İnternet protokolü üzerinden ses iletiminde hizmet kalitesinin analizi
Analysis of quality of service for voice over ip
Yazar: ERDEM HALİT HAKİ
Danışman: Y.DOÇ.DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Hizmet kalitesi = Service quality ; Ses iletişimi = Voice communication

Özet:
IP altyapısı kullanılarak ses hizmetlerinin verilmesinin maliyeti, geleneksel PSTN sistemininmaliyetinden çok daha düşüktür. Bu durum, IP teknolojisini kullanarak ses hizmetleri satanyeni tip operatörlerin ortaya çıkmaya başlamasını sağlamış, bu da son kullanıcılar için dahageniş bir operatör seçme yelpazesi sunmuştur. Bununla birlikte kullanıcılar, PSTN sistemininsağladığı ses kalitesine yakın kalitede ses hizmeti almaya devam etmek istemişlerdir.Günümüzde IP kullanılarak verilen ses hizmetleri düşük maliyetle yüksek hizmet kalitesisunmaya odaklanmıştır.Ses kalitesi, IP altyapısı kullanıldığında özellikle yoğun saatlerde değişkenlikgösterebilmektedir. Bu nedenle, hedeflenen kalitede ses iletimini sağlayabilmek için halihazırda kullanılan veri ağında bazı değişikliklerin yapılması gerekebilir. Sabit kalite garantisisunmak yıllardır araştırmacıların uğraştığı bir konu iken şimdi sektörün aşması gereken birkonu olarak önümüze çıkmaktadır. Çok kullanıcılı paket anahtarlamalı ağlar kullanılırken seskalitesinin düzensizlik göstermesi temel bir problemdir. Kısa süreli beklenmedikyüklenmeler, ağ performansının garanti edilememesi, uç sistemlerin kontrolününkaybedilmesi ve ses kalitesinin sağlanamaması VoIP'i başarıyla gerçekleştirilebilmesi zorlubir uygulama yapmaktadır.Bu tez, internet protokolü üzerinden ses iletişiminde hizmet kalitesinin geliştirilmesi içinkullanılan yöntemlerin irdelenmesini amaçlamıştır. Tezin birinci bölümünde VoIP sistemi vebu sistemin karşı karşıya olduğu problemler kısaca açıklanarak diğer VoX teknolojileri ilekarşılaştırması yapılmıştır. İkinci bölüm, VoIP'in tarihsel gelişimini ve bu sistemingünümüzde hangi protokoller üzerinde çalıştığını detaylarıyla ele almıştır. Bu bölümde aynızamanda en popüler iki sinyalleşme protokolü olan SIP ve H.323 de incelenmiştir. Tezinüçüncü bölümünde hizmet kalitesi kavramı açıklanarak, bant genişliği, gecikme, gecikmefarklılığı (jitter) ve paket kaybı konularında kullanılabilecek hizmet kalitesi tekniklerisıralanmıştır. Ayrıca hizmet kalitesinin donanım veya yazılım ile sağlanmasının arasındakifarklara değinilmiştir. Son bölümde iki farklı uygulama bulunmaktadır. İlk uygulamada,çeşitli parametrelere göre hattın hizmet kalitesinin VoIP için uygun olup olmadığına kararveren basit bir Java uygulaması yapılmıştır. İkinci uygulamada, gerçek zamanlı ses, ftp, httpve icmp trafiği yaratmak için Cisco IAD 2431 8FXS gateway'lerin, dizüstü bilgisayarların veanalog telefonların kullanıldığı gerçek ortam koşullarına sahip bir test ortamı yaratılmıştır. Buortamda sıkıştırma, kuyruklama, çağrı izin kontrolü ve rasgele erken tespit tekniklerikullanılmış ve bu tekniklerin ses kalitesine etkileri incelenmiştir. Uygulamalarda TOSbyte'ının DSCP bitlerinin dikkate alındığı ayrık sevisler (DiffServ) yaklaşımı kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: IP üzerinden ses iletimi, VoIP, hizmet kalitesi, QoS

Abstract:
The cost of providing and running voice services using an IP infrastructure is considerablyless than a traditional public exchange system. Therefore, new types of operators selling voiceservices are emerging that use IP technology, allowing a broader choice of operators for endusers. Users however, would like to receive voice quality akin to that provided by thetraditional telephony network. Voice services using IP in service today, focus on lower costand high service quality.The voice quality can be variable when using the IP infrastructure, especially in peak hours.Therefore, to achieve our goal of good quality audio communication, some changes might beneeded to the ubiquitous Network. Providing strict quality guarantees has plagued researchersfor many years and now industry is facing the same challenges. The degradation of voicequality which can occur when using a multi-user packet switched network is the fundamentalproblem. Unpredictable short term loads, lack of guarantees on network performance, lack ofcontrol over the end systems and stringent requirements on the voice quality make VoIP achallenging application to realize successfully.This thesis proposes and investigates methods to improve quality of voice communicationover the Internet Protocol. In the first part of thesis, VoIP system and it?s problems areintroduced briefly and compared with VoX technologies. In the second part, historicalprogress of VoIP and it?s protocols are taken up. SIP and H.323, which are most popularsignaling protocols in IP telephony, are also covered on this section. In the third part, Qualityof Services concept is explained and various QoS techniques used for bandwidth, delay, jitterand packet loss are given. Performance differences between hardware based QoS andsoftware based QoS are also discussed. In the last part of thesis, a simple Java applicationdeveloped to determine line quality, whether good or bad, for VoIP. Besides, a testenvironment is designed. Cisco IAD 2431 8FXS gateways, laptop PCs and analog telephonesare used to generate and monitor network traffic including voice, ftp, http and icmp in realtime. In this environment, compression, queuing, call admission control and random earlydrop techniques are used. The implementation is based on a Differentiated Service approachusing the DSCP bits of the TOS byte.Keywords: Voice over IP, VoIP, Quality of Service ,QoS