VoIP: Making Secure Calls and Maintaining High Call Quality

Modern multimedia communication tools must have high security, high availability and high quality of service (QoS). Any security implementation will directly impact on QoS. This paper will investigate how end-to-end security impacts on QoS in Voice over Internet Protocol (VoIP). The QoS is measured in terms of lost packet ratio, latency and jitter using different encryption algorithms, no security and just the use of IP firewalls in Local and Wide Area Networks (LAN and WAN). The results of laboratory tests indicate that the impact on the overall performance of VoIP depends upon the bandwidth availability and encryption algorithm used. The implementation of any encryption algorithm in low bandwidth environments degrades the voice quality due to increased loss packets and packet latency, but as bandwidth increases encrypted VoIP calls provided better service compared to an unsecured environment.

UMTS-verkon radiorajapinnan aiheuttamat rajoitukset palvelutuotannossa

Diplomityössä perehdytään UMTS-verkon historiaan, monikäyttötekniikkaan ja suun-nitteluun. Erityisesti tarkastellaan UMTS-verkon palveluiden laatuvaatimuksia (QoS), joiden avulla sekä palveluiden käyttäjät että palveluiden tarjoajat voivat käyttää radiora-japintaa haluamallaan tavalla. Käytännön osassa tarkastellaan QoS:ien mukaisia palveluita, palveluiden sijoittamista UMTS-verkkoon ja palvelutuotantoon liittyviä teknisiä rajoituksia. Lisäksi tarkastel-laan, miten UMTS-verkossa olevan päätelaitteen dataliikenteen taajuuskaista muuttuu päätelaitteen liikkuessa.

Kytkentäisen lähiverkon palvelutason mittaaminen

Tässä diplomityössä tutkittiin yrityksen Ethernet-lähiverkon palvelutasoa, palveluiden saatavuuden näkökulmasta. Tutkimus pohjautui käytännön tarpeeseen. Palvelun saatavuuteen verkon osalta vaikuttavat sen käyttöaste, virheet ja viiveet. Työssä käytettiin valmiita kaupallisia ohjelmia verkon hallintaan ja verkkostatistiikan keräämiseen. Työssä selvitettiin teoriapohjaa laitteiden, kytkentätekniikoiden, palvelulaatuprotokollien (QoS), tietoliikenneprotokollien, RMON:in, SNMP:in ja VLAN:in osalta, jotka yhdessä muodostavat kytkentäisen lähiverkon palvelutason. Työn tuloksena todettiin mittauskohteena olevan lähiverkon palvelutason olevan hyvällä tasolla. Työn tuloksista pääteltiin tulevaisuuden suurimpana haasteena olevan lähiverkkoja yhdistävien yhteyksien nostaminen selvästi paremmalle suoritustasolle. Lähiverkkojen teoreettinen suorituskyky onkin useimmiten riittävä, mutta lähiverkkojen hallinnassa on parantamisen varaa. Työssä toteutettiin seurantajärjestelmä, jolla on helppo seurata lähiverkon palvelutason kehitystä jatkossa.

Collecting Transaction Data in a Fourth Generation Mobile Network

Tässä diplomityössä on oletettu että neljännen sukupolven mobiiliverkko on saumaton yhdistelmä olemassa olevia toisen ja kolmannen sukupolven langattomia verkkoja sekä lyhyen kantaman WLAN- ja Bluetooth-radiotekniikoita. Näiden tekniikoiden on myös oletettu olevan niin yhteensopivia ettei käyttäjä havaitse saanti verkon muuttumista. Työ esittelee neljännen sukupolven mobiiliverkkoihin liittyvien tärkeimpien langattomien tekniikoiden arkkitehtuurin ja perustoiminta-periaatteet. Työ kuvaa eri tekniikoita ja käytäntöjä tiedon mittaamiseen ja keräämiseen. Saatuja transaktiomittauksia voidaan käyttää tarjottaessa erilaistettuja palvelutasoja sekä verkko- ja palvelukapasiteetin optimoimisessa. Lisäksi työssä esitellään Internet Business Information Manager joka on ohjelmistokehys hajautetun tiedon keräämiseen. Sen keräämää mittaustietoa voidaan käyttää palvelun tason seurannassa j a raportoinnissa sekä laskutuksessa. Työn käytännön osuudessa piti kehittää langattoman verkon liikennettä seuraava agentti joka tarkkailisi palvelun laatua. Agentti sijaitsisi matkapuhelimessa mitaten verkon liikennettä. Agenttia ei kuitenkaan voitu toteuttaa koska ohjelmistoympäristö todettiin vajaaksi. Joka tapauksessa työ osoitti että käyttäjän näkökulmasta tietoa kerääville agenteille on todellinen tarve.

Viestintä- ja henkilöhakupalvelu liikkuville käyttäjille

Matkapuhelin on nopeasti muuttunut puhevälineestä monipuoliseksi kommunikointilaitteeksi, joka mahdollistaa eri tyyppisten yhteydenpitomenetelmien käytön suurelle osalle maailman väestöä. Nykyään palvelusovellusten toteuttaminen matkapuhelimiin on mahdollista myös muille osapuolille kuin matkapuhelimien valmistajille. Tässä diplomityössä esitellään matkapuhelinoperaattorin toteuttama viestintä- ja henkilöhakupalvelu liikkuville käyttäjille, joka yhdistää yhden mobiilipalvelun alle henkilöstöhakupalvelun sekä useita viestintämenetelmiä. Diplomityössä esiteltävä mobiilipalvelu on toteutettu WAP-teknologian avulla. Mobiilipalvelu on osa TeliaSoneralla palvelukonseptina toteutettua SME-viestintäjärjestelmää (Smart Messaging Exchange), jonka tavoitteena on pilotoida viestintä- ja läsnäolotietopalveluita. Tässä diplomityössä esitellään SME-viestintäjärjestelmä keskittyen sen WAP-palveluun ja WAP-palvelun toteuttamisessa käytettyihin tekniikoihin. Diplomityön työosuutena on SME-viestintäjärjestelmän WAP-palvelun toteuttaminen.

XML-based content transformation in converged service development

Tele- ja dataviestinnän yhdistyminen digitaaliseen sisältöön luo uusia palveluideoita sekä mobiili- että internetverkkoihin. Nämä palvelut kehitetään usein erikseen, jolloin saman sisällön käyttäminen eri pääsymenetelmin ei ole mahdollista. Sisältömuunnos on mahdollista sisällön ja muotoilun eriyttämisellä, joka puolestaan vaatii informaatioyksiköiden merkkauksen sisältöä kuvaavilla lisätiedoilla. Tässä diplomityössä tutkitaan Extensible Markup Languagen (XML) käyttöä yhdistyneiden palvelujen sisältömuunnoksessa. Nykyisiä ja tulevia palveluita ja verkkoja tarkastellaan sekä sisällön että liiketoiminnan kannalta. Lisäksi esitellään lyhyesti omia ajatuksia ja käsityksiä yhdistyneistä palveluista ja informaation täsmällisyydestä. Työn käytännön osuudessa kuvataan itse suunniteltu palvelualusta sekä esitellään sen avulla rakennettuja sovelluksia

Real-time Quality of Service Controller for Differentiated Services

IP-verkkojen hyvin tunnettu haitta on, että nämä eivät pysty takaamaan tiettyä palvelunlaatua (Quality of Service) lähetetyille paketeille. Seuraavat kaksi tekniikkaa pidetään lupaavimpina palvelunlaadun tarjoamiselle: Differentiated Services (DiffServ) ja palvelunlaatureititys (QoS Routing). DiffServ on varsin uusi IETF:n määrittelemä Internetille tarkoitettu palvelunlaatumekanismi. DiffServ tarjoaa skaalattavaa palvelujen erilaistamista ilman viestintää joka hypyssä ja per-flow –tilan ohjausta. DiffServ on hyvä esimerkki hajautetusta verkkosuunnittelusta. Tämän palvelutasomekanismin tavoite on viestintäjärjestelmien suunnittelun yksinkertaistaminen. Verkkosolmu voidaan rakentaa pienestä hyvin määritellystä rakennuspalikoiden joukosta. Palvelunlaatureititys on reititysmekanismi, jolla liikennereittejä määritellään verkon käytettävissä olevien resurssien pohjalta. Tässä työssä selvitetään uusi palvelunlaatureititystapa, jota kutsutaan yksinkertaiseksi monitiereititykseksi (Simple Multipath Routing). Tämän työn tarkoitus on suunnitella palvelunlaatuohjain DiffServille. Tässä työssä ehdotettu palvelunlaatuohjain on pyrkimys yhdistää DiffServ ja palvelunlaatureititysmekanismeja. Työn kokeellinen osuus keskittyy erityisesti palvelunlaatureititysalgoritmeihin.

SNMP:n hallintatietokantojen sisältämä palvelunlaatutieto IP- ja ATM-verkoissa

Tässä diplomityössä selvitetään SNMP:n (Simple Network Management Protocol) hallintatietokantojen sisältämiä palvelunlaatutietoja. Tarkastelun kohteena ovat IP:n (Internet Protocol) ja ATM:n (Asynchronous Transfer Mode) hallintatietokannat. Työn teoriaosassa tarkastellaan verkonhallinnan eri osa-alueita, TCP/IP-verkkojen (Transmission Control Protocol) hallintaan tarkoitettua SNMP-protokollaa ja sen eri versioita. Lisäksi käsitellään palvelunlaadun kannalta IP ja ATM-verkkojen erilaisia toteutuksia. Työn kokeellissa osassa arvioidaan eri hallintatietokantojen sisältöä palvelunlaadun kannalta. Työssä todetaan palvelunlaatutietojen puutteellisuus hallintatietokannoissa ja sekä IP:lle että ATM:lle toteutetaan soveltuvat hallintatietokannat.

Web Client for Smart Messaging Exchange

TeliaSoneran älykkään viestintäjärjestelmän kehitysluonnoksella (SME) pilotoidaan prototyyppipalveluita, joiden avulla asiakkaat voivat välittää viestejä matkapuhelimilla sekä tietokoneilla. SME:n peruspalveluita voidaan käyttää SIP-standardin mukaisilla asiakasohjelmilla sekä SME:n omilla WAP- ja WWW-käyttöliittymillä. Käyttäjät voivat nähdä toistensa tilatiedon, muuttaa omaa tilatietoaan sekä lähettää SIP-pikaviestejä, sähköpostiviestejä ja tekstiviestejä. Käyttäjät voivat myös ylläpitää listaa yhteyshenkilöistään, vastaanottaa pikaviestejä ja selata vastaanotettuja viestejä. Diplomityössä käsitellään yleisesti SME-järjestelmän rakennetta ja paneudutaan tutkimaan työssä toteutetun SME:n WWW-asiakasohjelman toteutusta. Diplomityössä käydään läpi projektiin liittyviä standardeja, suosituksia, toteustekniikoita sekä palveluita. Lisäksi tarkastellaan työssä hyödynnettyjä ohjelmointirajapintoja, nykyisiä älypuhelimia sekä niiden Internet-selaimia, jotka rajoittavat WWW-asiakaspalvelun toteutuksessa käytettyjä toteutustekniikkavaihtoehtoja. Lopuksi esitellään toteutettujen ohjelmistojen sisäistä rakennetta ja toimintaa.

MULTIMEDIATIETOPANKKI VERKOSSA

Työ käsittelee multimediatietopankin tietosisällön hallintaa ja kehittämistä. Multimediatietopankki verkossa –projektissa multimediatietopankilla tarkoitetaan vuorovaikutteista ja sisältörikasta liikkuvan ja staattisen kuvan (video, animaatio, valokuvat, 3D, grafiikka), äänten (musiikki ja muut äänet) ja tietokantojen yhdistelmää. Sisällön eri osa-alueet ja vuorovaikutteisuus tukevat kokonaisuutta, jolla on oma viestinnällinen tarkoituksensa. Tätä kokonaistoteutusta levitetään www:n, digitaalitelevision ja mobiililaitteiden välityksellä loppukäyttäjälle. Multimedia- ja matkaviestinteknologioiden nopea kehitys antaa mahdollisuuden kehittää uusia palveluja. Erilaisiin päätelaitteisiin ja vaihteleviin ympäristöihin tarkoitettujen helppokäyttöisten multimedia- ja mobiilipalvelujen kysyntä on jatkuvassa kasvussa. Multimediatietopankkiprojektissa esitetään kuinka multimediapalveluita voidaan toteuttaa integroidussa ympäristössä. Integroidulla ympäristöllä tässä työssä tarkoitetaan Internetin, mobiilien palvelujen, WAP:in, kämmentietokoneen, digitaalisen television sekä uusien multimediakännyköiden käyttöä multimediatietopankin tarjoamien palvelujen välittämisessä. Projekti on jaettu yksittäisiin lukuihin, joissa tarkoituksena on syventää multimediatietopankin yksityiskohtia sisällön tuottamisessa teknologian näkökannalta. Multimediatietokannan toteutuksessa mallinnetaan palvelun sisältö tietokantaan XHTML-muodossa mediaolioiden sisään sekä tallennetaan tietopankin metatietoa multimediarelaatiotietokantaan, josta on mahdollista hakea tietoa minkä tahansa päätelaitteen kyselyjen avulla.Tässä työssä keskitytään multimediatietokannan hallintajärjestelmän tehtäviin ja rakenteeseen, siihen miten multimediadata tallennetaan tietokantaan sekä siihen miten tietokannassa olevaa metatietoa haetaan käyttäen tietokannassa kehitettyjä hakumenetelmiä.

Älykäs viestintäjärjestelmä

TeliaSoneran SME-viestintäjärjestelmän tarkoituksena on toimia demo- ja kehitysalustana uusille viestintäpalveluille. Näitä palveluita ovat esimerkiksi tilatiedon seuraaminen ja muuttaminen sekä pikaviestien lähettäminen ja vastaanottaminen eri alustoilla, kuten matkapuhelimilla, PDA-laitteilla, PC:eillä. Järjestelmän tulee myös toimia helppona yhteysrajapintana mahdollisille tuleville tiedonsiirtoteille. Pikaviestien lähetys- ja puhelujensignalointiprotokollana järjestelmässä toimii SIP. Järjestelmän sisäisenä kommunikaatioprotokollana toimii CORBA. Työn osuus ja tämän dokumentin fokus ovat järjestelmäytimessä eli Core:ssa. Core:n avulla järjestelmän eri komponentit, kuten SIP-, WAP- ja WWW-viestinvälityspalvelimet sidotaan toisiinsa sekä tietokantaan. Ytimen tehtäviin kuuluu myös käyttäjien tilatietojen ylläpito, viestien reititys eri päätelaitteisiin, ryhmäviestintä sekä pikaviestikomentojen toiminnallisuus, eli sanalla sanoen älykkyys. Lisäksi työssä tarkastellaan ytimen käyttämiä rajapintoja ja niiden toteutustekniikoita, projektin toteutukseen käytettyjä työkaluja sekä järjestelmän tarjoamia palveluita yksityiskohtaisemmin ytimen kannalta. Lopuksi luodaan silmäys tulevaisuuden näkymiin ja järjestelmän nykytilaan sekä kokonaisuutena hyvin menneen projektin tavoitteisiin.

Packet Switched UMTS Pilot System

Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) on Third Generation Partnership Project (3GPP) –organisaation määrittelemä matkaviestinjärjestelmä. UMTS tukee sekä piiri- että pakettikytkentäistä tiedonsiirtoa ja mahdollistaa langattoman, suurinopeuksisen Internet-yhteyden. Diplomityön tarkoituksena on kuvata Nokia Research Center:n toteuttama kolmannen sukupolven 3GPP yhteensopiva pakettikytkentäinen koejärjestelmä. Työssä on käytetty uutta lähestymistapaa protokollakehitykseen, yhdistämällä eri työkaluilla tuotettuja protokollia yhdeksi kokonaisuudeksi. Liikenteen vaihtuessa lähitulevaisuudessa suurelta osin pakettikytkentäiseksi on mietittävä keinoja palvelunlaadun takaamiseksi. Näitä keinoja tutkittiin käyttämällä työssä toteutettua koejärjestelmää testialustana. Koejärjestelmää esiteltiin useissa konferensseissa ja se toimitettiin monille teleoperaattoreille.

Tuotantosuunnitelman julkaiseminen partnereille internetissä

Stora Enso käyttää tehtaillaan TietoEnatorin luomaa Fenix-toiminnanohjaus-järjestelmää. Fenix on monimutkainen järjestelmä, joka sisältää mm. tuotannon-ohjausosion, jolla luodaan paperikoneille tuotantosuunnitelmia. Fenix-projektiin on syntynyt sivutuotteena PartnerWeb-projekti, jonka tarkoituksena on julkaista joitakin Fenixin palveluita internetissä. Kohderyhmänä ovat pääasiassa Stora Enson suurimmat asiakkaat, heidän partnerinsa. Tämän työn tavoitteena on rakentaa teoriatasolla toimivat sovellukset internet- ja WAP-ympäristöihin koskien PartnerWebin tuotantosuunnitelmaosiota. Tavoitteena on myös tutkia, mitä vaatimuksia kyseisessä ympäristössä julkaistava sovellus asettaa sekä missä muodossa ja mitä tietoa partnereille esitetään. Lähestymistapa on varsin tietoturvapainotteinen, johtuen Fenixin tärkeydestä Stora Ensolle. Työn tuloksena saatiin luotua teoriatason käyttöliittymät internet- ja WAP-ympäristöihin. Tuloksena saatiin myös tietoturvallinen arkkitehtuuri. Sovellusten osalta työ jatkuu edelleen, tavoitteena on rakentaa luotuihin käyttöliittymiin toimivat sovellukset, jotka käyttävät Fenix-palveluita.

PROVISIONING OF MIDLETS

Java™ 2 Platform, Micro Edition on eräs johtava sovellusalusta, joka mahdollistaa kolmannen osapuolen sovellusten luomisen matkapuhelimiin, kommunikaattoreihin ja taskutietokoneisiin. Java-alusta keskeinen etu on sovellusten dynaaminen asentaminen. Käyttäjä ei ole rajoitettu esiasennettuihin sovelluksiin vaan voi asentaa niitä itse tarpeen mukaan. Tämän diplomityö käsittelee erilaisia Java sovellusten (MIDlettien) lataus ja asennusmenetelmiä. Diplomityö antaa yhteenvedon merkittävimmistä asennus teknologioista. Pääpaino on MIDP-standardin mukaisella langattomalle asennuksella (Over-The-Air provisioning) sillä se on kaikkein laajimmin käytetty menetelmä. Muita käsiteltäviä menetelmiä ovat WAP Push ja paikallinen asennus Bluetoothin ja Infrapunalinkin avulla. MIDletit, kuten mitkä tahansa ohjelmat, ovat alttiita laittomalle kopioinnille. Tämä diplomityö kuvaa menetelmiä, joilla laiton kopiointi voidaan estää. Yksi esimerkki on OMA™ DRM standardi. Diplomityö kuvaa myös kuinka kopiointisuojaus voidaan yhdistää olemassa oleviin asennusmenetelmiin. Java sovelluksia, MIDlettejä, käytetään yhä erilaisimpiin tarkoituksiin jolloin tarvitaan myös uusia asennusmenetelmiä. Yksi tällainen menetelmä on asentaminen erillisistä laitteista. Diplomityö kuvaa useita menetelmiä asentamiseen erillisistä laitteista. Käsitellyr menetelmät pohjautuvat Bluetooth teknologiaan ja yhtä lukuun ottamatta perustuvat standardin määrittelemiin Bluetooth profiileihin File Transfer Profile, Personal Area Networking Profile ja Object Push Profile. Toinen asennustapa on sovellusten edelleen lähettäminen toiseen puhelimeen. Diplomityö kuvaa kuinka OMA DRM standardi voidaan yhdistää tällaisen asennuksen ja ehdottaa kahta vaihtoehtoista menetelmää. Yksi perustuu Bluetoothin Object Push Profiiliin ja toinen Infrapunalinkin käyttöön. Toinen perustuu multimediaviestiin ja sähköpostiin.

Adaptive optimization schemes for mobile VoIP applications Battery life and call quality aspects

In this thesis programmatic, application-layer means for better energy-efficiency in the VoIP application domain are studied. The work presented concentrates on optimizations which are suitable for VoIP-implementations utilizing SIP and IEEE 802.11 technologies. Energy-saving optimizations can have an impact on perceived call quality, and thus energy-saving means are studied together with those factors affecting perceived call quality. In this thesis a general view on a topic is given. Based on theory, adaptive optimization schemes for dynamic controlling of application's operation are proposed. A runtime quality model, capable of being integrated into optimization schemes, is developed for VoIP call quality estimation. Based on proposed optimization schemes, some power consumption measurements are done to find out achievable advantages. Measurement results show that a reduction in power consumption is possible to achieve with the help of adaptive optimization schemes.