Технология IP-телефонии на базе SIP протокола
Второй подход к построению сетей ІР-телефонии, предложенный рабочей группой MMUSIC комитета IETF в документе RFC 2543, основан на использовании протокола SIP - Session Initiation Protocol. I SIP представляет собой текст-ориентированный протокол, который является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной! комитетом Internet Engineering Task Force (IETF). Эта архитектура также включает в себя протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP, RFC 2205), транспортный протокол реального времени (Real-Time Transport Protocol, RTR RFC 1889), протокол передачи потоков в реальном времени (Real-Time Streaming Protocol, RTSP, RFC 2326), протокол описания параметров связи (Session Description Protocol, SDP, RFC 2327), протокол уведомления о связи (Session Announcement Protocol, SAP). Однако функции протокола SIP не зависят от любого из этих протоколов.
Сразу следует отметить, что хотя на сегодня наиболее широкое распространение получил протокол Н.323, всё большее количество производителей старается предусмотреть в своих новых продуктах поддержку протокола SIP. Пока это - единичные явления и серьезной конкуренции протоколу Н.323 они составить не могут. Однако, учитывая темпы роста популярности протокола SIP, весьма вероятно, что в ближайшем будущем решения на его базе займут значительную нишу рынка ІР-телефонии.
Подход SIP к построению сетей ІР-телефонии намного проще в реализации, чем Н.323, но меньше подходит для организации взаимодействия с телефонными сетями. В основном это связано с тем, что протокол сигнализации SIP, базирующийся на протоколе HTTP, плохо согласуется с системами сигнализации, используемыми в ТфОП. Поэтому протокол SIP более подходит поставщикам услуг Интернет для предоставления услуги ІР-телефонии, причем эта услуга будет являться всего лишь частью пакета услуг.
Тем не менее, протокол SIP поддерживает услуги интеллектуальной сети (IN), такие как преобразование (мэппинг) имён, переадресация и маршрутизация, что существенно для использования SIP в качестве протокола сигнализации в сети общего пользования, где приоритетной задачей оператора является предоставление широкого спектра телефонных услуг. Другой важной особенностью протокола SIP является поддержка мобильности пользователя, т.е. его способности получать доступ к заказанным услугам в любом месте и с любого терминала, а также способности сети идентифицировать и аутентифицировать пользователя при его перемещении из одного места в другое. Это свойство SIP не уникально, и, например, протокол Н.323 тоже в значительной степени поддерживает такую возможность. Сейчас настал момент, когда эта возможность станет главной привлекательной чертой сетей ІР-телефонии нового поколения. Данный режим работы потребует дистанционной регистрации пользователей на сервере идентификации и аутентификации.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
Сеть SIP содержит основные элементы трех видов: агенты пользователя, прокси-серверы и серверы переадресации.
Концепция Softswitch
Три основные назначения Softswitch:
1) Softswitch представляет собой устройство, непосредственно связанное с сетью сигнализации и работающее на принципе объединения нескольких элементов. Данные элементы могут быть локализованы или территориально разделены по сети;
2) Softswitch – это сетевая архитектура, которая включает в себя MGC, MG, SG;
3) Softswitch – это идеология построения системы управления в сетях NGN.
Современная концепция Softswitch представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структура современного Softswitch
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
Для присоединения к Softswitch сегментов современных телефонных сетей на основе VoIP используются серверы. Поскольку в настоящее время существует две технологии VoIP – SIP и H.323-серверы. Эти серверы взаимодействуют с MGC по протоколам сигнализации SIP и H.323 соответственно.
Помимо новых сегментов VoIP, к Softswitch должны подключаться сегменты традиционной сети, использующей ОКС№7. Для этого используют шлюз сигнализации SG, взаимодействующий с MGC на основе протокола SIGTRAN.
Для присоединения сетей VoIP и сегментов традиционных сетей TDM к Softswitch используются только сигнальные каналы.
Особняком от всех элементов системы стоит система биллинга NGN, которая часто называется сервером ААА (Authentication, Authorization, Accounting). В архитектуре Softswitch подсистема ААА взаимодействует с MGC по протоколу RADIUS.
Отдельным уровнем в архитектуре Softswitch является уровень приложений. Концепция этого уровня заимствована из интеллектуальных сетей (IN), чем и обусловлено, что одно из приложений – подсистема SCP, которая взаимодействует с MGC по протоколу INAP/SIGTRAN. Но в отличие от ТфОП, где IN решала задачи предоставления ДВО телефонным абонентам, в NGN объем различных услуг увеличивается на порядок. Это связано с тем, что абонентские устройства NGN теперь более разнообразны.
Таким образом, Softswitch представляет собой сложную архитектурную модель, включающую от нескольких до нескольких сотен устройств, призванных выполнять функции управления всеми процессами в NGN.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
IP-сеть.
Softswitch поддерживает протоколы:
I. H.323
II. SIP
III. MGCP
Данные протоколы лежат в основе технологии Voice over IP. SIP ( Session Initiation Protocol) — протокол установления сеанса, предназначен для VoIP шлюзов и оконечного оборудования. Регламентирует установление соединения и завершения сеанса, предусматривающего обмен мультимедийными данными.
Протокол H.323 v.4, в которых стандартизировались сжатие речи и установление соединения и обмен медиа информацией между системами через сети, в том числе и IP. Используется H.323 v.4 (в том числе H.245 v.7) и SIP v.2 по UDP.
Протокол MGCP (Media Gateway Control Protocol) - протокол контроля медиашлюзов, представляет собой протокол связи в распределенных сетях IP-телефонии по протоколу IP.
Специальная надстройка IXC Protocol Transcoding позволяет ретранслировать перечисленные выше протоколы SIP в H.323 и наоборот H.323 в SIP. Также, при помощи Protocol Transcoding софтсвитч может обрабатывать сигнализацию по протоколу MGCP, выступая в качестве Call Agent.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
Кодек G.723 принят ITU-T в 1995 году. Кодек G.723 был выбран базовым для всех приложений VoIP. G.723.1 - кодек стандарта ITU. Он имеет низкий битрейт - 6.3 Kbps или 5.3 Kbps и используется в стандарте H.323 . Предусмотрены два режима работы.
Режимы работы могут изменятся от кадра к кадру. Кодек специфицирован на основе операций как с плавающей точкой, так и с фиксированной точкой в виде кода на языке С. Кодек G.723.1 отслеживает речевую активность и генерирует комфортный шум на дальнем конце в период молчания.
Кодек G.728 применяет уникальную технологию с малой задержкой LD-CELP (low delay code excited linear prediction). Разрабатывался специально для оборудования уплотнения телефонных каналов, с условием обеспечения очень малую величину задержки (менее 5 мс), чтобы избежать необходимость применения эхокомпенсаторов. Битрейт составляет 16 Kbps.
Кодек G.726 принятая в 1990 г. Не получил широкого распространения в приложениях IP-телефонии по причине не достаточной устойчивости качества голоса к потерям информации. Использует адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ADPCM). Битрейт может быть 16, 24, 32 или 40 Kbps, однако 32 Kbps является наиболее часто используемым.
Речевые данные передаются через IXC Softswitch по протоколам RTP/RTCP (Real-Time Transport Protocol /Real-Time Transport Control Protocol).
Поддерживает протокол T.38 для передачи факсимильных сообщений по IP сетям. Факсы можно передавать в чистом кодеке G.711 без сжатия голоса. Факс передается либо по TCP/IP, либо по UDP.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| БФ ФГОБУ СибГУТИ |
IXC Softswitch работает с Т.38 только по протоколу H.323.
Стремление операторов обеспечить весь набор классических телефонных услуг на пакетных сетях привело к появлению протокола BICC как эволюции протокола ISUP.
Естественно, что при переходе к разделенной архитектуре необходим протокол управления шлюзовыми элементами и основным направлением становится совершенствование протокола H.248, который создавался совместными усилиями организаций IETF (рабочая группа Megaco) и ITU-T.
Работы в рамках протоколов Sigtran стали необходимыми для обеспечения более надежной передачи информации сигнализации, чем это возможно при использовании стека TCP/IP.
Ниже, в таблице 1, кратко приводятся функциональные назначения и некоторые особенности данных протоколов.
| Протокол | Функция в архитектуре Softswitch | Комментарий |
| SIP | Управление и установление сеанса связи | Применяется для установления, как голосовых, так и мультимедийных вызовов по IP сетям. Использует очень много наработанных механизмов принятых в Интернет и считается более простым в сравнении с протоколом H.248. Терминальные устройства содержат программное обеспечение SIP агента. Интеллектуальность смещается от опорной сети к абонентским устройствам. |
| SIP-T | Передача сигнализации ТфОП ISUP через SIP сеть | Специальная разновидность протокола SIP , обеспечивающая ?прозрачную? передачу сообщений ISUP по сети SIP. Фактически, SIP сеть выполняет в этом случае функцию классической транзитной станции. Работа по стандартизации продолжается для обеспечения всей функциональности принятой в ТфОП. |
| H.323 | Управление и установление сеанса связи | Наиболее распространенный протокол в сетях передачи голоса по IP. Считается трудно масштабируемым и менее перспективным по сравнению с SIP протоколом. |
| H.248/MEGACO | Управление шлюзами доступа в пакетную сеть | Наиболее перспективный и разрабатываемый стандарт. Потенциально должен обеспечить намного большие возможности по совместимости различного оборудования. |
| MGCP | Управление шлюзами доступа в пакетную сеть | Несмотря на то, что существуют сети с использованием данного протокола, дальнейшая работа по его развитию видится проблематичной в силу особенностей протокола. |
| BICC | Управление вызовом в сетях с разделенными уровнями управления и переноса информации | Протокол установления соединения независящий от типа использованной сети переноса (IP, ATM). Реализовывает полный набор услуг сети ТфОП/ЦСИО. Содержит комплект стандартов, описывающих не только сигнальные процедуры, но и сетевую архитектуру. Основная идея протокола отвечает на требования обеспечить полную реализацию всех принятых голосовых услуг классической телефонии при использовании пакетных сетей. Принят организацией 3GPP для сетей мобильной связи 3-го поколения |
| SIGTRAN | Передача протоколов управления и сигнализации по IP сети | Набор стандартов предлагаемых организацией IETF для обеспечения надежной передачи сигнализации по IP сети. |
Таблица 1. Протоколы Softswitch
2) Разработка структурной схемы для обеспечения телефонных услуг на базе технологии IP- телефонии