IP-телефония — общие принципы

IР-ТЕЛЕФОНИЯ

Привлекательность IР-телефонии, появившейся в 1995 году, изначально состояла в более низкой стоимости междугородных телефонных переговоров. Развитие технологии передачи голоса по IР-сетям (VоIР, Vоiсе оvег IР) продолжается и благодаря тенденции создания объединенной сети для предоставления полного спектра различных сервисов, позволяя использовать новые возможности и услуги.

Основное отличие ТР-телефонии от традиционной заключается в способе передачи посредством пакетов или через коммутируемую сеть. Голосовой IР-вызов начинается так же, как и традиционный телефонный вызов. Абонент поднимает трубку и соединяется с районной АТС. При этом абонент вызывает который отвечает и запрашивает идентификатор абонента, вводимый с помощью телефонной клавиатуры. Если авторизация проходит успешно, то абоненту предоставляется тональный сигнал для набора номера вызываемой стороны. Зафиксирован этот номер, исходящий шлюз должен найти подходящий оконечный шлюз. Операторы шлюзов передают друг другу информацию о своем присутствии и хранят базу данных IР-адресов шлюзов, связанных с областью локального доступа и передачи (LАТА. Lосаl Ассеss аnd Тгаnsрогt Агеаs) телефонных кодов. Вместо этого исходящий шлюз может отправить многоадресный IР-пакет для определения местоположения оконечного шлюза. После того как он найден, исходящий шлюз отправляет оконечному шлюзу последовательность РI-пакетов для запроса и установления соединения с адресатом. Если запрос принят, то оконечный шлюз дозванивается до вызываемой стороны и отправляет сигналы DТМF (Dual-Топе Миlti-Fгеquenсу, двухтональный многочастотный набор телефонного номера) местной АТС, выступающей в роли исходящего шлюза.

Как только второй абонент отвечает на звонок, между первым абонентом и исходящим шлюзом, а также между оконечным шлюзом и вторым абонентом возникают соединения на основе коммутации каналов. Оцифрованный голосовой сигнал передается через сеть в виде потока IР-пакетов, направленных к шлюзу назначения. Передача голоса между платой линии связи в коммутаторе местной АТС и соответствующим шлюзом происходит на основе традиционного метода оцифровки РСМ (Рulse-Соdе Mоdulаtiоn, импульсно-кодовая модуляция).

Основным компонентом сети VоIР является маршрутизируемая магистраль. Сервисы, обеспечиваемые маршрутизаторами, служат для интеграции маршрутизации и коммутации на нижних уровнях, поддержки специальной маршрутизации или протоколов резервирования, способности обменяться данными и использовать информацию качества услуг QoS различных типов, а также других необходимых для клиентского оборудования и шлюзов сервисов.

Наиболее часто используемые компоненты сети VоIР представлены на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Компоненты сети VоIР

Основная задача шлюзов VoIР - оцифровать речевой сигнал и объединить его в пакеты, чтобы затем отправить по нужному IР-адресу назначения, где другой шлюз произведет обратную операцию, передавая речевой сигнал в подходящем виде для адресуемой телефонной системы или АТС. Присутствие мультимедийного терминала между шлюзом и телефонной системой, учитывая простоту комплекта программного обеспечения, может заменить любой современный персональный компьютер, обращающийся к шлюзу VоIР посредством протокола IР.

В IР-телефонии стандарты должны обеспечивать взаимодействие оборудования внутри IР-сети. Шлюзы должны иметь возможность взаимодействия с системой сигнализации № 7 (SS7), а IР-телефоны поддерживать стандартные технологии компрессии, качество и класс услуг Ведущая спецификация среди основных стандартов IР-телефонии, установленных международным союзом IТU-Т, спецификация Н.323, носит название Расkеt-Ваsеd Мultimedia Cоmmuniсаtiоп Sуstems (мультимедийные системы связи для сетей с коммутацией пакетов). Помимо передачи речи спецификация Н.323 также описывает передачу видео и данных телеконференций и является международным стандартом для реализации VоIР.

Н.323 предлагает использовать протокол Н.225 для систем на основе ISDN, а для управления разноформатными потоками данных между терминалами - протокол Н.245. Для поддержки приложений совместного использования типа «белая доска» спецификация Н.323 обращается к протоколам конференц-связи Т.120 и обширному набору аудио- и видеокодеков.

В области предоставления сервисов реального времени посредством протокола IР выделяют протокол RТР (Real Тimе Ргоtоcol) и протокол резервирования RSVP (RеSег Vаtiоn Ргоtосоl). Протокол RТР определяет, как информация реального времени может передаваться через IP-сеть, а спецификации протокола RSVP предоставляют возможности резервировать полосу пропускания, необходимую для сеанса по протоколу RТР.

Спецификация Н.323 также содержит информацию о разнообразных стандартах кодирования речи, включая G.711 (РСМ, Рulse-Соdе Моdulation - импульсно-кодовая модуляция, 64 кбит/с), G.726 (АDРСМ, Аdaрtivе Diffегеntiаl Рulsе Соdе Моdulаtiоn - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция, 32 кбит/с) и G.723.1 (АСЕLР, Аlgеbгаiс Соdе-Ехсitеd Linеаг Ргеdiсtiоn - алгебраическое кодовое возбуждение и линейное предсказание, 5,3 кбит/с). Стандарты кодирования видео включают Н.261 и Н.263, оба они работают в диапазоне 28,8 кбит/с.

Документация Vоiсе Ovег IР Serviсе Interореrаbility (возможность взаимодействия сервиса) расширяет и поясняет основные стандарты VоIР, добавляя возможность взаимодействия и дополнительные услуги. Контроллер зоны (gаtеkeереr – конференц -менеджер) и шлюз необязательные элементы Н.323. Контроллер зоны обеспечивает трансляцию адреса, определение адреса, сервисы управления доступом для зарегистрированных конечных точек внутри зоны, включая все терминалы, шлюзы и другие устройства, попадающие под контроль. Шлюз Н.323 является средством соединения пакетного оборудования VоIР и сети с коммутацией каналов на основе сети ISDN или обычной телефонной сети общего пользования и включает в себя преобразование голоса в IР-пакеты и обратно, а также преобразование сигнализации между двумя сетями. При этом если устанавливается соединение между двумя устройствами на основе VоIР по стандарту Н.323, то никаких сервисов шлюза не требуется.

Узел управления многосторонней связью (МСU), Мultiроint Соntrol Unit) в технологии VоIР должен содержать как минимум многоточечный контроллер (МС, Multiроint Соntгоllеr) для реализации многоточечного соединения и один или несколько многоточечных процессоров. При этом одно физическое устройство может включать функции МСU, шлюза и контроллера зоны. На оконечном устройстве может также работать контроллер МС для обеспечения групповых вызовов.

Конкуренцию стандарту Н.323 составляет современное поколение новых стандартов, среди которых явным лидером является МЕGАСО. Протокол МЕGАСО возник в результате объединения простого протокола управления шлюзами (SGСР, Simplе Gateway Соntrоl Рrоtосоl) и протокола управления устройствами IР (IРDС, Internet Рrоtосоl Dеviсе Соntrоl) в единый стандарт.

Протокол МЕGАСО описывает распределенный набор шлюзов под управлением одного или нескольких агентов вызова (СА, Саll Аgеnts). Функциональное приложение протокола требует как минимум наличия в сети устройства СА, отдельного медиашлюза и шлюза сигнализации для организации взаимодействия среды протокола МЕGАСО с сетью на основе системы сигнализации № 7 (SS7). Это устройство перенаправляет сигнализацию SS7/DSS1, получаемую от сети с коммутацией каналов, к устройству СА в обратном направлении. Шлюз сигнализации и агент вызова СА могут размещаться совместно.

Функции устройства СА заключаются в обеспечении логики управления вызовами, которая физически не предусмотрена при выполнении шлюзами функции перевода данных из формата пакетной сети в формат сети с коммутацией каналов. То есть агент СА отвечает за управление обменом сигналами со шлюзами МЕGАСО и конечными системами для установления или разрыва соединений между пакетными средами или между пакетной средой и средой с коммутацией каналов.

Роль медиашлюза заключается в преобразовании аудиоформатов и технологий передачи между обычной сетью с коммутацией каналов (СSN, Circuit Switсhеd Nеtwоrk) и пакетной сетью VоIР. Типичные функции медиашлюза включают в себя преобразование речевого сигнала согласно стандарту G.711 (64 кбит/с), доставляемого как канал Е1 мультиплексной передачи с временным разделением (ТDМ, Тimе Divisiоп Мultiplехing), в данные формата технологии сжатия речевого сигнала с низкой скоростью передачи битов, которые затем передаются как поток пакетов. Функциональные возможности медиашлюза могут быть распределены среди нескольких устройств под управлением агента вызова СА. Протокол МЕGАСО является ассиметричным, так как агент СА всегда передает команды, а шлюзы посылают только ответы.

Альтернативный протокол сигнализации мультимедийных терминалов SIР (Sеssiоn Initаtiоп Ргоtосоl, протокол инициации сеанса) и МЕGАСО дополняют друг друга и легко взаимодействуют благодаря использованию в обеих спецификациях протокола описания сеанса (SDР, Sеssiоn Discriptiоп Ргоtосоl). При этом агент СА просто конвертирует запросы соединений (SS7/ISUP или Н.323) в соответствующие протоколу SIР команды (приглашения и подтверждения). К достоинствам протокола SIР относится возможность лучшей поддержки мобильных пользователей за счет обеспечения регистрации пользователей и функциональности сервера. Протокол SIР работает в клиент/серверной манере и состоит из пользовательского агента, который располагается в конечной системе и поддерживает мультимедийные сеансы и подсистемы сетевого сервера, которая обеспечивает разрешение адресов и функции определения месторасположения пользователя. Подсистема пользователя также включает функции клиента и сервера, что позволяет терминалу размещать и принимать вызовы.

На практике коммутатор УПАТС (РВХ) на базе ЛВС выступает в роли обратного шлюза VоIР, подключенного, с одной стороны, к локальной сети Еthernet, а с другой - к абонентской линии или каналу Е1 центрального коммутатора ГАТС. Персональный компьютер, оснащенный звуковой картой и микрофоном, может выполнять функцию так называемого «интеллектуального телефона». Можно также использовать специальный IР-телефон, отличие которого от обычного в том, что вместо телефонных разъемов в нем расположены разъемы Еthernet. Сетевой администратор может управлять таким аппаратом дистанционно, а абонент даже не будет осознавать, что он пользуется услугами VоIР (IР-телефонии).

Учитывая высокую пропускную способность локальных сетей, можно гарантировать высокое качество связи. Пользователю необходимо просто подняты телефонную трубку или при использовании персонального компьютера нажаты кнопку «Позвонить» на панели установленного специального программного обеспечения. Соединение позволяет отправить набранный телефонный номер шлюзу, который, в свою очередь, направляет звонок вызываемой стороне, используя традиционную или IР-телефонию.

Реальный выигрыш выражается в неизбежной интеграции передачи речи и данных в ЛВС, а именно: оптимальной маршрутизации данных клиента к пользователю; легкости, с которой могут быть получены статистические данные о пользовании телефонной связью; связывании функций автоматического распределения вызовов (АСD, Аutomatic Call Distribution) с операциями над данными центра обработки вызовов (саll сеntег), а также с любыми подобными приложениями «следующего поколению». Особое внимание при этом уделяется проблеме максимальной интеграции между информационными системами и телефонией. Распространение IР-телефонии позволит решить эти проблемы.

Термин IP-телефония, в английской аббревиатуре VoIP (Voice – голос, over – поверх, IP – Интернет-протокола) подразумевает технологию, в которой используется передача речевых сигналов по сети Интернет. Эта технология стала развиваться совсем недавно — в начале ХXI века. Но очень быстро стала популярной как в корпоративном секторе, так и у частных пользователей, благодаря значительному снижению расходов на междугородные и международные звонки, а также возможности интеграции телефонии с сервисами Интернета.

IP-телефония — общие принципы

При разговоре по традиционным телефонным линиям связь между исходящими и входящими абонентами осуществляется по выделенному каналу. А передача речи на расстояние происходит посредством коммутации каналов. В IP-сетях для передачи информации используется пакетная коммутация.

Для организации связи от телефона к телефону через IP-сети необходимо специальное устройство сопряжения разнородных сетей, которое называют IP-шлюзом. В нём телефонный сигнал проходит оцифровывание, сжатие, разбивку на пакеты, а затем согласно протоколу TCP/IP по IP-сетям отправляется по назначению. Затем на приёмном конце с помощью другого шлюза сигнал проходит обратное преобразование.

IP-телефония позволяет организовать различные виды соединений. Например, компьютер соединяется с компьютером, компьютер соединяется с телефоном. При организации таких видов связи надо, чтобы у пользователя был компьютер, выход в Интернет и наушники с микрофоном.