VoIP (Voice over IP) Organizzazione del modulo

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1 VoIP (Voice over IP) Rosario. arroppo ruppo di Ricerca in Reti di Telecomunicazioni (Netroup) wwwtlc.iet.unipi.it Organizzazione del modulo Introduzione alla voce su IP Applicazioni li standard Architettura H.323 Architettura IETF SIP Protocollo di trasporto RTP/RTCP Problematiche relative alla Qualità del Servizio (QoS)

2 Introduzione VoIP si prefigge di trasportare su reti IP servizi voce real-time interattivi Funzionalità Centrate sulla rete vs. centrate sui terminali Terminale stupido vs. terminale intelligente Quali le necessità Sviluppo di nuovi servizi da parte di soggetti diversi dall operatore telefonico Costi ridotti» Uso efficiente delle risorse di rete (multiplazione statistica e codificatori evoluti),» estione di una singola tecnologia di rete per servizi telefonici e dati (operatori)» Utilizzo di una singola connessione di rete per servizi telefonici e dati (aziende con VPN dati) Uso efficiente delle risorse di rete nell offerta di servizi multimediali Vantaggi del VoIP Riduzione dei costi tariffazione flat rate (costo fisso della rete Intranet o di accesso a Internet) condivisione degli apparati di rete tra servizi dati e voce uso efficiente delle risorse di rete Semplificazione riduzione degli standard utilizzati nella rete e vantaggi derivanti dall integrazione dei servizi su una sola infrastruttura di rete Consolidazione l utilizzo di un solo protocollo di rete (IP) per tutte le applicazioni permette di ridurre la complessità della rete ed aumentare la sua flessibilità Applicazioni avanzate Sviluppo di applicazioni multimediali. Es. applicazioni e-commerce dove i prodotti possono essere presentati attraverso pagine WEB dove é possibile collegarsi al Call Center per supporto tecnico e commerciale

3 Problemi da affrontare nel VoIP Costi degli apparati Telefoni IP sono ancora costosi (alimentazione separata, non da rete) Qualità della voce Deve essere paragonabile a quella Prestazioni delle reti IP Velocità di risposta della rete, probabilità di rifiuto delle chiamate, di perdita di connessione e di perdita di pacchetti che portano a QoS paragonabili a quella offerta dalla Segnalazione Deve essere trasparente all utente Internetworking fra servizi /VoIP Sviluppo di ateway tra rete IP e Sistemi di gestione, sicurezza, indirizzi e controllo di accesso Classificazioni delle soluzioni Voce su IP IP Telephony Internet Telephony Soluzioni Carrier Class VoIP Soluzioni Enterprise Soluzioni per QoS Aware IP Networks VoN Soluzioni per non QoS Aware IP Networks

4 Applicazioni di VoIP - 1 ateway verso permettono l utilizzo di PC con applicazioni di servizi telefonici PC to Phone - PC to FAX Rete IP ateway Applicazioni di VoIP - 2 VoIP Call Center Directory Server Mail&Fax Server Call Manager & atekeeper Customer HelpDesk DB Rete IP Aziendale ateway Call Agent WWW Server Rete IP Call Agents Customer

5 Applicazioni di VoIP - 3 Collegamenti tra diverse sedi utilizzando Intranet utilizzo della rete dati Intranet per collegamenti tra PBX aziendali PBX ISDN/ PBX VoIP PC Branch Office VoIP PC QoS WAN (Rete IP) Headquarters Applicazioni di VoIP - 4 QoS IP Backbone Palermo Napoli Roma Torino Milano Chiamante Chiamato ITSP - IP Telephony Service Provider CLEC - Competitive Local Exchange Carrier

6 Applicazioni di VoIP - 5 Virtual Private Network aziendale con servizi VoIP PBX ISDN/ PBX VoIP PC Branch Office VoIP PC QoS WAN (Rete IP) Chiamata in ingresso Roma Milano Headquarters Bypass Trasporto del Traffico VoIP Voice Trunks viene sostituito un collegamento che aggrega più connessioni voce con un collegamento con indirizzi IP predefiniti (eliminando i problemi legati alla traslazione degli indirizzi). Es. collegamenti privati tra PBX, rete di accesso dei PBX a, operatori internazionali (e intercontinentali) con carte prepagate Servizio PC-to-PC connessioni voce su IP tramite PC senza passare per la Comunicazione telefonica servizio telefonico classico, in cui le reti attraversate possono essere sia che VoIP

7 Elementi Tecnologici Tecnologia VoIP Componenti Base ateway atekeeper SS7 ateway IP Client Fax server IP PBX Scenari di servizio Corporate services Carrier services Fax services Call center & Web based services li standard 14/07/1998

8 Perché e cosa standardizzare Apparati che siano interoperabili Standard per segnalazione Offerta di servizi connection-oriented su reti IP (servizi sviluppati con paradigma client-server su rete connectionless) Quali sono indirizzo IP e numero di porta UDP o TCP del server di Pippo? Pippo, vuoi parlare con me? Pippo, che media possiamo usare durante la conversazione? Pippo, che codificatori usiamo? Voglio parlare con utente della rete Standard per trasporto dell informazione Sincronizzazione fra codificatore e decodificatore I dati al decodificatore devono essere processati nello stesso ordine con il quale sono stati prodotti al codificatore Che algoritmo di codifica ha prodotto i dati trasmessi? Enti e forum di standardizzazione ITU (International Telecommunication Union) Study roup 16 IETF (Internet Engineering Task Force) Audio/Video Transport (avt) IP Telephony (iptel) Media ateway Control (megaco) Multiparty Multimedia Session Control (mmusic) and Internet Internetworking (pint) Service in the /IN Requesting InTernet Service (spirits) Session Initiation Protocol (sip) Signaling Transport (sigtran) Telephone Number Mapping (enum) ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Tiphon

9 Alcuni standard Trasporto Segnalazione ITU IETF RTP/RTCP H.323 H.CP RTP/RTCP (avt) SIP/SDP (mmusic, sip) MCP (megaco) SS7-IP internetworking (sigtran) H /07/1998

10 Descrizione dello standard H.323 Sistemi di comunicazione multimediale a pacchetto Esso é composto da una serie di protocolli Parte del H RAS, Q.931 H.245 RTP/RTCP Audio/Video codecs li elementi architetturali sono terminale gateway gatekeeper MCU (Multipoint Communication Unit) Stack protocollare H.323 Audio Application Audio Codec : Video Application Video Codec H.261 H.263 R T C P H RAS Chan. System Control H Call Signalling H.245 Control Channel Data Application T.120 Data RTP Q.931 UDP TCP Network Protocol & Network Interface Q.931: utilizzato per la fase di instaurazione e terminazione di chiamata H.245: utilizzato per lo scambio di capabilities tra i terminali RTP: Real time Transmission Protocol RTCP: Real Time Control Protocol RAS: Registration, Admission, Status

11 Architettura di rete H.323 Entità H.323: Terminale - 1 Entità di terminazione su una LAN Supporta comunicazioni real-time bidirezionali con altre entità H.323 Deve avere voce-audio codecs riconoscere i protocolli di segnalazione Q.931, H.245, RAS In maniera opzionale può supportare video codecs trasmissione dati

12 Entità H.323: Terminale - 2 Componenti trattati nella Racc. H.323 Video I/O application Video I/O application Data application Video Codec H.261 H.263 Audio Codec System Control Receive Path Delay H Layer Network Interface User Interface H.245 Control Call Control H RAS Control Entità H.323: atekeeper - 1 Entità opzionale (NetMeeting non lo usa di default) In caso di presenza di gateway il suo uso è fortemente consigliato per effettuare la traslazione da indirizzi E.164 in indirizzi IP Di solito ogni zona viene gestita da un gatekeeper (con altri che fanno da backup) Applicazione software implementata su un PC, in un gateway o in un terminale Zone A Zone B

13 Entità H.323: atekeeper - 2 Funzioni obbligatorie Traslazione degli indirizzi, traduzione da H323ID e E.164 a indirizzi IP e numero di porta dove inviare i messaggi di segnalazione (instradamento della chiamata) Controllo delle ammissioni, gestione dei messaggi ARQ, ACF e ARJ Controllo della capacità trasmissiva, gestione dei messaggi BRQ, BCF e BRJ estione di una zona, conoscenza degli apparati H.323 sotto il suo controllo Funzioni opzionali Elaborazione della segnalazione di chiamata Autorizzazione della chiamata (strategie per autorizzare l accesso al servizio) Allocazione della capacità trasmissiva (strategie) estione della chiamata (conoscenza delle connessioni attive per stabilire stato terminale) Entità H.323: ateway Interfaccia tra reti IP H.323 e reti a commutazione di circuito Si occupa della traslazione di formato per l informazione (Media ateway) per la segnalazione (Signalling ateway) Esempio: gateway IP/N-ISDN Signaling ateway Segnalazione Terminale H.323 Rete IP Terminale H.323 Dati Audio Video Media ateway Terminale H.320 Rete N-ISDN Terminale H.320 ATEWAY

14 Componenti per la gestione di conferenze - 1 Multipoint Controller (MC) Ha il compito d implementare le funzioni di controllo necessarie all interno di una conferenza fra tre o più terminazioni H.323 Deve essere fisicamente implementato all interno di un atekeeper, un ateway, un terminale od una MCU La connessione H.245, necessaria per lo scambio di messaggi di controllo, può avvenire» in maniera implicita, cioè connettendosi con un apparato H.323 capace di ridirigere i messaggi H.245 verso la propria componente MC,» in maniera esplicita, cioè terminando il canale H.245 direttamente con un MCU (Multipoint Control Unit) La funzione di un Multipoint Controller può essere schematizzata in tre passi» ricezione dell elenco delle proprie funzionalità da parte di ciascun terminale coinvolto nella conferenza;» elaborazione delle informazioni ricevute per determinare una modalità di comunicazione (SCM, Selected Communication Mode) che può essere unica per tutti le terminazioni coinvolte nella conferenza o differenziata in base alle capacità di ciascuno» trasmissione della modalità (o le modalità) SCM scelta alle varie terminazioni Componenti per la gestione di conferenze - 2 Multipoint Processor (MP) Riceve flussi di informazioni audio, video e/o dati dalle singole entità di terminazione della conferenza (ibrida o centralizzata), li processa e li manda a tutte le entità di terminazione Deve avere funzionalità di commutazione (switching) e di miscelazione (mixing)» Commutazione Video, consiste nel cambiare il flusso video che viene spedito a tutti i partecipanti» Miscelazione Video, rappresenta la formazione, da più sorgenti video, di un flusso unico di informazioni che viene spedito ai terminali partecipanti alla conferenza» Miscelazione Audio, implica la decodifica dell audio in ingresso in segnali lineari (PCM o analogici), la combinazione lineare dei segnali e la codifica audio del segnale risultante in un formato appropriato Il componente MP può eliminare o attenuare alcuni dei segnali di ingresso, allo scopo di ridurre il rumore o i segnali indesiderati

15 Componenti per la gestione di conferenze - 3 Multipoint Control Unit (MCU) Terminazione H.323 in grado di fornire supporto ad altre terminazioni in conferenze multiutente. Esso è composto da un Multipoint Controller (MC), e opzionalmente può avere uno o più Multipoint Processor (MP) MCU 1 MCU 2 MCU 3 MC MC MP MP MC MP Terminale 1 Terminale 2 atekeeper 1 atekeeper 2 MC MC MC MP atekeeper 3 LAN MC MC MP MC MP MC ateway 1 ateway 2 ateway 3 MCU 1 MCU 2 Componenti per la gestione di conferenze - 4 La conferenze possono essere Centralizzate, MCU gestisce la segnalazione (MC) e le informazioni (MP) Decentralizzate, MCU gestisce solo la segnalazione, mentre le informazioni sono scambiate in maniera multicast direttamente tra i terminali (assenza di MP) Ibride con audio (video) centralizzato, in questo caso il video (audio) viene scambiato in maniera multicast direttamente tra i terminali (assenza di MP), mentre l audio (video) é gestito dal sottosistema MP Miste, con partecipanti che operano in modo centralizzato, altri in modo decentralizzato

16 Indirizzi in un sistema H.323 Indirizzo di rete (Network Address) Identifica univocamente l'entità H.323 all'interno della rete IP (qualora si utilizzasse un protocollo di rete diverso, dovremmo considerare l indirizzo di rete specificato da questo) Alcune entità possono condividere lo stesso Network Address Identificatore TSAP (Transport Address Service Access Point) Identifica un canale d informazione, con esso è possibile multiplare più canali su una singola entità H.323 condividendone lo stesso Network Address Nelle reti IP, gli identificatori TSAP coincidono con i consueti numeri di porta del protocollo di trasporto usato (TCP o UDP) li identificatori TSAP possono essere preassegnati staticamente da una qualche autorità internazionale o essere assegnati dinamicamente durante la fase di apertura della chiamata L unione del Network Address e del TSAP di una certa entità si indica come Transport Address. Pseudonimo (Alias Address) li Alias sono un modo alternativo e più facile da ricordare rispetto al Transport Address, per indirizzare una terminazione Ad ogni Alias corrisponde un unico Transport Address, mentre ad un Transport Address possono corrispondere più Alias li Alias devono essere unici all'interno di una Zone

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