Adaptif Veri Hýzlarýnda Çalýþan VoIP Uygulamalarýnda

ANKARA ÜNĐVERSĐTESĐ
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ
ADAPTĐF VERĐ HIZLARINDA ÇALIŞAN VoIP UYGULAMALARINDA
KULLANILMAK ÜZERE TIKANIKLIK BĐLDĐRĐMĐ
CEM DENĐZ PELĐT
ELEKTRONĐK MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI
ANKARA
2005
Her hakkı saklıdır.
Yrd. Doç. Dr. H. Gökhan ĐLK danışmanlığında, Cem Deniz PELĐT tarafından
hazırlanan bu çalışma 03/06/2005 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından. Elektronik
Mühendisliği Anabilim Dalı’nda yüksek lisans tezi olarak kabul edilmiştir.
Başkan
: Prof. Dr. Mümtaz YILMAZ
Üye
: Doç. Dr. Bilal GÜNEŞ
Üye
: Yard. Doç. Dr. H. Gökhan ĐLK
Yukarıdaki sonucu onaylarım
Prof. Dr. Ülkü MEHMETOĞLU
Enstitü Müdürü
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
ADAPTĐF VERĐ HIZLARINDA ÇALIŞAN VoIP UYGULAMALARINDA
KULLANILMAK ÜZERE TIKANIKLIK BĐLDĐRĐMĐ
Cem Deniz PELĐT
Ankara Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı
Danışman: Yrd. Doç. Dr. H. Gökhan ĐLK
Günümüzde internet kullanımı hayatımızın bir parçası haline gelmiştir. Đnternet
kullanımı kapsamında sesin iletimi üzerine yapılmakta olan çalışmalar telefon
görüşmelerinde tasarruf, düşük destek maliyeti, esneklik ve daha yüksek seviyelerde
ölçeklenebilirlik sağlayacaktır. Ayrıca böyle bir yapı içinde sesin kalitesinin arttırılması
daha kolay olacaktır.
Bu çalışmada ilk olarak sesin internet üzerinden iletimi sırasında karşılaşılacak
tıkanıklığın tespit edilmesi alanındaki mevcut yayınlar taranmış ve değerlendirilmiştir.
Daha sonra adaptif hızlarında çalışmakta olan bir ses kodlayıcısına ağda oluşan
tıkanıklık durumunu bildirebilecek bir mekanizma incelenmiştir.
SNMP (Basit Ağ Yönetim Protokolü – Simple Network Management Protocol) ile
Ankara Üniversitesi ağında bulunan Ankara Üniversitesi Geliştirme Vakfı Okullarının
hat kullanım oranları anlık olarak alınmış ve adaptif veri hızlarında çalışmakta olan bir
VoIP uygulamasına tıkanıklık bildirme parametreleri olarak verilmiştir. Araştırma
sonuçları önerilen sistemin uygulama sırasında başarılı sonuçlar verebileceğini
göstermiştir.
2005, 71 Sayfa
ANAHTAR KELĐMELER: VoIP, Tıkanıklık bildirimi, SNMP, QoS
i
ABSTRACT
Master Thesis
CONGESTION NOTIFICATION IN ADAPTIVE BIT RATE VoIP
APPLICATIONS
Cem Deniz PELĐT
Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Electronics Engineering
Supervisor: Asst. Prof. Dr. H. Gökhan ĐLK
Internet, which becomes an integral part of our lives, enables a model which provides
low support costs, flexibility and more scalability to voice transmission that human kind
has been working on for centuries. In addition it is easier to enhance the quality of voice
in this model.
In this thesis, articles on detection of the problems that is encountered during the
transmission of voice over the Internet were investigated initially. Then a mechanism
that informs the congestion that occurs in the network to the voice codec, which is
working on adaptive speeds, is developed.
With SNMP (Simple Network Management System), instant usage ratios of Ankara
University Foundation Schools that is present in the Ankara University network are
gathered and considered in the VoIP application, which works on adaptive data speeds,
as congestion notification parameters. The subjective listening test results revealed that
the proposed scheme could be successfully applied in a VoIP environment.
2005, 71 Pages
Key Words: VoIP, Congestion Notification, SNMP, QoS
ii
TEŞEKKÜR
Tez konumun belirlenmesinin ilk gününden bu yana çalışmalarımın her safhasında
yakın ilgi ve önerileri ile beni yönlendiren, iş hayatımdaki yoğunluk sebebiyle
çalışmalarımda oluşan aksamalarda büyük sabır gösteren, tez danışmanım Sayın Yrd.
Doç. Dr. Hakkı Gökhan ĐLK’e teşekkürlerimi sunarım.
Tez çalışmalarım sırasında iş hayatımdaki aksaklıklara göstermiş olduğu sabırdan
dolayı Bilgi Đşlem Daire Başkanımız Sayın Rıza AYHAN’a, aksamalar da benden
destek ve yardımlarını esirgemeyen mesai arkadaşlarım Çağdaş Funda, Erdem Ağaoğlu,
Fatih Erikçi ve Serdar Cihaner’e teşekkür ederim.
Kod yazımı sırasında fikir ve önerileri ile desteklerini her zaman hissettiğim Aldemir
Akpınar ve Adaptif WSOLA kodunu benimle paylaşan Saadettin Güler’e teşekkür
ederim.
Son olarak sevgili eşim Đlke Pelit başta olmak üzere tüm aileme bana sağladıkları moral
ve destek için teşekkür ederim.
Cem Deniz PELĐT
ANKARA, Haziran 2005
iii
ĐÇĐNDEKĐLER
ÖZET................................................................................................................................ Đ
ABSTRACT .................................................................................................................... ĐĐ
TEŞEKKÜR ................................................................................................................. ĐĐĐ
SĐMGELER VE KISALTMALAR DĐZĐNĐ ...............................................................VĐ
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ ....................................................................................................... X
ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ .............................................................................................. XĐĐ
1. GĐRĐŞ............................................................................................................................ 1
2. KURAMSAL TEMELLER........................................................................................ 2
2.1 VOIP ........................................................................................................................... 2
2.1.1 VoIP nedir? .............................................................................................................. 2
2.1.2 VoIP’nin kullanım alanları ...................................................................................... 2
2.1.3 Ses sinyallerinin iletimi............................................................................................ 5
2.1.4 RTP .......................................................................................................................... 8
2.1.5 RTCP...................................................................................................................... 12
2.1.6 Paket boyutu........................................................................................................... 14
2.1.7 QoS mekanizmaları................................................................................................ 15
2.1.8 H.323...................................................................................................................... 22
2.1.9 SIP.......................................................................................................................... 26
2.2 Tıkanıklık.................................................................................................................. 29
2.2.1 Tıkanıklık nedir? .................................................................................................... 29
2.2.2 Tıkanıklık giderme................................................................................................. 31
2.2.3 Paket anahtarlamalı ağlarda tıkanıklık................................................................... 31
2.3 QOS........................................................................................................................... 33
2.3.1 QoS kavramları ...................................................................................................... 34
2.3.2 Temel QoS mimarisi .............................................................................................. 35
2.3.3 Servis kalitesinin tipleri ......................................................................................... 37
2.4 SNMP ....................................................................................................................... 41
2.4.1 SNMP ana komutları.............................................................................................. 42
2.4.2 SNMP sürümleri .................................................................................................... 42
iv
2.4.3 SNMP uyumluluk yöntemleri ................................................................................ 44
2.4.4 SNMP’nin avantaj ve dezavantajları...................................................................... 45
2.4.5 SNMP standardı ..................................................................................................... 45
2.4.6 MIB ........................................................................................................................ 47
3. MATERYAL VE YÖNTEM.................................................................................... 52
3.1 Materyal.................................................................................................................... 52
3.2 Yöntem ..................................................................................................................... 54
3.2.1 SNMP ile hat kullanımının gözlenmesi ................................................................. 54
3.2.2 SNMP ile hat kullanımı hesabı .............................................................................. 54
3.2.3 SNMP ile kullanılan hat kapasitesini hesaplayan program.................................... 56
3.2.4 Adaptif WSOLA .................................................................................................... 56
3.2.5 G.729...................................................................................................................... 56
3.2.6 Sesin kalitesini değerlendirme ............................................................................... 58
3.2.7 Anlamlılık testi....................................................................................................... 59
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA...................................................... 61
5. SONUÇ....................................................................................................................... 67
KAYNAKLAR .............................................................................................................. 68
ÖZGEÇMĐŞ................................................................................................................... 71
v
SĐMGELER VE KISALTMALAR DĐZĐNĐ
ASCII
Bilgi Değiş Tokuşu için Amerika Standart Kodu (American
Standard Code for Information Interchange)
ASN.1
Özet Sözdizimi Gösterimi Bir (Abstract Syntax Notation One)
ATM
Eşzamansız Aktarım Durumu (Asyncronous Transfer Mode)
CC
CSRC Sayısı (CSRC Count)
CLNS
Bağlantısız Ağ Servisi (Connectionless Network Service)
CNAME
Takma Ad (Canonical Name)
CoS
Servis Sınıfı (Class of Service)
CQ
Sabit Kalite (Constant Quality)
CSRC
Katılımcı Kaynağı Tanımlayıcısı (Conributing Source Identifier)
DBCES
Dinamik Bantgenişliği Devre Emülasyon Hizmeti (Dynamic
Bandwidth Circuit Emulation Service)
DDP
Datagram Gönderim Protokolü (Datagram Delivery Protocol)
DES
Veri Şifreleme Standardı (Data Encryption Standard)
DiffServ
Ayrılmış Servisler (DIFFerentiated SERVices)
DSCP
Ayrılmış Servisler Kod Noktası (Differentiated Services Code
Point)
DSL
Sayısal Kullanıcı Hattı (Digital Subscriber Line)
DSP
Sayısal Sinyal Đşleme (Digital Signal Processing)
E.164
Kuzey Amerika Numaralandırma Plan Adreslemesi (North
American Numbering Plan Addressing)
EGP
Ağ Geçidi Dışı Protokolü (Exterior Gateway Protocol)
FIFO
Đlk Gelen Đlk Çıkar (First In First Out)
FlowSpec
Akış Özellikleri (Flow Specification)
FTP
Dosya Transfer Protokolü (File Transfer Protokol)
HTTP
Hiper Yazı Taşıma Protokolü (Hyper Text Transport Protocol)
vi
IETF
Internet Mühendisliği Görev Kuvvetleri (The Internet Engineering
Task Force)
IP
Internet Protokolü (Internet Protocol)
IPv4
Internet Protokolü sürüm 4 (Internet Protocol version 4)
IPv6
Internet Protokolü sürüm 6 (Internet Protocol version 6)
IPX
Ağlararası Paket Değişimi (Internetwork Packet Exchange)
ITU
Uluslar arası Đletişim Birliği (International Telecommunication
Union)
Kbps
Saniye Başına Kilo bit (Kilo bit per second)
LAN
Yerel Alan Ağı (Local Area Network)
MC
Çoklu nokta Kontrolcüsü (Multipoint Controller)
MCU
Çoklu nokta Kontrol Birimi (Multipoint Control Unit)
MD5
Mesaj Derlemesi 5 (Message Digest 5)
MGCP
Çoklu ortam Ağ geçidi Kontrol Protokolü (Multimedia Gateway
Control Protocol)
MIB
Yönetim Bilgisi Tabanı (Management Information Base)
MOS
Ortalama Fikir Skoru ( Mean Opinion Score)
MP
Çok noktalı Đşlemci (Multipoint Processor)
NMS
Ağ Yönetim Sistemleri (Network Management Systems)
OID
Nesne Tanımlayıcı (Object Identifier)
PC
Kişisel Bilgisayar (Personel Computer)
PDU
Protokol Veri Birimi (Protocol Data Unit)
PHB
Her atlamadaki davranış (Per Hop Behaviour)
PQ
Öncelik Sıralaması (Priority Queuing)
PSTN
Ortam Anahtarlamalı Telefon Ağı (Public Switched Telephony
Network)
QoS
Servis Kalitesi (Quality of Service)
RFC
Yorumlar için Đstek (Request For Comments)
vii
RSVP
Kaynak Rezervasyonu Protokolü (Resource Reservation Protocol)
RTCP
Gerçek Zamanlı Taşıma Kontrol Protokolü (Real-time Transport
Control Protocol)
RTP
Gerçek Zamanlı Taşıma Protokolü (Real-time Transport Protocol)
SCMP
Akış Protokolü Kontrol Mesajı Protokolü (Stream Protocol Control
Message Protocol)
SHA
Güvenli Hash Algoritması (Secure Hash Algorithm)
SIP
Oturum Başlatma Protokolü (Session Initiation Protocol)
SMTP
Basit Posta Taşıma Protokolü (Simple Mail Transfer Protocol)
SNMP
Basit Ağ Yönetim Protokolü (Simple Network Management
Protokol)
SONET
Eşzamanlı Optik Ağ (Synchronous Optical NETwork)
SPSS
Sosyal Bilimler için Đstatistikî Paketler (Statistical Package for the
Social Sciences)
SSRC
Eşzamanlama Kaynak Tanımlayıcı (Synchronisation Source
Identifier)
ST2
Akış Protokolü Sürüm 2 (Stream Protocol version 2)
TCP
Đletim Kontrol Protokolü (Transmission Control Protocol)
TCP/IP
Đletim Kontrol Protokolü / Internet Protokolü (Transmission
Control Protocol/ Internet Protocol)
ToS
Servis Tipi (Type of Service)
UDP
Kullanıcı Datagram Protokolü (User Datagram Protocol)
URL
Tek biçimli Kaynak Konumlayıcı (Uniform Resource Locator)
VoIP
Internet Protokolü Üzerinden Ses (Voice over Internet Protocol)
VBR
Değişken Hızlı (Variable Bit Rate)
WAN
Geniş Alan Ağı (Wide Area Network)
WFQ
Ağırlıklı Adil Sıralama (Weighted Fair Queuing)
WRED
Ağırlıklı Rasgele Erken Algılama (Weighted Random Early
Detection)
viii
WSOLA
Dalga Şekli Benzerlikli Örtüşmeli Ekleme (Waveform Similarity
Overlap Add)
ix
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ
Şekil 2.1 Bilgisayar yerel ağ bağlantısı............................................................................. 3
Şekil 2.2 Telefon-bilgisayar-yerel ağ bağlantısı ............................................................... 3
Şekil 2.3 Telefon-ağ geçidi bağlantısı............................................................................... 4
Şekil 2.4 RTP başlık bilgisi............................................................................................... 9
Şekil 2.5 RTCP alıcı raporu başlık.................................................................................. 13
Şekil 2.6 RTCP gönderici raporu .................................................................................... 14
Şekil 2.7 Rezervasyon örneği.......................................................................................... 19
Şekil 2.8 Örnek H.323 sistemi ........................................................................................ 25
Şekil 2.9 H.323 mimarisi ................................................................................................ 25
Şekil 2.10 Tıkanıklık kontrol düzeyi............................................................................... 30
Şekil 2.11 Tıkanıklık kontrol algoritmaları..................................................................... 33
Şekil 2.12 Basit QoS uygulaması.................................................................................... 35
Şekil 2.13 Sondan sona QoS servisleri ........................................................................... 36
Şekil 2.14 IP başlığı ........................................................................................................ 38
Şekil 2.15 IP başlığındaki ToS alanı ayrıntısı................................................................. 38
Şekil 2.16 DSCP ve ToS alan karşılaştırması ................................................................. 39
Şekil 2.17 SNMP işleyişi ................................................................................................ 41
Şekil 2.18 MIB ağaç yapısı ............................................................................................. 48
Şekil 3.1 Ankara Üniversitesi Geliştirme Vakfı Okulları hat kullanımı......................... 54
Şekil 3.2 G.729 için kodlayıcı devresi ............................................................................ 57
Şekil 3.3 G.729 sentez devresi ........................................................................................ 58
Şekil 4.1 Anlık ağ trafiği................................................................................................. 61
Şekil 4.2 Tek yönlü trafik için örnek Adaptif WSOLA uygulaması............................... 61
Şekil 4.3 Kullanılan ses dalga şekli................................................................................. 62
x
Şekil 4.4 Sistemden elde edilen ses dalga şekli .............................................................. 62
Şekil 4.5 Adaptif WSOLA-G.729 kodek sistemi............................................................ 63
Şekil 4.6 Adaptif WSOLA-G.729 kodek sisteminin ses dalga şekli............................... 63
xi
ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ
Çizelge 2.1 H.323 tavsiyeleri .......................................................................................... 23
Çizelge 2.2 Servis tipi alan bilgileri................................................................................ 38
Çizelge 2.3 IP öncelik değerleri ...................................................................................... 39
Çizelge 2.4 Ayrık servis kod noktası değerleri ............................................................... 40
Çizelge 2.5 SNMP sürümleri karşılaştırması .................................................................. 44
Çizelge 2.6 Örnek bazı MIB nesne değerleri .................................................................. 50
Çizelge 4.1 Ortalama MOS puanları............................................................................... 64
Çizelge 4.2 Orijinal ses ile Adaptif WSOLA uygulanmış seslere ait t testi ................... 64
Çizelge 4.3 Orijinal ses ile Adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen
seslere ait t testi .......................................................................................... 65
Çizelge 4.4 Adaptif WSOLA uygulanmış ses ile Adaptif WSOLA+G.729
düzeneğinden elde edilen seslere ait t testi................................................. 66
xii
1.
GĐRĐŞ
Ağ, iletişim kabiliyetlerine sahip bilgisayar, yazıcı, telefon veya santral gibi sistemlerin
birbirleri ile belirli bir protokol altında iletişimde bulunabilmesini sağlayan bir sistemdir
(Çölkesen 2000). Đnternet dünya üzerindeki en büyük veri ağı olmakla birlikte, insanlar
arasındaki iletişimde ses her zaman en önemli konuma sahip olmuştur. Böylesine büyük
bir ağı ses iletişiminde kullanmak fikri ise çok yeni sayılabilir. Đnternette oluşan hızlı
gelişme ve sesin sayısallaştırılmasında atılan ciddi adımlar sesin Đnternet üzerinden
aktarılmasını kolaylaştırmış ve hızlandırmıştır.
Günümüzde yaşanan ses-veri bütünleşmesi eğilimi bundan yaklaşık otuz sene önce
düşünülmeyen bir konu idi. Veri sadece ses iletimi için tasarımlanmış PSTN (Kamu
Anahtarlamalı Telefon Ağı - Public Switched Telephony Network) üzerindeki 300bps
hızında çalışan modemlerle iletiliyordu. Zaman içinde, PSTN’nin veri için verimli
olmadığı anlaşılmış ve değişik teknolojiler geliştirilmiştir.
Đnternet üzerinde oluşabilecek tıkanıklık gibi en temel sorunlar, gerçek zamanlı olan ses
haberleşmelerinde kabul edilemez boyutlara ulaşabilir. Bu konu üzerinde günümüzde
çok ciddi araştırmalar yapılmaktadır. Düşük hat kapasitesine sahip kurum ya da
kuruluşlarda, VoIP (IP üzerinden Ses Đletimi-Voice over Internet Protocol) sayesinde
ekonomik anlamda çok ciddi katkılar sağlanabilmektedir.
Bu tezde adaptif bir ses kodlayıcısına ağ üzerinde oluşabilecek tıkanıklık durumlarını
bildirmesi için SNMP (Basit Ağ Yönetim Protokolü – Simple Network Management
Protokol) ile çalışan bir kod geliştirilmiştir. Geliştirilen bu kod sayesinde anlık olarak
yönlendirici ara yüzlerindeki hat kullanım bilgileri alınmış ve değerlendirmesi
yapıldıktan sonra adaptif ses kodlayıcısını uyarlamak için bir parametre olarak
gönderilmiştir.
1
2.
KURAMSAL TEMELLER
2.1
2.1.1
VoIP
VoIP nedir?
VoIP (Internet Protokolü Üzerinden Ses – Voice over Internet Protocol) konuşma
sinyallerinin IP ağı üzerinden, gönderenden hedefe, kabul edilebilir bir kalitede
taşınması olarak tanımlanabilir (Black 2000). IP (Internet Protokolü-Internet Protocol)
ağı, bilgiyi iletmek için IP protokolünü kullanan bilgisayar ağıdır.
'Kabul edilebilir’ifadesinin tanımı üzerinde çalışılan duruma bağlıdır. Konuşma
sinyalleri, iki kişi arasında gerçek zamanlı iletişimin bir parçası şeklinde taşınıyorsa,
gerçek zamanlı iletişimin uzun sessizlik boşluklarından kaçınma durumu göz önünde
bulundurulmalıdır. Uzun sessizlik boşluklarından kaçınmak için, gönderme ve alma
arasındaki toplam gecikme süresi kısa olmalıdır. Bir diğer durum ise konuşma
sinyallerinin tek yönlü bir işlemin parçaları şeklinde taşınması olabilir. Bu duruma
örnek olarak canlı radyo yayını verilebilir ve interaktif bir durum söz konusu olmadığı
için gecikme sınırlamaları daha esnek düşünülebilir.
VoIP sistemlerinde kişilerin iletişim kurabildiği ve bir uçtan diğer uca iletim sırasındaki
toplam gecikmenin olabildiğince az olduğu sanal bir yapı bulunmalıdır.
2.1.2
VoIP’nin kullanım alanları
VoIP literatürü incelendiğinde, çalışmaların büyük bir kısmının VoIP’i telefona
alternatif olarak inceledikleri görülmektedir. Yeni yapılan bazı çalışmalar da VoIP’in
sanal ortamdaki kullanımı üzerinde de durulmaktadır.
2.1.2.1 Telefona alternatif
VoIP’in en yaygın kullanım şekli telefona alternatiftir. Bu kullanım birçok şekilde
olabilir.
Öncelikle, Ağa bağlı bir PC (Kişisel Bilgisayar – Personel Computer), o ağa bağlı başka
bir PC kullanıcısını aramak için kullanılabilir. VoIP’in kullanımı için ağa bağlı olmanın
2
dışında, PC’ye ait hoparlörler, bir mikrofon ve aramayı yapabilmek için bir yazılımın
sağlanması gerekir. PC Şekil 2.1’de gösterildiği gibi bir bilgisayar ağına doğrudan bağlı
olabileceği gibi bir modem vasıtası ile de bağlı olabilir.
Şekil 2.1 Bilgisayar yerel ağ bağlantısı
Đkinci durum birinci durumun değişime uğramış halidir. Bu durumda, telefon bir PC’ye
bağlıdır ve normal bir aramada kullanılan biçime benzer bir şekilde kullanılır. PC
aramayı hazırlamak ve konuşma sinyallerini iletmek için gerekli tüm işlemleri yapar. Bu
aynı zamanda aramanın yapılmadan önce PC’nin açık olması gerektiği anlamına da
gelir. Bu şekildeki düzenleme, bilgisayarlarla sık sık çalışmayan kişiler için daha kolay
olabilir. Bir önceki durumdaki gibi, ağa bağlantı Şekil 2.2’deki gibi doğrudan ya da bir
modem ile olabilir.
Şekil 2.2 Telefon-bilgisayar-yerel ağ bağlantısı
Son olarak, VoIP ağ geçidi kullanılarak, hem bir PC’nin kullanımı hem de bir ağın
gerekliliği ihmal edilebilir. VoIP ağ geçidi, telefon ağı ile bilgisayar ağını birbirine
bağlayan ve aramanın yapılabilmesi için gerekli olan işlemleri ve konuşmaları yapan
özel bir cihazdır. Karşı tarafı aramak için önce ağ geçidi aranır ve aramanın hedefi
belirlenir. Sonra arama hazırlanacak ve eğer diğer uç uygun durumdaysa konuşma
3
başlayabilecektir. Bu düzenleme bir PC’si olmayan kişiler için en uygun yöntemdir.
Muhtemelen telefon kullanımına alışkın birçok kişi için ve etrafta bir PC’nin bulunması
gerekmediği için kullanımı en kolay olan yöntem Şekil 2.3’te gösterilmiştir.
Şekil 2.3 Telefon-ağ geçidi bağlantısı
Bu düzenlemelerin muhtemelen birçok varyasyonu yapılabilir ama bu üç ana durum
telefona alternatif VoIP sistemlerin genel kullanım şekilleri olarak tanımlanabilir.
Ayrıca bu yöntemler karma şekilde kullanılabilir. Örneğin bir kişi, başka birine ulaşmak
için VoIP ağ geçidini kullanırken, ulaşmaya çalıştığı kişi, telefondan PC’ye olan
düzenlemeyi kullanabilir.
Telefon kullanımının kendisi gayet kullanışlıyken, VoIP’nin bir alternatif olarak neden
kullanılacağı sorusu akıllara gelebilir. Bu konuda VoIP lehine söylenebilecek birçok
kanıt bulunmaktadır.
Bir kurum ya da kuruluşta internet erişimi için bir bilgisayar ağına ihtiyaç olabilir. Bu
durumda ek bir telefon şebekesi kurulumu yerine, VoIP kullanımının kurum ya da
kuruluşa getireceği bir takım faydaları vardır. Tek gereklilik olan IP protokolünün
kullanılmasıdır. Günümüzde IP kullanılmakta olan en yaygın protokol olduğundan, bu
gereklilik kendiliğinden sağlanmaktadır.
Bilgisayarlar ve telefonlar için iki farklı ağ kurmak yerine, ihtiyaçları ortak
karşılayabilecek tek ağda daha az kablolamaya ve donanıma ihtiyaç duyulacaktır. Tüm
iç aramalar VoIP araçları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Đçeriden dışarıya doğru ve
dışarıdan içeriye doğru olan aramalar için ise telefon ağına bir bağlantının yapılması
hala gerekmektedir. Bu durum hem telefon hem de bilgisayar ağına bağlı bir ağ geçidi
kurularak çözülebilir. Bu sayede ağ geçidi, gerekli konuşmaları ve de işaretleşmeleri
yaparak bu tip aramaları mümkün kılacaktır.
4
VoIP kullanımı sayesinde bilgisayar ağının kapasitesi daha verimli kullanılacaktır. Bir
organizasyon içindeki ağın kullanılabilir kapasitesi genellikle büyüktür ve nadiren
tamamı kullanılır. VoIP kullanılarak, ağın kapasitesinin daha fazlası kullanılmış
olacaktır.
Ev kullanıcısı için VoIP lehine başka bir avantaj daha bulunmaktadır. Eğer VoIP uzak
mesafelerde kullanılabilirse, aynı tip görüşmeyi telefon ağı üzerinden yapmaktan daha
ucuza mal olacaktır.
VoIP ile normal telefon özelliklerinin mümkün olması dışında, özellikle bir PC
kullanırken, birçok yeni özellik de eklenebilir. Arayan ve aranan numaraların kayıtları
için bir defter tutulabilir. Konuşmalar kolaylıkla kaydedilebilir ve iletişim güvenliğini
artırmak için şifreleme algoritmaları da kullanılabilir.
VoIP’i yerel ağ (LAN) üzerinden kullanırken genellikle büyük miktarda kullanılabilir
hat kapasitesi vardır ve gönderme alma arasındaki gecikme çok düşüktür. Yerel ağda
VoIP sorunsuzca kullanılabilir. Ama geniş alan ağı (WAN) kullanıldığında -örneğin
Internet- tıkanıklık ve gecikme sorunları oluşabilir. LAN üzerindeki gecikme genellikle
çok düşük olsa da WAN’da olan gecikme çok artarsa konuşma bir şekilde
gerçekleşemeyecek veya anlaşılamaz hale gelecektir. Diğer bir sorun ise konuşma
sinyalinin kalitesidir. Belli hatlarda yoğun kullanım olduğunda paketler kaybolabilir. Bu
kayıp paketler konuşma sinyalinde kesilmelere sebep olur. Bu kesilmeler de, yeterince
büyük oldukları zaman, konuşmayı bozabilirler. Hattın yoğun kullanımına VoIP
uygulaması da neden olabilir. Bu yoğunluğu azaltmak için, birçok VoIP uygulaması
sıkıştırma teknikleri kullanırlar. Ancak sıkıştırma, çoğu zaman sinyalin bozulmasına
neden olur. Bu durum dinleyici de rahatsızlığa neden olabilir ama sıkıştırma oranının az
olması durumunda telefon kalitesine ulaşılabilinir.
2.1.3
Ses sinyallerinin iletimi
IP, QoS (Servis Kalitesi – Quality of Service) garantisi olmayan sadece en iyi çaba
(best-effort) bir hizmet ortaya koyar. Telefon kalitesinde ses iletişimi için gecikmenin
ve paket kayıplarının az olması gerekir. Gecikme ve paket kayıplarının çok olması
iletişimin kalitesini olumsuz etkileyeceğinden garantilere ihtiyaç vardır.
5
Ses sinyallerinin iletimi için genel ihtiyaçlar, kullanılacak protokoller ve gecikmenin
etkileri tespit edilmelidir.
2.1.3.1 Đhtiyaçlar
Ses verisi içeren paketleri iletirken, konuşma sinyali içindeki senkronizasyonu koruyan
bir mekanizma olmalıdır. Birbirini takip eden paketler doğru zamanda doğru sırayla
karşı tarafa iletilmelidir. Bu şekildeki senkronizasyona ortam içi (intra-media)
senkronizasyon denir.
Gerçek zamanlı ses iletişiminde toplam gecikme mümkün olduğunca az tutulmalıdır.
Bir IP ağı sadece en iyi çaba hizmet verdiği için gecikmenin ihtiyaçları sağlayacağının
hiçbir garantisi yoktur. Benzer bir şekilde, kayıp paket miktarı, örneğin tıkanıklık
zamanlarında, yüksek olabilir. Telefon kalitesinde konuşma yapabilmek için, gecikme
ve paket kayıpları hakkında garantiler içeren bir QoS mekanizması olması gerekebilir.
Gönderilmesi gereken konuşma verisi, tipik olarak düzenli küçük zaman aralıklarında
yaratılır. Veriyi alan uç bu veri akışını düzgün biçimde alamayabilir. Gönderici bir
şekilde alıcının, gelen akışı tutup tutamayacağını bilmelidir. Alıcının veri akışını alıp
alamayacağını belirleyen yöntemlere akış kontrolü yöntemi (flow control method) denir.
Aynı zamanda, verinin düzenli bir şekilde gönderildiği gerçeğinden hareketle,
bağlantının aşırı yüklenmesi ve tıkanıklık oluşması muhtemeldir. Tıkanıklık, ses
iletişiminde istenmeyen niteliklerden olan, paket kaybı ve gecikmede artışa sebep olur.
Đletim bileşeni, artan bir tıkanıklığı algılayabilmeli ve tıkanıklık durumunu ortadan
kaldırmaya yönelik işlemleri yapmalıdır. Tıkanıklığı engelleyen ve kontrol eden
mekanizmalara tıkanıklık kontrolü (congestion control) adı verilir.
Akış ve tıkanıklık kontrolü için yapılması gereken, gönderilen veri miktarını
azaltmaktır. Tipik olarak bu işlemi sıkıştırma modülü tarafından gerçekleştirilebilir, veri
oranının azaltılması gerektiği zaman, sıkıştırma modülü sıkıştırma miktarını artırması
için uyarılır. Bu genellikle konuşma kalitesinin azalmasıyla sonuçlanır. Böyle bir kalite
azalması, kayıp paketler ve uzun gecikmelere göre tercih edilebilir (Black 2000).
6
2.1.3.2 Đletim protokolleri
Bir uygulamanın veri iletebilmesi için protokolleri kullanması gereklidir. TCP/IP
mimarisinde, bir uygulamanın kullanabileceği protokoller TCP (Đletim Kontrol
Protokolü-Transmission Control Protocol) veya UDP (Kullanıcı Datagram ProtokolüUser Datagram Protocol)’dir.
Telefon benzeri bir hizmet veren VoIP uygulamaları için TCP, konuşma verisinin
gönderilmesinde iyi bir aday gibi görünebilir. TCP, bağlantının güvenilir veri akışı
içinde olacağı bir hizmet vermektedir. TCP kullanımında ilk önce bağlantı hazırlanır,
veri alış verişi yapılır ve son olarak bağlantı sonlandırılır.
TCP kullanımında senkronizasyonla ilgili herhangi bir problem bulunmamaktadır. Tüm
veri tam olarak gönderildiği sırada alınabilir. Ayrıca TCP kullanımında verinin doğru
bir şekilde iletildiği garantilidir. Protokolün kendi özelliklerinde, ağı aşırı yüklenmeden
koruyacak, akış ve tıkanıklık kontrol mekanizmaları da vardır.
TCP’nin
kullanımında
karşılaşılabilinecek
birkaç
dezavantaj
vardır.
Temel
problemlerden bir tanesi, amacı güvenilir veri akışı sağlamak olan protokol, kaybolan
ya da bozulmuş paketlerin, tekrar iletilmesi esasına dayanmaktadır. Bu özellik veri akışı
sırasının korunduğu güvenilir bir hizmet sunarken, tekrar iletilen paketler için bekleme
süresi, iletişime fazladan gecikme eklemektedir. VoIP uygulamalarında gecikmenin
artması yerine ara sıra olan kayıp ya da bozuk paketler tercih edilen bir durum olabilir.
TCP paketlerin sırasını koruduğu için, bir kayıp ya da bozuk paket olması durumunda
uygulamanın, o paketten sonra gelenleri almasını engelleme durumu olabilir. VoIP
uygulamasında konuşma verisi belirli zaman aralıklarında sürekli gönderilmelidir. Eğer
bir paket yeterli bir zaman miktarı boyunca alıcıya ulaşmaz ise, diğer paketler alınmış
olsalar bile diğer paketlerin çalınmasını engelleyecektir.
TCP’e ait akış ve tıkanıklık kontrol özellikleri çok kullanışlı görünebilir, ama VoIP
uygulaması için bu kontrol yöntemleri kısıtlayıcı bir etken olacaktır. TCP, verinin
gönderildiği oranı uygulamanın isteği dışında kolaylıkla azaltabilir ve bu durum yine
toplam gecikmeyi arttırır.
7
Buradaki anahtar nokta, TCP’nin VoIP için kullanışlı olmayan birçok özelliğe ve
karmaşıklığa sahip olmasıdır.
TCP, konuşma verisinin aynı anda birden çok kişiye gönderilmesi gerektiği zamanlarda
verinin etkili bir şekilde dağıtımını desteklemez. Veri TCP kullanılarak birçok hedefe
gönderilmek istenirse, ayrı ayrı TCP bağlantıları kurulmak zorundadır. Bu durum
bağlantı yapılan noktalar arasında hat kapasitesinin yetmemesine neden olabilir. Hat
kapasitesinin yetmeme durumu tıkanıklık göstergesidir. Verinin etkili bir şekilde
dağıtımı için IP çoğa-gönderim (IP multicasting) kullanılabilinir.
Bu nedenler TCP kullanımından vazgeçilmesi için yeterli sebeplerdir. UDP
kullanılabilecek bir diğer TCP/IP protokolüdür. Bu protokol nerdeyse hiçbir karmaşıklık
içermez. UDP, basit olarak IP’ye sadece en iyi çaba hizmeti ekleyen bir protokoldür.
UDP kullanımında, kayıp paketlerin tekrar gönderilmesi gerekmemektedir. Bu bir
avantaj olarak görülebilir. Aynı zamanda, sadece basit bir IP eklentisi olduğu için IP
çoğa-gönderim (IP multicasting) özelliklerini de kullanabilir. Veri birden çok hedefe
yollanmak istediği zaman hat kapasitesinde tasarruf sağlayabilir. Tüm bunlar her ne
kadar iyi gibi görünse de bazı dezavantajlar da vardır. UDP, senkronizasyon için
nerdeyse hiçbir mekanizma içermez ve akış ya da tıkanıklık kontrolü yapması için hiç
bir mekanizması yoktur.
UDP’de, akış ya da tıkanıklık kontrolü olmamasını ortadan kaldırmak için konuşma
verisine fazladan veri ekleyebiliriz. Bu eklentiler yapılmış protokol, kontrol ve konuşma
bilgisinin dağıtılması için kullanılabilinir. Bu gerçekte Gerçek-zamanlı Taşıma
Protokolünün (Real-time Transport Protocol-RTP) TCP/IP mimarisindeki çalışma
şeklidir.
2.1.4
RTP
RTP (Gerçek-zamanlı Taşıma Protokolü -Real-time Transport Protocol), interaktif ses
ya da görüntü gibi gerçek zamanlı karakteristikleri olan veriler için uçtan uca iletim
hizmetleri sağlayan bir protokoldür (Schulzrinne vd. 1996). Bu durumda VoIP
uygulamaları için kullanılabilecek protokol RTP olabilir.
8
RTP özellikleri gerçekte iki ayrı protokolü tanımlar. Đlki RTP’dir. Đkincisi RTCP
(Gerçek Zamanlı Taşıma Kontrol Protokolü - Real-time Transport Control Protocol)’dir.
RTP’nin fonksiyonu gerçek zamanlı veriyi taşımaktır. RTCP oturum içindeki
katılımcılar hakkında bilgi sağlar. Protokoller sadece TCP/IP değil çok sayıda ağ
mimarisinde kullanılabilecek şekilde tanımlanmışlardır. RTP, TCP/IP de kullanıldığında
tipik olarak UDP üstünde çalışan bir protokoldür.
Bu protokoller, zamanında teslimden emin olacak mekanizmalara sahip değildirler.
Herhangi bir QoS garantisi de vermezler. Bunlar başka bazı mekanizmalar tarafından
sağlanmak durumundadırlar.
Aynı zamanda, sırası bozuk şekilde veri akışının olması hala olasıdır. RTP’de akış ve
tıkanıklık kontrolü direkt olarak desteklenmemektedir. Ama gelen verinin sırasının,
doğru olduğundan emin olmak için gerekli veriyi uygulamalara protokoller teslim
ederler. Aynı zamanda, RTCP alma kalitesi hakkında, uygulamanın yerel düzenlemeler
yapabileceği bilgiyi sağlar. Örneğin tıkanıklık oluşuyorsa, uygulama veri oranını
azaltmaya karar verebilir.
2.1.4.1 RTP başlığı
Bir RTP paketi, bir RTP başlığı (header) ve onu takiben gönderilecek veriden ibarettir.
RTP teknik bilgisinde bu veri faydalı yük (payload) olarak isimlendirilir. Başlık, aynı IP
başlığında olduğu gibi ağ bayt sırasında (network byte order) iletilir. Şekil 2.4 RTP
başlığının biçimini göstermektedir (Schulzrinne vd. 1996).
Şekil 2.4 RTP başlık bilgisi
9
Şekilde gösterilen alanlar ve açıklamalar şöyledir:
V: Sürüm Bilgisi (Version Information), RTP’nin değişik sürümleri arasında ayrım
yapabilmek için kullanılır. (2 bit) protokolün şuanda 2 sürümü bulunmaktadır.
P: Doldurma (Padding), eğer değeri 1 olarak atanmışsa; paketin sonunda bir ya da daha
fazla, yükün parçası olmayan dolgu baytları mevcut demektir. Dolgu bitleri sabit
boyutlu başlıklarda bazı şifreleme algoritmaları için kullanılabilmektedir. (1 bit)
X: Uzantı (Extension), eğer değeri 1 olarak atanmışsa; başlığın sonunda kesinlikle bir
adet başlık uzantısı mevcut demektir. (1 bit)
CC: CSRC (Katılımcı Kaynağı Tanımlayıcısı - Conributing Source Identifier Count)
sayısı, sabit başlığı takip eden CSRC tanımlayıcı sayısını gösterir. (4 bit)
M: Đşaretleyici (Marker), yük profili tarafından tanımlanır. Çerçeve sınırlarının
işaretlenmesi benzeri önemli işlevler için kullanılır. (1 bit)
PT: RTP yükünün yapısını tanımlar ve uygulama tarafından anlamlandırılacağını
belirtir. (7 bit)
Sıra Numarası: Gönderilen her RTP veri paketiyle birlikte, değeri bir artırılır. Alıcı
tarafından paket kayıpları tespiti ve paket sıralamasının yeniden oluşturulması için
kullanılabilir. (16 bit)
Zaman etiketi (timestamp): RTP veri paketindeki ilk bayta ait örnekleme zaman kesitini
içeren, ortama özgü bir zaman etiketidir. Örnekleme kesiti, eş zamanlılığa imkan
tanımak ve gecikme değişkenliği hesaplarını yapabilmek için, zamanda doğrusal ve
tekdüze artan bir saatten türetilmiş olmalıdır. (32 bit)
SSRC : (Eş Zamanlama Kaynağı Tanımlayıcısı - Synchronisation Source Identifier), eş
zamanlayıcı kaynağı tanımlar. Tanımlayıcı, bir oturum içinde iki ayrı kaynağın aynı
tanımlayıcıya sahip olmaması için, rasgele seçilir. Kaynak tanımlamanın amacı, tek bir
zamanlama ve sıra numaralama uzayına sahip olmaktır. Yerel ağ adresini (örn: IP
adresi) kullanmak yeterli değildir, çünkü bu adres tek olmayabilir. RTP ayrıca taşıma
katmanından bağımsız olmak üzere tasarlanmıştır. RTP çeviricileri, değişik adres
10
uzaylarına sahip farklı ağlar arasındaki uyumluluğu sağlamak üzere tasarlanmıştır.
Rasgele seçilmiş bir SSRC kullanmak, iki farklı adres uzayında tahsis dizileri
kullanmaktan hem daha basittir hem de daha düşük adres çakışması ihtimaline sahiptir.
Bir oturumda aynı SSRC tanımlayıcısına sahip iki kaynağın bulunduğu az rastlanır
durumlarda çarpışmaya dair problem çözme mekanizmaları devreye girer. (32 bit)
CSRC, RTP paketindeki yüke katılım yapan kaynakları listeler. CSRC tanımlayıcıları
RTP karıştırıcılarında değişik kaynaklardan gelen RTP paketleri tek bir RTP paketi
içine yerleştirildiğinde eklenir. Yani değişik kaynaklardan gelen ses paketlerinin SSRC
tanımlayıcıları CSRC içine yerleştirilir ve yeni oluşturulan bu paket için karıştırıcı
SSRC ’si kullanılır. Bu işlem, alıcı tarafındaki konuşma tespitinin doğruluğu için
gereklidir. ( (0–15) * 32 bit )
Son olarak başlık, ilave başlık kullanarak fazladan bilgi içerebilir. RTP teknik bilgisinde
eklenti mekanizmasını sadece tanımlar, muhtemel bir eklentiden bahsetmez. Bu
uygulamaya bırakılmıştır.
Başlığın ilk iki biti sürüm numarasını taşır. Protokolün iki farklı sürümü vardır. Sonraki
bit doldurma bitidir. Bu bit ayarlanmış ise paket, faydalı yükün parçası olmayan, bazı
doldurma baytları içermektedir. Örneğin,
doldurma, birden çok bayt sınırında
hizalanması gereken bazı şifreleme algoritmaları için gerekli olabilir. Đlave bit başlığın
bir ilave başlık içerip içermediğini gösterir. Daha sonra, RTP başlığı içinde kaç tane
katılımcı kaynağın belirlendiğini gösteren CSRC sayısı vardır.
Đşaretleyici biti, uygulama tarafından örneğin bir konuşma isteği (talkspurt) haberi
vermek için kullanılabilir. RTP teknik açıklamalarında bunun tam bir yorumu
bulunmamaktadır, uygulamanın kendisine bırakılmıştır. Daha sonra, faydalı yük tipi
(payload type) vardır. Bu paketin içerdiği verinin tipini tanımlar, yani uygulamanın
faydalı yükü yorumlayacağı yolu tanımlar.
Sıra numarası (Sequence number), bir uygulama tarafından gelen paketleri doğru sıraya
dizmek için kullanılabilir. Numaralama güvenlik sebebiyle rasgele bir değerden başlar.
Zaman etiketi, paketlerin akışı için senkronizasyon bilgisini içerir. Bu değer faydalı
yükün ilk baytının ne zaman örneklendiğini belirtir. Örneğin ses için, zaman etiketi tipik
11
olarak paket içindeki örnek miktarıyla arttırılır. Alan uygulama bu bilgiyi temel alarak,
ses verisini tam olarak doğru zamanda çalabilir. Sıralama sayısında olduğu gibi zaman
etiketi işaret başlangıç değeri rasgeledir. Birkaç paket aynı zaman etiketi değerine sahip
olabilir. Örneğin sayısallaştırılmış video verisiyle, bir görüntünün genellikle birkaç
parça içinde gönderilmesi gerekir. Bu parçalar farklı sıralama sayılarına sahiptirler ama
zaman etiketleri aynı olabilir.
SSRC, paketi gönderenin tanımlama numarasıdır. Uygulama aynı anda farklı tip veri
göndermek isterse, örneğin ses ve görüntü, her tip veri için ayrı RTP oturumları
olmalıdır. Bu yolla, bir uygulama gelen veriyi SSRC’ye bakarak gruplayabilir.
Tanımlayıcı rasgele seçilir; haberleşen iki grubun kazara aynı SSRC yi alma olasılığı
çok düşüktür. Bu nadir durumda oluşacak sorunu çözmek için yapılması gerekenler
özellikler de açıklanmıştır.
Sırada, muhtemelen bir CSRC’lerin bir numarası vardır. Örneğin, bir noktada farklı ses
akışlarının karıştırılması gerekiyorsa, esas SSRC tanımlayıcılar buraya konulabilir. Bu
paketin SSRC tanımlayıcısı sonradan karıştırılmış paketi gönderen kaynağın
tanımlayıcısı olur.
Son olarak, başlık, ilave başlık kullanarak fazladan bilgi içerebilir. RTP özellikleri
eklenti mekanizmasını sadece tanımlar, muhtemel bir eklentiden bahsetmez. Bu
uygulamaya bırakılmıştır.
2.1.5
RTCP
RTP’ye bir kontrol protokolü, RTCP (Gerçek Zamanlı Taşıma Kontrol Protokolü Real-time Transport Control Protocol) eşlik eder (Schulzrinne vd. 1996). RTP
oturumunun tüm katılımcıları periyodik olarak, tüm katılımcılara RTCP paketleri yollar.
RTCP dört farklı işleve sahiptir:
RTCP2 nin, temel işlevi veri dağıtımının kalitesi hakkında geri besleme yapmaktır. Bu
geri besleme adaptif kodlama kontrolü için kullanılabilir. IP çoklu-yayın deneyleri
sonucunda görülmüştür ki geri besleme, dağıtım hatalarını teşhis etmek için de kritik bir
role sahiptir. Geri besleme işlevi alıcı ve verici raporlarıyla elde edilir. Aşağıdaki
şekillerde (Şekil 2.5 ve Şekil 2.6) alıcı ve verici raporları gösterilmiştir.
12
RTCP bir oturumdaki bütün katılımcıların kaydını tutar. Her bir kaynağa ait, CNAME
(Takma Ad - Canonical Name) denilen taşıma katmanı tanımlayıcılarını ve de eş
zamanlayıcı kaynak tanımlayıcısını taşıyarak bu işlevi yerine getirir. Eş zamanlayıcı
kaynak tanımlayıcısı bir oturum içinde değişebilir. CNAME ayrıca ilintili çoklu
akışların (ses ve görüntü) eş zamanlaması için de gereklidir.Bir katılımcı oturumu terk
ettiğinde, RTCP çıkış mesajı gönderilir.
RTCP paketleri, yukarıda geçen işlevleri yerine getirmesi için sırayla gönderilir,
dolayısıyla bu sıranın da kontrol edilmesi gerekmektedir. Bu kontrol de RTCP
tarafından gerçekleştirilir. Gözlemlenen katılımcı sayısı, paket gönderme oranını
belirleme için kullanılır. Bir oturumdaki katılımcı sayısı ile her bir katılımcının paket
gönderme oranı ters orantılıdır.
Bahsi geçen ve gerçekleştirilmesi zorunlu olan ilk üç işlevin aksine, isteğe bağlı olarak
gerçekleştirilebilen dördüncü işlev ise asgari oturum kontrol bilgisi (örn: katılımcı
tanımlanmasının kullanıcı arabiriminde görüntülenmesi) taşımayı amaçlar.
Şekil 2.5 RTCP alıcı raporu başlık
13
Şekil 2.6 RTCP gönderici raporu
2.1.6
Paket boyutu
Sayısallaştırılmış konuşmayı iletmek için kullanılacak uygun protokolün RTP olduğu
düşünülebilir.
Paketlerin sadece küçük bir miktar ses verisi içermesi iki sebepten dolayı tercih edilir.
Đlk olarak, bir paketin kaybolması durumunda, iletişimdeki bozulma daha az olacaktır.
Đkinci olarak, toplam gecikmenin azaltılması için, örnekleme aralığının mümkün
olduğunca az olması gerekir. Sayısallaştırılmış ses sinyalinin her parçası mümkün olan
14
en kısa süre içinde iletilmelidir. Örnekleme aralığının az olması paket büyüklüklerini
otomatik olarak azaltacaktır.
Konuşma verisi iletildiğinde, hat kapasitesinin bir miktarı başlıklar ve alt katmanlardaki
protokoller tarafından kullanılacaktır. Yani paket içindeki ses verisinin az olmasıyla,
iletim için kullanılacak başlıklar için daha fazla kullanılabilinir bit kalacaktır.
Bir ses sinyali bir milisaniyelik düzenli aralıklarla örneklenip, her örnek aralığından
sonra RTP kullanarak sayısallaştırılmış sinyali iletilebilinir. Bu durumda her
milisaniyede en az bir RTP, UDP ve IP başlığı bu iletimde kullanılacaktır. Bu
başlıkların toplam boyutu en az 40 bayttır. Her milisaniyede 40 bayt göndermek için
320 kbps’lik bir veri hızına ihtiyaç duyulur.
Örnekleme zaman aralığını arttırılırsa, başlık bilgisi tarafından kullanılacak hat
kapasitesinin azalacağı açıktır. Başlıklar tarafından kullanılacak veri hızının azalması
toplam gecikmenin artmasına neden olacaktır. Yani örnekleme aralığının artırılmaması
gereklidir. Örnekleme aralığının arttırılması paket büyüklüklerini de artıracak ve doğal
olarak kayıp paketlerin oluşması ihtimalini de artacaktır.
Dial-up bağlantılar, LAN bağlantılarına oranla daha düşük hat kapasitesine sahiptir.
Dial-up bağlantı kullanımında paket içerisindeki veri için mümkün alan kullanılmalıdır.
Bu tip bağlantılarda başlık bilgisi tarafından işgal edilen veri hızı miktarını fazlasıyla
düşüren yöntemler bulunabilinir.
2.1.7
QoS mekanizmaları
RTP ses iletiminde servis kalitesini garanti edemez. Servis kalitesi için QoS
mekanizmaları kullanılmalıdır.
2.1.7.1 Paketlere öncelik sıraları vermek
IP başlığında paketlere öncelik verilebilir. IPv4 ve IPv6 kullanılmakta olan iki farklı IP
sürümüdür. IPv4’te QoS’un bir seviyesi ToS (Servis Tipi – Type of Service) alanında
belirtilebilir. IPv6 başlığı, trafik sınıfı alanının (traffic class field) kullanımıyla benzer
bir özelliğe sahiptir.
15
Tüm yönlendiricilerde bu tip öncelikler ayarlanılabilinirse, gerçek zamanlı verinin az
gecikmeyle teslim edilebilmesi sağlanabilinir. Bu yaklaşımın ana avantajı ek bir
protokol kullanımına ihtiyaç duyulmamasıdır.
QoS mekanizmaları sadece daha iyi bir hizmet verebilirler, garanti veremezler. Örneğin,
tüm ağ yüksek öncelikli trafikle doluysa servis kalitesi hala düşük olacaktır.
Gerçek zamanlı verinin garantili iletimi isteniliyorsa, Qos mekanizmaları dışında
protokoller kullanılmalıdır. Garantili iletim için iki farklı protokol kullanılabilinir.
ST2 (Akış Protokolü Sürüm 2 - Stream Protocol version 2)
RSVP (Kaynak Rezervasyon Protokolü-Resource Reservation Protocol)
2.1.7.2 ST2
ST2 (Akış Protokolü Sürüm 2 -Stream Protocol version 2), CIP Working Group
tarafından Ekim 1990 yılında ortaya çıkarılmıştır. Protokolle deneyim kazanıldıktan beş
yıl sonra, revize edilmiş ve tekrar tanımlanmıştır (Delgrossi ve Berger, 1995).
Revizyonla protokol basitleştirilmiş, uygulaması kolaylaştırılmış ve protokol daha
ayrıntılı açıklanmıştır.
TCP/IP mimarisinde, ST2 internet katmanına yerleştirilmiştir. Amacı garantili bir
şekilde uçtan uca hizmet sağlamaktır. Protokol, IP yerine kullanılacak şekilde değil
daha çok ona bir eklenti olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu şekilde genel veri taşımalar
hala IP’yi kullanırken gerçek zamanlı veri ST2 kullanılarak iletilebilmektedir.
Bağlantısız (connectionless) bir protokol olan IP den farklı olarak, ST2 bağlantı
yönelimlidir. Đlk olarak, bir bağlantının kurulması gerekir. Bu bölümde QoS
garantilerini sağlamak için kaynaklar ayrılır. ST2 bağlantısı kurulduğunda artık gerçek
veri taşıması yapılabilir. Tüm veri iletildiğinde bağlantının tekrar sonlandırılması
gerekir.
Bir bağlantı verinin sadece orijinden hedeflere doğru akışına izin verecektir. Eğer diğer
yönde bir iletişim yapılması gerekiyorsa farklı bir ST2 bağlantısının yapılması gerekir.
Bu yolla, bağlantı orijinden hedeflere doğru yönlü bir ağaç şeklinde gösterilebilir. Bu
16
modeli kullanarak, verinin dağıtımı, birbirinin kopyası paketlerin miktarının en aza
indiren bir şekilde yapılacaktır.
Bir bağlantı yaratmak için, uygulama öncelikle bağlanılacak hedeflerin sayısını bilmek
durumundadır. Bu amaç için, uygulamanın kendisi ST2’yi kullanamaz. Bunu yapmak
için muhtemelen IP bazlı bir protokol kullanılacaktır.
Uygulama hedefleri ve gerekli QoS kısıtlamalarını bildiği zaman, bu bilgiyi ST2
modülüne gönderebilir ve bu hedeflere doğru birer bağlantı oluşturmasını isteyebilir.
QoS kısıtlamaları ST2 içinde, FlowSpec de denen, akış özelliklerinin kurallarıyla
dağıtılır.
FlowSpec içindeki bilgiyi baz alarak, orta seviye ST2’yi destekleyen yönlendiriciler
gerekli rezervasyonu gerçekleştirebilirler. Eğer bu rezervasyonlar istenen QoS’a
uymuyorsa, akış özelliklerinin içindeki bilgi elde edilen QoS seviyesini gösterecek
şekilde güncellenir.
Hedef bir bağlantı isteği aldığında, bu FlowSpec uygulama tarafından incelenebilir ve
uygulama, bağlantıyı kabul etmeye veya etmemeye karar verebilir. Bağlantı kabul
edilirse, alınan QoS içindeki FlowSpec, bağlantı isteğinin orijinine geri gönderilir.
Her şey iyi giderse, bağlantıyı deneyen uygulama, her hedefin birer doğrulamasını alır.
Bu doğrulamalar aynı zamanda her bir hedef için elde edilen QoS’u tanımlayan
FlowSpec’i de içerirler. Uygulama daha sonra verilerini göndermeye ya da bağlantıyı
iptal etmeye karar verebilir.
Orijinden hedeflere giden yollardaki farklı bölümlerde rezervasyonlar değişebilir.
Uygulama herhangi bir aşırı rezervasyonu açıkça bırakmalıdır.
Bağlantının yaşam süresi boyunca, hedef eklenmesi ihtimali hala vardır. Prosedür,
yaratma bölümüne benzerdir ve bağlantının orijini tarafından başlatılır. Hedefler aynı
zamanda bağlantıdan çıkarılabilirler. Bu hem orijin hem de hedef tarafından yapılabilir.
Aslında sadece veri paketleri ST2 kullanılarak iletilir. Diğer fonksiyonlar bir kontrol
protokolünün, SCMP’nin (ST Kontrol Mesaj Protokolü- ST Control Message Protocol)
kullanımıyla yapılır. Bu fonksiyonlar bağlantı yaratma ve hedef eklemeyi de içerir. Tüm
17
kontrol mesajları güvenli bir şekilde, tanımaların ve gerek olursa tekrar iletimlerin
kullanımıyla iletilir.
Ağ elemanlarının hatalarını algılayabilmek için, her ST2 kullanabilen makine, periyodik
olarak kendi komşularına bir 'merhaba (hello)’mesajı gönderir.
ST2’nin kendisi rezervasyonların nasıl yapılacağını ya da QoS’un nasıl sağlanacağını
belirtmez. Sadece istenen QoS özelliklerinin dağıtımının yapılacağı bir yol sunar.
2.1.7.3 RSVP
Kaynakların rezerve edilmesi için başka bir yol da RSVP (Kaynak Rezervasyon
Protokolü-Resource
Reservation
Protocol)’dir
(Braden
vd.
1997).
Protokol
Bütünleştirilmiş Servisler (Integrated Services) modelinin bir parçasıdır (Braden vd.
1994). Bütünleştirilmiş Servisler terimi, hem gerçek zamanlı hem de en iyi çaba gibi,
birkaç tip hizmetin sunulabildiği gerçeğine işaret eder.
ST2 den farklı olarak RSVP’nin kendi veri iletim protokolü yoktur. Bu fonksiyon hala
IP tarafından gerçekleştirilmektedir. RSVP sadece, uygulamalara QoS garantileri
sağlamaya yardım etmek için kullanılabilecek bir kontrol protokolüdür.
Eğer bir istemci belli bir QoS ile ulaşması gereken bir veriyi iletecekse, verinin hedefine
periyodik olarak bir yol mesajı gönderir. Bu adres hem teke gönderim (unicast) hem de
çoğa-gönderim (multicast) adresi olabilir. Yol mesajı, gönderici tarafından yaratılacak
trafiğin karakteristikleri hakkında bilgi içerir. Veri paketlerinin biçimi de tanımlanır.
Diğerleri arasından göndericinin gönderdiği paketleri seçmek, bu bilgiyi kullanarak
mümkün olur.
Hedeflerine doğru giden yolda RSVP kullanabilen yönlendiriciler, yol mesajı içindeki
bilgiyi saklarlar. Bu şekilde bilgi, yol mesajının göndericisinden gelen veriler için
olacak rezervasyonları yaparken kullanılabilir.
Bir uygulama bir yol mesajı aldığı zaman, göndericinin verisini belirli bir QoS ile
almaya karar verebilir. Yol mesajı içindeki bilgilerden gerekli QoS kısıtlamalarını
hesaplayabilir. Bu QoS’u istemek için, yol mesajının tersi yöndeki yol üzerinden
18
periyodik olarak rezervasyon isteği gönderecektir. Tam tersi yol, RSVP kullanabilen
yönlendiricilerin yol mesajına cevap olarak sakladığı bilgi sayesinde bulunabilir.
Rezervasyon isteği, iki elemanı içerir. Đlki, alıcının elde etmek istediği QoS’u içerir.
Đkincisi, Bu QoS ile alınması gereken veri paketlerinin grubunun tanımlamasını içerir.
Her yönlendirici içinde, QoS’u desteklemek için gerekli rezervasyonlar yapılabilir.
RSVP’nin önemli bir özelliği rezervasyonların birleştirilebilir olmasıdır. Birleştirmeden
sonra yönlendirici, bağlantı yukarı akım (upstream) için net bir değişikliğin varlığını
kontrol eder ve eğer varsa, bir önceki yönlendiriciye uygun bir rezervasyon isteği
gönderilir.
Bu durum küçük bir örnekle özetlenebilir. Şekil 2.7’deki gibi bir senaryo da, A
göndericidir ve online bir konferansın bir parçası olan sayısallaştırılmış konuşmayı
göndermektedir. Bu veri, yol mesajlarının da gönderildiği bir çoğa-gönderim adresine
gönderilerek dağıtılmaktadır. Cevap olarak B istemcisi, A’dan B’ye giden yolda 32
kbps’lik bir rezervasyona sebep olan bir rezervasyon isteği çıkarır.
Şekil 2.7 Rezervasyon örneği
Daha sonra C istemcisi da konferansa katılır ve gönderici A ile 16 kbps’lik garantili bir
bağlantı istemektedir. C istemcisi, bunu belirten bir rezervasyon isteği yaratır ve bunu
yönlendirici 2 ye yollar. Orda, yönlendirici isteği inceler ve C’ye olan bağlantıda 16
kbps aşağı akım (downstream) veri hızını ayırır. Aynı zamanda, A ya doğru 32 kbps’lik
bir rezervasyonun varlığını ve yönlendirici 1’e fazladan rezervasyon isteğinin
19
gönderilmesi gerekmediğini fark eder. Eğer, C istemcisi 64 kbps garantili bir bağlantı
isteseydi, yönlendirici 1’e yeni bir istek gönderilmesi gerekecekti.
RSVP tarafından birçok rezervasyon tipi desteklenmektedir. Örneğin, bir istemci birçok
kaynaktan veri alıyorsa, her bir kaynak için ayrı hat kapasitesini ayıracak bir
rezervasyon isteği çıkarabilir. Ama aynı zamanda, ayrılan hat kapasitesinin tüm
göndericiler arasında paylaşılacağını belirtmek de mümkündür. Bu, bir zamanda
genellikle sadece bir konuşmacının olacağı online bir tartışma durumunda kullanışlıdır.
Bu sayede, kullanılan hat kapasitesini sadece bir ya da az sayıda konuşmacıya vermek
yeterli olacaktır.
Yol mesajları ve rezervasyon istekleri periyodik olarak gönderilir. Bunun sebebi,
yönlendirici içindeki RSVP bilgisi belli bir süre sonra zaman aşımına uğrayacak
olmasıdır. Yol bilgilerini ve rezervasyonlarının yerinde tutulması için düzenli olarak
güncellenmeleri gerekir. Bu mekanizma yumuşak-durum (soft-state) olarak adlandırılır.
Bir rezervasyon ya da yol durumu zaman aşımına uğradığında, ilgili kaynaklar
boşaltılabilir. Kaynaklar aynı zamanda, bir gönderici ya da alıcı çıktığında hemen
boşaltılabilir.
ST2 de olduğu gibi, RSVP’de de, gerçek QoS garantilerinin nasıl uygulanacağını
belirtmez. Protokol sadece QoS ile ilgili verileri dağıtmak için kullanılır.
2.1.7.4 ST2 ve RSVP karşılaştırması
Hem ST2 hem de RSVP, göndericiden alıcıya olan yol üzerinde kaynak rezervasyonu
yapabilmek için bir mekanizma sağlarlar. Bu kaynak rezervasyonları QoS garantilerini
desteklemek için tasarlanmıştır. Đki protokolle de, kaynaklar sadece göndericiden
alıcılara yönde veri dağıtımı için ayrılır. Bu kökün gönderici olduğu, yönlü bir ağaç gibi
modellenebilir.
Ama bu protokollerin yaptığı yaklaşımlar büyük ölçüde farklıdırlar. Ve hangisinin daha
etkili olduğu sorusu açığa çıkar. Mitzel ve diğerleri 1994 yılında bu iki protokol
arasında bir karşılaştırma yapılmışlardır.
20
Protokoller arasındaki önemli bir değişiklik rezervasyon isteklerinin oluşturulduğu
yerdir. ST2 ile dağıtım yolu üzerindeki gerekli rezervasyonları yapan göndericidir.
Diğer yanda, RSVP’de alıcılar rezervasyon isterler. RSVP’nin rezervasyon tipinin alıcı
tarafından başlatıldığı söylenirken, ST2'nin gönderici tarafından başlatılan tipte olduğu
söylenir.
Bazı uygulamalar için, birkaç gönderici olabilir ama genellikle aynı anda
göndericilerden bazıları aktif gönderen olabilirler. RSVP’de çok özel bir rezervasyon
tipinin kullanımıyla bu bilgiden faydalanılabilir. Ama ST2 böyle bir özelliğe sahip
değildir. Burada, her bir muhtemel gönderici için rezervasyonlar yapılacak ve hat
kapasitesinin fazla kullanımına sebep olacaktır.
Veri birden fazla alıcıya gönderilirken, tüm alıcıların aynı QoS isteklerinin olacağı
durum rastlanılmaz. ST2 gönderici tarafından başlatıldığı için, gönderici rezervasyon
isteğini, en çok isteyen alıcının ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde yapacaktır. Az isteyen
alıcıların bağlı olduğu kollar bile aynı rezervasyonu yapacaktır.
RSVP ile alıcıların heterojenliği daha etkili bir şekilde değerlendirebilinir. Đstekler
istemcilerden çıkacaktır ve eğer mümkünse, istekler birleştirilecektir. Bu, dağıtım
ağacının az isteyen alıcılara açılan kollarında az rezervasyona sahip olacağı anlamına
gelebilir.
Bir alıcı tüm aktif göndericilerden gelen veri akışlarına cevap veremezse, veri almak
için hangi kaynakları kullanmak istediğini dinamik olarak seçebilir. Bu kanal seçimi
olarak adlandırılır. ST2'de yapılabilecek tek kanal seçimi her gönderici için ayrı
rezervasyon yapmaktır. Asıl kanal seçimi alıcıda yapılmalıdır.
RSVP rezervasyon isteklerinin, ilgili QoS’u hangi paketlere uygulayacağına karar
verebilir. Bir rezervasyon isteği gönderildiğinde, yeni bir kaynaklar grubu seçilebilir ve
filtreleme ağ içerisinde yapılabilir.
ST2'deki ağ hatası algılama, aynı akış içine katılan komşu makinelere periyodik olarak
mesaj yollama yoluyla yapılır. Bir hata algılandığında, bir kurtarma prosedürü başlatılır.
RSVP herhangi bir hataya otomatik olarak adapte olabilmek için tamamıyla yumuşak
durum mekanizmasına güvenir. Đki protokol de periyodik olarak mesajlar yollar. Ama
21
RSVP’de, mümkün olan yerde rezervasyon isteklerinin birleştirilmesiyle bu mesajların
getireceği ek yük azaltılır.
Bir alıcı ST2 oturumuna katıldığında, bu alıcı için rezervasyon isteklerinin gönderici
tarafından yapılması gerekir. Bu şekilde, bir mesajın kaynaktan çıkıp tüm yolu geçerek
yeni alıcıya ulaşması sağlanılır. RSVP’nin alıcı tarafında başlatılan yaklaşımıyla, bir
rezervasyon isteği göndericiye doğru sadece gönderilir ve mümkün olan yerde diğer
rezervasyonlarla birleştirilebilir. Bu birleştirme, protokol ek yükünün azalması
sonucunu verir. RSVP’de alıcının kendi isteğini yollamak için bir yol mesajı alana
kadar beklemesi gerekebilir.
2.1.7.5 Đletimin gecikmesi
Kaynak rezervasyonu yöntemleri yönlendiriciler tarafından desteklendiğinde, iletim
gecikmeleri muhtemelen, toplam gecikme limiti olan 200 ms yi sağlayabilecek kadar az
tutulabilir. Ama mevcut yönlendiricilerin genelde bu şekilde özellikleri yoktur.
Veri iletildiğinde, verinin gittiği bağlantıların kapasitesine bağlı olarak minimal bir
gecikme miktarı her zaman vardır. Ama iletim kaynaklı gecikmelerin önemli bir
miktarı, paketlerin yönlendiriciler içinde sıralanmasından ötürüdür. Bu gecikme
fazlasıyla değişkendir ve hem yol üzerindeki yönlendiricilerin sayısına hem de
yönlendiricilerin yüküne bağlıdır.
IP ağlardaki iletim gecikmesi hakkında genel bir fikir ortaya sürmek mümkün değildir,
yine de tek yönlü iletim gecikmeleri nadiren 100 ms’i geçebilir.
2.1.8
H.323
H.323 hakkındaki ITU-T dokümanı paket bazlı ağlarda QoS desteği olmadan çoklu
ortam konferansları için bir tavsiye halindedir. Farklı tip ağlar üzerinde çoklu ortam
konferansı tanımlayan H.32x tavsiyeler serisinin bir parçasıdır. Bu tavsiyeler DataBeam
Corporation tarafından 1999 yılında konulmuştur. Çizelge 2.1’de bu tavsiyeler
görülmektedir.
22
Çizelge 2.1 H.323 tavsiyeleri
2.1.8.1 Fonksiyonellik
H.323 tavsiyelerine uyan son sistemler birbirleriyle hem sondan sona hem de çok
noktalı konferans şekilde haberleşebilirler. Bu son sistemler farklı yeteneklere sahip
olabilirler ama her birinin en azından G.711 ses kodlamasını desteklemesi gerekir.
Görüntü desteği ve diğer ses kodlayıcıları opsiyonludur. H.323 aynı zamanda genel veri
transferinin nasıl yapılacağını da tanımlar ama bu da opsiyonludur.
Tavsiye, farklı tip ağlardaki H.32x standartlarına uyan son sistemler arasında iletişimi
mümkün kılar. Bu, gerekli dönüşümleri yapabilmek için farklı ağlara bağlanan özel
cihazlar gerektirmektedir.
H.323, hesap (accounting) ve yönetim desteği de sağlanmaktadır. Bu sayede, örneğin
H.323 aramaları ile işgal edilebilecek en fazla hat kapasitesi miktarını belirlemek
mümkündür. Hesap, arayanların faturalandırılması desteğini sağlar.
H.323 tavsiyesi destekleyici hizmetlerin geliştirilmesi için bir çatı (framework)
tanımlar. Bu şekilde arama yönlendirme ve aktarma hizmetleri tanımlanmıştır.
Son olarak, paket bazlı ağlar -IP ağları gibi- genellikle çok güvenli olmadıkları için,
H.323 daha iyi bir güvenlik sağlamak için birkaç mekanizma tanımlamaktadır.
2.1.8.2 Bileşenler
H.323 tavsiyesinde terminaller, ağ geçitleri, ağ kayıt tutucuları (gatekeeper) ve çoklunokta kontrol birimleri (multipoint control unit - MCUs) bileşenler olarak belirtilmiştir.
23
Bir terminal H.323 verisinin ve sinyalleşme akışlarının başladığı ve bittiği bir sistemdir.
Sistem, en azından G.711 ses kodlamasını kullanabilecek yeteneğe sahip olmalıdır.
Ağ geçidi (Gateway), H.323 kullanabilen sistemlerin diğer H.32x kullanan sistemlerle
haberleşmesini mümkün kılan bir cihazdır. Ağ geçitleri farklı ağları birbirlerine
bağlarlar ve gerekli dönüşümleri yaparlar. Sinyalleşme bilgisinin değiştirilmesi ya da
başka bir ses kodlamasının kullanılması gerekli olabilir. Ağ geçidi H.323 kullanılabilen
bir ağda seçimlidir.
Ağ kayıt tutucu, seçimli bir bileşendir ama varlığı çok kullanışlıdır. Bir ağ kayıt tutucu
varsa, tüm terminallerin, ağ geçitlerin ve MCU’ların ona kaydolması gerekir. Bir ağ
kayıt tutucu tarafından iki önemli iş gerçekleştirilir. Uluslararası bir telefon numarasının
bir ağ adresine dönüşümünü yapmak görevlerinden biridir. Bir diğer görevi ise hat
kapasitesi yönetimidir. Bir ağ kayıt tutucu, H.323 aramalarıyla kullanılan hat
kapasitesini sınırlayacak ya da aynı anda yapılan sabit arama sayısına izin verecek
şekilde ayarlanabilir.
Bir ağ kayıt tutucunun seçimli bir özelliği de aramaları yönlendirmesidir. Bir arama, bir
ağ kayıt tutucuya yönlendirildiğinde, arama üzerinde daha fazla kontrol ve arama
hakkında daha fazla bilgi sağlayacaktır. Bu, aramaları faturalandırmak ya da bir aramayı
aranan uçtaki istemci uygun olmadığı zaman, başka bir sisteme tekrar yönlendirmek için
kullanılabilir.
Bir MCU üç ya da daha fazla uç noktası olan konferanslar için kullanılır. Bir MC
(Çoklu-nokta kontrolcüsü) ve muhtemelen birkaç MP (Çoklu-nokta Đşlemcisi) içerir.
Katılımcılar, uç nokta yeteneklerinin değiş tokuş edilebilmesi ve iletişim parametreleri
görüşülebilmesi için, kendi kontrol bilgilerini MC’ye gönderirler. MP gelen veriyi
işlemek, örneğin birkaç akışı karıştırmak, için kullanılır.
Çok noktalı konferans için üç model tanımlanmıştır. Tüm modellerde her katılımcı,
kendi
kontrol
bilgisini,
MC
tarafından
işlenebileceği,
MCU’ya
gönderir.
Merkezileştirilmiş modelde, her katılımcı kendi verisini de MCU’ya gönderir. Merkezi
olmayan modelde ise farklı veriler çoğa-gönderimle dağıtılır. Karma modelde, bazı
24
katılımcılar veriyi dağıtmak için çoğa-gönderim kullanırken, diğerleri direkt olarak
MCU’ya gönderir. Şekil 2.8 de örnek bir H.323 sistemi görülmektedir.
Şekil 2.8 Örnek H.323 sistemi
2.1.8.3 Mimari
H.323 tavsiyesi şemsiye özelliği (umbrella specification) olarak da adlandırılır. Bunun
sebebi fonksiyonelliği sağlamak için birçok diğer ITU-T tavsiyelerini kullanmasıdır.
H.323 mimarisinin yapısı Şekil 2.9’da gösterilmiştir.
Şekil 2.9 H.323 mimarisi
25
Ses kodlayıcıları, ITU-T G. standartlarıdır. Tavsiyelerde tanımlanan görüntü
kodlayıcıları H.261 ve H.263’tür. H.263 kodlayıcı düşük bit oranındaki taşımalar için
tasarlanmıştır ama H.261’den daha karmaşıktır. Hem ses hem görüntü RTP paketlerinde
sarılmıştır ve sonrasında ağ üzerinden iletilir. Bu iletimler hakkında ek bilgi RTCP
tarafından sağlanır.
Đki ya da daha fazla grup birbiriyle haberleşmeden önce, ilk olarak bir arama
hazırlanmalıdır. Bu, H.225.0 ve H.245’de tanımlanan mekanizmaların kullanımıyla
yapılır. H.225.0 tavsiyesi bir aramanın nasıl hazırlanacağını ve sonlanacağını belirtir.
Arama gerçekleştirildiğinde, yer alan son sistemlerin yetenekleri değiş tokuş edilir ve bu
sayede her son sistem uygun kodlayıcıları seçer. Bu yetenek değiş tokuşu, örneğin ses
ve görüntüyü taşımak için mantıksal kanalların açılıp kapanması gibi diğer
fonksiyonları da tanımlayan H.245 tarafından yapılır.
H.225.0 tavsiyesinin diğer bir kısmı ağ kayıt tutucuyla nasıl bir etkileşim yapılacağını
belirtir. Bu, Registration(Kayıt olma), Admission (Kabul) ve Status (Durum)
kelimelerinin kısaltması şeklinde, RAS denen bir protokol tarafından yapılır. RAS
fonksiyonları, ağ kayıt tutucu keşfi ve son noktanın bir ağ kayıt tutucuya kaydı
işlemlerini içerir. Hat kapasitesi yönetimi ve izin kontrolü de RAS mesajları tarafından
yapılır.
H.323 son sistemleri, birbirleriyle genel veri değiş tokuşu da yapabilirler. Veri değiş
tokuşunun nasıl yapılacağı T.120 tavsiyesinde belirtilmiştir. H.323’te olduğu gibi, bu
da, veri değiş tokuşu için diğer protokollerin nasıl kullanılacağını tanımlayan bir
şemsiye tavsiyedir.
Güvenlik hizmetlerinin nasıl sağlanması gerektiği H.235 tavsiyesinde tanımlanmıştır.
Doğrulama, ağ kayıt tutucu tarafından yapılan, son noktaların izin kontrolleriyle
sağlanır. Veri bütünlüğü ve güvenliği şifreleme teknikleri kullanılarak uygulanır. Son
olarak, inkâr edememe de ağ kayıt tutucu tarafından sağlanmaktadır.
2.1.9
SIP
H.323‘den sonra noktadan noktaya mimarilerde SIP (Oturum Başlatma ProtokolüSession Initiation Protocol) de yerini almıştır. H.323‘den farklı olarak SIP felsefe ve
26
amacı bakımından internet tipi bir protokoldür. SIP, IETF MMUSIC Çalışma Grubu
tarafından, Eylül 1999 da RFC 2543’de açıklanmıştır. SIP H.323 için alternatif ve
MGCP (Çoklu ortam Ağ geçidi Kontrol Protokolü - Multimedia Gateway Control
Protocol) gibi istemci/sunucu protokolleri için ise tamamlayıcı olarak düşünülmüştür.
SIP’e, sunucu ile çok az iletişim gerektiren veya etkileşim gerektirmeyen akıllı uç
noktalarında ihtiyaç duyulur. SIP bir ya da birden fazla katılımcının yer aldığı
oturumları kurmak, değiştirmek ve sonlandırmak için tasarlanmış bir kontrol
protokolüdür. Her uç nokta kendi işaretleşmesini yönetir. Bu yönetim, istemci ve diğer
uç nokta için de yapılır. En önemli nokta, MGCP aygıt kontrolü sağlarken SIP’in
oturum kontrolü sunmasıdır. Bu özellik SIP’e birçok üstünlük sağlar. Öncelikle, basit
mesaj yapısı, H.323’e göre arama ayarlarının daha az aşamada gerçekleşmesini sağlar.
Bu özellik donanım olarak benzer işletimi kullanan H.323’e göre performansı yükseltir.
SIP, H.323’e göre daha ölçeklenebilir bir yapıdır. Çünkü SIP yapısal olarak
sınıflandırılmış ve durumsuz bir arama modelidir. Asıl farklılık ve avantaj sağlayan
SIP’in Đnternet modeli bir protokol olmasıdır. ASN.1 (Özet Sözdizimi Gösterimi BirAbstract Syntax Notation One) mesajlaşma yerine basit olan, HTTP/1.1 de
yapılandırılmış ASCII kullanır. Böylece, SIP mesajlaşmada şifre çözümünü ve hata
denetimi kolaylaştırmakta ve küçük ayarlamalar ile web tipi uygulamalar SIP servisini
destekleyebilmektedir. SIP, URL(Evrensel Kaynak Konumlandırıcı – Universal
Resource Locator), E.164 ( Kuzey Amerika Numaralandırma Plan Adreslemesi - North
American Numbering Plan Addressing) standartlarını tam desteklemektedir. Böylece,
SIP modelinde istemcinin e-posta adresi ile telefon adresi aynı olabilir ve karmaşık
oturumlarda değişik uç noktalar kendi aralarında iletişim kurabilirler.
SIP, kullanıcı yeri, kullanıcı yetenekleri, kullanıcı uygunluğu, arama kurulumu ve arama
karşılama gibi beş farklı ara yüzlü kurulum ve çoklu ortam iletişimlerini desteklemek
üzere modellenmiştir. SIP oturumunda bu ara yüzlerden her biri çözülebilir ve iki uç
nokta arasında iletilebilir.
Bununla beraber SIP mantığı bakımından uçtan uca bir protokoldür. Mantıksal kullanıcı
ve sunuculardan yapılanmıştır. Örneğin, tipik SIP kullanıcısı IP telefon, PC veya PDA,
SIP’i başlatmak için,
kullanıcı aracılarını ve sonlandırmak için sunucu aracılarını
içerirler.
27
SIP mesajları basit istek ve yanıt kelimeleri içerir. Đstekler “metotlar” olarak adlandırılır.
Bu metotlar;
Kayıt - Sunucu ile geçerli yerleri kaydeder.
Çağrı - Arayan tarafından çağrının kabul edilmesi için yollanır.
Tanımlama - Arayan tarafından tanımlama için yollanır.
Hoşçakal - Đki taraf tarafından da aramayı sonlandırmak için yollanır.
Đptal - Arama daha fazla sürdürülmek istenmediğinde yollanır.
Seçenekler - Sorgu yetenekleri için yollanır.
2.1.9.1 SIP ve H.323 karşılaştırması
H.323 ve SIP benzer hizmetler sağladıkları için hangi çözümün kullanılacağı sorusu
düşünülebilinir. Her iki protokolünde birbirlerine karşı üstün oldukları özellikler vardır.
Hangisinin seçileceği uygulamaya göre değişebilir.
Đki protokolün karmaşıklığı karşılaştırıldığında zaman SIP’nin H.323’e göre çok daha az
karmaşık olduğunu görülmektedir (Schulzrinne ve Rosenberg 1998). H.323’ün
özellikleri SIP’e göre çok geniştir ve daha fazla elemanı tanımlamaktadır. Daha da
fazlası H.323 arama sinyallemesi ve kontrolü için ikili kodlama mekanizması
kullanırken, SIP kod çözülmesi (decode) ve hata ayıklaması (debug) daha kolay olan
yazılım temellidir. H.323’ün karmaşıklığının bir parçası, açıkça ayrılmayan birkaç
bileşen arasındaki etkileşimdir. H.323’te bir işi yapmanın birkaç yolu olabilir ve bazı
özellikler protokolün birkaç kısmında birden yer almaktadır.
SIP, SMTP ve HTTP gibi protokollerden gelen deneyimle daha da genişletilebilirdir.
Yeni özellikler protokole kolaylıkla eklenebilir. H.323 de bazı eklentilere izin verebilir
ama bunlar sadece protokol içinde önceden belirlenmiş yerlerde olabilir. SIP
bileşenlerinin kolaylıkla değiştirilebilmesi açısından modülerdir. Diğer tarafta H.323 ise
daha az modülerdir. Genellikle bir işin başarılması için çeşitli protokol bileşenlerinin
beraber çalışması gerektiğinden değiştirmek zor olmaktadır.
28
H.323 esasında tek bir LAN üzerinde kullanılmak için tasarlanmıştır. Yapılan
değişikliklerle bu sınırlama bulunmamaktadır, fakat H.323 döngülü mesajları
algılamada sorun yaşayabilir. SIP hiçbir zorluk çıkarmadan, geniş alan ağlarında, oluşan
döngüleri kolaylıkla fark ederek kullanılabilir. H.323 konferans boyutu büyüdüğünde de
bazı zorluklar yaşar. Bir MC kullanımı bir konferans için dar boğazdır (bottleneck).
Konferans boyutu büyümeyi sürdürdüğünde, neticede başka bir protokolün H.322’nin
kullanılması gerekir. SIP MC’ye benzer bir şeye sahip olmadığı için bu gibi
ölçeklenebilirlik sorunları da yaşamaz.
Protokoller arasında yetenek değiş tokuşlu hizmetler de, H.323 SIP’e göre daha fazla
kullanışlıdır. H.323, SIP’in harici protokollere güvendiği çeşitli konferans kontrol
hizmetlerine sahiptir. SIP tarafından sağlanan kişisel gezerlik hizmetleri, H.323’teki
benzer desteğe kıyasla daha geniştir.
2.2
2.2.1
Tıkanıklık
Tıkanıklık nedir?
Tıkanıklık her ağda olabilecek doğal bir olgudur. Ağdaki her kaynağın belli bir
kapasitesi vardır. Eğer bu kapasite o anda oluşan talebe cevap veremiyorsa tıkanıklık
oluşacaktır. Ağdaki temel kaynaklar tamponlar, gönderim hat kapasitesi ve işlemci
zamanıdır. Hat kapasitesi ağın en önemli bileşenidir ve hat kapasitesinin yetmemesi
durumu tıkanıklığın en temel halidir.
2.2.1.1 Tıkanıklığın oluşma sebepleri
Yönlendiriciye gelen paketlerle, yönlendiricinin yönlendirdiği paketlerin oranı yüksek
ve yönlendiricinin tampon kapasitesi bu gelen paketleri tutamayacak durumdaysa
paketler atılacaktır. Bu durum ağ tarafından tıkanıklık olarak adlandırılacaktır.
Yönlendiriciye gelen akışın hızını işleyebilecek büyüklükte bir yönlendirici işlem gücü
yoksa bu durum da tıkanıklığa neden olacaktır.
Tıkanıklık kendini besleyerek daha da kötü olabilir. Eğer yönlendirici hiç boş tampona
sahip değilse,
yeni gelecek paketleri ihmal etmesi gerekecektir. TCP, ağ
uygulamalarında paketin ulaşması esasına dayanır ve ulaşmayan paketler için yeniden
29
gönderim yapılır. Paket ihmal edilince kaynak yönlendiricinin süresi dolar ve pek çok
kere yeniden gönderir. Paket geribildirim alana kadar atılamayacağından alıcı
tarafındaki tıkanıklık, göndericiyi normal olarak boşaltılacak bir tamponun serbest
bırakılmasından kaçınmak için zorlar.
Ağda bir yönlendiriciden yönlendirilmesi beklenen trafiğin çok olması durumu, taşınan
trafiğin az olması ile sonuçlanıyorsa bu durum tıkanıklık olduğunu gösterir (Pouzin, L.
1981). Tıkanıklık kontrolü, veri bağlantı, ağ ve taşıma katmanı olmak üzere üç farklı
katmanda yapılabilir. Bu katmanlarda yapılan denetimler ve düzeyleri Şekil 2.10’de
gösterilmiştir (Tanenbaum 1996).
Şekil 2.10 Tıkanıklık kontrol düzeyi
Sekme düzeyi (hop level) denetiminde, bilgisayar ağındaki iki komşu düğüm arasında,
yerel tampon tıkanıklıklarından kaçınılarak düzgün bir trafik akışı sağlanması söz
konusudur. Giriş-çıkış düzeyindeki (entry-to-exit level) denetim, daha çok kaynak ve
hedef düğümü arasındaki protokol olarak karşımıza çıkar ve çıkış düğümündeki tampon
tıkanıklığını önlemek amacındadır. Ağ girişi ya da diğer adıyla ağ erişimi (network
access) düzeyinde yapılan işlemin amacı, ağ içindeki tıkanıklık ölçümlerine dayanan dış
girdilerin kısılmasıdır (Gerla ve Kleinrock 1980).
30
2.2.2
Tıkanıklık giderme
Paket anahtarlamalı ağlarda gözlenen tıkanıklık problemleri, yönlendiriciye gelen
paketlerin erişebileceği tampon alanını artırmakla çözümlenebilir, ancak uzun
kuyrukları kabul etmek iyi bir çözüm değildir. Yönlendirici sonsuz miktarda belleğe
sahipse tıkanıklık daha da kötüleşecektir. Çünkü paketler kuyruğun önüne geldiklerinde
zaten süreleri (Time to live) bitmiş olacaktır ve tekrar gönderilecektir. Tekrar tekrar
gönderim yükü artıracaktır (Tanenbaum 1996). Bu, çok fazla bellek alanı olması
durumunun, çok az bellek alanı olmasından daha zararlı olduğunu göstermektedir (Jain
1990). Uzun kuyruklar zaman kaybıdır ve daha karmaşık denetim gerektirir. Bununla
birlikte, tıkanıklık sırasında oluşan problemler çözümlenmiş değil, sadece ertelenmiş
olur (Filipiak 1991).
Tıkanıklık sorununun giderilmesinde, çok hızlı bağlantılara sahip olmak bir çözüm
değildir. Çünkü hızlı yerel bilgisayar ağları, yavaş bağlantılarla birbirine bağlandığında,
bağlantı noktalarında tıkanıklık problemi oluşacaktır (Jain 1990).
Tıkanıklık problemi, sadece çok hızlı işlemcilerle de çözümlenemez. Ayrıca tüm
bağlantılar ve işlemciler aynı hıza sahip olsa bile tıkanıklık oluşabilir. Sonuçta,
tıkanıklık dinamik bir problemdir ve sadece statik yöntemlerin uygulanmasıyla
çözümlenemez (Jain 1990). Bu alternatifler tek başlarına uygulandığında bir sonuç
vermezler.
Tıkanıklığın gelişen bilgisayar teknolojisinde bir çözümünün olması mümkün değildir.
Artırılan tamponlar, hızlı ağ bağlantıları, yüksek hat kapasiteleri ve yüksek işlemci
gücüne sahip yönlendiriciler tıkanıklığı anlık olarak çözebilir ama zamanla yine benzer
tıkanıklık problemleriyle karşılaşmak mümkün olacaktır.
2.2.3
Paket anahtarlamalı ağlarda tıkanıklık
Paket anahtarlamalı ağlarda tıkanıklık kontrolü, ağ tasarımı ve araştırmasında hat
kapasitesinin artması ve yoğun ağ uygulamaları nedeniyle önemli bir öncelik
kazanmıştır.
31
2.2.3.1 Tıkanıklık tipleri
Değişik tıkanıklık kontrol algoritmalarının karakterize edilmesi ve karşılaştırılması
genellikle güçtür. Bu nedenle tıkanıklık kontrolü, global, yerel ve odaklanmış tıkanıklık
olarak üç tipte ele alınabilir (Filipiak 1991).
Global tıkanıklık, ağ kaynakları sunulan trafiği hizmete koymakta yeterli değildir.
Sürekli global tıkanıklık, genellikle ağ çok yüklü olduğu zamanlarda gözlenir. Aksi
takdirde, global tıkanıklığın periyotları, yerel ya da odaklanmış tıkanıklığın yayılması
ve daha önemli başarısızlıklardan kaynaklanmaktadır.
Yerel tıkanıklık, genelde bir donatı aksaklığından ya da seyrek gözlenen olayların neden
olduğu yerel trafik talebinden kaynaklanır. Tıkanmış bölgedeki trafik, yayılma
eğilimindedir. Sonuçta tüm ağı doldurabilir.
Odaklanmış tıkanıklık, bir bölgeye yönelmiş trafiğin çok fazla olması durumunda
gözlenir.
2.2.3.2 Tıkanıklık kontrol yaklaşımları
Bu alandaki mevcut literatür tıkanıklık kontrol yaklaşımlarını iki kategoride
sınıflandırmıştır: tıkanıklık önleyici yaklaşımlar (congestion avoidance) ve tıkanıklık
düzeltici yaklaşımlar (congestion recovery). Böyle basit bir sınıflandırma sadece farklı
gruplara ayrılmış yaklaşımlar arasındaki ortak noktaların genel görünümünü verir.
Tıkanıklıktan kaçınmanın stratejisi, ağ işleyişini maksimum güçte ya da yakınında
tutmaktır. Böylece tıkanıklık oluşmaz. Tıkanıklık iyileştirmenin amacı, ağ işleyişini
tıkanıklık oluştuktan sonra normal durumuna getirmektir. Tıkanıklık iyileştirilmesi
olmazsa, tıkanıklık oluştuğunda ağ çöker. Yani, tıkanıklık önleme stratejisi oluşturulsa
bile tıkanıklık iyileştirme stratejisine de ihtiyaç vardır.
Tıkanıklık kontrol algoritmalarındaki genel kıstas çıkışın gecikmeye oranı olarak
tanımlanan gücü maksimize etmektir (Yang ve Reddy 1995).
32
2.2.3.3 Kontrol teorisine dayanan sınıflandırma
Tıkanıklık algoritmalarının iyi bir şekilde organizasyonu için 1995 yılında Yang ve
Reddy tarafından tıkanıklık kontrol algoritmalarını açık döngü (open loop) ve kapalı
döngü (closed loop) diye ikiye ayıran bir sınıflandırma geliştirildi. Bunların ağaç
yapısındaki alt kategorileri Şekil 2.11’de gösterilmektedir.
Şekil 2.11 Tıkanıklık kontrol algoritmaları
2.3
QoS
QoS (Servis Kalitesi-Quality of Service), Frame Relay, ATM (Asenkron Transfer Modu
- Asyncronous Transfer Mode), Ethernet ve 802.1 ağları, SONET ve bu altyapıların
hepsini ya da birkaçını kullanan IP yönlendirmeli ağları içeren çeşitli teknolojilerdeki
trafik için daha iyi servis yeteneğini işaret eder. QoS un ana hedefi, tahsis edilmiş bant
genişliği, kontrollü gecikmenin değişimi (jitter) ve gecikme (bazı gerçek zamanlı ve
etkileşimli trafik tarafından ihtiyaç duyulur) ve gelişmiş kayıp karakteristiklerini içeren
önceliği sağlamaktır. Bir başka önemli olan konu ise bir akış için sağlanan önceliğin
diğer akışları engellememesidir. QoS teknolojileri yerleşke, WAN ve servis sağlayıcı
ağlarındaki gelecekteki iş uygulamalarında kullanılmak üzere temel yapıtaşlarını
oluştururlar.
33
Kaynaklar arası kontrol – Kullanılan kaynakların (hat kapasitesi, donanım, geniş alan
imkânları ve diğerleri) kontrolü ağ yöneticisine aittir. Örnek olarak, bir omurga
hattındaki FTP (Dosya Transfer Protokolü – File Transfer Protokol) transferleri
tarafından kullanılan hat kapasitesi sınırlanabilir, ya da önemli veritabanı erişimlerine
öncelik tanınabilir.
Ağ kaynaklarının daha etkin kullanımı – Ağ analiz yönetim ve araçları kullanılarak ağın
ne amaçla kullanıldığını ve istenilen trafiğe öncelik verildiği gözlenebilir.
Uygun hale getirilmiş servisler – QoS tarafından sağlanan kontrol ve görünürlük
Internet servis sağlayıcılara, müşterilere dikkatlice uygun hale getirilmiş servis
dereceleri sunmalarını sağlar.
Görev-kritik uygulamaların birlikteliği – QoS teknolojileri WAN için en önemli görevkritik uygulamalar tarafından etkin kullanımını sağlar. Bu sayede zamana hassas çoklu
ortam ve ses uygulamalarının gereksinim duyduğu hat kapasitesi ve minimum
gecikmeler sağlanır. Diğer uygulamalara görev-kritik trafiğine bir etki etmeden servis
verilmesi sağlanılır.
Gelecekte tamamen entegre ağ tesisi – Ağda QoS teknolojilerini uygulamak yakın
gelecekteki, tamamen entegre çoklu ortam ağına doğru ilk adımdır.
2.3.1
QoS kavramları
Temel olarak QoS belirli akışlara daha iyi servis verilmesini sağlar. Bu, akışın
önceliğini arttırmak ya da başka bir akışın önceliğini kısıtlamak ile olur. Tıkanıklıkyönetim araçları kullanırken kuyruklara servisi ya da kuyruk işlemini farklı yöntemlerle
yaparak akışın önceliğinin artırılması denebilir. Tıkanıklığı engellemek için kullanılan
tıkanıklık yönetim aracı yüksek öncelikli akışlardan önce düşük öncelikli akışları
kullanım dışı bırakarak önceliği yükseltir. Düzenleme ve şekil verme, diğer akışların hat
kullanımını sınırlandırarak öncelik sağlar. Hat etkinliği araçları büyük akışları
sınırlandırarak küçük akışlara öncelik tanır. QoS kullanarak bir servise öncelik
tanımlama işlemi birden fazla yöntemle yapılabilir. Bu yöntemlerin hemen hepsi aynı
sonucu elde edebilir. Sonuçlara farklı QoS araçları kullanılarak da ulaşabilineceğini
göstermektedir. Hangi QoS yönteminin kullanılacağı trafiğe bağlıdır. Ağda kullanılan
34
uygulamaların tespit edilmesi ve önceliklendirilmesi gerektiği açıktır. QoS araçları
birçok tıkanıklık problemini bastırmaya yardımcı olabilir. Yine de çoğu zaman sağlanan
hat kapasitesi için çok fazla trafik olabilir. Đster istemez bu durum dar boğazlara neden
olacaktır. Dar boğazı çözmek için QoS kullanılabilir. Yine de bu çözüm paket
kayıplarının son bulması anlamını taşımaz. Aşırı yoğun trafikte QoS kullanılmış olsa
bile hattın taşıyacağı bilgi, hattın fiziksel kapasitesi kadar olacaktır.
2.3.2
Temel QoS mimarisi
Temel mimari, QoS uygulamasını Şekil 2.12’de gösterilen şekilde üç ana parçaya böler.
Sondan sona ağ elemanlarında QoS u koordine etmek için QoS tanımlama ve işaretleme
teknikleri
Tek ağ elemanı dahilinde kuyruk, planlama ve trafik şekillendirme araçları gibi QoS
Ağ boyunca sondan sona trafiği kontrol ve idare etmek için QoS poliçeleri, yönetim ve
muhasebe fonksiyonları
Şekil 2.12 Basit QoS uygulaması
2.3.2.1 Sondan sona QoS seviyeleri
Servis seviyeleri, ağın sondan sona ya da kenardan kenara özel ağ trafiği tarafından
ihtiyaç duyulan servisi karşılama kabiliyeti anlamına gelen, QoS kabiliyetlerini işaret
eder. Bu servisler, servisin özel hat kapasitesi, gecikme, gecikmenin değişimi ve kayıp
karakteristiklerine ne kadar bağlı olduğunu tanımlayan QoS kesinlik seviyelerine göre
35
farklılık gösterebilirler. Şekil 2.13’de görülmekte olan heterojen bir ağda sağlanabilen
üç temel sondan sona QoS seviyeleri şunlardır:
Şekil 2.13 Sondan sona QoS servisleri
En iyi çaba servisi – QoS’un yoksunluğu olarak da bilinen, en iyi çaba servisi garantisi
olmayan temel bağlantıdır. Bu en iyi akışlar arasında fark olmayan FIFO (Đlk gelen ilk
çıkar – First In, First Out) sorguları ile karakterize edilir.
Farklılaştırılmış servis (soft QoS) – Bazı trafikler diğerlerine göre daha önceliklidir
(daha hızlı işleme, daha fazla ortalama hat kapasitesi ve daha az ortalama kayıp oranı).
Bu istatistiksel bir tercihtir, bir garanti değildir. Bu, trafiğin sınıflandırılması ve PQ,
CQ, WFQ ve WRED gibi araçların kullanılması ile sağlanır.
Garantili servis (hard QoS) -Bu, özel trafik için ağ kaynaklarının mutlak tahsisidir. Bu,
RSVP ve CBWFQ araçları ile sağlanır. Hangi servis tipinin ağa uygulanmasının daha
uygun olduğu birçok etmene bağlıdır:
Kullanıcının çözmeye çalıştırdığı uygulama ya da problem: Her üç servis tipi belirli
uygulamalar için uygundur. Bu, kullanıcının farklılaştırılmış ve daha sonra garantili
servise geçmesi anlamına gelmez. Farklılaştırılmış servis – veya en iyi çaba servisi –
kullanıcının uygulama ihtiyaçlarına uygun olabilir.
36
Kullanıcıların altyapılarını yenileme oranı. Garanti edilmiş servisi sağlamak için
gereken farklılaştırılmış servisleri sağlamak için gerekli teknoloji için, farklılaştırılmış
servislerin gereksinimini de kapsayan doğal bir yenileme yolu vardır.
Garantili servisin uygulanıp yerleştirilme masrafı farklılaştırılmış servise göre daha
fazladır.
2.3.3
Servis kalitesinin tipleri
2.3.3.1 CoS
CoS (Servis Sınıfı - Class of Service) benzer trafik tiplerini (ör: e-posta, video akışı, ses,
büyük doküman transferi) gruplandırarak, her grubun kendi servis önceliği seviyesi ile
bir sınıf tanımlayarak ağdaki trafiği yönetme yoludur. QoS trafik yönetiminden farklı
olarak, CoS teknolojileri hat kapasitesi, teslim zamanı gibi servislerin seviyelerini
garanti etmezler, sunduğu sadece “en iyi çaba”dır. Bir taraftan CoS teknolojisi kolay
yönetilebilir ve ölçeklendirilebilirdir. CoS’u “kaba taneli” trafik kontrolü olarak
nitelendirirsek QoS “ince taneli” trafik kontrolü olarak anılmalıdır.
Üç ana CoS teknolojisi vardır:
802.1p Seviye 2 Etiketleme
ToS (Servis Tipi – Type of Service)
Ayrık Servisler (DiffServ)
802.1p Seviye 2 Etiketleme ve ToS ikinci seviye çerçeve başlığındaki 3 biti önceliği
belirtmek için kullanır. Trafiği yönetmek için 3 bit fazla seçenek sunmamasından dolayı
IETF çalışma grubu, Ayrık Servisler (DiffServ) adı verilen yeni bir protokol
geliştirmiştir. Ayrık Servisler öncelik etiketinden daha farklı bir yaklaşım ile paketleri
yönetir. PHB (Her atlamadaki davranış-Per Hop Behaviour) adı verilen ve verilen
paketin nasıl iletileceğini içeren bir işaret kullanır. PHB hat kapasitesi, kuyruk teorisi ve
kullanım dışı bırakma kararları cinsinden kısmi servis seviyelerini tanımlar.
37
2.3.3.2 ToS
ToS (Servis Tipi –Type Of Service) RFC 791 içinde belirtilmiş olup, arzulanan servis
kalite özet parametrelerinin belirtilmesini sağlar. Bu parametreler kısmi bir ağ üzerinden
datagramı iletirken seçilen asıl servis parametrelerine kılavuzluk ederler. Birçok ağ,
yüksek öncelikli trafiğin diğer trafiklerden (genellikle yüksek yük altında sadece belli
öncelikteki trafiği kabul ederek) daha önemli olduğu gibi davranan servis önceliğini
sağlar. Ana seçim düşük-gecikme, yüksek güvenirlik ve yüksek-kullanım arasında olur.
Bu bilgi IP başlığında iletilmektedir (Şekil 2.14). Bu başlık bilgisinin ToS alanının
ayrıntısı Şekil 2.15’de görülebilir.
Şekil 2.14 IP başlığı
0
1
2
Öncelik
(Precedence)
3
Gecikme
(Delay)
4
Kullanım
(Throughput)
5
Güvenirlik
(Reliability)
6
Rezerve
(Reserve)
7
Rezerve
(Reserve)
Şekil 2.15 IP başlığındaki ToS alanı ayrıntısı
IP başlığında iletilen ToS alanındaki bilgiler Çizelge 2.2’de görülmektedir.
Çizelge 2.2 Servis tipi alan bilgileri
Bit
Bit
Bit
Bit
0-2
3
4
5
Bit 6-7
Öncelik (precedence) (Çizelge 2.3 )
0=Normal Gecikme 1=Düşük Gecikme
0=Normal Kullanım 1=Yüksek Kullanım
0=Normal Güvenirlik 1=Yüksek
Güvenirlik
Rezerve
Gecikme, kullanım ve güvenirlik belirteçlerinin kullanımı servisin maliyetini arttırabilir.
Birçok ağda, bu parametrelerden biri için daha iyi performans, bir başkasının üstündeki
38
daha kötü performans ile birleştirilmiştir. Alışılagelmeyen durumlar haricinde bu
belirteçlerin ikisi ya da üçü ayarlanmalıdır.
ToS, datagramın internet sistemi boyunca iletimi esnasında davranışını belirlemek için
kullanılır.
Ağ kontrol öncelik tayini, sadece ağ içerisinde kullanılacak şekilde tasarlanmıştır. Bu
tayinin asıl kullanım ve kontrolü her ağ içindir. Ağlar arası kontrol tayini ağ geçidi
kontrol yaratıcıları tarafından kullanılması için tasarlanmıştır. Eğer bu öncelik
tayinlerinin esas kullanımı kısmi ağ ile ilgili ise bu öncelik tayinlerinin erişimini kontrol
etmek ve kullanmak da ağın sorumluluğudur.
Çizelge 2.3 IP öncelik değerleri
Öncelik Değeri
000 (0)
001
010
011
100
101
110
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
111 (7)
Anlamı
Sıradan veya en iyi çaba (Routine or Best
Effort)
Öncelik (Priority)
Derhal (Immediate)
Anlık (Flash)
Anlık üstüne bindirme (Flash Override)
Kritik (Critical)
Ağlar arası Kontrol (Internetwork
Control)
Ağ Kontrolü (Network Control)
2.3.3.3 DSCP
DSCP (Ayrık Servisler Kod Noktası – Differentiated Services Code Point), IP Öncelik
alanı 8 ya da 23 tane olası değere sahip olabilir. Yönlendiriciler bu değerlerin ikisini (6
ve 7) yönlendirme protokolü trafiği için kullanırlar. Bu yüzden kullanıcı trafiğinin
önceliklendirilmesi için 6 farklı değer kullanılabilir. ToS bitleri tipik olarak
kullanılmadığı için IP öncelik alanı ToS alanını da kapsayarak 3 bitten 6 bite
çıkarılmıştır. Şekil 2.16’da DSCP ile ToS alanlarının karşılaştırılması görülmektedir.
Şekil 2.16 DSCP ve ToS alan karşılaştırması
39
Bu yeni alana DSCP alanı denir. Bu şekilde trafiğin önceliklendirilmesi için 64 ya da 26
olası değerin kullanılabilmesi anlamına gelir. Olası 64 DSCP değerine rağmen tipik
olarak sadece 14 tanesi kullanılır. Ayrık Servis kod noktası değerleri Çizelge 2.4’de
görülmektedir.
Çizelge 2.4 Ayrık servis kod noktası değerleri
DSCP
Değeri
101 110
(46)
000 000
(0)
001 010
(10)
001 100
(12)
001 110
(14)
010 010
(18)
010 100
(20)
010 110
(22)
011 010
(26)
011 100
(28)
011 110
(30)
100 010
(34)
100 100
(36)
100 110
(38)
Anlamı
Kullanım Dışı
Kalma Olasılığı
Yok
Eş Değer IP Öncelik
Değeri
101 – Kritik
Yok
000 – Sıradan
AF11
Düşük
001 – Öncelik
AF12
Orta
001 – Öncelik
AF13
Yüksek
001 – Öncelik
AF21
Düşük
001 – Derhal
AF22
Orta
001 – Derhal
AF23
Yüksek
001 – Derhal
AF31
Düşük
011 – Anlık
AF32
Orta
011 – Anlık
AF33
Yüksek
011 – Anlık
AF41
Düşük
AF42
Orta
AF43
Yüksek
100 – Anlık üstüne
bindirme
100 – Anlık üstüne
bindirme
100 – Anlık üstüne
bindirme
Yüksek
Öncelik Acele
Đletme
En Đyi Çaba
DSCP değerinin ilk 3 bitinin IP öncelik bitleri olduğuna dikkat edilmelidir. IP Öncelik
000 DSCP değeri 000 000 olarak belirtir ve her ikisi de “en iyi çaba teslimi” temsil
eder. IP Öncelik 101 (Kritik), DSCP değeri olarak 101 110 u belirtir. Geri kalan 4 IP
öncelik değerleri 3 ayrı DSCP değeri ile ilişkilendirilmiştir. Ek 3 bitlik kısım ise dört
AF (sigortalanmış iletim-Assured Forwarding) sınıflarından biri içindeki atma
olasılığını tanımlamak için kullanılır (Parkhurst W. 2004).
40
2.4
SNMP
SNMP (Basit Ağ Yönetim Protokolü -Simple Network Management Protocol), IETF
(Đnternet Mühendisliği Görev Kuvvetleri-Internet Engineering Task Force) tarafından
geliştirilmiş ve ağ cihazlarının görüntüleme ve yönetiminde kullanılan bir protokoldür.
Bir SNMP yönetilebilir ağ üç temel ekipmandan oluşur (Şekil 2.17) :
Yönetilen Aygıt: Üzerinde SNMP Aracının çalıştığı ve cihaz bilgilerini NMS’lere (Ağ
Yönetim Sistemi- Network Management System) SNMP aracılığı ile ileten cihazlardır.
Yönlendirici, anahtar, yazıcı bunlara örnektir.
Aracı: Yönetilen aygıt üzerinde bulunan ve cihaz bilgilerini SNMP formatına çevirerek
NMS e ileten bir yazılım modülüdür.
NMS: Yönetilen aygıtları izlemek ve kontrol etmek için kullanılan yazılımdır.
Şekil 2.17 SNMP işleyişi
SNMP sunucu/istemci ilişkisine dayanan bir protokoldür. NMS, sunucu tarafındaki
SNMP aracısıyla UDP kullanarak 161. porttan bağlantı kurup, cihazın işlemlerini
yapmasını sağlar ya da cihazın durumu hakkında bilgi edinir. SNMP ile bilgisayar,
modem, yönlendirici, yazıcı gibi cihazlar kontrol edilebilir. SNMP Aracısı tarafından
kontrol edilen MIB (Yönetim Bilgi Merkezi-Management Information Base) adı verilen
41
bir veritabanı bulunur. Bu veritabanında istatistiksel ve kontrol verileri bulunur. Bu
MIB’nin içinde standart değerler olduğu gibi üretici firmalara özel ayrılmış değerler de
bulunabilir.
Ağ Yöneticisi tarafından sunucuya yollanan ve SNMP OID (değişken tanımlayıcılarını Object Identifier) içeren direktifler sayesinde değişkenlerin değerleri okunabilir ya da
bu değişkenlere yeni bir değer atanabilir.
Özel MIB değişkenleri kullanılarak SNMP aracıları köprü, ağ geçidi ve yönlendirici
gibi birçok özel cihaz üzerinde çalışabilir. Bu özel değişken tanımlarının yazımında
ASN.1 kullanılır ve bu sayede istemci üzerinde çalışan programlar bu MIB değişkenleri
hakkında bilgi edinirler.
2.4.1
SNMP ana komutları
Yönetilen aygıtlar aşağıdaki dört SNMP komutu ile izlenir ve kontrol edilir:
”read (okuma)” komutu NMS tarafından cihazları izlemek için kullanılır. NMS, bu
cihazdan gelen cevapları kendi içinde yorumlar.
”write (yazma)” komutu NMS tarafından cihazları kontrol etmek için kullanılır. Bu
sayede cihaz üzerinde bir ayar değiştirilebilir
”trap (yakalama)” komutu yönetilen aygıt tarafından, meydana gelmiş kayda değer
değişiklikleri NMS e bildirmek için kullanılır. Trap mesajları UDP 162. port üzerinden
gönderilir
“traversal (gezici)” işlemler ise NMS tarafından, yönetilen aygıtın hangi değişkenleri
MIB sinde barındırdığını öğrenmek için ya da ardışık bir şekilde tablolardan veri almak
için kullanılır. Örnek olarak yönlendirme tablo bilgileri verilebilir.
2.4.2
SNMP sürümleri
Günümüzde kullanılmakta olan 3 SNMP sürümü bulunmaktadır.
42
2.4.2.1 SNMPv1
1990 yılında Case ve diğerleri RFC 1157’de SNMPv1’i tanımlamışlardır. SNMPv1
UDP, IP, CLNS (Bağlantısız Ağ Servisi - Connectionless Network Service), DDP
(Datagram Gönderim Protokolü (Datagram Delivery Protocol) ve IPX (Ağlararası Paket
Değişimi - Internetwork Packet Exchange) protokolleri üzerinde çalışabilir. SNMP
özetle bir sorgu-cevap protokolüdür ve bu işlem, GetNext, Set ve Trap protokol
işlemleri aracılığı ile olmaktadır. Get, NMS tarafından bir ya da daha fazla nesne
bilgisini almak için kullanılır. Eğer yönetilen aygıt üzerinde çalışan aracı, istenen
verilerin hepsini cevaplayamıyor ise NMS’e bir cevap yollamaz. GetNext işlemi tabloda
ya da aracı listesindeki bir sonraki değeri almak için kullanılan işlemdir. Set işlemi ile
yönetilen aygıtın MIB’i içindeki değerler değiştirilebilir. Trap işlemi ise NMS’e
yönetilen aygıt tarafından, meydana gelmiş kayda değer değişiklikleri bildirmek için
kullanılır.
2.4.2.2 SNMPv2
SNMPv2 için SNMPv1’in evrimleşmiş hali de denebilir. 1993 yılında Case ve diğerleri
tarafından ortaya çıkarılmış bir protokoldür. SNMPv2 ile bazı ek protokol işlemleri
tanımlanmıştır. Get, GetNext ve Set işlemleri SNMPv1 ile aynı olmasına rağmen
SNMPv2 de Trap işlemi SNMPv1’e göre daha farklı bir formattadır.
SNMPv2, SNMPv1’e göre iki yeni protokol işlemi daha içermektedir. GetBulk işlemi
ile NMS’e büyük miktarda veri yollamak mümkündür. Eğer istenen veri bir paket
boyutundan fazla ise aracı tarafından art arda birkaç paket yollanır. Inform işlemi ise bir
NMS’in Trap mesajlarını ağdaki başka bir NMS’e yollayabilmesi için kullanılır.
SNMPv1’den farklı olarak eğer aracı istenen değerlerin hepsini sağlayamıyorsa cevap
vermemek yerine sağlayabildiği cevapları NMS’e yollar.
2.4.2.3 SNMPv3
SMNPv3, SNMPv2c’de iptal edilen güvenlik geliştirmelerini içerir. Sürüm 3 mesajları
güvenli olmayan, doğrulanmış fakat gizli olmayan, ya da doğrulanmış ve gizli
formatlarını kullanabilirler. Doğrulanmış-gizli olmayan tipte doğrulama zaman
43
etiketleriyle ve derleme ile sağlanır. Doğrulanmış-gizli’de ise tüm mesaj şifrelenir
(Harrington vd. 1998).
Çizelge 2.5 SNMP sürümleri karşılaştırması
SNMPv1
SNMPv2
SNMP v3
Ek protokol
işlemleri
Yok
Var
Var
Güvenlik ve
uzaktan
yapılandırma
Yok
Yok
Var
Erişim kontrolü
Yok
Yok
Var
MD5, DES, and
SHA encryption
Yok
Yok
Var
2.4.3
SNMP uyumluluk yöntemleri
SNMPv1 ile SNMPv2 arasındaki PDU (Protokol Veri Birimi – Protocol Data Unit) ve
işlem farklılıklarının üstesinden gelebilmek için Vekil Aracısı (Proxy Agent) ya da
ikidilli NMS kullanılabilir.
2.4.3.1 Vekil aracısı
Cihazlar üzerinde bulunan SNMP aracıları sürümlerine göre farklı bilgiler elde ederler.
Bu bilgilerin sürümler arasında dönüşümünü yapmak için bütün sürümler ile uyumlu
çalışabilen aracıdır.
Bir SNMPv2 aracı SNMPv2 mesajlarını SNMPv1 haline dönüştürme işini yapar. Bu
işlem şöyle gerçekleşir:
SNMPv2 NMS, SNMPv1 cihaz için bir işlem oluşturur.
NMS bilgiyi SNMPv2 Vekil Aracıya gönderir.
Vekil Aracısı ise Get, GetNext, ve Set işlemlerini, üzerinde değişiklik yapmadan olduğu
gibi SNMPv1 aracıya yollar.
GetBulk işlemleri Vekil Aracısı tarafından GetNext işlemlerine dönüştürülerek
SNMPv1 aracıya yollanır.
44
Yine aynı şekilde SNMPv1 aracıdan alınan Trap işlemleri de Vekil Aracısı tarafından
SNMPv2 Trap işlemlerine dönüştürülerek NMS’e iletilir.
2.4.3.2 Đkidilli NMS
Đkidilli sistemler hem SNMPv1 hem de SNMPv2 yi desteklerler. Bu işlem için ilk önce
Đkidilli NMS in yönetim kısmı aracı ile iletişim kurmalıdır. Daha sonra NMS
veritabanına bakarak aracının SNMPv1 veya SNMPv2 desteklediğine karar verir. Bu
işlemden sonra NMS, aracıya anlayacağı sürümde işlemleri gönderir.
2.4.4
SNMP’nin avantaj ve dezavantajları
Đlginçtir ki ne RFC’lerde ne de başka kaynaklarda SNMP’nin neden “ping”, “rsh”,
“netstat” gibi bazı diğer uygulamalardan daha kullanışlı olduğu açıklanamamıştır. Fakat
günümüzde SNMP yönetim programı üreten firmalar geleneksel otomasyona bağlanmış
işlemler yerine grafik ara yüzlü, tek bir fare hareketiyle konfigüre edilebilen yazılımlara
ağırlık vermişlerdir, bu yüzden de SNMP günümüzde daha kullanışlı bir hale gelmiştir.
SNMP deki güvenlik sorunları yüzünden kötü niyetli kişiler tarafından SNMP ile
yönetilebilen cihazlarda değişiklik yapılabilir. SNMP mesajlarında topluluk adı denilen
kısım düz yazı olarak gönderilir. Herhangi bir dinleyici (sniffer) ile bu topluluk adları
kolaylıkla öğrenilebilir.
SNMPv2 de bir kodlama işlemi yapılmaya çalışıldıysa da
1990’ların sonuna doğru bu engel de kolaylıkla aşılabilir hale gelmiştir. SNMPv3 de ise
bu daha güvenli bir hale gelmiştir.
SNMP istekleri ve gelen cevaplar arasında bir gecikme olmaktadır. Yani anlık bir
izleme pek mümkün değildir. Eğer izlenen cihaz yerel ağ üzerinde ise bu gecikmenin
önemsenmeyecek kadar düşük olacağı öngörülebildiği gibi eğer arada birkaç hop var ise
ve büyük miktarlarda veri toplanıyorsa SNMP işlemleri UDP üzerinden yapıldığından
bu konuda biraz sıkıntı yaşanabilir.
2.4.5
SNMP standardı
SNMP ye birçok yönden bakılabilir. Bu bakış açılarından biri de SNMP’yi üç farklı
standardın birleşimidir:
45
Mesaj Formatı: SNMP, UDP mesaj formatını kullanan bir standart iletişim protokoldür.
Yönetilen Nesne Dizileri: SNMP, “SNMP Objects” adı verilen ve bir cihazdan sorgular
sayesinde alınabilen standart değerler bütünüdür. Bu standart özellikle TCP, IP, UDP ve
cihaz ara yüzlerini izlemede kullanılan değişkenleri içerir. Her değişkenin kendine özgü
bir adı ve aynı şekilde nümerik bir gösterimi vardır.
Nesne Ekleme Yöntemi: Standart nesnelere ilave olarak cihaza göre spesifik
değişkenlerin oluşturulabilmesi SNMP’nin popüler olmasının tek nedeni olarak kabul
edilebilecek bir özelliktir.
2.4.5.1 Mesaj formatı
Dört çeşit SNMP mesajı vardır:
Get: Bu tip mesaj formatı ile cihazın performans ve durum bilgilerine ulaşılabilir.
Cihaza giriş yapılmadığı veya bir TCP bağlantısı kurulmadığı için veriler alınırken diğer
yöntemlere göre daha az işlemci gücüne ihtiyaç duyulacağı açıktır.
GetNext: Bu tip mesaj formatı ile cihaz üzerindeki değişkenlerin adları ve değerlerini
öğrenmek için bütün değerler tespit edilir. Bu işlem ise ilk SNMP nesnesinin alınmasını
takiben diğer nesnelerin, ta ki en son nesne bilgisi alınıp da bütün nesnelerin tespit
edildiğini belirten bir hata mesajı alınana kadar “get-next” adı verilen işlemle tekrar
edilmesi ile yapılır.
Set: Bu tip mesaj formatı ile ara yüzleri devre dışı bırakma, kullanıcıların bağlantılarını
koparma, kayıtları sıfırlama gibi işlemler yapılır. Bu da ağ cihazlarını SNMP üzerinden
kontrol etme imkanı sağlar.
Trap: Bu tip mesaj formatı ise cihazda herhangi bir problem olduğunda aracı tarafından
istemciyi haberdar etmek amacıyla asenkron olarak gönderilir. Bunun için cihazların
SNMP trap mesajlarını, SNMP trap bilgilerini alabilen bir ya da daha çok cihaza
yayınlayacak şekilde konfigüre edilmesi ile olabilir.
46
2.4.5.2 Yönetilen nesneler
Standart MIB’nin içinde barındırdığı değerler 1991 yılında McCloghrie ve Rose
tarafından RFC 1213’te tanımlanmıştır. MIB içindeki her değerin kendine özgü bir adı
olmasının yanı sıra bir de sayısal gösterimi vardır. Örneğin “sysUpTime” değişkeninin
sayısal gösterimi 1.3.6.1.2.1.1.3.0 dır.
2.4.5.3 Nesne ekleme yöntemi
Bu yöntem ile yeni bir MIB derlenirken yeni nesneler eklenebilir. Bu nesne tanımları
ASN.1 yazım biçimine uymalıdır. SNMP çalıştırılan bir cihazın MIB’i sabittir, herhangi
bir ekleme ya da modifikasyon yapılamaz. Sadece yönetim yazılımının MIB’i
değiştirilebilir (McCloghrie ve Rose 1990).
2.4.6
MIB
SNMP’nin efektif kullanımı için okunan ve değiştirilebilen nesnelerin bulunduğu
MIB’in ayrıntılıca bilinmesi gerekmektedir.
MIB, tıpkı bir diskteki dizinlerin oluşturduğu yapı gibi ağaç biçiminde bir tasarıma
sahiptir. En üst seviyede ISO “internet” bulunur ve 4 kola ayrılır. “mgmt” kolu bütün ağ
cihazlarında bulunan standart nesneleri, “private” kolu ise üretici firmanın özel
nesnelerinin bulunduğu bölgedir. Bunlardan başka “experimental” ve “directory” adlı
kollar da vardır, fakat anlamlı veri ya da nesnelerden yoksun bölgelerdir (Şekil 2.22).
47
Şekil 2.18 MIB ağaç yapısı
Yukarıda anlatılan ağaç yapısı SNMP için olmazsa olmaz bir parça olmasına karşın,
bununla beraber en önemli kısımlar olarak yapraklar olarak da tabir edilen ve cihazın
yönetimi ile ilgili bilgileri sağlayan kısımlar vardır. Genel olarak bu yapraklar iki
kısımda incelenebilir (McCloghrie ve Rose 1988).
2.4.6.1 Ayrık MIB nesneleri
Birçok MIB nesnesi ayrık biçimdedir. MIB nesnesinin ayrık biçimde olması
kullanıcının sadece nesne adını bilmesini gerektirir. Genellikle bu nesneler ağ cihazının
performansı hakkında kısmi bilgi vermek için oluşturulan özet değerlerdir. Uzantıları
aksi belirtilmedikçe “.0” olarak kabul edilebilir.
2.4.6.2 Tablo üzerinde MIB nesneleri
SNMP tabloları, diziler halinde olan nesneleri tutar. Örnek olarak standart bir nesne
olan ve ara yüzlerin tanım bilgilerinin bulunduğu “ifDescr” nesnesi cihaz üzerindeki her
ara yüz için bir değişken bulundurur.
2.4.6.3 MIB nesne tipleri
MIB nesne tipleri birkaç çeşittir. Bunlardan başlıcalar aşağıda tanımlanmıştır:
48
Text Type: “DisplayString” olarak tanımlanan nesnelerdir. Maksimum 256 karakter
boyutunda olmalıdır. “sysDescr”, “ifDescr” bu tip nesnelere örnektir.
Counter Type: “Counter” olarak tanımlanan ve sadece artan nesnelerdir. Bu nesne tipi
MIB de en çok bulunan nesne tipidir. Bu nesneler maksimum değerlerine kadar artabilir
ve asla sıfırdan düşük olamaz “ipInReceives”, “snmpInPkts” bu tip nesnelere örnektir.
Gauge Type: “Gauge” olarak tanımlanan ve artıp azalabilen numerik nesnelerdir.
Standart MIB içerisinde nadir bulunur. “tcpCurrEstab” bu tip nesnelere örnektir.
Integer Type: “Integer” olarak tanımlanan ve hem pozitif hem de negatif değerler
alabilen nesne tipleridir. Her ne kadar Gauge ve Counter tipleri bu tip nesnelerin
yerlerini almışsa da bazı firmaların “private” MIB lerinin içinde bulunabilirler.
EnumVal Type: “Enumerated Value” olarak tanımlanan ve bir yazıyı bir sayı ile eşleyen
nesne tipidir. Bu nesne tipi de standart MIB de çokça bulunur. Genel anlamda biçimi
yazı(no) şeklindedir. Örnek olarak “ifAdminStatus” nesnesindeki “up(1)”, “down(2)”,
“testing(3)” değerler verilebilir.
Time Type: “TimeTicks” olarak tanımlanan ve geçen süreyi gösteren nesnelerdir.
Hassasiyetleri saniyenin 1/100 ü kadardır. HH:MM:SS:hh biçimindedir. “sysUpTime”
nesnesi buna örnek olarak verilebilir.
Object Type: “Object” olarak tanımlanan ve başka bir SNMP nesnesinin tanımlama
bilgisini içeren nesnelerdir. Eğer obje nesnesi kullanılarak MIB derlenirse eski
değerinin yerinde obje nesnesinin değeri görülecektir. “sysObjectID” bu tür nesnelere
örnektir.
IPAddr Type: “IP address” olarak tanımlanan ve ağ cihazının IP bilgilerini tutan
nesnelerdir. “ipRouteDest”, “ipRouteNextHop”, “ipRouteMask” bu tip nesnelere
örnektir.
PhysAd Type: “Physical Address” olarak tanımlanan ve MAC adreslerinin tutulduğu
nesnelerdir. “hex:” ön eki ile kullanılır. “ifPhysAddress” bu tip nesnelere örnektir.
49
String Type: “String” olarak tanımlanırlar. Eğer sadece ASCII karakterlerden oluşuyor
ise yönetim programları bu nesneleri “text string” olarak gösterirler. Yoksa başına
“hex:” ön eki getirilerek gösterilir. Oek rastlanılan bir nesne tipi olmamasına rağmen
üretici firmalar tarafından MIB nin “private” kolunda tanımlanmış olabilirler.
Table Type: Tablo girdilerini tutarlar. Bu nesnelerde tablo nesnelerinin bulunduğu
“Entry” klasörleri tutulur.
Branch Type: MIB nin diğer dallarının, tablolarının ve ayrık nesnelerinin bilgisi tutulur.
2.4.6.4 MIB nesne erişim seviyeleri
Her SNMP nesnesinde “read-only (salt-okunur)” “read-write (okuma-yazma)” “writeonly (salt-yazılır)” erişim seviyelerinden biri tanımlıdır.
Her nesne için eğer okuma-yazma işlemi yapılmak isteniyor ise “community name
(topluluk adı)” adı verilen değerin bilinmesi şarttır. Bu değer sistem yöneticisi
tarafından atanır ve bir bakıma şifre görevi görür. Ortak görüş bu “community
name”lere anlaşılması güç değerlerin atanması ile SNMP yi diğer kullanıcıların
erişimine kapatmaktır.
2.4.6.5 MIB nesneleri
Örnek bazı MIB nesne değerleri Çizelge 2.6’da verilmiştir.
Çizelge 2.6 Örnek bazı MIB nesne değerleri
MIB Değişkeni
ifInOctets
ifInUcastPkts
ifInNUcastPkts
ifOutOctets
ifOutUcastPkts
ifOutNUcastPkts
ifAdminStatus
ifOperStatus
ifAdminStatus
ifOperStatus
ifLastChange
ifInUcastPkts
ifInErrors
ifInDiscards
ifOutUcastPkts
OID
1.3.6.1.2.1.2.2.1.10
1.3.6.1.2.1.2.2.1.11
1.3.6.1.2.1.2.2.1.12
1.3.6.1.2.1.2.2.1.16
1.3.6.1.2.1.2.2.1.17
1.3.6.1.2.1.2.2.1.18
1.3.6.1.2.1.2.2.1.7
1.3.6.1.2.1.2.2.1.8
1.3.6.1.2.1.2.2.1.7
1.3.6.1.2.1.2.2.1.8
1.3.6.1.2.1.2.2.1.9
1.3.6.1.2.1.2.2.1.11
1.3.6.1.2.1.2.2.1.14
1.3.6.1.2.1.2.2.1.13
1.3.6.1.2.1.2.2.1.17
50
Çizelge 2.7 (devam)
ifOutErrors
ifOutDiscards
sysUpTime
1.3.6.1.2.1.2.2.1.20
1.3.6.1.2.1.2.2.1.19
1.3.6.1.2.1.1.3
51
3.
3.1
MATERYAL VE YÖNTEM
Materyal
Paket anahtarlamalı ağların geçmişi 30–40 yıl öncesine dayanmakla birlikte bu teknoloji
çok hızlı bir şekilde gelişmiştir. Bu teknolojilerin bazıları günümüz hız ve kapasite
ihtiyaçlarını
karşılayamayacak
kapasitede
olduklarından
ses
iletimine
adapte
edilememişlerdir. Ses iletiminde en çok kullanılan paket anahtarlamalı ağ IP ağıdır.
VoIP’i yerel ağ (LAN) üzerinden kullanırken genellikle büyük miktarda kullanılabilir
hat kapasitesi vardır ve gönderme alma arasındaki gecikme çok düşüktür. Yerel ağda
VoIP sorunsuzca kullanılabilir. Ama geniş alan ağı (WAN) kullanıldığında -örneğin
Internet- tıkanıklık ve gecikme sorunları oluşabilir. LAN üzerindeki gecikme genellikle
çok düşük olsa da WAN’da olan gecikme çok artarsa konuşma bir şekilde
gerçekleşemeyecek veya anlaşılamaz hale gelecektir. Diğer bir sorun ise konuşma
sinyalinin kalitesidir. Belli hatlarda yoğun kullanım olduğunda paketler kaybolabilir. Bu
kayıp paketler konuşma sinyalinde kesilmelere sebep olur. Bu kesilmeler de, yeterince
büyük oldukları zaman, konuşmayı bozabilirler. Hattın yoğun kullanımına VoIP
uygulaması da neden olabilir. Bu yoğunluğu azaltmak için birçok VoIP uygulaması
sıkıştırma teknikleri kullanırlar. Sıkıştırma, çoğu zaman sinyalin kötüleşmesini sağlar.
Bu durum dinleyici de rahatsızlığa neden olabilir ama sıkıştırma oranının az olması
durumunda telefon kalitesine ulaşılabilinir.
Telefon kalitesine ulaşmak için ağ üzerinde bir takım kontroller kullanılması
gerekebilir. QoS bu servislerin genel adıdır. Tüm yönlendiricilerde bu tip öncelikler
ayarlanılabilinirse, gerçek zamanlı verinin az gecikmeyle teslim edilebilmesi
sağlanabilinir. Bu yaklaşımın ana avantajı ek bir protokol kullanımına ihtiyaç
duyulmamasıdır. Yapılması gereken, verinin akış yönündeki bütün yönlendiricilerin,
paketlerin önceliklerini hesaba katacak şekilde ayarlanmasıdır. Đnternet üzerinde
bulunan bütün yönlendiriciler de bu ayarlamaların yapılmasını sağlamak mümkün
olmayabilir. Bir şekilde bu yönlendiriciler de bu ayar yapılmış olsa bile, bu
mekanizmalar sadece daha iyi bir hizmet vermek amacındadır, garanti veremezler.
Örneğin, tüm ağ yüksek öncelikli trafikle doluysa kalite hala düşük olacaktır.
52
Tıkanıklık her ağda olabilecek doğal bir olgudur. Ağdaki her kaynağın belli bir
kapasitesi vardır. Eğer bu kapasite o anda oluşan isteklere cevap veremiyorsa, tıkanıklık
oluşacaktır. Ağdaki temel kaynaklar tamponlar, gönderim hat kapasitesi ve işlemci
zamanıdır. Hat kapasitesi ağın en önemli bileşenidir ve hat kapasitesinin yetmemesi
durumu tıkanıklığın en temel halidir.
Tez araştırması sırasında noktadan noktaya WAN bağlantıları için bir tıkanıklık bildirim
mekanizması üzerinde durulmuştur. Kurum ya da kuruluşların, farklı yerlerdeki kısıtlı
hat kapasitesine sahip birimleri arasında, VoIP uygulaması yapılması gerekebilir. Bu
durum karşısında gerçek zamanlı trafik, tıkanıklık nedeniyle uygulanamaz hale
gelebilir. Hat kullanım grafiklerini oluşturmak için MRTG yazılımı kullanılmıştır.
MRTG yazılımı SNMP kullanarak grafikleri oluşturan bir programdır. MRTG,
http://people.ee.ethz.ch/~oetiker/webtools/mrtg/
adresinden
indirilmiştir.
SNMP
kullanımı yönlendiricilerde çok fazla işlemci gücüne ihtiyaç duymazlar. Özellikle
“snmpget” cihaza herhangi bir bağlantı yapmayacağı için tez aşamasında bu özellik
üzerinde durulmuştur. Noktadan noktaya bağlantı yapılmış merkezler arasındaki
yönlendiriciler de SNMP ile trafik akışı gözlemlenmeye çalışılmıştır. Kullanılabilir
SNMP kütüphaneleri http://www.net-snmp.org/ adresinden indirilmiştir. Açık kaynak
koduna sahip NETSNMP’de gerekli değişiklikler yapılarak anlık olarak hat kullanımı
tespit edilmeye çalışılmıştır. Linux işletim sisteminde çalışan, ANSI C ile yazılmış bir
uygulama geliştirilmiştir. Ankara Üniversitesi ağında bulunan, kısıtlı hat kapasitesine
sahip Ankara Üniversitesi Geliştirme Vakfı Okullarının ağ trafik bilgisi anlık olarak
alınmaya çalışılmıştır.
Daha sonra elde edilen bilgiler, adaptif hızlarda çalışmakta olan VoIP uygulamasında
(Güler 2004) ihtiyaç duyulan WSOLA (Dalga Şekli Benzerlikli Örtüşmeli EklemeWaveform Similarity Overlap Add) faktörü olarak sisteme entegre edilmiştir. Örnek
yapı içerisinde yer alan G.729 kodeği www.voiceage.com adresinden form doldurularak
indirilmiştir.
Sistemlerden elde edilen ses dosyasının kalitesini ölçmek için en çok kullanılan ve öznel
bir yöntem olan MOS (Ortalama Fikir Skoru - Mean Opinion Score) kullanılmıştır. Elde
edilen puanların istatistiki anlamlılığı, SPSS (Sosyal Bilimler için Đstatistikî Paketler Statistical Package for the Social Sciences) kullanılarak test edilmeye çalışılmıştır.
53
3.2
3.2.1
Yöntem
SNMP ile hat kullanımının gözlenmesi
Ankara Üniversitesi omurgasında yer alan Ankara Üniversitesi Geliştirme Vakfı
Okullarının hat kullanım grafikleri gün, hafta, ay ve yıl olarak MRTG yazılımı ile
alınmıştır. Örnek bir gün grafiği Şekil 3.1’de görülmektedir.
Şekil 3.1 Ankara Üniversitesi Geliştirme Vakfı Okulları hat kullanımı
Grafikten de görüleceği üzere hat kullanımı mesai saatlerinde artmakta ve 128 kbps
kapasiteye sahip bağlantıda 124 kbps’e kadar bir kullanım oranı ortaya çıkmaktadır. Bu
gibi hat kullanımına sahip birimler de gün içinde bir VoIP uygulaması kullanmak,
VoIP’e ait avantajları yok edebilmektedir.
3.2.2
SNMP ile hat kullanımı hesabı
Kullanımın nasıl hesaplanacağı, ölçmek istenilen verinin nasıl sunulduğuna bağlıdır. Ağ
kullanımı için yönlendirici üzerindeki ara yüzlerden geçen veri temel ölçüdür.
Kullanımı tespit edilmek istenilen bağlantının tek yönlü ya da çift yönlü olmasına bağlı
olarak, kullanılacak ölçme metodu değişecektir. Paylaşılmış LAN bağlantıları tek
yönlüdür. WAN bağlantıları ise çift yönlüdür. Bağlantı noktadan noktayadır ve her iki
cihaz da bağlantıyı paylaşan tek bir cihaz daha olduğunu bildiği için aynı zamanda
iletim ve alım yapabilir. MIB II değişkenleri sayaç olarak tutulduğu için iki sorgu
döngüsü alınmalıdır ve bu değerlerin farkları hesaplanmalıdır. Değer farkları nedeniyle
denklemde delta kullanılmıştır.
Formüllerde kullanılan değişkenler şunlardır:
54
∆ifInOctets: Gelen trafiğin sekizlik olarak belirtildiği, SNMP ifInOctets nesnesini
toplayan iki sorgu döngüsü arasındaki farktır.
∆ifOutOctets: Giden trafiğin sekizlik olarak belirtildiği, SNMP ifOutOctets nesnesini
toplayan iki sorgu döngüsü arasındaki farktır.
ifSpeed: SNMP ifSpeed nesnesinde belirtilen, ara yüzün veri hızıdır.
ifSpeed, WAN ara yüzünün hızını tam olarak yansıtmayabilir. Tek yönlü ortamlarda ara
yüz kullanımını hesaplamak için Eşitlik (3.1) kullanılır. ;
(∆ifInOctets + ∆ifOutOctets) x 8 x 100 / ((∆zaman) x ifSpeed)
(3.1)
Çift yönlü ortamlar için bu hesap daha karmaşıktır. Karmaşayı azaltmak için düşünülen
sistem tek yönlü olarak tasarlamıştır.
Çift yönlü bağlantılarda kullanım yüzdesini bulmak için, ara yüzün hat kullanımını
hesaplarken giriş ve çıkış değerlerinin yüksek olanının tercih edildiği formül
kullanılmalıdır.
Maks(∆ifInOctets,∆ifOutOctets) x 8 x 100 / ((∆zaman) x ifSpeed)
(3.2)
Eşitlik (3.2)’de maks(x,y) x ve y değişkenlerinden nicelik olarak büyük olanın
seçilmesini ifade etmektedir.
Fakat bu metot düşük değere sahip olan yönün kullanımını dikkate almaz ve eksik
sonuç verir. Bu sorunu gidermenin yolu giriş ve çıkış kullanımını ayrı ayrı ölçmektir:
Giriş kullanımı = ∆ifInOctets x 8 x 100 / ((∆zaman) x ifSpeed)
(3.3)
Çıkış kullanımı = ∆ifOutOctets x 8 x 100 / ((∆zaman) x ifSpeed)
(3.4)
Eşitlik (3.3) ve (3.4), Eşitlik (3.2)’nin basitleştirilmiş halleri olup, protokolle ilişkili ek
yük göz önünde bulundurulmamıştır.
55
3.2.3
SNMP ile kullanılan hat kapasitesini hesaplayan program
Program yazımında NETSNMP kütüphaneleri ve örnek programları kullanılmıştır.
SNMP ile Hat Kullanımı Hesabı Bölüm 3.2.2’deki gibidir. Yapılan çalışmada bu
yöntem hesaplama metodu olarak kullanılmıştır. ifInOctets bilgisi cihazın çalışmaya
başladığı andan itibaren geliş ve gidiş yönündeki kullanım oranını bayt cinsinden
tutmaktadır. Bu nedenle iki kez ölçüm alınmıştır. Arada geçen süre, yine cihaz üzerinde
sysUpTime ile cihazın ne kadar süredir açık olduğunu gösteren zaman bilgisi alınmıştır.
Bu bilgi timetick halindedir ve cihazın MIB alanında salise olarak tutulmaktadır.
Program cihaz üzerinden o andaki ifInOctets ve sysUpTime bilgilerini alarak hat
kullanımını ifSpeed bilgisi ile karşılaştırıp kullanılabilecek durumdaki hat kapasitesi
değerini ortaya çıkarmaktadır.
Bu değer Adaptif WSOLA için WSOLA faktörünü oluşturmak da için kullanılmıştır.
3.2.4
Adaptif WSOLA
Sesin sayısallaştırılması ve kodlanması ile ilgili yapılan çalışmalarda birçok farklı kodek
tasarlanmış ve standartlaştırılmıştır. Çeşitli gecikme, bant genişliği ve kalite
ihtiyaçlarına göre bu kodeklerden uygun biri seçilmelidir. Günümüzde ses kodlaması ve
sıkıştırması için yapılan akademik çalışmaların çoğu yeni bir kodek algoritması
oluşturmak yerine, bir konuşma iletimi esnasında ortaya çıkan dinamik ihtiyaçlara göre
kodeklerin veya kullanılan özelliklerin değiştirilmesi üzerinedir. Bu nedenle bu
çalışmalar, Adaptif VoIP (Genelleme yapılacak olursa Adaptif Ses Đletimi) veya VBR
(Variable Bit Rate – Değişken Hızlı) kodek olarak adlandırılmaktadır (Güler 2004).
WSOLA ile yapılandırılmış sistemlerin MOS değerleri diğer sıkıştırma yöntemlerine
göre çok daha başarılıdır (Đlk ve Tuğaç 2005).
3.2.5
G.729
G.729 CELP tabanlı bir kodek standardıdır. Standarda göre kodek girdi olarak 8 Khz
’lik her örneklemenin, 16 bit doğrusal PCM ile kodlandığı ses sinyalini almaktadır.
Aşağıdaki Şekil 3.2’de standartta tanımlanan G.729 kodlayıcısının blok diyagramını
göstermektedir.
56
Tüm CELP kodekleri gibi G.729 standardının kodlayıcısında da senteze göre analiz
(analysis by synthesis) yapılmaktadır. Kodek girdisi olan ses, önişleme bloğu tarafından
ilk önce yüksek geçirgen bir filtreden (microfon DC’sini ve AC şebeke gürültüsünü
filtrelemek için) geçirilir. Bu filtrenin çıktısı diğer tüm işlemlerde girdi olarak
kullanılmaktadır. LPC parametreleri her 10 ms ’lik çerçeve için hesaplanır. Daha sonra
bunlar LSF parametrelerine çevrilerek 18 bit ile vektörel nicemlenir. LPC filtresinin
uyarıcı girdi sinyali her 5 ms ‘lik alt çerçevede uygun adaptif kod tablosu (codebook) ve
sabit kod tablosu kullanılarak (sentez) hesaplanır.
Şekil 3.2 G.729 için kodlayıcı devresi
Bu parametreleri bulmak için orijinal ses ile LPC filtresinin farkından kalan kalıntı
sinyali algısal ağırlık filtresinden geçirilir. Daha sonra perde analizi ve sabit kod tablosu
taraması yapılarak uygun perde periyodu, sabit kod ve kazançları hesaplanır. Adaptif
57
kod tablosu perde periyodu ve kazancına göre hesaplanmaktadır. Perde periyodu ilk alt
çerçeve için 8 bit ikinci alt çerçeve için 5 bit ile kodlanmaktadır. Sabit kod tablosu her
iki alt çerçeve için 13 bit, nabız (pulse) işaretleri 4 bit ve kazançları 7 bit ile
kodlanmaktadır. 1 bit de perde periyodu hata paritesi olarak kullanıldığı için her çerçeve
toplam 80 bit ile kodlanır.
G.729 için kod çözücü devresi (sentez) ise oldukça basittir (Şekil 3.3).
Şekil 3.3 G.729 sentez devresi
Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi LSF parametrelerinden elde edilen LP katsayıları
kısa zaman filtresinde kullanılmaktadır. Perde periyodu ve kazancı adaptif kod
tablosunu oluşturmakta, sabit kod tablosu ve kazancı ile birlikte LP filtresini
uyarmaktadır. En son sentezlenen çıktı son bir yüksek geçirgen filtreden geçirilerek ses
oluşturulmaktadır (Anonim 1996).
3.2.6
Sesin kalitesini değerlendirme
Ses iletişiminde, örneğin Internet telefonunda, MOS (ortalama fikir skoru - Mean
Opinion Score), devrenin hedef ucundaki insan sesinin kalitesinin bir ölçütüdür. Şema,
sistem performansına dair nicel bir gösterge elde etmek için matematiksel olarak
ortalanmış öznel testleri (opinionated sources) kullanır.
Kodekler, ses iletişiminde hat kapasitesini koruma eğilimli oldukları için, genellikle
sıkıştırma/açma (codec - compressor/decompressor) sistemleri ve DSP (Sayısal Sinyal
Đşleme-Digital Signal Processing) kullanırlar. Aynı zamanda sesin gerçekliğini de
bozmaktadırlar. En iyi kodekler sinyali en az seviyede bozarak, hat kapasitesini en iyi
58
koruyanlardır. Hat kullanımı laboratuar cihazları kullanılarak ölçülebilir, ama ses
kalitesi insan tarafından yorumlanmalıdır.
MOS u analiz etmek için bir kaç dinleyici, ses devresi üzerinden erkek ve kadın
seslendiriciler tarafından okunan cümlelere puan verirler. Dinleyici her bir cümleye şu
şekilde not verir: (1) kötü, (2) zayıf, (3) orta, (4) iyi, (5) pekiyi. MOS tüm tekil notların
aritmetik ortalamasıdır.
3.2.7
Anlamlılık testi
3.2.7.1 Hipotez
Bir durum hakkında ileri sürülen varsayımlardır. Anlamlılık testleri bir hipotezi test
etmek için yapılır. Hipotez, istatistiksel olarak H0 farksızlık hipotezi ve H1 alternatif
hipotez olmak üzere gösterilirler.
Öncelikle H0 hipotezi belirlenir. Bu hipotez farksızlığı esas alır. Đki ortalama arasında
fark yoktur. H1, alternatif hipotez ise farklılık üzerine kurulur.
Bir hipotez kabul veya ret edildiğinde her zaman doğru sonuca varıldığı ya da varılan
kararın doğru olduğu söylenemez. Doğru bir hipotezin yanlışlıkla reddedilmesi veya
yanlış bir hipotezin kabul edilmesi her zaman olasıdır.
3.2.7.2 T testi
Birbirinden bağımsız iki örneklemin ortalamaları arasındaki farkın hangi yönde olduğu
ve farkın önemli olup olmadığının test edilmesinde kullanılır. Örneklem büyüklüğü
30’dan büyük ise z testi, küçük ise t testi hesaplanır.
n: Denek Sayısı, x: Denek tarafından verilen puan olmak üzere, n> 30 için z testi
uygulanılır.
z eşitliği Eşitlik (3.5)’de verilmiştir. Eşitlikte verilen σ∆x= Standart Hata Eşitlik (3.6)’da
verilmiştir.
(3.5)
59
(3.6)
n< 30 için t testi uygulanılır (Eşitlik 3.7). Eşitlikte kullanılan S∆x: Standart Hata Eşitlik
(3.8)’de verilmiştir.
(3.7)
(3.8)
60
4.
ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA
MRTG’de hat grafikleri 5 dakikalık aralar ile alınan sonuçlara dayanmaktadır. Ses
iletimi gibi gerçek zamanlı uygulamalar da bu grafiklerin kullanımı mümkün değildir.
Ses trafiği için 5 dakika oldukça uzun bir süredir. Bu süre içerisinde hat tıkanıklığa
uğramış olabilir. Elde edilen grafiklerden, geçen süre içerisinde tıkanıklık olduğunu
anlamak mümkün olmayacaktır. Bu nedenle tez çalışmasında bu süreyi en aza indirerek
olası tıkanıklık, anlık olarak tespit edilmeye çalışılmıştır. Şekil 4.1’de bu grafik
görülmektedir.
Şekil 4.1 Anlık ağ trafiği
Kullanılan ses sıkıştırma yönetim Adaptif WSOLA ile Şekil 4.2’deki gibi bir düzenek
oluşturulmuştur.
Ses Çıkışı
Şekil 4.2 Tek yönlü trafik için örnek Adaptif WSOLA uygulaması
Bu yapı da Şekil 4.3’de verilen, 8 Khz örnekleme frekansında ve 16 bit/örnek bir ses
61
sinyali kullanılmıştır. SNMP ile alınmış WSOLA faktörü sisteme sıkıştırma parametresi
olarak verilmiştir.
Şekil 4.3 Kullanılan ses dalga şekli
Adaptif WSOLA ile sıkıştırma-açma işleminden sonra oluşan ses dalga şekli Şekil
4.4’deki gibi olmuştur.
Şekil 4.4 Sistemden elde edilen ses dalga şekli
Şekil 4.3 ve 4.4’den görüleceği üzere Adaptif WSOLA ile sıkıştırma-açma işleminden
sonra sinyallerin dalga şeklinde önemli bir fark oluşmamıştır.
62
Daha sonra bu sisteme G.729 kodek eklenmiştir. G.729 kodek günümüzde VoIP için en
yaygın olarak kullanılandır. G.729 eklenmiş yapı Şekil 4.5’de görülmektedir.
Şekil 4.5 Adaptif WSOLA-G.729 kodek sistemi
Şekil 4.3’de gösterilen ses sinyali bu sisteme de uygulanmıştır. Bu yapıdan elde edilen
ses dalga şekli Şekil 4.6’da görülmektedir.
Şekil 4.6 Adaptif WSOLA-G.729 kodek sisteminin ses dalga şekli
Ses sinyallerini dalga şekillerine bakarak analiz etmek mümkün değildir. Bu nedenle ses
kalitesi analiz tekniklerinden olan öznel ses inceleme tekniklerine ihtiyaç vardır. Bu
nedenle; her iki sistemden elde edilen ses dosyaları 21 farklı kişiye dinletilmiş ve elde
edilen ortalama MOS puanları Çizelge 4.1’de gösterilmiştir.
63
Çizelge 4.1 Ortalama MOS puanları
Kullanılan Sistem
Orijinal Ses
Adaptif WSOLA
Adaptif WSOLA + G.729
MOS Puanları
4,72
4,55
3,87
Elde edilen sonuçların istatistiki anlamlılığı için 3 adet değerlendirme yapılmıştır. Đlk
olarak orijinal ses ve Adaptif WSOLA uygulanmış ses verilerine t testi uygulanmıştır.
Orijinal sese verilen puanlar: x
Adaptif WSOLA uygulanmış sese verilen puanlar: y
Ho: µx-µy=0 (Ho: yokluk hipotezi, µ karşılaştırılmak istenen kitle ortalaması)
H : µx-µy≠0 (H : alternatif hipotez)
Ho hipotezi orijinal seslere verilen puanların ortalaması ile Adaptif WSOLA
uygulanmış sese verilen puanların ortalaması arasında fark yoktur. Adaptif WSOLA
uygulanmış ses, orijinal sesten kalite olarak farklı değildir.
Sonuç Çizelge 4.2’de
görülmektedir.
Çizelge 4.2 Orijinal ses ile Adaptif WSOLA uygulanmış seslere ait t testi
Şekilde p=Sig.=0.076 olarak bulunmuştur. Test %95 anlam düzeyinde uygulanmıştır.
α=1-anlam düzeyi=1-0.95=0.05
64
p>α olduğu için Ho hipotezi reddedilemez. Sonuç olarak, Adaptif WSOLA tekniği
kullanılarak elde edilen seslerin kalitesinde bir azalma olduğuna dair yeterli kanıt
bulunamamıştır.
Bir diğer test orijinal ses ile adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses ile
yapılmıştır.
Orijinal sese verilen puanlar: x
Adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen sese verilen puanlar: z
Ho: µx-µz=0, H : µx-µz≠0 hipotezleri kurularak test işlemi yapılmıştır. Ho hipotezinde
orijinal seslere verilen puanların ortalaması ile adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden
elde edilen sese verilen puanların ortalaması arasında fark olmadığını göstermektedir.
Ho hipotezi reddedilmez ise adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses,
orijinal sesten kalite olarak farklı olmayacaktır. Sonuç Çizelge 4.3’de görülmektedir.
Çizelge 4.3 Orijinal ses ile Adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen
seslere ait t testi
p=Sig.=0.000 olduğu için α>p olacaktır. Bu nedenle Ho hipotezi reddedilecektir. Sonuç
olarak adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses orijinal sesten farklıdır.
65
Orijinal ses ile adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses arasında fark
vardır. Bu farkı yaratan sistemin tespit edilmesi için adaptif WSOLA ve adaptif
WSOLA+G.729 sistemlerine de t testi uygulanmıştır.
Adaptif WSOLA uygulanmış sese verilen puanlar: y
Adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen sese verilen puanlar: z
Ho: µy-µz=0, H1: µy-µz≠0 hipotezleri kurularak test işlemi yapılmıştır. Ho hipotezinde
adaptif
WSOLA
uygulanmış
sese
verilen
puanların
ortalaması
ile
adaptif
WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen sese verilen puanların ortalaması arasında
fark olmadığını göstermektedir. Ho hipotezi reddedilmez ise adaptif WSOLA+G.729
düzeneğinden elde edilen ses, adaptif WSOLA uygulanmış sesten kalite olarak farklı
olmayacaktır. Sonuç Çizelge 4.4’de görülmektedir.
Çizelge 4.4 Adaptif WSOLA uygulanmış ses ile Adaptif WSOLA+G.729
düzeneğinden elde edilen seslere ait t testi
p=0.000 ve α=0.05 olduğu için α>p olacaktır. Bu nedenle Ho hipotezi reddedilecektir.
Sonuç olarak adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses, adaptif WSOLA
uygulanmış sesten farklıdır.
66
5.
SONUÇ
WAN uygulamalarında tıkanıklık nedeniyle paket kayıpları oluşabilmekte veya paketler
alıcı tarafına çok geç ulaştığı için sistem tarafından kullanılmadan düşürülebilir. Bu tür
durumlarda ses kodlamasının, veri hızı ihtiyacını tıkanıklığa göre değiştirebilme
yeteneği, büyük esneklik kazandıracaktır. Daha önceden geliştirilen Adaptif WSOLA
yönteminde tıkanıklıklarda konuşma sesi hızlandırılarak hat kullanımı düşürülmüştür.
Burada WSOLA’nın adaptif oluşu WSOLA faktörünün değişimine göre alıcı taraftaki
WSOLA ağırlık penceresinin uzunluğun da değişmesi anlamındadır.
Bu çalışma da noktadan noktaya bir bağlantı ağ olarak alınmıştır. Ağda oluşabilecek
olası tıkanıklık durumlarının Adaptif WSOLA tarafından kullanılması için WSOLA
faktör değerlerini ortaya çıkaran bir SNMP uygulaması geliştirilmiştir. WSOLA
algoritmasının kullanacağı sıkıştırma oranları bu değere göre değişmekte ve hat
kullanımına göre kendini ayarlayabilmektedir. Sisteme ayrıca VoIP uygulamalarında
sıkça kullanılan G.729 kodek dahil edilerek tam bir VoIP uygulaması elde edilmiştir.
Her iki sistem için elde edilen MOS puanları, sistemlerin uygulanmasında, ses kalitesi
olarak başarılı sayılabileceğini göstermiştir.
Yapılan istatistiki testler sonucunda orijinal ses ile adaptif WSOLA uygulanmış ses
arasında herhangi bir kalite farkı bulunamamıştır. Orijinal ses ile adaptif
WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses arasında t testine göre fark vardır. Bu
durum sesin kalite olarak bozulduğunu göstermektedir. Bu bozulmanın kaynağının
G.729 olduğu adaptif WSOLA uygulanmış ses ile adaptif WSOLA+G.729
düzeneğinden elde edilen ses arasında yapılan test ile görülmüştür. Adaptif WSOLA
uygulanmış ses ile adaptif WSOLA+G.729 düzeneğinden elde edilen ses arasında kalite
farkı tespit edilmiştir.
Gelecek çalışma olarak noktadan noktaya uygulanan bu sistemin, birden fazla atlama
noktası olan sistemlere uygulanması düşünülmüştür.
67
KAYNAKLAR
Anonim. 1996. “Coding of Speech at 8 Kbit/s Using CS-ACELP” ITU-T Rec G.729;
44.
Black, U. 2000. Voice over IP. Prentice Hall, 352, United States of America.
Braden, R. Clark, D. and Shenker, S. 1994. Integrated Services in the Internet
Architecture: an Overview. RFC 1633;33.
Braden, R. Zhang, L. Berson, S. Herzog, S. and Jamin, S. 1997. Resource ReSerVation
Protocol (RSVP). RFC 2205; 112.
Case, J. Fedor, M. Schoffstall, M. and Davin, J. 1990. A Simple Network Management
Protocol (SNMP). RFC 1157; 35.
Case, J. McCloghrie, K. Rose, M. and Waldbusser, S. 1993. Textual Conventions for
version 2 of the Simple Network Management Protocol (SNMPv2). RFC 1443;
31
CIP Working Group. 1990. Experimental Internet Stream Protocol, Version 2 (ST-II),
RFC 1190; 147.
Çölkesen, R. 2000. “Ağ TCP/IP Unix”. Papatya Yayıncılık, 240, Đstanbul.
DataBeam
Corporation.
1998.
A
Primer
on
the
H.323
Standard.
http://www.databeam.com/h323/h323primer.html
Delgrossi, L. and Berger, L. 1995. Internet Stream Protocol Version 2 (ST2) Protocol
Specification – Version ST2. RFC 1819; 108.
Filipiak, J. 1991. Real Time Network Management. 446. Amsterdam, North-Holland.
Gerla, M. and Kleinrock, L. 1980. Flow Control: A Comparative Survey. IEEE
Transactions on Communications, Vol.Com–28 no.4, (21); 553–574.
Güler, S. 2004. Paket Anahtarlamalı Ağlar Üzerinden Konuşma Đletme Parametreleri.
Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
68
Harrington, D. Presuhn, R. and Wijnen, B. 1998. An Architecture for Describing SNMP
Management Frameworks. RFC 2261; 56
Đlk, H.G. and Tuğaç, S. 2005. Channel and Source Considerations ofa Bit-Rate
Reduction Technique for a Possible Wireless Communications System’s
Performance Enhancement. IEEE Transactions on Wireless Communications,
Vol 4, NO. 1, (6); 93-99.
Jain, R. 1990. Congestion Control in Computer Networks: Issues and Trends. IEEE
Network Magazine, (6). 24–30
McCloghrie, K. and Rose, M. 1988. Management Information Base for Network
Management of TCP/IP-based internets. RFC 1066; 89.
McCloghrie, K. and Rose, M. 1990. Structure and Identification of Management
Information for TCP/IP-based Internets. RFC 1155; 22.
McCloghrie, K. and Rose, M. 1991. Management Information Base for Network
Management of TCP/IP-based internets: MIB-II. RFC 1213; 70.
Mitzel, D.J. Estrin, D. Shenker, S. and Zhang, L. 1994. An architectural comparison of
ST-II and RSVP. Networking for Global Communications, 13th Proceedings
IEEE, (9); 716 – 725.
Parkhurst, W. 2004. Internet Addressing and Routing First Step. Cisco Press, 474,
United States of America.
Postel, J.(ed.) 1981. Internet Protocol - DARPA Internet Program Protocol
Specification. RFC 791; 45.
Pouzin, L. 1981. Methods, Tools, and Observations on Flow Control in PacketSwitched Data Networks, IEEE Transactions on Communications, Vol.Com-29
no.4 (13); 413–426.
Schulzrinne, H. Casner, S. Frederick, R. and Jacobson, V. 1996. RTP: A Transport
Protocol for Real-Time Applications, RFC1889,
69
Schulzrinne, H. and Rosenberg J. 1998. “A Comparison of SIP and H.323 for Internet
Telefony”, NOSSDAV'98, England
Tanenbaum, A.S. 1996. Computer Networks. Prentice-Hall, 912, United States of
America.
Yang, C. and Reddy, A.V.S. 1995. A Taxonomy for Congestion Control Algorithms in
Packet Switching Networks. IEEE Network Magazine, Vol.9 (5); 41-46
70
ÖZGEÇMĐŞ
Kırıkkale’de 1977 yılında doğdu. Đlk, orta, lise öğrenimini Kırıkkale’de tamamladı.
1996 yılında girdiği Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Elektronik Mühendisliği
Bölümü’nden 2000 yılında Elektronik Mühendisi unvanıyla mezun oldu.
2000 yılında başladığı Ankara Üniversitesi Bilgi Đşlem Daire Başkanlığında Sistem ve
Ağ Mühendisi olarak görev yapmaktadır. 2002 yılında Bilgi Đşlem Daire Başkanlığı
Sistem ve Ağ Grup sorumluğu görevine getirilmiştir. Aynı yıl Ankara Üniversitesi
Sürekli Eğitim Merkezi kapsamında yürütülmekte olan Cisco Networking Academy
Programı bünyesinde eğitmen olarak da görev almaktadır.
71