25 Лекция по IP-телефонии
.docПод IP-телефонией понимают технологию по организации телефонной связи в реальном масштабе времени на любой сети с пакетной коммутацией, работающей по протоколу IP. Такой сетью может быть глобальная сеть Интернет или некоторая выделенная сеть на базе протоколов IP.
Рассмотрим в общем виде процесс передачи речи по IP-сети, на которой установлены коммутаторы пакетов. Между IP-сетью и классической телефонной сетью должен быть шлюз. Предварительно между двумя телефонными аппаратами через классические телефонные сети и IP-сеть устанавливается соединение.
Вначале в шлюзе производится цифровое преобразование речевых сигналов. Затем, для уменьшения объема данных, производится подавление речевых пауз и фонового шума, а также сжатие речевых данных (компрессирование).
В дальнейшем полученная последовательность речевых данных разбивается на пакеты и к каждому пакету добавляется заголовок, содержащий как минимум адрес получателя, порядковый номер пакета, необходимый на тот случай если пакеты будут доставлены не в той последовательности по сравнению пунктом отправления. При формировании пакета происходит временное накопление речевых данных. Теперь пакет пересылается по IP-сети от одного к другому шлюзу. Каждый пакет проходит через два или более коммутаторов IP-сети. Используется дейтаграммный метод коммутации пакетов, когда пакеты даже одного сообщения проходят от шлюза к шлюзу по разным маршрутам.
В шлюзе пункта приема речевые пакеты собираются и располагаются в такой же последовательности как и в пункте передачи. Необходимость в такой процедуре объясняется тем, что вследствие прохождения пакетов по разным маршрутам пакеты со старшими номерами могут придти раньше, чем пакеты с младшими номерами. С целью восстановления исходной последовательности пакетов и их синхронизации в пункте приема происходит их накопление (буферизация). На реальной IP-сети вследствие перегрузок и других факторов отдельные пакеты могут теряться. В сети передачи данных для гарантированной доставки сообщений используются специальные механизмы (например, повторная передача блока данных), увеличивающие время доставки сообщений. Однако речевая информация слишком критична к временным задержкам. Поэтому потерянные речевые пакеты не восстанавливаются средствами сети. Чтобы заполнить в речевом сигнале пропуски, в пункте приема либо применяется алгоритм аппроксимации, позволяющий приблизительно восстановить форму сигнала, либо потерянные пакеты просто игнорируются, а пропуски заполняются данными случайным образом.
В шлюзе пункта приема сформированная таким образом последовательность речевых блоков данных декомпрессируется и преобразуется в сигнал, принятый на классической телефонной сети. Этот сигнал передается на телефонный аппарат пункта приема.
При сравнении классической телефонии, использующей коммутацию каналов, и IP-телефонии, можно отметить как преимущества, так и недостатки. Главное преимущество IP-телефонии состоит в том, что для передачи речи требуются значительно меньшие ресурсы сети. Такое свойство обусловлено применением на IP-сети статистического мультиплексирования, позволяющего гибко распределять ресурсы сети связи между пользователями. Как следствие, стоимость услуги передачи речи по технологии IP-телефонии на много ниже, чем на классической телефонной сети. Особенно это заметно при организации междугородной и международной телефонной связи. Существенным недостатком IP-телефонии является задержка речевого сигнала, величина которой зависит от многих показателей построения и функционирования IP-сети. Задержки наиболее заметны при реализации IP-телефонии на сети передачи данных, характеризующейся заметной долей пакетов большой длины и периодами перегрузок. Если задержки превышают установленный предел, то качество телефонной передачи ухудшается. Данный недостаток может быть сведен до минимума повышением пропускной способности IP-сети и совершенствованием протоколов обмена данными, в частности, применение протоколов с приоритетным обслуживанием пользователей IP-сети.
Сеть, обеспечивающая связь между терминалами Н.323, может иметь сложную структуру, в основе которой лежит зона сети. В зону входят: терминалы, шлюзы, маршрутизаторы, устройство управления конференциями, привратник. Зона характеризуется наличием одного привратника, управляющего множеством оконечных устройств этой зоны. Маршрутизаторы служат для выполнения функций коммутации пакетов на IP-сети и взаимодействия с другими устройствами IP-телефонии.
Терминалы Н.323 являются оконечными устройствами сети, способными принимать и передавать мультимедийные данные в реальном масштабе времени при взаимодействии между собой, со шлюзом, с привратником и с устройством многоточечной конференции. В состав мультимедийного терминала входят: элементы телефонной связи (микрофон, телефон или громкоговоритель, система акустического эхоподавления), элементы видеосвязи (видеокамера, монитор), сетевой интерфейс. Терминал может быть выполнен на базе персонального компьютерами или некоторого специализированного устройства. Для реализации IP-телефонии может быть использован IP-телефон в состав, которого входят перечисленные элементы, кроме элементов видеосвязи.
Шлюзы предназначены для преобразования пользовательской (например, речевой) и сигнальной информации. Преобразование речи при передаче от классической телефонной сети к IP-сети состоит в выполнении сжатия и кодирования речи, затем речевые данные вставляются в IP-пакеты, которые посылаются в IP-сеть. В обратном направлении в шлюзе выполняются следующие операции: принимаются IP-пакеты, из них извлекаются речевые данные, производится декодирование и декомпрессия этих данных, речевая информация передается в классическую телефонную сеть. Преобразование сигнальной информации необходимо для установления соединений через IP-сеть. При исходящем соединении от классической телефонной сети к IP-сети в шлюзе преобразуется протокол сигнализации классической телефонной сети (например, протокол сигнализации DSS1) в протокол сигнализации Н.323. В шлюзе противоположной стороны происходит обратное преобразование. В процессе установления соединения, шлюз исходящей стороны совместно с привратником в соответствии с номером вызываемого абонента, формирует и передает либо IP-адрес терминала Н.323 (соединение с терминалом Н.323), либо IP-адрес шлюза входящей стороны (соединение между абонентами классической телефонной сети через IP-сеть). В последнем случае от шлюза исходящей стороны к шлюзу входящей стороны через IP-сеть передается номер вызываемого абонента, используемый для соединения на классической телефонной сети.