható legyen az eredeti jel ? Tétel: a sávszélesség kétszeresével, vagyis 4 Khz esetén 8 kHz-cel ! 8000 minta / sec
Digitális hangátvitel A mintáink már megvannak, alakítsuk ezeket a digitális csatornának megfelelő alakra ! Probléma: a digitális világban csak diszkrét értékeket tudunk értelmezni, vagyis nem vihetjük át a minták pontos értékét ! Megoldás: kvantálás
Digitális hangátvitel Tehát: nem a korrekt értéket állapítjuk meg, hanem az ahhoz legközelebb eső kvantálási lépcső értékét rögzítjük ! Következmény: kvantálási torzitás, zaj !
Digitális hangátvitel Már csak egy lépés: Adottak a rögzitett kvantálási lépcsők, feleltessünk meg mindegyiknek egy bináris kódot, és azt vigyük át…Adottak a rögzitett kvantálási lépcsők, feleltessünk meg mindegyiknek egy bináris kódot, és azt vigyük át… Hány ilyen lépcsőre van szükségünk ? Beszéd esetén: 256 lépcsőt használunk, amit 8 bittel kódolhatunk (Nem lineárisak a lépcsők méretei, ez a hang dinamika tulajdonságaiból ered…) A law, μ lawA law, μ law
Digitális hangátvitel Számoljunk: Másodpercenként 8000 minta, mintánként 8 bit, vagyisMásodpercenként 8000 minta, mintánként 8 bit, vagyis A távközlésben használatos 4 kHz-re sávkorlátozott jel átviteléhez szükséges sebesség: 8×8000=64000 bit/sA távközlésben használatos 4 kHz-re sávkorlátozott jel átviteléhez szükséges sebesség: 8×8000=64000 bit/s (A ma használt távközlési (adatátviteli) rendszerekben ez az alapegység.)(A ma használt távközlési (adatátviteli) rendszerekben ez az alapegység.) (Legalábbis a legtöbben…)(Legalábbis a legtöbben…)
Digitális hangátvitel Az elektronika lehetővé teszi, hogy kisebb, akár sokkal kisebb bitidőket használjunk. A jel visszaállításához CSAK az a fontos, hogy az egyes hangcsatornához tartozó bitek ~15μsec-onként érkezzenek Ha a bitidőt le tudjuk csökkenteni, akkor pl. 2 egy csatornához tartozó bit között átvihetjük egy másik csatorna információ- bitjét. (Miért ne tudnánk lecsökkenteni…) Multiplexálás Primer, Szekunder, Tercier, Quarter PCM rendszerek
Digitális hangátvitel Bármilyen digitális hangátviteli rendszert alkalmazunk az alapproblémák: Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ?Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ? Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ?Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ? Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ?Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ? Ezekre keressük a választ !
Hangtömörítés A hangtömörités lehetőségei: Ismerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthetőIsmerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthető Pl. a változások átvitele Dinamika kompresszió stb. VAD: Voice Activity DetectionVAD: Voice Activity Detection A hangátviteli kapcsolatban, az időnek kb. 60%-ában csend van irányonként (vagy az egyik fél beszél, vagy a másik, vagy egyik sem). Ezekben az időszakokban nem érdemes az átvitelt folyamatossá tenni, elegendő csak jelölni a csend kezdetét és végét
Hangtömörítés A fizikai megvalósítás: kodekek Szabványos kodekek: (Ezek az ajánlások csak a hang jelfolyam sávszélességét mutatják, zárójelben a fejlécekkel (IP stb. HEADER) kiegészített sávszélesség…) G.711: PCM 1 kódolás: 64 kbit/s(~80 kbit/s) G.721: ADPCM 2 kódolás: 32 kbits(~40 kbit/s) 1: PCM: Pulzus Code Modulation 2: ADPCM: Differenciális PCM
Hangtömörítés A fizikai megvalósítás: kodekek Szabványos kodekek: G.728: ELP 3 kódolás: 16 kbit/s(~20 kbit/s) G.729: CS-ACELP 4 kódolás : 8 kbit/s(~12 kbit/s) G.723.1: (spec. eljárások) 5 :5,3/6,3 kbit/s(~8-12 kbit/s) 3: ELP: Excited Linear Prediction 4: Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited-Linear Prediction 5: pl.: VAD (Voice Activity Detection), minta/csomag szabályozása stb.)
VoIP A folyamatot leíró ajánlás: ITU-T H sorozatú ajánlások Ebből az ismerős: H.323: Packet-Based-Multimedia Communications Systems Vagyis nem csak (nem elsősorban) hangátvitelről szól, hanem minden multimédiás csomagmódú rendszerről ! Ajánlás, amely az alapokat írja le, és mellékletek külön kiadásban, pl.: H.323 Annex M1: Tunneling of Signalling Protocol QSIG in H.323 H.323 Annex Q: Far End Camera Control and H.281/H224 H.510: Mobility for H.323 Multimedia Systems & Services
H.323 (umbrella recommendation) Adatkonferencia protokollok Mellékszolgáltatások: hivás átadás, -átirányitás Csatornahasználat szabályozása Audio kodekek (video stream transport RTP: Real-time Transport P. RTCP: Real-time Transport Control P. RAS: Registration, Admission, (engedélyezés) Status
Minőségi kérdések A hangminőséget meghatározza: Kodek: nagyobb tömörítés – gyengébb minőség, pl.: Business Class Service Class Az átviteli rendszer egésze: Hiszen a hang a VoIP rendszerben CSOMAG formájában halad és IP felett alaphelyzetben minden CSOMAG egyenrangú, de a hang ún. Real-Time jellegű szolgáltatás, vagyis nem engedhető meg: Bizonyos értéknél nagyobb késleltetés (Delay) Bizonyos értéknél nagyobb késleltetés-változás (Delay-Variation)
Minőségi kérdések A megoldás: A hang- (és más Real-Time, - pl. video - információt hordozó) csomagokat jelöljük meg, Ezeknek a megjelölt csomagoknak adjunk a rendszerben prioritást, vagyis az átvitel során engedjük előre őket a nem megjelölt csomagokkal szemben. Erre az IP-headerben rendelkezésre áll 3 bit.
Minőségi kérdések Egy fontos szempont: QoS implemetálásának CSAK abban az esetben van értelme, ha azt a teljes rendszerben értelmezzük !!! PBX PSTN/ISDN
Összefoglalás A digitális átviteli rendszerek alkalmasak a hang átvitelére A hang átvitele IP protokoll felett is lehetséges A megoldások szabványokon és ajánlásokon alapulnak
Rendszerek a gyakorlatban Ma: PSTN WAN PSTN
Rendszerek a gyakorlatban Hogyan integrálható az adatadat hanghang videóvideó stb.stb. forgalom egyetlen átviteli rendszerben ? Erről lesz szó legközelebb !
VoIP rendszerek Infoklub Sopron Szabó Péter
Rendszerek a gyakorlatban Hogyan integrálható az adatadat hanghang videóvideó stb.stb. forgalom egyetlen átviteli rendszerben ?
Ami eddig volt… A hang tulajdonságai A hang jellemzői: Real time hiranyagReal time hiranyag A minőség jellemzője az érthetőség !A minőség jellemzője az érthetőség ! Folyamatos átvitel szükségesFolyamatos átvitel szükséges Digitális hangátvitel Bármilyen digitális hangátviteli rendszert alkalmazunk az alapproblémák: Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ?Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ? Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ?Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ? Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ?Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ? Hangtömörítés A hangtömörités lehetőségei: Ismerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthetőIsmerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthető Pl. a változások átvitele Dinamika kompresszió stb. VAD: Voice Activity DetectionVAD: Voice Activity Detection H.323 Adatkonferencia protokollok Mellékszolgáltatások: hivás átadás, -átirányitás Csatornahasználat szabályozása Audio kodekek (video stream transport RTP: Real-time Transport P. RTCP: Real-time Transport Control P. RAS: Registration, Admission, (engedélyezés) Status Minőségi kérdések Egy fontos szempont: QoS implemetálásának CSAK abban az esetben van értelme, ha azt a teljes rendszerben értelmezzük !!! PBXPBX PSTN/ISDN PBXPBX PBXPBX PBXPBX A hang tulajdonságai A hang jellemzői: Real time hiranyagReal time hiranyag A minőség jellemzője az érthetőség !A minőség jellemzője az érthetőség ! Folyamatos átvitel szükségesFolyamatos átvitel szükséges Digitális hangátvitel Bármilyen digitális hangátviteli rendszert alkalmazunk az alapproblémák: Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ?Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ? Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ?Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ? Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ?Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ? Hangtömörítés A hangtömörités lehetőségei: Ismerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthetőIsmerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthető Pl. a változások átvitele Dinamika kompresszió stb. VAD: Voice Activity DetectionVAD: Voice Activity Detection H.323 Adatkonferencia protokollok Mellékszolgáltatások: hivás átadás, -átirányitás Csatornahasználat szabályozása Audio kodekek (video stream transport RTP: Real-time Transport P. RTCP: Real-time Transport Control P. RAS: Registration, Admission, (engedélyezés) Status Minőségi kérdések Egy fontos szempont: QoS implemetálásának CSAK abban az esetben van értelme, ha azt a teljes rendszerben értelmezzük !!! PBXPBX PSTN/ISDN PBXPBX PBXPBX PBXPBX
A hang tulajdonságai A hang jellemzői: Real time hiranyagReal time hiranyag A minőség jellemzője az érthetőség !A minőség jellemzője az érthetőség ! Folyamatos átvitel szükségesFolyamatos átvitel szükséges Digitális hangátvitel Bármilyen digitális hangátviteli rendszert alkalmazunk az alapproblémák: Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ?Lecsökkenthető-e a 64 kbit/s ? Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ?Hogyan ültessük át a hangátvitelt az általunk adatátvitelre használt protokollra, pl. az IP-re ? Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ?Hogyan biztosítsuk a hangátvitel minőségi paramétereit ? Hangtömörítés A hangtömörités lehetőségei: Ismerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthetőIsmerünk olyan kódolási eljárásokat, amelyek használatával a bináris átvitelhez szükséges sebesség csökkenthető Pl. a változások átvitele Dinamika kompresszió stb. VAD: Voice Activity DetectionVAD: Voice Activity Detection H.323 Adatkonferencia protokollok Mellékszolgáltatások: hivás átadás, -átirányitás Csatornahasználat szabályozása Audio kodekek (video stream transport RTP: Real-time Transport P. RTCP: Real-time Transport Control P. RAS: Registration, Admission, (engedélyezés) Status Minőségi kérdések Egy fontos szempont: QoS implemetálásának CSAK abban az esetben van értelme, ha azt a teljes rendszerben értelmezzük !!! PBXPBX PSTN/ISDN PBXPBX PBXPBX PBXPBX
Rendszerek a gyakorlatban Ma: PSTN WAN PSTN
Lehetőségek az integrációra Cél: az adat, hang és minden egyéb forgalom (híranyag) átvitele egyetlen összeköttetésen (egyetlen protokoll felhasználásával) Melyik ez a protokoll ? Természetesen az IP
Példa… Vegyünk egy többtelephelyes vállalatot WAN PSTN
Jellemzők: Különálló számítógép- és telefonhálózat Külön üzemeltető csapat Különböző gyártói platform és támogatás A telephelyek közötti beszédátvitelt a szolgáltató díjazza
PBX Router/GW IP, FR, ATM WAN Megoldási lehetőségek: 1. „Toll bypass” megoldás Voice képes router Hagyo- mányo s alkp. PSTN
Jellemzők: Különálló számítógép- és telefonhálózat Külön üzemeltető csapat Különböző gyártói platform és támogatás A telephelyek közötti beszédátvitel az IP hálózaton („ingyen”) zajlik
Megoldási lehetőségek: 2. IP telefónia Voice képes router IP telefo- nok CallManager IP telefónia Router/GW IP WAN PSTN
Jellemzők: Egységes számítógép- és telefonhálózat Egységes üzemeltető csapat Egységes gyártói platform és támogatás A telephelyek közötti beszédátvitel az IP hálózaton („ingyen”) zajlik
Épitőelemek: 1. „Toll bypass” megoldás Hagyományos alközpontHagyományos alközpont „Egyszerű” LAN eszközök„Egyszerű” LAN eszközök Voice átvitelre (IP hangátvitelre) képes routerek (voice gateway-ek)Voice átvitelre (IP hangátvitelre) képes routerek (voice gateway-ek) Jellemzők: InterfészekInterfészek ProtokollokProtokollok TeljesitőképességTeljesitőképesség
Voice Gateway-ek Általában a WAN kapcsolatot (is) biztosító routerekben kerül implementálásra InterfészekInterfészek Analóg (FXO, FXS, E&M) ISDN (BRI, PRI) Protokollok (speciális -> társközponti)Protokollok (speciális -> társközponti) QSIG Euro-ISDN TeljesitőképességTeljesitőképesség Hány hangcsatorna lekezelésére képes…
Cisco Voice Gateway-ek Cisco 1751-V, 1760-V 4 analóg csatorna 8 ISDN csatorna (4 BRI) ~20 ISDN csatorna (1 PRI) A teljesítőképességet a DSP modulok száma határozza meg (a választott kodeknek megfelelően) Cisco 26xxXM routerek Teljes PRI jelfolyam biztosítása (30 csatorna) Cisco 37xx routerek Több PRI is …………
Cisco Voice Gateway-ek A rendszerek tervezésének kritikus pontja az alközpont és a router együttműködésének kérdése Protokoll illesztés !
IP telefónia LAN switch Switching Call processing Line cards Trunk cards Hagyományos alközpont Router/Gateway modul IP telefon Gatekeeper CallManager
CallManager Szoftver termék Hagyományos szerver hardveren fut Szabad fejlesztési lehetőségek Windows/Unix (Solaris) platform A rendszer intelligenciájának hordozója (meglepően nagy teljesítőképesség, sok kliens lekezelése)
Voice Gateway UUUUgyanazok, mint a „Toll Bypass” megoldásnál, dddde itt a cél nem a vállalati hálózat illesztése az IP rendszerhez, hhhhanem a PSTN illesztése az IP telefonrendszerhez ----> magasabb rendelkezésreállás !
LAN switchek Miért kell erre figyelmet fordítanunk ? QoS biztosításaQoS biztosítása TápellátásTápellátás Egy CAT5 végpont 1 Soft Phone 3 Két CAT5 végpont 2
SoftPhone IP telefonok
Rendszerek Nézzük ismét a többtelephelyes vállalatunkat ! WAN PSTN
Jellemzők Egyetlen CallManager a teljes hálózatban Mi történik, ha megszakad a kapcsolat a CallManager és a távoli telephely között ?Mi történik, ha megszakad a kapcsolat a CallManager és a távoli telephely között ? -> SRST szoftvermodul-> SRST szoftvermodul (Survivable Remote Site Telephony) Széleskörű irányítási lehetőségek ! A telefonrendszer a számitógéphálózat, az informatikai rendszer része -> egységes menedzsment
Összehasonlitva egy hagyományos alközponti rendszerrel – Call Center funkciók – Üzenetrögzítő, egységes üzenetkezelő funkciók – Nyílt API, fejleszthetőségi lehetőség – Távoli, web alapú menedzsment és konfigurálhatóság lehetősége – Több vállalati telephelyhez egy IP PBX rendszer kell csak – Telefonvásárlással szinte korlátlan bővíthetőség –…–… Jellemzők
Piaci kitekintés Gyártók: CiscoCisco 3com3com AvayaAvaya SiemensSiemens Tenovis (Bosch)Tenovis (Bosch) Ki-ki döntse el melyik a szimpatikusabb (én nem foglalnék állást… ) Ők az informatika felől közelítették meg a problémát… Ők meglévő alközponti rendszereikre fejlesztettek IP-s elérési lehetőséget
Miért szeretjük… a Cisco-t ? Cisco AVVID technológia fejlesztéseCisco AVVID technológia fejlesztése (Audio Voice Video & Integrated Data)
Piaci kitekintés Rendszerek a világban Cisco Systems: IP telefon egy rendszerbenCisco Systems: IP telefon egy rendszerben Az EMEA régió rendszerét 4 (négy) ember üzemelteti ! Rendszerek Magyarországon Démász: 2200 IP telefonDémász: 2200 IP telefon Csemege-Match: 500 IP telefonCsemege-Match: 500 IP telefon KSH: 135 IP telefonKSH: 135 IP telefon AxeleroAxelero
Piaci kitekintés Mennyire elfogadott ez a technológia ? Egyre jobban, ma már a költségvetési szektorban is egyre több rendszer működik…Egyre jobban, ma már a költségvetési szektorban is egyre több rendszer működik… Világméretekben jövőre több IP telefon rendszer lesz, mint hagyományos… („független” kutatások szerint)(„független” kutatások szerint) Magyarországon is egyre elfogadottabb Az új és előremutató technológiák irányában nyitottak közöttAz új és előremutató technológiák irányában nyitottak között Zöldmezős beruházások esetébenZöldmezős beruházások esetében
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! Ha valaki a jelenlévők közül IP telefon rendszer bevezetésére gondol, TUDOK EGY JÓ CÉGET…