IP-телефония

IP-ТЕЛЕФОНИЯ Содержание Введение 2 История развития IP-телефонии[1] 3 Принцип действия[2] 5 Качество IP-телефонии[2] 6 Словарь терминов[3] 8 Литература 12 Введение IP-телефония – технология, позволяющая использовать Ин-тернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ве-дения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Интернет-телефония – частный случай

IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются ка-налы сети Интернета. Как работает IP-телефония? При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосо-вые сигналы оригинала. Существуют два базовых типа телефонных запросов

Интер-нет-телефонии: 1. С компьютера на компьютер 2. С компьютера на телефон В чём отличие Интернет-телефонии от обычной телефонии? В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию ис-ключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подклю-чение. При запросе же по Интернет, сжатые пакеты данных посту-пают в

Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршру-там. Для адресата, пакеты данных перегруппировываются и деко-дируются в голосовые сигналы оригинала. В чём отличие Интернет-телефонии от IP-телефонии? Интернет-телефония частный случай IP-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Интер-нет. В чистом виде IP-телефония, в качестве линий передачи теле-фонного трафика использует

выделенные цифровые каналы. Почему Интернет-телефония стоит меньше? Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефон-ными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутни-ков связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подклю-чение телефонной станции также имеет много избыточной произ-водительности или времени

простоя в течение речевого сеанса. Интернет-телефония частично основывается на существую-щей сети закреплённых телефонных линий. Но главное, она ис-пользует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует ёмкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время. История развития IP-телефонии[1] По мнению некоторых, концепция передачи голоса по сети с помо-щью

профессионального компьютера зародилась в Университете штата Ил-линойс (США). В 1993 году Чарли Кляйн выпустил в свет Maven, первую программу для перестройки голоса с помощью РС. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac), разработанная в

Кор-нельском Университете. Апрель 1994 года. Во время полёта челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновремен-но попробовали передать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского ис-следовательского центра поступал на Мае, соединённый с Интернет, и лю-бой желающий мог услышать голоса астронавтов.

Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео, как для Мае, так и для РС. Февраль 1995 года. Израильская компания Vocal Tec предложила пер-вую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев муль-тимедийных компьютеров, работающих под

Windows. Это стало важной ве-хой в развитии Интернет-телефонии! Vocal Tec надеялась использовать очень популярные каналы Internet Relay Chat (IRC) в качестве двусторонне-го средства общения между людьми, имеющими сходные интересы. Но компании не удалось связаться с Eras Free Network (Feet), курирующей IRC, и проинформировали о потенциально возможном увеличении графика, по-этому

доступ к общественным каналам для Internet Phone был закрыт. Через несколько недель компания Vocal Tec уладила свои разногласия с EFNet. За это время была создана частная сеть серверов Internet Phone, и уже тысячи людей загрузили программу с домашней страницы Vocal Tec и начали об-щаться. Собственно, этим они занимаются до настоящего времени.

В том же 1995 г. Другие компании очень быстро оценили перспекти-вы, которые открывали возможность разговаривать, находясь в разных по-лушарьях и не платя при этом за международные звонки На рынок обру-шилась гора продукции, предназначенной для телефонии через Сеть. В сентябре того же года в розничной продаже появилась первая из та-ких программ- DigiPhone, разработанная небольшой компанией в Далласе (штате

Техас), которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлека-тельная для абонентов настоящая интерактивная связь. А нам, абонентам, какая собственно разница, каким именно способом передается речь. Было бы слышно Крыжо из Нью-Йорка. Вскоре нашлись энтузиасты, которые с помощью программ подобного типа стали организовывать марафоны. Целью было научить работать через

Интернет обычный телефонный аппарат типа «сеанс разговора», во время которых люди всей страны могли подключаться и говорить часами. В марте 1996 г. произошло еще одно памятное событие. Тогда было объявлено о совместном проекте под названием «Internet Telephone Gate» двух компаний: уже известно нам Vocal Tec и крупнейшего производителя для компьютерной телефонный

Dialogic, для чего между Сетью и телефо-ном устанавливается специализированный шлюз. Последний получил на-звание (Vocal Tec Telephone Gateway) и представлял собой специализиро-ванную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic. Много-канальные голосовые платы позволяют, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через сеть, а во-вторых, убрали проблему адреса, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в

IP-адрес и обратно. Для разговора одного пользова-теля в том продукте достаточно будет ширины полосы канала порядка 11 кбит/с. Вот так возможность высокого уплотнения канала и малая стоимость связи создали предпосылки для коренных изменений телекоммуникацион-ного мира. Сегодня многое ясно, что ИТ – лишь шаг на пути к глобальной мультимедиа-связи. Ёще через год стали вполне обычными соединения через

Интернет двух обычных телефонных абонентов, находившихся в совершенно разных местах планеты. Вот так в течение всего каких-то двух лет стал на ноги аль-тернативный способ телефонной связи. Принцип действия[2] Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым компью-тером

в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его, значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием про-токола Интернет (ТСР/|Р). Для пакетов, приходящих из сети на те-лефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция про-исходит в обратном порядке. Обе составляющие операции проис-ходят практически одновременно, что позволяет обеспечить пол-нодуплекационный разговор.

На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций. Допустим, зво-нок телефон-компьютер или компьютер-телефон может обеспечи-вать один телефонный сервер.(рис.1) Для организации связи теле-фон(факс)- телефон(факс) нужно два сервера (рис.2). Рис. 1. Соединение компьютер-телефон телефон-факс Рис.2. Система для звонков по телефону и посылки факсов средствами

IP. Междугородняя (международная) связь осуществляется с по-мощью телефонных серверов, организация или оператор услуги должны иметь сервер в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости те-лефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно ве-лика эта разница для международных переговоров. Качество IP-телефонии[2] Телефонная сеть была создана таким образом, чтобы гаран-тировать высокое качество

услуги даже при больших нагрузках IP-телефония, напротив, не гарантирует качества, причём при боль-ших нагрузках оно значительно падает. Стоимость любой услуги, как правило, и её качество прямо пропорциональны. Однако понятно и то, что в ряде случаев пред-ставляется неразумным сравнительно небольшое увеличение каче-ства оплачивать относительно большим увеличением цены. Вряд ли праздничные поздравительные открытки целесообразно от-правлять фельдъегерской связью: хорошо,

да дорого. Качество связи можно оценить следующими основными ха-рактеристиками: 1. уровень искажения голоса; 2. частота «пропадания» голосовых пакетов; 3. время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонен-том). По первым двум характеристикам качество связи значитель-но улучшилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи.

Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных па-кетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонента-ми достаточно легко. Понятно, что задержки влияют на темп бесе-ды. Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день ре-шения IP-телефонии превышают этот предел, так что разговор по-хож на связь по обычной телефонной сети через спутник, которую обычно оценивают как связь вполне удовлетворительного

качест-ва, требующую лишь некоторого привыкания, после которого за-держки для пользователя становятся неощутимы. Отметим, что даже в таком виде связи решения IP-телефонии вполне подходят для многих приложений. Задержки можно уменьшить благодаря следующим трем фак-торам: 1. Во-первых, совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы

работы). 2. Во-вторых, развиваются частные сети (их владельцы мо-гут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки). 3. В-третьих, развивается сама сеть Интернет – современ-ный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме ре-ального времени. Хотя на обновление роутеров по всему миру и на организационные мероприятия (например, решить вопрос, как в денежном выражении оценить сервис более высокого качества) потребуется некоторое время, мир

Интернета, вне зависимости от вышесказанного, двигается очень быстро и в правильном направ-лении. Оценить качество при использовании различных протоколов сжатия можно различными способами. Один из подходов для та-ких измерений – использование субъективных методов. В субъек-тивных методах группа людей, обычно достаточно большая, оце-нивает качество связи по определенной стандартной процедуре. Самый известный субъективный метод – это метод общего мне-ния.

В этом методе, качество связи оценивается большой группой разных людей, и затем их мнение усредняется. Ниже приведена таблица оценок, которые просили проста-вить экспертов для оценки качества связи. Оценки могли коле-баться от 1 (неприемлемо) до 5 (отлично – нет дискомфорта при прослушивании). Качество Оценка МОS Высокое 4.0 – 5.0 Стандартное телефонное 3.5 – 4.0 Приемлемое 3.0 – 3.5 Синтезированный звук 2.5 – 3.0

На графике (рис.3) показана оценка методом общего мнения различных популярных звуковых кодер-декодеров. По горизон-тальной оси отложена требуемая ширина канала для передачи ре-чи, сжатой определённым кодером, по вертикальной оси – собст-венно оценка. Рис. 3. Зависимость качества связи от ширины канала пропускания Словарь терминов[3] Тип обслуживания (TOS), который иногда еще обозначается как

DSCP, это сегмент IP-протокола, позволяющий идентифици-ровать тип передаваемого пакета информации (речь или данные). Протоколы G.XXX. Существует семь стандартных протоко-лов G.XXX, на основе которых осуществляется преобразование речи в цифровой формат. Наиболее распространены следующие протоколы:G.711 - предусматривает передачу со скоростью 64 Кбит/с (килобит в секунду); этот протокол обеспечивает самое вы-сокое качество, но требует большой части

спектра полосы пропус-кания. G.729 и G.729 - предусматривают сжатие речи до 8 Кбит/с; эти протоколы обеспечивают низкое значение задержки и качество ре-чи, приближенное к качеству в операторских сетях. G.729A -это протокол кодирования/ декодирования, который по умолчанию используется шлюзовым устройством ITG и является предпочти-тельным для него. G.723.1 - обеспечивает максимальную степень сжатия речи (5.3 или 6.3

Кбит/с; этот протокол принят наибольшим числом изгото-вителей оборудования. Н.323 Наиболее распространенный стандарт мультимедийной связи. Компания Nortel поддерживает стандарт Н.323 и обеспечи-вает стык со шлюзовыми устройствами и клиентскими приложе-ниями третьих поставщиков. Стандарт Media Gateway Control, который раньше называли MGCP, представляет собой результат слияния двух инициатив, предложенных

компанией Bellcore. MEGACO позволяет разраба-тывать простые и недорогие устройства. Этот стандарт поддержи-вается всеми шлюзами VoIP компании Nortel Networks. Voice Profile Internet Mail - это стандарт передачи сообщений голосовой почты по сети Интернет от одной системы к другой, ко-торый поддерживается компанией Nortel Networks и другими изго-товителями. Монитор – необязательный модуль сети

IP-телефонии, под-ключаемый только к IP-сети, используемый для удаленного конфигурирования и поддержки остальных устройств сети – шлю-зов и диспетчеров. Биллинговая система – программный продукт, обычно ин-тегрированный с системой IP-телефонии, предназначенный для учёта, тарификации, анализа расходов и выставления счётов за те-лефонные переговоры. Кодекс – общий термин, используемый в цифровой обработ-ке аудио и видео – алгоритм сжатия и восстановления речи.

В IP-телефонии наиболее часто используются кодеки G.723 и G.729. Алгоритмы кодеков определены в стандарте Н.323. Шлюз – это основная и неотъемлемая часть архитектуры IP-телефонии, непосредственно соединяющая телефонную сеть с се-тью IP. Диспетчер – дополнительное устройство, подключенное только к

IP-сети и несущее в себе всю логику работы сети IP-телефонии. Выполняет функции аутентификации и авторизации абонента, распределения вызовов между шлюзами и биллинга. Интернет – международное объединение сетей, в котором пользователи ПК, при наличии прав доступа, могут получать ин-формацию с любого другого компьютера в сети. Первоначально сеть была разработана в Агентстве Перспективных

Исследователь-ских Проектов при американском правительстве для военных в 1969 году. Раньше имела название Arpanet. Затем была демилита-ризована и передана в коммерческую эксплуатацию. За это время была существенно усовершенствована. Одно из самых известных, но не единственных усовершенствований – технология WWW (World Wide Web), разработанная в 1991 году в институте CERN. Технология стала настолько успешной, что часто в обиходе под

Интернет имеют в виду именно WWW. IP-телефония – также известная, как Интернет телефония или технология передачи голоса по IP. Использует Интернет про-токол для организации двусторонней голосовой связи. IP-телефония предусматривает соединения между телефонами поль-зователей при наличии соответствующих шлюзов с телефонной сетью, а также IP терминалами или

IP терминалом и ТФОП. Провайдер Интернет-телефонии – оператор, предостав-ляющий услуги IP-телефонии. Международный Совет по электросвязи – международная организация, занимающаяся разработкой стандартов, используе-мых в телекоммуникациях. В частности, ITU одобрен стандарт Н.323, который используется в IP-телефонии. Система интерактивного голосового ответа осуществляет функции доступа к удалённой компьютерной

системы с помощью голосового меню, выбор опций в котором осуществляется путём набора цифр или их комбинаций на телефонном аппарате. Компь-ютерная система озвучивает затребованную информацию, либо собирая сообщение из заранее записанных фрагментов, либо син-тезируя голосовое сообщение при помощи преобразования текст-речь. ТСР/IP – общее название протоколов Интернет. ТСР и IP – наиболее известны из них. ТСР гарантирует, что каждый послан-ный байт дойдёт до получателя

без потерь. IP присваивает локаль-ные IP адреса физическим сетевым адресам, обеспечивая тем са-мым адресное пространство, с которым работают маршрутизато-ры. Также в семейство протоколов входит протокол Telnet, кото-рый позволяет удалённым терминалам подключаться к удалённым узлам, система доменной адресации, которая позволяет пользова-телям адресоваться к узлам сети по символьному доменному име-ни вместо цифрового IP-адреса, протокол передачи файлов, кото-рый определяет механизм хранения и передачи файлов, а также

протокол передачи гипертекста, который позволяет производить обмен и передачу информации на компьютеры с WEB браузерами. Коммутация пакетов означает организацию соединений пу-тём разбивки информации на пакеты, отправки их по сети переда-чи данных вместе с другими потоками информации и восстанов-ления исходной информации на приемном конце. Основное досто-инство коммутации пакетов – эффективность использования кана-лов с фиксированной и ограниченной полосой. Недостаток – не-возможность гарантировать качество

обслуживания. Персональный код доступа – уникальный цифровой код для идентификации пользователя, предназначенный для авторизации в начале сеанса работы со шлюзом Интернет-телефонии. Телефонная сеть общего пользования – общедоступная те-лефонная система. В решениях IP-телефонии, предлагающих сер-вис типа звонка «телефон-телефон» иногда используется как сеть доступа к услугам операторов Интернет-телефонии.

Качество обслуживания – способность сети обеспечивать лучшее качество для определённого вида сетевого трафика с раз-личными приоритетами и допустимыми временами задержки. В частности, при передачи голосовых сообщений, IP-пакетам «с го-лосом» можно повышать приоритет, что повысит качество услуги. Маршрутизатор – устройство, или в некоторых случаях программное обеспечение на компьютере, которое определяет следующую точку сети в направлении точки назначения, куда бу-дут направлены

пакеты. Обычно, на пути к получателю, пакеты проходят через несколько точек, в которых установлены маршру-тизаторы. Литература 1. Журнал «Мобильные системы» №12, стр. 10 (декабрь 1999). 2. www.comptek.ru. 3. Материалы сервера Международного Совета по Электросвя-зи.