Internetová telefonie (VoIP) a protokol SIP

Internetová telefonie (VoIP)
a protokol SIP
Ivan Pravda
Autor: Ivan Pravda
Název díla: Internetová telefonie (VoIP) a protokol SIP
Zpracoval(a): České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6
Inovace předmětů a studijních materiálů pro
e-learningovou výuku v prezenční a kombinované
formě studia
Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
VYSVĚTLIVKY
Definice
Zajímavost
Poznámka
Příklad
Shrnutí
Výhody
Nevýhody
ANOTACE
Zkratkou VoIP (Voice over Internet Protocol) je v současnosti označován mechanismus
přenosu hlasu prostřednictvím datových sítí založených na protokolu IP (Internet Protocol).
Pojmy internetová telefonie nebo IP telefonie jsou pak dalšími synonymy pro VoIP.
V následujícím textu se budeme podrobněji zabývat možnostmi přenosu hlasu v datových
sítích. Nejprve si ukážeme, jak lze převést originální spojitý (analogový) hlasový signál do
jeho nové digitální podoby. Následně si v krátkosti vysvětlíme protokolový model používaný
pro obecný přenos dat zejména v počítačových sítích (TCP/IP model). V poslední části se
budeme podrobněji zabývat řídícími protokoly (tj. signalizací) a transportními protokoly ve
VoIP. Podrobněji se zaměříme na nejpoužívanější protokol SIP. Na závěr zmíníme překážky
a problémy, kterým přenos hlasu v datových sítích v současnosti čelí a jaká jsou jejich možná
řešení.
CÍLE
Cílem modulu je seznámit čtenáře se základními principy digitalizace hlasu a možnostmi jeho
následného přenosu pomocí vhodných protokolů v rámci IP sítí. Dalším důležitým cílem je
upozornit na možné překážky a problémy, které se mohou během vlastního přenosu objevit,
a které se v současné době také řeší.
LITERATURA
[1]
MILLER, Mark A.: Voice over IP Technologies – Building the Converged Network :
M&T Books, 2002. 528 pages. ISBN 0-7645-4907-3.
[2]
MINOLI, D.; MINOLI, E.: Delivering Voice over IP Networks (Second Edition) : Wiley
Publishing, Inc., 2002. 491 pages. ISBN 0-471-38606-5.
[3]
IBE, Oliver C.: Converged Network Architectures – Delivering Voice and Data over IP,
ATM, and Frame Relay : Wiley Publishing, Inc., 2002. 344 pages. ISBN 0-471-202509.
[4]
PUŽMANOVÁ, R.: Hlasové služby v IP sítích, URL:
http://www.systemonline.cz/clanky/hlasove-sluzby-v-ip-sitich.htm
[5]
BEZPALEC, P.: Kvalita služeb datových sítí z hlediska VoIP, Teorie a praxe IP
telefonie, 2006
Obsah
1 Internetová telefonie (VoIP) a protokol SIP ...................................................................... 6
1.1
Úvod do problematiky ................................................................................................ 6
2 Zpracování hovorového signálu a hodnocení jeho kvality ............................................... 8
2.1
Proces digitalizace ...................................................................................................... 8
2.2
Proces komprese ....................................................................................................... 10
2.3
Kodeky pro VoIP...................................................................................................... 12
2.4
Další typy kodeků ..................................................................................................... 14
2.5
Hodnocení poslechové kvality ................................................................................. 15
3 Protokolový model a jeho uplatnění v sítích VoIP .......................................................... 17
3.1
Úvod ......................................................................................................................... 17
3.2
Popis vrstev modelu TCP/IP (1/3)............................................................................ 19
3.3
Popis vrstev modelu TCP/IP (2/3)............................................................................ 21
3.4
Popis vrstev modelu TCP/IP (3/3)............................................................................ 23
4 Přenosové a řídicí protokoly pro VoIP............................................................................. 24
4.1
Přenosové protokoly (1/2) ........................................................................................ 24
4.2
Přenosové protokoly (2/2) ........................................................................................ 26
4.3
Řídicí protokoly ........................................................................................................ 28
5 Protokol SIP ........................................................................................................................ 29
5.1
Úvod ......................................................................................................................... 29
5.2
SIP adresace ............................................................................................................. 30
5.3
Architektura SIP ....................................................................................................... 31
5.4
Zprávy protokolu SIP ............................................................................................... 33
6 Nevýhody a problémy VoIP .............................................................................................. 35
6.1
Problematika ztrát a zpoždění .................................................................................. 35
6.2
Problematika omezeného počtu IP adres.................................................................. 36
6.3
Problematika řešení průchodu překladačem NAT ................................................... 37
6.4
Problematika přenosu faxů ....................................................................................... 38
6.5
Závěrečný test........................................................................................................... 39
1 Internetová telefonie (VoIP) a protokol
SIP
1.1 Úvod do problematiky
Zkratkou VoIP (Voice over Internet Protocol) je v současnosti označován
mechanismus přenosu hlasu prostřednictvím datových sítí založených na
protokolu IP (Internet Protocol). Pojmy internetová telefonie nebo IP telefonie
jsou pak dalšími označeními pro VoIP. Rita Pužmanová ve svém článku "Hlasové
služby v IP sítích" upřesňuje tyto termíny. Cituji: "IP telefonie (kam VoIP patří)
obecně označuje poskytování telefonních služeb přes IP síť, zatímco internetová
telefonie má užší význam, kde se přenos hlasu realizuje přímo přes veřejný
internet."
Hlavní motivací pro přenos hlasu v datových sítích byla kromě zvídavosti také
zjevná snaha sloučit dvě původně odlišné telekomunikační sítě (telefonní
a datovou) do jedné síťové infrastruktury. Z důvodu efektivnějšího využití
přenosových cest byla za společné prostředí zvolena datová (počítačová) síť.
Integrace telefonní a datové sítě
V následujícím textu se tedy budeme dále zabývat možnostmi přenosu hlasu
v datových (počítačových) sítích. Nejprve si ukážeme, jak lze převést originální
spojitý (analogový) hlasový signál do jeho nové digitální podoby.
Následně si vysvětlíme protokolový model používaný pro obecný přenos dat
zejména v počítačových sítích (TCP/IP model). V poslední části se budeme
podrobněji zabývat řídícími protokoly (tj. signalizací) a transportními protokoly
ve VoIP. Podrobněji se zaměříme na nejpoužívanější protokol SIP (Session
Initiation Protocol). Na závěr zmíníme překážky a problémy, kterým přenos hlasu
v datových sítích v současnosti čelí a jaká jsou jejich možná řešení.
7
2 Zpracování hovorového signálu
a hodnocení jeho kvality
2.1 Proces digitalizace
Lidský vokální trakt vytváří svým funkčním uspořádáním zvukové vlny ve formě
lidského hlasu. Zvukové vlny jsou následně pomocí mikrofonu převedeny na
prvotní elektrický signál. Ten je z hlediska fyzikální formy analogový, tj. spojitý
v čase i amplitudě (tzn. nabývající nekonečné množiny hodnot).
Aby bylo možné přenášet prvotní elektrický signál prostřednictvím digitální sítě,
je potřeba jej zpracovat a převést do digitální podoby. V prvním kroku odebíráme
v pravidelných intervalech tzv. vzorky signálu a provádíme tak operaci
vzorkování (anglicky "Sampling"). Touto operací transformujeme prvotní
elektrický signál na signál nespojitý v čase. Hodnoty amplitudy signálu jsou však
stále spojité a mohou tak nabývat libovolných hodnot.
Následně rozdělíme množinu dosažených hodnot amplitud na omezený, resp.
přesně definovaný počet intervalů. Každému intervalu přiřadíme jednu konkrétní
hodnotu, tzv. kvantizační úroveň. Všem hodnotám amplitudy, které spadají do
určitého intervalu, je přiřazena právě tato jednoznačná kvantizační úroveň. Tento
proces se z hlediska digitalizace hlasu označuje jako kvantování. Nyní máme
k dispozici diskrétní signál, a to jak v čase, tak i v amplitudě.
V posledním kroku jsou jednotlivé kvantizační úrovně vyjádřeny pomocí
unikátního kódu. Proces digitalizace hovorového signálu tak ukončuje operace
kódování. Nyní máme k dispozici digitální signál. Pro vlastní kódování se
nejčastěji používá posloupnost dvojkových číslic. Čím delší je tato posloupnost,
tím vyššího dosahujeme rozlišení (anglicky "Bit Resolution"), a tím je vyšší
i kvalita výstupního digitálního signálu.
8
Převod analogového signálu na signál digitální
9
2.2 Proces komprese
Komprese digitálního audio signálu, zjednodušeně také někdy označovaná
pojmem kódování (z anglického "Speech Coding"), má především za úkol snížit
počet bitů přenášeného hlasového signálu, tzn. odstranit nadbytečnou
(redundantní) informační zátěž.
Procesem komprese tedy ve výsledku dosáhneme datového toku vyžadujícího
mnohdy výrazně nižší přenosovou režii než původní nekomprimovaný digitální
audio signál. Tohoto lze následně využít pro případy, kdy máme k dispozici
pomalé připojení resp. lze tímto způsobem např. efektivněji využít dostupné
přenosové cesty současným přenosem více datových toků najednou.
Komprese a následná dekomprese je realizována tzv. kódovacími a dekódovacími
algoritmy, zkráceně kodeky. Tyto algoritmy jsou implementovány v softwaru
koncových zařízení nebo bran ve VoIP síti.
Kodeky lze rozdělit do dvou kategorií. První kategorií jsou bezeztrátové kodeky.
Běžně dosahují úspory přibližně poloviny informačního obsahu a zachovávají
veškerou informační hodnotu původního audio signálu. Příkladem mohou být
kodeky Dolby TrueHD nebo Free Lossless Audio Codec. Ve VoIP se však
mnohem častěji využívají ztrátové kodeky, které nabízí daleko větší úsporu.
Kódovaný datový tok dosahuje až 5% objemu datového toku původního. Ztrátové
kodeky především využívají nedokonalostí lidského sluchu, mezi které patří např.:
•
omezený frekvenční rozsah (přibližně 16 Hz až 16 kHz (teoreticky až 20 kHz))
•
omezená dynamika sluchu, tj. omezená citlivost na změny tlaku vzduchu
•
snížená schopnost vnímání zvuku za přítomnosti jiného zvuku, tzv. maskování
•
omezená lokalizace nízkých a vysokých frekvencí (využití u vícekanálových
zvuků)
Veškerá tato nadbytečná informační zátěž tak může být ze signálu odstraněna,
aniž by uživatelé pocítili nějaké omezení.
Na obrázku níže je uveden příklad maskování, kdy ucho vnímá dva zdroje zvuku
podobné hlasitosti, jejichž spektra se překrývají. Ucho přestává tyto zvuky
rozlišovat a dochází k maskování slabšího signálu signálem silnějším.
10
Příklad maskování
11
2.3 Kodeky pro VoIP
Mezi nejrozšířenější kodeky ve VoIP sítích patří kodeky definované mezinárodní
telekomunikační unií v rámci doporučení řady G.7xx, dále pak kodeky
specifikované ETSI a 3GPP (3rd Generation Partnership Project) – kodeky pro
mobilní sítě, kodeky vyvíjené soukromými organizacemi – iLBC (internet Low
Bitrate Codec) a kodeky s otevřeným kódem – SPEEX.
Většina výše uvedených kodeků přenáší pouze základní hovorové pásmo (300 Hz
až 3 400 Hz). Některé nové tzv. širokopásmové kodeky již pracují se šířkou pásma
8 až 16 kHz a přenáší tak audio signál ve vyšší kvalitě než původní úzkopásmové
kodeky.
I přes vysokou kompresi digitalizovaného hovorového signálu nastává ve VoIP
sítích značná neefektivita. Ta souvisí především s množstvím doplňkových
záhlaví, která se přidávají na nejnižších vrstvách protokolového modelu. Tímto
procesem tak dochází k výraznému navýšení požadované přenosové kapacity i na
dvoj- až trojnásobek kapacity původního komprimovaného hovorového signálu
(například hlas komprimovaný kodekem ITU-T G.723.1 s nominální přenosovou
rychlostí 5,6 kbit/s potřebuje pro vlastní přenos kapacitu 18 kbit/s).
Kodek ITU-T G.711
Kodek hojně využívaný v současných pevných i mobilních telekomunikačních.
Kodek vzorkuje analogový signál s frekvencí 8 kHz a původních 13 bitů na
vzorek je pomocí nelineární komprese (na americkém kontinentě a v Japonsku (µlaw), v Evropě a ostatních částech světa (A-law)) převedeno na 8 bitů sítích.
Výsledný datový tok má nominální přenosovou rychlost 64 kbit/s a v případě
VoIP sítí poskytuje vysokou kvalitu hovoru s hodnotou MOS přibližně 4,1. Také
náročnost zpracování se pohybuje hluboko pod 1 MIPS (Milion Instructions Per
Second).
Kodek G.723.1
Tento kodek poskytuje jednu z nejlepších kompresí vůbec. Komprimuje intervaly
hlasového signálu o délce 30 ms s vzorkovací frekvenci 8 kHz. Využívá dvou
druhů kódování MP-MLQ (MultiPulse Maximum Likelihood Quantization) –
datový tok 6,3 kbit/s (hodnota MOS je 3,9) a ACELP (Algebraic Code Excited
Linear Prediction) – datový tok 5,3 kbit/s (hodnota MOS je 3,65). Výpočetní
náročnost zpracování je v případě kodeku G.723.1 15 až 25 MIPS. Kódovací
algoritmus G.723.1 je chráněn patenty. Pro jeho využívání tedy potřebuje
provozovatel VoIP sítě licenci.
12
Kodek G.729
Kodek G.729 zpracovává úseky hovorového signálu o délce 10 ms vzorkované
s frekvencí 8 kHz. Využitím algoritmu CS-ACELP (Conjugate StructureACELP) dosahuje výsledný datový tok rychlosti 8 kbit/s (případně 6,4
a 11,8 kbit/s) a hodnota MOS je rovna 3.92. Náročnost zpracování se pohybuje
mezi 20 až 25 MIPS. Kodek je taktéž zatížen licenčními poplatky.
Kodek G.729a
Tento kodek je upravenou verzí kodeku G.729 snižující nároky na výpočet
algoritmu (cca 10 MIPS). Nižší náročnost se však projevuje v nižší kvalitě
přeneseného hlasu (MOS 3.7). Kodek je možné opět využívat pouze po zaplacení
licenčního poplatku.
13
2.4 Další typy kodeků
Kodeky pro mobilní sítě - GSM kodek
GSM kodek pochází z mobilních sítí 2. generace a existuje hned několik jeho
verzí. Prvním je GSM kodek FR (Full Rate) využívající algoritmu RTP-LPE
(Realtime Transport Protocol – Loss Period Error). Dalším je kodek GSM HR
(Half Rate) se sníženou přenosovou rychlostí na polovinu a algoritmem CELPVSELP (Code Excited Linear Prediction-Vector Sum Excited Linear Prediction).
Následuje asi nejpoužívanější kodek GSM EFR (Enhanced Full Rate) s nejlepší
kvalitou založený na algoritmu ACELP.
V následující tabulce je přehled hodnot přenosových rychlostí a parametru MOS
jednotlivých GSM kodeků (hodnoty parametru MOS jsou orientační):
GSM kodeky – hodnoty parametru MOS a nominální přenosové rychlosti
GSM kodek
Přenosová rychlost
Parametr MOS
GSM HR
5,6 kbit/s
3,5
GSM FR
13 kbit/s
3,7
GSM EFR
12,2 kbit/s
4,5
Kodek iLBC
Kodek iLBC byl vyvinut firmou Global IP Sound. Kóduje úseky hovorového
signálu o délce 30 ms a výsledný datový tok je 13,33 kbit/s. Použitý algoritmus
BI-LPC (Block Independent Linear Predictive Coding) umožňuje podle
aktuálních podmínek (ztráty, zpoždění v síti) měnit parametry (kvalitu,
přenosovou rychlost) kódování.
Kodek SPEEX
V závislosti na kapacitě přenosového kanálu nabízí Speex kodek zpracování audio
signálu ve třech šířkách pásma - 4, 8 a 16 kHz. Tomu odpovídá také proměný
datový tok s rychlostmi od 2 do 44 kbit/s. Speex využívá algoritmu CELP spolu
s mechanismy pro úsporu přenosové kapacity jako je detekce ticha (VAD).
14
2.5 Hodnocení poslechové kvality
Pro číselné vyjádření kvality zpracování hovorového signálu a hovorových vzorků
přenesených použitím určitého typu kodeku se velmi často využívají stupnice
MOS (Mean Opinion Score). Kvalitu kódování a následného přenosu hovorového
signálu lze však stanovit a následně porovnat pouze na základě výsledků
uskutečněných měření. V současné době existují dvě kategorie měření
definovaných v rámci doporučení ITU (International Telecommunication Union):
•
Subjektivní měření
o založena na statistickém ohodnocení jednotlivých zpracovaných
a přenesených vzorků hovorového signálu pomocí dostatečně velké
skupiny osob (dle doporučení ITU-T P.82)
o výsledkem je parametr MOS-LQS (Mean Opinion Score – Listening
Quality Subjective) udávající skutečnou hodnotu kvality
•
Objektivní měření
o realizována na základě matematických modelů (tzn. statisticky), které
modelují lidský sluchový a vokální trakt
o přesnost je závislá na kvalitě matematického modelu
o dvě podkategorie intrusivní měření (porovnání referenčního
a degradovaného vzorku) a neintrusivní měření (založena na kontrole
a sledování sítí)
o výsledkem je parametr MOS-LQO (Mean Opinion Score – Listening
Quality Objective) udávající odhadovanou hodnotu kvality
Parametr MOS je standardizován v rámci doporučení mezinárodní
telekomunikační unie ITU-T P.800. Využívá stupnici hodnocení od 1 (nejhorší
kvalita) do 5 (nejvyšší kvalita).
Výše zmíněné subjektivní i objektivní metody však neberou příliš v úvahu
především vlivy zpoždění a nemohou být tedy uspokojivě použity pro stanovení
hovorové kvality mezi koncovými systémy. Komplexním nástrojem, který může
být použit pro stanovení kvality hovoru s efektivním zohledněním vlivu zpoždění,
je tzv. E-model (z anglického „Ear = ucho“), vyvinutý expertní skupinou při
ETSI (European Telecommunications Standards Institute) v letech 1993–96
a popsaný v technické zprávě ETR-250.
E-model přiřazuje koeficient každému dílčímu faktoru, který má vliv na kvalitu
přenosu hovoru. Výsledný R-faktor (anglicky Rating) je pak definován jako
prostý součet těchto koeficientů a nabývá hodnot v rozsahu od 0 do 100.
Zohledňuje vliv šumu, hlasitosti, kvantizačního zkreslení, způsobu kódování,
ozvěny a zpoždění a stanovuje se pro celý přenosový řetězec mezi akustickými
15
rozhraními telefonní sítě. E-model je standardizován v rámci doporučení ITU-T
G.107.
16
3 Protokolový model a jeho uplatnění
v sítích VoIP
3.1 Úvod
Výstupem kodeku je digitalizovaný hovorový signál v podobě obecného bitového
toku. Ten je potřeba přenést v obecné datové síti od volajícího k volanému. Aby
však bylo možné takto rozsáhlý úkol vyřešit, je nutné jej rozdělit na dílčí části,
které jsou řešeny odděleně.
K popisu jednotlivých částí se používá tzv. protokolový model. V případě sítí
VoIP se používá již ověřený model TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol).
Model TCP/IP popisuje strukturu datové sítě, která je založena na principu
paketového přenosu. Jméno modelu je odvozené od původně nejvýznamnějších
protokolů TCP a IP. Nynější protokolový model obsahuje ještě množství dalších
doplňkových protokolů.
Protokol je jednoznačně definovaný soubor pravidel, dle kterých obecně probíhá
vlastní výměna dat, resp. protokol tedy definuje pravidla řídící syntaxi, sémantiku
a synchronizaci vzájemné komunikace.
Na vlastním spojení v síti VoIP se podílí více protokolů, které jsou uspořádány do
vrstev v rámci protokolového modelu. Každý protokol pak obstarává určitou
funkci, a tím poskytuje služby nejbližší nadřazené vrstvě a využívá služeb
nejbližší podřízené vrstvy. V případě, že je stejný model uplatněn na obou
stranách spojení, pak spolu vždy vzájemně komunikují protokoly odpovídající
vrstvy.
Na následujícím obrázku je uveden architektura TCP/IP modelu používaného
v sítích VoIP.
17
Model TCP/IP
18
3.2 Popis vrstev modelu TCP/IP (1/3)
Vrstva síťového rozhraní
Vrstva síťového rozhraní (Network Interface Layer) je v rámci modelu TCP/IP
vrstvou nejnižší a bývá velmi často ještě rozdělena na dvě dílčí vrstvy – fyzická
vrstva (Physical Layer) a spojová vrstva (Data Link Layer). Obecně má tato
vrstva na starosti především interpretaci signálů na přenosovém médiu (optické
sítě, bezdrátové sítě, metalické sítě) a sdílení přenosového média mezi více
zařízeními.
Model TCP/IP je záměrně navržen tak, aby byla možná spolupráce co největšího
počtu různých typů sítí, resp. široká možnost implementace různých přenosových
technologií. Proto není tato vrstva v rámci modelu TCP/IP striktně specifikována
a je do jisté míry závislá na konkrétní použité přenosové technologii (např.
Ethernet, ATM (Asynchronous Transfer Mode), WiFi, xDSL (Digital Subscriber
Line), SDH (Synchronous Digital Hierarchy),…). Tato vrstva je realizována na
úrovni hardwarových prvků a zařízení.
Síťová vrstva
Síťová vrstva (Network Layer) má za úkol především směrování dat v síti od
zdroje k cíli a to nezávisle na použité přenosové technologii. Při návrhu síťového
protokolu v rámci modelu TCP/IP se především kladl důraz na rychlost přenosu
na úkor zajištění spolehlivého přenosu. Spolehlivost tak byla ponechána na
navazujících vyšších vrstvách.
Funkcionalitu síťové vrstvy má na starosti především protokol IP zajišťující
distribuci informací mezi vyššími vrstvami. Dále pak protokoly zajišťující vlastní
směrování dat (OSPF (Open Shortest Path First), RIP (Routing Information
Protocol)), dohled v síti (ICMP (Internet Control Message Protocol)) a řada
dalších.
IP protokol
Hlavní funkcí protokolu IP je přenos informace mezi zdrojem a cílem. Data
z vyšších vrstev jsou rozdělena do paketů a ty jsou bez nutnosti navazování
spojení odeslány přímo do sítě. Na základě směrovacích tabulek definovaných
v jednotlivých uzlech sítě jsou směrována k cíli. Pokud dojde při přenosu ke ztrátě
(např. v důsledku přetížení v síti), je úkolem protokolů vyšších vrstev zajistit
adekvátní opravu. Protokol je implementován ve všech prvcích TCP/IP sítě.
Protokol IP se dnes používá ve dvou verzích. První verzí specifikovanou již v roce
1981 organizací IETF (Internet Engineering Task Force) je protokol IP verze 4
(IPv4). Je popsán v RFC (Request For Comment) 791 a jeho hlavním znakem je
adresový prostor 232 čísel. Tato vlastnost se již v minulosti projevila jako
19
nedostačující, a proto byl dodatečně vytvořen protokol IP verze 6 (IPv6), který
mimo další vylepšení poskytuje výrazně zvětšený adresový prostor 2128 adres.
Záhlaví protokolů IPv4 a IPv6
20
3.3 Popis vrstev modelu TCP/IP (2/3)
Transportní vrstva
Transportní vrstva (Transportation Layer) bezprostředně navazuje na rychlou, ale
nespolehlivou síťovou vrstvu. Zajišťuje tak funkce související především se
zajištěním spolehlivosti přenosu. Míra spolehlivosti je závislá na použitém
protokolu transportní vrstvy. Transportní protokoly jsou na rozdíl od síťových
protokolů implementovány pouze v koncových zařízeních a nikoliv v jednotlivých
uzlech sítě.
Data přenášená mezi dvěma koncovými zařízeními (např. mezi webovým
prohlížečem a serverem) jsou nejprve přijata z vyšší vrstvy, následně rozdělena na
menší celky a uložena do paketů. Další funkce (např. řazení paketů, kontrola
chybovosti, řízení objemu přenášených dat, apod.) pak závisí na konkrétním
použitém protokolu transportní vrstvy.
Nejpoužívanějšími protokoly transportní vrstvy jsou protokol TCP (Transmission
Control Protocol) a protokol UDP (User Datagram Protocol).
Protokol TCP
Protokol TCP zajišťuje spolehlivý přenos dat. Veškerá data poslaná pomocí
protokolu TCP budou doručena ke svému cíli a to ve správném pořadí a bez chyb.
Protokol TCP vytváří taková spojení, do kterých mohou aplikace vyšších vrstev
postupně vkládat svá data a ta jsou na druhé straně spojení odebírána partnerskou
aplikací.
Samotný protokol TCP tedy řeší případy, kdy může dojít ke ztrátě dat na některé
z nižších vrstev (síťové nebo fyzické). Pokud neobdrží potvrzení od příjemce
o správném doručení dat, zahájí jejich opakované odeslání. Také pořadí
doručených paketů se může lišit od původního. Tuto skutečnost je řešena
dočasným uchováváním doručených paketů a jejich následným zpracováním po
větších celcích. Protokol TCP je vhodný transportní protokol pro aplikace citlivé
na ztrátu dat (např. pro přenos souborů, emailů nebo webových stránek).
Protokol UDP
Protokol UDP je jednodušší variantou protokolu TCP. Protokol již nezaručuje
spolehlivé doručení přenášených dat ani jejich správné pořadí. Jediné co zajišťuje,
je rozlišování mezi jednotlivými odesílateli a příjemci a rozdělení dat přijímaných
z nadřazených vyšších vrstev.
Protokol UDP má velmi jednoduchou strukturu záhlaví. Jednoduchost protokolu
UDP tak umožňuje velmi efektivní přenos se zachováním rychlosti přenosu síťové
vrstvy. Protokol UDP je tedy velmi často využíván jako transportní protokol
především u aplikací vyžadujících přenos v reálném čase s minimálním časovým
21
zpožděním. Např. přenos hlasu a videa v sítích VoIP je velmi citlivý na zpoždění,
a proto jejich přenos probíhá převážně prostřednictvím protokolu UDP.
Záhlaví protokolů TCP a UDP
22
3.4 Popis vrstev modelu TCP/IP (3/3)
Aplikační vrstva
Na úrovni aplikační vrstvy pracují tzv. aplikační procesy (např. běžící programy),
které poskytují přímé služby uživatelům prostřednictvím standardizovaných
rozhraní nebo také služby ostatním aplikačním procesům běžícím na stejné
úrovni.
Stěžejní funkcí aplikační vrstvy je především umožnit a zprostředkovat spolupráci
mezi dílčími procesy běžícími na vzdálených systémech.
Protokoly aplikační vrstvy využívané v sítích VoIP dělíme na dvě základní
skupiny. První skupinou jsou přenosové protokoly, tj. protokoly sloužící pro
přenos informace směrem k uživateli (např. ve formě hlasu, videa, apod.). Druhou
skupinu tvoří řídicí protokoly, které naopak v síti zajišťují podmínky pro vlastní
přenos dat.
Uspořádání protokolů VoIP do modelu TCP/IP
23
4 Přenosové a řídicí protokoly pro VoIP
4.1 Přenosové protokoly (1/2)
Protokol RTP
Protokol TCP není ze své podstaty vhodný pro přenos multimédií, jako jsou např.
hlasové a obrazové informace, v reálném čase. Je to dáno především zpožděním,
které vzniká v případě ztráty a mechanismu opětovného přeposlání informace.
Protokol UDP sice vyhovuje svou rychlostí, avšak chybí mu funkce potřebné pro
zaručení přenosu v reálném čase. Proto byl navržen přenosový protokol RTP
(Real-time Transport Protocol).
Protokol RTP je jako většina výše uvedených protokolů standardem organizace
IETF (Internet Engineering Task Force). Specifikace protokolu je volně dostupná
na Internetu pod označením RFC 3550.
Protokol RTP využívá jako svého transportního protokolu protokol UDP, ke
kterému však navíc přidává následující funkce. Protokol RTP čísluje vysílané
pakety a v případě doručení paketů v nesprávném pořadí tak snadno dochází
k úpravě jejich pořadí. Protokol RTP také označuje časové okamžiky vyslání
jednotlivých paketů. V případě ztráty jsou na přijímací straně chybějící pakety
vynechány a ty správně doručené jsou umístěny na odpovídající časovou pozici.
V případě ticha není přenášena žádná informace. Protistrana pouze vytváří šum
pro navození přirozeného prostředí.
Protokol RTP dále označuje přenášený obsah. To znamená, že identifikuje, zdali
jde o hlasovou (resp. audio) nebo obrazovou (resp. video) informaci a jakým
způsobem byla komprimována (typ kodeku). Na přijímací straně jsou pak tato
data vyhodnocena cílovou aplikací a převedena do původní podoby. Vzhledem
k tomu, že protokol RTP umožňuje přenos více komunikačních kanálů současně,
je také nutná identifikace zdroje obsahu. Každý komunikační kanál (audio, video,
…) je pak přenášen v samostatném RTP toku.
24
Příklady obsahu protokolu RTP – pozn. PT (Payload Type)
PT
Kódování
Audio/Video
0
PCMU
A
3
GSM
A
Popis
ITU-T G.711 PCM
µ-law
GSM kodek
4
G723
A
ITU-T G.723.1
5
DVI4
A
8
PCMA
A
9
G722
A
12
QCELP
A
15
G728
A
IMA ADPCM kodek
ITU-T G.711 PCM
A-law
ITU-T G.722
(širokopásmový)
EIA & TIA standard
IS-733
ITU-T G.728
18
G729
A
26
JPEG
V
31
H261
V
32
MPV
V
33
MP2T
A/V
34
H263
V
ITU-T G.729
Video
komprimované
algoritmem JPEG
ITU-T H.261 (n×64
kbit/s)
MPEG-1, MPEG-2
video
MPEG-2 audio,
video
ITU-T H.261 (nízké
přenosové rychlosti)
Mechanismus ukládání digitalizovaných dat do paketů a jejich následný přenos
25
4.2 Přenosové protokoly (2/2)
Protokol RTCP
Protokol RTCP (Real-time Transport Control Protocol) je protokolem, jehož
účelem je sledování kvality přenosu dat přenášených prostřednictvím protokolu
RTP. Protokol RTCP tedy nepřenáší vlastní uživatelská data, ale pouze periodicky
vysílá kontrolní data všem účastníkům účastnících se komunikace.
Na základě příjmu kontrolních dat jsou a mohou být vyhodnocovány následující
parametry:
•
zpoždění (Delay)
•
kolísání zpoždění (Delay Variation)
•
ztráta paketů (Packet Loss)
•
počet přenesených bitů (Number of Transferred Bits)
•
doba mezi vysláním paketů a příjmem odpovědi ze vzdálené strany
Koncová zařízení mohou pomocí protokolu RTCP získat data, která slouží pro
úpravu parametrů vlastního RTP toku. Konkrétně jde např. o optimalizaci
přenosové rychlosti, která zabrání případnému vzniku dalších ztrát nebo omezí
kolísající zpoždění. Není to však přímo protokol RTP, resp. protokol RTCP, který
by přímo zajišťoval tyto funkce. Přenos protokolu RTCP je totiž svázán
s přenosem protokolu RTP na transportní vrstvě. Každému toku uživatelských dat
(RTP toku) je přidělen UDP port a příslušnému RTCP toku je přiřazen port
hodnotou o jednu vyšší.
26
Úprava přenosové rychlosti využitím protokolu RTCP
Zabezpečení přenosu
Implementovat určitou konkrétní míru zabezpečení komunikace ve VoIP síti je
mnohem snazší než jak je tomu v pevných nebo mobilních telefonních sítích.
Základní idea spočívá v rozšíření protokolu RTP o další přídavné protokoly, mezi
které patří např. protokoly SRTP (Secure Real-time Transport Protocol) a ZRTP
(Zimmermann secure Real-time Transport Protocol). Zabezpečení může být také
provedeno pomocí protokolu TLS (Transport Layer Security) nebo
implementováno na nižších vrstvách jako například na síťové vrstvě pomocí
mechanismu IPSec (IP security).
27
4.3 Řídicí protokoly
Nejpoužívanější řídicí protokol, resp. signalizační protokol, v sítích VoIP je
protokol SIP. Tento standard vytvořený organizací IETF byl vydán pod
označením RFC 3261. Protokol SIP byl také přijat organizací 3GPP pro řízení
multimediálních spojení v mobilních sítích založených na protokolu IP v rámci
IMS (IP Multimedia Subsystem).
V klasických pevných nebo mobilních telekomunikačních sítích založených na
signalizačním systému SS7 (Signalling System No. 7) bylo řízení rozprostřeno
mezi jednotlivá spolupracující síťová zařízení. Naproti tomu koncepce protokolu
SIP koncentruje řídicí funkce převážně do koncových zařízení. Díky tomu jsou
pak síťové prvky pouze jednoduchá směrovací zařízení (např. IP směrovače).
Mezi řídicí protokoly užívané převážně v páteřních sítích se řadí také skupina
protokolů standardu H.323. Za vývojem koncepce standardu H.323 stojí
standardizační organizace ITU, která v současné době připravuje nástupní
standard H.325.
Signalizace v telekomunikačních sítích
28
5 Protokol SIP
5.1 Úvod
Protokol SIP jako řídicí protokol aplikační vrstvy je zodpovědný za sestavení
spojení v síti, dohled nad jeho průběhem a ukončení stávajícího spojení. Spojením
může být chápán hlasový nebo video hovor mezi dvěma či více účastníky nebo
automatickými zařízeními nebo jakékoliv jiné spojení vyžadující své sestavení
jako je např. systém okamžité výměny zpráv a souborů tzv. IM (Instant
Messaging).
Samotný přenos uživatelské informace probíhá na bázi protokolu RTP, jehož
podrobnější popis je uveden v předchozích kapitolách.
Protokol SIP je jednoduchý protokol založený na textově kódovaných zprávách.
Protokolové zprávy lze snadno číst v jednoduchých prohlížečích textu bez
nutnosti převodu z jejich binární formy.
Protokol SIP nezjišťuje konkrétní schopnosti účastnických koncových zařízení
(např. podporované kodeky, apod.). Výměna těchto informací je funkcí protokolu
SDP (Session Description Protocol), který je zapouzdřen v těle některých SIP
zpráv. Pomocí protokolu SDP se mají možnost účastnická komunikující zařízení
domluvit na způsobu kódování multimediálních dat, na číslech používaných
portů, na kterých poběží RTP přenosy, případně na dalších podporovaných
funkcích.
Protokol SIP může využívat pro svůj přenos libovolný z protokolů transportní
vrstvy (TCP, UDP). Nejčastěji však využívá protokolu UDP a portu 5060.
29
5.2 SIP adresace
Jednotlivé uživatele v síti VoIP odlišuje a zároveň jednoznačně identifikuje tzv.
SIP adresa. Tato adresa je syntaxí podobná emailové adrese, tj. skládá se
z identifikátoru uživatele, značky „@“ a označení domény (př. uživatel@doména).
Ve své nejjednodušší formě může být SIP adresa ve formátu uživatel@IP_adresa.
To tedy znamená, že dva uživatelé spolu mohou v rámci sítě IP přímo
komunikovat pouze za předpokladu znalosti IP adresy druhého z uživatelů. Na
straně volaného pak také musí být aktivní tzv. SIP User Agent (viz Architektura
SIP), který je schopen příchozí volání přijmout.
Běžnějším způsobem adresace používaným v síti VoIP operátorů je označení
uživatele unikátním telefonním číslem a doménová část specifikuje IP adresu SIP
serveru operátora (viz Architektura SIP) – př. [email protected].
Aby vůbec bylo možné volat uživatele s touto adresou je nejprve nutná registrace
adresy SIP. Uživatel vloží svou adresu do koncového zařízení a to následně
provede registraci v síti VoIP. Tímto krokem tak dojde ke svázání SIP adresy
uživatele a jeho současného umístění neboli konkrétní IP adresy koncového
zařízení. (registrace: uživatel@doména ↔ IP adresa)
Výměna signalizačních zpráv v průběhu SIP registrace
30
5.3 Architektura SIP
Pro řízení komunikace v síti VoIP za pomoci protokolu SIP je nutný SIP server
a tzv. uživatelský agent UA (User Agent).
SIP server
Architektura SIP vytváří síťové prvky nazývané „server“. Tyto servery následně
poskytují své funkce uživatelským agentům tak, aby bylo možné vytvářet spojení
v síti VoIP. Za všech okolností však není vždy nutné instalovat v síti všechny typy
serverů. Bývá zcela běžné, že více virtuálních serverů sdílí jeden fyzický SIP
server (např. kombinace Proxy + Registrar + Location server).
Registrar server
Registrar server přijímá žádosti o registraci od jednotlivých koncových zařízení.
Pomocí procesu registrace dochází ke svázání identity uživatele (SIP adresa)
a konkrétního umístění koncového zařízení (IP adresa). Tyto informace jsou
následně uloženy v Location serveru a dále slouží pro směrování v IP síti.
Location server
Location server poskytuje informaci o dislokaci jednotlivých koncových zařízení.
Tyto informace vkládá do Location serveru Registrar server nebo mohou být
přímo definovány správcem sítě.
Redirect server
Hlavní funkcí Redirect serveru je umožnit směrování v síti VoIP, které je
iniciováno na základě žádosti o spojení od klienta. Redirect server pak posílá
informaci (adresu), kam žádost o spojení přesměrovat.
Proxy server
Proxy server přijímá žádosti o spojení od klientů a pomáhá je směrovat v IP síti.
Pokud je volaný uživatel registrován přímo na tomto serveru, pak žádost přeposílá
přímo na jeho koncové zařízení. Informaci o umístění uživatele, resp. IP adresu
koncového zařízení, získává Proxy server z Location serveru. V případě, že je
uživatel registrován pod jiným SIP serverem, přeposílá žádost na cílový server
a další cíl směrování žádosti je pak určen dotazem do záznamů uložených
v systému DNS (Domain Name System). Funkcí Proxy serveru je také ověření
identity uživatelů. Na základě uvedení správných identifikačních údajů je pak
uživatel oprávněn využívat funkcí Proxy serveru.
31
Uživatelský agent
Uživatelský agent představuje koncové zařízení nebo Proxy server. Jeho funkce
lze rozdělit na klientskou část UAC (User Agent Client) a serverovou část UAS
(User Agent Server). Funkcí klientské části je vysílat žádosti (např. o registraci
koncového zařízení nebo o zahájení komunikace). Serverová část naopak reaguje
na příchozí žádosti a vysílá odpovědi klientské části.
Koncová zařízení mohou být implementována ve formě programu na počítači
(Software Client) nebo v podobě terminálů velmi podobných klasickým
analogovým, resp. digitálním telefonům (Hardware Client).
Výměna signalizačních zpráv v průběhu SIP registrace
32
5.4 Zprávy protokolu SIP
Funkcionalita protokolu SIP je založena na výměně SIP zpráv. SIP zprávy jsou
jednoduché, textově kódované (kódování UTF-8) a lze je tak číst v libovolném
prohlížeči textu.
Struktura SIP zpráv a jejich výměna připomíná protokol pro výměnu webových
stránek HTTP (HyperText Transfer Protocol). Komunikace probíhá výměnou
žádostí (Method) a odpovědí (Response) mezi klientskou a serverovou částí
uživatelských agentů (UAC a UAS). V následujícím stručném přehledu jsou
uvedeny základní typy žádostí definované v RFC 3261. Další metody rozšiřující
funkce protokolu SIP jsou definovány v samostatných RFC.
Žádosti protokolu SIP
•
REGISTER (registrace do sítě) – pokud se uživatel přihlašuje do sítě
proběhne registrace koncového zařízení. Zpráva REGISTER zahajuje proces
registrace.
•
INVITE (žádost o spojení) – v případě, že uživatelský agent zahajuje spojení,
vyšle zprávu INVITE. Zpráva jde buď přímo volanému, nebo je směrována
přes Proxy servery. Na základě doručení zprávy zjistí volaný své možnosti, tj.
zda je uživatel dostupný/obsazený/přesměrovaný, a dále např. jaké jsou
podporované kodeky, apod. Na základě tohoto zjištění pak vyšle jednu
z následujících odpovědí.
•
ACK (potvrzení o sestavení spojení) – protokol SIP vytváří spojení výměnou
tří zpráv. Žadatel o spojení nejprve vyšle zprávu INVITE. V případě, že
volaný přijme hovor, vyšle odpověď 200 OK. Na závěr volající potvrzuje
sestavení spojení zprávou ACK.
•
CANCEL (přerušení sestavování spojení) – pokud se uživatel rozhodne
přerušit sestavování spojení (spojení ještě nebylo sestaveno) vyšle uživatelský
agent zprávu CANCEL. Protistrana odpoví chybovou hláškou a pokus
o sestavení spojení je ukončen.
•
BYE (konec spojení) – pro ukončení spojení je vyslána zpráva BYE.
Protistrana odpoví potvrzením a spojení je následně ukončeno.
•
OPTIONS (zjišťování možností) – možnost jednoho uživatelského agenta
zjistit schopnosti protistrany bez toho, aniž by uživatelský agent musel zahájit
spojení. Pomocí OPTIONS zprávy může zjistit podporované zprávy, kodeky
a typy médií, které je protistrana schopna obsloužit.
33
Odpovědi protokolu SIP
Odpovědi protokolu SIP vychází z HTTP odpovědí. Určitá část HTTP odpovědí je
využita i v protokolu SIP a některé jsou přidány navíc. Zde jsou základní třídy SIP
odpovědí:
•
1xx (průběh) – vzdálená strana informuje o průběhu zpracování žádosti
•
2xx (úspěch) – žádost byla úspěšně přijata a zpracována
•
3xx (přesměrování) – odpověď s informací kam přesměrovat žádost
•
4xx (chyba klienta) – odpověď informuje o tom, že žádost klienta nebyla ve
správném formátu nebo nemůže být na tomto serveru obsloužena. Na jiném
serveru však může být žádost úspěšná.
•
5xx (chyba serveru) – nastala chyba na straně serveru. Přestože byla žádost
vytvořena podle pravidel, server není schopen ji obsloužit.
•
6xx (fatální chyba) – informuje o ukončení pokusu o navázání spojení
z důvodu chyby. Např. žádost byla odmítnuta uživatelem nebo požadovaná
média (typ kodeku) nejsou podporována.
Sestavení RTP spojení pomocí protokolu SIP
34
6 Nevýhody a problémy VoIP
6.1 Problematika ztrát a zpoždění
Přenos uživatelské informace pomocí protokolu RTP probíhá přes protokol UDP.
Protokol UDP však svým charakterem nezaručuje doručení zpráv ani jejich
konstantní zpoždění. Protokol RTP přidá funkce zaručující správné pořadí v cíli,
odstranění duplicit a umístění obsahu na správnou časovou pozici. Protokol RTCP
navíc poskytne informace o zpoždění, kolísání zpoždění a ztrátách při přenosu.
Žádný z výše uvedených protokolů však nezaručuje pevnou šířku pásma, resp.
přenosovou rychlost, konstantní a co nejnižší hodnotu zpoždění. To jsou ovšem
nutné předpoklady pro kvalitní realizaci multimediálních přenosů v reálném čase.
Z tohoto důvodu je potřeba uplatnit jiné mechanismy pro zajištění dostatečné
kvality poskytovaných služeb – QoS (Quality of Service).
Mechanismy, jak zajistit dostatečnou kvalitu poskytovaných služeb v sítích VoIP:
1. První možností jak zaručit dostatečnou míru QoS je předimenzování spoje.
V IP síti tak dojde k vytvoření spoje s takovou přenosovou kapacitou,
která je výrazně vyšší než nejvyšší očekávaná hodnota provozního zatížení
daného spoje.
2. Druhou možností je, že si VoIP klient rezervuje síťové zdroje. To
znamená, že na žádost klienta je v síťových prvcích rezervována určitá
část kapacity (např. požadovaná šířka pásma, prostor ve vyrovnávací
paměti, apod.) a tyto prostředky již nemohou být využity ostatními
spojeními. Příkladem rezervačních mechanismů mohou být tzv.
integrované služby (IntServ) spolu s protokolem RSVP (ReSource
reserVation Protocol). Implementace takového mechanismu však
vyžaduje podporu ze strany koncových zařízení i síťových prvků.
3. Třetí možností je využití tzv. prioritních mechanismů. Příkladem takových
mechanismů mohou být tzv. diferencované služby (DiffServ) nebo
mechanismy MPLS (MultiProtocol Label Switching). Jednotlivé pakety
vysílané v síti jsou označeny prioritou, která udává pořadí jejich
zpracování v síťových prvcích. Implementace obou algoritmů je nutná
v síťových prvcích a v případě diferencovaných služeb (DiffServ) také
v koncových zařízeních.
35
6.2 Problematika omezeného počtu IP adres
V důsledku omezeného počtu IP adres (IPv4) a v zájmu ochrany lokálních
počítačů vznikají tzv. privátní sítě. V těchto sítích jsou počítačům přidělovány
privátní IP adresy, které se však mohou v různých sítích opakovat, tj. nejsou
jedinečné oproti veřejným adresám v Internetu.
Zařízení na rozhraní privátní sítě a veřejného Internetu se nazývá překladač
síťových adres NAT (Network Address Translation).
V případě, že aplikace v privátní síti vytváří spojení do veřejné sítě, jde toto
spojení přes překladač NAT. Zde je privátní adresa zdroje zaměněna za veřejnou
adresu překladače a informace je poslána ke svému cíli. V případě odpovědi
vyhledá překladač v převodních tabulkách původní privátní adresu, ze které
požadavek vzešel a směruje odpověď na tuto lokální adresu.
Avšak pokud je spojení zahájeno z veřejné sítě, překladač NAT neví (a ani
z podstaty věci vědět nemůže), na kterou privátní adresu jej má směrovat. Existují
však řešení, jak v překladači NAT napevno přiřadit, kam se mají doručené zprávy
z veřejné sítě směrovat dál. Např. Příchozí spojení řízené protokolem SIP na portu
5060. Avšak pak lze zprávy směrovat pouze jen na jeden počítač a nejsou tak
volně k dispozici v privátní síti.
Druhým problémem je průchod uživatelské informace. Protokol RTP pro přenos
audio/video dat nemá staticky definovaný port. Ten je vždy stanoven dynamicky
až při sestavování spojení. Proto mohou nastávat situace, kdy je spojení navázáno
(vyzvánění + příjem spojení) avšak jedna strana druhou „neslyší“ nebo „nevidí“.
36
6.3 Problematika řešení průchodu překladačem
NAT
Nejjednodušším řešením by bylo překladač NAT vůbec nepoužít. Dnes je tato
možnost i docela reálná, a to díky implementaci protokolu IP ve verzi 6 (IPv6),
kde je k dispozici dostatečně široký adresní prostor, nebo v případě, že bychom
připojovali pouze jediné SIP zařízení v privátní síti, pak lze v překladači NAT
nastavit přesměrování, tzv. tunelování, rozsahu příchozích portů veřejné adresy
(5060-5070 pro signalizace SIP a 8766-35000 pro RTP data) na privátní adresu
zařízení.
Ještě lepším řešením je využít protokol, který přenáší řízení i uživatelskou
informaci společně (např. protokol IAX (Inter-Asterisk eXchange) na portu 4569).
V tomto případě stačí tunelovat na překladači NAT jediný port na cílové zařízení.
Jinou možností je podpora protokolů jako je např. protokol STUN (Simple
Traversal of UDP over NATs), které umožní koncovým zařízením v privátní síti
zjistit, jakým způsobem jsou připojeny do veřejné sítě, tj. jakou mají veřejnou
adresu, a následně ji používat pro vlastní spojení.
Pokud překladače NAT dynamicky mění kombinaci veřejné adresy a portu pro
každé spojení, pak bohužel ani toto řešení nepomáhá.
Další možností je dynamické sestavení přenosové cesty s použitím techniky ICE
(Interactive Connection Establishment). Technika ICE na rozdíl od protokolu SIP
umožňuje sestavit přenos uživatelských dat až po sestavení signalizačního spojení
a vybrat optimální způsob průchodu překladačem NAT. Posledním standardem
IETF pro průchod spojení přes překladač NAT je protokol TURN (Traversal
Using Relay NAT). Tento protokol pracuje na principu přeposílání uživatelské
informace od TURN serveru umístěném ve veřejném Internetu klientovi v privátní
síti.
V současné době se již vyskytují řešení překladačů NAT, která již mají přímo
implementovanou podporu pro sítě VoIP a spojení jimi mohou volně procházet
bez omezení.
37
6.4 Problematika přenosu faxů
V sítích VoIP mohou nastat problémy s přenosem faxů, které pro svůj přenos
vyžadují zaručenou šířku pásma. Pokud tak dojde například ke kompresi signálu
v průběhu přenosu, část přenesené informace se ztratí a na příjímací straně nebude
možné obnovit původní zprávu.
Řešením může být použití protokolu ITU-T T.38, který je určen pro přenos faxů
v IP sítích. Jinou možností je považovat faxový systém za systém přenosu zpráv,
u kterého není vyžadován přenos dat v reálném čase. To znamená, realizovat
přenos faxu např. jako přílohu e-mailu, případně jako vzdálený tisk. Koncový
systém pak totiž může přechodně uložit kompletní zprávu do vyrovnávací paměti
před jejím vlastním zobrazením nebo tiskem.
38
6.5 Závěrečný test
Po krátkém oddechu a načerpání sil si ověřte nově nabyté znalosti v přiloženém
testu.
1. Jakou informaci přenáší VoIP?
a) text
b) hlas
c) obraz
správné řešení: b
2. Podle kterého protokolového modelu probíhá komunikace?
a) TCP/IP model
b) OSI model
c) referenční model
správné řešení: a
3. Důvod vzniku VoIP?
a) nefunkční původní technologie
b) konkurence k jiné technologii
c) sloučení dvou sítí
správné řešení: c
4. První krok v digitalizaci?
a) kvantování
b) vzorkování
c) kódování
správné řešení: b
5. Jaké se používají kodeky ve VoIP?
a) ztrátové
b) bezeztrátové
c) libovolné
správné řešení: a
39
6. Kterou stupnicí se hodnotí kvalita kódování?
a) stupně Celsia
b) MOS
c) K faktor
správné řešení: b
7. Jaké nese označení řada kodeků od ITU?
a) Q.7xx
b) K.7xx
c) G.7xx
správné řešení: c
8. Co snižuje výhodu komprimovaného signálu?
a) množství záhlaví
b) omezení na jeden jazyk
c) nemožnost změny kodeku
správné řešení: a
9. Jaká je nejnižší vrstva TCP/IP modelu?
a) síťová
b) síťového rozhraní
c) aplikační
správné řešení: b
10. Který protokol zajišťuje náhradu ztracených dat?
a) IP
b) UDP
c) TCP
správné řešení: c
40
11. Jaký byl důvod vytvoření IP verze 6?
a) zvětšení záhlaví
b) rozšíření adresního prostoru
c) rychlejší směrování
správné řešení: b
12. Který transportní protokol zajišťuje rozdělení dat vyšší vrstvy?
a) pouze TCP
b) pouze UDP
c) TCP a UDP
správné řešení: c
13. Který transportní protokol zajišťuje seřazení dat?
a) pouze TCP
b) pouze UDP
c) TCP a UDP
správné řešení: a
14. Který transportní protokol zajišťuje bezchybný přenos dat?
a) pouze TCP
b) pouze UDP
c) TCP a UDP
správné řešení: a
15. Nejvhodnější protokol pro přenos multimédií?
a) TCP
b) UDP
c) RTP
správné řešení: c
41
16. Co označuje Payload Type?
a) protokol transportní vrstvy
b) obsah
c) zpoplatnění přenosu
správné řešení: b
17. Hlavní funkce RTCP?
a) sleduje kvalitu přenosu
b) přenáší data
c) směruje data
správné řešení: a
18. Nejčastěji používaný řídící protokol ve VoIP?
a) SIP
b) H.323
c) RTP
správné řešení: a
19. Jak vypadá SIP adresa?
a) soubor čísel oddělený tečkami
b) název uživatele a číslo stanice
c) jako emailová adresa
správné řešení: c
20. Jaký je formát zpráv SIPu?
a) textový
b) binární
c) kouřové signály
správné řešení: a
42