IP – телефония

В последние годы были разработаны средства, облегчающие передачу голоса по сетям, которые ранее использовались при передаче цифровых данных, такие как ATM, Frame Relay и IP-сети. При этом решались задачи стремления сокращения расходов на пользование линиями связи и повышение эффективности имеющихся коммуникаций. Появление сложных современных приложений и устройств – высокопроизводительных коммутаторов и маршрутизаторов, реализация эффективных механизмов управления качества обслуживания QoS, разработка мощных сигнальных процессоров DSP (Digital Signal Processor), - позволило успешно решить задачи IP-телефонии. Под IP-телефонией понимается технология использования IP-сетей в качестве средств организации ведения телефонных разговоров в режиме реального времени. В общих чертах передача голоса в IP-сетях происходит следующим образом. Входящий звонок и сигнальная информация из телефонной станции общего пользования ТфОП передается на пограничное сетевое устройство, называемое шлюзом GW. Шлюз, используя управляющие протоколы семейства Н.323, передает сигнальную информацию другому шлюзу, находящуюся на приемной стороне. Приемный шлюз обеспечивает передачу сигнальной информации на оборудование приемной ТфОП. После установления соединения голос на входном сетевом устройстве преобразуется в цифровую форму, сжимается в соответствии с одним из алгоритмов сжатия, инкапсулируется в пакет и отправляется по назначению с использованием стека протоколов TCP/IP. Таким образом, для построения сети IP-телефонии необходимы следующие компоненты:

Шлюз, который обеспечивает функции преобразования информации между IP-сетью и телефонной сетью, аналого-цифровые преобразования, управление процедурами вызовов. Рассмотрим более подробно основные функции шлюза:

1. Функция поиска. Когда передающий шлюз принимает номер вызывающего абонента, он его конвертирует в IP-адрес шлюза назначения, пользуясь таблицей, находящейся в передающем шлюзе.

2. Функция связи. Исходящий шлюз устанавливает соединение со шлюзом назначения, обмениваясь информацией о параметрах соединения.

3. Аналого-цифровое преобразование. Аналоговые сигналы телефонной связи преобразуют в 64 кбит/с информационный кодированный сигнал. В сетях ISDN аналого-цифровое преобразование не нужно.

4. Компрессия. Компрессия осуществляется соответствующим кодеком, после чего голосовой сигнал помещается в IP-пакет. Звуковой пакет передает как пакет UDP для избегания довольно больших задержек, возникающих при повторных передачах, если использовать пакеты TCP.

5. Декомпрессия, демодуляция. Шлюз, используя шаги 1-4, описанные выше, в то же самое время принимает пакеты из других шлюзов и декомпрессирует их в форму, понятную соответствующим устройствам аналоговой телефонной связи или цифровой связи ISDN.

Второй основной элемент – устройство управления вызовами GK - обеспечивает функции доступа в IP-сеть и из нее, управляет адресацией и шириной полосы пропускания. Кроме того, это устройство осуществляет контроль всех шлюзов и терминалов, исполняя функции службы каталогов, контролирует счета пользователей.

Для обеспечения высокого качества речи шлюзы должны использовать соответствующий алгоритм сжатия, приоритетность пакетов и компенсацию эхо. Чтобы компенсировать эхо-сигналы, разработчики шлюзов включают в их состав специальные средства, которые удаляют эхо-сигнал из аудиосигнала.

Основными источниками снижения качества речи являются задержки и колебания задержки. В соответствии с требованиями ITU, максимальная задержка не должна превышать 150 мсек.

Фрагментация IP-пакетов является одним из основных механизмов, позволяющим гарантировать, что очень длинные пакеты не задержат речевой пакет.

Подавление пауз – важная функция сетевого оборудования, обеспечивающего реализацию технологии VoIP. Суть технологии подавления пауз заключается в определении различия между помехами, активной речи и молчанием. Поскольку при типичном разговоре по телефону пауза составляет до 60% времени, возможна двукратная оптимизация количества передаваемых по линии данных. Объединение технологии сжатия речи и подавления пауз приводит к уменьшению интенсивности потоков данных в канале до 8 раз.