Некоторые аспекты технологий IP-телефонии

Вступление

Передача голосовых/факсимильных сообщений с использованием транспортных протоколов TCP/IP приобретает сегодня всё большую популярность. Рассказывать обо всех достоинствах и недостатках IP (или Интернет) — телефонии нет большого смысла по причине огромного числа публикаций на эту тему, например: "Проблемы IP-телефонии" , "IP-телефония: эволюция и проблемы внедрения" , а также www.comptek.ru/iptelephony/articles/index.html . Материалы этой статьи прежде всего рассчитаны на читателя, уже имеющего представление о технологиях VoIP, и затрагивают те особенности IP-телефонии, которые пока не были достаточно освещены.

Стартовые затраты начинающего оператора IP-телефонии, действующего на территории РФ в большинстве случаев составляют:

1. Стоимость лицензии Министерства Связи РФ на право предоставления услуг "Пакетно-речевой передачи информации" — 1%
2. Стоимость основного и вспомогательного оборудования, необходимого для организации услуг — 35%
3. Стоимость организации канала для связи с VoIP сетью компании-партнёра — 40%.
4. Подключение к городской телефонной сети — 15%
5. Вступительный взнос компании партнёру за включение в сеть — 8%

Особенности использования оборудования IP-телефонии операторского уровня были рассмотрены в материалах "Сравнение оборудования CISCO и Clarent для операторов IP-телефонии , а также "IP-телефония: эволюция и проблемы внедрения " Значительную часть стартовых капиталовложений, помимо стоимости оборудования, составляют затраты на организацию канала для обеспечения соединения шлюзов. Ниже будет неоднократно фигурировать термин "межшлюзовое соединение", под которым подразумевается как выделенный канал (Clear Channel), так и сеть Интернет. Следует однако заметить, что каналы Интернет, по своей природе, не гарантируют постоянства параметров IP-соединения. Кроме того, такие каналы часто вообще не обладают сколько-нибудь приемлемыми параметрами для передачи речевого трафика в реальном времени. Потому в условиях конкуренции на рынке телекоммуникаций оказание услуг связи с негарантированным качеством, по мнению автора, может серьезно подорвать авторитет начинающего оператора/провайдера.

Чаще всего, деятельность по предоставлению услуг IP-телефонии строится по схеме: Местный (начинающий) ITSP + иностранная компания "Партнёр". Местный оператор в большинстве случаев способен терминировать (направлять в ТфОП) входящий к нему телефонный трафик по одному или двум направлениям, чаще всего там, где он находится территориально (например, только в городские телефонные сети Петербурга и Москвы). В то же время иностранный партнёр имеет возможность распределять трафик по всему миру или обладает шлюзами к другим операторам, которые способны это осуществить. Как вы думаете, кто при этом диктует условия и является хозяином положения?!! Позволю предположить, что иностранный партнёр:). Потому при подключении шлюза или сети шлюзов в 90% случаев местному ITSP приходится быть подчинённым членом сети иностранного Партнёра. Как говорится: You are members of our network! :)

Выделенный канал — вынужденная необходимость?!

Перед началом обмена коммерческим трафиком сеть начинающего оператора IP-телефонии будет проходить тестирование для определения качества терминации телефонных вызовов и процента их успешного завершения. От результатов тестирования зависит стоимость терминации трафика через данную сеть. Успех этой процедуры определяется двумя факторами: способом организации подключения к коммутируемой Телефонной сети Общего Пользования ТфОП и качеством связующего IP-канала между шлюзами. По личному опыту замечу, что требования иностранных компаний операторов к задержке и пропускной способности сети подключающегося оператора достаточно высоки. Например, известная компания-оператор IP-телефонии ITXC высказывает следующие пожелания к качеству сети подключающегося партнёра:

1. Пропускная способность IP-канала — минимум 360 Кбит/с (при терминации трафика в ТфОП по одному тракту Е1 PRI)
2. Постоянное выделенное соединение с фиксированным IP-адресом (ну это само — собой:))
3. Round–Trip Latency — Задержка сигнала в IP-канале при его прохождении в оба конца — менее 400 мс, то есть менее 200 мс при прохождении сигнала в одном направлении.
4. Потери IP-пакетов не более 7% от общего числа в моменты пиковой загрузки канала.
5. PDD — Post Dial Delay — время завершения вызова — 10 секунд с момента набора последней цифры и получения ответного тонального сигнала от вызываемого абонента
6. Завершение вызовов должно быть сопоставимо или выше с завершением вызовов в традиционной коммутируемой телефонной сети.

Кроме вышеперечисленных, ITXC выдвигает также ряд требований, касающихся типов и конфигурации используемого оборудования, биллинговой системы, доступности сети для удалённого мониторинга.

Тем, кто хотя бы однажды запускал со своего компьютера команды PING или TRACERT , полагаю, не требуется объяснять, что обеспечить IP-канал с приведёнными характеристиками и достаточной безопасностью, используя инфраструктуру Публичного Интернет, в большинстве случаев затруднительно. Если компания дорожит своим авторитетом и собирается укреплять свои позиции на рынке IP-телефонии, то вполне обоснованным решением будет организация выделенного канала n´ 64 Кбит/с для включения в IP-сеть Партнёра.

Построение выделенного канала n´ 64 Кбит/с длительный и дорогой процесс. Затраты при этом напрямую связаны с его пропускной способностью и, отчасти, с географической протяжённостью. Тем важнее для начинающего оператора последующее эффективное использование этого канала. Эффективность использования IP-канала во многом определяется объёмом пропущенного через него трафика. Применительно к IP-телефонии можно говорить о максимально возможном числе одновременных телефонных соединений. На сегодняшний день существует большое число способов, методик и рекомендаций, касающихся расчёта пропускной способности канала в зависимости от различных факторов и характеристик используемого оборудования. Часть из них присутствует в упомянутых мной выше материалах, часть можно найти на www.iptelephony.org/frame/technology.html или на www.iLocus.com .

Кодеки — это не только ценный мех:) !

Одним из важных факторов эффективного использования пропускной способности IP-канала, является выбор оптимального алгоритма кодирования/декодирования речевой информации — кодека.

Все существующие сегодня типы речевых кодеков по принципу действия можно разделить на три группы:

1. Кодеки с Импульсно Кодовой Модуляцией (ИКМ) и Адаптивной Дифференциальной Импульсно Кодовой Модуляцией (АДИКМ), появившиеся в конце 50 –х годов и использующиеся сегодня в системах традиционной телефонии. В большинстве случаев, представляют собой сочетание АЦП/ЦАП
2. Кодеки с вокодерным преобразованием речевого сигнала возникли в системах мобильной связи для снижения требований к пропускной способности радиотракта. Эта группа кодеков использует гармонический синтез сигнала на основании информации о его вокальных составляющих – фонемах. В большинстве случаев, такие кодеки реализованы как аналоговые устройства.
3. Комбинированные (гибридные) кодеки сочетают в себе технологию вокодерного преобразования/синтеза речи, но оперируют уже с цифровым сигналом посредством специализированных DSP. Кодеки этого типа содержат в себе ИКМ или АДИКМ кодек и реализованный цифровым способом вокодер.

На рисунке 1 представлена усреднённая субъективная оценка качества кодирования речи для вышеперечисленных типов кодеков.

Рис. 1

Рассмотрим некоторые основные кодеки, используемые в шлюзах IP-телефонии операторского уровня.

G.711

Рекомендация, утверждённая МККТТ в 1984 г., описывает кодек, использующий ИКМ преобразование аналогового сигнала с точностью 8 бит, тактовой частотой 8 Кгц и простейшей компрессией амплитуды сигнала. Скорость потока данных на выходе преобразователя составляет 64 Кбит/с (8 Бит ´ 8 КГц). Для снижения шума квантования и улучшения преобразования сигналов с небольшой амплитудой, при кодировании используется нелинейное квантование по уровню (см. рис. 2) согласно специальному псевдо — логарифмическому закону A или m — Law (cie.motor.ru/Topics/127.html .)

Рис. 2

Первые ИКМ кодеки с нелинейным квантованием появились уже в 60-х гг. Кодек G.711 широко распространён в системах традиционной телефонии с коммутацией каналов. Несмотря на то, что рекомендация G.711 в стандарте Н.323 является основной и первичной, в шлюзах IP-телефонии данный кодек применяется редко из-за высоких требований к полосе пропускания и задержкам в канале передачи (всё-таки 64 Кбит/с это много). Использование G.711 в системах IP-телефонии обосновано лишь в тех случаях, когда требуется обеспечить максимальное качество кодирования речевой информации при небольшом числе одновременных разговоров. Одним из примеров применения кодека G.711 могут послужить IP-телефоны компании CISCO.

G.723.1

Рекомендация G.723.1 описывает гибридные кодеки, использующие технологию кодирования речевой информации, сокращённо называемую — MP-MLQ (Multy-Pulse — Multy Level Quantization — Множественная Импульсная, Многоуровневая Квантизация), данные кодеки можно охарактеризовать, как комбинацию АЦП/ЦАП и вокодера. Как уже упоминалось выше, своим возникновением гибридные кодеки обязаны системам мобильной связи. Применение вокодера позволяет снизить скорость передачи данных в канале, что принципиально важно для эффективного использования как радиотракта, так и IP-канала. Основной принцип работы вокодера — синтез исходного речевого сигнала посредством адаптивной замены его гармонических составляющих соответствующим набором частотных фонем и согласованными шумовыми коэффициентами. Кодек G.723 осуществляет преобразование аналогового сигнала в поток данных со скоростью 64 Кбит/с (ИКМ), а затем при помощи многополосного цифрового фильтра/вокодера выделяет частотные фонемы, анализирует их и передаёт по IP-каналу информацию только о текущем состоянии фонем в речевом сигнале. Данный алгоритм преобразования позволяет снизить скорость кодированной информации до 5,3 — 6,3 Кбит/с без видимого ухудшения качества речи. Структурная схема кодека приведена на рисунке 3. Кодек имеет две скорости и два варианта кодирования: 6,3 Кбит/с с алгоритмом MP-MLQ и 5,3 Кбит/с с алгоритмом CELP. Первый вариант предназначен для сетей с пакетной передачей голоса и обеспечивает лучшее качество кодирования по сравнению с вариантом CELP, но менее адаптирован к использованию в сетях со смешанным типом трафика (голос/данные).

Рис. 3

Процесс преобразования требует от DSP 16,4 — 16,7 MIPS (Million Instructions Per Second) и вносит задержку 37 мс. Кодек G.723.1 широко применяется в голосовых шлюзах и прочих устройствах IP-телефонии. Кодек уступает по качеству кодирования речи кодеку G.729а, но менее требователен к ресурсам процессора и пропускной способности канала.

Гибридные кодеки G.729

Семейство включает кодеки G.729, G.729 Annex А, G.729 Annex B (содержит VAD и генератор комфортного шума). Кодеки G.729 сокращенно называют CS-ACELP Conjugate Structure — Algebraic Code Excited Linear Prediction — Сопряжённая структура с управляемым алгебраическим кодом линейным предсказанием. Процесс преобразования использует 21,5 MIPS и вносит задержку 15 мс. Скорость кодированного речевого сигнала составляет 8 Кбит/с. В устройствах VoIP данный кодек занимает лидирующее положение, обеспечивая наилучшее качество кодирования речевой информации при достаточно высокой компрессии.

G.726

Рекомендация G.726 описывает технологию кодирования с использованием Адаптивной Дифференциальной Импульсно-Кодовой Модуляции (АДИКМ) со скоростями: 32 Кбит/с, 24 Kбит/с, 16 Kбит/с. Процесс преобразования не вносит существенной задержки и требует от DSP 5,5 — 6,4 MIPS. Структурная схема кодека приведена на рисунке 4.

Рис. 4

Кодек может применяться совместно с кодеком G.711 для снижения скорости кодирования последнего. Кодек предназначен для использования в системах видеоконференций.

G.728

В сводной таблице 1 представлены характеристики кодеков семейства Н.323

Таблица 1

NetCoder ТМ

Компания AudioCodes , приложившая в своё время немало усилий по созданию кодека G.723.1 специально для использования в сетях IP-телефонии, предлагает свою новую разработку — кодек NetCoder. По словам AudioCodes, кодек обладает качеством превосходящим популярные кодеки G.723.1 и G.729 и не требует значительных вычислительных ресурсов. Однако, производители голосовых шлюзов пока не торопятся поддерживать данное творение в своих продуктах. Не включен этот кодек также и в семейство кодеков стандарта Н.323. Использовать сегодня NetCoder в голосовых шлюзах можно не без риска потери совместимости с шлюзами других производителей, установленных в сети. Кодек NetCoder работает в диапазоне скоростей 4,8-9,6 Кбит/с, при формировании кадра вносит задержку 20 мс и имеет встроенный механизм оптимальной трансляции речевых пауз, основанный на технологии порогового детектирования голосовой активности VAD и автоматическую регулировку скорости передачи.

Что такое VAD?

Технология VAD (упоминалась в ) используется совместно с большим числом речевых кодеков. Попытаюсь кратко проиллюстрировать механизм VAD на простейшем примере (см. рис. 5). Входной аналоговый сигнал поступает на вход устройства сравнения, в котором измеряется его амплитуда и сравнивается с заданным пороговым значением. При превышении амплитудой входного сигнала заданного порога (красная линия на рис. 5), сигнал поступает на вход кодека и кодируется по определённому алгоритму (интервал Т 2 — Т 3). Если амплитуда входного сигнала ниже порогового значения (например в интервал Т 1 – Т 2), то в момент времени Т 1 передаётся только служебная информация (длиной в несколько бит) о начале паузы, а в момент Т 2 о её окончании. На приёмной стороне, во время паузы, для улучшения субъективного восприятия кодированной речи может передаваться комфортный шум. Ниже я ещё дополнительно рассмотрю особенности применения технологии VAD.

рис. 5

А какой кодек лучше?!

Вопрос оценки качества кодирования голоса с использованием различных кодеков возник сразу же с момента их появления. При этом речь не ведётся об измерении коэффициента нелинейных и интермодуляционных искажений и отношения сигнал/шум, как это принято для оценки тракта звуковоспроизводящей аппаратуры. Специфика использования речевого кодека позволяет оперировать такой характеристикой как Усреднённое Совокупное Мнение (MOS — Mean Opinion Score). Компания CISCO Systems приводит результаты тестирования кодеков по критерию наилучшей разборчивости речи. Оценка кодеков произведена по традиционной 5-ти бальной шкале, где наилучшему качеству звучания соответствует наибольший бал. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

рис. 6

Пропускная способность IP-канала

Определение необходимой пропускной способности межшлюзового канала — одна из важнейших задач оператора при построении им сети IP-телефонии. Скорость передачи данных в таком канале будет складываться из нескольких компонент. На рисунке 7 приведена общая структура взаимодействия устройств в рамках стандарта Н.323.

рис. 7

Из рисунка 7 видно, что помимо кодированных голосовых или факсимильных сообщений, управляемых Транспортным Протоколом Реального времени (RTP), в сети c использованием протоколов взаимодействия, отраженные в рекомендации Н.225, передаётся информация о состоянии телефонной сигнализации Q.931 и информация о состоянии шлюза RAS (Registration Admission Status).

На рисунке 8 приведена иерархическая структура, отражающая взаимодействие протоколов верхнего уровня TCP и UDP и компонент Н.323 (выделены красным) с протоколом межсетевого взаимодействия — IP.

Рис. 8

Основные фазы межшлюзового взаимодействия под управлением гейткипера Н.323 для телефонного вызова, поступившего из телефонной сети на вход шлюза "А", с вызовом, направленным на абонента, подключенного к шлюзу "Б", приведены на рисунке 9.

Рис. 9

Сложность реализации иерархической многопротокольной структуры H.323 побудила некоторых производителей поддерживать и развивать одновременно с Н.323 альтернативные протоколы взаимодействия IP-шлюзов. Это, к примеру, Nuera, Komode, Mediatrix и Ericsson с протоколом SIP (Session Initial Protocol), CISCO Systems с протоколами MGCP (Media Gateway Control Protocol) и SGCP (Simple Gateway Control Protocol), а так же некоторые другие. Несмотря на определённые преимущества альтернативных протоколов, набор рекомендаций Н.323 продолжает оставаться стандартом де-факто, потому претерпевает модернизации и дополнения, выражающиеся в различных версиях и фазах разработки.

Влияние задержек в сети IP/H.323

Сети с коммутацией пакетов были созданы для передачи данных, и возможность их использования для передачи голосового или факсимильного трафика в реальном времени, по аналогии с традиционной телефонией, в значительной степени зависит от вносимой ими при прохождении сигнала задержки. На рисунке 10 представлена схема сети VoIP и возникающие при этом задержки.

рис. 10

Важно отметить тот факт, что задержки в сетях с коммутацией пакетов влияют не только на качество передачи речевого трафика в реальном времени. Не менее важно и то, что данные задержки в определённых ситуациях могут нарушить правильность функционирования телефонной сигнализации в цифровых трактах Е1/Т1 на стыке голосовых шлюзов с оборудованием коммутируемых телефонных сетей. Причиной этого можно назвать тот факт, что набор рекомендаций Н.323 в момент своего появления в 1997 г. был ориентирован на мультимедийные приложения, осуществляющие аудио и видео конференцсвязь через сети IP. Данное решение позволяло значительно снизить стоимость таких систем по сравнению с их аналогами, работающими в сетях традиционной телефонии с коммутацией каналов. В процессе выделения IP-телефонии в самостоятельное направление и развития её до услуги операторского уровня, возникла необходимость соединения IP-шлюзов с телефонными станциями ТфОП по цифровым трактам Е1/Т1. При этом, шлюзы осуществляют взаимодействие с цифровыми АТС, используя стандартные механизмы телефонной сигнализации Q.931, интерпретированные через команды Н.225 и транслируемые в IP-сети с использованием протокола TCP. Согласно рекомендации Q.931, при установлении телефонного соединения значения временных задержек между фазами выполнения команд сигнализации строго регламентированы. Однако, при интерпретации в IP-шлюзах команд телефонной сигнализации Q.931 стеком Н.225/ТСР/IP, задержки, возникшие на пути прохождения сигнала увеличивают заданные временные интервалы между командами Q.931, и в большинстве случаев нарушают целостность функционирования данного протокола. Хотя версия 2 набора рекомендаций Н.323 в фазе 2 предусматривает процедуру Н.323v2 Fast Connect, ускоряющую обработку команд Q.931 стеком Н.225/ТСР, задержки IP-канала, особенно характерные для инфраструктуры Интернет, могут заведомо превышать все допустимые значения временных интервалов протокола Q.931. Данное обстоятельство можно расценивать как ещё один аргумент в пользу использования выделенных каналов при построении сетей IP-телефонии.

Clarent Bandwidth Calculator

Для упрощения расчёта предположительной скорости передачи данных для межшлюзовых IP-каналов при передаче голосовых и факсимильных сообщений, компанией-производителем VoIP оборудования Clarent разработана программа Clarent Bandwidth Calculator (внешний вид интерфейса которой приведён на рисунке 11).

рис. 11

Результаты расчёта приводятся для локальной сети и для интерфейсов WAN. Исходными данными являются: тип используемого кодека, число одновременных разговоров, заданное значение порога детектора голосовой активности, а также зарезервированная полоса пропускания. Результаты представляются в значениях Кбит/с. В разделе Complex приводятся результаты расчёта при использовании разработанной компанией Clarent технологии оптимального сжатия информации. В разделе Simplex представлены расчётные значения для обычного шлюза для IP-телефонии под Н.323. Ниже приводятся результаты расчётов с использованием Clarent Bandwidth Calculator проделанные автором для обычного IP-шлюза при различных сочетаниях параметров.

Зависимость пропускной способности канала WAN от типа кодека и числа одновременных разговоров

Расчёты проводились для 30-ти канального голосового шлюза, работающего под управлением гейткипера Н.323 и включённого в телефонную сеть по цифровому тракту Е1 PRI. Пропускная способность канала WAN полностью доступна для телефонного трафика и не имеет резерва. Уровень срабатывания детектора голосовой активности — 30% от максимальной амплитуды сигнала. В сети используется процедура RAS, определяющая взаимодействие шлюзов и гейткипера. На рисунке 12 приведены результаты скорости передачи данных в канале WAN в зависимости от различного числа одновременных разговоров с использованием кодеков: G.723.1 Low, G.723.1 High, G.729а, NetCoder. Результаты расчётов произведены для случая статического нарастания числа входящих/исходящих вызовов. Следует помнить, что при передаче реального трафика в многоканальном IP-шлюзе число одновременных разговоров постоянно изменяется, что приводит к колебаниям скорости информационного потока.

рис. 12

Анализируя графики, приведённые на рисунке 12, интересно отметить, что:

• При статическом увеличении числа соединений прирост скорости передачи данных через межшлюзовый канал имеет линейный характер
• кодек NetCoder, работающий на скорости 4,8 Кбит/с требует от канала большей пропускной способности чем кодек G.723.1 (5,3 — 6,3 Кбит/с). По мнению автора, это может быть вызвано тем, что кодек NetCoder не включён в число кодеков стандарта Н.323, потому при использовании голосового шлюза с NetCoder в сети Н.323 возникает необходимость непрерывной передачи дополнительной информации, идентифицирующей данный шлюз как устройство с нестандартным протоколом.
• Кодеки NetCoder, работающие со скоростью 8 Кбит/с и G.729 Annex A, абсолютно идентичны в своих скоростных характеристиках, что позволяет сделать предположение о схожести их алгоритмов кодирования. И хотя разработчик кодека NetCoder компания Audio Codes не приводит информации о его структуре, можно с определённой уверенностью предположить, что NetCoder — разновидность CELP возможно даже взаимно совместимая с G.729.

Включаем VAD…

Требования к пропускной способности межшлюзового канала сети Н.323, в зависимости от типа используемого кодека и заданного порога детектора голосовой активности, приведены на рисунке 13.

Рис. 13

Предполагаемая скорость передачи данных в IP-канале в зависимости от заданного порога детектора голосовой активности, при использовании кодека G.711, приведена на рисунке 14

Рис. 14

Передача факсов через IP

Впервые ITU-T опубликовал протокол взаимодействия аналоговых факсимильных аппаратов в 1980 г. Факсимильные аппараты, поддерживающие его, получили название факсимильных аппаратов Группы 3. Протокол состоит из нескольких частей, которые отражают различные стадии процедуры передачи факсов. Сообщения, согласно протоколу Группы 3, передаются при помощи сформированной аналоговыми модемами модулированной несущей через обычную телефонную сеть. При этом скорость передачи образа документа может составлять 64 Кбит/с.

Процедура управления сессией описана ITU-T в спецификации Т.30, а процедура передачи образа документа в спецификации Т.4. Спецификация Т.30 разделяет процесс передачи факсимильного сообщения на пять фаз:

Фаза А — Набор номера, установление соединения

Фаза В — Взаимная идентификация факсимильных аппаратов и выбор скорости

Фаза С — Передача образа документа

Фаза D — Сверка числа страниц, завершение передачи

Фаза Е — Разрыв соединения

Согласно спецификации Т.4, передача образа документа в самой простой своей реализации, представляет собой процедуру синхронной блочной передачи файла формата TIFF-F в виде потока бит с использованием преобразования Гауфмана при помощи модемов. В конце каждого блока следует специальный символ — EOL (end of line). В конце последнего блока на странице символ EOL повторяется шесть раз.

Опыт современных компаний-операторов телефонной связи показывает, что передача факсимильных сообщений через каналы междугородней и международной связи — достаточно востребованная пользователями услуга и выгодный бизнес. Несмотря на это, трансляция факсов через сеть IP изначально не была отражена ITU-T в стандарте Н.323. Объясняется это, скорее, не забывчивостью ITU, а изначальной ориентацией стандарта на мультимедийные приложения. Лишь в 1998 г., во второй версии Н.323, спецификация Т.38 вводит понятие технологии Fax Relay, предназначенной для передачи факсимильных сообщений в режиме реального времени. В основе Fax Relay лежит имитация со стороны IP-шлюза относительно факсимильного аппарата полностью прозрачной среды передачи, с сохранением всех фаз вызова отражённых в спецификациях Группы 3.

Практическая реализация услуги FoIP присутствует во всех современных IP-шлюзах операторского уровня. Однако совместимость шлюзов различных производителей при передаче факсимильного трафика часто оказывается под вопросом. Конкретная реализация механизма Т.38 в оборудовании того или иного производителя является закрытой информацией! В отличии от VoIP, информацию о FoIP приходится собирать по крохам:(.

Представление о технологии Fax Relay Т.38, можно составить по ряду публикаций (www.vocal.com/data_sheets/t38.html , www.pluscom.ru/general/library/VoIP/index.html), включая также издания ITU-T предназначенные для свободного распространения. Особый интерес представляет информация компании CISCO Systems о реализации Т.38 Fax Relay в производимых ею шлюзах IP-телефонии. Согласно CISCO Systems, после установления соединения с IP-шлюзом и передачи информации о номере вызываемого абонента (Фаза А) происходит попытка вызывающего факсимильного аппарата соединится с вызываемым факсимильным аппаратом и установить параметры скорости соединения (Фаза В), при этом голосовые шлюзы на приёмном и передающем концах детектируют, перехватывают и транслируют в сторону соединённых с ними через телефонную сеть факсимильных аппаратов стандартные сообщения спецификации Т.30, в которых задают скорость соединения от 2,4 до 14,4 Кбит/с. Таким образом, при использовании Fax Relay отпадает необходимость кодировать и передавать через канал IP аналоговую несущую (фазы В и D), так как между шлюзами сообщения Т.30, распознанные детекторами, передаются под управлением протокола Н.245, а при передаче образа документа (Фаза С) применяется кодирование со скоростями 2,4-14,4 Кбит/с. Следует заметить, что процесс передачи образа документа предъявляет определённые требования к фазовым искажениям сигнала и задержкам в тракте передачи, а также задержкам при кодировании/декодировании. По этой причине, преобразование факсимильного сигнала с использованием гибридных речевых кодеков использующих технологии CELP, MP-MLQ и т.п. неэффективно. Для кодирования факсимильного сигнала наиболее подходящими будут кодеки ИКМ. Потому, среди кодеков, реализованных в современных шлюзах IP-телефонии всегда присутствуют ИКМ кодеки. Процесс передачи образа документа через пакетную сеть, как непрерывного синхронного потока данных, осуществляется с использованием протокола UDP и дополнительных технологических приёмов, среди которых:

• Избыточное кодирование и коды с коррекцией ошибки.
• Повторная трансляция потерянных или испорченных блоков информации и пакетов.
• Буферизация принимаемых данных

На рисунке 15 приведены результаты расчёта скорости передачи данных в IP-канале для различного числа одновременных вызовов при использовании технологии Т.38 Fax Relay.

Рис. 15

PCM Switchover

Весьма интересной выглядит сходная с Т.38 Fax Relay технология передачи данных через IP-шлюз с использованием обычных аналоговых модемов, получившая название PCM Switchover. При детектировании шлюзом сигнала несущей аналогового модема, в момент фазы передачи данных, для него со стороны шлюза создаётся полностью прозрачное IP-соединение с использованием ИКМ кодека G.711 64 Кбит/с. Пользователь, имея модем V.90 и качественное подключение к местному оператору IP-телефонии, установившему шлюз с поддержкой PCM Switchover, может получить соединение, аналогичное по скорости выделенному каналу 64 Кбит/с.

Выводы

1. Скорость передачи данных и пропускная способность IP-канала в сети под Н.323 не могут быть определены исходя только из значений скорости кодирования используемых кодеков и числа одновременных разговоров, а зависят также от числа запросов абонентов на соединение в текущий момент времени, структуры IP-пакета, установленного порога детектора голосовой активности, способов авторизации пользователей, количества гейткиперов, работающих в сети, и многих других факторов.
2. Обобщая приведённые выше расчёты, наиболее интересным для организации сети начинающего ITSP будет выделенный канал с пропускной способностью равной 256 Кбит/с и шлюз с одним подключением к коммутируемой телефонной сети по цифровому тракту Е1.
3. При планировании и построении сети IP-телефонии, оператору имеет смысл заранее решить для себя, какое качество услуги будет интересно его потенциальному абоненту. Исходя из этого, можно определить инфраструктуру сети, подыскивать партнёра по терминации и оригинации трафика, а также уяснить состав оборудования, тип подключения шлюза к телефонной сети.

При этом:

1. Для операторов, строящих сети с использованием выделенных каналов n´ 64 Кбит/с, можно рекомендовать использование в шлюзе речевых кодеков G.729a (8 Кбит/с) или G.723.1 (6,3 Кбит/с), а в отдельных случаях G.711. При передаче факсимильных сообщений целесообразно включить поддержку технологии Т.38 Fax Relay со скоростями вплоть до 14,4 Кбит/с. Абонентам, желающим пользоваться голосовыми модемами для передачи данных, при наличии в шлюзе такой возможности, имеет смысл включить поддержку сервиса PCM Switchover и ввести отдельный тарифный план.
2. В IP-шлюзах, которые установлены в сетях, базирующихся на инфраструктуре Публичного Интернет, целесообразно применение кодеков G.723.1, G.729b, а при наличии возможности и желания, можно поэкспериментировать с кодеком NetCoder. Скорость передачи факсимильных сообщений с использованием Т.38 Fax Relay следует ограничить до 9,6 Кбит/с.
3. Использование в голосовом шлюзе технологии VAD приводит к экономии полосы пропускания при некотором ухудшении разборчивости речи. К сожалению, сегодня не все голосовые шлюзы позволяют регулировать порог срабатывания детектора голосовой активности и в ряде устройств порог имеет фиксированное значение, выбранное, исходя из особенностей речи англоязычных пользователей, и равное 30%.
4. Хотя технология Fax Relay Т.38 сегодня является признанным стандартом систем FoIP, шлюзы разных производителей, поддерживающие Т.38 FAX Relay, не всегда совместимы между собой. Причиной этой несовместимости, по мнению автора, является неоднозначность способов передачи образа документа, заложенная в самой рекомендации Т.38. Поэтому начинающему оператору при выборе оборудования IP-телефонии нужно заранее выяснить тип и характеристики оборудования установленного в сети предполагаемого Партнёра.

IP телефония

Сегодня интернет стал неотъемлемой частью нашей жизни. С помощью него мы передаем различные данные, пользуемся банковскими услугами, общаемся и многое другое, что позволяет нам вообще не покидать пределы офиса, дома. Но вопросы качества и цены всегда остаются для нас главными. Быть конкурентно способным на сегодняшнем рынке довольно не просто. Тем более в сфере коммуникаций при наличии стольких способов связи.

IP-телефония – мы все чаще слышим это словосочетание, видим аббревиатуру VoIP.
Так что же это такое? Что за многообещающие статьи в интернете об этом новом виде связи. И чем вообще отличается именно этот вид соединения от привычных нам стационарных и мобильных телефонов.
Попробуем разобраться и по возможности сделать каждый для себя выводы, а нужно ли
МНЕ это? Выгодно ли настолько насколько все описывают.

Сначала поясним значение самой аббревиатуры:

VoIP- расшифровывается как Voice over IP, то есть голос поверх протокола интернета (IP). Простыми словами звук передается с помощью интернет соединения.
А не как в обычных соединениях, которые используют телефонные станции, требующие обслуживания, а это дополнительные расходы не только на зарплату сотрудников выполняющих это самое обслуживание, но и различное оборудование.

Ничего этого не требуется для использования IP телефонии, а если расходы соединения меньше, то и само соединение для пользователей выходит намного дешевле.
Это один из полюсов IP телефонии. Простое пользование и низкая цена относительно всех предлагаемых соединений на сегодняшний день.

Рассмотрим ниже способы и что нужно для того, чтобы ваше общение и счета за переговоры не стали проблемой и финансово зависимы.

Компьютер-Телефон – здесь все очень просто как и при всех последующих способах. Вам нужен компьютер и телефон, который подключен к какой-либо из местных станций.
Компьютер-Компьютер –самый из простых и практически бесплатных способов использования IP соединения. Т.к. платите вы и ваш собеседник только за интернет. Местонахождение же вас обоих не имеет значения, что очень выгодно при международных разговорах.
Телефон -Телефон – этот способ из всех более зависим, тем,что вы должны будете найти компанию в вашем регионе, городе, которая предоставляет услугу IP телефонии и другой телефон подключенный к простой телефонной линии.

Но чтобы быть объективными рассмотрим достоинства, т.е плюсы и недостатки, минусы IP телефонии:

Один из главных плюсов IP-телефонии – это более низкая стоимость связи. Особенно разница ощутима при международных переговорах. Экономия в 1,5-2 раза

Качество связи также не зависит от расстояния. Так как основой является передача данных через интернет каналы.

Интернет это в первую очередь объединение компьютерных сетей и огромное количество различной информации. Т.е. изначально интернет не рассматривался для передачи голоса. Так же как мобильный телефон на сегодняшний день уже перестал исполнять свои только основные функции (соединения с абонентом) , а постепенно превратился в мини компьютер, мини-телевизор и многое, многое другое, что само по себе неплохо, но теряется основная функция, вернее ее качество. Это и быстрая разрядка батареи за счет большего поглощения энергии и высокая цена зависящая от многочисленных дополнительных приложений и функций. Так вот, что касаемо IP соединения, при загрузке сети, возможны задержки передачи звука, могут происходить даже его потери.

И все же если объективно говорить о перспективах развития IP-телефонии
На сегодня основные пользователи ее - это большие компании, страховые фирмы, банки, крупные розничные сети. Происходит развитие корпоративной IP-телефонии. Это удобно, надежно и что не мало важно экономит бюджет этих самых компаний на телефонные переговоры.

К тому же IP телефония это не только просто соединение, это и голосовая почта, и конференц связь, и переадресация звонка, и даже сохранение телефонного номера при переезде и многое другое, чем пользуются все пользователи и не только телефонов, смартфонов и интернета, а так же простые люди, которым важно сколько и за что они платят, в данном случае имеется ввиду телефонные соединения, общение, связь с близкими людьми, которые часто находятся далеко за пределами местной связи.

И в заключении хотелось бы добавить, что IP-телефония на данный момент является перспективным и реальным способом коммуникаций, а в ближайшем будущем будет такой же обыденностью, как и стационарный телефон для современного человека.

Человека делового, разумного понимающего, что качество и цена это неотъемлемый атрибут успешного человека живущего в наше время. Время постоянно развивающихся технологий и время когда интернет это не просто всемирная паутина, дающая возможность получить информацию, а уже 2 млрд пользователей, что говорит о перспективе IP телефонии. Ведь чем больше пользователей, тем больше круг людей с которыми МЫ можем общаться, видеть друг друга каждый день не получая при этом счета с цифрами за телефонные переговоры, которые делают из нас не успешных людей, а заложников телефонных компаний.

Интернет позволяет нам просматривать содержимое web-сайтов, обмениваться короткими сообщениями, общаться в социальных сетях, просматривать видеоролики и работать с электронной почтой. Но мало кто знает, что этим функциональность сети не ограничивается – в интернете работает и IP-телефония, предоставляющая возможность совершать голосовые вызовы по копеечным расценкам. Как работает этот вид телефонии и для чего он нужен? В данном материале мы рассмотрим:

• Основные протоколы IP-телефонии;
• Принципы работы IP-телефонии;
• Принципы тарификации и многое другое.

В заключение мы дадим подробную инструкцию по подключению к интернет-телефонии.

Что такое IP-телефония

IP-телефония является одним из самых молодых видов связи. Фактически, она появилась в 1999-ом году, когда был разработан и утвержден Session Initiation Protocol или SIP-протокол. Ему предшествовал менее совершенный, но от этого не менее функциональный протокол H.323. Он используется и по сей день, но все реже и реже.

Протокол H.323 достаточно сложный, он не экономит трафик и характеризуется недостаточной поддержкой мобильности пользователей. Что касается протокола SIP, то он более гибкий и простой. Он позволяет экономить трафик, на его основе могут работать самые разные приложения и устройства. Пользователи в сетях, использующих SIP-протокол, могут беспрепятственно перемещаться по всей планете с сохранением своего SIP-ID – для этого в структуре SIP-сетей предусмотрены серверы определения местоположений. SIP-протокол позволяет:

• Совершать голосовые вызовы;
• Соединять абонентов посредством видеосвязи;
• Обеспечивать передачу файлов и прочей мультимедийной информации;
• Обмениваться текстовыми сообщениями;
• Играть в онлайн-игры.

Для связи абонентов используется сеть интернет , а для звонков на мобильные и стационарные телефоны по всему миру задействуются специальные шлюзы. Существует еще один протокол VOIP-телефонии – это протокол IAX2, разработанный для работы с IP-АТС Asterisk. Он не такой открытый, как SIP-протокол, зато позволяет существенно экономить интернет-трафик. Кроме того, протокол IAX2 обеспечивает более чистую и надежную связь, так как передача данных ведется через один порт, а не через несколько, как в SIP.

В число недостатков входят трудность расширения протокола и отсутствие стойкости к хакерским атакам в старых версиях.

Подавляющее большинство операторов IP-телефонии предоставляет свои услуги посредством протокола SIP, так как он отличается своей доступностью и простотой организации связи. Протокол IAX2 чаще применяется в учрежденческих IP-АТС.

Как работает IP-телефония

Рядовым пользователям вовсе не нужно разбираться в премудростях используемых протоколов. Им больше важны чистота телефонной связи, наличие дополнительных сервисных услуг и низкие тарифы на внутрироссийские и международные вызовы. Как работает этот вид телефонии и почему здесь используется сеть интернет?

VOIP-телефония для чайников – это объяснение на пальцах. Поэтому мы рассмотрим, как происходит соединение между двумя VOIP-телефонами максимально упрощенно и доступно. В состоянии покоя оба телефона подключены к интернету и соединены с серверами выбранного оператора. Как только абонент наберет внутренний номер другого абонента, серверы найдут его местоположение и отправят ему сигнал вызова. Как только вызываемый абонент примет звонок, между абонентами установится связь. Вызовы идут через интернет, линии традиционной телефонии здесь не задействуются. Поэтому тарификация внутрисетевых вызовов отсутствует – абоненты оплачивают лишь затрачиваемый трафик (своему провайдеру) , который в большинстве случаев бесплатный.

Совершать вызовы через VOIP-телефонию можно в следующих направлениях:

• Между абонентами одной сети, с использованием SIP-ID;
• Между абонентам разных сетей, с использованием SIP URI (этот идентификатор похож на адрес электронной почты);
• C VOIP-телефонов на мобильные и стационарные телефоны по всему миру;
• С мобильных и стационарных телефонов на VOIP-номера.

В последних двух случаях звонки осуществляются через специальные шлюзы, расположенные в тех или иных городах и странах. Тем самым достигается существенная экономия денежных средств, так как большей частью вызовы идут через каналы сети интернет, не затрагивая традиционную телефонию, для которой важно расстояние до вызываемого абонента.

Также у абонентов IP-телефонии имеется возможность подключать к своему аккаунту прямые и виртуальные номера, принадлежащие различным городам и странам – с их помощью удобно принимать входящие вызовы. Кстати, абоненты IP-телефонии могут находиться в любой точке мира – используемый протокол обеспечивает им высочайший уровень мобильности.

Установив программный телефон на свой компьютер, можно отправиться с ним в Бразилию, в США, в Европу, в Китай или в любую другую страну. Везде, где есть доступ в интернет, абонент сможет оставаться на связи . При этом тарификация для него и для других абонентов не изменится ни на одну копейку.

Внутрисетевые вызовы всегда остаются бесплатными. Местонахождение абонентов не имеет никакого значения – они могут находится как в соседних кабинетах, так и на разных концах планеты. Если абоненты пользуются прямыми номерами, то их местоположение по-прежнему не имеет никакого значения – можно принимать вызовы на свой личный московский номер, находясь где-нибудь в Аризоне. Это и называется мобильностью абонентов.

Отсутствие привязки к традиционным телефонным линиям делает связь более дешевой и более функциональной. А сервера провайдеров готовы соединить абонентов, находящихся где угодно.

Сколько стоит IP-телефония

Мы уже знаем, что такое VOIP-телефония – это интересная возможность совершения вызовов через интернет, с экономией собственных денежных средств. Традиционный городской телефон не может похвастаться приемлемой тарификацией звонков, в то время как VOIP-телефония открывает широкие возможности для общения со всем миром.

Одним из ее достоинств являются бесплатные вызовы внутри сети. То есть, два абонента, зарегистрированные у одного провайдера, могут общаться совершенно бесплатно , задействуя для этого программные или аппаратные VOIP-телефоны. Порадуют абонентов и недорогие вызовы по всему миру.

Как работает традиционная телефония? Чем дальше находится вызываемый абонент, тем дороже минута связи. В сети интернет отсутствует географическая привязка, следовательно, передача трафика в любых направлениях осуществляется без ограничений и без дополнительной оплаты за то или иное направление. Здесь же выполняется и передача голосового трафика.

Поэтому и тарифы на связь получаются более низкими. Тарифы на IP-телефонию иногда поражают своими низкими ценами по тем или иным направлениям. Например, звонки в Казахстан и в Соединенные Штаты чаще всего стоят дешевле, чем звонки по России – это касается вызовов на мобильные и стационарные номера. При этом абонентская плата за услуги в большинстве случаев отсутствует – тут нет оплаты за линию, так как абоненты уже платят за доступ в интернет.

Тарификация в VOIP-сетях такова:

• Внутри сети провайдера – совершенно бесплатно;
• Все входящие вызовы – бесплатно (в большинстве случаев);
• Звонки на стационарные и мобильные телефоны – в зависимости от направления, от 40 коп./мин.

Также, предусмотрена возможность принятия вызовов на прямые номера, приобретаемые и оплачиваемые отдельно (по желанию) – за них взимается ежемесячная абонентская плата . Принадлежность прямых номеров тем или иным городам выбирается абонентами самостоятельно. Например, ничто не мешает купить прямой номер в Москве, Санкт-Петербурге, Краснодаре или в других странах.

Для принятия звонков без прямых номеров предусмотрены виртуальные номера с дополнительными цифрами. Дозвон на них осуществляется так – сначала абонент звонит на специальный номер провайдера (они есть во многих городах), а после установления вызова набирает дополнительный номер SIP-абонента. Например, +7-495-1234567, после гудка 123456. Входящий звонок для вызываемого абонента будет бесплатным (в большинстве случаев).

Что нужно чтобы подключить IP-телефонию

Отвечая на вопросы по IP-телефонии для чайников, мы поведаем, как подключиться к данному виду телефонии на примере провайдера Zadarma . Подключение производится в несколько шагов:

• Регистрация аккаунта на сайте провайдера;
• Пополнение счета на своем аккаунте (необходимо для звонков на стационарные и мобильные телефоны);
• Настройка программного или аппаратного VOIP-телефона;
• Совершение пробных звонков.

В своем личном кабинете на сайте провайдера вы получите информацию о настройках программ и сможете ознакомиться со своими добавочными номерами – раздайте их своим друзьям, близким или коллегам, чтобы они смогли позвонить на ваш IP-телефон.

В последнее время IP телефония уверенно входит в сферу корпоративной связи, причем наблюдается большой рост интереса к IP телефонии со стороны компаний малого и среднего бизнеса.

Но поскольку эта технология относительно молодая, у многих потенциальных заказчиков до сих пор нет четкого представления о том, какую пользу IP телефония может принести именно их компании.

Довольно часто приходится слышать примерно такой диалог:

- Нам нужна IP телефония. - ОК. А для чего именно Вы хотите её использовать? - Ну-у... мы пока не знаем. Чтобы не отстать от прогресса...

Так вот, чтобы не отстать от прогресса попробуем определить основные задачи, которые можно решить с помощью IP телефонии компаниям малого и среднего бизнеса. Понимание этих задач поможет вам более точно сформулировать свои потребности при выборе оборудования.

1. Получение внешних линий по IP
2. Экономия на межгороде
3. Подключение внутренних абонентов по IP (как правило удаленных)
4. Объединение в сеть нескольких АТС
5. Дополнительный сервис современных IP АТС

Но прежде чем мы перейдем к более подробному рассмотрению этих задач, так сказать "дозвольте пару слов о протоколах..."

В настоящее время в IP телефонии используется 2 основных протокола - SIP и H.323 . Оба этих протокола могут использоваться как для подключения внешних линий, так и для подключения IP абонентов, что может вызывать некоторую путаницу. Например, при слове "SIP телефон" всё-таки желательно уточнять о чём идет речь - о SIP терминале или о внешней IP линии, подключаемой по SIP протоколу.

Упрощенно говоря, IP устройство в сети может быть либо терминалом, либо узлом.

Термина л – это оконечное устройство, при помощи которого пользователь совершает или принимает вызовы. Это может быть IP-телефон, IP-адаптер (к которому подключается обычный телефон) или софтфон (устанавливается на компьютер или смартфон)

Узел - это IP АТС или иное устройство VoIP (например VoIP шлюз), которое служит промежуточным звеном между оператором IP телефонии и терминалом, и не является оконечным устройством в телефонной сети. Т.е. со стороны оператора к узлу подключается IP транк, а у пользователей установлены терминалы, подключаемые к тому же узлу.

Теперь рассмотрим задачи связи, решаемые с помощью IP телефонии более подробно

1. Внешние линии по IP

VoIP транк - это виртуальный канал связи между IP АТС Оператора и оборудованием клиента (IP АТС, IP телефоном, софтфоном, VoIP шлюзом), работающий поверх IP сети и являющийся аналогом цифровых линий Е1 PRI .

IP транк используют для выполнения исходящих звонков и получения входящих вызовов, также как и по обычному телефону. Подключение VoIP-транка позволяет создать единый многоканальный телефонный номер (или несколько телефонных номеров). Можно подключать IP транки без входящего номера и использовать их только для исходящей связи. Как правило такой вариант подключения дешевле. IP транки не требуют физической прокладки телефонных линий, что значительно упрощает процесс подключения и уменьшает его сроки.

Для подключения IP транков совсем необязательно, чтобы у клиента была установлена IP АТС . Операторы могут установить IP шлюзы, на выходе которых клиент получает обычные аналоговые телефонные линии, которые может использовать по собственному усмотрению - завести в свою мини-АТС или просто подключить к ним телефонные аппараты. Однако более эффективно подключать такие линии непосредственно к своей IP АТС, без промежуточных VoIP шлюзов.

В случае переезда в другой офис, телефонный номер остается неизменным. Необходимым условием является лишь подключение к интернет-каналу с достаточной пропускной способностью

2. Экономия на межгороде

Использование IP транков для междугородней и международной связи, а также для звонков на мобильные дает существенную экономию за счет более низких тарифов по сравнению с операторами традиционной телефонии. Кроме того все современные мини-АТС обладают функцией маршрутизации исходящих вызовов, позволяющей автоматически направлять звонки на определенные номера по линиям с наименьшими тарифами.

3. Внутренние IP абоненты

они же терминалы. На сегодняшний день наиболее распространенная сфера применения - это организация удаленных рабочих мест . Причем расстояние не имеет значения, главное чтобы был интернет-канал с достаточной пропускной способностью.

Это могут быть:

• филиалы с небольшим количеством сотрудников
• временные рабочие места (например временный офис продаж)
• торговые точки
• склады
• домашние офисы
• сотрудники работающие удаленно или в командировках

При этом, как правило IP абоненты имеют полный доступ к функциям основной IP АТС.

4. Объединение в сеть с единой нумерацией нескольких мини-АТС по IP каналам

Соединение можно осуществить как через Интернет, так и через ЛВС.

Если у Вас несколько объектов (например офис, магазин, склад, филиал) и в каждом из них требуется установка отдельной АТС (например, чтобы подключить к каждой из них имеющиеся аналоговые внешние линии), то все эти IP АТС без проблем объединяются в единую сеть с общей нумерацией . Вы можете позвонить или переключить звонок на внутренний номер любой другой АТС. Т.к. звонок будет осуществляться по IP телефонии через Интернет, то он будет бесплатным (вернее оплата будет только за переданный трафик). Желательно для такого соединения организовать VPN (Virtual Private Network).

5. Дополнительный сервис IP телефонии

Еще одно из преимуществ современных IP технологий - это предоставление различных дополнительных сервисов:

• Интеллектуальная маршрутизация входящих и исходящих вызовов, гибкое управление как общими, так и индивидуальными настройками вызовов.
• IVR - интерактивные многоуровневые голосовые меню
• Автосекретарь
• Голосовая почта
• Запись разговоров
• Поддержка видеосвязи
• Интеграция с различным ПО - CRM, базами данных, бухгалтерским софтом и т.п.
• возможность организации собственного Call-центра

Резюмируя вышесказанное, приведем перечень основных вопросов, ответы на которые надо иметь ввиду, выдавая техзадание на расчет IP АТС:

1. Количество и тип (SIP, H.323) IP транков
2. Количество и тип IP абонентов
3. Если нужно объединить в сеть несколько АТС - количество каналов связи (одновременных разговоров) между АТС
4. Какие именно дополнительные сервисы Вам потребуются

Здесь надо учесть, что не существует одной волшебной "железки" , которая умеет всё, что бывает на свете. И как правило, чем больше сервисов, тем выше цена. Почему-то эта простая мысль у многих вызывает удивление - "Как же так, ведь мы слышали, что IP телефония это дешево!". К сожалению пока никто не отменял давно известного правила - "дешево хорошо не бывает". Поэтому качественное и грамотное решение, реализованное на оборудовании IP телефонии может вылиться в очень даже кругленькую сумму. Но если учесть все те возможности, которые это оборудование предоставляет, то окупаемость от эффективного использования технологий IP телефонии не заставит себя долго ждать.

Компания АТС-Телеком

Часто приходится слышать вопрос от людей, интересующихся покупкой мини-АТС - "Что такое системный телефон, зачем он нужен и нельзя ли обойтись без него?". Часто также встречается заблуждение, что системный телефон нужен только для программирования АТС, ну или в крайнем случае для секретаря, чтобы она могла с него переключать звонки. По сравнению с обычными аналоговыми аппаратами, системные телефоны обладают целым рядом преимуществ, что делает их установку на рабочих местах экономически выгодной, за счет повышения производительности и эффективности работы сотрудников.

1. Что такое ip-телефония?

Ip-телефония - это технология, которая позволяет использовать любую сеть с пакетной коммутацией на базе протокола IP в качестве средства организации и ведения медународных, междугородных и местных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.

2. Преимущества ip-телефонии

Преимущества IP-телефонии для конечного пользователя:

Более низкие цены на услуги телефонной связи;

Новый набор устройств доступа, от традиционных телефонов и факсов до компьютеров;

Возможность автоматической настройки набора услуг;

Простота оплаты услуг IP-телефонии.

Преимущества IP-телефонии для провайдеров:

Сбережение капитальных вложений за счет использования открытых компьютерных платформ;

Снижение эксплуатационных расходов как результат предоставления разнообразия услуг единой сети;

Множество услуг может быть доступно через единственный канал с пользователем, что означает больше услуг (прибыли) в расчете на одного пользователя.

Возможности IP-телефонии для крупных операторов:

Создание резервных каналов для передачи трафика на случай перегрузок или аварий;

Универсальные магистральные IP-сети, которые в будущем существенно дополнят традиционные телефонные сети услугами передачи данных, видео и мультимедиа;

Уплотнение выделенных магистральных каналов с помощью технологии VoIP.

Хотя для построения качественной универсальной IP-сети требуются инвестиции, сравнимые с построением традиционной телефонной сети, для крупных операторов IP-телефония сегодня v это способ более эффективно использовать существующий сетевой ресурс и возможность предоставления своим клиентам современного спектра дополнительных услуг (голосовая почта, конференсвязь, поиск номеров, контроль за расчетами и другое), которые не реализуемы в традиционной телефонной сети, и за счет которых оператор может получить дополнительную прибыль.

3. Транспортные технологии, используемые при пакетной передачи речи

Основные технологии пакетной передачи речи - Frame Relay, ATM, и маршрутизация пакетов IP . Они различаются различаются эффективностью использования каналов связи, степенью охвата разных участков сети, надёжностью, управляемостью, защитой информации и доступа, а также стоимостью.

Транспортная сеть ATM уже несколько лет успешно используется в магистральных сетях общего пользования и в корпоративных сетях, а сейчас её начинают активно использовать и для высокоскоростного доступа по каналам xDSL (для небольших офисов) и SDH/SONET (для крупных предприятий). Главные преимущества этой технологии v её зрелость, надёжность и наличие развитых средств эксплуатационного управления сетью. В ней имеются непревзойденные по своей эффективности механизмы управления качеством обслуживания и контроля использования сетевых ресурсов. Однако ограниченная распостраненность и высокая стоимость оборудования не позволяют считать ATM лучшим выбором для организации сквозных телефонных соединений от одного конечного узла до другого.

Пользователями недорогих услуг Frame Relay, обеспечивающих вполне предсказуемую производительность, стали многие корпоративные сети, и большинство их них вполне довольны своим выбором. В краткосрочной перспективе технология передачи речи по Frame Relay будет вполне эффективна для организации мультисервисного доступа и каналов дальней связи.

Технология передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией пакетов IP привлекает, в первую очередь, своей универсальностью v речь может быть преобразована в поток IP-пакетов в любой точке сетевой инфраструктуры: на магистрали сети оператора, на границе территориально распределенной сети, в корпоративной сети и даже непосредственно в терминале конечного пользователя. В конце концов, она станет наиболее широко распостраненной технологией пакетной телефонии, поскольку способна охватить все сегменты рынка, будучи при этом хорошо адаптируемой к новым условиям применения. Несмотря на универсальность протокола IP, внедрение систем IP-телефонии сдерживается тем, что многие операторы считают их недостаточно надёжными, плохо управляемыми и не очень эффективными. Но грамотно спроектированная сетевая инфраструктура с эффективными механизмами обеспечения качества обслуживания, делает эти недостатки в малосущественные. В расчете на порт стоимость систем IP-телефонии находится на уровне (или немного ниже) стоимости систем Frame Relay, и заведомо ниже стоимости оборудования ATM. При этом уже сейчас можно наблюдать заметное снижение цен на продукты IP-телефонии по сравнению с продукцией на базе других технологий, а также обострение конкуренции на этом рынке.

4. Существующие кодеки G.7xx.x

Рассмотрим основные кодеки, используемые в устройствах IP-телефонии.

Кодеки, стандартизованные ITU-T:

Кодек G.711.

Рекомендация G.711 описывает кодек, использующий преобразование аналогового сигнала с точностью 8 бит, тактовой частотой 8 кГц и простейшей компрессией амплитуды сигнала. Скорость потока данных на выходе преобразователя составляет 64 Кбит/c (8 бит x 8 кГц). Для снижения шума квантования и улучшения преобразования сигналов с небольшой амплитудой при кодировании используется нелинейное квантование по уровню согласно специальному псевдо-логарифмическому закону.
Типичная оценка MOS составляет 4.2. Обычно любое устройство VoIP поддерживает этот тип кодирования.

Кодек G.723.1

Своим появлением данные кодеки обязаны системам мобильной связи. Данный алгоритм преобразования позволяет снизить скорость кодированной информации до 5,3 - 6,3 Кбит/с без заметного ухудшения качества речи. Кодек имеет две скорости и два варианта кодирования: 6,3 кбит/c с алгоритмом MP-MLQ (Multi-Pulse - Multi Level Quantization - множественная импульсная, многоуровневая квантизация) и 5,3 кбит/c с алгоритмом CELP(Code-Excited Linear Prediction - кодирование с линейным предсказанием). Первый вариант предназначен для сетей с пакетной передачей голоса и обеспечивает лучшее качество кодирования по сравнению с вариантом CELP, но менее адаптирован к использованию в сетях со смешанным типом трафика (голос/данные).
Оценка MOS составляет 3.9 для MP-MLQ, и 3.7 для CELP.

Кодек имеет функцию VAD(Voice Activity Detector - детектор речевой активности), и обеспечивает генерацию комфортного шума на удаленном конце в период молчания.

Кодек G.726

Рекомендация G.726 основана на алгоритме кодирования ADPCM - адаптивная дифференциальная ИКМ. Этот алгоритм даёт практически такое же качество воспроизведения речи, как и ИКМ, однако для передачи информации при его использовании требуется полоса всего 16-32 кбит/c. Кодек предназначен для использования в системах видеоконференций, в приложениях IP-телефонии этот кодек практически не используется. Оценка по MOS составляет 4.3.

Кодек G.728

Кодек G.728 использует оригинальную технологию с малой задержкой LD-CELP (low delay code excited linear prediction) и гарантирует оценки MOS, аналогичные G.726 при скорости передачи 16 Кбит/c. Предназначен для использования, в основном, в системах видеоконференций. В устройствах IP-телефонии данный кодек применяется достаточно редко.

Кодек G.729

Используется технология CS-ACELP(Conjugate Structure v Algebraic Code Excited Linear Prediction). Содержит VAD и генератор комфортного шума. Скорость кодированного речевого сигнала составляет 8 кбит/c. В устройствах VoIP, VoFR данный кодек занимает лидирующее положение, обеспечивая наилучшее качество кодирования речевой информации при достаточно высокой компрессии

Кодеки, стандартизованные ETSI для применения в системах мобильной связи(GSM):

Кодек GSM Full Rate (GSM 06.10), утвержден в 1987 году. Это первый, и, скорее всего, наиболее известный из узкополосных кодеков, применяемых в мобильных телефонах по всему миру. Обеспечивает хорошее качество и устойчивую работу в условиях фонового шума (оценка MOS 3.7 в условиях без шума). Скорость образованного цифрового потока составляет 13 Кбит/c. Кодек очень важен для некоммерческих проектов в области IP-телефонии, особенно v для проектов, связанных с открытым распостранением исходных текстов ПО (open source), благодаря возможности бесплатного лицензирования.

Качество голоса в IP-телефонии оценивается по пятибальной шкале единицами субъективной оценки MOS (Mean Opinion Score). Оценки 3,5 баллов и выше соответствуют стандартному и высокому телефонному качеству, 3,0-3,5 - приемлемому, 2,5-3,0 - синтезированному звуку. Для передачи речи с хорошим качеством целесообразно ориентироваться на MOS не ниже 3,5 баллов. Значения MOS для различных кодеков приведены в таблице ниже.

6. Технологию ip-телефонии можно успешно использовать в сетях с низкой пропускной способностью, например, в каналах ТЧ

Каналы ТЧ характеризуются большой протяжённостью и низкой пропускной способностью. Средняя скорость передачи данных в таком канале - 19200 бит/c, а его протяжённость может достигать 100 км.

До недавнего времени такие каналы использовались для организации одного голосового канала, либо для передачи данных. Появление технологии IP-телефонии позволяет использовать данные каналы более эффективно.

Так, использование кодеков компрессии голоса позволяет "уложить" в пропускную способность канала ТЧ (19200-33600бит/c) 2-4 голосовых канала с сохранением возможности передачи данных.
Возможность же установки асинхронного модемного соединения на таком канале позволяет организовать на нём канальный протокол Frame Relay, и передавать голосовой трафик, используя технологию VoFR (Voice over Frame Relay).

Для практической организации такого решения требуется пара модемов для каналов ТЧ, работающих в асинхронном режиме (для возможности поднятия FrameRelay на этом канале), маршрутизаторы, поддерживающие протокол Frame Relay и технологию VoFR.