Voice Over IP System Engineer:Mehmet KARA Tel: System Engineer:Mehmet KARA Tel:

34 Page 2 Computer Media Telecom Streaming Audio Video on Demand Interactive Video Television Distribution Internet Access Electronic Mail Multimedia Real Time Images Mobile Computing ISDN Services Video Telephony Wide Band Data Services Endüstrilerin Yönü Wide band Services High speed Services Personal Services IP

34 Page 3 Network Landscape Core/Backbone(Infrastructure)Core/Backbone(Infrastructure)Edge(Region)Edge(Region)Access(Branch)Access(Branch) Central Office Branch Office ClusterCluster LAN/WAN (Interworking) FR/ATMFR/ATMIP/FRIP/FR LANLANLANLAN IPIPATM/SDHSwitchingATM/SDHSwitching

34 Page 4 WAN Leased Line 384 Kbps ACCESS V.32bis 14.4 Kbps LAN Ethernet & Token Ring 10 Mbps & 4 Mbps PC ISA 133 Mbps Darboğaz nerde? 1980 öncesindeki yapılar  PC ağları oluşturuluyor  LAN traffiği büyümeye başlıyor, küçük bir wan kullanımı

34 Page 5 WAN E3 34 Mbps ACCESS V Kbps LAN Ethernet & Token Ring 10 Mbps & 16 Mbps PC ISA 133 Mbps Darboğaz nerde? 90’ lı yılların başındaki yapılar  World Wide Web’in patlaması, backbone’ları tehdit ediyor  Multimedya ihtiyaçarı ile bus hızları paralellik gösetrmiyor  Erişimler PSTN üzerinde yapılmaya devam ediliyor

34 Page 6 WAN STM Gbps ACCESS ISDN or Leased Line Mbps LAN Fast Ethernet 100 Mbps Darboğaz nerde? Corporations, in the late 90’ların sonundaki yapılar  Erişim hızı büyük önem taşıyor  Access speeds are a big concern  Yeniden düzenlemeler yeni yeni zpazarlar açıyor PC PCI 1 Gbps

34 Page 7 WAN DWDM 80 Gbps ACCESS xDSL & Cable to 8 Mbps LAN Gigabit Ethernet 1 Gbps PC PCI 1 Gbps ? Darboğaz nerde? 2000’lerin başındaki yapılar

34 Page 8 DeğişimDeğişim kbpsk/Mbps M/GbpsGbps Early 90’s Legacy SDH ATM PPP/ Ethernet Frame Relay SS7 ISDN X.25 00’s ATM PPP/ Ethernet Frame Relay SS7 xDSL ISDN ATM SDH Late 90’s ATM PPP/ Ethernet ATM SDH Legacy X.25 SS7 ISDN Frame Relay

34 Page 9.1K 1K 33.6 kbps 512 kbps 2 Mbps (E1) 8 Mbps (E2) speed Cost per node (US$) V.34 ISDN Frame Relay ATM 2.49 Gbps (OC48/ STM16) Taşıyıcı Protocol karşılaştırmaları X kbps 34 Mbps (E3) xDSL 51.8 Mbps (OC1/ STM0) 1.0 Gbps 10 3 BT 100 Mbps (10 2 BT) 80 Gbps (DWDM) 10 Mbps (10 1 BT) 10K 100K 10 1 BaseT 10 2 BaseT 10 3 BaseT SDH

34 Page 10 Veri Haberleşmesi Trendleri

34 Page 11 Protocol Comparison Types ATM Frame Relay Ethernet AdvantagesDisadvantages Geniş ağları destekler Etkin başlığa sahip Hızlı donanım anahtarlama Tümleşik QoS Desteği Yüksek band genişiği desteği Multimedia desteği Etkin başlık Düşük maliyetli kullanım Değişik QoS hizmetleri Mükemmel IP/ATM bütünleşmesi Belirelenbilir gecikeme Düşük maliyetli kullanım Güçlü bilgi tabanı Dinemik yeniden yönlendirme yetenekleri Basit tasarım ve gerçekleştirme Yönetimi zor Kullanımı zor Düşük hızlarda etkisiz Lan trafiginde etkisiz Yüksek maliyet Sınırlı band genişliği desteği Sınırlı elde edilebilirlik Hatalı düğüm=kayıp bağlantı ISDN/PSTN backup ihtiyacı Ağ geniş ise yapı kompkeks Belirsiz gecikme Güvenilirlik düşük Etkisiz başlık QoS desteği yok Düşük utilizasyon

34 Page 12 Meshed (Ideal: IP) Star (Ideal: Frame Relay) Hangi protokolü kullanmalıyız?  IP (Connectionless)  Ağ bilgisi sınırlı ise ideal  FR yoksa ideal (PPP)  Esnek erişim public IP, PSTN veya ISDN  Etkinlik ve band egnişliği önemli değilse iyi  FR (Connection Oriented)  Paket ses için ideal – Düşük başlık ve band genişiği  IP’den daha fazla QoS  Gecikme ve titreşim IP’den az  ATM (Connection Oriented)  Eğer backbone ATM ise ATM’yi erişim protokolü olarak kullanmayı düşün (Fakat minimum E1)  En iyi QoS  En iyi multimedia Meshed & Star (Ideal: ATM)

34 Page 13 FR PAYLOAD to 4096 Byte 2 Byte Header 2 Byte Flag 2 Byte FCS Flag 1 Byte = Overhead (OH) Karşılaştırması  IP - Her pakete 40 bytes OH ekler  Ethernet yükü – 3% başlık (1518 byte IP packet)  Real-time yükü – 38% Overhead (64 byte packet)  FR - her pakete 6 bytes OH ekler  Ethernet yükü – 0.4% başlık (1518 byte IP packet)  Real-time yükü – 8% başlık (64 byte packet)  ATM - Her pakete 5 bytes OH ekler  Ethernet yükü – 17% Overhead (1518 byte IP packet)  Real-time yükü – 10% Overhead (48 byte packet) ATM PAYLOAD is 48 Byte 5 Byte Header IP 20 Byte IP Header PAYLOAD to 1518 Byte 20 Byte TCP Header

34 Page 14 Ses Standartları Müşteriler şunu Anlamalı  Sıkıştırma ses sinyallemesinden bağımsız Bir ağdan diğerine geçiş kullanılabilirliği artırır  eg. VoFR  VoIP ITU G.729  8:1 8 Kbps ITU G  12:1 5.3 Kbps or 6.3 Kbps voice streams. PBXVanguardRouter G.723FRG.723UDPIP PSTN PC Phones Vanguard Router IP Frame Relay Vanguard Router

34 Page 15 Voice - Mean Opinion Score  ITU-T P.85 ses kalitesini ölçer bunuda müşterilere cümlerler dinleterek yapar (1-5)  Sonuçlar ortalama bir değere ulaştırılır bu Mean Opinion Score (MOS)  FRF.11 (Frame Relay Forum) G.729 yanında ADPCM (G.727) de destekler Excellent (5) Good (4) Fair (3) Poor (2) Bad (1) Kbps G.729 (MOS 4.2) PCM (MOS 4.4) ADPCM (MOS 4.2) G (5.3 kbps) (MOS 3.5) G (6.3 kbps) (MOS 3.98) Better Worse MOS

34 Page 16 Ses Sıkıştırması Sıkıştırmasız Sıkıştırmalı G – 5.3 K bps7 200 bps G – 5.3 KB bps6 230 bps G – 6.3 K bps8 260 bps G – 6.3 KB bps7 230 bps G.729.A – 8 K bps bps G.729.A – 8 KB bps9 800 bps IPUDPRTPVoice Payload Ip başlık sıkıştırmasız IP başlık sıkıştırmalı RTP Comp Voice Payload Ses Sıkıştırma Modları Toplam band genişliği gereksinimleri

34 Page 17 E Mbps Delay = (1518 bytes) (8 bits)/2.048 Mbps = 5.9 milliseconds Serileştirme gecikmesinin etkileri  Serileştirme Gecikmesi Packet Size (bits)  = ———————— Link Speed (bps)  Serileştirilmiş bir 1518 Byte  Ethernet Frame’in karşılaştırılması  64 kbps bağlantı da ses uygulaması  ses paketini göndermeden önce  yaklaşık 200 ms beklemek zorunda  Mbps bir ses uygulamsı  bir ses paketini göndermeden  önce yalnızca 6 millisaniye  beklemek zorunda 64 Kbps Link Delay = (1518 bytes) (8 bits/byte)/64 kbps = 190 milliseconds

34 Page 18 Ses üzerindeki seri gecikme link üzerinde ne kadar boş bandwith olduğuna bağlı  Ses paketleri ağa girer girmez diğer paketler bekler WAN bağlantısı (Ör: FR veya PPP) Evet ses veriyi etkileyebilir PBX Vanguard Router Veri ses Ses veriyi etkileyebilir mi? The Good News:  Eğer yeterince WAN bandwith varsa sesin veri üzerindeki etkis oldukça az olur.  512 Kbps erişim bağlantısı seri gecikmeyi endişesini ortadan kaldıracaktır D3 V3 D2 V2V1 D1

34 Page 19 Jitter Buffer  Ses hazır olduğunda ses kartı A telefonundan 30 ms’de bir ses paketi üretir.  Eğer router B’de jitter buffer 100 ms’ye ayarlanmışsa  Değişken gecikmeyi kompanze edebilemk için ilk paketi 100 ms geciktirir.  Router B ses hazır olduğunda telefon B için 30 ms’de bir sespaketi alır.  Eğer alınacak bir paket yoksa router bir cevap üretir. Router A Telephone A Router B Telephone B D1D2 V3V2V1 D1 V3V2V1 D2 V3D1V2D1 V1D1

34 Page 20 Received with Variable Delays (Jitter) Transmitted Continuous Bit Stream Fragmentation (FRF.12)  Fragmentation Jitter’I azaltır  Kalan jitter routerin jitter bufferinde kompanze edilir.  Link Fragmentation and Interleaving (LFI)  Eğer bir ses trafiği dedekte edildiği zaman paket fragmantasyonu aktive edilir  Büyük data paketlerinin parçalanması decikmeyi azaltır D1D2 V3V2V1 D1 V3V2V1 D2 V3D1V2D1 V1D1

34 Page 21 Backbone Node Memory Buffer Memory 80% Multi-Media & Jitter Jitter alıcının bufferine giren her hangi iki paket arasındaki gecikme olarak hesaplanır  50 den 150 ms’ye kadar olan jitter gecikmesi kabul edilebilir.  Dinamik jitter ayarlaması kaliteyi optimize eder. Kabul edilebilir Ses Kalitesi  Paket kaybı  5% paket kaybı kabul edilebilir.  Kabul edilemez paket kaybı %15  paket kaybından başlar.  Yayılma Gecikmesi  150 ms civarında kulak tarafından algılanabir  Anlaşılmamam 400ms’de başlar.

34 Page 22  Uluslar arası telefon çağrıları (Trans-Atlantic separated by 6,000 km)  PSTN network round trip gecikmesi 40 ms.  Uydu Haberleşmelerinde (Geo-orbit separated by 36,000 km)  Round trip delay 240 ms  Circuit switching çevreler  İletim gecikmesi  Packet switching environments  İletim gecikmesi, clock hızı ve paket işleme gecikmeleri Local Loop Backbone Local Loop Light Speed!

34 Page 23 !!!! QOS mekanizmaları ağın bir noktasından diğer noktasına kabul edilebilir bir kaliteyi sağlayacak imkanları ağ yöneticisine veya servis sağlayıcıya veren mekanizmalardır Hatırlatma : QoS eksik tasarlanmış bir ağı kompanze edemez! Quality of Service Tanımı

34 Page 24 Niçin QoS’e ihtiyazcımız var  Farklı veri tiplerinin değişik ihtiyaçları var  StreamingBroadcast voice, video, music  InteractiveVoice and video  Real-timeVersus non-real time  TransactionsLarge volume of small packets  File TransfersLarge volume of large packets  Webvolume of packets, multiple sessions  TelnetLarge volume of small packets  Variable sized packets, can tolerate delay  FaxLimited tolerance for compression  SNATime out issues  Data is bursty  QoS yalnızca ses paketlerini önceliklendirmesini sağlamaz kritik uygulamlaların daha hızlı iletimini sağlar (Ör:SNA)  Ses sıkışıklığı ve Paket kaybını kabul etmez

34 Page 25 VoIP ve Public Switching

34 Page 26 VoIP ve Public Switching

34 Page 27 VoIP ve VoFR

34 Page 28 VoIP ve VoFR

34 Page 29 VoIP ve VoFR