Infokom dec. 8.1 Infocom Systems Infommunikációs rendszerek 13. előadás Next-generation network, VoIP, IPTV Wireless Home Gateway Takács György

A core network, or network core, is the central part of a telecommunication network that provides various services to customers who are connected by the access network. An access network is that part of a telecommunications network which connects subscribers to their immediate service provider. Infokom dec. 8.2

3

4 Traditional Solutions in Services Access Transport & Switching Networks CATV PLMN PSTN/ISDN Data/IP Networks PLMN PSTN/ISDN Data/IP Networks CATV Services/Applications Connectivity Future Solutions Network development trends

The next-generation network (NGN) A next-generation network (NGN) is a packet- based network which can provide services including Telecommunication Services and able to make use of multiple broadband, quality of Service-enabled transport technologies and in which service-related functions are independent from underlying transport-related technologies. It offers unrestricted access by users to different service providers. It supports generalized mobility which will allow consistent and ubiquitous provision of services to users Infokom dec. 8.5

6 In the core network, NGN implies a consolidation of several (dedicated or overlay) transport networks each historically built for a different service into one core transport network (often based on IP and Ethernet). It implies amongst others the migration of voice from a circuit-switched architecture (PSTN) to VoIP.

Infokom dec. 8.7 In the wired access network, NGN implies the migration from the dual system of legacy voice next to xDSL setup in local exchanges to a converged setup in which the DSLAMs integrate voice ports or VoIP, making it possible to remove the voice switching infrastructure from the exchange. In the cable access network, NGN convergence implies migration of constant bit rate voice to CableLabs PacketCable standards that provide VoIP and SIP services. Both services ride over DOCSIS as the cable data layer standard. The Next Generation Mobile Networks to evaluate candidate technologies to develop the next evolution of wireless networks. Its objective is to ensure successful future mobile broadband networks. Mobile and stationary next-generation networks that access the photonic core are destined to become as ubiquitous as traditional telephone networks. These networks must efficiently provide adequate network quality to multimedia applications with high bandwidth and strict quality-of-service requirements, as well as seamlessly integrate mobile and fixed architectures.

Infokom dec. 8.8 In an NGN, there is a more defined separation between the transport (connectivity) portion of the network and the services that run on top of that transport. This means that whenever a provider wants to enable a new service, they can do so by defining it directly at the service layer without considering the transport layer – i.e. services are independent of transport details. Increasingly applications, including voice, tend to be independent of the access network (de-layering of network and applications) and will reside more on end-user devices (phone, PC, set-top box).

Infokom dec. 8.9 Definíciók IPTV (Internet Protocol Television) is a system where a digital television service is delivered using Internet Protocol over a network infrastructure, which may include delivery by a broadband connection. IPTV is typically supplied by a service provider using a closed network infrastructure. This closed network approach is in competition with the delivery of TV content over the public Internet, called Internet Television. ITU -- IPTV: IPTV is defined as multimedia services such as television/video/ audio/text/graphics/data delivered over IP-based networks managed to support the required level of QoS/QoE, security, interactivity and reliability. QoS – Quality of Service QoE – Quality of Experience

Infokom dec További definíciók Channel: Content formatted as a selectable set of data and transported as part of a data stream Channel changing: The act of changing from one channel to another. Channel zapping: The act of fast changing from one channel to another Linear TV: A television service in which a continuous stream flows in real time from the service provider to the terminal device and where the user cannot control the temporal order in which contents are viewed Time shifting: A function which allows playback of content after its initial transmission. Push VoD: A TV service where multimedia content is packaged and delivered at the discretion of the service provider to the end-user's storage system. SCP: A combination of service protection and content protection

Infokom dec What is VoIP? VOIP is an acronym for Voice Over Internet Protocol, or in more common terms phone service over the Internet. If you have a reasonable quality Internet connection you can get phone service delivered through your Internet connection instead of from your local phone company. Some people use VOIP in addition to their traditional phone service, since VOIP service providers usually offer lower rates than traditional phone companies, but sometimes doesn't offer phone directory listings, or other common phone services. While many VoIP providers offer these services, consistent industry-wide means of offering these are still developing.

Infokom dec What is VoIP? VoIPSKYPE

Global IPTV market Infokom dec. 8.13

Infokom dec Mekkora a VoIP piac?

Infokom dec. 8.15

Infokom dec Hol szaporodik a VoIP?

Infokom dec Kannibalizmus? Technológiák versenye ugyanazon a piacon? 2009-ben a háztartások fele nem tud nézni HírTV-t! Valamelyik technológiával bármely magyar otthon ellátható – elvileg! Van „fejőstehén” technológia, amelybe befektetni már nem kell, „csak” üzemeltetni és hozza a pénzt. Van „jövő csillaga” technológia, amelybe most befektetni kell, veszteséget termel, de egyszer „fejőstehén” lehet – az IPTV ma ilyen! Nem csak hálózat kell egy szolgáltatáshoz, hanem ügyfélszolgálati iroda, létesítő szerelői gárda, hibaelhárítás, számlázási rendszer – ez is egy drága és nehezen felfuttatható infrastruktúra. Ez a T-Home koncepció alapja.

Infokom dec What is VoIP? Hard Phones Cordless Hard Phones Dialup Hard Phones WLAN or WiFi Phones Hard Phones (voice and video) Soft Phones (voice only) Soft Phones (voice and video)

Infokom dec Hard Phones · Call Control: supports 3Com NBX platforms · Power over Ethernet: IEEE 802.3af support · Network Connectivity: 10/100 switched Ethernet port · Codecs: G.711, ADPCM, G729a/b (requires system software support · QoS: 802.1p, IP-ToS, and VLAN support · Jitter Buffer: Adaptive · DHCP: Supports option 184 · RTP Frame Size: 20/30 ms · Silence Suppression: Supported with G.729b codec

Infokom dec. 8.20

Infokom dec Cordless Hard Phones Cordless phones (e.g.DECT) with IP interface on their base station.

Infokom dec Dialup Hard Phones A dialup hard phone is a hard phone with a built- in modem instead of the Ethernet port. It will connect through the modem via a dialup internet service to a remote VoIP server and is therefore self contained. It does not require a personal computer nor any software to be run on a personal computer to make and receive VoIP phone calls. All that is required is a phone line and a dialup internet account. Dialup hard phones are popular in countries where there is very little broadband infrastructure yet.

Infokom dec WLAN or WiFi Phones A WLAN or WiFi phone is a hard phone with a built-in WiFi transceiver unit instead of an Ethernet port to connect to a WiFi base station and from there to a remote VoIP server. It does not require a personal computer nor any software to be run on a personal computer to make and receive VoIP phone calls. All that is required is access to a WiFi base station.

Infokom dec Hard Phones (voice and video) Hard phones with video telephony support.

Infokom dec Soft Phones (voice only) A soft phone is an IP telephone in software. It can be installed on a personal computer and function as an IP phone. Soft phones require appropriate audio hardware to be present on the personal computer they run. This can either be a sound card with speakers or earphones and a microphone, or, alternatively a USB phone set. Soft phones are inferior to hard phones but cheaper to obtain, many are available as a free download.

Infokom dec. 8.26

Infokom dec Skype A proprietary protocol VOIP system built using Peer-to-peer (P2P) techniques. Free for non commercial use when using softphones (PC to PC). Offers toll access to PSTN via SkypeOut and SkypeIn From the company that created KaZaA

Infokom dec. 8.28

Infokom dec. 8.29

Infokom dec free Pc-to-Pc VoIP calls Yahoo Messenger Skype ICQ MSN Wavigo Babble I Connect Here Glo Phone 3 W Tel Buddy Talk Pc-Telephone Rhino Bell Terra Call V Buzzer Microsoft Net Meeting

Infokom dec. 8.31

Infokom dec. 8.32

Infokom dec. 8.33

Infokom dec További lényeges kérdések Áramellátás Telefonkönyv Tudakozó Törvényes lehallgatás Garantált minőség

Infokom dec Key issues in VoIP SIP Voice CODEC Packet Loss Control

Infokom dec SIP (Session Initiation Protocol) Creation and management of a session, where a session is considered an exchange of data between an association of participants. Users may: move between endpoints addressable by multiple names communicate in several different media - sometimes simultaneously.

Infokom dec SIP Numerous protocols have been authored that carry various forms of real-time multimedia session data such as voice, video, or text messages. The Session Initiation Protocol (SIP) works in concert with these protocols by enabling Internet endpoints (called user agents) to discover one another and to agree on a characterization of a session they would like to share. For locating prospective session participants, and for other functions, SIP enables the creation of an infrastructure of network hosts (called proxy servers) to which user agents can send registrations, invitations to sessions, and other requests. SIP is an agile, general-purpose tool for creating, modifying, and terminating sessions that works independently of underlying transport protocols and without dependency on the type of session that is being established.

Infokom dec SIP Functionality SIP is an application-layer control protocol that can establish, modify, and terminate multimedia sessions (conferences) such as Internet telephony calls. SIP can also invite participants to already existing sessions, such as multicast conferences. Media can be added to (and removed from) an existing session. SIP transparently supports name mapping and redirection services, which supports personal mobility (users can maintain a single externally visible identifier regardless of their network location).

Infokom dec SIP supports five facets of establishing and terminating multimedia communications: User location: determination of the end system to be used for communication; User availability: determination of the willingness of the called party to engage in communications; User capabilities: determination of the media and media parameters to be used; Session setup: "ringing", establishment of session parameters at both called and calling party; Session management: including transfer and termination of sessions, modifying session parameters, and invoking services.

Infokom dec. 8.40

Infokom dec VoIP CODECS Codecs are used to convert an analog voice signal to digitally encoded version. Codecs vary in the sound quality, the bandwidth required, the computational requirements, etc. Each service, program, phone, gateway, etc typically supports several different codecs, and when talking to each other, negotiate which codec they will use.

Infokom dec VoIP CODECS As an example, a Cisco ATA-186 supports these codecs: G.723.1, G.711a, G.711u, G.729a As an example, a Cisco 7960 supports (Firmware P0S ): G.711a, G.711u, G.729a

Infokom dec VoIP CODEC Family GIPS Family Kbps and up GSM - 13 Kbps (full rate), 20ms frame size iLBC - 15Kbps,20ms frame size: 13.3 Kbps, 30ms frame size ITU G Kbps, sample-based Also known as alaw/ulaw ITU G /56/64 Kbps ADPCM 7Khz audio bandwidth ITU G /32 Kbps 7Khz audio bandwidth (based on Polycom's SIREN codec) ITU G.722.1C - 32 Kbps, a Polycom extension, 14Khz audio bandwidth ITU G Kbps to 23.85Kbps. Also known as AMR-WB. CELP 7Khz audio bandwidth ITU G /6.3 Kbps, 30ms frame size ITU G /24/32/40 Kbps ITU G Kbps ITU G Kbps, 10ms frame size Speex to 44.2 Kbps LPC Kbps DoD CELP Kbps SILK

Infokom dec To use G.729 or G you may need to pay a royalty fee!!!!!!!!!! this code is available for you to download for education purposes only!!!!!!!!!!!!

Infokom dec In VoIP networks, codecs are used to compress regular audio (16 bit signed linear audio, usually sampled at 8000Hz). Codecs are usually `lossy'. This means that the output data does not have to be perfectly identical to the source data, it just has to sound the same when converted to sound. If your VoIP network is on an office LAN and the signal doesn't ever traverse a WAN connection (internet, VPN, DSL, etc), then compression isn't critical. If your VoIP signals may need to traverse a WAN, then you need to compress the signal as much as possible. This allows you to fit more simultaneous phone calls into a single WAN connection. Compression also creates smaller packets. Smaller packets means less audible delay and lower risk of packet loss.

Infokom dec Many devices offer only 1 or 2 low bit rate codecs, usually G.729 and one other or just G.729. If you have bought phones that only support G.729, then you have little choice. Some gateway providers will only allow you to talk to their gateway with G.729. A good G.729 implementation uses less bandwidth and less CPU power than other low bit rate codecs such as iLBC. G.729 uses 8kbps, iLBC uses 13kbps. Some people have observed their CPU performing up to 50% better when doing G.729 compression compared to iLBC.

Infokom dec Few phones implement iLBC (one such phone is Budgetone 101 and 102). Many others - Cisco 7940, Snom, Swissvoice - only offer G.729 Most phones offer G.711 (ulaw/alaw) as well - that is actually 64kbps, eight times the bandwidth required by G.729. It is only for use on LANs. G is used for similar reasons to those just listed, but gives the benefit of using even less bandwidth but with a more noticable degradation of sound quality.

Infokom dec Features of G.729, G.729A & G.729AB Vocoder Compresses 8 kHz CODEC or linear audio data to 8 kbps. Operates on 10ms frames with short algorithm delays. Short-term synthesis filter is based on a 10th order Linear Prediction (LP) filter. Long-term, or pitch synthesis, filter is implemented using the adaptive-code book approach.

SILK is an audio compression format and audio codec used by Skype. It is developed by Skype Limited. SILK is a replacement for the SVOPC codec.audio compressionaudio codecSkype LimitedSVOPC The SILK codec was a separate development branch from SVOPC and it has been under development for over 3 years. The stable version of SILK was first introduced in Skype 4.0 Beta 3 for Windows, released on January 7, The final version of Skype 4.0 was released on February 3, On March 3, 2009 Skype Limited announced that the SILK codec will be available soon under a royalty free license to third-party software and hardware developers.royalty free Infokom dec. 8.49

Skype Limited announced that SILK can use a sampling frequency of 8, 12, 16 or 24 kHz and a bit rate from 6 to 40 kbit/s. It can also use a low algorithmic delay of 25 ms (20 ms frame size + 5 ms look-ahead).sampling frequencybit ratedelay Infokom dec. 8.50

Infokom dec IPTV Domains

Infokom dec. 8.52

Infokom dec. 8.53

Infokom dec A T-Home IPTV szolgáltatással elérhetô legfontosabb kényelmi funkciók: Interaktív műsorújság (EPG) Kép a képben (PIP) Filmek, vagy akár teljes sorozatok rögzítése video- vagy DVD-lejátszó nélkül Felvett műsorok és időzített műsorok kezelése Kedvenc csatornák összeállítása Keresés (műsorokban, videotékában, alkotók között) Videotéka – már több mint 700 film akár a tévépremier előtt Az éppen nézett műsor előre- és visszatekerése, megállítása Beállítások, testreszabás Gyermekzár és korhatár szerinti szűrés PIN kód megadásával NEM LÉTEZŐ FONTOS FUNKCIÓ – Felhasználói visszajelzés

Infokom dec Interaktív műsorújság Időpont szerint – csatorna szerint Az aktuális műsor kiválasztható és lejátszható vagy felvehető Műsorinformáció, stáblista Keresés

Infokom dec Kép a képben

Infokom dec Filmek, vagy akár teljes sorozatok rögzítése Felvett műsorok Felvételre váró műsorok Új felvétel beállítása

Infokom dec Videotéka cím korhatár leírás, tartalom szereposztás rendezô a kölcsönzés ára kölcsönözhetôség idôtartama

Infokom dec Internetes hírportál Ingyenes böngészés

Infokom dec WebRádió

Infokom dec Izgalmas kérdések a hálózat és végberendezés szempontjából Szolgáltató felelősséghatára – IPTV képes TV készüléket veszek a boltban vagy STB-ot bérelnem kell a szolgáltatótól? Egy előfizetéshez hány TV kapcsolható és hányféle műsor nézhető/rögzíthető egyidejűleg? Hol tároljuk a felvételt vagy a megszakított lineáris programot? Szerverben – új egyéni stream? STB-ben merevlemezes tárolón? Otthoni hálózatok, Home Gateway kérdések -- mennyiben része ez az IPTV szolgáltatásnak?

Infokom dec IP alapú átvitel hibalehetőségei –Csomag bithibával érkezik – a bithibák jellemzője BER (Bit Error Rate), további jellemzője, hogy mennyire egyenletesen vagy csomósodva fordul elő –Csomag elvész (Packet Loss), további jellemzője, hogy mennyire egyenletesen vagy csomósodva fordul elő – fontos, hogy milyen átlagidőre számítjuk a csomagvesztést (ha ritka és nem csomós) –Csomag késve érkezik (delay, Latency) –A csomag késleltetési ideje ingadozik (jitter) –Csatornaváltás ideje, bekapcsolási idő (Channel change times „zapping times” and startup times)

Infokom dec Csomagvesztés hallható hatásai hangnál Packet loss of audio can be exhibited as dropouts (kimaradás), squeaking (nyikorgás), chirping (frekvencia ugrás), or skipping.

Infokom dec Csomagvesztés látható hatásai képnél With video the characteristic mild result is pixelization or blocking, with stuttering, freeze frame, and STB lockup or rebooting as major examples. For video the degree of impact is also dependent upon the frame of video affected. Since I-frames (IDR frames in MPEG-4) serve as the reference for all frames in a group of pictures (GOP), loss of part or all of an I-frame propagates and can persist for the entire GOP (typically seconds). Similarly, P- and B-frames can be referenced by other frames, such that issues with these being corrupted can also persist but usually to a lesser extent and less long (potentially up to 1 second). The more flexible inter-picture prediction of MPEG-4 can worsen this effect. Packet loss of as little as 1x10-4 (or one lost packet per minute on a MPEG-4 SD program) is generally considered unviewable and one lost packet per hour (or 2x10-6) is considered unacceptable per the DVB standard.

Infokom dec Because the very efficient compression processes, a loss of a single packet can result visible and audible effects including "tiling", frozen frames, retained images and error blocks that remain on the display for several seconds.

Infokom dec FEC alapelve Alapelv: megbecsüli a csomag elvesztések számát és megelőzi azt redundáns adatok küldésével, amelyek lehetővé teszik, hogy a vevő helyreállítsa a hiányzó csomagokat –egy adott darabszámig

Infokom dec. 8.67

Infokom dec FEC és a megbízható kézbesítés A FEC önmaga nem biztosítja a megbízható kézbesítést, hacsak a redundáns csomagok számát nem emeljük a végtelenig De ha megfelelő kódolást választunk, a vevő megmaradt PLR- je tetszőlegesen kicsi lehet az átviteli költségek növekedése árán Ezek a megmaradt elveszési esetek - ha egyáltalán szükséges - kezelhetőek egy ARQ protokoll használatával

Infokom dec Minta közbeszúrás (Interleaving) Pl: 20 ms-os hanganyagok egyenként 160 mintát tartalmaznak Ha egy csomag elveszik, 20 ms-nyi hang kimarad Legyen A és B két egymás után 20 ms-os anyaghoz tartozó mintaállomány 5 ms-es szakaszonként vegyesen készítik el az első csomagot, majd ugyanezt teszik a B és a soron következő C mintakészlet bevonásával Ha kimarad egy csomag, csak 5 ms-es kiesések vannak, ami csak kisebb recsegést jelent

Infokom dec Közbeszúrás

Infokom dec Interleaving This technique distributes the effect of the lost packets in order to reduce the impact on quality. The information of a speech part is distributed in multiple packets. The data units are regrouped in a crossed form before transmission such that they are distributed, and at the receiver they are rearranged in their original form. Thus, instead of losing the whole packet small parts from distributed packets are lost

Infokom dec. 8.72

Infokom dec. 8.73

Infokom dec. 8.74

Infokom dec. 8.75

Infokom dec. 8.76

Infokom dec. 8.77

Infokom dec. 8.78

Infokom dec. 8.79

Infokom dec. 8.80

Infokom dec Artifact Examples (iLBC) Metallic Energy amplitude dive Lost Onset Periodic repetition of unvoiced Ok maskering

Infokom dec Wireless Home Gateway

Infokom dec A felhasználók bármely eszközzel hozzá kívánnak férni a szélessávú szolgáltatásokhoz, ami azt jelenti, hogy valamennyi eszközt bele kell integrálni a szélessávú otthoni hálózatba és a szolgáltatásoknak idomulniuk kell, az egyes eszközök képességeihez. Jó alkalom ez ahhoz, hogy az összes otthoni eszközt a szélessávú otthoni hálózathoz igazodó harmonizált eszközcsaládra cseréljék le. Az új szolgáltatás generáció lehetővé teszi az otthonokban másfajta kijelzők, hangszórók használatát (kiemelkedő minőségű kép- és hang) és új alapokon nyugvó (hálózatról letöltött) műsoranyagok élvezetét. Felajánlható továbbá a felhasználóknak, hogy ezen a rendszeren keresztül megosszák egymással a multimédia tartalmakat.

Infokom dec Meg kell oldani a nem hálózat alapú eszközökkel is valamilyen kapcsolatot (TV készülék, HiFi torony). Lehetnek olyan felhasználók, akik lépésről lépésre térnek át az új generációra. Lesznek olyanok is, akik távolról (szállodából, nyaralóból) is hozzá akarnak férni az otthoni környezethez. Ennek érdekében számos képességet hálózatfüggetlenné kell tenni (könyvtárak, authentikációs eljárások) és egyben eszközfüggetlenné is (pl. bármilyen kijelző alkalmazható legyen).

Infokom dec A home gateway eszköz, az otthoni hálózat és a hálózatba kapcsolt eszközök legyenek távolról menedzselhetők. Tegye lehetővé, hogy az adott eszközök a hozzájuk illeszkedő szolgáltatási platformhoz csatlakozzanak alkalmas szolgáltatási osztállyal vagy szolgáltatásminőséggel. Ismerje fel és hangolja össze az eszközök képességeit. Fogja össze az egyes eszközök képességeit és ezáltal kínáljon jobb integrált otthoni környezetet.

Infokom dec Hálózati hozzáférés és hívásátadás „kétéltű” készülékkel

Infokom dec Hálózati hozzáférés és hívásátadás „kétéltű” készülékkel IMS (IP Multimedia Subsystem) alapon

Infokom dec A kétéltű telefon éltei közötti hívásátadásokon túlmenően a VCC (Voice Call Continuity) át tud tenni egy folyó hívást egészen más eszköznek is. Például egy felhasználó elkezd egy telefonbeszélgetést az asztali számítógépéről az irodájában (packet switched) és át tudja adni a mobiltelefonjának (circuit swithced) megszakítás nélkül és kimehet vele az autójához folyamatosan beszélgetve. A VCC át tudja adni a hívást a legkedvezőbb ágnak: a legolcsóbbnak, a legjobb minőségűnek stb. Mivel a VCC a hívásirányítást jelzésrendszer segítségével vezérli, tehát a média forgalom nem is megy át a VCC szerveren.