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Voice over IP Vortrag im Fach Anwendung Rechnernetze von Stephan Feyerabend.

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Präsentation zum Thema: "Voice over IP Vortrag im Fach Anwendung Rechnernetze von Stephan Feyerabend."—  Präsentation transkript:

1 Voice over IP Vortrag im Fach Anwendung Rechnernetze von Stephan Feyerabend

2 2 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Gliederung Einführung Sprachübermittlung H.323 Komponenten H.323 Standard Quality of Service SIP Quellenangabe Quelle: aeinformatik.ch

3 3 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Voice over IP integrierte Infrastruktur von Sprach- und Datenkommunikation Grundlage dieser Zusammenführung ist das Internetprotokoll (IP) Sprache wird komprimiert, in IP - Datenpakete verpackt und über Netzwerk transportiert

4 4 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Begriffsklärung IP-Telefonie: wenn die IP-Technik auch im Endgerät eingesetzt wird. Internet-Telefonie: wird allgemein als das Telefonieren mittels Voice over IP über das Internet bezeichnet.

5 5 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Telefon- und Datennetz in der Vergangenheit stets als getrennte Welten

6 6 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Voice over IP ein Telefoniedienst im Datennetz

7 7 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Vorteile: –nur noch eine Netzwerktechnik erforderlich –Gebühreneinsparungen –höhere Flexibilität –keine Festlegung auf einen bestimmten Hersteller –neue Anwendungen (z.B. Click-to-Dial) Quelle:

8 8 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Einführung Nachteile (Bedenken): –Beweis der Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit –Sprachqualität –der Mensch –Spam über Internet-Telefonie (SPIT)

9 9 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Sprachübermittlung Analoge Sprachübermittlung Wandlung der Schallwellen mittels Mikrofon Übertragung Erzeugung der Schallwellen mittels Lautsprecher Digitale Sprachübermittlung Pulse – Code – Modulation (PCM) Abtastung der analogen Sprachamplitude mit (f= 8 kHz) im Sprachbereich von 300 – 3400 Hz 256 Werte = 8 bit bei Abtastrate 8 kHz 64 kbit/s Quelle:

10 10 IP – Netz (Intranet, Internet) Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Sprachübermittlung Grundlegende Übertragung A/D WandlungKompression Paketierung IP Jitter Buffer DekodierungD/A Wandlung Jitter Buffer notwendig im paketorientierten Netz sammelt und ordnet die Pakete

11 11 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Sprachübermittlung Grundlegende Standards (H. 323) zur Audio Codierung – Codecs (eine Auswahl) Codec Bitrate in kbit/s MOSEinsatz Paket in ms G ,4ISDN10 G ,33,9 Videotelefonie VoIP 30 G ,2VoIP10 G.729A83,9VoIP10

12 12 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Sprachübermittlung Voice Activity Detection (VAD) kann mind. 50% der Bandbreite einsparen Messung der Sprachstärke Entscheidung über Verpackung in IP-Pakete Überhang von 200 ms Problem: starke Hintergrundgeräusche Abschaltung der VAD-Funktion künstliches Rauschen (Comfort Noise) Echo Unterdrückung Echoentferner im digitalen Signalprozessor implementiert bei IP-Softphones mittels Software realisiert

13 13 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Komponenten Der Gatekeeper meist in Gateways oder IP-PBX integriert eine IP-Netzwerkzone ein Gatekeeper ein Gatekeeper unterstützt drei Hauptaufgaben: –Adressumwandlung –Zugriffskontrolle –Bandbreitenkontrolle zusätzliche Aufgaben –Benutzeridentifizierung und Berechtigungen –Erfassung von Abrechnungsdaten –Zugriff auf X Verzeichnisdienste BenutzerRufnummerIP AdresseStatusBandbreite Maier Offline64 kbit/s Schulze Offline64 kbit/s Schmidt Offline64 kbit/s ……………

14 14 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Komponenten Das H.323 Gateway ist die Hard- und Software, die verschiedene Netzwerke miteinander verbindet übermittelt Nachrichten zwischen Rechnernetzen (Protokollkonverter) Verbindung von Sprach- und Datennetzen Zuständig für: Jitter-Buffer, Laufzeitoptimierung, Echounterdrückung u. a. Übersetzungsfunktionen werden im H.246 Standard beschrieben zur IP-Netzwerkseite unterstützt es H.225 (Gesprächsaufbau) und Q.931 (Verbindungstrennung) kann entfallen, wenn keine Verbindung zum klassischen Telefonnetz erforderlich ist

15 15 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Komponenten Die Multipoint Control Unit (MCU) unterstützt IP-Telefonie-Konferenzen ermittelt die Sprachverarbeitungsfähigkeiten der beteiligten Endgeräte entscheidet über den zu verwendenden Codec Quelle:

16 16 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard H.323 allgemein: gehört zur Familie der H.32x ITU-Standards besitzt starke Ähnlichkeit mit H.320 (ISDN) Version 3 (1999) regelt die Datenübertragungen in Audio-, Video- und Datenkonferenzen über Netzwerke, die keine bestimmte Dienstqualität (QoS) garantieren können. herstellerunabhängiger Standard soll die Kompatibilität zwischen Produkten verschiedener Hersteller gewährleisten Schicht 1 PHYSIK LINK IP UDPTCP RTP/RTCP Audio Codecs Video Codecs RASH.245Q.931T.120 Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 H.323 {

17 17 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard Die Empfehlung H.225 Übertragung zahlreicher Kontroll- und Steuerinformationen umfasst die Anrufsignalisierung (Q.931) und RAS –Registration Admission Status (RAS) dient zur Kommunikation mit Gatekeeper: Registrierung Erlaubnis –Anrufsignalisierung Q.931: Durchführung von Verbindungsaufbau und –abbau ähnlich der ISDN-Signalisierung über D-Kanal Quelle:

18 18 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard weiter Spezifikationen Audio Codecs (G.711, G.723, … ) Video Codecs (H.261, H.263) T.120 für Datenkonferenzen (z.B. Filetransfer) Real Time Protocol (RTP), dient dem Ende-zu-Ende-Transport von Echtzeitdaten –Pakettypenbezeichnung –Reihenfolgennummerierung –Zeitstempel –Überwachung der Paketablieferung H.235 Sicherheit –Authentisierung, Verschlüsselung H.450 Zusatzdienste –Beispiel: H Anklopfen H.246 Übersetzungsfunktion eines H.323 Gateways vom paketorientierten Netz zum leitungsvermittelten Telefonnetz

19 19 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard H.323 über IP basierte Netzwerke Internet Protokoll (IP): –jedes Datenpaket erhält vollständige Adressinformation –keine Information über die Vollständigkeit und Reihenfolge der Datenpakete verbindungslose Zustellung Schicht 1 PHYSIK LINK IP UDPTCP RTP/RTCP Audio Codecs Video Codecs RASH.245Q.931T.120 Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 H.323 {

20 20 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard H.323 über IP basierte Netzwerke Transmission Control Protocol TCP: –Sitzung zwischen Hosts mittels 3-Wege-Handshake wird aufgebaut –Daten werden in Segmenten übertragen und der Empfang durch ACK bestätigt –wenn kein ACK Segment wird erneut gesendet verbindungsorientierte Zustellung wird zur zuverlässigen Einrichtung eines Anrufs von VoIP benutzt Schicht 1 PHYSIK LINK IP UDP TCP RTP/RTCP Audio Codecs Video Codecs RASH.245Q.931T.120 Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 H.323 {

21 21 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard H.323 über IP basierte Netzwerke User Datagram Protocol UDP: –Ankunft der Datagramme und Reihenfolge nicht garantiert verbindungslose Zustellung wird bei VoIP zur Übertragung des eigentlichen Sprachverkehrs benutzt niedrige Verzögerungszeit ( unter 150 ms) wichtiger als die zuverlässige Übertragung Schicht 1 PHYSIK LINK IP UDP TCP RTP/RTCP Audio Codecs Video Codecs RASH.245Q.931T.120 Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 H.323 {

22 22 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 H.323 Standard Fazit H.323 setzt TCP und UDP ein für T.120 und Q.931 wird TCP verwendet für Audio-, Video- und Echtzeitdatenübertragung sowie RAS wird UDP eingesetzt für Multipointkonferenzen setzt H.323 UDP, IP-Multicast und RTP ein bei der verbindungslosen Echtzeitdatenübertragung über UDP wird das Zusammensetzen der Daten in höhere Protokollebene verlangt RTP mit Sequenznummern, Zeitstempel und einem Jitter Buffer Quelle: magazine.web.de/de/themen/

23 23 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Quality of Service Motivation Echtzeitdaten müssen beim Transport durch das Netzwerk Priorität erhalten Prinzip Best Effort Sprachdaten erhalten im LAN/WAN durch Switches/Router eine Priorität vor anderen Daten Quelle:

24 24 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Quality of Service Realisierung Class of Service (CoS) –bezeichnet die Etikettierung der Datenpakete in verschiedene Prioritätsklassen Quality of Service (QoS) –Dienstqualität –etikettierte Pakete werden in unterschiedlich priorisierten Warteschlangen durch aktive Netzwerkelemente (Switches, Router) geleitet Quelle:

25 25 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Quality of Service Möglichkeiten zur Qualitätssicherung (eine Auswahl) Prioritätsentscheidung kann auf Grundlage der Headerinformationen aus den Schichten 2 bis 4 des OSI Referenzmodels erfolgen. Schicht 2: VLAN Tag im Layer-Two-Header, Feld User Priority mit 3 bit (8 Stufen) Schicht 3: –IP-Precedence, Nutzung des Type-of-Service-Bytes (ToS) im IP-Header –Divserv, Erweiterung des ToS-Feld mit einem DS-Feld 64 Möglichkeiten Schicht 4: –Layer 4 Switching, Weiterleitungsentscheidung zusätzlich auf der Basis von TCP-/UDP- Anwendungsportnummern –UDP Medienströme in VoIP-Netzwerken benutzen einen dynamischen Portbereich von bis 32767

26 26 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 SIP SIP (Session Initiation Protocol) oder H.323 alternativer Signalisierungsansatz gegenüber dem H.323 Standard im H.323 wurden traditionelle Ansätze der leitungsvermittelten Netzwerke übernommen SIP soll die Möglichkeiten des Internets nutzen, anstatt Altlasten aus der herkömmlichen Telefonie zu verwenden Gemeinsamkeit ist die Verwendung von RTP zur Echtzeitdatenübertragung ATMEtherntV.34 IP UDPTCP RTP H.323 AudioVideo SIP AudioVideo

27 27 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 SIP Adressierung –URL, in Form von: bietet die Möglichkeit des Abblockens nicht autorisierter Verbindungsversuche –SIP ist stark an HTTP angelehnt (Requests, Client, Server, Respons), aber ein eigenständige Protokoll Funktion –SIP ist ein Anfrage-Antwort-Protokoll, das mit Anfragen von Clients und Antworten von Servern arbeitet –Anfragen können auf jedem Transportprotokoll wie UDP, SCTP oder TCP verschickt werden Quelle:

28 28 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Quellenangabe VoIP Basics, Die Grundkonzepte des Voice over Internet Protocol J. Schlembach Fachverlag (ISBN ) ct 2/ econf.switch.ch magazine.web.de/de/themen

29 29 Hochschule Merseburg Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften Geusaer Straße Merseburg Stephan Feyerabend 03PHT2 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Quelle: magazine.web.de/de/themen


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