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Dipl.-Inform. Petra Borowka-Gatzweiler
Pascalstraße 25, 52076 Aachen
Tel.: 02408 / 955-500
Session Border Controller: Funktionalität und Einsatz-
Szenarien
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Inhalt
1. Warum SBC's?
2. SBC Einsatzszenarien
3. Der Session Border Controller: Funktions-Elemente
4. Leistungsmerkmale von SBCs
5. Fazit
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Warum SBC's? Früher
Endgeräte: autorisierte Telefone
Netzwerk: privates Netzwerk des Telko
Providers
Voice-only
Leitungsvermittlung
PSTN, privates Providernetz
autorisiertes Endgerät
PCM-
Codec
autorisiertes Endgerät
PCM-
Codec
autorisiertes Endgerät
PCM-
Codec
autorisiertes Endgerät
PCM-
Codec
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Warum SBC's? Heute
GW Media/PSTN Gateway
mit Survivability
Standort S2
IP Netzwerk
GW
GSM Handy (einfach!)
Media
Gateways
SBC
ITSP
PSTN USA
GWGW
PSTN Australien
PSTN Asien
GW
. . .
HA TK
Applikationen
voip76c.vsd
S0,
S2M
S0,
S2M
PSTN
DECT
IP Netzwerk
HA TK Server
Endgeräte: beliebig
Netzwerk: ein bis mehrere öffentliche Netzwerke
Multimedia
Paketvermittlung
Außen-
standort
2
3
4
2
11
12
3
2
3
1
GV2
EV2
Priorisierung
Etagen-
verteiler
EV1
Gebäude-
verteiler
GV1
RZ-Verteiler
Priorisierung
FIFO
2 33
Voice
Daten
Priorisierung
PriorisierungFIFO
3
1
2 3
2
Softclient
IP fähige TK Endgeräte
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Vertrautheit der Unternehmen mit SBC-FunktionalitätQ
ue
lle: 2
01
5 U
C,
SIP
an
dS
BC
Pla
ns a
nd
Prio
ritie
s; W
eb
torials
12
/20
14
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
14%
31%
34%
21%
25%
31%
28%
16%
extrem ziemlich teils/teils nicht viel/gar nicht
2012 2014
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Einsatz-Szenarien für SBCs
SBCs kommen an den Grenzpunkten von IP Netzen zum Einsatz
Enterprise – Service Provider (E-SBC)
Außenstandorte –Service Provider
Access Netze –Service Provider (FMC)
SBC = Quelle und Ziel aller Signalisierungs-Nachrichten und Media Streams
"parallel" zu Daten-Firewalls
sbc0
1.v
sd
Service Provider 1 Service Provider 2
Internet
Festnetz und Mobilfunk
Enterprise
SBC SBC SBC SBC
SBC
IP PBX
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Unterschiedliche SBC-Typen für Enterprise, UNI und NNI
Abhängig vom Einsatzfall sind
SBCs mit unterschiedlichen
Feature Sets ausgestattet
Enterprise – Provider (E-SBC)
Provider 1 – Provider 2 (NNI)
Provider – Subscriber (UNI)
sbc0
2.v
sd
Service Provider 2
SIP Provider 1
UC
IP / SIP PBXSIP Endpunkte
Enterprise
SBC
NNI SBC
NNI SBCUNI SBC
UNI SBC
SIP Endpunkte
(Subscriber)
l l l
Enterprise LAN
Internet
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SBC als UNI Border / Netzübergang im Providerenetz
Typischerweise steht der
SBC in der DMZ zur
Abschottung zwischen
Service Provider und
Kunde
Er agiert als ALG Ersatz
für den SP und stellt auch
CAC bereit
Für Calls in Netze
anderer (PSTN) Provider
entfernt der SBC die
Routing Header zum
Kundennetz vor
Übergabe der Pakete an
andere Provider
(Verhinderung des
direkten Kundenzugangs
zum Mitbewerb !)
sb
c0
3.v
sd
Service Provider
PSTN
UCIP/SIP
PBX
l l l
SBC
SBC /
FW
SBC
Applikations-
Server
Enterprise LAN
Außenstelle LAN
SIP Endpunkte
ISDN Telefone
PSTN Gateway
SIP
Endpunkte
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SBC als NNI Border / Netzübergang
Insbesondere bei
gegenseitigen
Durchleitungs-
Vereinbarungen und
unterschiedlichen
Dienstangeboten
nutzen Provider NNI
SBCs zur
gegenseitigen
Abschottung
Beispiel: SP1 ist
ASP, hat aber keinen
PSTN-Zugang, SP2
hat den PSTN-
Zugang, aber keine
Applikationen
Internet
SIP Endpunkte
SBC
VoIP
Service Provider
sbc04.vsd
Application Service
Provider
SP1
SP2
SIP Endpunkte
PSTN
Gateway
Provider LANSBC
TK AppUC
l l l
IP / SIP
PBX
Kunde von
Service Provider 1
PSTN
Kunde von
Service Provider 2
ISDN Telefone
PE Router
PE Router SBC
SBC
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sbc0
8b
.vsd
Service
Provider 1
Data Center 1
Data Center 2
Standort 1
Standort N
SBC Router
Service
Provider 2
SBC Router
E-SBC
E-SBC
Router Router
Router Router
UC Suite
UC Suite
MPLS/
Internet
SIP
Trunks
Router
Router
Manage-
ment
Manage-
ment
Redundanz: Ultra High Availability Szenario für E-SBCs
UHA: Nutzung
von
2 SIP Trunks
2 Carrier
2 Data Center
SBC ist
Demarkations-
Punkt
zwischen
Enterprise und
Service
Provider
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SBC Grundfunktionalität
Basis-Funktionen, die jeder Enterprise SBC implementiert
B2BUA
Signalisierung
Media
NAT Traversal
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Enterprise SBC
Konventionelle Router, Firewalls und Traffic Shaper sind nicht wirklich gut für
Echtzeit-Verkehr geeignet oder auf dessen spezielle Sicherheitsbedarfe fokussiert
E-SBCs stehen üblicherweise in der DMZ und operieren auf der Session Schicht
von Echtzeit Protokollen insbesondere SIP, RTP/SRTP und RTCP
Insbesondere terminieren sie jede eingehende Session und setzen diese am
Ausgang neu auf. Dies ermöglicht
Überprüfung des kompletten Verkehrs
Anwendung von Sicherheits- und QoS- / CAC-Regeln
Kontrolle des ein- und ausgehenden Verkehrs zwischen Cloud / Provider und Enterprise
sbc05.vsd
UCIP/SIP
PBX
l l l
Enterprise LAN
SIP Endpunkte
Enterprise
SBC
ISDN Telefone
SIP Endpunkte (Subscriber)
PSTN
SIP Provider
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Der E-SBC als B2BUA für Signalisierung und Media Stream
Der SBC ist als B2BUA eine aktive Komponente im Signalisierungs- und Media-Pfad
Er leistet aktive Bearbeitung sowohl der Signalisierung (SIP) als auch der MediaStreams (RTP / SRTP), ggf. für Audio und Video und hält alle Session Stati für SIP und Media (RTP)
Signalisierungs- und Media Sessions werden im SBC terminiert und neu aufgesetzt
Somit sind alle erwünschten Überprüfungen (Sicherheit) und Header-Manipulationen möglich, auch für NAT
Abgrenzung SIP Firewall: Ein SIP Firewall agiert als SIP Proxy, handhabt aber keine Media Streams (RTP)
sbc06.vsd
Calling
User
Agent
SIP User
Agent
Session Kontrol
Logik
Media Kontrol
Logik
SIP User
Agent
Calling
User
Agent
Verkehr wird untersucht, kontrolliert und manipuliert
SIP Variante A
Codec A
Verschlüsselung
A
SIP Variante B
Codec B
Verschlüsselung
B
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SBC-Nutzung für Signalisierung
Die Signalisierung nutzt intern den Port 5060, innerhalb des SBC z.B. einen TCP
Tunnel zwischen "SBC-Eingang, Firewall und SBC-Ausgang", der die interne
Signalisierung terminiert und nach außen erneut den Port 5060
SIP EndpunkteSIP 5060 SIP 5060
TCP Tunnel
sbc09.vsd
Enterprise SIP Proxy
SIP Trunk
SBC AusgangSBC Eingang
SBC (B2BUA + FW)
Enterprise Multimedia IP
Netzwerk
ISDN / PSTN
Provider SIP Proxy
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SBC-Nutzung für den Media Stream
Der Media Stream (z.B. Audio Datenstrom) nutzt intern freie UDP Ports (>1023), die
über definierte Ports zwischen "SBC-Eingang, Firewall und SBC-Ausgang"
terminiert werden und nach außen als freie UDP Ports neu aufgesetzt werden
Definierte UDP Ports
SIP Endpunkte
Enterprise SIP Proxy
SIP Trunk
SBC AusgangSBC Eingang
Enterprise Multimedia IP
Netzwerk
Freie UDP Ports Freie UDP Ports
ISDN / PSTN
Provider SIP Proxy
SBC (B2BUA + FW)sbc09.vsd
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Leistungsmerkmale: Wichtigkeit von Enterprise-SBC FunktionenQ
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lle: 2
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C,
SIP
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1,66
1,71
1,75
1,86
1,91
1,95
2,00
2,04
2,06
2,11
2,15
2,27
2,31
2,44
2,51
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
WebRTC Unterstützung
VoWiFi nach VoLTE Translation (FMC)
Verfügbar als virtualisierte Lösung
Voice over LTE
Instant Messaging Translation
Voice over WiFi
Kollaboration (Desktop Sharing)
Presence
Voice Transcoding: PCM-zu-VoIP
Audio-Konferenz Transcoding
Video-Konferenz Transcoding
Call Admisssion Control
Integration mobiler Geräte
Voice Transcoding: VoIP-zu-VoIP
Sicherheits-Dienste für SIP Sessions
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Leistungsmerkmale von SBCs (1)
Sicherheit
SBCs schützen sich selbst, Session Agenten und andere
Diensterbringer der Provider Infrastruktur
SBCs schützen das Enterprise Netz, die dort positionierten
Server und Kommunikationsbeziehungen zum Provider
Sie schützen die Session, bieten Schutz gegen Angriffe
sowie bei "normalen" (nicht-kriminellen) Überlasten
DoS/DDoS Schutz
Zugangsschutz (Access Control)
Verbergen der internen Topologie
Session Schutz (Vertraulichkeit)
VPN Trennung
Schutz gegen DoS/DDoS auf die Service Infrastruktur
Verhindern von Diebstahl (Informationen, Ressourcen, Toll
Fraud)
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Leistungsmerkmale von SBCs (2)
Sicherheit (Forts.)
Verbergen der Netzwerk Topologie durch
Nutzung von Network Address Translation
(NAT) auf Layer 3 (IP) UND Layer 5 (SIP)
Applications-Firewall für Voice
Schutz gegen TDoS (Telephony Denial of
Service)
Zugangsschutz
Überprüfung und Überwachung
Deep Packet Inspection
Verschlüsselung bei Internet Traversal
Signalisierung und Media
Listen-Überwachung
Whitelists
Blacklists
Greylists
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Leistungsmerkmale von SBCs (3)
Interoperabilität
Mediation und Konvertierung zwischen verschiedenen Protokollen fürSignalisierung, Transport, Verschlüsselung
NAT / Firewall Traversal (ermöglicht, dass Kommunikatios-Sessions übervorhandene Daten Firewalls und NAT Konponenten hinweg kommunizierenkönnen)
Bridging für private and öffentliche IPv4 and IPv6 Adress-Räume
Interworking zwischen VPNs, Verschlüsselungen, and Transport Protokollen
Konvertierung der Signalisierung: SIP-H.323, H.323-SIP and SIP-SIP (trotz "SIP Standard viele Signalisierungs-Varianten bei Unternehmen und Providern)
Anpassung von SIP Dialekten, SIP Content
SIP Normalisierung, insbesondere zwischen dem Enterprise SIP-Dialekt und dem Provider SIP (SIP Trunk)
Konvertierung / Terminierung bei Verschlüsselung: z.B. verschlüsselt –unverschlüsselt oder SRTP zu IPsec
Translation-Funktionalität für Telefon-Nummer, Adresse und Antwort Codes
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Leistungsmerkmale von SBCs (4)
Interoperabilität (Forts.)
Media Funktionen: Transcoding und/oder
Transrating zwischen verschiedenen Codecs,
HD Voice und G.711
G.711 und G.729 bei Bandbreiten-Restriktionen
Neu-Auswahl des Codec (Renegotiation) für
Bandbreiten-Optimierung
Fax- und Faxton-Erkennung
Media Replizierung für Aufzeichnung (Standard
SIPREC)
Fehlerkorrektur (z.B. Echo Unterdrückung)
Media-Einspielung (z.B. Musik, MoH)
Media Bridgefunktion für
Voice
Video
Fax
Modem (?)
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Leistungsmerkmale von SBCs (5)
Qualität, Verfügbarkeit, Robustheit, SLA-Sicherstellung (Forts.)
Call Admission Control
Überlast Kontrolle
IMS Netze: Standard-Zugangsfunktionen wie PCRF und RACS
Klassifizierung, Priorisierung und Raten-Limitierung: QoS allgemein, Sicherstellung der SLA-Vereinbarungen oder Notruf
Bandbreitenkalkulation und –bereitstellung um die Unterstützung neuer Sessions sicherzustellen
Überwachung und Reports der aktuellen Session-Qualität, um Einhaltung der Performance Spezificationen / SLA-Vereinbarungen zwischen Enterprise und Provicer zu prüfen / dokumentieren QoS-Kontrolle des Transport-Netzwerks
Mappen von und Markieren mit QoS Werten
Call Admission Control auf Basis der Verkehrslast (Signaling Element Load), verfügbarer
Bandbreite und tatsächlich festgestelltem QoS
Policy-based Call Routing
QoS Reporting
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Leistungsmerkmale von SBCs (6)
Qualität, Verfügbarkeit, Robustheit, SLA-Sicherstellung (Forts.)
SIP Trunk Load Balancing zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Bandbreiteneffizienz
Fehlerumschaltung / Rerouting bei Verbindungsfehlern oder Upstream Komponenten-Ausfall
Geografische Redundanz beim Service Provider: HA SIP Trunk mit stateful Failover
Umrouten auf ein anderes Netz oder das PSTN (solange es noch existiert…)
Lokaler PSTN Breakout: Schwenk auf einen lokalen TDM Dienst im Fall eines WAN Ausfalls
Regulatorische Compliance
Erfüllung der Regulierungs-Vorschriften der jeweiligen Länder
Notfall-Nummern (112, 110)
Government Emergency Telecommunications Service (GETS),
Lauschport (z.B. konform zu CALEA in den USA)
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Leistungsmerkmale von SBCs (7)
Management
Element Management Tools und OSS Schnittstellen für
Konfiguration, Administration, IMAC
Reporterstellung
Auslastung / Nutzung, Echtzeit- und historisch via CDR
für Rechnungstellung
für Alarme: Session Performance oder Sicherheits-Events
Echtzeit-Alarme
Netzwerk
Sicherheit
Ressourcen-Knappheit
andere Events, die den Session QoS beeinträchtigen
Troubleshooting
Demarkationspunkt zwischen Netzen
Fehler-Isolierung für Signalisierung oder Media
Fehlerbehebung für Signalisierung oder Media
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Leistungsmerkmale von SBCs (8)
Leistung, Skalierbarkeit
CPU Kapazität / Auslastung je x Sessions
Unterstützte Anzahl concurrent Calls (oder Sessions)
Registrierungs-Rate
Weitere Funktionen
Verzeichnis-Dienst Unterstützung (AD)
UC Plattform Integration mit Multivendor-Lösungen
TDM-Schnittstellen für Hybrid-Konzepte (IP und PSTN)
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sbc07.vsd
Signalling ProzessorenSecurity
Prozessoren
Intelligenter
Traffic
Manager
Netzwerk
Prozessor
Transcoding
und QoS
Engines
I/O Ports I/O Ports
Host Subsystem
Network
Interface
Unit
Netzwerk
Prozessor
Beispiel: interne SBC-Architektur
Architektur-Beispiel: Oracle (Acme)
dedizierte Netzwerk- und Signalisierungs-Prozessoren für Parallelbearbeitung von DoS-Schutz (NP) und Paketweiterleitung
mehrere Queues zwischen Netzwerk Prozessoren und Host Subsystem für klassifizierte Paketbearbeitung, separate Bandbreitenzuordnung je Queue
separater Prozessor Transcoding und QoS-Funktionen
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Veränderung des Umsatzwachstums für SBCs in 2014
2014 stieg der weltweite E-SBC Umsatz auf $271 Millionen, das sind 6 Prozent
Wachstum im Vergleich zu 2013
Mit $29 ist der durchschnittliche Preis pro Session für E-SBCs deutlich niedriger als
der von traditionellen VoIP-TDM Gateways
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Preis-Niveau
Kleine Umgebungen
bis zu 100 Sessions pro Standort — $4,000 to $10,000
Mittlere Umgebungen
mehr als 100 bis zu 1000 Sessions pro Standort — $20,000 to $60,000
Große Umgebungen
mehr als 1000 Sessions pro Standort — $75,000 to $300,000
(Quelle: Gartner ESBC Market Guide, 06/2014)
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Hersteller / Produktbeispiele: Alcatel-Lucent (1)
Alcatel-Lucent
Elemente:
OpenTouch
Session Border
Controller
OpenTouch
Edge Server
OpenTouch
Reverse Proxy
Quelle: Alcatel-Lucent
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© UBN Petra Borowka-Gatzweiler Session Border Controller - Seite 29
Hersteller / Produktbeispiele: Avaya (1)
Der Avaya Session Border Controller for Enterprise (ASBCE) ist zwischen dem
internen und externen Firewall positioniert und führt dort die für VoIP
Kommunikation notwendigen Kontroll- und Schutz-Funktionen durch
Qu
elle
: A
va
ya
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Hersteller / Produktbeispiele: Unify (1)
OpenScape SBC
optimiert für den
Einsatz als zentraler
SBC in der
OpenScape-
Lösungsumgebung
Standort: dieselbe
"logische" Position
wie der UC-Server,
z.B. Kunden-RZ
Verteilte SBC
Funktionalität mit der
OpenScape Branch
Funktionalität "i.W."
identisch mit OSc
SBC, jedoch weniger
SessionsQuelle: Unify
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Hersteller / Produktbeispiele: Cisco (1)
Funktionsbereiche
Demarkations-
Punkt
Session
Kontrolle
SIP
Interoperabilität
Sicherheit
Video
Mobile
SIP TRUNK TO CUBE
3rd Party IP PBX TDM PBX
CUBE
Cisco Session ManagementIM, Presence,
Voicemail
Cisco B2B
Quelle: Cisco
? ?
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Fazit
All-IP erfordert den Einsatz eines SBCs am Unternehmens-Perimeter
Es ist nicht zu erwarten, dass klassische Firewall-Hersteller die Funktionalität eines
Session Border Controllers adaptieren
Die meisten etablierten TK/UC-Hersteller haben inzwischen einen oder mehrere
eigene SBCs, die sie speziell auf ihre Produktwelt anpassen.
Entsprechende Produktevaluierung gehört somit zur Gesamtplanung einer TK/UC-
Lösung
Enterprise SBCs und Provider SBCs haben unterschiedliche Funktionsbereiche und
bilden separate Märkte
Der "freie" SBC Markt ist nicht sonderlich stark ausgeprägt (abgesehen von
AudioCodes, Sonus und Genband)
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Abkürzungen
ACM Avaya Communication Manager
AD Active Directory
ANSI American National Standards Institute
ASBCE Avaya Session Border Controller for Enterprise
B2BUA Back to Back User Agent
BFCP Binary Flow Control Protocol
BPO Business Process Outsourcing
CALEA Communications Assistance for Law Enforcement Act
CDR Call Detail Record(ing)
CN Core Network, Corporate Network
CNG Customer Network Gateway
CRC Cyclic Redundancy Check
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DMZ Demilitarized Zone
DNS Domain Name Service
DPNSS Digital Private network Signalling System
DTMF Dual Tone Multifrequency
ETSI European Telecommunication Standards Institute
FW Firewall
GW Gateway
GSSCP Global SP SIP Compliance Program (Avaya)
IBCF Interconnection Border Control Function
ICE Interactive Connectivity Establishment
IETF Internet Engineering Task Force
IMAC Installation, Moves, Adds and Changes
IMS IP Multimedia Subsystem
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Abkürzungen
IP Internet Protocol
IPVTL IP Video Transcoding Live!
ISDN Integrated Services Digital Network
ISUP ISDN User Part of SS7
ITSP Internet Telephony Service Provider
ITU-T International Telecommunication Union for Telecommunication Standards
LB Load Balancing
MGC Media Gateway Controller
MSRP Message Session Relay Protocol
MTU Maximum Transmission Unit
NASS Network Attachment Subsystem
NAT Network Address Translation NGCN Next Generation Corporate NetworkNGN Next Generation NetworkNP Network Processor NIU Network Interface Unit OSB OpenScape BranchOSS Operational Support System OVA Open Virtual Appliance PBX Private Branch eXchangePCRF Policy Charging and Rules Function PGW PSTN Gateway (Cisco)PRI Primary Rate InterfacePSTN Public Switched Telephony NetworkQSIG Q-interface SIGnalling protocol; Quer-SignallingQoS Quality of ServiceRACS Resource and Administration Control Subsystem RFC Request for CommentROI Return on InvestmentRTCP RTP Control ProtocolRTP Real-Time Transport Protocol
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Abkürzungen
SBC Session Border Controller
SDP Session Description Protocol
SIP Session Initiation Protocol
SIP-I SIP with encapsulated ISUP
SP-SSE Service Provider SIP Signalling Entity
SRTP Secure Rela Time Protocol
STUN Session Traversal of UDP through NAT
TCP Transmission Control Protocol
TDoS Telephony Denial of Service
TFTP Trivial File Transfer Protocol
TISPAN Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking
TLS Transport Layer Security
TURN Traversal Using Relay NAT
UC Unified Communications
UHA Ultra High Availability
URI Universal Resource Identificator
VPN Virtual Private Network
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