8   IP telefonie

IP telefonie je aplikace provozovaná na paketově přepínaných datových IP sítích. Ve srovnání s telekomunikační strukturou založenou na propojování kanálů je efektivnější a progresivnější, využívá moderní metody kódování hlasu a komunikační protokoly. Projekt IP telefonie vznikl v polovině roku 1999 a umožňuje v síti CESNET2 provozovat progresivní způsob hlasové komunikace. Obecným cílem projektu je poskytnout podporu členům při připojení a využívání infrastruktury VoIP vytvořené sdružením CESNET. Jeho výzkumnou náplní je ověřování a vlastní vývoj prvků a aplikací pro IP telefonii.

8.1   Stávající stav

Na konci roku 2004 konstatujeme, že je do projektu zapojeno 21 členů sdružení s celkovým počtem 31 hlasových bran. V roce 2004 bylo přes síť CESNET2 uskutečněno přes 1,3 mil. hovorů a provoláno 4 mil. minut. Z celkového provozu bylo 15 % spojeno bezplatně v rámci sítě CESNET2, ostatní provoz byl směrován do sítě PSTN a vzniklé náklady přeúčtovány jednotlivým institucím. Za dobu téměř pětileté existence aktivity bylo právě v roce 2004 dosaženo mezi členy největšího zájmu o volání přes IP telefonii, o čemž svědčí graf 8.1 zachycující objemy provolaných hodin za poslední tři roky.

[Obrázek]

Obrázek 8.1: Objem provolaných hodin v letech 2002 až 2004

Přehledný seznam aktuálně připojených institucí je možné nalézt na stránkách aktivity.

8.2   Gatekeeper

Jedním z úkolů pro rok 2004 bylo nahrazení hraničního softwarového gatekeepru Kerio GK vzhledem k zastavení vývoje a podpory ze strany dodavatele. Rozhodli jsme se pro otevřené řešení na platformě Debian GNU/Linux. Prověřovali jsme současný stav vývoje open source aplikací realizujících GK na Linuxu v následujících projektech:

Ve druhé polovině roku 2004 jsme zprovoznili dva GNU GK gatekeepery - jsou dosažitelné pod doménovými jmény gk1ext.cesnet.cz, který je umístěn v Praze v sídle sdružení CESNET, a gk2ext.osanet.cz, umístěný v Ostravě na VŠB-TUO. Na obou GK jsou vytvořeny statické záznamy pro všechny hlasové brány a byla ověřena jejich dostupnost. K těmto GK se mohou registrovat H.323 prvky, které chtějí komunikovat s prvky sítě CESNET2. Jedná se především o GK zahraničních výzkumných pracovišť a brány či terminály. Tyto GK umožní sestavit spojení pouze do sítě CESNET2, nikoliv do veřejné telefonní sítě (PSTN). Pro sestavení spojení do veřejné telefonní sítě jsou určeny interní Cisco GK umístěné opět v Praze a v Ostravě. Situace je zobrazena na schématu 8.2.

[Obrázek]

Obrázek 8.2: Schéma GK v síti CESNET2

Původně jsme měli nastaveno propojení přes nově zprovozněnou IP2IP GW, ale docházelo zde k problémům na úrovni H.245, kde použitý IOS v bráně správně zpracovával pouze metodu navázání spojení FastConnect. Ta je podporována volitelně od H.323v2, ale existují i zařízení (např. Netmeeting) s explicitní H.245. Nakonec jsme u hraničních gatekeeperů přistoupili ke statickému směrování. Oba GK by se ve finální verzi měly navzájem zastupovat, tzn. při vypnutí jednoho GK bude odeslána ve zprávě URQ všem EP (endpoint) žádost o přeregistrování a zároveň se ve zprávě RCF všem EP posílá seznam obsahující alternativní GK. Tím dosáhneme redundantního režimu. V současné době ale provádíme experimenty na ostravském GK s režimy DRC, GRC a Proxy, proto je plně zprovozněn pouze gk1ext, a to v režimu GRC.

8.3   Výzkum QoS v síti VoIP CESNET

V této oblasti jsme vyvinuli aplikaci dohledu IP telefonu protokolem SNMP. Aplikace umožňuje provádět dotazy do MIB2 databáze IP telefonu a přijímat trapy, výsledky se ukládají do MySQL s vizualizací prostřednictvím PHP. V tomto ohledu má mnohem větší možnosti ITU-T H.341, která ovšem výrobci IP telefonů není takřka vůbec implementována. Realizovaná aplikace dohledu přes SNMP umožňuje získávat především informace o ztrátách paketů a stavu síťového adaptéru v IP telefonu. Vývoj proběhl na Linuxu s následujícími komponenty:

Ve druhém pololetí jsme se zaměřili na měření kvality hovoru pomocí R-faktoru, který se stanovuje na základě nového E-modelu. K měření jsme použili SW analyzátor Surveyor, který v době zakoupení, v polovině roku 2004, byl jediným SW analyzátorem, který uměl měřit R-faktor.

R-faktor je popsán v doporučení ITU-T G.107, které definuje výpočetní model známý jako E-model. R-faktor je osvědčeným nástrojem plánování přenosu a pro hodnocení kombinovaných účinků variant různých přenosových parametrů, které působí na kvalitu hovoru. Kombinuje všechny přenosové parametry důležité pro hovorové spojení přes IP. R-faktor se skládá z:

R = RO - IS - ID - IE-EFF + A 

kde

RO
je základní koeficient signál-šum,
IS
je součet všech znehodnocení, která mohou nastat současně s přenosem hlasu,
ID
je faktor znehodnocení reprezentující všechna znehodnocení způsobená zpožděním signálů hlasu,
IE-EFF
zahrnuje ztráty paketů,
A
je faktor zvýhodnění (přípustný rozsah 0-20).

Při měření byly určovány dva druhy R-faktorů: Network R-factor zahrnující vlivy zařízení a User R-factor přičítající vnímavostní efekty. V současné době se uvádí hodnota kvality spojení většinou parametrem MOS, proto je důležitý i přepočet R-faktoru na parametr MOS. Použitý analyzátor ihned přepočítával hodnoty na MOS. Proměřili jsme parametry VoIP spojení s různými kodeky po síti CESNET2 a výsledky publikovali ve zprávě dostupné na webu.

Například při měření kvality hovoru na Lousiana State University byla naměřena hodnota parametru MOS 3,71, což by zhruba odpovídalo maximálně dosažitelné kvalitě hovoru přes mobilní telefon. V případě měření do sítě Hungarnet byl naměřen MOS 4,23 - to je hodnota, které se dá maximálně dosáhnout v rámci PSTN. Uvedená měření dokazují, že i mezinárodní hovory technologií VoIP mohou být vysoce kvalitní.

8.4   Číslovací plán

Českým Telekomunikačním úřadem byl CESNETu přidělen v polovině roku 2004 přístupový kód do jeho sítě ve formátu 950 0, tím CESNET získal 100 000 telefonních čísel, která může přidělovat. Z telefonních ústředen VŠB-TUO a ČVUT se lze z veřejné sítě na tato čísla dovolat, což je experimentálně dohodnuto s operátorem GTS Czech. Primárně budou čísla použita pro IP telefony. Bohužel v současné době není zajištěno terminování těchto čísel z veřejné sítě do sítě CESNET2, zprovoznění terminace zřejmě bude součástí výběru poskytovatele hlasových služeb.

[Obrázek]

Obrázek 8.3: Přidělení přístupového kódu 950 0

Přidělený kód 950 0 bude využíván pro přístup do sítě CESNET2 nejen z PSTN, ale i z Internetu, kde především předpokládáme využití protokolu ENUM.

8.5   Alternativní výstupy volání přes VoGW CESNETu

V květnu 2004 jsme pořídili bránu Cisco 2651-XM s rozhraním 2×ISDN/PRI a převezli do Ostravy, kde bude realizován další výstup ze sítě CESNET. S operátorem jsme dohodli ceny, které jsou pro TO Praha a TO Moravskoslezský stejné. V první polovině roku 2005 by měl být přidán výstup do brněnského TO. Smlouva o propojení ovšem nebyla dosud podepsána.

8.6   Cisco Call Manager

V průběhu roku jsme povýšili systém Cisco Call Manager (CCM) z verze 3.3 až na verzi 4.1.2, což přineslo výrazné zlepšení interoperability s prvky H.323 i SIP. Zároveň byl zachován systém redundance dvou uzlů, kde v Praze je umístěn publisher a v Ostravě subscriber (záložní server). Touto změnou se projevily problémy s kompatibilitou vůči ICM 5.0, který je základním kamenem IPCC. Dočasně tyto problémy řešíme použitím verze IPCC Express (CRS 3.5.1), což má ovšem vliv na dostupné funkce. V konfiguraci CCM jsme úspěšně vyzkoušeli možnosti používání více číslovacích plánů v rámci jednoho skupinového systému CCM, kde se společně s tím vytvořilo více skupin zařízení. Každému z nich se dají přiřazovat specifická pravidla nezávisle na ostatních. Toto bylo spjato s řešením komunikace mezi CCM a  rozdílnými branami a nastavováním kodeků. V současné době je odzkoušena tato komunikace s C26xx, C1751 a M3810 a je vytvořen prostor pro poskytování takovéto služby (přístupový kód do jeho sítě ve formátu 420 9500, připojování IP telefonů členů sdružení). Testujeme systém Undefinite Messaging reprezentovaný Cisco Unity 4.0 a jeho spolupráci s CCM. Připravujeme testy se SIP prvky. Během testů jsme nejprve využívali Lotus Notes, který však nevyhověl nárokům a byl pro další fázi nahrazen MS Exchange 2000. Věnovali jsme se i problematice bezpečnosti, kde využíváme nově nainstalovaný samostatný testovací CCM server a testujeme parametry zabezpečení služby i komunikace.

8.7   SIP

Základní kameny SIP infrastruktury představují v současné době dva SIP servery pracující v režimu IPv4 i IPv6. Servery jsou schopné směrovat hovory na brány všech připojených institucí, zaregistrované klienty i vzdálené IP telefonní domény, jako například MIT (SIP.edu), SANET, TASK atd. Zveřejnili jsme dostupnost IP telefonní sítě sdružení CESNET v rámci TF-VVC TERENA a zaznamenali jsme hovory například ze sítě SANET.

Dostupnost SIP serverů je podpořena využitím pokročilých DNS záznamů. Základem jsou SRV záznamy, které umožňují propagaci bodů obsluhy (jméno serveru a port, kde služba běží). SRV záznamy podporují i metody rozložení zátěže a zálohování služby. Kromě SRV záznamů je možné použít i NAPTR záznamy, které poskytují bohatší mechanismy pro lokalizaci služeb. Klient tak například jediným dotazem může zjistit jaké varianty služby a s jakými prioritami doména poskytuje a pak se teprve ptát na bod obsluhy uložený v SRV záznamech. Rezoluci NAPTR záznamů zatím podporuje pouze menší množství aplikací, ale námi používaný server a například klient Kphone ano. V případě SRV lze absenci této funkce považovat za nedostatek v řešení. Experimentujeme s těmito doposud speciálními záznamy, abychom dosáhli lepší dostupnosti služby, jednoduššího směrování mezi doménami a také jednodušší konfigurace klientů, která si klade za cíl zjednodušení nasazení a správy IP telefonních systémů.

Pokročili jsme v řešení zapojení prvků SIP do AA infrastruktury. Potvrdila se potřeba rozšířit stávající moduly serveru minimálně o možnost zabezpečené komunikace (LDAPS). Momentálně dokončujeme testy třetí verze úprav autentizačních modulů za využití nově zřízeného testovacího LDAP serveru. Pokračovali jsme v testech SIP serveru a jeho pokročilých služeb, ale systém zatím nebyl otevřen pro registraci uživatelů. Tuto fázi jsme odložili, protože nová verze SIP serveru, která přijde začátkem roku 2005, přináší změny ve funkcionalitě i v rozhraní modulů. V současné době pracujeme na úpravě modulů pro novou verzi a testech nové konfigurace.

Testovali jsme telefony Polycom SoundPoint IP 500 s velmi uspokojivým výsledkem. Přístroje jsou v porovnání s telefony Cisco vybaveny nadstandardními funkcemi jako prezence, IM a jsou dostupné za příznivých podmínek. Firmware je ještě ve fázi rychlého vývoje a zařízení budeme i nadále testovat v rámci velkého testu klientů, který je plánován na rok 2005. Testovali jsme i komplexního audio-video klienta Wavethree Session, který je používán v rámci iniciativy Internet2 SIP.edu. Zástupcem open source Linux platformy je klient Linphone. Podporuje IPv6 a ENUM rezoluci, byť ne ve zcela standardním tvaru. Jeho závažným nedostatkem je chybějící podpora SRV rezoluce. V druhém pololetí jsme provedli základní testy klientů Xten eyeBeam, Minisip a SJPhone. Klienti přes kvalitativní posun nesplňují požadavky v některých oblastech (DNS SRV atd.). Provedli jsme i základní testy klienta GnomeMeeting, který v současné verzi podporuje pouze protokol H.323. V jednom z režimů je schopen rezoluce SRV záznamů podle H.323 v5 Annex O, což je ojedinělá funkce. SRV záznamy pro služby protokolu H.323 jsme také umístili do hlavních DNS serverů sítě CESNET2.

Nově instalovaná testovací brána nám umožnila mimo jiné ověřit podporu IPv6. Z dosavadních testů vyplývá, že brány Cisco zatím v IP telefonních funkcích IPv6 nepodporují.

8.8   ENUM

Delegace národní domény ENUM (0.2.4.e164.arpa) byla přidělena sdružení CZ.NIC. Během prvního pololetí nedošlo k vývoji očekávanému na základě našich jednání se sdružením CZ.NIC, proto jsme pokračovali v testech na úrovní domény cesnet.cz. Zabýváme se různými možnostmi uložení záznamů, jejich formátem, konverzí a systémem správy. SIP servery ve vývojové verzi jsou schopny dotazu do více ENUM domén současně.

Na technickém semináři sdružení CZ.NIC jsme přednesli potřebu testovacích delegací ještě před vlastním provozem registračního systém. Tyto testovací delegace byly umožněny ve třetím čtvrtletí. V doméně 0.2.4.e164.arpa jsou v tuto chvíli zřízeny delegace pro rozsahy 234 680 a 950 0, které využívá přímo sdružení CESNET pro aplikaci IP telefonie. Část záznamů je obsloužena přímo na hlavních jmenných serverech a testovací dílčí rozsahy jsou převedeny na testovací jmenný server, kde experimentujeme se záznamy. Správa záznamů je prozatím prováděna ručně, protože prováděné experimenty mají vliv na zamýšlené schéma záznamů. Experimenty ve veřejném stromu mají zásadní význam na celkové chování systému dotazů, jako je například celková doba vyřízení dotazu prováděného ze vzdálených zón. Kvalita podpory ENUM v branách Cisco se zatím nezměnila, což znamená, že brány podporují pouze starou verzi formátu a nejsou schopny správně přiřadit volání signalizačním protokolům. Proto jsme se zabývali možností použit externí rezoluce pomocí TCL skriptů a pomocného RADIUS serveru.

předchozí
obsah 		následující
další weby:fond rozvojemetacentrumCzechLightpřenosyvideoservereduroameduID.cz