Lektsia_6_IP_amp_amp_Skype_telefonia (Электронные лекции)

IP-телефония - это технология, которая связывает мир телефонии имир Internet. До недавнего времени телефонные сети использовалисьтолько для передачи голосовой информации, а IP-сети - для передачиданных.Известны и практически реализуются две базовые схемы IPтелефонии.Перваяпереговоровмеждуизнихсвязанапользователямисорганизациейперсональныхтелефонныхкомпьютеров,оснащенных мультимедийным оборудованием и (или) специальнымипрограммными (программно-аппаратными) средствами, обеспечивающимведение дуплексных телефонных переговоров, необходимый сервис иконтроль.Пользовательскиекомпьютерымогутвходитьвсоставлокальной сети, иметь персональный IP-адрес или подключаться к сетиИнтернет при помощи модема.Втораясхемапредусматриваетиспользованиеспециальныхмногофункциональных устройств - шлюзов.

Шлюз предназначен дляпреобразования аналоговых речевых и служебных сигналов в цифровуюпоследовательность, организации из этой последовательности пакетовглобальной сети Интернет и передачи их в сеть, прием пакетов ивосстановление цифровой последовательности - цифровых речевых ислужебных сигналов и их преобразование в аналоговую форму, а так жерешениебольшогоперечнязадач,связанныхсорганизациейинтерфейсов, генерированием и детектированием сигналов абонентскойсигнализации, управлением режимами телефонных переговоров и многоедругое.Шлюзы могут устанавливаться на серверах Интернет-провайдеров,городскихтелефонныхстанциях,учрежденческихАТС,серверахлокальных вычислительных сетей, Web-серверах компаний, нуждающихсяв организации голосовых горячих линий, служб технической поддержки,диалоговыхсправочныхслужбит.д.Шлюзы,наконец,могутустанавливаться на маршрутизаторах.В зависимости от схемы организации связи архитектура шлюзаможетменяться,могутмодифицироватьсянекоторыефункции,выполняемые шлюзом, интерфейсы.

Однако главные задачи шлюза обеспечение качественного дуплексного телефонного общения абонентовврежимепакетнойпередачиикоммутациицифровыхсигналовсохраняются.Понятно,чторассмотренныевышебазовыесхемымогуткомбинироваться. Возможны разнообразные способы организации IPтелефоннойсвязисиспользованиемшлюзов,размещенныхвфункционально различных точках сети. Однако как свидетельствуютрезультаты многочисленных обзорных публикаций, рекламные сообщенияпрактически всех фирм, работающих в области IP-телефонии, и здравыйсмыслприменениешлюзовявляетсясегоднянаправлением, а собственно шлюз - ключевым элементом.магистральнымПри организации телефонных переговоров по вычислительнымсетям необходимо передавать два типа информации: командную иречевую.Ккоманднойинформацииотносятсясигналывызова,разъединения, а также другие служебные сообщения.Internet Protocol (IP) не гарантирует надежную доставку пакетов.Пакеты могут искажаться, задерживаться, передаваться по различныммаршрутам (а значит иметь различное время передачи) и т.

д.Основноетребованиекпередачекоманднойинформации-отсутствие ошибок передачи. В результате необходимо использоватьдостоверный протокол доставки сообщений. Обычно, в качестве такогопротокола используется TCP, обеспечивающий гарантированную доставкусообщений. Время доставки сообщений также играет немаловажную рольв этом случае, но оно является нестабильным, т. к. при появлении ошибокпередачи сообщение передается повторно до тех, пор пока сообщение небудет доставлено успешно. Таким образом, длительность служебныхпроцедурможетбесконтрольноувеличиваться,чтонедопустимо,например, для этапа установления соединения, а также некоторыхпроцедур связанных с передачей по сети телефонной сигнализации.Проблемой в области передачи командной информации являетсясозданиедостоверногомеханизмапередачи,которыйнетолькогарантирует безошибочную доставку информации, но также минимизируетвремя доставки при появлении ошибок передачи.При передаче речевой информации проблема времени доставкипакетов по сети становиться основной.

Это вызвано необходимостьюподдерживать общение абонентов в реальном масштабе времени, длячего задержки не должны превышать 250 - 300 мс. В таком режимеиспользование повторных передач недопустимо, и следовательно, дляпередачи речевых пакетов приходится использовать недостоверныетранспортные протоколы, например, UDP. При обнаружении ошибкипередачи факт ошибки фиксируется, но повторной передачи для ееустранения не производится. Пакеты, передаваемые по протоколу UDP,могут теряться. В одних случаях это может быть связано со сбоямиоборудования.

В других - с тем, что "время жизни" пакета истекло, и онбыл уничтожен на одном из маршрутизаторов. При потерях пакетовповторные передачи также не организуются. В процессе передачивозможны перестановки пакетов в потоке, а также искажения речевыхпакетов. Последнее однако происходит крайне редко.Искажения потока пакетов связаны с загруженностью сети. Приотсутствии перегрузок искажения минимальны, а часто отсутствуют.Поток речевых пакетов может значительно загружать сеть, особенно,вслучаемногоканальныхсистем.Этопроисходитиз-завысокойинтенсивности потока (речевые пакеты в 20 байт передаются черезпромежутки времени в 30 мс) и большого объема передаваемойслужебной информации (Общий объем заголовка речевого пакета - 40байт (IP - 20 байт, UDP - 8 байт, RTP - 12 байт) в 2 раза превышает размерсамогопакета–20байт.).Передачатакогообъемаслужебнойинформации неприемлема, особенно, при построении многоканальныхсистем.Такимобразом,необходимоискатьспособыуменьшенияколичества служебной информации, передаваемой по сети.

Существуетдва возможных варианта решения этой проблемы.Первыйпредполагаетсозданиеспециальныхтранспортныхпротоколов для IP-телефонии, которые могли бы уменьшить заголовокпротокола транспортного уровня.Второй вариант - мультиплексирование каналов в многоканальныхсистемах. В этом случае речевые пакеты от разных каналов передаютсяпод одним сетевым заголовком. Такое решение не только уменьшаетколичествопередаваемойслужебнойинформации,ноиснижаетинтенсивность потока.Основной задачей IP-телефонии является приближение качествауслуг к телефонному сервису. С точки зрения используемых сетевыхпротоколовэтоозначаетнеобходимостьсозданиятранспортныхмеханизмов, минимизирующих время доставки по сети, как командной, таки речевой информации.Основой построения первых глобальных систем IP-телефонии сталарекомендация ITU-T H.323.H.323 скорее дает общее представление об архитектуре системIP-телефонии, нежели описывает некий конкретный протокол.

Основуархитектуры представляет VoIP шлюз (Gateway) соединяющий Интернет стелефонной сетью. Он поддерживает протокол H.323 со стороныИнтернетаипротоколыкоммутируемойтелефоннойсетиобщегопользования с “телефонной” стороны. Зона Н.323 может включать ПКтерминалы (Т), шлюзы (GW), устройства многоточечного управления(MCU) и машину-привратник – гейткипер (GK).Машина-привратник(Gatekeeper), согласно H.323, обеспечивает перевод адреса и регулируетдоступ к локальной сети для конечных узлов, находящихся в её зоне. Взоне может находиться только один гейткипер. Зона может содержатьодин или несколько сегментов LAN, связанных маршрутизаторами илидругими устройствами.КТСОПЗона H.323T1T2GKT3T5T4GWRRMCUGWИнтернетКТСОПT7T6РечьG.7xxУправлениеH.225(RAS)RTCPRTPUDPQ.931(Сигналы привызове)TCPH.245(Управлениевызовами)Протокол уровня передачи данныхПротокол физического уровняСтек протоколов H.323Работу телефонной сети обеспечивает множество протоколов.

Вопервых, необходим протокол кодирования и декодирования речи. Спомощью системы PCM (ИКМ) (рекомендация ITU G.711) один голосовойканал кодируется 8-ми битными отсчетами с частотой 8000 раз в секунду.В результате получается 64-килобитный несжатый поток речевых данных.Все системы H.323 обязаны поддерживать G.711. Тем не менее,разрешена (но не является обязательной) поддержка и других протоколовкодирования речи. Они используют иные алгоритмы сжатия и приводят кнесколькоотличающемусякомпромиссумеждукачествомииспользованием пропускной способности.

Например, в G.723.1 берутсяблоки по 240 отсчетов (30 мс речи) и используется кодирование спредсказанием, снижающее размер блока до 24 или 20 байт. На выходеэтого алгоритма получается поток со скоростью 6,4 или 5,3 Кбит/c (сжатиев 10 или 12 раз соответственно). Разумеется, качество звучание при этомгораздо ниже. Могут быть реализованы и другие алгоритмы кодирования.Поскольку разрешено использование нескольких алгоритмов сжатия,необходим отдельный протокол, который позволил бы терминаламдоговориться об использовании одного из этих протоколов. Такойпротокол называется H.245.

Он позволяет согласовать также другиепараметры соединения, например битовую скорость.Кроме того, нужны протоколы для установления и разрыва соединений,обеспечения тонального вызова, генерирования звуков звонков и другихстандартных функций телефонной системы. Используется стандарт ITUQ.931.Терминалам нужен протокол для ведения переговоров с машинойпривратником (если такая присутствует в локальной сети). Для этого всистеме работает протокол H.225.