Протоколы IP-телефонии

На данный момент существует несколько стандартизованных протоколов, на базе которых строятся системы IP-телефонии. Рассмотрим некоторые из них более подробно.

2.3.1 Протокол H.323 (Один из первых протоколов IP-телефонии).

Рисунок 2.6 – Структура H323-сети

К числу объектов стандарта H.323 относятся:

1) Терминал (Terminal).

2) Шлюз (Gataway).

3) Устройство управления конференциями (Multipoint Control Unit – MCU).

4) Привратник (контроллер зоны H.323).

Терминал – Конечное H.323-устройство пользователя. Может быть как программным (приложение на компьютере), так и аппаратным (IP-телефон). Терминалам могут назначаться один или несколько псевдонимов (номера телефонов, названия).

Шлюз – является соединяющим мостом между ТфОП и IP. Основная функция шлюза — преобразование речевой (мультимедийной) информации, поступающей со стороны ТФОП с постоянной скоростью, в вид, пригодный для передачи по IP-сетям, т. е. кодирование информации, подавление пауз в разговоре, упаковка информации в пакеты, а также обратное преобразование. Кроме того, шлюз должен преобразовывать аналоговую абонентскую сигнализацию, применяемую в ТФОП в сигнальные сообщения Н.323. При отсутствии в сети привратника должна быть реализована еще одна функция шлюза: преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети.

Привратник (gatekeeper) выступает в качестве центра обработки вызовов внутри своей зоны и выполняет важнейшие функции управления вызовами. Зона определяется как совокупность всех терминалов, шлюзов и MCU под управлением данного привратника. В число наиболее важных функций, выполняемых привратником, входят:

1) преобразование имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др. в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP (IP-адрес и номер порта RTP);

2) контроль доступа пользователей системы к услугам IP-телефонии (регистрация, авторизация);

3) контроль, управление и резервирование пропускной способности сети;

4) маршрутизация сигнальных сообщений между терминалами, расположенными в одной зоне.

Наличие в сети Н.323 привратника не обязательно. Но его присутствие обеспечивает мобильность абонентов, т.е. способность пользователя получить доступ к услугам с любого терминала в любом месте сети и способность сети идентифицировать пользователей при их перемещении из одного места в другое.

MCU– сервер многосторонней конференции (Multipoint Control Unit) обеспечивает связь трёх или более H.323 терминалов. Все терминалы, участвующие в конференции, устанавливают соединение с MCU. Сервер управляет ресурсами конференции, согласовывает возможности терминалов по обработке звука и видео, определяет аудио и видеопотоки, которые необходимо направлять по многим адресам.

Протокол SIP

SIP – Session Initiation Protocol (протокол управления сессиями) – используется для создания, изменения и разрыва «сессий» между одним или несколькими участниками. Понятие «сессии» в протоколе SIP достаточно широкое. Под «сессией» могут подразумеваться не только телефонные звонки, но и передача данных, конференции, децентрализованные игры и т. д.

SIP – это прикладной протокол, который позволяет наполнить решения и продукты новыми сервисами и возможностями. Голосовое соединение может сопровождаться обменом данными между приложениями. Так, разговор по протоколу SIP свободно дополняется передачей данных от одного абонента другому, например, рисунков, цифровых фотографий или даже файлов MP3.

Протокол SIP имеет клиент-серверную архитектуру и во многом схож с широко используемым протоколом HTTP, который также можно считать сигнальным (клиенты запрашивают у сервера нужные им документы).

Формат адресов используемых протоколом SIP напоминает формат E-Mail-адреса: имя@идентификатор_хоста. В начале адреса ставится приставка "sip:" (пример: sip:user@host.com). В качестве идентификатора хоста может служить его IP-адрес, домен или имя хоста (IP-адрес определяется с использованием DNS, так что в итоге все равно получается обращение по адресу sip: имя@IP-адрес).

Протокол SIP выделяет следующие типы объектов сети:

1) Агенты

2) Серверы регистрации

3) Серверы переадресации

4) Прокси-серверы

Рисунок 2.7 – Взаимодействие UAC и UAS

Агенты– Под агентами подразумеваются конечные устройства пользователя (телефоны, программные телефоны, мобильные телефоны, наладонные компьютеры, шлюзы в ТФОП, системы голосовых меню и т. д.)

В составе агентов выделяются две логические составляющие (рисунок 2.7):

1) агент-клиент (UAC – user agent client) – посылает запросы и получает ответы;

2) агент-сервер (UAS – user agent server) – принимает запросы и посылает ответы.

User Agent: по протоколу SIP устанавливаются соединения "клиент-сервер". Клиент устанавливает соединения, а сервер принимает вызовы, но так обычно телефонный аппарат (или программный телефон) может как устанавливать, так и принимать звонки, то получается, что он одновременно играет роль и клиента и сервера - в этом случае его называют User Agent (UA) или терминал. Запросы могут передаваться не прямо адресату, а на некоторый промежуточный узел (прокси-сервер и сервер переадресации).

Прокси-серверы (серверы-посредники) –являются неотъемлемой частью SIP-сети, отвечают за маршрутизацию сообщений, а также аутентификацию и авторизацию пользователей (рисунок 2.8).

Прокси-сервер (proxy server) – промежуточная программа, которая действует как сервер и как клиент, имеет право посылать запросы от имени других клиентов. Принимает запросы, обрабатывает их и отправляет дальше на следующий сервер, который может быть как другим прокси-сервером, так и последним UAS. Приняв запрос от UAC, прокси-сервер действует от имени этого UAC.

Мобильность пользователя в этом протоколе основана на использовании уникального персонального идентификатора.

Пользователь может перемещаться в пределах сети SIP, для этого применяется специальный механизм определения его местоположения в текущий момент времени (рисунок 2.8). О том, где пользователь находится, он информирует специальный сервер определения местоположения, после того как он присылает запрос о регистрации в прокси-сервер. Сервер определения местоположения представляет собой базу данных адресной информации, и кроме постоянного адреса пользователя в ней может храниться один или несколько текущих адресов. Этот сервер может быть совмещён с прокси-сервером.

Рисунок 2.8 – Пример сети на базе протокола SIP

Прокси-сервер принимает запрос соединения от оборудования вызывающего абонента и устанавливает соединение с сервером переадресации SIP, который связывается с сервером определения местоположения и получает от него информацию о текущем местоположении вызываемого абонента. Сервер переадресации передаёт этот адрес прокси-серверу вызывающей стороны.

Далее прокси-сервер вызывающего абонента передаёт запрос соединения на адрес, полученный от сервера переадресации. Этот запрос передаётся в оборудование вызываемого абонента, которое устанавливает прямое соединение с оборудованием вызывающего пользователя. Установление соединения завершено, абоненты могут обмениваться информацией.

Собственно сама передача голоса осуществляется благодаря использованию протокола RTP (Real-time Transport Protocol, протокол транспортировки в реальном времени). Сам протокол SIP непосредственного участия в передаче голосовых, видео и других данных не принимает, он отвечает только за установление связи, поэтому под SIP-телефонией понимается не передача голоса по протоколу SIP, а передача голоса с использованием протокола SIP.

В протоколе SIP версии 2.0 существуют следующие типы запросов:

1) INVITE (приглашение) - вызывает адресата для установления связи. С помощью этого сообщения адресату передаются виды поддерживаемых сервисов (которые могут быть использованы инициатором сеанса), а также виды сервисов, которые желает передавать инициатор связи

2) ACK (подтверждение) - сообщение подтверждающее согласие адресата установить соединения. В этом сообщении могут быть переданы окончательные параметры сеанса связи (окончательно выбираются виды сервисов и их параметры которые будут использованы)

3) Cancel - отмена ранее переданных запросов (если необходимости в них больше нет)

4) BYE (пока) - запрос завершения соединения

5) Register (регистрация) - данным запросом пользователь идентифицирует свое текущее местоположение

Рассмотрим пример процесса установления соединения с использованием SIP-протокола (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 – Протокол сигнального обмена в сети SIP