Ch 11 QoS & IP Telephony

utg

CPE 426 Computer Networks

Chapter 11:

PART IV in Textbook

Text Chapter 28: NW Performance

(QoS and DiffServ)

Text Chapter 29: IP Telephony

TOPICS

„

Chapter 28 (Only Selected Topics)

„

28.2 Performance Measurement

„

28.3 Latency or Delay

„

28.4 Throughput, Capacity and Goodput

„

28.5 Understanding Throughput and Delay

„

28.6 Jitter

„

28.7 Relationship Between Throughput and Delay

„

28.8 Measuring Delay, Throughput and Jitter

„

28.9 Passive Measurement, Small Packet and Netflow

„

28.10 QoS

„

28.11 Fine-Grain and Coarse-Grain QoS

„

28.12 Implementation of QoS

„

28.13 Internet QoS Technologies

„

Breaks

„

Chapter 29 (Only Selected Topics)

„

Real-Time Transmission

„

Delay and Jitter

„

RTP

„

IP Telephony

„

Signaling

„

IP Telephone System Components

„

Protocol and Layering

„

H.323

„

SIP

„

Telephone Number Maping

28.2 Performance Measurements

„ การใช้คําว่า Low-Speed Network หรือ

High-Speed Network ไม่เพียงพอต่อการบ่ง

บอกการทํางานของม ัน เนื่องจาก Network

Technologies เปลี่ยนเร็วมาก

„ Low-Speed ปัจจุบัน เป็น High-Speed เมื่อ 2-3 ปีก่อน

„ ต ัวว ัด Performance หล ักๆที่ใช้มีสามต ัว

„ Latency(Delay) เป็นตัววัดเวลาที่ต ้องใช ้ในการส่งข ้อมูล

ผ่าน Network

„ Throughput(Capacity) เป็นตัววัดจํานวนข ้อมูลที่ส่งได ้

ในหนึ่งหน่วยเวลา

„ Jitter (Variability) เป็นค่าการเปลี่ยนแปลงของค่า

Delay และระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลง

28.3 Latency or Delay

„ สามารถแบ่งออกได้เป็น

„ Propagation Delay

„ เวลาที่สัญญาณต ้องเดินทางผ่าน Transmission

Medium ขึ้นอยู่กับความเร็วของสัญญาณและ

ระยะทางที่ส่ง

„ Access Delay

„ เวลาที่ใช ้ในการ Access Medium ยกตัวอย่างเช่นใน

LAN ที่ใช ้ CSMA/CD หรือใน WLAN ที่ใช ้ CSMA/CA

„ Switching Delay

„ เวลาที่ใช ้ในการส่งผ่าน Packet ในอุปกรณ์ Switch หรือ Router (เวลาที่อุปกรณ์ต ้องใช ้ในการ Process Packet)

Latency or Delay

„ สามารถแบ่งออกได้เป็น(2)

„ Queuing Delay

„ เวลาที่ต ้องรอใน Queue ก่อนที่จะถูกส่งออกไป

„ ขึ้นอยู่กับความยาวของ Queue

„ ค่านี้เป็นตัวกําหนดค่า Delay ใน Network

„ Server Delay

„ เวลาที่ Server ใช ้ในการตรวจสอบการร ้องขอและ

คํานวณการตอบสนอง

„ Serialization Delay

„ เวลาที่ต ้องใช ้ในการส่ง Packet ขึ้นกับ Data Rate และความยาวของ Packet

Latency

Serialization Delay

Propagation Delay

Switching Delay

Queuing Delay

28.4 Throughput, Capacity and

Goodput

„

Capacity

„

เป็นค่า Data Rate ของการส่งข ้อมูล และแสดงจํานวน Data ที่

สามารถส่งได ้สูงสุด วัดเป็น bps

„

Throughput

„

เป็นจํานวน Data ที่ส่งได ้จริงผ่าน Network วัดเป็น bps (ไม่รวม

Retransmission)

„

บางทีวัดเป็น Percent ของ Capacity เรียก Utilization

„

ค่านี้ปกติจะน ้อยกว่า Capacity ขึ้นอยู่กับการทํา Flow Control

„

Goodput

„

เป็นจํานวน Data จาก Application Layer ที่ส่งได ้จริงๆ โดยตัด

Overhead เช่นส่วน Header ของแต่ละ Layer ออก และไม่รวมส่วน

Control Information, Support Protocol, Handshake, Congestion และ Retransmission

„

ต่างจากค่า Throughput ซึ่งจะรวมส่วนของ Overhead ด ้วย

28.5 Throughput and Delay

„ Propagation Delay เป็นต ัวกําหนดเวลาที่แต่

ละ Bit จะเดินทางใน Network จากต้นทางไป

ถึงปลายทาง

„ Throughput กําหนดจํานวนบ ิตที่สามารถว ิ่ง

ผ่าน Network ได้ในแต่ละเวลา

„ เราสามารถซื้อ Throughput เพ ิ่มได้ แต่ไม่

สามารถจ่ายเงินเพิ่มเพื่อลดค่า Delay ได้

„ ส่วน Queuing Delay เป็นเวลาที่ต้องรอใน

Queue ของ Switch/Router ก่อนที่สามารถ

จะส่งข้อมูลได้

28.6 Jitter

„ ค่านี้มีความสําค ัญในกรณีที่เราต้องส่ง Real-Time Voice หรือ Video

„ คือการเปลี่ยนแปลง หรือค่า Variance ของค่า

Delay

„ ปกต ิการส่ง Real-Time Data จะมีต ัว Buffer ชื่อ Jitter Buffer ป้องก ันการผ ันแปรของเวลา

ที่ข้อมูลมาถึง

„ ถ ้าค่า Jitter สูงจะทําให ้ Buffer ว่าง หรือ Overflow และ

เสียงจะขาดหายหรือภาพจะกระตุก

„ วิธีแก ้คือใช ้ Buffer ขนาดใหญ่ขึ้น แต่มีข ้อเสียคือจะเกิด

Delay ใน Buffer สูง และมันจะไม่เป็น Real-Time อย่าง

แท ้จริง

Jitter

„ Real time Application เช่น Audio หรือ

Video ต้องการร ับข้อมูลอย่างต่อเนื่องและตาม

กําหนดเวลา

„ Jitter ทําให ้ข ้อมูลบางส่วนมาถึงในเวลาที่ช ้าเกินกําหนด

ที่จะต ้องแสดงผล ทําให ้คุณภาพลดลง

„ แม ้ว่า Network จะมี Delay ตํ่า แต่ค่า Jitter สูง จะสู ้

Network ที่มี Delay ปานกลาง แต่ Jitter ตํ่าไม่ได ้

เพราะ Delay แสดงเพียงค่าเฉลี่ยแต่ Jitter แสดง

Variance (Standard Deviation)

„ การจ ัดการก ับ Jitter

„ ใช ้ Isochronous Network (Circuit Switching

Network)

„ ใช ้ Protocol ในการช่วยจัดการกับ Jitter

„ Real-Time Protocol + Jitter Buffer

28.7 ความส ัมพ ันธ์ระหว่าง Delay

และ Throughput

„

สามารถอธิบายโดย Queuing Theory (CPE332)

„

ถ้าให้ u เป็นค่า Utilization เราจะได้ค่า Delay, D

ด ังนี้

2000

0

D

D =

1800

1− U

1600

1400

U = 5

.

0 ⇒ D = 2 0

D

1200

1000

800

D0 คือ Delay ในกรณีที่

600

Network Idle

400

200

00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

ความส ัมพ ันธ์ระหว่าง Delay และ

Throughput

„ ค่า Delay-Throughput Product

„ เป็นจํานวนของ Bit ที่ว ิ่งผ่าน Network

ในเวลาใดเวลาหนึ่ง

„ Bits in Network = D x T (sec. x bit/sec.)

28.8 การว ัดค่า Delay, Throughput

และ Jitter

„

การว ัดค่า Throughput และค่า Jitter ทําได้ไม่ยาก

โดยการส่ง Packet ติดต่อก ัน และจ ับเวลาว่าส่งข้อมูล

ได้เท่าไร และแต่ละ Packet ที่ไปถึงห่างก ันเท่าไร

„

อาจจะใช ้ Protocol Analyzer ช่วยในการคํานวณ เช่น Sniffer, Ethereal หรือ Wireshark

„

Delay จะว ัดยากกว่า เพราะต้องจ ับเวลาที่ส่ง และที่ร ับ

„

หมายถึงเครื่องส่งและเครื่องรับต ้อง Synchronization กัน

„

Protocol Analyzer ต ้องมีอุปกรณ์เสริมช่วย บางตัวจะทําไม่ได ้

„

เราอาจจะวัดค่า Round Trip Time แทน เช่นใช ้การ ‘Ping’

„

ค่าที่ว ัดได้เหล่านี้ ค่อนข้างจะซับซ้อน

„

Network เป็น Asymmetric

„

Network มีการเปลี่ยนสถานะค่อนข ้างเร็ว

„

การวัดค่าจะ Load Network และทําให ้ค่าเปลี่ยน

„

Traffic ใน Network ปกติจะมีลักษณะ Burst

28.9 Passive Measurement,

Small Packet and Netflow

„ การว ัดแบบ Active เราต้อง Inject

Traffic ลงใน Network อาจจะทําให้ค่า

เปลี่ยน

„ เราสามารถเลือกใช้ว ิธีการว ัดแบบ

Passive คือ Monitor Network และน ับ

จํานวน Packet ที่ผ่าน

„ เทคนิคที่นิยมคือ ‘Netflow’

„ Router จะสุ่มตัวอย่าง Packet จากนั้นจะ

วิเคราะห์ข ้อมูลจากตัวอย่างนั้น

Quality of Service (QoS)

„ เป็นการออกแบบ Network ที่สามารถให้ระด ับ

ของการให้บริการแก่ผู้ใช้

„ ผู ้ใช ้สามารถเลือกบริการตามความเหมาะสม

„ Real-Time Voice/Video

„ Web Service

„ E-Mail

„ Internet IPv4 เป็น Best Effort ไม่มี QoS

เนื่องจาก IP Network เป็น Datagram

„ QoS Mechanism ได ้ถูกนํามาใช ้กับ IPv6 ก่อน ต่อมา

ภายหลังเมื่อ IPv6 ยังไม่ได ้รับความนิยม จึงมีการนํา

Mechanism เหล่านี้มาใช ้กับ IPv4

28.11 Fine-Grain and Coarse-

Grain QoS

„ Fine-Grain QoS

„ ผู ้ให ้บริการยอมให ้ลูกค ้ากําหนดความต ้องการ

QoS ที่เฉพาะเจาะจง เช่นกําหนด Maximum

Delay, Minimum Data Rate หรือ อื่นๆ

„ Coarse-Grain QoS

„ ผู ้ให ้บริการจัดแบ่ง Class ของการให ้บริการ แต่

ละ Class จะมีค่า QoS (BW, Delay, Jitter)

ต่างกัน จากนั้นลูกค ้าเลือกว่าจะใช ้ Class ใดที่

เหมาะสมกับตัวเอง

28.11.1 Fine-Grain QoS and Flow

„

Network แรกที่มีการให้ QoS แบบ Fine Grain ต ั้งแต่เริ่ม

ออกแบบ Protocol คือ ATM

„

ปัจจุบ ัน ATM ตายไปแล้ว แต่คําศ ัพท์เกี่ยวก ับ QoS ที่ ATM

ให้บริการย ังใช้อยู่

„

CBR Constant Bit Rate สามารถส่งข ้อมูลได ้ในอัตราที่คงที่

„

VBR Variable Bit Rate สามารถส่งข ้อมูลได ้ในอัตราเฉลี่ย และอยู่ในช่วงที่

กําหนด

„

กําหนด SBR (Sustain Bit Rate), PBR (Peak Bit Rate),

„

กําหนด SBS (Sustain Burst Size), PBS (Peak Burst Size)

„

ABR Available Bit Rate สามารถส่งข ้อมูลได ้ตาม Bandwidth ที่เหลือ

„

UBR Unspecified Bit Rate ไม่กําหนดอัตราการส่งข ้อมูล ส่งได ้แบบ Best-Effort

„

Mechanism ที่ Internet นํามาใช้ในการให้บริการแบบ Fine-Grain เรียก Integrated Service (IntServ)

28.11.12 Coarse-Grain QoS and

Class of Service

„ ทางเลือกอีกทางหนึ่งในการทํา QoS คือใช้ว ิธี

ของ Coarse-Grain

„ Traffic จะถูกแบ่งออกเป็น Class และกําหนด QoS

Parameter ให ้กับแต่ละ Class

„ เนื่องจากใน Internet น ั้นการทํา Fine-Grain จะทําได้ยาก เพราะ Router จะต้องจดจํา

Flow และ State ของ Flow ซึ่งที่ Core

Router ประกอบด้วยหลายล้าน Flow

„ นอกจากนี้ User ปกติจะไม่เข ้าใจ QoS เพียงพอในการ

เลือก Performance Parameter

„ Coarse-Grain สามารถกระทําได้ในทางปฎ ิบ ัต ิ

28.12 Implementation of QoS

„ Router ที่สามารถทํา QoS จะประกอบ

ไปด้วย 4 Step

Implementation of QoS

„ Router ที่สามารถทํา QoS จะประกอบ

ไปด้วย 4 Step

„ 1. Classification and Policing

„ Router จะแบ่ง Class ของ Traffic โดยกําหนด Flow ID ให ้แก่ Packet(Fine-Grain) หรือ กําหนด

Class(Coarse-Grain) จากนั้น Router จะตรวจสอบ

Policy ของ Class หรือ Flow นั้น ถ ้าลูกค ้าไม่กระทํา

ตาม Policy ที่กําหนด จะมีการโยน Packet ทิ้งโดยใช ้

ค่า Probability

Implementation of QoS

„ Router ที่สามารถทํา QoS จะประกอบไปด้วย

4 Step

„ 2. Forwarding Computation

„ คํานวณหา Next-Hop ของ Packet จากค่า Flow-ID ซ ึ่งอาจจะ

กําหนด Path ของการส่งข ้อมูลสําหรับบาง Flow หรืออาจจะดู

จาก IP ปลายทางและใช ้ตาราง Routing Table

„ 3. Output Queuing

„ Router ที่ทํา QoS จะมีหลาย Output Queue (ผิดกับ Best-Effort Router ที่มี FIFO Queue เดียวและเป็น M/M/1) โดย

ส่วนนี้ Packet จะถูกนํามาแยกใส่ Queue ที่เหมาะสมสําหรับ

Flow ของมัน

„ Coarse Grain ปกติจะใช ้ 1 Queue ต่อหนึ่ง Class

„ Fine-Grain ปกติจะใช ้ 1 Queue ต่อ Connection

Implementation of QoS

„ Router ที่สามารถทํา QoS จะประกอบไปด้วย

4 Step

„ 4. Traffic Scheduling

„ เป็นการเลือกว่าจะนํา Packet ของแต่ละ Queue ส่งไปอย่างไร

Queue ใหนส่งก่อน และส่งได ้ครั้งละกี่ Packet

„ Traffic Management มีหลายวิธี ที่สําคัญมีดังนี้

„ Leaky Bucket: ยอมให ้แต่ละ Queue ส่งได ้ในอัตราคงที่ โดยการ

นับและควบคุม Packet ที่ส่ง ถ ้าส่งข ้อมูลตํ่ากว่าที่ยอมให ้ในบาง

เวลา จะสามารถส่งข ้อมูลเพิ่มได ้บ ้างในโอกาสต่อไป โดยใช ้

Counter ในการควบคุมการส่ง

„ Token Bucket: ยอมให ้ Queue ส่งข ้อมูลได ้คงที่เช่นกัน แต่จะ

นับเป็น Byte ที่ส่ง สามารถยอมให ้ส่งข ้อมูลแบบ Burst ได ้บ ้าง แต่

ค่าเฉลี่ยต ้องไม่เกินค่าที่กําหนด โดยมีการกําหนด Token ให ้กับผู ้

ส่งเป็นระยะ

Implementation of QoS

„ ต่อ Traffic Management

„ Traffic Management มีหลายวิธี ที่สําคัญมีดังนี้

„ Leaky Bucket

„ Token Bucket

„ WRR-Weight Round Robin: กําหนดจํานวน Packet ที่ส่ง

ในแต่ละ Queue ในแต่ละครั้ง โดยการกําหนดนํ้าหนักให ้กับ

แต่ละ Queue และทํา Round Robin วน

„ DRR-Deficit Round Robin: กําหนดจํานวน Byte ที่แต่ละ

Queue จะส่งได ้ในแต่ละครั้ง และทํา Round Robin

Leaky Bucket

Token Bucket

Internet QoS Technologies

„ RSVP และ COPS

„ RSVP: Resource Reservation Protocol เป็น Fine-Grain โดยต ้องกําหนดในแต่ละ Session ของ TCP/UDP

ซึ่ง Application จะส่ง Request มาก่อน และ Request จะถูกส่งผ่าน Router ซึ่งจะมีการจอง Resource เอาไว ้

จนกระทั่งถึงปลายทาง ถ ้าทุกๆ Hop ตอบรับในการให ้

Request และมีการจอง Resource จึงจะมีการกําหนด

Flow ID และส่งข ้อมูลได ้

„ COPS: Common Open Policy Service เป็น Protocol ที่ใช ้ร่วมกับ RSVP ที่จะควบคุม Policy

„ RSVP มักจะไม่ค่อยเห็นใช ้งาน เพราะเป็น Fine-Grain ซึ่งมีการทํา QoS ในระดับ Flow

Internet QoS Technologies

„ DiffServ: Differentiated Service

„ เป็น Coarse-Grain QoS โดยมีการกําหนดการ

แบ่ง Class ในส่วนของ Field ‘Type-of-Service’

ใน IPv4 และ ‘Traffic Class’ ใน IPv6

„ ผู ้ใช ้ส่งข ้อมูลโดยกําหนด Class ที่ตัวเองต ้องการ

ในส่วนนี้

„ ชนิดของ Class จะเป็นตัวกําหนด Traffic

Management ที่ตัว Router อีกที

„ ยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนัก

Internet QoS Technologies

„ MPLS: MultiProtocol Label Switching

„ เป็น Mechanism แบบ Connection-Oriented ที่สร ้าง

ขึ้นมาสวมบน IP อีกทีหนึ่ง

„ ในการใช ้งาน ผู ้ดูแลจะกําหนดเส ้นทางส่งข ้อมูลผ่าน

Router ที่ทํา MPLS ได ้

„ จากนั้นตัว Datagram ที่ส่งจะถูกแปะด ้วย MPLS Header และส่งไปตามเส ้นทาง เมื่อถึงปลายทาง ส่วน MPLS

Header จะถูกนําออก

„ ในแต่ละเส ้นทางที่ส่ง จะมีการกําหนดค่า QoS

Parameter ต่างกัน ดังนั้น Datagram จะใช ้เส ้นทางตาม

ความเหมาะสมที่จัดตั้งโดย ISP และใช ้ Label ที่

เหมาะสม

„ MPLS Packet จะถูก Switch ในระดับ Layer 2 และจะ

เร็วกว่า

„ เป็นวิธีที่นิยมสําหรับ ISP ที่จะให ้บริการแก่ลูกค ้าใน

ปัจจุบัน

BREAKS

„ After Break: Chapter 29

„ IP Telephony

Chapter 29: Multimedia and IP

Telephony (VoIP)

„ ในการส่งข้อมูลแบบ Real-time จะต้อง

คํานึงถึงค่า Jitter ใน Network

„ อาจจะใช ้ Isochronous Infrastructure

„ อาจจะใช ้การทํางานของ Protocol

„ เราจะกล่าวถ ึงการส่งข้อมูลแบบ Multimedia

ผ่าน Best-Effort Network ได้อย่างไร

„ จากน ั้นจะกล่าวถ ึง Technology ของ VoIP

„ จะเน ้นเฉพาะเรื่องของ SIP เพราะมีการใช ้งานแพร่หลาย

มากกว่า

Real-Time Data Transmission

and Best-Effort Delivery

„

Multimedia หมายถึงข้อมูลที่ประกอบด้วยท ั้ง Voice และ Video

„

คําว่า Real-Time Multimedia หมายถึงข้อมูล

Multimedia ที่จะต้องแสดงในอ ัตราที่เท่าก ันก ับอ ัตรา

ของการส่งข้อมูล (หรืออ ัตราที่ข้อมูลถูกบ ันทึก)

„

Internet เป็น Best-Effort Delivery ที่มีท ั้ง Lost, Delay, Out-of-Order จะสามารถส่งข้อมูลพวกนี้ได้

อย่างไร

„

การ Retransmission จะใช ้ไม่ได ้ เพราะมันจะไปถึงช ้าเกิน

„

ใน Internet จะกระทําการส่งโดยใช้ Protocol

Support

Delayed Playback and Jitter

Buffer

„ ในการจ ัดการก ับ Jitter และเพื่อให้การ

แสดงผลราบเรียบ จะใช้สองเทคนิคด ังนี้

„ Timestamps: ผู ้ส่งจะประทับเวลาสําหรับข ้อมูลแต่ละช ิ้น

ที่ส่ง ผู ้รับจะใช ้ค่า Timestamp นั้นจัดการกับเรื่อง Out-of-Order Packet และแสดงข ้อมูลตามเวลาที่กําหนด

„ Jitter Buffer: ในการจัดการกับ Jitter จะนําข ้อมูลที่ได ้

รับมาใส่ใน Buffer ก่อน และจะมีการหน่วงเวลาในการ

แสดงผล

Real-Time Transport Protocol

„ RTP เป็น Mechanism ที่ถูกใช้สําหร ับส่ง

Real-Time Data ผ่าน Internet

„ จริงๆแล ้วไม่ใช่ Transport Protocol เพราะมันจะวางอยู่

บน Transport Protocol อีกทีหนึ่ง (ปกติจะเป็น UDP)

„ RTP ไม่ได้ Guarantee เรื่องการส่งข้อมูลที่

เป็นไปตามเวลา และต ัว Protocol ไม่มีการ

Implement Jitter Buffer แต่ม ันช่วยให้ผู้ร ับ

สามารถสร้าง Jitter Buffer ได้ โดยให้ข้อมูล

สามอย่าง

„ Sequence Number: เพื่อตรวจจับ Packet ที่สูญหาย

„ Timestamp: เพื่อให ้ผู ้รับแสดงผลได ้ตามเวลาที่ถูกต ้อง

„ ชุดของ Source Identifier: บ่งบอก Source ของข ้อมูล

แก่ผู ้รับ

Real-Time Transport Protocol

„

RTP Basic Header

„

Ver ปัจจุบันคือ 2

„

P=มี Zero Padded in Payload หรือไม่, X=Extension Header Exist, CC = Source Count, M = Mark Bit สําหรับ Mark บาง

Frame

„

PAYTYPE: Payload Type

„

Sequence ใช ้ Random Number และจะ Increment ทีละหนึ่งใน

แต่ละ Packet

„

Timestamp จะเริ่มจาก Random Time เช่นกัน และจะไม่กําหนด

หน่วยเวลา ขึ้นอยู่กับ Payload Type

„

Synchronization Source Identifier และ Contributing Source Identifier จะบ่งบอก Source ของข ้อมูล

„

ปกติ RTP จะถูกบรรจุใน UDP และอาจจะถูกส่งแบบ

Broadcast หรือ Multicast (หรือ Unicast)

Real-Time Transport Protocol

IP Telephony

„ IP Telephony หรือ Voice over IP (VoIP)

เป็น Application ที่เกี่ยวข้องก ับ Multimedia ที่สําค ัญที่สุดต ัวหนึ่ง

„ ปัจจุบ ัน การสื่อสารโทรศ ัพท ์เร ิ่มจะเปลี่ยนจาก

การใช้ Telephone Switch มาเป็น IP

Router

„ หล ักการคือ เปลี่ยนเสียงพูดที่เป็น Analog ให้

เป็น Digital จากน ั้นส่ง Digital Stream ผ่าน

IP Network และที่ปลายทางเปลี่ยนส ัญญาณ

Digital กล ับเป็น Analog ตามเดิม

IP Telephony

„

รายละเอียดของ IP Telephony หรือ Voice over IP

(VoIP) น ั้นค่อนข้างจะซับซ้อน

„

ปัญหา Delay และ Jitter ใน Network

„

การจัดการเกี่ยวกับ Call Setup

„

การแปลง Telephone Number เป็น IP Address

„

การค ้นหาตําแหน่งของผู ้รับ

„

สัญญาณควบคุมต่างๆ เช่นการเชื่อมต่อ การส่ง Ringing Signal การทํา

Call Forwarding การบันทึกการใช ้งาน หรือการจบการสื่อสาร

„

ส่วนที่ซับซ ้อนที่สุดคือ ระบบ VoIP จะต ้อง Backward Compatible กับระบบโทรศัพท์เดิม (Public Switching Telephone Network, PSTN)

„

โทรศัพท์ที่ต่อกับ IP ต ้องสามารถโทรหรือรับสายจากโทรศัพท์ใน

เครือข่าย PSTN รวมถึงการรองรับ Feature อื่นๆ เช่น Call Forwarding, Call Waiting, Conference Call และ Caller ID

„

นอกจากนี้แล ้ว องค์กรที่มีชุมสายเป็นของตัวเอง (PBX) อาจจะต ้องการ

IP Phone ที่ให ้ Service เหมือนกับระบบที่ตนเองมีอยู่

Signaling and VoIP Signaling

Standard

„

ITU (International Telecommunication Union) ผู้ร ับผิดชอบมาตรฐานโทรศ ัพท์ ได้ออกมาตรฐานของ

IP Phone ที่สามารถใช้ก ับระบบโทรศ ัพท์ได้

„

IETF (Internet Engineering Task Force)

ผู้ร ับผิดชอบมาตรฐาน TCP/IP ได้ออกมาตรฐาน

ออกมาเช่นก ัน

„

ท ั้งสองมาตรฐานแตกต่างก ัน แต่มีที่เหมือนก ันคือ

„

Audio จะใช ้การ Encode ด ้วย PCM (Pulse Coded Modulation)

„

RTP จะถูกใช ้ในการส่ง Digitized Audio

„

ปัญหาที่ทําให้ VoIP ซับซ้อนคือเรื่องของการทํา Call Setup และ Call Management ที่เรียก Signaling

„

Signaling มาตรฐานปัจจุบันคือ Signaling System 7 (SS7)

„

IETF ออก Session Initiation Protocol (SIP) และ Media Gateway Control Protocol (MGCP)

„

ITU ออก H.323 ออกมา

„

นอกจากนี้ยังมี H.248 (Megaco=Media Gateway Control Protocol) ซึ่งเป็น Protocol ร่วมของทั้งสองกลุ่ม

ส่วนประกอบของ IP Telephone

System

„

IP Telephone

„

ทํางานเหมือนกับโทรศัพท์ทั่วไป แต่เชื่อมต่อกับ Internet และส่ง

Digitized Voice

„

Media Gateway Controller (Gatekeeper,

Softswitch)

„

ทําการควบคุมและประสานงานระหว่าง IP Telephone สําหรับ

Service ต่างๆเช่น Call Setup, Call Termination, Call Forwarding และการหาตําแหน่ง

„

ควบคุมการทํางานของ Media Gateway และ Signaling Gateway

„

Media Gateway

„

ทําหน ้าที่เชื่อมต่อระหว่างสอง Network ที่ใช ้การ Encoding ที่ไม่

เหมือนกัน โดยการทํา Translation Audio Encoding ระหว่าง NW

„

Signaling Gateway

„

ดูแลการเชื่อมต่อระหว่างสอง Network ที่ใช ้ Signaling ต่างกัน และ

ทําการ Translate Call Management

ส่วนประกอบของ IP Telephone

System

H.323 Terminology and Concept

„ มาตรฐานของ H.323 กว้างมาก ประกอบเป็น

ชุดของ Protocol ที่สามารถรองร ับได้ท ั้ง

Voice และ Video

„ Terminal

„ H.323 Terminal จะให ้ Function ของ IP Telephone ซ ึ่ง

อาจจะรวมถึงอุปกรณ์ที่ใช ้ในการส่ง Video

„ Gatekeeper

„ H.323 Gatekeeper จะทําหน ้าที่หาตําแหน่ง และทํา Signaling และประสานงานกับ Gateway ที่เชื่อมต่อกับ PSTN

„ Gateway

„ H.323 ใช ้เพียง Gateway เดียวซ ึ่งจะดูแลทั้ง Signaling และ

Media Translation

„ Multipoint Control Unit (MCU)

„ ให ้ Service เช่นใน Multipoint Conferencing (Video/Audio)

H.323 Layering

SIP Terminology and Concept

„ หล ักการของ SIP ค ือพยายามใช้

Protocol ที่มีอยู่แล้วให้มากที่สุด เช่น

การใช้ DNS ในการ MAP ระหว่าง

หมายเลขโทรศ ัพท์และ IP Address

„ SIP กําหนด Element สามส่วน

„ User Agent

„ หมายถึงอุปกรณ์ที่ Initiate หรือ Terminate Phone Call อาจจะเป็น IP Phone, Laptop, Computer หรือ

PSTN Gateway

„ User Agent ประกอบด ้วยสองส่วน

„ User Agent Client คือผู ้ทําหน ้าที่โทรออก

„ User Agent Server จะทําหน ้าที่รับสายเข ้า

SIP Terminology and Concept

„ SIP กําหนด Element ใน VoIP แบ่งเป็นสาม

ส่วน

„ User Agent

„ Location Server

„ ทําหน ้าที่ในการจัดการฐานข ้อมูลเกี่ยวกับผู ้ใช ้ เช่น IP Address, Service ต่างๆที่ผู ้ใช ้สมัคร โดยข ้อมูลนี้จะถูกส่งเมื่อทํา Call Setup

„ Support Servers

„ Proxy Server; เป็น Proxy สําหรับการส่ง Request ของ User ไปยัง Location อื่น รวมถึง Optimum Routing ไปยัง Location นั้นๆ และกําดูแลเรื่อง Policy

„ Redirect Server; ดูแลจัดการเรื่องการทํา Call Forwarding และหมายเลข 1-800 โดยมันจะส่งค่า Alternate Location กลับไปให ้ User

„ Registrar Server; ใช ้ดูแลจัดการเรื่องการลงทะเบียนของผู ้ใช ้

รวมถึงการทํา Authentication และ Update ฐานข ้อมูลของ

Location Server

SIP Characteristics and Methods

„ คุณสมบ ัต ิของ SIP ประกอบด้วย

„ จะ Run ในระดับ Application Layer

„ รวมหน ้าที่ของ Signaling ต่างๆเข ้าไว ้ด ้วยกัน

„ ให ้บริการเสริมอื่นๆเช่น Call Forwarding

„ ใช ้วิธีของ Multicasting ในการทํา Conference Call

„ ยอมให ้ผู ้ใช ้ต ้นทางและปลายทางสามารถ Negotiate และเลือก Parameter ในการเชื่อมต่อที่เหมาะสม

„ แต่ละ User จะอ้างถ ึงด้วย SIP URI (Uniform Resource Identification) ประกอบด้วยชื่อ

และ Domain Name

„ เช่น sip:smith@somecompany.com

SIP Basic Message Types

„ ประกอบด้วย 6 Basic Message Types

„ Basic Message Type นี้เรียก Method

„ Invite: ใช ้ในการสร ้าง Session โดยทําส่ง Invite กับ

End Point ให ้เข ้าร่วมใน Session

„ ACK: Acknowledge Response สําหรับ Invite

„ BYE: จบ Session และจบ Call

„ CANCEL: ในทําการ Cancel Request ที่ยังค ้างอยู่

„ REGISTER: ใช ้สําหรับการขึ้นทะเบียนตําแหน่งของผู ้ใช ้

„ OPTIONS: ใช ้ร ้องขอข ้อมูลของอีกฝั่งหนึ่งว่ามี

ความสามารถอะไรบ ้าง

ต ัวอย่าง

ของ SIP

Session

Telephone Number Mapping and

Routing

„ เราจะกําหนดชื่อ และหาตําแหน่งIP Phone

แต่ละเครื่องได้อย่างไร

„ Telephone Number ใน PSTN จะใช้

มาตรฐานของ E.164

„ SIP จะใช้ IP Address

„ IETF เสนอสอง Protocol ในการ Mapping

„ ENUM (E.164 NUMbers) ใช ้เพื่อการ Convert

หมายเลขโทรศัพท์ให ้อยู่ในรูป URI

„ TRIP (Telephone Routing Over IP) เป็น Protocol ที่

ใช ้หาตําแหน่ง User ใน Network รวม (PSTN+IP)

Telephone Number Mapping and

Routing

„ IETF เสนอสอง Protocol ในการ Mapping

„ ENUM (E.164 NUMbers) โดยทําการ Convert

หมายเลขโทรศัพท์ให ้อยู่ในรูป URI

„ ENUM จะใช ้ Domain Name System ในการเก็บ Mapping โดยใช ้ Special Domain ‘e164.arpa’

„ Conversion จะมองหมายเลขโทรศัพท์ว่าเป็น String จากนั้นจะ

ทําการ Reverse String

„ เช่นหมายเลข 1-800-555-1234 จะมี URI เป็น

„ 4.3.2.1.5.5.5.0.0.8.1.e164.arpa

„ การ Map อาจจะเป็น 1-to-1 หรือ 1-to-Many

„ TRIP (Telephone Routing Over IP) เป็น Protocol ที่

ใช ้หาตําแหน่ง User ใน Network รวม (PSTN+IP)

„ ใช ้สําหรับ Location Server หรืออุปกรณ์อื่นทําการ Advertise Route ที่ตัวเองรู ้ออกไป

„ TRIP ใช ้ Concept ของการแบ่งกลุ่มผู ้ใช ้ทั้งหมดออกเป็น ITAD

(IP Telephone Administration Domain)

End of Chapter 28-29 (Week 15)

„ HW 9 Download

previous page start