Способы адресации SIP/H.323 абонентов и устройств из приложений TrueConf

Как известно, из приложений TrueConf можно звонить на SIP и H.323 устройства. Такие вызовы могут различаться: по формату строки вызова и способу вызова.

Способы вызова SIP/H.323 устройств

Формат строки вызова сторонних SIP/H.323 устройств для абонентов TrueConf имеет вид, соответственно:

– название используемого протокола;

– имя пользователя или устройства зарегистрированного на сервере;

– адрес или имя сервера;

(необязательный параметр) – это порт сервера, на который вы хотите направить вызов;

Как могут определятся эти параметры и когда некоторые из них можно пропустить определяется способом вызова, которые мы разбираем ниже. Кстати, названия поддерживаемых протоколов не ограничены #sip (для SIP) и #h323 (для протокола H.323 соответственно), существует ещё префикс #rtsp для вызова IP-камер и подключения к потокам трансляций по протоколу RTSP, как вы могли догадаться.

Вызов устройства по IP-адресу

Для вызова незарегистрированного на TrueConf Server SIP/H.323-устройства по IP-адресу используйте формат

Здесь – IPv4 или IPv6 адрес устройства либо его DNS-имя.

Не забудьте проследить за тем, чтобы это устройство было готово принять соединение по выбранному вами протоколу.

Давайте разберём пример с вызовом приложения Polycom по IPv4 адресу.

Никаких дополнительных настроек не потребуется. Шлюз, встроенный в TrueConf Server, автоматически согласует используемые кодеки, доступные расширения протокола и установит через себя соединение. Разрешение, качество видео и аудио, будут динамически адаптироваться для соответствия имеющейся ширине канала между абонентом, TrueConf Server и вызываемым устройством. Поэтому вы можете не беспокоиться о потерянных пакетах в сети, несмотря на то, что чаще всего шлюз использует UDP транспорт.

Вызов пользователя по IP-адресу с указанием имени абонента

Если вам нужно вызвать конкретного пользователя, устройство или виртуальную комнату на удалённом сервере, АТС или MCU, то следует использовать полный формат:

В качестве имени пользователя может выступать имя учётной записи, телефонный номер или идентификатор H.323-устройства в формате E.164. Давайте разберём несколько примеров.

Вызов устройства через сервер, установленный по умолчанию

Вызов устройства, зарегистрированного на TrueConf Server

Многие SIP/H.323-устройства могут авторизоваться на стороннем сервере или gatekeeper’е и стать доступными по имени созданной для них учётной записи, что часто применяется, чтобы не вводить IP-адрес устройства перед каждым вызовом.

В качестве такого сервера можно указать и наш TrueConf Server, что позволит вызывать SIP/H.323 устройство как обычного пользователя TrueConf.

Формат вызова абонентов и конференций TrueConf с SIP/H.323-устройств

Приглашения пользователя TrueConf в SIP/H.323-конференцию

Авторизованный пользователь TrueConf может быть приглашён в SIP/H.323-конференцию извне. Для этого на SIP/H.323-устройстве следует использовать формат

– имя пользователя TrueConf, которого вы хотите пригласить;

– один из внешних адресов SIP/H.323-шлюза TrueConf Server.

Присоединение к конференции на TrueConf Server c SIP/H.323-устройства

Шлюз TrueConf Server не позволяет вызвать владельца конференции, чтобы присоединиться к ней. При таком вызове будет возвращен сигнал “занято”. Присоединиться можно, только непосредственно к конференции.

По аналогии c предыдущим разделом для присоединения к конференции достаточно вызвать на SIP/H.323 терминале следующую строку

– часть CID конференции, идущая после префикса \c\ ;

– адрес шлюза TrueConf Server.

Источник

Стандарт H.323

Что такое H.323?

H.323 является одним из старейших стандартов, используемых для организации VoIP-телефонии и видеоконференцсвязи. Это целая система протоколов и элементов, которые позволяют передавать медиаданные по пакетным сетям с негарантированной пропускной способностью. Структура рекомендации H.323 обеспечивает различные возможности коммуникации — от обычной телефонии до видеоконференцсвязи с передачей медиаданных.

Одним из преимуществ стандарта H.323 является его связующая функция, которая позволяет устройствам различных производителей взаимодействовать друг с другом.

До появления протокола H.323 все VoIP-приложения работали на собственных сигнальных протоколах, поэтому связь между ними была невозможна. Однако в 1996 году опубликовали первую версию H.323 и этот стандарт получил широкое распространение.

Эволюция и развитие стандарта

С момента появления стандарта H.323 прошло много лет, и, естественно, он совершенствовался с каждой версией. С 1996 года до сегодняшнего дня было выпущено 7 версий стандарта.

Первая версия была довольно скудной, потому как выпускалась с главной целью — наладить коммуникацию между терминалами различных производителей. О надежности, безопасности и хорошем качестве связи речи пока не шло, к тому же, раннее несовместимые друг с другом, терминалы могли “общаться” только внутри корпоративной сети.

Прорывом стала вторая версия, которая вышла спустя два года и была направлена на активное использование в VoIP-телефонии и многосторонних конференциях. В этот раз ключевым словом стала надежность — подтверждение достоверности конечных точек (участников конференции), неизменность пакетных данных при передаче, защита от несанкционированного взлома данных и, как ни странно, отсутствие отклонения входящих вызовов. Также было ускорено соединение между терминалами и добавлена возможность переадресации звонков.

Третья версия обеспечила передачу сигнализации для большего числа вызовов посредством одного TCP-соединения. Межсетевые шлюзы, которые могли обеспечить до тысячи одновременных вызовов, особенно выиграли тогда.

Изменения в четвертом выпуске коснулись наращивания емкости H.323-терминалов, а выход пятой версии был направлен на общую стабилизацию стандарта. Кстати, решения TrueConf работают на четвертой версии протокола H.323.

В июне 2006 года утвердили шестую версию стандарта с изменениями по части транспортных протоколов H.225 и H.245. Появилась поддержка Assigned Gatekeeper — назначенного привратника, на котором регистрируется конечная точка из списка альтернативных гейткиперов. Помимо этого, были поддержаны документы и ряд приложений, позволяющих использовать кодеки GSM и H.264 в H.323-решениях.

Финальная — седьмая версия H.323 вышла в ноябре 2009 года. Среди множества обновлений следует выделить две важные для пользователей возможности:

Архитектура

Стандарт H.323 основывается на четырех компонентах для организации видеоконференций типа точка-точка или многоточка:

Терминал — это по сути инструмент для управления H.323-устройством, этакий пользовательский интерфейс, конечная точка. Терминалы могут связываться друг с другом в режиме VoIP-телефонии либо видеоконференцсвязи. Для связи терминалов из разных сетей — к примеру, H.323 и ISDN, используются шлюзы. Они выполняют следующие функции:

Если терминалы находятся в одной H.323-сети, шлюзы не используются.

Для связи трех и более терминалов используется сервер многоточечных конференций MCU (Multipoint Control Unit). Все терминалы, которые участвуют в конференции, сначала связываются с MCU-сервером, а MCU в свою очередь распределяет видеопотоки по всем терминалам. Само устройство MCU обычно также объединяет в себе роли гейткипера и шлюза.

Протоколы H.323

Каждый H.323-терминал либо устройство, поддерживающее протокол H.323, имеет свой собственный IP-адрес. По нему осуществляется механизм маршрутизации H.323-пакетов внутри сети. Для связи терминалов со шлюзами и гейткипером, а также для передачи медиатрафика используются протоколы UDP. Транспортные протоколы TCP используются только для установления звонка между терминалами и обмена дополнительными возможностями.

Передача медиаданных по рекомендации H.323 разделена на пять основных этапов:

Процедура регистрации необходима для того, чтобы конечные точки (терминалы) могли сообщить свои адреса гейткиперу и войти в его зону управления.

Для установки соединения между терминалами и для обмена медиатрафиком используются следующие протоколы:

Для завершения соединения терминалы посылают сообщение гейткиперу, после чего канал закрывается и связь прерывается.

TrueConf Server полностью совместим с H.323 терминалами. Скачай и попробуй сейчас!

Кодеки H.323

Стандарт H.323 определяет функцию обмена аудиоинформацией как основную свою возможность (так было изначально, ведь H.323 всегда применялся именно в VoIP-телефонии), поэтому каждый терминал должен был поддерживать как минимум один кодек из семейства G.7XX. А вот видеосвязь в отношении H.323 позиционировалась как второстепенная задача, в виду чего поддержка видеокодеков не была обязательной. Однако сегодня, в эпоху существования видеоконференцсвязи и интеграции ее во множество H.323-терминалов, видеокодеки входят в число обязательных. Для кодирования видео в H.323 используются видеокодеки семейства H.26X.

К голосовым кодекам в H.323 существует ряд определенных технических требований, поскольку именно звук в VoIP-телефонии является основополагающим элементом. Требования следующие:

Всем этим требованиям отвечают кодеки семейства G.7XX. Однако если говорить о последнем пункте данного списка, то лишь некоторые из G.7XX соответствуют ему.

По умолчанию в H.323 используется кодек G.711, который обладает довольно высоким коэффициентом полосы пропускания — 64 kbit/s. К тому же, G.711 на сегодняшний день считается устаревшим кодеком, ведь его частота дискретизации (преобразования аналогового сигнала в цифровой) составляет всего 8 kHz, в то время, как у другого кодека — более современного G.722.1 эта цифра в два раза больше (16 kHz). Кстати, для интернет-соединений раньше использовались низкочастотные кодеки G.723 (5.3/6.3 kbps) и G.729 (8 kbps).

Что касается видеокодеков, тут всё просто: стандартом уже много лет является видеокодек H.264. Его последователь H.265 пока не обрел популярности и поддержан только на новых устройствах, поэтому мы не думаем что он будет массово использоваться ранее 2022 года.

Сравнение протоколов H.323 и SIP

В нашей статье мы сравнили протоколы H.323 и SIP.

Источник

IP-Телефония: Сравнительный анализ протоколов Н.323 и SIP

Сравнительный анализ протоколов Н.323 и SIP

Прежде чем начать сравнение функциональных возможностей протоколов SIP и Н.323, напомним, что протокол SIP значительно моложе своего соперника, и опыт его использования в сетях связи несопоставим с опытом использования протокола Н.323. Существует еще один момент, на который следует обратить внимание. Интенсивное внедрение технологии передачи речевой информации по IP-сетям потребовало постоянного наращивания функциональных возможностей как протокола Н.323 (к настоящему времени утверждена уже четвертая версия протокола), так и протокола SIP (утверждена вторая версия протокола). Этот процесс приводит к тому, что достоинства одного из протоколов перенимаются другим.

И последнее. Оба протокола являются результатом решения одних и тех же задач специалистами ITU-T и комитета IETF. Естественно, что решение ITU-T оказалось ближе к традиционным телефонным сетям, а решение комитета IETF базируется на принципах, составляющих основу сети Internet.

Перейдем непосредственно к сравнению протоколов, которое будем проводить по нескольким критериям.

Дополнительные услуги. Набор услуг, поддерживаемых обоими протоколами, примерно одинаков.

Дополнительные услуги, предоставляемые протоколом Н.323, стандартизированы в серии рекомендаций ITU-T H.450.X. Протоколом SIP правила предоставления дополнительных услуг не определены, что является его серьезным недостатком, так как вызывает проблемы при организации взаимодействия оборудования разных фирм-производителей. Некоторые специалисты предлагают решения названных проблем, но эти решения пока не стандартизированы.

В то же время, протокол Н.323 предоставляет больше возможностей управления услугами, как в части аутентификации и учета, так и в части контроля использования сетевых ресурсов. Возможности протокола SIP в этой части беднее, и выбор оператором этого протокола может служить признаком того, что для оператора важнее техническая интеграция услуг, чем возможности управления услугами.

Протокол SIP предусматривает возможность организации связи третьей стороной (third-party call control). Эта функция позволяет реализовать такие услуги, как набор номера секретарем для менеджера и сопровождение вызова оператором центра обслуживания вызовов. Подобные услуги предусмотрены и протоколом Н.323, но реализация их несколько сложнее.

В протоколе SIP есть возможность указывать приоритеты в обслуживании вызовов, поскольку во многих странах существуют требования предоставлять преимущества некоторым пользователям. В протоколе Н.323 такой возможности нет. Кроме того, пользователь SIP-сети может регистрировать несколько своих адресов и указывать приоритетность каждого из них.

В случае необходимости, в организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority) могут быть зарегистрированы новые заголовки. Для регистрации в IANA отправляется запрос с именем заголовка и его назначением. Название заголовка выбирается таким образом, чтобы оно говорило об его назначении. Указанным образом разработчик может внедрять новые услуги.

Для обеспечения совместимости версий протокола SIP определено шесть основных видов запросов и 6 классов ответов на запросы. Так как определяющей в кодах ответов является первая цифра, то оборудование может указывать и интерпретировать только ее. а остальные цифры кода только дополняют смысл и их анализ не является обязательным.

Более поздние версии протокола Н.323 должны поддерживать более ранние версии. Но возможна ситуация, когда производители поддерживают только одну версию, чтобы уменьшить размер сообщений и облегчить их декодирование.

На расширение возможностей протокола, как и на совместимость оборудования, его реализующего, оказывает влияние и набор кодеков, поддерживаемый протоколом. В протоколе SIP для передачи информации о функциональных возможностях терминала используется протокол SDP. Если производитель поддерживает какой-то особенный алгоритм кодирования, то этот алгоритм просто регистрируется в организации IANA, неоднократно упоминавшейся в этой главе.

В протоколе Н.323 все кодеки должны быть стандартизированы. Поэтому приложения с нестандартными алгоритмами кодирования могут столкнуться с проблемами при реализации их на базе протокола Н.323.

Протокол SIP состоит из набора законченных компонентов (модулей), которые могут заменяться в зависимости от требований и могут работать независимо друг от друга. Этот набор включает в себя модули поддержки сигнализации для базового соединения, для регистрации и для определения местоположения пользователя, которые не зависят от модулей поддержки качества обслуживания (QoS). работы с директориями, описания сеансов связи, развертывания услуг (service discovery) и управления конфигурацией.

Архитектура протокола Н.323 монолитна и представляет собой интегрированный набор протоколов для одного применения. Протокол состоит из трех основных составляющих, и для создания новой услуги может потребоваться модификация каждой из этих составляющих.

Необходимо также иметь в виду зоновую архитектуру сети Н.323, позволяющую обеспечить расширяемость сети путем увеличения количества зон.

Кроме того, на время установления соединения влияет также и нижележащий транспортный протокол, переносящий сигнальную информацию. Ранние версии протокола Н.323 предусматривали использование для переноса сигнальных сообщений Н.225 и Н.245 только протокол TCP, и лишь третья версия протокола предусматривает возможность использования протокола UDP. Протоколом SIP использование протоколов TCP и UDP предусматривалось с самого начала.

В протоколе Н.323 используются транспортные адреса и alias-адреса. В качестве последнего может использоваться телефонный номер, имя пользователя или адрес электронной почты. Для преобразования alias-адреса в транспортный адрес обязательно участие привратника.

Протокол SIP использует текстовый формат сообщений, подобно протоколу HTTP. Это облегчает синтаксический анализ и генерацию кода, позволяет реализовать протокол на базе любого языка программирования, облегчает эксплуатационное управление, дает возможность ручного ввода некоторых полей, облегчает анализ сообщений. Название заголовков SIP-сообщений ясно указывает их назначение.

Протокол Н.323 использует двоичное представление своих сообщений на базе языка ASN.1, поэтому их непосредственное чтение затруднительно. Для кодирования и декодирования сообщений необходимо использовать компилятор ASN. 1. Но, в то же время, обработка сообщений, представленных в двоичном виде, производится быстрее.

Довольно сложным представляется взаимодействие протокола Н.323 с межсетевым экраном (firewall). Кроме того, в протоколе Н.323 существует дублирование функций. Так, например, оба протокола Н.245 и RTCP имеют средства управления конференцией и осуществления обратной связи.

Операторы телефонной связи, для которых услуги Internet не являются первостепенными, скорее всего, будут ориентироваться на протокол Н.323, поскольку сеть, построенная на базе рекомендации Н.323, представляется им хорошо знакомой сетью ISDN, наложенной на IP-сеть.

Не стоит также забывать, что к настоящему времени многие фирмы-производители и поставщики услуг уже вложили значительные средства в оборудование Н.323, которое успешно функционирует в сетях.

Таким образом, ответ на вопрос, какой из протоколов предпочтительнее использовать, будет зависеть от целей бизнеса и требуемых функциональных возможностей. Скорее всего, эти варианты не следует рассматривать как конкурирующие, а как предназначенные для разных областей рынка услуг, поскольку они могут работать параллельно и взаимодействовать через специальный шлюз. Проиллюстрируем это утверждение следующим примером. В настоящее время рынок услуг все больше нацеливается на услуги с доплатой за дополнительные возможности (value added), и простота их предоставления дает реальные преимущества. Так, использование SIP в каком-либо частном домене дает возможность более гибкого предоставления услуг, а наличие средств, обеспечивающих переход от прото- кола SIP к протоколу Н.323, гарантирует взаимодействие с областями, использующими другие решения. В таблице 6 приведен вариант возможного обмена сообщениями.

Таблица 6. Алгоритм установления соединения с участием шлюза Н.323/SIP

Если в течение разговорной фазы оборудованию Н.323 необходимо открыть новые логические каналы, шлюз передает новое сообщение INVITE терминалу SIP, как это показано в таблице 7.

Таблица 7. Открытие новых логических каналов

Источник

Основы IP-телефонии, базовые принципы, термины и протоколы

Добрый день, уважаемые хабражители. В данной статье я постараюсь рассмотреть основные принципы IP-телефонии, описать наиболее часто используемые протоколы, указать способы кодирования и декодирования голоса, разобрать некоторые характерные проблемы.

Под IP-телефонией подразумевается голосовая связь, которая осуществляется по сетям передачи данных, в частности по IP-сетям (IP — Internet Protocol). На сегодняшний день IP-телефония все больше вытесняет традиционные телефонные сети за счет легкости развертывания, низкой стоимости звонка, простоты конфигурирования, высокого качества связи и сравнительной безопасности соединения. В данном изложении будем придерживаться принципов эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection basic reference model) и рассказывать о предмете “снизу-вверх”, начиная с физического и канального уровней и заканчивая уровнями данных.

»
Модель OSI и инкапсуляция данных

Принципы IP-телефонии

При осуществлении звонка голосовой сигнал преобразуется в сжатый пакет данных (подробнее этот процесс будет рассмотрен в главах “Импульсно кодовая модуляция” и “Кодеки”). Далее происходит пересылка данных пакетов поверх сетей с коммутацией пакетов, в частности, IP сетей. При достижении пакетами получателя, они декодируются в оригинальные голосовые сигналы. Эти процессы возможны благодаря большому количеству вспомогательных протоколов, часть из которых будет рассмотрена далее.

В данном контексте, протокол передачи данных — некий язык, позволяющий двум абонентам понять друг друга и обеспечить качественную пересылку данных между двумя пунктами.

Отличие от традиционной телефонии

В традиционной телефонии установка соединения происходит при помощи телефонной станции и преследует исключительно цель разговора. Здесь голосовые сигналы передаются по телефонным линиям, через выделенное подключение. В случае же IP-телефонии, сжатые пакеты данных поступают в глобальную или локальную сеть с определенным адресом и передаются на основе данного адреса. При этом используется уже IP-адресация, со всеми присущими ей особенностями (такими как маршрутизация).

При этом IP-телефония оказывается более дешевым решением как для оператора, так и для абонента. Происходит это благодаря тому, что:

Физический уровень (Physical Layer)

На физическом уровне осуществляется передача потока битов по физической среде через соответствующий интерфейс. IP-телефония практически полностью опирается на уже существующую инфраструктуру сетей. В качестве среды передачи информации используются, как правило витая пара категории 5 (UTP5), одномодовое или многомодовое оптическое волокно, либо коаксиальный кабель. Тем самым в полной мере реализуется принцип конвергенции телекоммуникационных сетей.

Интересно рассмотреть технологию PoE (Power Over Ethernet) — стандарты IEEE 802.3 af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Ее суть заключается в возможности обеспечения питанием устройств посредством стандартной витой пары. Большинство современных IP-телефонов, в частности, модельный ряд Cisco Unified IP Phones 7900 Series, поставляются с поддержкой PoE. Согласно стандарту 2009 года, устройства могут получать ток мощностью до 25,5 Ватт.

При подаче питания используются лишь две витых пары кабеля 100BASE-TX, однако некоторые производители задействуют все четыре, достигая мощности до 51 Ватт. Необходимо заметить, что технология не требует модификации уже существующих кабельных систем, в том числе и кабелей Cat 5.

Для определения того, является ли подключаемое устройство питаемым (PD — powered device) на кабель подается напряжение 2,8 — 10 В. Тем самым вычисляется сопротивление подключаемого устройства. Если данное сопротивление находится в диапазоне 19 — 26,5 кОм, то процесс переходит на следующий этап. Если же нет — проверка повторяется с интервалом ≥2 мс.

Далее происходит поиск диапазона мощностей питаемого устройства путем подачи более высокого напряжения и измерения тока в линии. Вслед за этим на линию подается 48 В — питающее напряжение. Также осуществляется постоянный контроль перегрузок.

Канальный уровень (Data Link Layer)

Согласно спецификации IEEE 802 канальный уровень разделяется на два подуровня:

Необходимо упомянуть механизм виртуальных локальных сетей (Virtual Local Area Network). Данная технология позволяет создавать логическую топологию сети без оглядки на ее физические свойства. Достигается это тегированием трафика, что подробно описано в стандарте IEEE 802.1Q.

Формат фрейма

В контексте IP-телефонии отметим Voice VLAN, широко применяющуюся для изоляции голосового трафика, генерируемого IP-телефонами, от других данных. Ее использование целесообразно по двум причинам:

Сетевой уровень (Network Layer)

На сетевом уровне происходит маршрутизация, соответственно основными устройствами сетевого уровня являются маршрутизаторы (Router). Именно здесь определяется, каким путем данные достигнут получателя с определенным IP-адресом.

Основной маршрутизируемый протокол — IP (Internet Protocol), на основе которого и построена IP-телефония, а также всемирная сеть Интернет. Также существует множество динамических протоколов маршрутизации, самый популярный среди которых OSPF (Open Shortest Path First) — внутренний протокол, основанный на текущем состоянии каналов связи;

На сегодняшний момент существуют специальные VoIP-шлюзы (Voice Over IP Gateway), обеспечивающие подключение обычных аналоговых телефонов к IP-сети. Как правило, они имеют и встроенный маршрутизатор, позволяющий вести учет трафика, авторизовать пользователей, автоматически раздавать IP-адреса, управлять полосой пропускания.

Среди стандартных функций VoIP-шлюзов:

Транспортный уровень (Transport Layer)

Для транспортного уровня характерны:

UDP базируется на сетевом протоколе IP и предоставляет транспортные услуги прикладным процессам. Его главное отличие от TCP — обеспечение негарантированной доставки, то есть при отправке и получении данных никаких подтверждений не запрашивается. Также при отправке информации не обязательно установление логического соединения между модулями UDP (источник и приемник).

Несмотря на то, что RTP принято считать протоколом транспортного уровня, как правило он работает поверх UDP. С помощью RTP реализуется распознавание типа трафика, работа с метками времени, контроль передачи и нумерация последовательности пакетов.

Основное назначение RTP состоит в том, что он присваивает каждому исходящему пакету временные метки, обрабатывающиеся на приемной стороне. Это позволяет принимать данные в надлежащем порядке, снижает влияние неравномерности времени прохождения пакетов по сети, восстанавливает синхронизацию между аудио и видео данными.

Уровни данных (Data Layers)

Три последних уровня модели OSI рассмотрим совместно. Такое объединение допустимо, так как процессы, происходящие на данных уровнях тесно связаны между собой, и описывать их безотносительно разделения на подуровни будет логичнее.

Первым делом необходимо описать стек протоколов H.323, разработанный в 1996 году. Данный стандарт содержит описание оборудования, сетевых служб и терминальных устройств, предназначенных для осуществления аудио- и видеосвязи в сетях с коммутацией пакетов (Интернет). Для любого устройства стандарта H.323 обязательна поддержка обмена голосовой информацией.

Рекомендации H.323 предполагают:

Согласно H.323 четырьмя основными компонентами VoIP-соединения являются:

1. Управление соединением и сигнализация:
1.а. H.225.0: протоколы сигнализации и пакетирования мультимедийного потока (использует подмножество протокола сигнализации Q.931).
1.б. H.225.0/RAS: процедуры регистрации, допуска и состояния.
1.в. H.245: протокол управления для мультимедиа.
2. Обработка звуковых сигналов:
2.а. G.711: импульсно-кодовая модуляция тональных частот.
2.б. G.722: кодирование звукового сигнала 7 кГц в 64 кбит/с.
2.в. G.723.1: речевые кодеры на две скорости передачи для организации мультимедийной связи со скоростью передачи 5.3 и 6.3 кбит/с.
2.г. G.728: кодирование речевых сигналов 16 кбит/с с помощью линейного предсказания с кодированием сигнала возбуждения с малой задержкой.
2.д. G.729: кодирование речевых сигналов 8 кбит/с с помощью линейного предсказания с алгебраическим кодированием сигнала возбуждения сопряженной структуры.
3. Обработка видеосигналов:
3.а. H.261: видеокодеки для аудиовизуальных услуг со скоростью 64 кбит/с.
3.б. H.263: кодирование видеосигнала для передачи с малой скоростью.
4. Конференц-связь для передачи данных:
4.а. T.120: стек протоколов (включает T.123, T.124, T.125) для передачи данных между оконечными пунктами.
5. Мультимедийная передача:
5.а. RTP: транспортный протокол реального времени.
5.б. RTCP: протокол управления передачей в реальном времени.
6. Обеспечение безопасности:
6.а. H.235: обеспечение безопасности и шифрование для мультимедийных терминалов сети H.323.
7. Дополнительные услуги:
7.а. H.450.1: обобщенные функции для управления дополнительными услугами в H.323.
7.б. H.450.2: перевод соединения на телефонный номер третьего абонента.
7.в. H.450.3: переадресация вызова.
7.г. H.450.4: удержание вызова.
7.д. H.450.5: парковка вызова ( park ) и ответ на вызов ( pick up ).
7.е. H.450.6: уведомление о поступившем вызове в состоянии разговора.
7.ж. H.450.7: индикация ожидающего сообщения.
7.з. H.450.8: служба идентификации имен.
7.и. H.450.9: служба завершения соединения для сетей H.323.

Сценарий установки соединения на основе протокола H.323

SIP (Session Initiation Protocol)

SIP — протокол сигнализации, предназначенный для организации, изменения и завершения сеансов связи. SIP независим от транспортных технологий, однако при установлении соединения предпочтительно использовать UDP. Для передачи самой голосовой и видеоинформации рекомендовано применять RTP, но возможность использования других протоколов не исключена.

В SIP определены два типа сигнальных сообщений — запрос и ответ. Также существует шесть процедур:

Кодеки

Аудиокодеком называют программу или алгоритм, который сжимает, либо разжимает цифровые звуковые данные, позволяя снизить требования к пропускной способности канала передачи данных. В IP-телефонии на сегодняшний день наиболее распространено преобразование посредством кодека G.729, а также сжатие G.711 по А-закону (alaw) и μ-закону (ulaw).

G.729 является кодеком, который сжимает исходный сигнал с потерей данных. Основная идея, заложенная в G.729 — передача не самого оцифрованного сигнала, а его параметров (спектральной характеристики, количества переходов через ноль), достаточных для последующего синтезирования на принимающей стороне. При этом все основные характеристики голоса, такие как амплитуда и тембр сохраняются.

Пропускная способность канала, на которую рассчитан данный кодек — 8 кбит/с. Длина кадра обрабатываемого G.729 — 10 мс, частота дискретизации — 8 кГц. Для каждого из таких кадров определяются параметры математической модели, которые в дальнейшем и передаются в канал в виде кодов.

При использовании кодирования G.729 задержка составляет 15 мс, из которых 5 мс тратится на заполнение предварительного буфера. Отметим также, что кодек G.729 предъявляет достаточно высокие требования к ресурсам процессора.

G.711 — голосовой кодек, который не предполагает никакого сжатия, помимо компандирования — метода уменьшения эффектов каналов с ограниченным динамическим диапазоном. В основе данного метода лежит принцип уменьшения количества уровней квантования сигнала в области высокой громкости, сохраняя при этом качество звука. Две широко использующиеся в телефонии схемы компандирования — alaw и ulaw.

Сигнал в данном кодеке предоставлен потоком величиной 64 кбит/с. Частота дискретизации — 8000 кадров по 8 бит в секунду. Качество голоса субъективно лучше, нежели при применении кодека G.729.

alaw или А-закон — алгоритм сжатия звуковых данных с потерей информации. В основном используется на территории Европы и России.

Для сигнала x преобразование по алгоритму alaw выглядит следующим образом:

Где А — параметр сжатия (обычно принимается равным 87,7).

ulaw или μ-закон — алгоритм сжатия звуковых данных с потерей информации. В основном используется на территории Японии и Северной Америки.

Для сигнала x преобразование по алгоритму ulaw выглядит следующим образом:

где μ принимается равным 255 (8 бит) в стандартах Северной Америки и Японии.

Импульсно кодовая модуляция (PCM — Pulse Code Modulation)

Импульсно кодовая модуляция — передача непрерывной функции в виде серии последовательных импульсов.

Для получения на входе канала связи модулированного сигнала, мгновенное значение несущего сигнала измеряется АЦП с определенным периодом. При этом количество оцифрованных значений в секунду (иначе, частота дискретизации) должно быть большим или равным двукратной максимальной частоте в спектре аналогового сигнала.

Далее полученные значения округляются до одного из заранее принятых уровней. Заметим, что количество уровней необходимо принимать кратным степени двойки. В зависимости от того, сколько было определено уровней, сигнал кодируется определенным количеством бит.

Квантование сигнала

На данном рисунке представлено кодирование с помощью четырех битов (то есть все промежуточные значения аналогового сигнала будут округляться до одного из заранее заданных 16 уровней). Для примера, при времени равном нулю сигнал будет представлен подобным образом: 0111.

При демодуляции последовательность нулей и единиц преобразуется в импульсы демодулятором, уровень квантования которого равен уровню квантования модулятора. После этого ЦАП на основе данных импульсов восстанавливает сигнал, а сглаживающий фильтр окончательно убирает неточности.

В современной телефонии число уровней квантования должно быть большим или равным 100, то есть минимальное количество бит, которым может кодироваться сигнал — 7.

Вопросы качества обслуживания в IP-телефонии (Quality of Service — QoS)

В сетях на основе стека TCP/IP высокое качество обслуживания трафика, чувствительного к задержкам передачи не обеспечивается по умолчанию. При использовании протокола TCP имеется гарантия достоверной доставки информации, но ее перенос может осуществляться с непредсказуемыми задержками. Для UDP характерна минимизация задержек, но гарантия верной доставки пакета отсутствует.

В то же время добротность речевого трафика сильно зависит от качества передачи, и в сети, где не реализованы механизмы, гарантирующие соответственное качество, реализация IP-телефонии может быть не удовлетворяющей требованиям пользователей.

Основными показателями качества обслуживания являются пропускная способность сети и задержка передачи. Задержка при этом определяется как промежуток времени, прошедший с момента отправки пакета, до момента его приема.

Также существуют такие характеристики, как готовность сети и ее надежность (оцениваются по результатам контроля уровня обслуживания в течение длительного времени, либо по коэффициенту использования).

Для улучшения качества связи используются следующие механизмы:

— Задержка при кодировании информации в голосовых шлюзах или терминальном оборудовании. Уменьшается путем улучшения алгоритмов обработки и преобразования голоса.
— Задержка, вносимая сетью передачи. Уменьшается путем улучшения сетевой инфраструктуры, в частности, сокращением количества маршрутизаторов и использованием высокоскоростных каналов.

Источники задержки в IP-телефонии

Джиттер

Еще одно явление, характерное для IP-телефонии — джиттер, или, иначе, случайная задержка распространения пакета.

Обуславливается джиттер тремя факторами:

Обычно предусматривается динамическая подстройка длины буфера в течение всего времени существования соединения. Для выбора наилучшей длины используются эвристические алгоритмы.

Джиттер буфер

Для компенсации неравномерной скорости поступления пакетов на приемной стороне создают временное хранилище пакетов, или так называемый джиттер буфер. Его задача, собрать поступающие пакеты в правильном порядке в соответствии с временными метками и выдать их кодеку с правильными интервалами и правильном порядке.

Джиттер буфер

Размер буфера приемное VOIP устройство рассчитывает в процессе работы, либо принудительно задается в настройках. С одной стороны он не может быть слишком большим, чтобы не увеличивать транспортную задержку. С другой стороны, маленький размер буфера вызывает потери пакетов при изменениях времени задержки в IP сети.

Отсюда и происходит одно из главных противоречий, между интернет провайдерами и пользователями IP телефонии. С точки зрения провайдера все пакеты доставлены абоненту, то есть, потерь нет. А с точки зрения VoIP устройства, разница во времени между приходом пакетов значительно превышает джиттер буфер. Поэтому фактически потери есть. На практике потеря более 1% вызывает определенные неприятные ощущения. При 2% разговор оказывается затруднен. При значениях больше 4% разговор уже практически невозможен.

Размер джиттер буфера

Случайная задержка распространения Ji для i-го пакета может определяться по формуле:

где:
Di – отклонение от ожидаемого времени прибытия i-го пакета.
Отклонение от ожидаемого времени прибытия i-го пакета Di определяется по формуле:

где:
R – время прибытия пакета в метках времени RTP,
S – временная метка RTP, взятая из пакета.

Приведем пример расчета ожидаемого размера случайной задержки распространения 5-го пакета, на основе двух предыдущих.

Пусть J4=10 мс; R4=10, R3=11, S4=6, S3=5, тогда D5 будет равно (10-11)-(6-5)=-2.

В среднем, случайная задержка времени распространения для одного пакета в текущем примере составит 10 мс (точнее можно посчитать по формуле, приведенной выше). Тогда для того, чтобы ни один пакет не был отброшен, размер джиттер буфера должен быть равным 10 мс.

Для определения требуемого размера джиттер буфера в мегабайтах, домножим полученное значение на 100 мбит/сек – среднюю пропускную способность сети: 10•10^-3•100 = 128 кб.

Размер джиттер-буфера должен быть больше, чем флуктуация транзитного времени в сети. Например, если для 10 пакетов время транзита колеблется от 5 до 10 мс, то буфер должен быть хотя бы 8 мс, чтобы ни один пакет не был потерян. Лучше, если буфер еще больше, например 12 мс, тогда сможет работать механизм перезапроса потерянных пакетов.

Решения для развертывания телефонной сети

Asterisk

Asterisk — программная АТС, способная коммутировать как VoIP вызовы, так и вызовы, осуществляемые между IP-телефонами и традиционной телефонной сетью общего пользования.

Поддерживаемые протоколы: IAX, SIP, H.323, Skinny, UNIStim.
Поддерживаемые кодеки: G.711 (ulaw и alaw), G.722, G.723, G.729, GSM, iLBC, LPC-10, Speex.

Asterisk — динамично развивающееся открытое программное обеспечение, которое может быть установлено без оглядки на лицензирование. Это делает данную программную АТС привлекательной для малого и среднего бизнеса. Количество абонентов в сети может достигать 2000 и ограничено только мощностью сервера.

Еще одно достоинство Asterisk — возможность гибкой настройки. Весь необходимый функционал либо уже реализован, либо может быть дописан самостоятельно без существенных временных и денежных затрат. Этому способствует принцип: одна задача — один программный модуль.

В сравнении с решениями от таких вендоров, как Cisco или Avaya, Asterisk привлекателен еще и стоимостью развертывания. Фактически все затраты сводятся только к покупке телефонных аппаратов и сервера, способного обеспечить требуемую нагрузку на сеть. Сама программа абсолютно бесплатна.

Cisco Unified Communication Manager (CallManager)

CallManager предназначен скорее для крупных сетей, включающих до 30000 абонентов. Данный программно-аппаратный комплекс обеспечивает надежность работы и позволяет конфигурировать множество параметров, таких как переадресация звонков или голосовое меню. Существует и “облегченная” express версия, предназначенная скорее для небольших офисов.

Из преимуществ Cisco CallManager следует отметить в первую очередь знаменитую техническую поддержку корпорации Cisco. При соответствующем уровне контракта на обслуживание, любая проблема, начиная с вопросов по настройке и заканчивая вышедшим из строя оборудованием, будет решена практически мгновенно. Поэтому Cisco CallManager подойдет компаниям, готовым платить немалые деньги, но и получать при этом высочайшее качество обслуживания.

Avaya IP Office

Система IP Office может стать неплохим выбором для среднего размера телефонной сети. Количество абонентов здесь ограничено не только мощностью сервера, но и количеством приобретенных лицензий. Лицензировать необходимо практически все — платы расширения, используемые приложения и т.д., что может доставить определенные неудобства.

Конфигурирование может осуществляться через ряд программ, но наиболее популярная и простая в обращении — Avaya IP Office Manager. Также возможно управление через консоль с помощью Avaya Terminal Emulator.

В целом, продукция корпорации Avaya не ограничивается одним IP Office. Avaya, в 2009 году слившаяся с еще одним известным производителем Nortel, является признанным лидером на рынке оборудования для IP-телефонии.

Что можно почитать по теме:

Источник