31

Зміст

ВСТУП 2

1 ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ IP-ТЕЛЕФОНІЇ 3

1.1 Визначення IP-телефонії 3

1.2 Види з’єднань в мережі IP-телефонії 6

1.3 Побудова мережі IP-телефонії 8

1.3.1 Побудова мережі за рекомендацією H.323 8

1.3.2 Мережа на базі протоколу SIP 10

1.4 Вплив мережі на показники якості IP-телефонії 12

2 ОГЛЯД ПРОТОКОЛІВ IP-ТЕЛЕФОНІЇ 15

2.1 Протокол IP 15

2.2 Протокол UDP 17

2.3 Протокол TCP 18

2.4 Протокол RTP 20

2.5 Стандарт H.323 22

2.6 Протокол SIP 24

2.7 Протокол MGCP 26

2.8 Протоколи кодування мовної інформації 27

2.8.1 Кодек G.711 27

2.8.2 Кодек G.723.1 27

2.8.3 Кодек G.726 27

2.8.4 Кодек G.728 28

2.8.5 Кодек G.729 28

2.8.6 Кодеки, стандартизовані ETSI 28

2.9 Протокол RSVP 29

3 ВИБІР ВАРІАНТІВ ПОБУДОВИ КОРПОРАТИВНОЇ МЕРЕЖІ НА ОСНОВІ IP-ТЕЛЕФОНІЇ 31

ВСТУП

Розвиток людського суспільства нерозривно пов'язано з технічним прогресом і вдосконалення в області телекомунікацій грають у сучасному світі одну з основних ролей. З'явившись в кінці дев'ятнадцятого століття, засоби зв'язку пройшли великий шлях розвитку. Основа телефонної мережі - комутаційні станції, почавши свій шлях з ручних комутаторів, замінялися поступово на декадно-крокові, потім координатні. Великий стрибок у галузі електронних компонентів в 70-ті роки призвів до життя АТС принципово нового виду - електронних станцій, які і є домінуючими на телефонних мережах України і всього світу. Прискорюються процеси глобалізації, вибуховий розвиток мережі Internet, конвергенція всіх інформаційних потоків ставить перед сучасною телефонією такі завдання, вирішити які традиційні системи з комутацією каналів не можуть в силу принципових обмежень. Однак завдання ставляться і їх потрібно виконувати, і в кінці дев'яностих років двадцятого століття світу був показаний спадкоємець традиційних АТС - шлюз IP- телефонії - гібрид телефонії і пакетної передачі даних. Перші шлюзи були дуже невеликі і могли забезпечувати лише кілька розмов одночасно, чим нагадували перші телефонні комутатори на зорі свого розвитку. Минуло кілька років, шлюзи удосконалювалися і на даний момент поширення набувають пристрої ємністю в кілька цифрових потоків Е1. Деякі лідери телекомунікацій, такі як NORTEL або CISCO заявляють про масштабованості своїх вузлів IP- телефонії до 200 тисяч портів (каналів), а це вже є серйозним операторським рішенням, що показує зрілість даної технології.

1 Технічна реалізація ip-телефонії

1.1 Визначення ip-телефонії

Стрімкий розвиток Internet-технологій привів до появи безлічі додаткових сервісів. Одним з таких сервісів є IP-телефонія і за твердженням багатьох джерел вона скоро витіснить традиційну телефонію. Під IP-телефонією розуміється технологія, що дозволяє використовувати Internet для ведення міжнародних і міжміських телефонних розмов, а також передачі факсів в режимі реального часу.

IP-телефонія об'єднує телефонні мережі і мережі передачі даних в єдину комунікаційну мережу, яка пропонує могутній і економічний засіб зв'язку.

Тепер прийшов час роз'яснити, як же точно сформулювати визначення «IP–телефонія».

В першу чергу IP-телефонія це - технологія передачі мови (голосових даних) по мережі з використанням протоколів TCP/IP. Термінологія для позначення даної технології: VоIP (від Voice over IP). Сама технологія складається з двох частин:

- передача мовної інформації по мережах з комутацією пакетів по IP-мережах;

- протоколів сигналізації і управління викликами.

Передача мовної інформації здійснюється за допомогою стека протоколів RTP/UDP/IP (Real Time Protocol). Існує декілька протоколів для передачі сигналізації і управління, всі вони працюють і розвиваються: H.323, Session Initiation Protocol (SIP), Media Gatewaycontrol Protocol (MGCP), MEGACO/H.248 та інші.

Друге з близьких для нас зараз понять про IP–телефонію: комп'ютерна телефонія, що являє собою методи обробки, зберігання і передачі мовної інформації. Причому це одна з найпростіших і доступніших технологій вже набула широкого поширення, як у працівників крупних компаній, так і у домашніх користувачів.

І, нарешті, третє визначення IP–телефонії: Інтернет – телефонія, це застосування VоIP технології для передачі голосових даних з найменшими фінансовими витратами через мережу, доступну багатьом користувачам Internet. Таким чином, це визначення є вторинним і використовується як правило в комерційних цілях компаніями, що надають можливість спілкування за допомогою своїх каналів зв'язку і мережі Internet.

Інтернет-телефонія окремий випадок IP-телефонії, тут як лінії передачі використовуються звичайні канали Internet. У чистому вигляді IP-телефонія, як лінії передачі телефонного трафіку використовує виділені цифрові канали.

Але оскільки Інтернет-телефонія виходить з IP-телефонії, то ми застосовуватимемо для неї обидва ці терміни.

У мережах пакетної комутації по каналах зв'язку передаються одиниці інформації, що не залежать від фізичного носія. Такими одиницями можуть бути пакети, кадри або осередки (залежно від протоколу), але в кожному разі вони передаються по розділеній мережі, більше того – по окремих віртуальних каналах, не залежних від фізичного середовища. Кожен пакет ідентифікується заголовком, який може містити інформацію про використовуваний ним канал, його походження (тобто про джерело або відправника) та пункті призначення (про одержувача або отримувача).

У мережах на основі IP всі дані - голос, текст, відео, комп'ютерні програми або інформація в будь-який інший формі - передаються у вигляді пакетів. Будь-який комп'ютер і термінал такої мережі має свою унікальну IP - адресу, і передаванні пакети маршрутизуються до одержувача відповідно до цієї адреси, яка вказана в заголовку. Дані можуть передаватися одночасно між багатьма користувачами і процесами по одній і тій же лінії. При виникненні проблем IP-мережі можуть змінювати маршрут для обходу несправних ділянок. При цьому протокол IP не вимагає виділеного каналу для сигналізації.

Процес передачі голосу по IP-мережі складається з декількох етапів.

На першому етапі здійснюється оцифровка голосу. За тим оцифровані дані аналізуються і обробляються з метою зменшення фізичного обсягу даних, переданих одержувачу. Як правило, на цьому етапі відбувається придушення непотрібних пауз і фонового шуму , а також компресування.

На наступному етапі отримана послідовність даних розбивається на пакети і до неї додається протокольна інформація - адреса одержувача, порядковий номер пакету на випадок, якщо вони будуть доставлені не послідовно, і додаткові дані для корекції помилок. При цьому відбувається тимчасове накопичення необхідної кількості даних для утворення пакету до його безпосередньої відправки в мережу.

Витяг переданої голосової інформації з отриманих пакетів так само відбувається в кілька етапів. Коли голосові пакети приходять на термінал одержувача, то спочатку перевіряється їх порядкова послідовність. Оскільки IP - мережі не гарантують час доставки, то пакети із старшими порядковими номерами можуть прийти раніше, більше того, інтервал часу отримання також може коливатися. Для відновлення початкової послідовності і синхронізації відбувається тимчасове накопичення пакетів. Однак деякі пакети можуть бути взагалі втрачені при доставці, або затримка їх доставки перевищує допустимий розкид. У звичайних умовах приймальний термінал запитує повторну передачу помилкових або втрачених даних. Але передача голосу занадто критична до часу доставки, тому в цьому випадку або включається алгоритм апроксимації, що дозволяє на основі отриманих пакетів приблизно відновити втрачені, або ці втрати просто ігноруються, а пропуски заповнюються даними випадковим чином.

Отримана таким чином (не відновлена) послідовність даних декомпресується і перетвориться безпосередньо в аудіо - сигнал, що несе голосову інформацію одержувачу.

Таким чином, з великим ступенем ймовірності, отримана інформація не відповідає вихідній (спотворена) і затримана. Проте в деяких межах надмірність голосової інформації дозволяє миритися з такими втратами.

В даний час в IP-телефонії існує два основних способи передачі голосових пакетів по IP-мережі:

• через глобальну мережу Інтернет (Інтернет-телефонія);

• використовуючи мережі передачі даних на базі виділених каналів (IP-телефонія).

    У першому випадку смуга пропускання на пряму залежить від завантаженості мережі Інтернет пакетами, що містять дані, голос, графіку і так далі, а значить, затримки при проходженні пакетів можуть бути самими різними. При використанні виділених каналів виключно для голосових пакетів можна гарантувати фіксовану (або майже фіксовану) швидкість передачі.

    Для того, щоб здійснити міжміський (міжнародний) зв'язок за допомогою телефонних серверів, організація повинна мати по серверу в тих місцях, куди і звідки плануються дзвінки.

    Загальний принцип дії телефонних серверів (шлюзів) Інтернет - телефонії такий: з одного боку, сервер пов'язаний з телефонними лініями і може з'єднуватися з будь-яким телефоном світу .

З іншого боку, сервер пов'язаний з Інтернетом і може зв'язатися з будь-яким комп'ютером в світі. Сервер приймає стандартний телефонний сигнал, оцифровує його (якщо він початково не цифровий), значно стискає, розбиває на пакети і відправляє через Інтернет з використанням протоколу IP. Для пакетів, що приходять з мережі на телефонний сервер і що йдуть в телефонну лінію, операція відбувається в зворотному порядку.

Обидві складові операції (вхід сигналу в телефонну мережу і його вихід з телефонної мережі) відбуваються практично одночасно, що дозволяє забезпечити повнодуплексну розмову. На основі цих базових операцій можна побудувати багато різних конфігурацій. Наприклад, дзвінок «телефон - комп'ютер» або «комп'ютер - телефон» може забезпечувати один телефонний сервер.

    Основним стримуючим фактором на шляху масштабного впровадження IP-телефонії є відсутність у протоколі IP механізмів забезпечення гарантованої якості послуг, що робить його поки не найнадійнішим транспортом для передачі голосового трафіку. Сам протокол IP не гарантує доставку пакетів, а так же час їх доставки, що викликає такі проблеми, як «рваний голос» і просто провали в розмові. Сьогодні ці проблеми вирішуються: організації по стандартизації розробляють нові протоколи, виробники випускають нове обладнання, але на цьому рівні справи з сумісністю і стандартизацією йдуть вже не так добре, як з «упаковкою» промови в пакети. Зауважимо, що в рамках приватної корпоративної мережі деяка втрата якості голосового зв'язку при сильній завантаженості ресурсів цілком прийнятна за умови, що середній показник буде цілком задовільним.

    З точки зору масштабованості IP - телефонія видається цілком закінчених рішенням. По - перше, оскільки з'єднання на базі протоколу IP може починатися (і закінчуватися) в будь-якій точці мережі від абонента до магістралі. Відповідно, IP - телефонію можна вводити ділянка за ділянкою, що добре з точки зору міграції, так як її можна проводити «зверху вниз», «знизу вгору» або за якоїсь іншої схеми. Для рішень IP-телефонії характерна певна модульність: кількість і потужність різних вузлів - шлюзів, gatekeeper («контролер зони» - сервер обробки номерних планів) - можна нарощувати практично незалежно, відповідно до поточних потреб .