Metody zapewnienia

jakości usług telefonii

internetowej

Parametry jakościowe, CoS i QoS

Tematyka wykładu

1.

Wprowadzenie

2.

Parametry jakościowe telefonii IP:



opóźnienie



jitter i echo



szumy i ich źródła

3.

CoS - Class of Service

4.

Zapewnienie jakości usług – protokoły i
mechanizmy QoS.

5.

Podsumowanie

Wprowadzenie



W tradycyjnej telefonii jakość obsługi dla
każdego połączenia telefonicznego jest
gwarantowana przez ciągłą dostępność
wydzielonego pasma.



Ocena jakości usług przesyłania danych QoS
(ang. Quality of Service) jest niezwykle ważna
dla skuteczności VoIP.



Zwyczajowo akustyczną jakość połączeń mierzy
się za pomocą skali MOS (ang. Mean Opinion
Score).

Opóźnienie

Opóźnienie – to czas jaki jest potrzebny na
wymówienie słów i dotarcie ich do uszu słuchacza.



W sieci telefonicznej mamy do czynienia z
trzema rodzajami opóźnień (obsługi, propagacji
i kolejkowania).



Badania wykazały, że opóźnienie do 150 ms
jest niezauważalne, a powyżej 150 ms znacznie
utrudniają komunikację.



Opóźnienia powyżej 400 ms są
nieakceptowane.

Rodzaj opóźnień

opóźnieni

e obsługi

sygnał mowy

zwykle dzieli się

na ramki o

długości 10 ms

w jednym

pakiecie zwykle

umieszcza się

dwie ramki

(opóźnienie

wynosi 20 ms)

opóźnieni

e

propagacji

światło wędruje

w próżni z

prędkością

299 792 km/s

elektrony wędrują

kablem

miedzianym

z prędkością

201 125 km/s

opóźnieni

e

kolejkowa

nia

czas konieczny do

przeniesienia

pakietu do kolejki

wyjściowej

jeżeli zostanie

wysłanych więcej

pakietów niż

interfejs sieciowy

jest w stanie

obsłużyć

Rozsynchronizowanie

Rozsynchronizowanie jest to brak synchronizacji w
czasie transmisji pakietów. Powoduje, że pakiety
przychodzą nie po kolei, pozostawiając luki w
sekwencji ramkowania sygnału głosowego. Brak
synchronizacji w pojawia się, gdy pakiety głosowe
muszą przejść przez kilka routerów w sieci. Im
więcej routerów tym rozsynchronizowanie może
być większe.

Strata pakietów jest niezwykle szkodliwa dla
połączeń w sieci VoIP. Ich główną przyczyną jest
przeciążenie sieci. Może ona prowadzić do
podobnego efektu jak rozsynchronizowanie.

Jitter i echo

Pakiety głosowe mogą się spóźniać w sieci
pakietowej i nie przybywać w takich samych,
regularnych odstępach czasu do stacji odbiorczej.
Jitter, to różnica pomiędzy czasem w jakim pakiet
jest oczekiwany a czasem rzeczywistego nadejścia
pakietu.

W

sieci

telefonicznej

echo

jest

zwykle

powodowane błędem impedancji na przejściu z
sieci czteroprzewodowej na dwuprzewodową.
Echo w standardowej sieci PSTN jest regulowane
za pomocą tłumików echa i kontroli błędów
impedancji.

7

Szumy

Jednym z istotnych elementów

uzyskiwanej oceny jakości jest

szum – sygnał zmieniony przez

szum określa się jako

zniekształcony

szumy addytywne

• niepożądane sygnały, które

towarzyszą transmisji dźwięku

szumy addytywne

• niepożądane sygnały, które

towarzyszą transmisji dźwięku

szumy subtraktywne

• przerwy lub zmniejszanie transmisji

dźwięku, takie jak te spowodowane

przez utratę pakietów

szumy subtraktywne

• przerwy lub zmniejszanie transmisji

dźwięku, takie jak te spowodowane

przez utratę pakietów

Źródła szumów

Transkodowanie w

Asterisk

Kodek

GSM

uLaw

Alaw

G.726

LPC10

GSM

-

4

4

12

14

uLaw

10

-

1

10

12

Alaw

10

1

-

10

12

G.726

17

2

2

-

19

LPC10

18

10

10

18

-

Źródła szumów

Class of Service



Systemy CoS (ang. Class of Service) nadają
priorytety usługom CoS odnosi się jedynie do
pojedynczego kanału.



Celem CoS jest dostarczenie priorytetowych
pakietów danych, zgodnie z zachowaniem
ustalonym przez administratora.



Rozwiązania takie sprawdzają się w takich
kanałach, gdzie pakiety głosowe stanowią mniej
niż 30% ruchu sieciowego.



Standard obsługujący CoS, to 802.1p.

Standard 802.1p

Standard 802.1p wykorzystuje 3-bitową część
nagłówka pakietu ethernetowego. Określa ona
zachowanie się pakietu na lokalnym łączu danych.

Nume

r

Nazwa

0

Routine

1

Priority

2

Immediate

3

Flash

4

Flash Override

5

Critical

6

Internetwork

control

7

Network control

Metoda ta polega na
nadaniu

priorytetu,

określeniu rodzaju usługi
(ang. Traffic of Service,
ToS). Metoda ta nazywana
jest również priorytetem
IP.
Zaleca się zdefiniować
klasę

5

dla

ruchu

akustycznego.

Standard 802.1p

Quality of Service

W

celu

zapewnienia

odpowiedniej

jakości

realizowanych usług używa się dwa modele:



Model oparty na rozróżnianiu klas ruchu –
Diffserv (ang. Differentiated Services) –
RFC2475



Model oparty na rezerwowaniu zasobów –
Intserv (ang. Integrated Services) – RFC1633

Standard DiffServ

Standard DiffServ (ang. Differentiated Services)
jest używany do obsługi routowanych sieci WAN.
Używa on, podobnie jak 802.1p tagów ToS.
Kiedy pakiet dociera do węzła brzegowego sieci, to
nadawany jest mu priorytet, zgodnie z ustawioną
przez administratora „polityką”. Ważne jest to, aby
wszystkie „przeskoki” utrzymały priorytet pakietu,
nadany

przez

router

brzegowy.

Routery

podstawowe

nie

zmieniają

kolejności

czy

priorytetów pakietów. Jedynie przesyłają je,
podporządkowując

się

„polityce

nadawania

priorytetów” na brzegu sieci.

„Tolerancja”

Nazwa klasy usługi

Utrata

pakietów

Opóźnieni

e

Jitter

Przykład
aplikacji

Kontrola sieci

mała

mała

dopuszczal

na

zarządzanie siecią

Telefonia IP

bardzo mała

bardzo

mała

bardzo

mała

telefonia IP

Sygnalizacja

mała

mała

dopuszczal

na

sygnalizacja w
telefonii IP

Konferencje
multimedialne

mała/średni

a

bardzo

mała

mała

Konferencje wideo
H.323 (adaptacja )

Interaktywne
aplikacje czasu
rzeczywistego

mała

bardzo

mała

mała

Konferencje
wideo /
interaktywne gry

Strumieniowanie
multimediów

mała/średni

a

średnia

dopuszczal

na

strumieniowanie
na żądanie

Broadcast wideo

bardzo mała

średnia

mała

internetowa TV

Standard

nieistotna

nieistotna

nieistotna

mało wymagające
aplikacje sieciowe

Differentiated Services Codepoint

Nr bitu

Nazwa

Wartość

0 – 2

pierwszeństwo

3

D (opóźnienie)

0 –

normalne

1 – niskie

4

R

(przepustosowość

)

0 –

normalne

1 – wysokie

5

T (niezawodnosć)

0 –

normalne

1 – wysoka

6

nieużywane

7

nieużywane

DiffServ Code Point

Klasa usługi

Nazwa

DSCP

DSCP

(KLA-D-T-

R)

Przykład aplikacji

Kontrola sieci

CS6

110000

(48)

zarządzanie siecią

Telefonia

EF

101110

(46)

telefonia IP

Sygnalizacja

CS5

101000

(40)

sygnalizacja w telefonii IP

Konferencje
multimedialne

AF41
AF42
AF43

100110

(38)

100100

(36)

100010

(34)

Konferencje wideo H.323
(adaptacja)

Interaktywne aplikacje

CS4

100000

(32)

Konferencje wideo/ interaktywne
gry

Strumieniowanie
multimediów

AF31
AF32
AF33

011110

(30)

011100

(28)

011010

(26)

strumieniowanie na żądanie

Broadcast wideo

CS3

011000

(24)

internetowa TV

Standard

DF

(CS0)

000000

(00)

mało wymagające aplikacje
sieciowe

Model Integrated Service

Architekturę IntServ (ang. Integrated Service)
opracowano dla integracji usług sieciowych.
Wszystkie urządzenia sieciowe, czy na brzegu, czy
w sieci podstawowej, odgrywają aktywną rolę w
procesie decydowania o polityce przyznawania
pasma.

Protokoły IntServ

Jakością usług transmisji danych QoS (ang. Quality
of Service) określa się często wszystkie środki,
jakie

są

stosowane

w

celu

polepszenia

funkcjonowania głosu w sieciach. Dwa kluczowe
standardy, to:



RSVP (ang. Resource Reservation Protocol)



MPLS (ang. Multipoint Label Switching)

Protokół RSVP

RSVP jest zalecanym protokołem sygnalizacji dla
IntServ. Ten standard jest dobrym wyborem dla
sieci z ograniczonym pasmem podstawowym.
Protokół

dodaje

warstwę

sygnalizowania

wstępnego do sieci IP. Zadaniem protokołu jest
zapewnienie

wystarczającego

pasma

przepustowości,

zanim

dane

multimedialne

zostaną przesłane przez kanał.

Protokół MPLS

Wielopunktowe przesyłanie etykiet MPLS (ang.
Multipoint Label Switching) jest najbardziej
zaawansowanym środkiem QoS dostępnym w
dużych sieciach VoIP. MPLS wykorzystuje się w
sieciach transportowych i bardzo dużych sieciach
korporacyjnych. Etykiety MPLS mają za zadanie
zidentyfikować ścieżki i priorytety związane z
każdym pakietem. Ścieżki odnoszą się do kanału
multimedialnego połączenia VoIP, a priorytety
odpowiadają

poziomowi

usługi

QoS

wynegocjowanemu dla tych kanałów.

Mechanizmy zapewnienia

QoS

Podsumowanie



Opóźnienie VoIP – to czas jaki jest potrzebny na
wymówienie słów i dotarcie ich do uszu
słuchacza. W sieci telefonicznej mamy do
czynienia

z

trzema

rodzajami

opóźnień:

propagacji, obsługi, kolejkowania;



Rozsynchronizowanie jest to brak synchronizacji
w czasie transmisji pakietów;



Jitter, to różnica pomiędzy czasem w jakim pakiet
jest oczekiwany a czasem rzeczywistego
nadejścia pakietu;



Echo występuje wtedy, gdy w trakcie rozmowy
słyszymy z opóźnieniem własne słowa (więcej niż
150 ms);

Podsumowanie



Systemy CoS (ang. Class of Service) nadają
priorytety przepływowi danych na pojedynczym
kanale transmisji danych - odnoszą się do
pojedynczego kanału;



Jakością usług transmisji danych QoS (ang.
Quality of Service) określa się często wszystkie
środki, jakie są stosowane w celu polepszenia
funkcjonowania głosu w sieciach. Dwa modele
sieci które to umożiwiają, to:



RSVP (ang. Resource Reservation Protocol),



MPLS (ang. Multipoint Label Switching).