Принципы работы ip-телефонии
Под IP телефонией понимается технология передачи голоса и факс сообщений через сети, использующие протокол IP, в режиме реального времени. Данный протокол используется как в сети Интернет, так и в локальных сетях. Многие считают равноценными понятия "Интернет телефония" и "IP телефония", хотя на самом деле это не совсем так. IP-телефония предполагает использование для передачи голоса выделенные каналы связи, в то время как Интернет телефония допускает использование общих каналов сети Интернет. Благодаря этому именно IP телефонии присущи:
высокое качество услуг связи при значительной экономии средств;
повышенная безопасность и конфиденциальность;
интеллектуальность предоставляемых услуг;
используется в решениях самого различного масштаба.
Сервера IP-телефонии работают следующим образом: с одной стороны сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны сервер связан с IP-сетью и может связываться с любым компьютером в мире. Голосовой аналоговый сигнал оцифровывается, значительно сжимается, разбивается на пакеты и отправляется через IP-сеть с использованием протокола TCP/IP. Для пакета, который приходит из сети Интернет на телефонный сервер и уходит в телефонную сеть, вся операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход и выход сигнала) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор.
Для осуществления зарубежных соединений и соединений по Узбекистану организация или оператор услуги должны иметь по серверу в тех местах, куда и откуда планируется устанавливать связь. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для зарубежных соединений.
Технология IP телефонии объединяет сети с коммутацией каналов (передающие голосовую информацию) и сети с коммутацией пакетов (передающие данные) в единую коммуникационную сеть. Бесперебойное распознавание голоса и его передача из одной сети в другую решается с помощью различных шлюзов. Шлюз представляет собой устройство, в которое с одной стороны включаются телефонные линии, а с другой стороны - IP-сеть.
Голос, как аналоговые колебания в системе IP телефонии, существует только в телефонной трубке, или в том, что заменяет ее. На остальных участках канала передачи от абонента к абоненту речь оцифровывается и передается в виде IP пакетов. Пакеты данных имеют в своем составе порядковый номер, адреса точек назначения (приема и передачи) и информацию для коррекции ошибок. Для того чтобы пакеты были направлены нужному получателю используется IP адрес, в соответствии с которым осуществляется их маршрутизация. Узлы IP направляют эти пакеты по сети до окончания маршрута доставки. Пакеты, приходящие на ближайший к другому абоненту шлюзу, преобразовываются обратно в аналоговый вид (голосовой сигнал) и поступают в телефонную линию.
Поскольку пакеты могут доставляться не в той последовательности, в которой были отправлены, то в первую очередь происходит их накопление и восстановление требуемой последовательности. Для восстановления исходного объема упорядоченных данных используются порядковые номера пакетов. Для приложений, где не важен порядок и интервал прихода пакетов, таких как e-mail, время задержек между отдельными пакетами не имеет решающего значения. IP-телефония является одной из областей передачи данных, где важна динамика передачи сигнала.
Максимальная задержка звука может составлять 300-400 миллисекунд в зависимости от того, сколько времени требуется аппаратному оборудованию, чтобы создать цифровой аудиосигнал. Человеческое ухо не воспринимает задержки менее 250 миллисекунд. С целью минимизации потери сигнала, ведущие организации по стандартизации разрабатывают новые протоколы, а производители поставляют качественно новые, современные решения в области IP телефонии, позволяющие избежать пропадания голоса.
Основные протоколы IP-телефонии
H.323 - основополагающий стандарт, принятый ITU-T, где описывается, каким образом чувствительный к задержке трафик, в частности голос и видео, получает приоритет в локальных и глобальных сетях. Он состоит из ряда рекомендаций (стека протоколов) по смежным техническим вопросам, таким, как качество речи, стандарты кодирования звуковой и видеоинформации и пр. Протокол SIP (Session Initiation Protocol) принят в марте 2000 года организацией IETF в качестве стандарта RFC 2543. SIP в большей степени соответствует идеологии TCP/IP, чем стек протоколов H.323. О поддержке этого протокола заявили такие производители как 3Com, Cisco, Ericsson, Siemens и др. Однозначность стандарта SIP позволяет с уверенностью говорить о совместимости IP-шлюзов разных производителей.
При передаче в режиме реального времени до 30% пакетов могут быть утеряны или получены с опозданием (что в режиме реального времени одно и то же). Хорошее приложение IP-телефонии должно возместить нехватку пакетов, восстановив потерянные данные. Сам алгоритм кодирования речи также оказывает влияние на восстановление данных.
Основные алгоритмы сжатия звука, используемые в IP-телефонии
Для кодирования звуковой информации обычно используются следующие кодеки: G.711, G.722, GSM0610, G.723, G.723.1, G.728, и G.729. Для кодека G.711 требуется ширина полосы частот в 64 Кбит/с, поэтому он приемлем не во всех IP-сетях (например, в Интернет), т.к. большинство пользователей Интернета имеет канал заведомо меньшей ширины. Кодеки с низкой шириной полосы частот - G.729 в 8 Кбит/с и G.723.1 в 5.3/6.3 Кбит/с - вполне подходят для использования в Интернет. В частности, G.723.1 является одним из нескольких "стандартных" кодеков для IP-телефонии, особенно после того, как Intel, Microsoft и Netscape объявили о поддержке этого стандарта звукового кодирования.