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
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