Multimedia

Radio internetowe

oraz telefonia VOiP

Kowalski Jan

Organizacja systemów i

sieci

1/41

Radio internetowe

Radio internetowe – radio nadające swoje

audycje poprzez Internet, za pomocą

przesyłania strumieniowego, zwykle w

formacie MP3, Ogg Vorbis, RealAudio, AAC+

lub Windows Media Audio. Punktem

centralnym jest stacja nadawcza, która

rozdziela nadawany program na strumienie

dźwięku, przekazywane do słuchaczy. Zarówno

osoba nadająca, jak i słuchacze łączą się ze

stacją przy użyciu swoich aplikacji klienckich.

2/41

Przekazywanie dźwięku

Wszystkie

radia

internetowe

pracują

przy

wykorzystaniu tzw. mediów strumieniowych. Jest to
technika polegająca na przesyłaniu skompresowanych
danych w strumieniu niewielkich pakietów z serwera
do odbiorcy. Każdy pakiet zawiera niewielką ilość
informacji, umożliwiającą odtworzenie fragmentu
pliku multimedialnego. Aby dostarczyć medium
strumieniowe

używa

się

specjalnych

kodeków

stosujących algorytmy kompresji, które kodują
dokument multimedialny do postaci zdatnej do
transmisji przez Internet. Następnie dane są
przekazywane na serwer, który dostarcza je do
wszystkich odbiorców. Wszyscy klienci posiadają
odtwarzacze, które składają odebrane z serwera
pakiety w gotową prezentację. Potem jest ona
dekodowana przez kolejny zestaw kodeków i
odtwarzana dla użytkownika.Przesyłane są 3 rodzaje
informacji – audio, wideo i inne dane (np. napisy do
filmów).

3/41

SHOUTcast

SHOUTcast – nazwa systemu opracowanego
przez Nullsoft, służącego do nadawania dźwięku i
obrazu w postaci strumienia danych na bazie
protokołu HTTP. System powstał z myślą o
aplikacji Winamp. W głównej mierze służy do
nadawania internetowych stacji radiowych i
telewizyjnych.

4/41

SHOUTcast

Serwer SHOUTcast może pracować w dwóch
trybach: jako samodzielna stacja nadawcza i jako
stacja

przekaźnikowa

(relay).

Samodzielny

nadajnik oczekuje połączenia od jednego z
klientów jako źródła dźwięku. W drugim trybie
serwer staje się stacją przekaźnikową dla audycji
nadawanych

przez

inną

maszynę.

Serwer

retransmisyjny łączy się ze źródłowym jako
zwykły klient. W ten sposób można budować
drzewo

stacji

przekaźnikowych,

którego

korzeniem jest stacja główna. Należy pamiętać, że
nadawcy mogą nadawać bezpośrednio jedynie
poprzez stację główną..

5/41

SHOUTcast

Występuje jako dodatkowa wtyczka do Winamp.

6/41

Odbiór dźwięku

Na stronie radia, którego chcemy słuchać
powinna być informacja jak go słuchać. Zazwyczaj
mamy podany odnośnik po którego klilknięciu,
automatycznie Winamp otworzy listę z rodzajem
muzyki jaki chcemy słuchać. Na stronie może być
też podany adres.

7/41

Odbiór dźwięku

8/41

RTP (Real Time Protocol)

RTSP (Real Time Streaming

Protocol)

Protokoły

9/41

Protokół RTP jest on przeznaczony do transmisji
danych multimedialnych w czasie rzeczywistym. Jego
zastosowania obejmują m.in. interaktywne usługi
audio i (lub) wideo oraz dystrybucję danych audio i
wideo. Protokół RTP posiada mechanizmy pozwalające
na identyfikację rodzaju przesyłanych danych oraz
identyfikację metody kodowania.

Real Time Protocol

10/41

W pierwszym kroku, strumień danych jest dzielony na
pakiety, które transmitowane są oddzielnie. Transmisje
mogą mieć charakter jeden-do-jednego lub jeden-do-
wielu. Następnie po stronie odbiorcy, otrzymane
pakiety muszą być ustawione w poprawnej kolejności.
Większość działań RTP polega na oznakowaniu
właściwych danych audio/wideo i ich źródła,
przydziale numerów sekwencyjnych i znaczników
czasowych dla każdego z pakietów.

Real Time Protocol

11/41

Transmisja z wykorzystaniem protokołu nie jest
pozbawiona wad. Nie ma na przykład mechanizmów
gwarantujących, że kolejne pakiety dotrą do adresata
w określonym czasie, co prowadzi do powstawania
opóźnień. RTP pozwala skorygować większość wad
transportu aplikacji czasu rzeczywistego w sieciach z
protokołem internetowym. protokołu RTP zawiera w
sobie między innymi poniższe informacje:

Real Time Protocol

12/41

- Payload type - typ przenoszonej informacji.
Identyfikuje format ładunku RTP i określa sposób jego
interpretacji przez aplikację. Wyszczególnia typ i
sposób kodowania informacji.
- Sequence number - numeracja pakietów sesji.
Każdy

kolejno

wysyłany

pakiet

danych

jest

numerowany. W ten sposób można u odbiorcy
obserwować utratę pakietów i ustalać ich kolejność.
- Timestamp - znacznik czasu. Wprowadza próbki
zegara dla pierwszego oktetu pakietu RTP. Zegar musi
być liniowy, by pozwalał synchronizować i obliczać
wahania przybywających pakietów. Musi być także
wystarczająco dokładny by było można mierzyć
wahania przybycia paczek (np. jeden takt na ramkę
wideo nie jest wystarczający).

Real Time Protocol

13/41

RTSP jest protokołem poziomu aplikacji, mającym za
zadanie sterowanie dostarczaniem danych czasu
rzeczywistego. Mimo, że jest on wręcz powszechnie
stosowany w aplikacjach związanych z przesyłaniem
danych multimedialnych, nie jest on jeszcze
ustanowionym oficjalnie standardem. Protokół RTSP
dostarcza użytkownikowi jakby elastycznego szkieletu,
bazy, która może być rozwijana i dopasowywana do
potrzeb użytkownika, aby umożliwić sterowanie
transmisją na żądanie danych czasu rzeczywistego
takich jak audio i wideo.

Real Time Streaming

Protocol

14/41

Protokół RTSP tworzy i steruje pojedynczymi lub
wielokrotnymi strumieniami ciągłych danych takich
jak audio i wideo. Tłumacząc obrazowo, protokół RTSP
ma być rodzajem sieciowego „pilota” dla serwerów
multimedialnych. W protokole tym w zasadzie nie
występuje pojęcie połączenia. Zamiast tego przyjmuje
się, że serwer RTSP utrzymuje sesje oznaczoną
odpowiednim identyfikatorem, która łączy grupy
strumieni mediów i ich stanów. Sesja protokołu RTSP
nie jest związana z pojęciem połączenia na poziomie
warstwy transportowej w rozumieniu połączenia TCP.
Podczas sesji użytkownik może otwierać i zamykać
wiele pewnych (w znaczeniu niezawodnych) połączeń
transportowych z serwerem, aby wysyłać żądania
protokołu RTSP dla tej sesji.

Real Time Streaming

Protocol

15/41

Protokół RTSP umożliwia następujące operacje:
- Pozyskiwanie danych z serwera danych. Klient
może zażądać aby informacje opisujące sesje zostały
przesłane z użyciem RTSP DESCRIBE, protokołu HTTP
lub w inny sposób. Jeżeli prezentacja ma formę
transmisji rozgałęzionej (ang. multicast), informacje
opisujące sesje zawierają adresy typu rozgałęzionego i
porty dedykowane dla danych o charakterze ciągłym.
Jeżeli

informacje

przesyłane

są

jedynie

do

pojedynczego odbiorcy (ang. unicast), odbiorca określa
miejsce

odbioru

danych

z

uwagi

na

ich

bezpieczeństwo.
- „Zaproszenie” serwera danych do sesji. Serwer
mediów może zostać „zaproszony” do udziału w
trwającej konferencji w celu odtworzenia danych dla
potrzeb użytkowników. Ten sposób pracy jest
szczególnie użyteczny dla aplikacji uczących.

Real Time Streaming

Protocol

16/41

telefonia VOiP

17/41

VoIP (ang. Voice over Internet Protocol - głosem przez
IP ) to technologia umożliwiająca przesyłanie
dźwięków mowy za pomocą łączy internetowych lub
dedykowanych sieci wykorzystujących protokół IP,
popularnie nazywana telefonią internetową. Dane
przesyłane są przy użyciu protokołu IP, co pozwala
wykluczyć niepotrzebne "połączenie ciągłe" i np.
wymianę informacji gdy rozmówcy milczą.
Dostępne są rozwiazania VoIP dla użytkowników
indywidualnych i firm - w obu przypadkach jest to
znakomity sposób na oszczędności w porównywaniu z
opłatami za rozmowy obowiązującymi u wielu
operatorów telekomunikacyjnych i przy korzystaniu z
kart telefonicznych.

VoIP

18/41

•

Usługa internetowa VoIP cieszy się

niezwykłą popularnością ze względu na

dużą różnicę stawek taryfikacyjnych w

porównaniu do sieci telefonicznej i to

pomimo

gorszej

jakości

rozmów.

Największym problemem z jakim boryka się

telefonia VoIP jest jakość połączenia.

Obecna struktura Internetu uniemożliwia

często zapewnienie minimalnego stałego

przesyłu danych (QoS), wymaganego dla

idealnej jakości rozmowy. W razie zbyt

wolnego

połączenia

pojawiają

się

zniekształcenia,

dźwięk

staje

się

mechaniczny, a słowa urywane.

VoIP

19/41

•

Dodatkowym utrudnieniem są większe

opóźnienia, które w skrajnych sytuacjach

uniemożliwiają płynną konwersację. W

większości przypadków udaje się jednak

obejść

ten

problem

poprzez

użycie

zaawansowanych

metod

kompresji

dźwięku. Przy połączeniu 256kb/s jakość

rozmowy jest już bardzo dobra. Kolejnym

utrudnieniem, jest brak w większości

przypadków, możliwości dzwonienia pod

numery alarmowe. Związane jest to z

trudnością lokalizacji rozmówcy i tym

samym odpowiedniego przekierowania jego

zgłoszenia

do

najbliższej

jednostki

alarmowej.

VoIP

20/41

Na czym polega usługa

VoIP ?

Usługa

VoIP

polega

na

stworzeniu

cyfrowej

reprezentacji sygnału mowy, poddaniu go odpowiedniej
kompresji i podzieleniu na pakiety. Taki strumień
pakietów jest następnie przesyłany za pomocą sieci
pakietowej wraz z innymi danymi pochodzącymi na
przykład od komputerów. W węźle odbiorczym cały
proces jest odtwarzany w odwrotnym kierunku, dzięki
czemu otrzymujemy normalny sygnał głosu. Procesy te
widoczne są na powyższym rysunku.

21/41

Dane przesyłane są przy

użyciu
protokołu IP, co pozwala
wykluczyć niepotrzebne
"połączenie ciągłe" i np.
wymianę informacji gdy
rozmówcy milczą.

Operatorzy VoIP:

easyCALL, Ipfon/Inotel,
HopIn.pl, NewFon.pl,
Gadu naGłos, Tlenofon,
Tanifon.

Z VoIP korzystać można do

połączeń z: innymi
użytkownikami VoIP,
użytkownikami telefonii
stacjonarnej
komórkowej.

22/41

Na czym polega usługa

VoIP ?

Telefonia internetowa VoIP to taki rodzaj
połączenia telefonicznego, w którym sygnał
głosowy - przynajmniej na pewnej części
swojej drogi - wędruje w postaci danych
cyfrowych przez internet. W zależności od
tego, jakie urządzenia znajdują się po obu
stronach łącza i na jakim odcinku drogi
sygnał

przechodzi

przez

internet,

wyróżniamy trzy rodzaje połączeń :

•PC-to-PC (komputer-komputer) ,

•PC-to-phone (komputer-telefon) lub phone-
to-PC (telefon-komputer),

•phone-to-phone (telefon-telefon) ,

23/41

PC-to-PC (komputer-

komputer)

mamy z nimi do czynienia wówczas, gdy na
obydwu

końcach

łącza

znajdują

się

urządzenia cyfrowe (zwykle komputery z
odpowiednim oprogramowaniem, choć mogą
to być także cyfrowe telefony IP) i połączenie
w całości realizowane jest przez sieć internet.

24/41

PC-to-phone (komputer-

telefon) lub phone-to-PC

(telefon-komputer)

PC-to-phone (komputer-telefon) lub phone-to-
PC (telefon-komputer), czyli takie, w których
jeden z rozmówców korzysta z komputera
(lub telefonu IP) przyłączonego do internetu,
a drugi z klasycznego telefonu. Wówczas na
pewnym fragmencie drogi głos przebiega
przez internet, a na pozostałej części przez
zwykłe linie telefoniczne. Oba te odcinki
łączy ze sobą bramka VoIP - komputer ze
specjalnym wyposażeniem sprzętowym i
oprogramowaniem, dzięki któremu sygnał
może się "przesiadać" z internetu na łącza
telefoniczne

i

odwrotnie.

Bramka

obsługiwana

jest

zazwyczaj

przez

komercyjnego operatora, który pobiera
opłaty za tę usługę;

25/41

phone-to-phone

(telefon-telefon)

phone-to-phone (telefon-telefon) - tu obydwaj
rozmówcy korzystają ze zwykłych telefonów,
nie mając pozornie nic do czynienia z
internetem. Połączenie odbywa się jednak
przez dwie bramki VoIP, które między sobą
przesyłają sygnał przez internet. Ten sposób
realizacji połączeń stosowany jest m.in. przy
korzystaniu ze wspomnianych na wstępie
kart-zdrapek.

26/41

Schemat VoIP

P S T N

P B X

P B X

F a x

T e l

T e l

F a x

L A N

S w itc h

R o u te r

L A N

R o u te r

S w itc h

IP

PSTN (Public Switched Telephone Network) – publiczna komutowana sieć telefoniczna

PBX (Private Branch Exchange) - centrala abonencka – centrala telefoniczna będąca własnością i

zarządzana przez użytkownika,

27/41

VoIP - Rozwiązania

klasyczne



Wydzielone infrastruktury dla danych, głosu i
obrazu



Trudna integracja na poziomie aplikacji



Sieci głosowe nie przystosowane do wspierania
transmisji danych, głosu i obrazu na żądanie



Wyższy koszt budowy i eksploatacji

28/41

VoIP - Rozwiązania

klasyczne

•

Routery dołączane do central telefonicznych

•

Głosowe porty analogowe lub cyfrowe w
routerach

•

Zamiana głosu na pakiety następuje w routerach

•

Routery posiadają układy DSP do kodowania
i kompresji głosu

•

Liczba portów analogowych/kanałów cyfrowych
odpowiada liczbie możliwych równoczesnych
rozmów telefonicznych

•

Mechanizmy Quality of Service w sieci WAN
(routery)

29/41

Istnieją 2 liczące się

standardy:

Przy ustanawianiu sesji w sieciach VoIP mamy do

czynienia z rywalizacją dwóch rodzin protokołów:



ITU H.323



IETF Session Initiation Protocol

(SIP)

30/41

Protokoły SIP

Do rodziny protokołów SIP zaliczamy Session Initiation

Protocol, Session Announce Protocol oraz Session
Definition Protocol. Architektura SIP jest nastawiona na
przesunięcie

całej

logiki

połączenia

do

urządzeń

końcowych (brzegowych). To one przyjmują określone
stany w czasie trwania sesji, natomiast pośredniczące
serwery proxy są w większości wypadków bezstanowe.
Architektura taka pozwala na dużą skalowalność systemu i
jest nastawiona na tzw. usługi VoIP oparte o serwery (sieć
składa się z serwerów i routerów IP). Podstawowymi
elementami sieci SIP są terminale, serwery proxy oraz
tzw. registrar, wiążący informację o położeniu terminala z
jego adresem. System komunikatów jest bardzo podobny
do komunikatów protokołu HTTP – nawet z dokładnością do
słynnego komunikatu o błędzie 404. Komunikaty są
przesyłane za pomocą zwykłego tekstu (plain text).

31/41

Protokoły H.323

Do rodziny protokołów H.323 należą oprócz protokołu,

któremu rodzina zawdzięcza swoją nazwę, także H.225
oraz H.245. Sieci oparte o protokoły H.323 miały
początkowo umożliwiać komunikację między terminalami
połączonymi siecią lokalną. Są one nastawione na tzw.
architekturę przełączanych usług sieci VoIP, gdzie
oczekiwana

jest

komunikacja

między

istniejącymi

przełącznikami sieci PSTN, sieciami i terminalami.
Podstawowymi elementami sieci H.323 są bramy między IP
a PSTN, kontrolery połączenia, GateKeeper'y(portier),
terminale oraz MCU – Multipoint Control Units. Przy
ustanawianiu sesji zostaje wymieniona większa liczba
komunikatów niż przy protokołach SIP. Część logiki
połączenia przy protokołach H.323 leży po stronie sieci, co
zmniejsza

jej

skalowalność.

Możliwe

jest

jednak

zwiększenie skalowalności dzięki użyciu w samym centrum
sieci GateKeeper'ów opartych jedynie o RAS oraz pełnego
rutowania GateKeeper'ów brzegowych. Kolejne wersje
protokołów H.323 zmierzają koncepcyjnie w kierunku
wytyczonym przez SIP.

32/41

Porównanie H.323 i SIP

CECHA

H.323

SIP

Zgodność z internetem

Nie

Tak

Architektura

Monolityczna

Modularna

Kompletość

Stos protokołów

Pojedyńczy sygnał

Format komunikatu

Binarny

ASCII

Konferencje
multimedialne

Tak

Nie

Sygnalizowanie
wywołania

Q.931 przez TCP

SIP przez TCP lub UDP

Impementacja

Duża i skomplikowana

Umiarkowanie
skomplikowana

Rozmiar definicji
standardu

1400 stron

250 stron

33/41

źródło Sieci komputerowe Andrew S. Tanenbaum

Zalety VoIP



Niezależność od operatorów,

monopolistów państwowych

(swoboda wyboru a potencjalnie

także większa prywatność)



często zerowy koszt połączeń VoIP



niższy koszt połączeń z telefonią

stacjonarną (zwykle dopiero przy

połączeniach zagranicznych)



pełna mobilność użytkownika

(problem roamingu ma

ograniczone znaczenie)



niski koszt infrastruktury (w

porównaniu z tradycyjnymi liniami

telefonicznymi)



integracja z przyszłościowymi

usługami takimi jak przesyłanie

danych czy obrazu



jedna sieć dla telefonów i

komputerów



darmowe połączenia wewnątrz

sieci IP

34/41

Wady VoIP



Wadą systemów VoIP jest brak

całościowej standaryzacji. Istnieje

kilka różnych standardów

implementowanych przez

producentów co powoduje, że

systemy VoIP nie są ze sobą

kompatybilne i udostępniają zwykle

tylko najprostszą usługę punkt-

punkt.



większa zawodność usług



konieczność posiadania

dodatkowego sprzętu lub

oprogramowania i łącza

internetowego



przy realizacji sprzętowej większe

koszty zakupu (np. aparatów) dla

użytkownika końcowego.



możliwe zakłócenia w transmisji

głosu



wymagany dostęp do internetu



podatność bramek VoIP na ataki

typu DoS

35/41

Problemy

Największym problemem technologii

VoIP jest jakość połączenia.

Obecna technologia Internetowa

uniemożliwia często zapewnienie

stałego i równomiernego przesyłu

danych(QoS), wymaganego dla

uzyskania bardzo dobrej jakości

rozmowy. W razie zbyt wolnego

łącza pojawiają się zniekształcenia,

a słowa są urywane. Dodatkowym

utrudnieniem są większe

opóźnienia, które w skrajnych

sytuacjach uniemożliwiają płynną

konwersację. W większości

przypadków udaje się jednak

obejść ten problem poprzez użycie

zaawansowanych metod kompresji

dźwięku.

36/41

Zastosowanie VoIP



Budowanie biurowych sieci telefonicznych o

zastosowaniu lokalnym, gdzie instalacja typu

VoIP zastępuje centralki PBX. Zaleta tego

rozwiązania jest wykorzystanie jednej

infrastruktury transmisyjnej, z reguły sieci LAN

opartej o protokół Ethernet, do łączenia

komputerów oraz telefonów IP. Wada jest nadal

duży koszt urządzeń.



Budowanie korporacyjnych sieci głosowych

opartych na dzierżawionych łączach transmisji

danych lub wirtualnych sieciach prywatnych. W

najbardziej popularnych rozwiązaniach

technologia VoIP jest wykorzystywana do

łączenia biurowych sieci telefonicznych poprzez

siec IP za pomocą bramek VoIP podłączanych do

central abonenckich PBX. Rozmowy telefoniczne

są automatycznie kierowane przez siec IP z

pominięciem publicznych sieci telefonicznych. W

tym przypadku można zapewnić dobra jakość

połączenia, a przy odpowiednio dużym natężeniu

ruchu koszt wynajmu łącza jest niższy od opłat za

impulsy.

37/41

Zastosowanie VoIP



Świadczenie publicznych usług

głosowych. Wymaga budowy systemu

VoIP składającego się z wielu elementów,

zapewniających współprace z siecią

tradycyjna, serwerów przyjmowania i

kierowania zgłoszeń, systemu

billingowego. Wykorzystanie technologii

VoIP przez operatora umożliwia

oferowanie połączeń głosowych we

wszystkich relacjach. Głównym celem jest

świadczenie tańszych połączeń

telefonicznych, głównie

międzymiastowych i międzynarodowych.

38/41

Oprogramowanie VoIP

Rodzaje programów związanych z VoIP :

- Gatekeeper'y

- Programy do autoryzacji, autentykacji,

zabezpieczające

- Programy do naliczania należności (billing)

- Programy IVR (interactive voice response)

- Programy kolejkujące połączenia

- Softswitch'e

- Programy do poczty głosowej

- Programy monitorujące

- Programy CTI(computer telephony integration)

- Programowe telefony

- Serwery proxy SIP, RTP, serwery fax

- Programy do zamiany głos-tekst/tekst-głos

- Aplikacje stworzone wyłącznie z myślą o

komunikacji głosowej

39/41

Literatura:

 Sieci komputerowe Andrew S. Tanenbaum

 Dokumenty z www.chomikuj.pl

 pinkaccordions.homelinux.org/staff/tp/prog/tex/wzmgr/tf-tex-1.pdf

 213.130.28.62/doc/Telecom/IP.doc

 Tomasz Felchner Zastosowania technologii VOIP w organizacjach

gospodarczych

 www.s-gajos.cba.pl/dane/archiwum/technologia_VoIP.ppt

 http://dragon.iti.pk.edu.pl/~kkorcyl/ssi2005/nr6/voip.ppt

 http://pl.wikipedia.org/wiki/PBX

• http://m6.mech.pk.edu.pl/~habel/dydaktyka/Kk/511e/t9/UslugiRoz

gloszeniowe.htm

• Tomasz Felchner Zastosowania technologii VOIP w organizacjach

gospodarczych

40/41

41/41

KONIEC