|
Bilgisayar ağları ve ağ bileşenlerindeki teknolojik gelişim
son yıllarda noktalar arası veri haberleşme hızları ile
paralel bir gelişim süreci içerisine girmiştir. Bu
gelişmelere paralel olarak mevcut ağ altyapıları üzerine
eklenen yeni teknolojiler, geliştirilen yeni protokoller ve
teknikler ile birlikte bilgisayar ağları sadece
bilgisayarlar için veri haberleşmesi alanında değil, başka
alanlarda da hizmet vermeye başlamışlardır.
Bunlardan en etkileyici olanı ise VoIP olarak karşımıza
çıkmaktadır. Aslında VoIP genel olarak mevcut telefon
şebekesi ağ mimarisi üzerinde yapılan geliştirme çalışmaları
sonucunda ortaya çıkan bir teknolojidir. Önceki zamanlarda
anahtar devreli telefon sistemleri üzerinde ses haberleşmesi
sağlarken günümüzde artık telekominikasyon şirketleri paket
devreli sistemler üzerine geçerek IP tabanlı altyapılara
dönmeye başlamışlardır.
Telefon şebekelerinde kullanılan SS7 sinyalleşmesi ağ
yapısı, IP tabanlı ağlar olarak çok daha düşük maliyetli
sistemlere dönüşmüş ve bunlar üzerinden ses aktarımı
gerçekleşmiştir. Bu değişim süreci kullanıcılara analog
hatlardan digital hatlara geçiş olarak yansımış ve gerek ses
kalitesi olsun gerek bağlantı süreleri olsun pekçok
gelişmeyi beraberinde getirmiştir.
VoIP telekom alanında gerçekleşen gelişmeleri takiben
bilgisayar ağları üzerine geliştirilen sıkıştırma
protokolleri ve ekipmanlar ile hayatımıza girmeye
başlamıştır.
Kısa bir tanım yapmak gerekirse VoIP internet veya data
hatları üzerinden ses aktarımı olarak açıklanabilir.
Bu gibi bir durumda insanların aklına gelebilecek en temel
sorulardan birisi, mevcut telefon altyapısı ile zaten
konuşmalarımı yapabiliyorum, neden VoIP ?
Cevap aslında çok basittir. Maliyet...
Belirli bant genişliğine sahip data hatları için ödenen
ücret sabittir. Bu hatlar üzerinden VoIP ekipmanları ve
protokolleri kullanılarak istenilen miktarda telefon
görüşmesi yapılabilir. Bu durumda sabit bir ücret ve kurulum
maliyetleri ile telefon hatlarından yapacağınız görüşmenin
kalitesine çok yakın ( kimi zaman farkedilmeyen ) bir
kalitede çok daha ucuza telefon görüşmesi yapma imkanı
bulabilirsiniz.
Gelelim VoIP bileşenlerine..
Aslında bu yazıda amacım detaylı olarak VoIP teknolojilerini
anlatmak değil. Nitekim VoIP sadece 1 makale ile
anlatılabilecek bir konuda değil, tabii 2000 sayfalık bir
makale yazmadığım sürece. Bu yazıda temel olarak VoIP'in ne
olduğu, kullanım alanları, ne gibi farklı şekillerde kurulum
yapılabileceği ile ilgili örnekler ve açıklamalar yapmak.
VoIP'in data hatları üzerinden ses aktarımı olduğu
açıklamasını takiben bazı bilgiler vermenin yerinde olacağı
kanısındayım.
VoIP sadece data hatları ve data transferi için gerekli olan
ekipmanlar ile yapılamaz ( tabii soft çözümler vardır fakat
gerek kalite olarak gerek kontrol olarak sıkıntı yaratabilir
)
Ciddi anlamda VoIP yapabilmek için gerekli olan ekipmanları
ve yazılımları sağlamanız gerekmektedir. Ben örnekler vermek
suretiyle en basitinden komplex yapılara doğru hafif olarak
değinmek istiyorum.
Soft Çözümler
Soft çözümler herhangi bir donanım kurulumu gerektirmeden
sadece PC'lere kurulabilen yazılımlar aracığı ile yapılan
ses haberleşmesidir. Yaygın olarak SJPhone gibi yazılımlar
ile bilgisayar kaynakları kullanılarak, karşılıklı iki ip
arasında kullanılabilir. Bu yazılımlar gerektiği takdirde
VoIP donanımlarını simule eden diğer yazılımlar ile
desteklenerek ek özellikler kazanabilir.
En ucuz çözümdür, gerekli bant genişliğinde rahat konuşma
imkanı sağlar fakat üzerine kurulu olduğu PC için sadece ses
kartı ile ilgili bir takım yatırımlar isteyebilir.
İki nokta arası Hard Çözümler
Bu kısımda sisteme eklenecek olan ekipmanlar ile iki nokta
arasındaki data hattı kullanılarak yapılabilecek VoIP için
açıklama yapacağım.
Bu gibi case'ler için çok farklı çözümler önerilebilir,
desteklendiği takdirde, PBX santrallere yapılabilecek olan
eklentiler ile dahili hatlardan 2 ofis arasında VoIP
kullanmak, Voice Gateway kullanarak belirli telefonlar
üzerinden iki nokta arasında ses haberleşmesi kullanmak.
Birkaç farklı ürün kullanarak masalara konulacak olan Cisco
Phone benzeri ürünler ile farklı noktalar arasında SIP
protokolü ile haberleşmek vs. gibi çözümler
geliştirilebilir. Bu çözümler 300 dolardan 30.000 dolara
hatta daha üstüne kadar maliyetlere çıkabilir.
İhtiyaçlarınıza bağlı olarak profesyonel yardım ile bu tarz
sistemleri kurabilirsiniz.
Şehirler Arası, Ülkeler Arası Ses Trafiği
Bu gibi durumlarda evlerinizdeki telefonlardan veya yine
sisteminize yapılacak eklentiler ile dahili telefonlarınız
üzerinden şehirler arası veya ülkeler arası görüşmeler
yapabilirsiniz. Burada maliyetler %90 oranında normal
telefon hatlarına kıyasla düşüş göstermektedir. Kalitedeki
düşüş doğal olarak yapacağınız yatırım ve kullandığınız bant
genişliği ile orantılıdır.
Şehiriçi telefon şebekesi kullanılarak yurtdışı aramaları
ile ilgili olarak verilebilecek en iyi isim Hybrid
Mimarilerdir, burada telekom telefon şebekesi üzerinden
aranacak bir telefon numarası ile kullanıcı VoIP sistemine
alınır ve bu sistem içerisinden istediği noktaya arama
yapabilir. Bu sistemler çok ciddi yatırım ve bilgi isteyen
sistemlerdir. 3rd party şirketler tarafından belirli bir
ücret karşılığında verilen hizmetlerdir ve karşılığında
ihtiyaçlarınız oranında telefon maliyetlerinizi %70-80
oranında düşürebilecek sistemlerdir.
Bu makale kapsamında Hybrid Sistemler ile ilgili fazla detay
vermek istemiyorum, bunun nedeni ciddi anlamda komplex
yapılara sahip sistemler olması, gerek soft açıdan gerek
donanımsal açıdan milyon dolarlık kurulum maliyetledine,
ciddi know-how'a sahip olunması gereken sistemler olması ve
aynı işi yapabilmek için kullanılabilecek farklı
teknolojilerin ve ekipmanların yelpazesinin inanılmayacak
kadar geniş olmasından dolayı çok fazla teknik bilginin
verilmesini gerektiren bir konu olması sıkıntı yaratabilir.
Kezaa bu tip sistemlerde iş artık bilgisayar ağları ile
telekom ağlarının iç içe çalışmasını gerektiren, veri
haberleşme yöntemleri konusunda derin çalışmalar gerektiren,
1000'lerce farklı ekipman ve yazılım arasından ihtiyaçları
en iyi karşılayacak olan ekipman ve yazılımların seçiminde
hata affetmeyen bir sistem olarak karşımıza çıkmakta.
Bu makalede Hybrid sistemlere giriş yapmaktan çekinmemin bir
diğer nedeni ise, verilebilecek yanlış bir bilgide, bilgiyi
kullanan için geri dönüşü olmayan bir takım maliyetlerin
ortaya çıkabilmesidir.
Farklı tipte ekipmanların farklı yapılarda farklı
görevlerinin olması, bu tip bir yapının tanımını da çok daha
zor bir hale getirmektedir.
Genel olarak toplamak gerekirse, VoIP pekçok farklı yol ile
kullanılabilecek bir teknolojidir. NGN olarak tabir edilen,
Next Generation Networks kapsamında vazgeçilmez bir bileşen
olarak karşımıza çıkmakta ver geçen gün yeni kullanım
alanları, yeni teknolojiler, yeni ekipmanlar bu pazarda
yerini almaktadır.
Diğer bir konu ise VoIP ile ilgili olarak ülkemizdeki kanuni
uygulamaların dikkatli bir şekilde incelenmesi
gerekliliğidir. Telekom'un tekel kapsamında olduğu
dönemlerden kalan yasaların ileride bu tarz sistemleri
uygulamak isteyen sistem yöneticilerinin başlarını belaya
sokmaması için dikkatli incelenmesi ve yapılabilecek kanuna
aykırı uygulamalardan kaçınılması şiddetle tavsiye edilir.
Bu makale kapsamında verilebilecek olan bilgiler çok daha
arttırılabilir, fakat bu yazının bir giriş niteliğinde
olması nedeniyle, çok uzatmak sanırım kafaları
karıştırmaktan başka bir işe yaramayacaktır. İlerleyen
günlerde farklı uygulamalar ile ilgili olarak daha detaylı,
daha konsantre yazılar sizleri beklemektedir.
Nasil Çalisir?
Yillar önce, uzak bir noktaya digital formda sinyal gönderme
kesfedildi. Sinyal yollanmadan önce dijital formata ADC
(analog to digital converter – analog’dan dijital’e
dönüstürücü) ile ile çevrilmekte ve karsi tarafa
yollanmakta, karsi taraf sinyali aldiginda tekrar analog
formata çevirmek için DAC (Digital to analog converter –
dijital’den analog’a dönüstürücü) kullanilmaktadir.
VoIP’de bu sekilde çalismaktadir, dijital formattaki ses,
veri paketleri olarak karsiya yollanmakta ve karsi tarafta
tekrar dijital ses haline dönüstürülmektedir.
Dijital format daha iyi kontrol edilebilmektedir:
Sikistirabiliriz, yönlendirebiliriz, daha iyi bir formata
çevirebiliriz ve daha fazlasi. Zaten bilindigi gibi dijital
sinyalin gürültü toleransi, analog’a göre daha fazladir.
(Örnek: GSM)
TCP/IP aglarinda, IP paketleri iletisim kontrolü için header
ve veri transferi için payload kisimlarini içerir. VoIP
bunlari agda ilerleyebilmek için ve hedefe ulasmak için
kullanir.
Ses(kaynak) --- ADC --- Internet --- DAC --- Ses(hedef)
VoIP kullanmanin PSTN’e göre avantjlari nelerdir?
Eger PSTN hat kullaniyorsaniz, genel olarak hatti
kullandiginiz süre kadar, o hatti size saglayan ve yöneten
sirkete para ödersiniz. Eger uzun süre konusursaniz daha çok
ödersiniz. Ve ayrica ayni anda birden fazla kisi ile
konusamazsiniz. (Telekonferans)
VoIP’de ise bunun tersine ayni anda ihtiyaciniz olan
herkezle görüsebilirsiniz (Karsi tarafinda VoIP kullaniyor
olmasi lazim). Istediginiz kadar ve ayni anda birçok kisi
ile konusabilirsiniz.
Peki neden herkes VoIP
kullanmiyor?
Ne yazik ki hala VoIP mimarisi ile Internet arasindaki
entegrasyonda hala problemlerimiz bulunmakta. Tahmin
edebileceginiz gibi ses trafigi gerçek zamanli akisa sahip
olmalidir (VoIP’de, sesinizin karsi tarafa gitmesi veya
sizin onu duymaniz için beklemeniz gerekmektedir) Bu
internetin yogunlugu ile alakalidir. Internet, birçok
yönlendirici (router) dan olusan heterojen bir yapiya
sahiptir, 20-30 civarinda veya daha fazla yönlendiriciden
geçerek yol almak ve bunlarin yogunluklari göz önüne
alinirsa bu paketlerin yol alacagi zaman artacaktir. Demek
ki iyi bir performans için bazi seyleri degistirmek
gerekmektedir. Takip eden bölümde bu büyük problemi nasil
asabilecegimizi anlatmaya çalisacagiz. Genel olarak, VoIP
uygulamalari için internet üzerinde belli bir bant
genisligini garanti etmek çok zordur.
VoIP hakkinda teknik bilgi
Bu bölümde VoIP hakkinda bazi önemli bilgileri vermeye
çalisacagiz. Daha sonraki açiklamalari anlamak için gerekli
bilgilerdir bunlar.
VoIP iletisimine genel bakis
VoIP iletisimi için sunlara ihtiyacimiz vardir:
Öncelikle analog sinyali dijital sinyale (bits) çevirmek
için ADC gereklidir. Ve bu dijital bit’lerin iletisim için
iyi bir formatla sikistirilmis olmasi olmasi gerekmektedir.
Bunun için ileride görecegimiz birkaç protokol vardir.
Simdi bu ses paketlerini gerçek zamanli protokol ile veri
paketlerine ilistirmemiz gerekmektedir. (genellikle IP
üzerinde UDP, onunda üzerinde RTP)
Karsi tarafi aramak için sinyallesme protokolüne ihtiyacimiz
var. Bunu ITU-T H.323 yapacaktir.
Karsi tarafa ulasan paketlerin tekrar açilmasi,verilerin
düzenlenmesi, analog ses sinyaline çevrilmesi ve son olarak
ses kartina veya telefona yollanmasi gerekmektedir.
Bütün bu islemlerin gerçek zamanli olarak gerçeklesmesi
gerekmektedir. Çünkü çok geriden gelen paketlerin beklenmesi
gibi bir seçenek yoktur.
Temel Mimari
Ses )) ADC – Sikistirma Algoritmasi - RTP’nin TCP/IP içine
yerlestirilmesi -----
----> |
<---- |
Ses (( DAC – Açma Algoritmasi - RTP’nin TCP/IP’den
ayiklanmasi -----
Analog’dan Dijital’e Dönüstürmek
Bu islem donanim ile gerçeklestirilir, genellikle kartlar
üzerinde ADC ile.
Günümüzde bütün ses kartlari 16 bit – 22050 Hz dönüsüme
destek vermektedir (Örnekleme için Nyquist kuralina göre
44100 Hz’e ihtiyaç duyulur). Gerekli bant genisligi ise : 2
Byte * 44100 (sn. ‘deki örnekleme) = 88200 byte/sn, stereo
için176.4 kbyte/sn.
VoIP’de ses yollamak için 176 Kbyte gibi bir bant
genisilgine ihtiyacimiz olmaz. Sonraki bölümlerde
görecegimiz kodlama seçenekleri ile bunu düsürmekteyiz.
Sikistirma Algoritmalari
Simdi elimizde standart formatta olmasi gereken ve hizli
iletilmesi gereken dijital veri var.
• PCM, Pulse Code Modulation, ITU-T G.711
Ses bant genisligi 4 kHz, tabii ki örnekleme bant genisilgi
8 kHz olmali (Nyquits’e göre)
Her örnekleme 8 bit’tir (Bu 256 ayri deger demek).
Net hiz : 8000 Hz * 8 bit = 64 kbit/sn, yani tipik dijital
telefon hatti.
Gerçek uygulamalarda Kuzey Amerika için mu-law ve Avrupa
için a-law varyantlari olan ve logaritmik olarak 12 yada 13
bit analog sinyallesme kullanilir.
• ADPCM, Adaptive differential PCM, ITU-T G.726
32 kbps gerektiren ses paketi ile gerçek paket arasindaki
farki çeviren sikistirma teknigidir.
• LD-CELP, ITU-T G.728
• CS-ACELP, ITU-T G.729 ve G.729a
• MP-MLQ, ITU-T G.723.1, 6.3kbps, Gerçek Zamanli Konusma
• ACELP, ITU-T G.723.1, 5.3kbps, Gerçek Zamanli Konusma
• LPC-10, 2.5 kbps!!
Son olarak siralanan protokoller oldukça önemli olup, düsük
bant genisligi kullanimini garanti etmektedirler. Özellikle
G.723.1 çok yüksek bir MOS (Mean Opinion Score – Ses
kalitesinin ölçülmesinde kullanilan bir deger) degerine
sahiptir.
RTP (Real Time Transport Protocol – Gerçek Zamanli
Tasima Protokolü)
Simdi elimizde ham veri var ve TCP/IP yiginina
yerlestirmemiz gerekmekte. Yapi su sekildedir:
VoIP veri paketleri
RTP
UDP
IP
I,II katmanlar
VoIP veri paketleri, UDP-IP paketlerinin içindeki RTP
paketlerinde yer alir.
Öncelikle, VoIP TCP kullanamaz çünkü, gerçek zamanli
uygulamalar için TCP çok agir. Bu yüzden UDP kullanilir.
Ikinci olarak, UDP, paketlerin karsi tarafa ulasip
ulasmadigini veya ne kadar zamanda ulastigini kontrol etmez.
Bu iki deger sesin kalitesi için önemlidir. RTP bu problemi
çözerek paketlerin alindigi tarafta paketleri uygun siraya
dizer ve paketlerin ulasmasi için çok uzun süre beklemez,
böylece konusma kesintilere ugramaz. Fakat hala sürekli veri
akisina ihtiyaç duymaktadir.
Real Time Transport Protocol – Gerçek Zamanli Tasima
Protokolü
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
+-+-+
|V=2|P|X| CC |M| PT | sira numarasi |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
+-+-+
| zaman bilgisi |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
+-+-+
| senkronizasyon kaynak (SSRC) tanimlayicisi |
+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=
+=+=+
| yardimci kaynak (CSRC) tanimlayicilar |
| .... |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
+-+-+
Tanimlar:
V : Kullanilan RTP’nin versiyonu
P : Padding
X : Baslik ekleri
CC : CSRC tanimlayicilarinin sayisini veren
alan. CSRC alaninin kullanim yeri örnegin konferans
konusmalaridir.
M : Isaret bit’I
PT : Payload tipi
RTP ile ilgili tam bilgiyi RFC 1889 ve 1890’dan
alabilirsiniz.
RSVP
VoIP’de RSVP gibi diger bir takim protokollerde kullanilir.
RSVP Servis Kalitesi’nin kontrolünde kullanilir (QoS –
Quality of Service)
RSVP bir sinyallesme protokolüdür ve paketlerin ugrayacagi
her noktadaki bant genisligi ve gecikme degerlerini tespit
etmeye yarar. Daha detayli bilgi için: RFC 2205
Quality of Service (QoS)
Yazi boyunca birçok kez VoIP uygulamalarinin gerçek zamanli
veri akisina ihtiyaç duydugunu ve etkilesimli ses veri
degisimi için beklenende budur zaten.
Ne yazik ki, TCP/IP bu tip bir amaç için uygun degildir,
sadece en iyi çabayi gösterir. Paketlerin yol aldigi bütün
yönlendirici (router)’lar da paket akisini yönetmenin kural
ve ip uçlarini inceleyelim:
IP protokolündeki TOS alani servis tipini tanimlar: Yüksek
deger, düsük önem anlamina gelir. Ve çok düsük bir deger ise
bize daha çok gerçek zamanli akis saglar.
H323 Sinyallesme Protokolü
H323 VoIP üzerinden arama yapmak için kullanilir (örnegin MS
Netmeeting ile). Bu protokolu kullanmak için sunlar
gereklidir:
VoIP baglantiyi baslatabilecek terminaller.
Adres çevrimi (ismi IP ‘ye) ve kabul kontrolu (admission
control – kullaniciyi kabul veya reddetmek veya bazi
kullanicilarin bant genisligi kontrolü için) yapabilmek için
Gatekeeper.
TCP7IP – PSTN çevrimi için Gateway.
Konferans için MCU (Multipoint Control Units).
Proxy sunuculari.
H323 sadece VoIP için degil ayni zamanda video ve veri
iletisiminde de kullanilir.
VoIP ile ilgili olarak, H323, G.711, G.722, G.723, G.728 ve
G.729 ses codec’lerini tasiyabilir. Video için ise, H261 ve
H263. |
