Принципы реализации IP-телефонии. Оборудование IP-телефонии

В зависимости от сфер применения, количества поддерживаемых портов, набора реализуемых услуг и других факторов, все оборудование IP телефонии можно отнести к следующим классам:

– аппаратно-программные комплексные платформы IP телефонии;

– выделенные или совмещенные с другим оборудованием шлюзы IP телефонии;

– УАТС с функциями IP телефонии;

– IP телефоны (аппараные или программные).

В настоящее время целый ряд компаний разрабатывает программные средства и оборудование IP телефонии, среди которых – VocalTec, Dialogic, Cisco, Ascend, 3Com, Nortel, Lucent, IBM, Motorola, RAD, Rock-well, Digitcom и др.

Начнем анализ с продукции компании Nortel Networks, выдвинувшей новый подход, который назван философией вечной молодости. Примером практической реализации концепции Nortel Networks является платформа MMCS (MultiMedia Carrier Switch), прошедшая сертификацию для ВСС России и известная по публикациям в журналах. Другими примерами являются семейство Magellan – пакетные коммутаторы серии DPN (протоколы Х.25, FR) и модельный ряд Passport – устройства доступа с компрессией речи по протоколу FR -Passport 4400, мультипротокольные маршрутизаторы серии Passport 7000/6000, пограничные устройства Passport Voice Gateway, сопрягающие телефонные сети и сети ATM, а также высокоскоростные АТМ-коммутаторы Passport 15000. Все это оборудование позволяет полностью интегрировать речь, факсимильные сообщения, видеоинформацию, данные по протоколам IP, FR, SNA, X.25, HDLC, и обеспечивать мультимедийные услуги, оптимизируя использование имеющихся ресурсов (например, при передаче речи применяется технология передачи пакетов с переменной скоростью).

Еще одним примером оборудования IP-телефонии может служить универсальный маршрутизатор 1Р45/951 с функциями передачи речи и мультимедийной информации по IP-сетям, входящий в гамму продуктов корпорации NEC, Япония. Маршрутизатор 1Р45/951 реализует функции шлюза и привратника. Маршрутизатор поддерживает большое количество алгоритмов кодирования речи, в том числе, ITU-T G.729, G.729a, G.729b, G.729ab, G.723.1, G.729.1a, G.711, G.711VAD, G.728 и G.728VAD. Это позволяет маршрутизатору 1Р45/951 соединяться практически со всеми шлюзами, поддерживающими протокол Н.323, в то время как возможности многих шлюзов ограничены небольшим количеством поддерживаемых алгоритмов кодирования. Маршрутизатор 1Р45/951 обеспечивает хорошее качество передачи речи благодаря следующим особенностям: применение современных алгоритмов кодирования; подавление эха (64 мс); сглаживание джиттера; подавление пауз в разговоре; генерация комфортного шума; поддержка протокола RSVP; сжатие заголовков IP/UDP/RTP; поддержка приоритетов для различных видов трафика.

Даже при кратком анализе характеристик оборудования IP-телефонии ведущих фирм-производителей обращает на себя внимание модульность и масштабируемость продуктов и их ценовой диапазон, не превышающий нескольких десятков тысяч долларов.

Это же справедливо и в отношении программного обеспечения IP-телефонии, оно доступно и недорого. Популярные продукты Microsoft NetMeeting, IDT Net2Phone и DotDialer реализуют разные схемы телефонной связи через IP-сети: NetMeeting используется для связи по схеме «компьютер-компьютер», а Net2Phone и DotDialer реализуют схему «компьютер-телефон».

За последнее время появились следующие виды оборудования IP-телефонии для всех этих сценариев:

– автономные шлюзы IP-телефонии, подключаемые к АТС через цифровые и аналоговые интерфейсы и осуществляющие предварительную обработку речевых сигналов, компрессию, упаковку в IP-пакеты и передачу их по сети;

– магистральные речевые платы с интерфейсом 10/100BaseT (ЛВС Ethernet) для подключения учрежденческих АТС существующих моделей к корпоративной IP-сети. После установки в АТС такой платы речевой трафик в виде IP-пакетов может быть направлен по локальной или глобальной пакетной сети подобно тому, как он сейчас передается от АТС по телефонной сети;

– телефонные аппараты, упаковывающие речевую информацию в IP-пакеты (IP-телефоны) и подключаемые не к телефонной сети, а непосредственно к ЛВС Ethernet. Как правило, такие аппараты требуют от сетевого администратора минимальных настроек, используя протокол динамической конфигурации – Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP);

– специализированные коммутаторы речевых пакетов, предназначенные для выполнения функций традиционной АТС на базе протокола IP. В литературе такие устройства часто называют IP-АТС, но это название представляется нам не совсем корректным, поскольку в данном случае осуществляется не автоматическая коммутация каналов, а коммутация пакетов.

Аппаратура IP-телефонии выпускается в совмещенной или автономной конструкции. Совмещенный сервер выполняет функции шлюза, привратника и администратора (manager), т. е. маршрутизацию, сбор биллинговой инфор- мации (IP-адрес, время начала и конца разговора и т. п.), подавление эхосигналов, детектирование пауз в разговоре, заполнение пауз на приеме комфортным шумом, буферизацию принятых пакетов для уменьшения джиттера, интерполяцию потерянных речевых пакетов, а также контроль состояния разговорного канала (среднее время задержки, джиттер, процент потерь пакетов). В автономной конструкции эти функции выполняются отдельными устройствами.

В ранних моделях цифровая обработка сигнала производилась программными средствами. Позднее программную обработку сменила аппаратная, основную роль стали выполнять платы DSP (Digital Signal Processing), что разгрузило основной процессор и оперативную память, увеличило число портов оборудования и уменьшило время задержки речевой информации. Наиболее известны платы DSP фирм Texas Instrument, Dialogic (DM3 IP Link) и Natural MicroSystems (Quad E1).

Требования к аппаратуре IP-телефонии можно сформулировать, в общих чертах, так:

– полная поддержка рекомендаций Н.323;

– поддержка всех основных алгоритмов кодирования речи;

– поддержка основных систем телефонной сигнализации;

– удобство и функциональность средств управления и контроля.

Другим, не менее важным аспектом внедрения IP-телефонии являются шлюзы, обеспечивающие взаимодействие сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов.

В настоящее время несколько десятков компаний выпускают подобные изделия, среди них Cisco Systems, VocalTec, Lucent Technologies и др. Более того, на базе этих шлюзов почти каждая крупная компания имеет или заявленное, или уже поставляемое изделие IP-телефонии. Предлагаются АТС, реализованные на основе технологии маршрутизации IP-пакетов.

При внедрении технологии передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией IP-пакетов во взаимоувязанной сети связи возникают следующие специфические трудности:

– при подключении оборудования IP-телефонии к АТС телефонной сети общего пользования по двухпроводным аналоговым абонентским линиям препятствием часто становится большое затухание сигналов в этих линиях;

– при подключении оборудования IP-телефонии к коммутационному оборудованию ТфОП по межстанционным соединительным линиям затруднения связаны с тем, что декадно-шаговые и координатные АТС имеют специфические системы сигнализации, основная из которых определяется неформальным, но весьма точным термином «R полтора»;

– присутствующие в ТфОП декадно-шаговые АТС создают большие помехи и поддерживают только импульсный набор номера.