4.5. Основы построения сетей ip-телефонии

Под IP-телефонией понимают технологию по организации теле­фонной связи на сетях с пакетной коммутацией, применяющих про­токол IP. Такими сетями могут быть локальная и глобальная сети и их комбинации. В литературе можно также часто встретить термины VoIP (Voice Over IP — «Голос поверх протокола IP») и интернет-те­лефония. Эти понятия близки к IP-телефонии, однако считается, что термин IP-телефония является общим по сравнению с другими.

Сеть IP-телефонии строится на основе IP-сети, к которой полу­чают доступ терминалы с пакетной коммутацией (IP-телефоны, софт- фоны) и подключаются классические сети телефонной связи — TDM-сети. Терминалы с пакетной коммутацией либо включаются в IP-сеть непосредственно, либо — через локальные вычислитель­ные сети.

На рис. 4.12 показан пример построения сети IP-телефонии, в ко­тором IP-сеть построена на маршрутизаторах. Сеть 1Р-телефонии образована на трех станциях и в нее входят: 4 сети LAN типа Ethernet, две TDM-сети, отдельные IP-телефоны. У пользователей сети LAN находятся IP-телефоны и софгфоны (softphones). IP-те­лефон имеет обязательные устройства, присущие любому телефон­ному аппарату: разговорные и вызывное устройства, номеронаби­ратель. Софтфон представляет собой мультимедийный компьютер, имеющий разговорные устройства: микрофон и громкоговоритель, микротелефонную гарнитуру, а также программные сред ства для установления соед инений и разьединения и для дополнительных функ­ций. IP-телефон и софтфон имеют внешний интерфейс сети Ether­net. В TDM-сети находится АТС с коммутацией каналов, в кото­рую включены телефонные аппараты, аналоговые или цифровые. Между АТС TDM-сети и IP-сетью установлен шлюз, выполняю­щий основные функции по переходу с TDM-сети на IP-сеть и на­оборот. В сети IP-телефонии обычно бывает контроллер, выпол­няющий следующие основные функции: установление соединений и разъединение, регистрация пользователей сети, управление шлю­зами и другие. В качестве контроллера может выступать: прокси- сервер, привратник (gatekeeper), а на крупных сетях — softswitch.

В сети IP-телефонии возможны соединения между любой парой терминалов. При этом соединения устанавливаются через IP-сеть, за исключением соединений между пользователями одной локальной сети. В последнем случае соединение замыкается внутри локаль­ной сети. Важной особенностью сети IP-телефонии является разделение процессов установления соединения и разъединения от процессов передачи речевых пакетов. Как и в традиционной телефонии с ком­мутацией каналов, в IP-телефонии можно выделить три этапа: уста­новление соединения, передача речи и разъединение. При установ­лении соединения и при разъединении используется один из при­нятых для IP-телефонии протоколов сигнализации.

На примере соединения IP-телефонов станций А и В (см. рис. 4.12) рассмотрим указанные этапы (рис. 4.13).

Предположим, что инициатором соединения является IP-телефон A (IP-TA А). Сообщение с вызовом от этого телефона через IP-сеть передается контроллеру. В этом же сообщении содержится транспортный адрес IP-TA А и адрес вызываемого IP-телефона В (IP-TA В), например, цифры номера. Эти цифры номера контроллер переводит в транспортный адрес IP-TA В. Транспортный адрес представляет собой совокупность IP-адреса и номера порта приложения, через которое посылаются речевые пакеты. Используя транспортный адрес IP-TA В, контроллер обменивается сигнальной информацией с IP-TA В. В этой информации содержится транспортный адрес IP-TA А. Если телефон свободен, пользователю IP-TA В передается вызов и когда он ответит на него, сигнал ответа поступит в контроллер. Контроллер пересыла­ет сигнал ответа в IP-TA А вместе с транспортным адресом IP-TA В. Теперь абоненты разговаривают и речевые пакеты передаются через IP-сеть, минуя контроллер. В зависимости от направления передачи в каждом речевом пакете посылается транспорты й адрес IP-TA А или IP-TA В. По окончании разговора производится разъединение, в те­чение которого сигнальной информацией обмениваются 1Р-теле- ( юны и контроллер.

•;Возможен вариант установления соединения между 1Р-телефо- ЧЬавд без участия контроллера. Для этого каждый IP-телефон дол- Жен знать транспортный адрес другого IP-телефона. При установле­нии соединения и при разъединении IP-телефоны обмениваются Сигнальными сообщениями.

В рассмотренной схеме IP-телефоны являются многофункцио­нальными устройствами, осуществляющими прием и передачу речи и обмен сигнальными сообщениями. При приеме и передачи речи осуществляется: преобразование звуковых колебаний в электричес­кие и наоборот, кодирование речи, инкапсуляция и выделение эле­ментов речи из пакетов.

IP-сеть может быть использована для соединения абонентов TDM-сетей. Пример такого соединения показан на рис. 4.14. Пред­положим, что абонент с телефонным аппаратом А (ТА-А) станции А вызывает абонента с ТА-В станции Б. Вначале вызов от ТА-А по­ступает на шлюз 1, который взаимодействует по одной из систем сигнализации TDM-сети с АТС1. В то же время шлюз взаимодей­ствует с контроллером по принятой для IP-сети системе сигнали­зации. Шлюз 1 получает номер вызываемого абонента В и транс­лирует его контроллеру, который переводит этот номер в транспор­тный адрес шлюза 2. Шлюз I также сообщает контроллеру свой транспортный адрес. Теперь контроллер обменивается сигнальнойинформацией со шлюзом 2, которому передаются транспортный адрес шлюза 1 и номер абонента В. Шлюз 2 передает вызов на АТС2 станции Б и обменивается с ней сигналами, принятыми на TDM-сети. Эта АТС получает от шлюза 2 номер абонента В и устанавливает со­единение с ТА-В. После ответа абонента В начинается разговор меж­ду абонентами. Каждый шлюз производит кодирование речи, инкап­суляцию и выделение элементов речи из пакетов. Речевые пакеты пересылаются через IP-сеть, минуя контроллер, с использованием транспортных адресов шлюзов 1 и 2. По окончании разговора про­изводится разъединение, в процессе которого сигнальной информа­цией обмениваются АТС и шлюзы, шлюзы и контроллер.

Через IP-сеть могут устанавливаться соединения между або­нентскими устройствами пакетной сети и TDM-сети. На рис. 4.15 приведен пример соединения между IP-телефоном станции В и те­лефонным аппаратом, включенным в АТС2. Как и прежде, соедине­ние устанавливается через контроллер. При вызове от IP-TA А ад­ресная информация должна содержать адрес шлюза 2 и цифры но­мера ТА-В. При установлении соединения в обратном направлении абонент с ТА-В набирает цифры номера, принятого для IP-TA А. Этот номер поступает в контроллер, где преобразовывается в транспорт­ный адрес IP-TA А