5 д-ріс

5 дәріс. IP-телефония. Сөздің пакеттік таратылу қағидалары. IP-телефония құрылымының деңгейлері. IP-телефонияның үш негізгі сценариялары

IP-телефония – IP (мысалы, Интернет) протоколы негізінде дестені коммутациялайтын желіні қолданатын технология. VoIP түсінігі шет елде қолданылады. Интернет-телефония – IP-телефонияның дербес жағдайы, телефондық трафикте дестелерді тарату арнасы ретінде Интернет желісінің арналары қолданылады.

Сөздің дестелік таратылу қағидалары. "Классикалық" телефон желілері әр телефондық сөйлесу үшін физикалық байланысты талап ететін арналар коммутациясы технологиясына негізделген. Сол қатарда, бір телефондық сойлесу физикалық арнаның бір физикалық байланысынан тұрады. Бұл жағдайда 3,1 кГц –тік аналогты сигнал жақын орналасқан бір АТС-ке беріледі, ол АТС-те сигналдармен уақыттық бөліну технологиясы мультиплексрленеді, осы АТС-ке жалғанған басқа абоненттерден сигналдар келіп түседі. Әрі қарай станса аралық араналар желісі бойынша топтық сигнал беріледі. АТС-ке жеткен соң сигнал кері мультиплексрленіп адресатқа дейін жеткізіледі. Арналарды коммутациялайтын телефондық желілердің бір кемшілігі арна жолағын тиімсіз қолдану болып табылады –үзіліс кезінде сөзде арна ешқандай пайдалы жүктемені ұстамайды.  

Дестелік коммутация желілерінде байланыс арналармен ақпарат бірліктері(дестелер, кадрлар, ұяшықтар) беріледі, олар физикалық тасымалдағышқа тәуелсіз, бірақ та олар қандай жағдай болмасын бөлінген желілермен, әсіресе физикалық ортасына тәуелсіз жеке виртуалды арналар бойымен беріледі. Әр пакет оны арнада қолданып тұрғандығы, оның жүзеге асырылуы(шығу адресі) және белгілену пункті (қабылдаушы адресі)жайлы ақпараттан тұратын тақырыпшамен идентификацияланады. Желідегі кез келген терминал және компьютер өзінің дербес IP-адресінен тұрады және жіберілуші дестелер адресіне сәйкес қабылдаушыға бағытталады. Мәліметтер бір мезетте көп пайдаланушылармн бір байланыс жолдары арқылы беріледі. Егер желіде, маршрутта қандай да бір мәселелер пайда болса, онда десте бағытын өзгртуі мүмкін. Осы кезде IP протоколы сигнал қағу үшін белгіленген арнаны талап етпейді.

Желі бойынша дауыстың жіберілу үрдісі бірнеше этаптан тұрады. Алдымен дауыстың сандарға айналуы жүзеге асады. Бұл сандыққа түрленген мәліметтер сарапталады және мәлімет көлемінің физикалық азайтылуы мақсатына сай өңделеді, фондық шуыл және қажетсіз үзілістер беріледі. Сосын мәліметтердің тізбектілігі дестелерге бөлінеді және оған протоколдық ақпарат(қабылдаушы адресі,дестенің реттік нөмірі, қателіктерді табуға арналған қосымша мәліметтер) толықтырылады.

Дауыстық дестелер қабылдаушы терминалға келгенде, бірінші кезекте оның реттік тізбектілігі тексеріледі, IP желілер жеткізілу уақытына кепілдік бермейді, дестелер әр түрлі уақытта келеді. Синхронизациялау және бастапқы тізбектілікті қалыпқа келтіру үшін дестелерді уақыттық жинақтау жүргізіледі. Егер қандай-да дестелер жоғалса, ал дауыстың таратылуы жеткізілуіне сай келмесе, онда қабылданған дестелер негізінде жоғалғандарын қалыпқа келтіруге, немес жоюға мүмкіндік беретін аппроксимация алгоритмі қосылады. Мәліметтердің қабылданған тізбектілігі ашылады және аудио-сигналға түрленеді.

Қазіргі кезде IP-телефонияда желі бойымен дауыс таратудың екі әдісі бар:ғаламдық Интернет желісі арқылы (Интернет-телефония); белгіленген арналар негізінде мәліметтер желісін қолдана отырып (IP-телефония).

IP-телефония құрылымының деңгейлері.Voice over IP технологиясының құрылымы екі жазықтық ретінде қысқартылған болуы мүмкін. Төменгі жазықтық – бұл IP дестелерін бағыттайтын негізгі желі,жоғарғы жазықтық – бұл шақыруларға қызмет етуді басқаратын ашық құрылым (байланыс сұраулары).

Төменгі жазықтық белгілі Интернет протоколдарынан тұрады: бұл – RTP, ол өз кезегінде IР протоколының астындағы TCP/IP протоколының стекінде орналасқан UDP протоколының басын функциялайды. Солай RTP/UDP/IP иерархиясы сөздік трафикке арналған транспорттық механизмнен тұарды.

Жоғарғы жазықтық – шақыруға қызмет етуді басқаруды, шақыру қайда бағытталғандығын және қандай жағдайда абоненттер арасында байланыс орнайтынын қарастырады. Осындай басқарудың инструменті – адымдық-декадалық АТС-ті қолдайтын жүйеден бастап, маршрутизация функцияларын біріктіруді және коммутациялайтын сөйлесу арнасын сол декадалық-адымдық іздеушілерде құру функцияларын қарастыратын, сигнализацияның телефондық жүйесі. Әрі қарай сигнализация қағидалары белгіленген сигналдық арна бойынша сигнализациялау жүйесіне, көпжиілікті сигнализацияға, №7 жалпы арналық сигнализация протоколына және марзрутизация функцияларын интеллектуалды желінің қызметін өңдеу сәйкес тораптарына жіберуге бірте-бірте дамытылды.

Дестлерді коммутациялау желілері біршама күрделі. IP дестелерін бағыттайтын желі бір мезетте түрлі бағыттаушы протоколдармен жұмыс істейді. Ондай протокол қатарларына мыналар жатады: RIP, IGRP, EIGRP, IS-IS, OSPF, BGP жән басқалар. Дәл сол сияқты IP-телефонияға да толық протоколдар қатары өңделген. Ең көп таралғаны Н.323 ITU-T, дербес жағдайларда, себебі ол басқа протколдардан ерте қолданылды. Шақыруларға қызмет етуді басқару жазықтығының басқа протоколы – SIP – шлюздар мен шеткі құрылғылар пайдаланушылар үшін қосымша қызметтерді ұсынуды қамтамасыз етуге бағдарланған. Тағы бір протокол – SGCP –1998 жылдан бастап өңделген, орталықтанған жабдықтарда шақыруды өңдеу қызметтерін жүзеге асыру есебінен шлюздар тұрақтылығын азайтуға арналған. IPDC протоколы SGCP-ға өте ұқсас, бірақ басқару механиздеріне (ОАМ&Р) ие. 1998 жылдың соңында IETF ұйымының MEGACO жұмыс тобы негізінен SGCP-ге негізделген , кей тұстары ОАМ&Р бөліктерімен толықтырылған MGCP протоколын өңдеп шығарды. MEGACO тобы осымен тоқтай қойған жоқ, шлюздармен басқару протоколын өңдеуді жалғастырды. Оны Н.323-қа бейімделген нұсқасы (Gateway Control Protocol атауымен) ITU-T Н.248 –да ұсынылады.

IP-телефония желілерінің жіктелуі. IP-телефония желісі шеткі құрылғылар, байланыс арналары және коммутация тораптары жиынтығынан тұрады. IP-телефония желілері Интернет желісі сияқты құрылады. Бірақ Интернет желісінен айырмасы, IP-телефония желілерінде сөзді тарату сапасын қамтамасыз ету жүктеледі. Коммутация тораптарында сөз ағындарының уақыттық кідірісін азайту әдістерінің бірі байланысқа қатысушы коммутация тораптарының санын қысқарту болып табылады. Сондықтан да күрделі транспорттық желілерді құру кезінде, бірінші кезекте магистраль ұйымдастырылады, ол желінің жеке бөліктері(шлюздер) арасындағы трафик транзитін қамтамасыз етеді, ал шеткі жабдықтар коммутацияның жақын орналасқан торабына біріктіріледі. (5.1 сурет).

5.1- сурет. Желінің магистралды қолдану арқылы құрылуы

Белгіленген желілерде шеткі құрылғылар арасындағы байланыс арнайы арналармен жүргізіледі (5.2 сурет) және бұл арналардың өткізгіштік қабілеті тек сөздік дестелерді таратуға қолданылады. Көбінесе IP-телефония провайдерлері өзіндік инфрақұрылым құрмайды, біріншілік желілердің провайдерлерінен арналарды белгілеп алады.

5.2- сурет. IP-телефония желісін құру мысалы

Белгіленген желінің басты артықшылығы – бұл жоғары сөзді тасымалдау сапасы, мұндай желілер сөздік трафикті таратуға арналған. Бұл желілерде кепілденген сапаны қамтамасыз ету үшін ATM және Frame Relay транспорттық протоколдары қолданылады.

IP-телефонияның біршама кең таралған үш сценариясын қарастырамыз: "компьютер – компьютер"; "компьютер – телефон"; "телефон – телефон".

IP-телефония үлгісінің мүшелері «компьютер-компьютер» сценариясы бойынша 5.3 суретте келтірілген.

5.3 - сурет. IP-телефонияның "компьютер – компьютер" сценариясы

Бұл сценарияда аналогты сөздік сигналдар А абонентінің микрофонынан аналогты-цифрық түрлендіргіш (АЦТ) көмегімен сандарға түрленеді, әдетте 8000 есептеулер/с, 8 бит/есептеулер кезінде, жалпы – 64 Кбит/с. Сандық түрдегі сөздік мәліметтердің есептеулері 4:1, 8:1 немесе 10:1 қатынастарымен жолақтарының таратылуына қажетті қысқарту үшін кодтаушы құрылғылармен қысылады. Сығылғаннан кейін шығыс мәліметтер пакеттерге түрленеді, ол пакеттерге протокол тақырыпшалары қосымшаланады, содан кейін пакеттер IP-желі арқылы Б абонентіне қызмет ететін IP-телефония жүйесіне беріледі. Пакеттер Б абонентінен қабылданған кезде протокол тақырыпшалары өшіріледі, ал қысылған сөздік мәліметтер құрылғыға келіп түседі, онда олар алғашқы күйге түрленеді, сосын сөздік мәліметтер қайтадан цифрық-аналогты түрлендіргіш (ЦАТ) көмегімен аналогты түрге түрленеді және Б абонентінің телефонына келіп түседі.

IP-телефония жүйесінің екі абоненті арасында әдеттегідей байланыс орнату үшін әр ұшында бір уақытта тарату қызметі сияқты, қабылдау қызметі де жүзеге асырылады. IP-желісі астында Интернет ғаламдық желісі немесе Intranet кәсіпорындық жеке меншік желісі болады.

Келесі – «телефон – компьютер» сценариясы – Call-орталықтарда немесе техникалық қолдау қызметтерінде, Интернеттің түрлі анықтамалық-ақпараттық қызметтерінде қолоданылады. Кез келген компанияның WWW серверіне қосылған пайдаланушы анықтамалық қызметтің операторын қолдана алады. Бұл сценария жуық жылдарда қолданыстық талапқа ие болады.

IP-телефонияның бұл сценариясының екі модификациясын қарастырамыз: компьютерден (IP-желі пайдаланушы) телефонға (ЖҚТЖ абонентіне), әсіресе, телефондық қызметке, соның ішінде анықтамалық-ақпараттық қызметке және Интеллектуалды желі қызметіне IP-желі пайдаланушыларының енуіне байланысты; ЖҚТЖ абонентінен IP-адрестеу немесе Е.164 бойынша нөмірлеу негізінде шақырушы тарап сәйкестендірілген IP-желі пайдаланушысына.

«Компьютер – телефон» сценариясының бірінші түрленуінде байланыстың орнауы IP-желі пайдалануышысын сәйкестендіреді. ЖҚТЖ және IP желілерін байланыстырушы шлюз жеке құрылғыда жүзеге асырылуы немесе ЖҚТЖ және IP жабдықтарына біріктірілуі мүмкін.

Екінші түрленуге байланысты «компьютер – телефон» сценариясы бойынша байланыс ЖҚТЖ абоненті және IP-желісі пайдаланушысы арасында орнатылады, бірақ оның құрылуын ЖҚТЖ абоненті бастайды.

Бірнеше мысалдар қарастырып көрейік. Қарапайым телефонды немесе дестелік телефония қызметін қолдана отырып, анықтамалық-ақпараттық қызметті шақыру кезінде алғашқы фазада А абоненті IP-телефонияның жақын орналасқан шлюздарын шақырады. Шлюзден А абонентіне нөмірді енгізу сұрауы келіп түседі, оған шақыру, аутентификация үшін жеке сәйкестендіру нөмірі (PIN), және егер бұл қызмет шақырылатын абонент арқылы төленетін болса төлемнің кезекті санауы бағдарлануы тиіс. Шақырылатын нөмірді негізге ала отырып, шлюз осы қызметке біршама қол жетімді жолды анықтайды. Одан бөлек, шлюз сөзді дестелеу және кодтау функцияларын белсендіреді, қызметпен байланыс орнатады және шақыру қызметі үрдісінің мониторингін жүргізеді, сигнализациялау және басқару протоколдары арқылы бастапқы жақтан осы үрдістің (мысалы, бос болмаушылық, шақыру жіберу, ажырау және т.б.) күйі жайлы ақпараттарды қабылдайды. Кез келген жақтың ажырауы (бөліну) қарсы жаққа сигнализациялау (сигнализация) протоколы бойынша беріледі және орнатылған байланысты тоқтатуға, келесі шақыруға қызмет ету үшін шлюз көздерін бостауға шақырады. Абоненттерге қызмет көрсету үшін байланыс орнатуға аналогты тәртіп қолданылады.

Мәліметтерді және сөзді жіберу қызметтерін біріктіру тиімділігі «компьютер-компьютер» және «компьютер-телефон» сценариялары бойынша IP-телефонияны дәстүрлі телефондық желілердің оператор қызығушылықтарына зиян келтірмей пайдаланудың негізгі ынталандырмасы болып табылады.

«Телефон – телефон» сценариясы IP-телефонияның басқа сценарияларынан біршама ерекшеленеді. Бұл режимде IP-телефонияның заманауи технологиясы IP-ену арқылы виртуалды телефондық байланыс жолын ұсынады.

Әдеттегідей, IP-телефонияның осындай сценариясы бойынша шақыруларға қызмет жасау келесідей болады. IP-телефония қызметімен жабдықтаушы ЖҚТЖ стансасына немесе коммутациялық торапқа өзінің шлюзін қосады, Интернет желісі немесе белгіленген арна бойымен басқа қалада немесе басқа елде орналасқан аналогты шлюз жалғанады.

5.4 суретте көрсетілгендей, IP-телефония қызметімен жабдықтаушылар IP-желілердің кірісі мен шығысындағы IP-телефония шлюздарын орнату жолымен «телефон – телефон» қызметін ұсынады. Абоненттер арнайы ену нөмірін тере отырып, ЖҚТЖ арқылы жабдықтаушы шлюзіне қосылады. Абонент (PIN) дербес сәйкестендіру нөмірін немесе шақырылатын абонент (Calling Line Identification) нөмірінің сәйкестендіру қызметін пайдалана отырып желіге енуге мүмкіндік алады. Осыдан кейін шлюз шақырылып отырған абоненттің телефондық нөмірін енгізуді сұрайды, бұл нөмірді сараптайды және керекті телефонға қандай шлюз жақсы ене алатынын анықтайды. Содан кейін бірден кіріс және шығыс шлюздар арасында байланыс орнайды, әрі қарай шақырылатын абонентке байланыс орнату шығыс шлюзбен оның жергілікті телефондық желі арқылы жүргізіледі.

5.4 - сурет. ЖҚТЖ абоненттерінің "телефон – телефон"сценариясы бойынша транзиттік IP-желімен қосылуы

Осындай байланыстың толық бағасы кіріс шлюзді байланыстағы ЖҚТЖ құнынан, транспорттаудағы Интернет-провайдер құнынан және шақырылған абоненті бар шығыс шлюзді байланыстағы түпкі ЖҚТЖ құнынан жинақталады.

Негізгі әдебиеттер: 1[11–161,53–155], 2[21 – 23,45 – 54], 4[58 – 65]. Қосымша әдебиеттер: 15,16.

Бақылау сұрақтары:

1. IP-телефония және Интернет-телефондама термині жайлы түсінігіңіз?

2. Сөздерді десте түрінде таратудың принциптері қандай?

3 IP-телефония сәулетінің деңгейлері?

4. IP-телефония желісінің классификациясы?

5 IP-телефония ұйымының қандай негізгі сценарилерін білесіз?