Voice Over IP (IP Üzerinde Ses İletimi)

6. VoIP Protokol Mimarisi

Bağlantıya dayalı ses trafiğinin, bağlantısız IP ağlarda başarılı olarak görünmesini sağlamak gerekir. Bağlantısız ağların daha bağlantıya dayalı olarak entegre edilebilmesi için sinyalleme ile ilgili bir takım geliştirmelerin yapılması gerekir.
Bağlantısız ağların daha bağlantıya dayalı olarak görünmesini sağlamak gerekir. Aşağıda VoIP de kullanılan temel protokoller verilmistir.
H.323 etkileşimli konferans geliştirilmiş ITU standartı bir protokoldür.H323 ISDN standartlarından geliştirilmiştir. Esnek vekompleks bir protokoldür.
MGCP (Media Gateway Control Protocol ) gelişen PSTN’ler için gateway kontrol protokoludur.
SIP (Session Intiation Protocol): IETF Protokolüdür. Draft Standartıa yakındır Interaktif ve interaktif olmayan konferans için kullanılır. Basit ancak H323’e gore daha olgunlaşmıştır.
RTP(Real time Transport Protocol):IETF protocoludur.
RTCP (Real Time Transport Control Protocol ) RTP akışı için band kontrol bilgisi sağlar.
LLQ( Low Latency Qüeuing) VIP tabanlı priority quering (CBWFQ)

6.1. H.323
ITU-T tarafından iki ya da daha fazla taraf arasında IP benzeri QoS desteği olmayan bir ağ üzerinde ses ya da görüntü trafiğini taşımak için geliştirilen H.323 standardı bir protokol grubudur. Önceleri yerel ağlar üzerinde çokluortam konferansı için geliştirilmiş, fakat sonradan IP üzerinden ses uygulamasını kapsayacak şekilde genişletilmiştir. Bu standardın tanımlanmasında Microsoft, IBM, İntel, telefon operatörleri ve ISP lerden oluşan birçok kurum ve firmanın geniş katılımı ve desteği sağlanmıştır. İnternet telefonu amacıyla kullanılan en geniş ve en etkin standartlardan birisidir. Ses ile beraber tüm çokluortam (data, ses, video, resim gibi) uygulamalarını desteklemektedir. H.323 standardı bir şemsiye standart olup birçok standardı kapsamaktadır. Bu standartlar ses kodlama, video kodlama, sistem kontrol, çoklama, çokluortam yayın senronizasyonu ve yapısını içermektedir. Bu standartlar PSTN, Mobil, ATM, F/R, LAN, WAN, IP tabanlı İnternet gibi şebekeleri içermektedir. IP telefonun etkileşmek zorunda kalacağı sistemlere ilişkin ITU standartlarından bazıları şunlardır:
H.323 LAN şebekeleri için Görüntülü Telefon sistemleri ve ekipmanlarının standardını içeren bir protokoldur. QoS gibi parametreler içermemektedir. ITU 96c
H.324 PSTN şebekelerinde kullanılan görüntülü telefon sistemi ve ekipmanlarının standartlarını belirleyen bir protokoldur. H.324/M ise GSM gibi hücresel Mobile networkler için geliştirilmiş bir standartdır. (ITU 96d)
H.310 Genişbantlı ses ve görüntülü iletişim sistemlerini ve terminallerini kapsamayan bir standartdır.
H.321 Genişbantlı ISDN şebekeleri için görüntülü telefon terminalleri standartlarını belirler.
H.322 Lan şebekeleri için görüntülü telefon sistemleri ve terminallerini kapsamayan bir standardır. QoS parametreleri içermektedir.

H.323 Protokol Yapısı

6.1.1. H.323 ve Ses
ITU SG16 çalışma grubu G.729 kodlama standardını ve H.323 multimedya standardını IP telefonu uygulamalarında default standart olarak Ocak 1998 tarihinde onaylayarak belirlemiştir. G.729 standardında 8 Kbps kodlama teknolojisi kullanmaktadır.
G.723.1' in en büyük avantajı ise iki farklı kodlama oranını desteklemesidir. (5.3–6.3 Kbps) . G.723.1 kodlama teknolojisi özellikle PSTN şebekesindeki uygulamalar için geliştirildiğinden H.324 ve H.324/M terminal standartları ile son derece uyumlu olarak çalışmaktadır. Bununla beraber H.323 terminal standardı ile de uyumu sağlanarak internet uygulamalarında kullanılmaktadır.
Ayrıca H.323 standardı G.711 (64 Kbps PCM), G.722. G.728, G.729, MPEG–1 Audio kodlama standartlarını deslemektedir. H.323 terminal standardı GSM, IS–54, IS–95 gibi standartları ile de başarıyla kullanılmaktadır.
H.245 sistem kontrol protokolu ise tüm ses standartlarında kontrol ve sinyalleşme protokolu olarak kullanılmaktadır.
Farklı networklerde çalışma ortamını sağlayan H.323, H.320, H.322, H.324, H.324/I ve H.324/M gibi terminal standartları bulunmaktadır. H.323 protokolu, standardın bir parçası olarak tanımlanan, gateway aracılığıyla H.320 (ISDN), H.321 (B-ISDN), H.324 (PSTN), H.324/M (Mobile) terminal standartları ile uyumlu çalışabilmektedir.

6.1.2. Video
Video standardı H.261. ve H.263 protokolu ile sağlanmaktadır. H.261 düşük bit oranlarını desteklememektedir. Bu terminal standartları video sinyallerinin hem kodlama hemde kod çözme işlemlerini kapsamaktadır. ISDN ağlarında ise H.320 videokonferans terminal standartları kullanılmaktadır. Bu standart 128 Kbps 'lık bir bantgenişliğinden ses, video ve data transferine imkan vermektedir. Bu standartlar H.323 ile uyumlu çalışmaktadırlar ve H.320 terminal ISDN standardı ile H.261 ve H.263 görüntü standartları birbirini desteklemektedir.
H.323 standardı, özellikle tanımladığı cihazların gerçekleştirimine (implementation) ilişkin fazla ayrıntıya girmediği yönünde eleştiriler almıştır.

6.1.3. H.323 Bileşenleri
Şekil-3'de temel mimarisi gösterilen H.323 standardı dört farklı tip uç birim tanımlar.

H.323 Mimarisi

Bu uç birimler şunlardır:

Terminal
Gatekeeper
Gateway
Multipoint Control Unit

Gateway
Gateway PSTN ağları ile IP ağları arasındaki arayüzler ya da geçiş elemanları olarak çalışan başka bir ifade ile interworking fonksiyonlarını yerine getiren modüllerdir. Bir gateway, paket anahtarlamalı bir ağ üzerindeki H.323 uyumlu terminaller ile devre anahtarlamalı bir ağdaki diğer H.323 terminalleri veya diğer bir gateway arasında gerçek zamanlı çift yönlü trafik sağlayan bir ağda "end point" olarak çalışır. Diğer ITU terminalleri H.310 (B-ISDN), H.320 (ISDN) , H.321 (ATM), H.322 (GQoS-LAN), H.324 (PSTN), H.324 (Mobile) ya da POTS terminaller olabilir. Gateway iletim formatları (örneğin H.323 uyumlu bir uçdaki H.225.0 bir terminalle H.320 bir uçtaki H.221 bir terminal arasındaki dönüşüm) ve işaretleşme benzeri iletişim prosedürleri (H.323 bir uçtaki H.245 ile H.320 arasındaki bir H.242 arasındaki dönüşüm gibi) arasında gerekli dönüşümleri yapar. Bu dönüşümlerin nasıl olacağı H.246'da tanımlanmıştır. IP ağ ile PSTN ağ arasındaki çağrı kurulum ve kaldırma (call setup and clearing) işlemlerini de gateawayler üstlenir. Video, ses ve data formatları arasındaki dönüşüm de gatewaylerde gerçekleştirilir. Kavramsal olarak gateway TIPHON modeline göre şu fonksiyonel birimlerden oluşur;

Signalling Gateway (SG): SG, IP temelli ağ ile SCN (Switched Circuit Network) arasında işaretleşme bilgilerinin aktarımından sorumludur.
Media Gateway (MG): IP ağındaki kullanılan media ile (örneğin /RTP/UDP/IP üzerinden taşınan media) SCN ağda kullanılan medya ( örneğin PCM kodlanmış ses ya da GSM vb.) arasındaki eşleme ve biribirine dönüşüm işlemlerinden sorumludur.
Media Gateway Controller (MGC): MGC MG, SG ve Gatekeeper arasındaki iletişimleri düzenler. Gateway için gerekli çağrı işleme (call processing) işlemlerini sağlar. MG'leri kontrol eder, SG'den gelen SCN işaretleşmeleri ve gatekeeper'dan gelen Ip işaretleşmeleri de MGC'ye gelir.

Bu birimler ayrı ayrı ya da bir arada tek bir fiziksel birim içerisinde gerçekleştirilebilir. Buna karşılık yukarıdaki birimlerin yerine getirdiği interworking fonksiyonlarını tek bir cihazın içerisinde gerçekleştirmek ölçeklenebilir ve verimli bir çözüm olmayacağından genellikle bu birimler ayrı modüller olarak gerçekleştirilmektedir. Gateway bileşenlerinin bu şekilde ayrıldığı bir mimarinin getireceği çeşitli faydalar vardır. Kurulacak cihazların daha etkin kullanımı sağlanabilir (örneğin bir SG pek çok MG'ye hizmet verebilir). Ağın yönetiminin merkezileştirilmesi MGC'ler sayesinde daha kolay hale gelir. Ayrı bileşenlerin ihtiyaç duyulan noktalarda ağa eklenmesi ile ağ genişlemeleri daha kolay gerçekleştirilebilir. Gatewaylerin fonksiyonel olarak ayrılması bu fonksiyonları gerçekleştirirken kullanılan teknolojilerin birbirlerini etkilemeden değiştirilmelerini de kolaylaştıracaktır. Fakat ayrı bileşenlerle gerçekleştirilen bu ağın bakımı ve konfigurasyonu daha zor olabilir. Ayrıca bu şekilde ayrık bir yapılanma birbirleri ile iletişim kurmaları gereken bu bileşenlerin iletişimlerinde gecikmelere ve ağın toplam tepki süresinde artmalara yol açabilir.
Gatewaylerin fonksiyonel birimlere ayrılmaları sonucu bunlar arasındaki iletişimleri yürütecek yeni bir protokole de ihtiyaç duyulmuş ve bu nedenle Media Gateway Control Protocol (MGCP) geliştirilmeye başlanmıştır. MGCP IETF'nin Megaco çalışma grubu tarafından önerilen ve henüz taslak aşamasında olan bir protokoldür. Bağlantı denetimi (connection control), bant içi işaretleşme (in-band signalling) ve aygıt yönetimi (device management) birimlerinden oluşur.
Gatewayler kapasitelerine göre veya bir ağ aygıtı olarak üretim biçimlerine göre sınıflandırılabilir. Kapasitelerine göre yapılan sınıflandırma şu şekilde olabilir.

Trunk Gateway: Bir PSTN ağı ile VoIP ağı arasında çalışan büyük kapasiteli gatewaylerdir.
VoATM Gateway: Trunk gateway'e benzemekle beraber doğrudan bir ATM ağa bağlanırlar.
Konut Gatewayleri: 1 ile 10 arası bilinen analog arayüz sağlarlar.Erişim Gatewayleri: Bir VoIP ağı için Analog ya da digital arayüz sağlayan küçük ölçekli gatewaylerdir.
PBX Gatewayler: PSTN ile VoIP networkleri arasında digital bir PBX arayüz ya da tümleşik yazılımsal bir PBX arayüz sağlayan gatewaylerdir. Tek bir hattan birkaç bin hatta kadar arayüzü destekleyen çeşitleri vardır.
Network Access Gatewayleri: Bir telefon hattına internet erişimi sağlayan gatewaylerdir.

Gatewayler üretim tarzlarına göre de şu şekilde sınıflandırılabilir:

Router temelli gatewayler
Concentrator-Access temelli gatewayler
PC-temelli gatewayler
Stand-alone gatewayler

Genel olarak gatewaylerin amacı paket anahtarlamalı ağ ile devre anahtarlamalı ağ arasındaki çağrıları her iki yönde şeffaf bir şekilde sonlandırmaktır.

Gatekeeper
ETSI/TIPHON tanımı ile gatekeeper "terminallerin ve gatewaylerin kayıt, kabul ve statü (Registration, Admission and Status -RAS-) takibinden sorumlu olan ağ modulüdür. Gatekeeperlar zone yönetimini ve çağrı işleme/işaretleşme işlevlerinide yerine getirirler."

Adres Dönüşümleri: Ağdaki uçbirimleri alias isimlerinin gerçek transport isimlerine dönüştürülmesi. Gatekeeperlar bu işlevi yerine getirirken kendisine bağlanan uçbirimlerden aldığı Registration mesajları ile sürekli olarak güncellediği tablolardan yararlanır. Bu tablolar Registration mesajları dışındaki (dizin hizmetleri gibi ) yöntemlerle de güncellenebilir.
Yetki Denetimleri: Admission Request, Confirm ve Reject mesajları (ARQ/ARC/ARJ) ile uçbirimlerin LAN erişim taleplerini onaylar ya da reddeder. LAN erişim istekleri değerlendirilirken çağrı izinleri (call authorization) band genişliği sınırlamaları ya da benzeri diğer kriterler kullanılabilir. Bu fonksiyon NULL olarak gerçekleştirilerek gelen bütün taleplerin LAN'a erişimleri de sağlanabilir.
Band genişliği Yönetimi: Bandwidth Request, Confirm ve Reject mesajları ile uçbirimlerin LAN bant genişliği taleplerini onaylar ya da reddeder.

H.323 Gatekeeper Zone

Zone management: Tek bir gatekeeper tarafından yönetilen terminallerin, gatewaylerin ve MCU'ların toplamı zone olarak adlandırılır. Gatekeeper yukarıda anlatılan bütün fonksiyonları kendi yönetimindeki
zone için sağlar. Zone aşağıdaki özelliklere sahip yönetsel bir birimdir:
Zone tek bir gatekeepera kayıtlı bütün H.323 cihazlar olarak tanımlanır.
Zone tasarımı ağın fiziksel topolojisinden bağımsız olabilir.
Zone tanımı gatekeeper gerçekleştirimine (implementation) bağlıdır.
Zone mantıksal bir yapıdır.
Zone tasarımında hem network topolojisi hem de yönetsel bakış açısı etkili olacaktır.
Gateway ve proxy gibi ağ kaynakları zone'ların bölümlendirilmesinde etkili olacaktır.

Gatekeeperların kullanılma amacı, çağrıları yaparken makine adresleri yerine makinalara verilecek takma isimleri kullanabilme, ağdaki bantgenişliği kullanımının yönetilmesi, Gateway ve MCU gibi ağ kaynaklarının yönetilebilmesidir. Gatekeeper orjinal H.323 tanımında video konferansları sırasında ağa erişimi kontrol eden bir birim olarak tasarlanmıştı. Zamanla adres dönüşümü benzeri fonksiyonlarını da kazandı. Bant genişliği denetimi ise ücretlendirme ihtiyaçları sonucunda ortaya çıktı. Gatekeeperların sağlayabileceği bir diğer serviste çeşitli authantication yöntemlerini kullanarak bir çağrıya güvenlikle ilgili opsiyonların eklenmesidir. İşaretleşmede kullanılan Q.931 ya da ve H.245 mesajları gatekeeper tarafından yönlendirilebilir ve çağrılar hakkında istatistiksel bilgilerin toplanması sağlanabilir. Call forwarding ya da call transfering gibi telefon hizmetleri de Gatekeeperlar aracılığı ile verilebilmektedir.

Multi-point Control Unit (MCU)
MCU ağ'da ikiden fazla terminalin ya da Gateway’in çoklu bir konferansa katılımlarını sağlamaya yarayan cihazlardır. Sonradan çoklu bir konferansa dönüşebilecek ikili görüşmeler de MCU'lar aracılığı ile sağlanabilir. MCU iki kısımdan oluşur: Bunlar Multipoint Controller (MC) (bulunması zorunludur) ve Multipoint Processor (MP) (bulunması zorunlu değildir) olarak adlandırılır. MC çağrı süreçlerine, konferansa katılacak bütün terminallerin ortak iletişim seviyelerinde bulunmalarını sağlamak için iletişim parametleri üzerindeki uzlaşmaları (negotiation) sağlar. MP, MC'nin denetiminde medya streamlerinin işlenmesi (mixing, switching vb.) görevlerini yürütür. MP, yürütülen konferansın tipine göre tek bir media streamini ya da daha çok sayıda media streamini işleyebilir. En basit hali ile MCU tek bir MC'den oluşur.

6.1.4. H.323 Terminallerin Haberleşmesi

Şekil-5'te iki H.323 uç arasında gatekeeper kullanılmadan cağrı kurulum ve kaldırılma mekanizması (call setup and clearing) anlatılmıştır. Kullanılması mecburi olan bütün Q.931 ve H.245 mesajları listelenmiştir. Her mesajın kaynak terminali tarafından atanan bir sıra numarası (sequence number) vardır. İletişim A terminalinden B terminaline hedef adresi içeren bir Setup (1) mesajı göndermesi ile başlar. B terminali bir Q.931 Alerting (2) mesajı ve takiben eğer çağrı kabul edilirse bir Connect (3) mesajı göndererek cevap verir. Bu noktada çağrı kurulması işlemi tamamlanmış olur ve H.245 uzlaşma (negotiation) işlemi başlar. Her iki terminalde terminal yeteneklerini (terminal capabilities) terminalCapabilitySet (4) mesajları göndererek karşı tarafa bildirir. Terminal yeteneklerine örnek olarak media tipleri, kodlama yöntemleri verilebilir. Terminaller bu mesajlara termCapabilitySetAck mesajları ile cevap verirler. Oturum sırasında herhangi bir anda terminal yetenekleri yeniden gönderilebilir.
Bu aşamadan sonra Master/Slave belirleme aşamasına (6–8) geçilir. H.245 Master/Slave belirleme prosedürlerinin her ikiside bir konferansa MC olarak servis verebilecek uç noktalar ya da her ikisi de iki-yönlü iletişim kanalı açmaya çalışan uç noktalar arasında ortaya çıkabilecek anlaşmazlıkları gidermek için kullanılır. Prosedürde master ve slave uç noktayı belirlemek amacı ile her iki uç nokta H.245 masterSlave Determination mesajları ile birbirine gelişigüzel (random) sayılar aktarır. H.323 uç noktaların hepsi hem master hem de slave olarak çalışma yeteneğine sahip olmalıdır. Master/Slave belirleme prosedüründen sonra iki terminal de mantıksal kanal açmak için mesajlaşmaya başlarlar (9–10). Ses ve görüntü kanalları tek bir yöne doğru açılırken, data kanalları iki yönlü açılır. Terminaller gerektiği kadar kanal açmakta serbesttir. Şekildeki akış tek bir kanal için gösterilmiştir. Açılacak her kanal için aynı prosedür uygulanır.
Oturumun (ya da iletişimin) kapatılmasına taraflardan birinin göndereceği endSession mesajı ile başlanır. endSession mesajını alan taraf aynı mesajla cevap verir (11) ve oturum bu ilk mesajı gönderen tarafın ReleaseComplete mesajı göndermesi ile son bulur.
Şekil-6'da gatekeeper kullanılarak iki H.323 nokta arasında oturum başlatılması gösterilmiştir. Konferans başlamadan önce her iki terminalde GatekeeperDiscovery multicast (GRQ) mesajı göndererek bağlanacakları bir gatekeeper ararlar. Bu mesajı alan gatekeeper GatekeeperConfirm (GCF) mesajı ile kendisine bağlanmak isteyen terminali kabul eder yadaGatekeeperReject (GRJ) mesajı ile terminali reddeder. Gatekeper terminalleri kabul ettikten sonra her iki terminalde takma (alias) isimlerini RegistrationRequest (RRQ) mesajları ile gatekeeperdan kayıt (register) talebinde bulunur. Gatekeeper bu isteği ya RegistrationConfirm (RCF) mesajı ile kabul eder ya da Registration Reject (RRJ) mesajı ile reddeder. Takma isimlerin kullanılması ile aramaların transport adreslerine göre daha kullanıcı-dostu olan (e-mail, isim vb.) adreslerle yapılması sağlanabilir.

H.323 uçların gatekeeper kullanarak haberleşmesi

Bir uç nokta ya da Gatekeeper bir başka uç noktanın adresini Gatekeeperdan LocationRequest (LRQ) mesajı ile sorabilir ve Gatekeeper sorulan adres bilgisini içeren LocationConfirm mesajı (LCF) ile cevap verebilir.
Uç noktalardan biri çağrı başlatmak istediğinde Gatekeeperdan AdmissionRequest (ARQ) mesajı ile onay ister. Gatekeeper çağrıya AdmissionConfirm (ACF) mesajı ile onay verir ya da Admission Reject (ARJ) mesajı ile reddeder. Eğer çağrı isteği kabul edilirse çağrıyı başlatan uç tarafçağırmak istediği adrese Q.931 Setup mesajıgöndererir. Setup mesajını alan taraf da bağlı olduğu Gatekeeperdan ARQ mesajı ile çağrıyı kabul etmek için onay ister. Çağrı kabul edildikten sonra Q.931 işaret akışı H.245 uzlaşma (negotiation) mesajları ile tamamlanır. ARQ mesajları konferans boyunca taraflara gerekecek bant genişliği taleplerini de içerir. Eğer H.245 uzlaşma mesajları sırasında uç taraflardan biri ARQ mesajında belirtilenden daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyarsa, Gatekeeper'a BandwidthRequest (BRQ) mesajı göndererek bant genişliği talebinde bulunur. Gatekeeper BandwidthConfirm mesajı ile talebi kabul ettiğini ya da Bandwidth Reject (BRJ) mesajı ile talebi kabul etmediğini terminale bildirir.
Çağrı sonlandığı zaman her iki terminal de Gatekeeper'a DisengageRequest (DRQ) mesajları göndererek çağrının sonlandırıldığını bildirir. Gatekeeper DRQ mesajını DisengageConfirm (DCF) mesajı ile kabul eder veya Disengage Reject (DRJ) mesajı ile reddeder. Terminaller Gatekeeper'a gönderecekleri UnregisterRequest (URQ) mesajları ile kendilerini Gatekeeperdan sildirebilirler. Gatekeeper bu mesaja UnregisterConfirm (UF) ya da Unregister Reject (URJ) mesajlarından biri ile cevap verebilir.

6.2. RTP ve RTCP
RTP IETF tarafından geliştirilmiş bir standartdır. H.323 ile beraber kullanılmaktadır. RTP uçtan uca bir işletim protokoludur. Ses gibi gerçek zamanlı ve gecikmeye duyarlı sevislerde uçtan uca ağ fonksiyonunu ve dağıtım servislerini sağlar. UDP üzerinde çalışır. RTP çokluortam uygulamalarında iki önemli görevi yerini getirir. RTP'nin en önemli görevi senkronizasyon mekanizmasını sağlamaktır. Diğer bir görevi ise datanın resim ve ses kodlamasını tanımlamaktadır. VoIP’deRTP kuyruklama ile birlikte çalışarak ses trafiğini diğer trafiğe göre önceliklendirir. Sağladıgı gorevler:

Payload türünün tanımlanması
Sıra numaralandırması
Zaman damgalama
Dağıtım izlenmesi

RTCP ise RTP'nin bir parçası olup RTP de bulunan özelliklerin yanı sıra ISDN şebekelerinde videokonferans ve videotelefonu için gerekli QoS parametrelerini de desteklemektedir. RTCP veri dağıtımının kalitesini izlemek ve kontrol bilgisini sağlamak için kullanılır. Aşağıdaki ağ durumları konusunda geri bildirim sağlar

RTCP, RTP session’larda yer alna hostların bilgi alısverişlerin izlenmesi ve kontrol edilmesini sağlar. Paket sayısı paket kaybını inter-arrival jitter ile ilgili kalitesinin izlenmesini sağlar. Ayrıca RTCP session bandgenisligine orantılı paket gönderimi yapar ancak en az her 5 snde bir gönderim yapar.
RTCP, UDP taıma kullanımı için ayrı bir akış sağlar

RTP ve RTCP her ikisinin de H.323 tanımlamasıdır. H.323 bağlantıları ve kontrol işlemi tamamlandıktan sonra video paketleri UDP ile gönderilir.(UDP paket dağıtımı ve sıralamayı garanti etmez)
RTCP protokolu ile ses ve video bilgilerinin oturum kontrol fonsiyonları, data oranları ve diğer parametreleri ayarlanabilmektedir. Ayrıca RTCP ile ses ve video sinyalleri kontrol edilebilmektedir. Ses ve video sinyalleri RTP protokolunda farklı oturumlardan gönderilmektedir.

6.3. Media Gateway Control Protocol (MGCP)

MGCP (RFC 2705), bir dış arama kontrol cihazının VoIP gateway e bağlantı kontrolu yapan bir protocoludur. VoIP ağlarda PSTN arasında trunking gateway sağlar
RJ–11 konnektor ile modem/cable, XDSL ve broadband wireless ile gateway oluşturur.
ATM ağlarında bağlantı arabirimi için VUAM gateway ler
PBX ya da key sistemlerde bağlantı için digital/analog access gateway ler

6.4. RSVP ( Resource Reservation Protocol)
Birçok data trafıği bir düzeye kadar gürültülüye ve gecikmelere tolerans gösterebilir. Buna karşılık, görüntü ve ses ile ilgili frafiğin, sürekli ve gürültüsüz olması gerekmektedir. Bu sebepden dolayı ses, video ve radyo sinyal trafiğinin network üzerinde, kalitesi yüksek servis gerektirdiğinden (QoS) problemlerin çıkmasına neden olmaktadır. Resource Reservation Protocol (RSVP), IP network üzerinde gecikmeye duyarlı olan multimedia trafiğinin taşınmasını sağlar. RSVP’de network bantgenişliği önceden rezerve edilmektedir. Bu da multicast ve unicast networklerde kaliteli servis (QoS) garantisi verir. Unicast servislerde tek bir alıcı olmasına karşılık multicast servislerde daha çok alıcı olabilir.
Önceden bantgenişliği reservasyonu yapılması, bantgenişliğinden de tasarruf sağlanmış olur. Bunun sebebi de eğer bantgenişliği reservasyonu için yeteri kadar bantgenişliği olamması durumunda transmisyon da olmamasıdır. RSVP TCP/IP tabanalı networklerde uctan-uca haberleşme sağlayan bir protokoldür.
The Internet Engineering Task Force (IETF) RSVP’nin standart bir protokol olması için çalışmaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken bir husus, RSVP’nin bir routing protokolü olmadığıdır. RSVP IP networkü üzerinde bir control protokolüdür, OSI modeline güre trasport layer seviyesidir. RSVP routing protokolleri ile birlikte çalışır. Bu anlamda, RSVP Inetrnet Kontrol Mesaj Protokul’ü (ICMP) ve Internet Gateway Mesaj Protokolü (IGMP) ile benzerliklere sahiptir.
RSVP ile aynı kaynağa ve QoS’e ait mesajlar sıralı bir data akışı ile taşınırlar. Bu data akışı da bağlantı (session) olarak bilinir. Bir RSVP işleminde;

Göndericiler
Router’lar
Alıcılar bulunmaktadır.

Unicast ortamlarda RSVP ile data akışının nasıl yapıldığnına bir göz atalım. İlk başta, bir gönderici RSVP mesajını alıcıya gönderir. Bu mesaj aşağıdaki bilgileri içerir.

Gönderici IP adresi
Alıcı Ip adresi
Data akış ayrıntıları

Data akış ayrıntılarında, başarılı bir veri aktarımı için gerekli QoS bilgisi bulunmaktadır. Alıcı, veri alacağı zaman bu isteğini belirtmek için ağdaki router’lara rezervasyon isteği gönderir. Bu reservasyon isteği aşağıdaki bilgileri içerir.

Gönderen IP adresi
Alıcı IP adresi
Veri akış ayrıntıları
İki kontrol modülü

Bu iki kontrol modülü, giriş kontrolü ve kontrol politikası olarak bilinir. Giriş kontolü iyi bir QoS için yeterli bantgenişliğinin olup olmadığına karar verir. Kontrol politikası da alıcının reservasyon isteğinin kabul edilip edilmediğine karar verir. Router’lara kaynak isteği geldiğinde, yukarıda bahsedilen iki kontrol modülü kullanılır. Eğer her iki konrol de başarılı ise, gerekli bantgenişliğinin ayrılması için routerlara link layer ( bağlantı katmanı ) paremetreleri girilir. Sonra alıcı reservasyon bilgisini alır ve verileri göndermeye başlar. Eğer router’lar yeteri kadar kaynak ayıramazlar ise, bu reservasyon toplam bantgenişliğinden yer almayacaktır. Veri gönderilmemesi durumunda kaynak harcanmayacaktır. Multicast networklerde, alıcılar ve routerlar kısa bir süre için reservasyon isteğini tutarlar. RSVP’yi destekleyen alıcı sistemleri basit alıcı sistemlerden daha verimlidir. Basit sistemlerde, gönderici muhtemel tüm alıcıların özelliklerini bilmesi gerekir. RSVP ile her alıcı sadece kendi yeteneklerini ve gereksinimlerini bilmesi yeterlidir.
Aslında, kaynak reservasyon isteği bir routerdan bir sonrakine atlayarak tüm ağı dolaşarak gerçekleşir. RSVP’nin bu şekilde çalışması hem multicast hem de unicast ağlarda problemlere sebep olmaktadır. Örneğin lokal yönlendirici, alıcının reservasyon isteğini kabul etmesine karşın ağdaki diğer yönlendiriciler reddedebilir. Eğer böyle olursa, RSVP paketleri ağda kilitli kalır ve veri aktarımı gerçekleştirilemez. IETF, RSVP çalışma grubu RSVP’nin bu problemi için yeni stratejiler geliştirmekteler. Networkün değişmesi veya taşınması problemlere sebep olabilir. Bu problemi gidermek için, yönlendiriciler RSVP mesajlarını yeniliyebilmelidirler. Yani, göderici belirli aralıklarla RSVP rota mesajları gönderecek, alıcı da sürekli reservasyon isteğini yenileyecektir. Böylece network sürekli reservasyon isteklerinin varliğinindan haberdar olacaktır. Bu durumda, ağ’da meydana gelecek bir değişmeden reservasyon istekleri zarar görmeyecek ve bu istekler hesaba katılacaktır. RSVP düzenli olarak yeni reservesyon mesajlarını gözden geçirir. İşe yarammaz mesajları da siler.

6.5. SAP, SDP ve SIP protocolleri
SAP(Session Announcement Protocol), SDP(Session Description Protocol), SIP ( Session Initialization Protocol) protocolleri ağ üzerindeki kullanıcılara multicast session larla ilgili duyuruları ve bilgileri sağlarlar.
Bir kere kullanıcı bir session’ı görmek ya da dinlemek istediğinde SIP protocolu arama istepini kuran be bağlantıyı sağlayan protocoldur. Örneğin cisco IP/TV yazılımında, session duyuru protocolu iyi bilinen bir port numarası ile multicast yayın yapan SAP paketi yönetim ve kontrol bilgilerini içeren bir başlık bulundurur. Ayrıca payload kısmında SDP bilgileri bulunur. SAP paketi, yayın ya da silme ile ilgili bir pakettir. SDP sessionı tanımlamak için kullanılan sıkıştırılmış bir pakettir ve text tabanlıdır.
SIP paketi, aramalarla ilgili bağlantı kurma sonlandırma ile ilgili komut ve yanıtlar içerir. Ayrıca, guvenlik prosay ve taşıma (TCP ve UDP ) servisleri ile ilgili özellikleri kapsar.

6.5.1. SIP
SIP, IETF'nin Multiparty Multimedia Session Control (MMUSIC) grubu tarafından geliştirilen multimedia uygulamaları için bir protokol grubudur. MMUSIC H.323'ün aksine küçük bir çekirdek protokol ile başlayıp bu protokolü ihtiyaçlara göre geliştirmeyi amaçlamıştır. Temel olarak HTTP protokolünü alan bu protokol, e-mail gibi diğer internet servisleri ile de benzerlik göstermektedir. Temel SIP mimarisi Şekil-2'de gösterildiği gibidir.
Bu protokole göre bir çağrı başlatıldığı zaman, gelen çağrı, çağrıyı başlatan tarafa servis veren bir sunucuya yönlendirilir. Çağrının yönlendirildiği sunucu çağrıyı reddedebilir veya bir başka sunucuya ya da terminale yönlendirebilir. Çağrı bu şekildecevap verecek bir sunucubulununcaya kadar ağda hiyerarşik olarak ilerletilir. SIP basit bir protokoldür ve basitliği nedeni ile karmaşık hizmetlerin verilmesi gerektiği durumlarda diğer protokollerden faydalanması gerekebilir.

Şekil 2. SIP Mimarisi

SIP'in çağrı kontrol mesajlarının geçirilebileceği güvenilir bir kanal açmak için INVITE ve ACK mesajları bulunmaktadır. SIP bir alt seviye taşıyıcı protokol için minimum varsayımları yapar. Bu protokol güvenilirliğini kendisi sağlayıp TCP'nin güvenlik ile ilgili normlarını kullanmaya gerek duymaz. SIP kullanılacak codec uzlaşması (negotiation) için yani o oturumda hangi codec'in kullanılacağına karar vermek için Session Description Protocol (SDP)'yi kullanmaktadır. SIP’in sağladığı servisler ise;

User location-Kullanıcı yeri: haberleşme için kullanılacak uç sistemin belirlenmesi
Call setup: arayan ve aranan tarafların zil çaldırması ve çağrı parametrelerinin kurulması
User availability: aranan tarafın haberleşmeye dâhil olma isteğinin belirlenmesi
User capabilities: kullanılacak media-ortam ve media parametrelerinin belirlenmesi
Call handling: çağrının transferi ve sonlandırılması

SIP'İN Parçaları
SIP Sistemi temel olarak iki parçadan oluşur.

User Agent - Kullanıcı birimi: Kullanıcı birimi kullanıcı adına çalışan uç sistemdir. Bu birim iki parçadan oluşur, İstemci ve Sunucu. İstemci kısmı İstemci Kullanıcı Birimi (User Agent Client - UAC) diye bilinir. Sunucu kısmı ise Sunucu Kullanıcı Birimi (User Agent Server - UAS) şeklinde ifade edilir.
Network Servers - Ağ Sunucuları: Bir ağda 3 tip sunucu vardır. Bir kayıt sunucusu, kullanıcıların mevcut lokasyonları ile ilgili bilgileri alır. Bir proxy sunucu ise aldığı istekleri, aranan tarafın lokasyonu hakkında daha fazla bilgiye sahip olan bir sonraki sunucuya iletir. Yönlendirme sunucusu ise, aldığı istek üzerine bir sonraki sunucunun adresini öğrenerek, çağrı isteğini göndermek yerine, bu adresi istemciye iletir.

MsXLabs Üye Girişi