Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.2 Протоколы

1.3 Кодирование речи. Кодеки

1.4 Оптимизация задержек в сети. Безопасность соединения

ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СВЯЗИ

2.1 Телефон - телефон

2.2 Компьютер - компьютер

2.3 Компьютер - телефон (телефон - компьютер)

2.4 Оборудование для Интернет-телефонии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

IP-телефония - технология, позволяющая использовать Интернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.

Актуальность данной темы заключается в том, что надежность и доступность связи и телекоммуникационных услуг в нашей стране давно является острой проблемой, и такие информационные услуги, как высокоскоростной доступ в Интернет, видеосвязь, кабельное телевидение, Основным преимуществом IP-телефонии является более низкая стоимость междугородных и международных переговоров по сравнению с традиционной телефонией за счет оцифровки и последующей компрессии (сжатия) голосового потока, что позволяет снизить себестоимость услуги.

ГЛАВА 1. IP-ТЕЛЕФОНИЯ. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1 Технические параметры

Протокол IP - Протокол Интернет (Internet-Protocol) - свод правил, обеспечивающих передачу данных между компьютерами, работающими на разнообразных сетях с различной аппаратной конфигурацией и операционными системами и выполняющими различные протоколо-независимые процессы пользователя.

В сетях на основе IP все данные - голос, текст, видео, компьютерные программы или информация в любой другой форме - передаются в виде пакетов. Любой компьютер и терминал такой сети имеет свой уникальный IP-адрес, и передаваемые пакеты маршрутизируются к получателю в соответствии с этим адресом, указываемом в заголовке. Данные могут передаваться одновременно между многими пользователями и процессами по одной и той же линии. При возникновении проблем IP-сети могут изменять маршрут для обхода неисправных участков. При этом протокол IP не требует выделенного канала для сигнализации.

В телефонной сети терминал пользователя должен быть постоянно подключен физической линией к оборудованию оператора, независимо от того, используется он в данный момент или нет. А для связи должно быть установлено непосредственное гарантированное соединение между абонентами на все время связи, независимо от реального объема передаваемой информации.

Сеть Интернет - общее название всемирного объединения компьютерных сетей с использованием протокола IP.

1.2 Протоколы

Протоколы обеспечивают регистрацию IP-устройства (шлюз, терминал или IP-телефон) на сервере или гейткипере провайдера, вызов и/или переадресацию вызова, установление голосового или видеосоединения, передачу имени и/или номера абонента. В настоящее время широкое распространение получили следующие VoIP-протоколы:

§ SIP -- протокол сеансового установления связи, обеспечивающий передачу голоса, видео, сообщений систем мгновенного обмена сообщений и произвольной нагрузки, для сигнализации обычно использует порт 5060 UDP. Поддерживает контроль присутствия.

§ H.323 -- протокол, более привязанный к системам традиционной телефонии, чем SIP, сигнализация по порту 1720 TCP, и 1719 TCP для регистрации терминалов на гейткипере.

§ IAX2 -- через 4569 UDP-порт и сигнализация, и медиатрафик.

§ MGCP (Media Gateway Control Protocol) -- протокол управления медиашлюзами.

§ Megaco/H.248 -- протокол управления медиашлюзами, развитие MGCP.

§ SIGTRAN -- протокол тунеллирования PSTN сигнализации ОКС-7 через IP на программный коммутатор (SoftSwitch).

§ SCTP (Stream Control Transmission Protocol) -- протокол для организации гарантированной доставки пакетов в IP-сетях.

§ SCCP (Skinny Call Control Protocol) -- закрытый протокол управления терминалами (IP-телефонами и медиашлюзами) в продуктах компании Cisco.

1.3 Кодирование речи. Кодеки

Для передачи голоса по IP-сети, человеческий голос оцифровывается (АЦП) при помощи импульсно-кодовой модуляции, сжимается (кодируется) и разбивается на пакеты. На принимающей стороне, происходит обратная процедура - данные извлекаются из пакетов, декодируются и преобразуются обратно в аналоговый сигнал (ЦАП).

Кодирование вносит дополнительную задержку порядка 1-45 мс, возникающую по следующим причинам:

§ использование буфера для накопления сигнала и учёта статистики последующих отсчётов (алгоритмическая задержка);

§ математические преобразования, выполняемые над речевым сигналом, требуют процессорного времени (вычислительная задержка).

Подобная задержка появляется и при декодировании речи на другой стороне.

Основным источником возникновения искажений, снижения качества и разборчивости синтезированной речи является прерывание потока речевых данных, вызванное:

§ потерями пакетов при передаче по сети связи;

§ превышением допустимого времени доставки пакета с речевыми данными.

Это требует решения задачи оптимизации задержек в сети и создание алгоритмов компрессии речи, устойчивых к потерям пакетов (восстановления потерянных пакетов).

Применяемые алгоритмы сжатия голоса при передаче по IP-сети довольно разнообразны. Некоторые практически не сжимают голос, оставляя его на уровне импульсно-кодовой модуляции(т.е. 64 килобит в секунду), другие кодеки позволяют сжимать цифровой голосовой поток в 8 и более раз за счёт эффективных алгоритмов кодирования. Существует немало хороших свободных кодеков, использование которых не требует лицензирования. Для других же требуется достижения соответствующей лицензионной сертификации между производителем оборудования (программного обеспечения) и авторами метода сжатия.

1.4 Оптимизация задержек в сети. Безопасность соединения

Основными преимуществами IP-телефонии является снижение требований к полосе пропускания, что обеспечивается учётом статистических характеристик речевого трафика:

§ блокировкой передачи пауз (диалоговых, слоговых, смысловых и др.), которые могут составлять до 40-50 % времени занятия канала передачи (VAD);

§ высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием (без потери качества при восстановлении) до уровня 20-40 % исходного сигнала.

В тоже время для VoIP критичны задержки пакетов в сети, хотя технология обладает некоей толерантностью (устойчивостью) к потерям отдельных пакетов. Так, потеря до 5 % пакетов не приводит к ухудшению разборчивости речи.

При передаче телефонного трафика по технологии VoIP должны учитываться жёсткие требования стандарта ISO 9000 к качеству услуг, характеризующие:

1. качество установления соединения, определяемое в основном быстротой установления соединения;

2. качество соединения, показателем которого являются сквозные (воспринимаемые пользователем) задержки и качество воспринимаемой речи.

Общая приемлемая задержка по стандарту - не более 250 миллисекунд. Причины задержек в передаче голосовых данных по сети IP, в большой степени связаны с особенностями транспорта пакетов. Протокол TCP обеспечивает контроль доставки пакетов, однако достаточно медленный и потому не используется для передачи голоса. UDP быстро отправляет пакеты, однако восстановление потерянных данных не гарантируется, что приводит к потерянным частям разговора при восстановлении (обратном преобразовании) звука. Немалые проблемы приносит джиттер (отклонения в периоде поступления-приёмки пакетов), появляющийся при передаче через большое число узлов в нагруженной IP-сети. Недостаточно высокая пропускная способность сети (например, при одновременной нагрузке несколькими пользователями), серьёзно влияет не только на задержки (т.е. рост джиттера), но и приводит к большим потерям пакетов

Для решения подобных проблем предлагается комплекс мер:

§ использование алгоритмического восстановления потерянных частей голоса (усреднение по соседним данным)

§ приоритезация трафика во время транспорта в одной сети при помощи пометки IP-пакетов в поле Type of Service

§ использование изменяемого джиттер-буфера необходимой длины, который позволяет накапливать пакеты и выдавать их снова с нормальной периодичностью

§ отключение проксирования медиа-данных на узком месте сети, т.е. достижение прямого обмена речью между узлом звонящего и вызываемого абонента при посредничестве промежуточных серверах только на этапе установления и завершения вызова

§ применение кодеков с меньшей алгоритмической задержкой (для уменьшения нагрузки на процессор, осуществляющий АЦП и ЦАП)

Большинство потребителей VoIP-решений ещё не поддерживают криптографическое шифрование, несмотря на то, что наличие безопасного телефонного соединения намного проще внедрить в рамках VoIP-технологии, чем в традиционных телефонных линиях. В результате, при помощи анализатора трафика относительно несложно установить прослушивание VoIP-звонков, а при некоторых ухищрениях даже изменить их содержание.

Тот, кто вторгается с использованием анализатора сетевых пакетов, имеет возможность перехватить VoIP-звонки, если пользователь не находится в рамках защищённой виртуальной сети VPN . Эта уязвимость в безопасности может привести к атакам со сбоями (отказами в обслуживании) у пользователя или у кого-то, чей номер принадлежит той же сети. Эти отказы в обслуживании могут полностью уничтожить телефонную сеть, нагрузив её мусорным трафиком и создав постоянный сигнал «занято» и увеличив количество разъединений абонентов.

Однако данная проблема касается и традиционной телефонии, так как абсолютно защищённых способов связи не существует.

Потребители могут обезопасить свою сеть, ограничив доступ в виртуальную локальную сеть данных, спрятав свою сеть с голосовыми данными от пользователей. Если потребитель поддерживает безопасный и правильно конфигурируемый межсетевой интерфейс-шлюз с контролируемым доступом, это позволит обезопасить себя от большинства хакерских атак.

телефония протокол кодирование сетевой

ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СВЯЗИ

Ключевым элементом Интернет-телефонии является связка Шлюз - Интернет - Шлюз. Шлюз представляет собой компьютер-сервер, дополненный специальными платами расширения и соответствующим программным обеспечением. Он служит интерфейсом между передающим звук устройством пользователя (телефоном, компьютером и т.п.) и сетью Интернет. Шлюз обеспечивает прием и преобразование данных в форму, пригодную для пересылки по Сети (и обратное преобразование). Абоненту 1 всего лишь нужно связаться с ним тем или иным способом. Шлюз, имеющий выход в Интернет, передаст по Сети данные на другой такой же шлюз, ближайший к Абоненту 2, после чего, претерпев обратное преобразование, звук достигнет цели своего путешествия.

Рассмотрим варианты использования Интернет-телефонии и оценим воздействие Сети на качество звукового сигнала.

2.1 Телефон - телефон

Если вы еще не разучились пользоваться обыкновенным телефоном, то звонок через сеть Интернет с помощью телефонного аппарата не вызовет затруднений. Последовательность действий такова: необходимо набрать телефонный номер шлюза вашего провайдера Интернет-телефонии; затем, переключив телефонный аппарат в тоновый режим, набрать номер вызываемого абонента и свой идентификационный номер. При установлении связи вы даже не догадаетесь, что говорили через сеть Интернет, пока не сравните два счета: от телефонной компании и от провайдера Интернет-телефонии. Счет за разговор через сеть Интернет окажется значительно меньше (в ряде случаев на порядок) счета за идентичный по времени разговор по традиционному междугородному телефону!

Для связи в режиме «телефон - телефон» не нужен ни компьютер, ни модем. Подключение к сети Интернет и связанные с этим расходы тоже не потребуются. До шлюза сигнал добирается наравне с рядовыми телефонными звонками. При этом в него (как и в любой другой телефонный сигнал) могут примешаться помехи. С другой стороны, любые задержки на «последней миле» полностью отсутствуют. На уровень задержек, а следовательно, на комфортность и качество разговора в режиме «телефон - телефон» влияние оказывает лишь пропускная способность линий связи провайдера Интернет-телефонии и загруженность сети Интернет на маршруте следования пакетов. Проблема качества звука может решаться путем оптимизации задержек на пути следования сигнала. Из нескольких возможных маршрутов система выбирает наименее загруженные, а там, где это допустимо, повышает приоритет голосовых пакетов. За счет этих мер паузы в разговоре удается сделать практически незаметными даже в часы максимальной загрузки.

Если в непосредственной близости от абонента шлюза все-таки не оказалось, звонок отправляется по обычным телефонным маршрутам. Однако и в этом случае его стоимость оказывается существенно ниже стоимости прямой телефонной связи.

Провайдеры Интернет-телефонии уже добавляют к списку своих услуг и режим «факс - факс». Сама по себе передача факсов по сети Интернет проблемы не составляет. Однако факсовый сигнал несколько отличается от голосового, и способы его передачи тоже разнятся. Это требует от провайдера некоторых дополнительных затрат, в частности, выделения для факсов отдельной телефонной линии.

Рис.1 - Режим организации ТЕЛЕФОН-ТЕЛЕФОН

2.2 Компьютер - компьютер

Два компьютера, подключенные к сети Интернет, могут общаться без посредников:

Из общей схемы исчез шлюз, поскольку необходимость преобразования сигнала отпала (если быть более точным, в качестве шлюза выступает некая программа - Интернет-телефон, запущенная на обоих компьютерах). Данные сразу передаются по стандартным протоколам Интернета, поэтому помехи проникнуть в пакет данных не могут. Все, на что помехи способны, - это задержать пакеты в пути.

Будучи многофункциональным устройством, компьютер легко снимает ограничения на способы общения, которые присущи обыкновенному телефону. При разговоре можно не только слышать собеседника, но и видеть его. Если компьютер оснащен цифровой видеокамерой, образ появится на экране компьютера. Но и это не все! Компьютеры позволяют обмениваться текстовой информацией, вместе рисовать на «грифельной доске», пересылать друг другу файлы и звуковые письма. Связь «компьютер - компьютер» позволяет обойтись вовсе без услуг провайдера Интернет-телефонии. Однако в этом случае вы лишаетесь ряда полезных функций. Например, ни вы не сможете позвонить на обыкновенный телефон, ни вам невозможно будет позвонить с обычного телефона.

Рис.2 - Режим организации КОМПЬЮТЕР-КОМПЬЮТЕР

2.3 Компьютер - телефон (телефон - компьютер)

Установив на свой компьютер программу Интернет-телефонии. вы не утратите возможность связаться с человеком, у которого компьютера нет. Компьютер расширит ваши возможности и облегчит дозвон: теперь будет достаточно ввести лишь телефонный номер абонента в поле ввода программы или еще проще - выбрать его имя из телефонной книги. Чтобы в полной мере использовать возможности Интернет-телефонии, необходимо подписаться на услуги провайдера Интернет-телефонии.

Рис.3 Режим организации КОМПЬЮТЕР-ТЕЛЕФОН

2.4 Оборудование для Интернет-телефонии

1) Cisco Systems (www.cisco.ru, www.cisco.com)

Назначение: передача голоса через Интернет для небольших корпоративных приложений на базе маршрутизатора: Поддерживает: до 4 аналог, линии;

ПО: Cisco IOS; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: Н.323 / G729,

G.711 (8 Кбит/с нужно для 1 голос, канала);

Механизмы повышения качества соединений: RSVP, использование DSP, подавление пауз, симуляция шумов в линии;

Дополнительная информация: в слот расширения можно установить доп. модуль, который поддерживает до 4-х аналоговых окончаний (FXO, FXS, Е&М); протокол Т.30, передача голоса и факсов через один порт.

· Cisco AS-2, AS-4, AS-8(соединение корпоративной сети пакетной телефонии с аналоговыми телефонами и факсами с подавлением «эха»);

· Cisco ОТ-24 (цифровой шлюз, обеспечивающий связь корпоративной сети пакетной телефонии с ТфОП или АТС с определение / генерация тона, подавление «эха»);

· Cisco IP-телефон 30 VIP (Интернет-телефон, который можно подключать непосредственно в стандартный разъем Ethernet);

· Cisco IP-телефон 12 SP+ (назначение то же, что и 30 VIP, но для бизнесменов и офисной работы);

2) Nortel Networks (www.nortelnetworks.com)

· Cenlrex Unlimited

Назначение: решение для сервис-провайдеров и предприятий любого размера, объединяющее IP-телефонию, беспроводной и модемный доступ;

Поддерживает: до 100 тыс. пользователей; ПО: в состав продукта входит Call Canter, дающий пользователям возможность взаимодействовать посредством электронной и голосовой почты, обмениваться факсами;

· MultiService Connect

Назначение: полное решение доступа для сервис - провайдеров. Поддерживает: цифровые линии Т1/Е1, услуги Frame Relay, эмуляции каналов коммутации, IP-службы; одна полка Passport 8780 поддерживает до 3 тыс. голосовых каналов. Механизмы повышения качества соединений: динамическое выделение полосы пропускания (АТМ); полоса пропускания 64 Кбит/с для поддержки модема: подавление «эха» (совместимое с G.165 и G.168); выявление тона (совместимое с G.164 и G.165);

· Frame Relay. V/IP Phone/Fax IP Gateway (продукт MICOM)

(для оцифровки, сжатия и маршрутизации трафика голоса и факса внутри корпоративной сети);

· IPConnect (средства передачи мультимедийных данных).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Надо признать, что за такое короткое время Интернет-телефония достигла замечательных успехов. Среди них основными стали усовершенствование алгоритмов кодирования речи и изобретение шлюзов, с помощью которых стало возможно вести переговоры не только посредством персональных компьютеров, но и по обычному телефону.

Итак, подводя итог всему вышесказанному, необходимо отметить, что IP-телефония является одной из технологий такого процесса, как конвергенция, т.е. процесса интеграции информационных и коммуникационных технологий.

IP-телефония - технология, позволяющая использовать Internet или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Использует Internet-протокол для организации двусторонней голосовой связи. IP-телефония предусматривает соединения между телефонами пользователей при наличии соответствующих шлюзов с телефонной сетью, а также IP терминалами или IP терминалом и ТФОП.

При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Internet другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.

В отличие от обычного телефонного звонка (подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора; голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подключение), при запросе по Internet, сжатые пакеты данных поступают в Internet с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата по различным маршрутам. Для адресата пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала.

Проделанная работа позволяет сделать вывод о том, что IР-телефония (или VoIP, VoiceoverInternetProtocol- технология передачи голоса по Интернет-протоколу) - это еще одно технологическое нововведение, пришедшее к нам вместе с Интернетом и свидетельствующее о том, что мир больше не будет таким, как раньше. VoIP по сути своей является технологией, позволяющей удешевить междугородние и международные звонки в 3-5 раз. Происходит это за счет того, что основную часть пути голосовой сигнал идет по Интернету в цифровом виде, а это стоит гораздо меньших денег и позволяет достичь более высокого качества связи, чем при использовании обычных аналоговых линий.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Вершинский А. Интернет на пороге третьего тысячелетия // Техника молодежи. - 2006. - №10. - с.53.

2. Интернет / Под ред. Визель М. - М., 2007. - 280 с.

3. Прохоров А. Прогнозы развития информационных технологий // Компьютер Пресс. - 2006. -№1. - с.23-32.

4. Татарников О. Интернет - телефония Skype набирает обороты в России // Компьютер Пресс. - 2007. - №10. - с.104-105.

5. Татарников О. Перспективы развития средств связи и информационных технологий // Компьютер Пресс. - 2006. - №1. - с.16-22

6. Бакланов И.Г. ISDN и IP-телефония / Вестник связи, 1999, №4.

Размещено на Allbest.ru