IP telefonija
Kas yra IP Telefonija ?
IP Telefonija – technologija, kuri įmanomu daro bet kokio IP (
Interneto Protokolą ) tinklo ( įskaitant ir Interneto ) panaudojimą
organizacijoje, tarptautinių ir tarpmiestinių pokalbių tvarkymą bei faksų
perdavimą realaus laiko režime. Kitaip tariant, IP telefonija naudoja IP
tinklus ( įskaitant internetą ) užkoduotam balso bei faksimilinio ryšio
perdavimui tarp dviejų vartotojų realaus laiko režime.
IP Telefonija – telefono ryšio paslauga, alternatyvi fiksuotam
ryšiui.
Tai lengviausias ir pigiausias būdas skambinti iš asmeninio kompiuterio,
įprasto ar mobiliojo telefono aparato bet kurios pasaulio valstybės
telefono abonentui.
Paslauga itin naudinga norint bet kurio paros metu pasikalbėti su
kito miesto as net kitos šalies abonentu.
Labai dažnai šia paslauga naudojasi įmonės, kurios turi daug verslo
partnerių užsienyje.
IP Telefonijoje naudojamas IP duomenų tinklas, kad įmonė užuot
naudojusi atskirus balso ir duomenų tinklus, galėtų naudotis bendru tinklu.
Toks duomenis, balsą ir vaizdą jungiantis tinklas naudingas, nes sumažina
išlaidas, supaprastina priežiūros ir konfigūravimo procedūras ir padeda
lengviau integruoti toli esančius įmonės padalinius į bendrą tinklą.
Naudojantis IP Telefonija tereikia turėti Interneto ryšį, programinę
ir garso įįrangą ( jeigu norite bendrauti per kompiuterį ) arba paprastą
telefoninį ryšį ir IP telefono aparatą.
IP Telefonijos privalumai :
➢ Ekonomiška – norėdami gauti paslaugas Klientai neprivalo turėti bei
išlaikyti kitų ryšio tiekėjų abonentinių numerių.Pokalbio kokybė
prilygsta tradicinio ryšio kokybei.
➢ Pigu – išlaidos mažos nes naudojamas tinklas apjungia balso ir duomenų
tinklus.Be to tarptautinių pokalbių tarifai yra žemesni nei fiksuoto
ryšio ar mobilaus ryšio tarifai.
➢ Sveika – nėra jokio spinduliavimo ( mobilieji tinklai )
➢ Alternatyvu – tai galimybė pasirinkti fiksuotą telefono ryšį (
nepririšant kliento prie geografinės vietovės – personaliniai 700
numeriai)
➢ Lankstu – paslauga gali efektyviai naudotis valstybės ir institucijos,
ir verslo įmonės, ir privatūs asmenys. Klientai gali naudotis visomis
tinkle teikiamomis paslaugomis, nesvarbu kur jie būtų prisijungę.
➢ Naudinga – klientams atsiranda galimybė gauti daugiau paslaugų
Integruotos IP programos padidina darbo efektyvumą, pagerina klientų
aptarnavimą. Naudojant bendrą IP infrastruktūra ir tinklų architektūros
atvirumas leidžia labai greitai kurti naujas ir vystyti esamas
programas.
➢ Pastovu –– tai stabiliai pigi galimybė skambinti savame tinkle bei į
visus kitus tinklus Lietuvoje bei užsienyje.
➢ Universalu – Ryšys realiuoju laiku su bet kuria pasaulio šalimi
pasinaudojant viena iš šių prisijungimo galimybių:
➢ Telefonas prie telefono
➢ Kompiuteris prie telefono
➢ Kompiuteris prie kompiuterio
Egzistuoja du IP Telefonijos prijungimo sprendimai ( biuro ir namų ):
➢ Biuro variantas – sujungiamos dvi ar daugiau įmonės telefonų stočių-
telefonų esančių Interneto arba IP tinkle. Skambučiams tarp šių stočių-
telefonų galioja trumpieji nnumeriai.
➢ Namų variantas – į kompiuterį, prijungtą prie Interneto tinklo,
diegiama programa, jungiamas IP telefonas arba specialus įrenginys,
kuris leidžia skambinti į užsienį.
Internetinės telefonijos sukelta revoliucija
Ši “paketų revoliucija” yra vadinama daugeliu vardų : Voice over
Packet, Voice on the net, Internetinė telefonija ar Voice over IP, trumpiau
pasakius VoIP.
Visą laiką nuo tada, kai pokalbius reikėdavo komutuoti rankiniu būdu,
iki šiuolaikinės technikos lygio su jos sparčiomis ir didelių investicijų
pareikalavusiomis skaitmeninėmis stotimis visa telekomunikacijų
infrastruktūra buvo kuriama turint galvoje vieną tikslą – komutuojamų
grandinių balso telefoniją. Iki pat aštuntojo dešimtmečio ši telefonija
buvo vienintelė ryšio rūšis, o jos veikimui reikėjo iš esmės kokiu nors
būdu, panaudojant krūvą relių ir komutatorių, sudaryti fizinę jungtį ( arba
grandinę) tarp dviejų telefono ragelių.
Nebrangus duomenų perdavimas
Septintajame dešimtmetyje, pradėjus pardavinėti kompiuterius, tas
pats telefono tinklas buvo pradėtas naudoti ir duomenų ryšiui palaikyti,
tačiau tai dar buvo daroma labai nerangiai. Vienintelė išeitis tuomet buvo
modemų aptarnaujamasis tinklas. Daug metų analoginiai modemai vis sparčiau
perduodavo telefono tinklais duomenis, bet juos visą laiką ribojo
nepakankamas dažnių juostos plotis. Tradiciškai telefono tinklai buvo
orientuoti tik nuo 300 Hz iki 3600 Hz į garso dažnių diapazoną, be to,
juose buvo didelis triukšmo lygis. Jeigu abonentai dar sugebėdavo užmegzti
daugmaž normalius pokalbius, tai modemams tekdavo kur kas sudėtingesnė
užduotis.
Nuo devintojo dešimtmečio pradžios telefono ttinklas palaipsniui virto
skaitmeniniu. Analoginis signalas būdavo užkoduojamas skaitmenine seka,
perduodama nuo vienos telefono stoties iki kitos. Nuo telefono stoties iki
vietinės kilpos ir abonentų perdavimas ir toliau buvo atliekamas dvilaide
analogine jungtimi. Visa tai veikė gana gerai, kol komutatoriai buvo
apkrauti ne per dideliais duomenų srautais, t.y. tol, kol neatsirado
sparčiai besiplečiantis internetas.
VoIP revoliucija vis stipriau reiškiasi dėl primenančio sprogimą
Internetinio ryšio plėtimosi. Dėl to vis didesnė pinigų dalis investuojamų
į infrastruktūrą atitenka sparčioms paketinio duomenų perdavimo
technologijoms. Tie laikai, kai buvo stengtasi į balso ryšio tinklą
sutalpinti kuo daugiau duomenų, jau praėjo. Atėjo metas prie Internetinio
ryšio pritaikyti patį balso ryšį.
Internetas sparčiai juda į priekį
Interneto augimas ir jo populiarumas nustebino visus, ypač tuos
regionų tinklų ryšio operatorių darbuotojus, kurie planavo didinti tinklų
pralaidą. Niekas nesitikėjo tokios sparčiai augančios paklausos, poreikio
vis didesniam dažnių juostos pločiui ir to, kad bendras spaudimas
komutuojamų grandinių infrastruktūrai pradės labai sparčiai stiprėti. Nors
Interneto pagrindą sudaro komutuojamų paketų ryšys, firmos ir atskiri
vartotojai buvo beveik be išimčių priversti prie jo jungtis per modemus ir
komutuojamų grandinių tipo vietinio ryšio kilpas.
Telekomų pralaido planuotojai rėmėsi trunkančiomis apie keletą
minučių tipiškomis įprastinių telefono pokalbių trukmėmis. Kadangi
Amerikoje vietiniai pokalbiai buvo nemokami, atsirado nemažai Internetinių
paslaugų tiekėjų, kurie siūlė tiek Internetinių paslaugų, “kiek sugebėsite
suvalgyti”, naršymo sesija galėdavo užtrukti valandų valandas.
Pasitaikydavo vartotojų, kurie užimdavo liniją po 24 valandas per parą.
Tai, švelniai tariant, darė gana neigiamą poveikį įprastinių pokalbių
tinklo prielaidai.
Naujas tinklo problemos sprendimas
vis daugiau ir daugiau žmonių jungiantis prie tinklo ši problema
nuolat aštrėjo. Ji aštrėja ir toliau. Nustatyta, kad Jungtinėse Amerikos
Valstijose bendras Internetinių duomenų srautas viršijo balso ryšio srautus
jau praėjusiais metais ( Žr. 1 pav.). Šia problemą išspręsti padeda naujas
komutuojamų paketų tinklas, kuris duomenis perduoda atskirai ir
nepriklausomai nuo balso ryšio komutuojamų grandinių tinklo.
1 pav. Balso ir duomenų ryšio srautų augimas.
Vietiniuose tinkluose ši problema sprendžiama keliais būdais:
pasitelkiant kabelinius modemus, palydovinio ryšio jungtis ar DSL. Visų jų
privalumas yra didesnės ryšio spartos, dažnai siekiančios
1-5 Mb/s, be to, išvengiama bet kokio kontakto su tradiciniu telefono
tinklu.
Internetiniai pokalbiai
taigi balso ir duomenų perdavimui iki šiol turime du atskirus
tinklus. Komutuojamų grandinių ir komutuojamų paketų ryšys labai skiriasi,
taigi, ir šių dviejų tinklų tipai turi panašų principinį skirtumą –
apskaitos sistemą. Mes esame pripratę mokėti daugiau, kai atstumas tarp
pašnekovų yra didesnis, ypač jeigu yra kalbama apie tarptautinius
pokalbius. Interneto tokio atstumo komponento nėra. Mokant už savo
prisijungimą prie Interneto, gretimame pastate esančios svetainės
aplankymas kainuoja lygiai tiek pat, kaip ir esančios kitoje planetos
pusėje svetainės.
Nemažai žmonių mąstė, jei tiek metų balso ryšio tinklais
perdavinėjami duomenys, tai kodėl duomenų perdavimo tinklais negalime
užmegzti balso ryšio seansų? Skatinamos
naujų verslo galimybių susikūrė
naujos firmos, pasivadinusios “Voice providers” (balso ryšio tiekėjais),
nors jos turėjo tik paketų perdavimui tinkančią infrastruktūrą, o
sujungimus atlikdavo per tradicinius telefono tinklus. Iki šiol pajamos už
VoIP paslaugas, palyginus su kitomis paslaugomis, buvo nedidelės, tačiau
prognozuojama kad netolimoje ateityje jos stipriai išaugs.
2 pav. VoIP įrangos pardavimo augimas.
Interneto telefonijai yra sukurta ir nuolat tobulinama visiškai
naujai sukurta architektūra. Kaip to buvo galima tikėtis, architektūrą
sudaro daug aparatūrinės ir programinės įrangos komponentų. Šių komponentų
augančios pardavimo apimtys rodo, kaip greitai ši infrastruktūra įleido
savo šaknis ir pradeda atimti iš esamų tinklų pajamas. 2 pav. Parodo VoIP
sąsajų ( gateway), atsakingų už senųjų ir naujųjų tinklų sujungimą,
pardavimo dinamika. Pasak MMTA, kasmetinis VoIP sąsajų pardavimo prieaugis
yra beveik 40 %.
VoIP sudedamosios dalys
sąvoką Voice over IP ( balsas per Interneto protokolą ) nurodo
perdavimo mechanizmą, įgalinantį kiekvieną remiantis IP tinklu perduoti
balso ryšį ir priklausomai nuo to, kokia yra tinklo konstrukcija,
užtikrinti geresnę ar blogesnę ryšio kokybę. Vietiniuose LAN tinkluose ši
kokybė gali būti netgi geresnė nei viešuosiuose PSTN tinkluose. Tinklą
perkraunant, paslaugų kokybės QoS ( Quality o Service ) užtikrinimui
lemiamą reikšmę įgyja suspaudimo mechanizmas. Ryšio IP tinklais
užtikrinimui taip pat buvo sukurtas signalizavimo protokolas, primenantis
tokius kaip SS7 viešuosius tinklų protokolus. VoIP nurodyti keturi
skirtingi prisijungimo ir ryšio IP tinklais komponentai:
➢ Terminalai.
➢ Sąsajos ( gateways).
➢ Sargai ( gatekeepers).
➢ Daugiataškiai valdymo blokai ( MCU – multipoint Control Units ).
3 pav. Tinklo pagal H.323 modelis.
Visiems keturiems komponentams tinkle tenka skirtingi vaidmenys, nors
kai kurių jų, pavyzdžiui, sargų galima ir atsisakyti; visi gali būti
įrengti vienoje ir toje pačioje sistemoje arba išsklaidyti keliose
sistemose, esančiose skirtingose fizinėse ir geografinėse vietose ( žr. 3
pa.).
Terminalai
VoIP terminalu arba klientu vadinamas komponentas, padedantis
užmegzti pokalbį. Šiandien atrasime nemažai įvairių terminalų; visi jie
turi tikti bent balso ryšiu, o kai kurie ir vaizdo ir papildomai duomenų
ryšiui. Dažniausiai naudojami terminalai yra tam tikri programiniai
paketai, pavyzdžiui, Microsoft “NetMeeting”, kurį galima naudoti savo
asmeniniame kompiuteryje. Į “NetMeeting” įeina sąsaja, leidžianti kalbėtis
per Internetą. Iš esmės programinė įranga yra atsakinga už pokalbio duomenų
pasiuntimą į tinklą ir jų priėmimą, be to, ji leidžia užkoduoti ir
iškoduoti balso ryšį, todėl vietoje įprastinio telefono ragelio galima
naudoti kompiuterio mikrofoną ir garsiakalbius. Pokalbiui Internetu
naudojant PSNT ir įprastinį telefoną galima naudoti virtualųjį terminalą.
Tai yra instaliuojama paslaugos tiekėjo VoIP sąsajos dalyje programą, kuri
atlieka sąsajos ir protokolo keitimo funkcijas. Kitos VoIP sąsajos
funkcijas vėliau pakeičia ryšio seansą normaliu telefoniniu pokalbiu.
Taigi, terminalas yra arčiausiai vartotojo esantis galinis įrenginys,
kuris kartu su kaitais VoIP terminalais atsako už dvipusį balso, vaizdo
arba duomenų ryšį realiu laiku. Su įvairiomis VVoIP sąsajomis jie susijungia
per savo vidinį sargą ( gatekeeper) naudojamasis H.245 pokalbio valdymui,
Q931 pokalbio sujungimui ir RAS užsiregistravimui. Jis gali turėti įvairių
komponentų, pavyzdžiui, įprastinį telefono aparatą, mikrofoną, garsiakalbį,
vaizdo perdavimo kamerą bei monitorių.
VoIP sąsajos
VoIP idėja būtų nieko verta, jeigu IP telefonijos vartotojai negalėtų
susijungti su į įprastiniais telefonais. VoIP sąsaja atsakinga už
tradicinės telefonijos ir skaitmeninio IP telefonijos pasaulio sujungimą.
Būtent dėl to žmonės naudojantys abi technologijas, gali palaikyti
tarpusavio ryšius. Pirmoji sąsajos užduotis yra būti vertėju jau minėtam
virtualiajam terminalui, be to i atlieka įvairias formato keitimo, ryšio
procedūrų nustatymo ir garso kodeko funkcijas.
Gatway yra dvipusė sąsaja, įjungta tarp telefono tinklo ir IP
naudojančio tinklo. Todėl jos prijungimo vietą galima laisvai pasirinkti
ir, kaip ir LAN firmų atveju, nėra būtina jungtis prie įprastinio
komutuojamų grandinių telefono tinklo. Sąsaja užtikrina pokalbio kanalų
sudarymą ir nutraukimą be to sujungia su H.323 su PSTN tinklais ( T1/E1, B-
ISDN, SS7 ir t.t.).
VoIP sąsaja gali užimti vieną dėžę, bet yra modelių, kur sąsaja yra
padalinta į tris atskirus komponentus, dirbančius naudojant tris skirtingas
platformas ( žr.4 pav.).
4.pav. Terminalo programinės įrangos, atitinkančios H.323,
modelis.
Terpių sąsaja ( Media Gateway).
Ji verčia IP remiantis 6,3 kb/s sparta jungties G.723.1 balso ryšį į
64 kb/s spartos srautą G.711. Vienoje pusėje ji yra jungiama prie LAN,
pavyzdžiui, prie Ethernet 110/100BT, o kitoje pusėje užmezga kontaktą su
telefoniniu tinklu, kuriuo gali būti T1 magistralė arba ISDN linija,
skirtos palaikyti ryšiui su H.320 standarto vaizdo įranga. Platforma
privalo visuomet būti aktyvi, nes kitu atveju paslauga, rišant abu galinius
taškus gali nutrūkti. Tam yra reikalinga su minimaliu pertrūkių trūkių HA
platforma. Šis mazgas kontroliuoja tirtį ( jitter ), signalo delsą, aidų
slopinimą ir kitas QoS darančias įtaką charakteristikas.
Terpių sąsajos kontroleris ( Media Gateway Controller )
Ši sąsaja atsakinga už bendrą sąsajos valdymą. Atsižvelgdamas į
duomenų bazėje turimą informaciją apie IP adresatų ir telefono tinklo
abonentų pozicijas, jis užmezga ryšį su sargu ( gatekeeper ).
Signalizavimo sąsaja ( Signaling gateway )
Ji užtikrina pagal SS7 sudaryto signalizavimo tinklo ir VoIP sistemos
signalizavimo ( H.323 ) suderinamumą.
Sargas ( gatekeeper )
Kiekvieno balso ryšį užtikrinančio tinklo pagrindinė užduotis yra
paties pokalbio valdymas. IP tinkle už tai atsako sargai ( gatekeepers ).
daugelį jų funkcijų garantuoja sudėtinga DMBS sistema, kuri atlieka
tarifikavimą, adresų vertimą, maršrutizavimą ir dažnių juostos pločio
pasiskirstymą.
Šios platformos svarbiausias komponentas yra duomenų bazės programinė
įranga. Priklausomai nuo to, kokia yra sukaupta reikalingos ir klaidoms
atsparios platformos arba HA platformos su patikima duomenų bazės aplinka.
Keli sargai gali būti sujungti į ribinį elementą ( border element ) arba
“supergatekeeper” pasitelkiant į protokolą įtrauktą definiciją H.225 Annex
G.
5.pav. VoIP ssąsajos ( gateway ), atitinkanti H.323.
5pav. Parodytos privalomos Sargo funkcijos:
Adresų vertimas yra funkcija, atitinkanti kiekviename galiniame taške
pagal transportinį adresą nustatytą žodinį ( alias ) adresą, arba
atvirkščiai. IP tinkle ši funkcija išvaduoja galinius H.323 taškus nuo
būtinybės vietoje verti žodinius adresus į IP adresus. Be to, ši funkcija
leidžia išvengti neteisingų sujungimų arba nežinomų IP adresatų.
Leidimų kontrolė. Sargas gauna leidimą prisijungti priklausomai nuo
laisvos dažnių juostos dydžio, tinkamai atliktos autorizavimo procedūros ir
patenkinamų kitų specifinių kriterijų.
Dažnių juostos pločio kontrolė. Sargai paskirstydami tinkle esančius
dažnių juostos resursus optimizuoja ryšio tarp galinių taškų kokybę.
Zonos valdymas. Šia funkcija nusakoma, kurios taškus iš H.323galinių
taškų kontroliuoja konkretus sargas. Kiekvienas alinis taškas pats atsako
už prisiregistravimą konkrečiame modulyje, todėl gali pasinaudoti visomis
sargo teikiamomis funkcijomis.
Jei pasižiūrėsime į viską bendrai, tai sargas yra galingas
kompiuteris su HA savybėmis.
Daugiataškis valdymo blokas
vienas iš svarbiausių Interneto privalumų yra sugebėjimas sukurti
puikią terpę bendram darbui; šia savybe uoliai naudojasi daugelis firmų.
MCU yra tas VoIP komponentas, kuris padaro įmanomą abonentų
bendradarbiavimą telefoniniu arba vaizdo ryšio konferencijų forma.
6. pav. Sargų ( gatekeepers ) programinės įrangos
modulis.
MCU veikia kaip tinklo galinis taškas, leidžiantis trims arba daugiau
H.323 terminalų vienu metu dalyvauti tokioje konferencijoje. Jį sudaro dvi
dalys: daugiataškis kontroleris ir daugiataškis procesorius. Sargai (
gatekeepers ) gali aktyvuoti MCU
tuomet, kai tame pačiame pokalbyje pradeda
dalyvauti du arba daugiau galinių taškų.
Daugiataškiai procesoriai sumaišo ir maršrutizuoja visus balso,
vaizdo ir duomenų srautus, siunčiamus visų H.323 terminalų, remiantis H.245
standartu. Jie turi tokias pat garso/vaizdo vokoderio funkcijas, kurias
galima aptikti visuose kituose H.323 terminaluose arba sąsajose,todėl gali
atlikti visas automatines “call attendant” – pokalbių aptarnautojo
funkcijas. Pavyzdžiui, galima visiems prisijungusiems pasiųsti teksto arba
balso žinutes arba pasiūlyti kitas specifines MCU teikiamas funkcijas.
Kadangi nėra jokių konkrečių reikalavimų, kur turi stovėti MCU, ir kadangi
jis naudoja tokius pat elementus kaip kkiti H.323 tinklo komponentai, MCU
blokai dažniausiai yra ten pat, kur yra vietinės VoIP sąsajos arba sargai.
Reikalavimai dėl platformos stabilumo
Tenka kalbėti ne tik apie protokolo bei programinės įrangos
užtikrinamą paslaugos kokybę ( QoS ), bet ir apie tai, kad pati
aparatūrinės įrangos platforma turi būti patikimas ir nesunkiai prieinama.
Abar daug gamintojų stengiasi sukurti technologiją, pagal kurią
galima pagaminti stabilią platformą, tinkančią norintiems teikti VoIP
paslaugas telekomo operatoriams. Paaiškėjo, kad daugelis jų renkasi šios
srities atvirąjį standartą “CompactPCI”.
7 pav. Daugiataškis valdymo įrenginys (MCU ))
“CompactPCI” apjungė PCI elektrines specifikacijas ir IEEE 1101 mechaninius
standartus, todėl garantuoja patvarumą, kurio reikalauja telekomų
infrastruktūros. Vienas rimčiausių “CompactPCI” privalumų yra tas, kad ši
aparatūrinė įranga gerai atitinka HA taikymams keliamus reikalavimus.
Didele dalimi visą tai sąlygojo galimybė rinktis iš trijų modelių :
“Basic”, “Full”ir “High Aviability”. Paskutinysis, apimantis ir du
likusiuosius, yra toks universalus, kad jį pritaikius galima visiškai
stebėti ir daryti įtaką sistemai. Tokiu būdu yra sukuriama terpė, kurioje
programinei įrangai priklauso visiška aparatūros kontrolė, todėl ji
tiesiogine šio žodžio prasme gali akimirksniu išjungti tą bloką, kuriame
sugedo koks nors elementas. Toks izoliavimo tipas yra labai svarbus
pritaikant HA, kai jie privalo atitikti 5NINES reikalavimus, tai yra turi
garantuoti ne ilgesnius nei 5 min trukmės planuotus veikos pertrūkius per
metus.
1 lentelė. Trys suspaudimo algoritmų tipai.
IP telefonijos naudojimo variantai
Internetu telefono pokalbius, apeinant tradicinius telefono tinklų
operatorius, galima perduoti, naudojant tris pagrindines įrangos
konfigūracijas:
◆ PC – PC
Balso komunikacijose PC – PC būtina, kad kalbos signalai abiejose
pusėse būtų apdorojami pagal tą patį algoritmą ( pvz., pagal G.729
standartą ). Šiuo atveju nėra galimybės sudaryti sujungimo su
paprasto telefono tinklo( PSTN, ISDN ) abonentu. Taip pat nėra
galimybės rezervuoti reikiamos pralaidumo juostos, t.y. nėra
galimybės valdyti kalbos perdavimo kokybės. Reikalavimai įrangai:
◆ kompiuteris su jame instaliuotu modemu
◆ garso korta
◆ mikrofonas
Taip pa reikalinga speciali programa, pavyzdžiui, Internet Phone-5
( firma Vocaltech ). Toks sujungimo variantas parodytas 8 pav.
[pic]
8 pav. Sujungimas PC – PC
◆ PC – Telefonas
Sujungiame PC – telefonas telefono tinklo abonentas sudaro ryšį su
PC, prijungtu prie interneto. Su telefono tinklu ( pvz. ISDN ) sujungiama
per VoIP tinklų sąsają, kurioje IP kalbos paketai iš Interneto keičiami į
kalbos signalus, o šie toliau perduodami į prijungtą telefono tinklą, o
priešinga kryptimi – kalbos signalas iš telefono tinklo paverčiamas
skaitmeniniu ir paketinio pavidalo per internetą perduodamas i PC. Be to,
VoIP tinklų sąsaja turi pakeisti telefono numerį į interneto adresą.
Sudarydamas ryšį, A abonentas renka savo interneto paslaugų tiekėjo VoIP
tinklų sąsajos adresą. Reikalavimai įrangai tokie pat kaip ir pirmajai
konfigūracijai, bet jungimui su paprastu telefonu reikia VoIP tinklų sąsajų
( gateway ). Šis variantas parodytas 9 pav.
[pic]
9 pav. Sujungimas PC – telefonas
◆ Telefonas – Telefonas
Du telefonus galima sujungti per internetą, naudojant jau minėtas
VoIP tinklo sąsajas. Priešingai nei PC – PC konfigūracijoje, šiam
sprendimui nereikia nei kompiuterio, nei prijungimo prie interneto,
nes jie patys verčia balsą duomenų paketais ir siunčia tuos paketus
tinklais kitoms VoIP tinklų sąsajoms. Pastarosios, aišku, atlieka
atvirkščią procedūrą ir balso signalą perduoda į abonento telefono
aparatą. Kviečiamojo abonento VoIP tinklų sąsajos privalo būti kuo
arčiau prie tos telefono stoties ( PBX ar KTS ), prie kurios jis
prijungtas. Šitaip garantuojama mažiausia pokalbių kaina. Šis atvejis
parodytas 10 pav.
[pic]
10 pav. Sujungimas Telefonas – telefonas
Internetinės ttelefonijios standartai
IP telefonijos tinklo sąsajos parametrus apibrėžia 1996 metais ITU – T
priimta H.323 rekomendacijoje aprašomos funkcijos:
▪ Sujungimų valdymas ( signalizacija ). Signalizacijos eiga (
sujungimų sudarymas ir išardymas ) nusakomas H.225.0 ir H.245
standartais, įeinančiais į H.323 sudėtį. ( 11 pav.)
▪ Perdavimas realiu laiku, panaudojant realaus laiko protokolą RTP;
Transportiniu protokolu veikia sujungimams neorientuotas UDP
vartotojo duomenų protokolas;
▪ Garso ir vaizdo signalų apdorojimas; garso signalų apdorojimui
naudojami ITU – T standartai G.711, G.722, G.723, G.728, G729
standartai. Vaizdo signalams apdoroti naudojami H.262 ir H.263
standartai;
▪ RAS – (Registration, Admision and Status ) – registracijos, leidimo
ir būsenos valdymas;
▪ Duomenų apsikeitimas pagal T.120 standartą.
[pic]
11 pav. Protokolai komunikacijoms pagal H.323
Internetinės telefonijos terminalai
H.323rekomendacijoje aprašomi terminalai privalo turėti sistemos
valdymo bloką ryšiui užmegzti, garso koderį, vėlinimo kitimo kompensatorių,
sąsajos bloką (12. pav. ). Sistemos valdymo blokas valdo signalizaciją bei
pranešimų perdavimą. Valdymo bloko privalomi elementai aprašyti ITU – T
H.245 bei H.225.0 rekomendacijose. Labai svarbus yra sąsajos blokas (
H.225.0 lygmuo ). Jame skaidomas į paketus balso ir valdymo duomenų srautas
bei apdorojami priimami paketai. Be to, šiuo lygmeniu atliekama loginė
sinchronizacija, numeruojamos sekos. Dar viena labai svarbi H.225.0 lygmens
funkcija – klaidų aptikimas ir taisymas. Garso koderio paskirtis – balsą
versti į sskaitmeninį signalą. Gauti skaitmeniniai signalai apdorojami G
grupės kodekais. Pagrindinis šių apdorojimų tikslas yra kuo labiau
sumažinti gautų duomenų apimtį. Iš signalo pašalinamos tylos pauzės,
triukšmai, ir tokie duomenys kompresuojami. Garso signalai į transportinį
lygmenį perduodami periodiškai, tačiau neviršijant maksimalaus leistino 5
ms intervalo tarp paketų, todėl garso kodavimo įtaisas dažniausiai
derinamas su vėlinimo kitimo kompensatoriumi. Pagrindinė jo paskirtis –
užtikrinti dekoduoto signalo tolygumą ir kompensuoti kintamą tinklo
apkrovimą. Jis gali apriboti vėlinimo kitimą, nusiųsdamas žinutę
terminalui, transliuojančiam informaciją.
[pic]
12. pav. Galinio įrenginio komponentai
Taip apdorota informacija skirstoma į paketus, prie jų prijungiama su
protokolu susijusi informacija, reikalinga klaidoms ištaisyti. Adresato
terminale patikrinamas gautų duomenų eiliškumas, jie kaupiami, ir po tam
tikro nustatyto laiko ( neretai nelaukiant trūkstamų paketų ) dekoduojami.
Visą duomenų perdavimo procesą kontroliuoja valdymo sistemos blokas. Jį
sudaro trys pagrindinės dalys : H.245 valdymo sistema, kvietimų valdymo bei
RAS ( Registration – Admision – Status Control ). Valdymo dalis tvarko ryšį
tarp dviejų H.323 rekomendacijas atitinkančių terminalų. Ji sukuria H.245
valdymo kanalą, kurio perduodamos valdymo žinutės. Jos gali keisti,
atidaryti ar uždaryti loginį kanalą, reikalauti prioritetinio režimo ar
perduoti komandas bei nurodymus. H.245 loginis kanalas sujungia terminalą
su pralaidiniu suderintuvu. Yra keturi valdymo žinučių tipai:
• Paklausimai
• Atsakymai
• Komandos
• Pranešimai
Kvietimų valdymo dalis, sukurianti pradinį ryšį tarp terminalų, yra
kvietimo signalizacijos kanalas. Jis sukuriamas
nepriklausomai nuo RAS bei
H.245 valdymo kanalų.
RAS valdymo pagrindinė funkcija – pasikeitimas žinutėmis, atliekant
registraciją ir nustatant apribojimus būklę. Ši grandis kontroliuoja
terminalų atsijungimą nuo tinklų sąsajos. RAS signalizacijos kanalas
nepriklauso nei nuo kvietimų signalizacijos kanalo, nei nuo H.245 valdymo
kanalo.
Balso perdavimą iš vieno VoIP terminalo į kitą supaprastintai galima
pateikti šešių žingsnių procesu:
1. Telefono ragelyje sugeneruotas analoginis balso signalas 8000 kartų
per sekundę strobuojamas ir pakeičiamas skaitmeniniu 64 kbit./s.
Spartos duomenų srautu.
2. Šis srautas apdorojamas, naudojant skaitmeninio filtro algoritmą,
pašalinami visi linijoje atsiradę aidai. Pasitelkus VAD ( Voise
Activity Detection ) balso aktyvumo išskyrimo algoritmą, surandami
tylos periodai, kurie iš skaitmeninio balso duomenų srauto pašalinami.
Priimančiai pusei apie tylos periodo pašalinimą pranešama žymint
duomenų paketų pasirodymo laiką. Priėmimo pusėje tylos periodai
atstatomi ir paprastai užpildomi komfortišku ryšio kanalo triukšmu,
kad klausytojas nepamanytų, kad nutrūko linija.
3. Bitų srautas yra suspaudžiamas ir sudedamas į paketus, atitinkančius
kelis ITU standartus. Tipiškas bitų srauto suspaudimo standartas,
pavyzdžiui, G.729a, iš 64 kbit./s. srautą pakeičia 8 kbit./s srautu,
bitus patalpindamas į 10 ms trukmės 80 baitų duomenų blokus.
4. Balso duomenų blokas trimis etapais paverčiamas IP paketu. Pirmajame
etape, pridėjus prie suspaustų balso blokų 10 baitų antraštes,
sukuriamas RTP ( real – time transport protocol ) realus perdavimo
laiko protokolo paketas. Antrajame etape pridedama 8 baitų antraštė su
šaltinio ir paskirties adresais, sutinkamai su UDP ( User Datagram
Protocol ) vartotojo duomenų protokolu. Galiausiai pridedama 20 baitų
ilgio IP antraštė, kurioje nurodomi šaltinio ir paskirties taško IP
adresai. IP duomenų paketo antraštei sumažinti pasitelkiamas duomenų
suspaudimo protokolas RTP, leidžiantis 40 baitų antraštę sumažinti net
iki 4 baitų.
5. IP paketas išsiunčiamas į internetą kaip ir bet kuris kitas duomenų
paketas. Čia jis maršrutizuojamas ir nukreipiamas IP adresu paskirties
terminalui.
6. Priimančioji VoIP pusė atgaline tvarka transformuoja IP duomenų
paketus. Išretinti balso duomenų blokai paverčiami analoginiu balso
signalu, patenkančiu į telefoną.
IP – telefonijos signalizacija
Bet kurį IP – telefonijos ryšį sudaro keturi pagrindiniai etapai:
• Pradinis ssujungimas;
• Pirminis ryšys ir sujungimas;
• Garso ryšio sudarymas;
• Pokalbiui pasibaigus, ryšio seanso pabaiga.
Išsirinkus pralaidinį suderintuvą, bet kuris terminalas privalo
užsiregistruoti jame ir pranešti savo simbolinį ir transportinį adresą.
Registracijos metu RAS kanalu siunčiamas RRQ ( Registration Request ) –
registracijos užklausimo signalas. Juo perduodamas ir terminalo tinklo
adresas. Į tai pralaidinis suderintuvas gali atsakyti arba patvirtinimu,
arba RCF ( Registration Reject ) registracijos atmetimo signalu.
Registruojama periodiškai ir priklausomai nuo konfigūracijos – automatiškai
ar laikinai. Registraciją nutraukti gali tiek terminalas, tiek ir
pralaidinis suderintuvas. Ryšio nutraukimo metu pasikeičiama URQ (
Unregister Request ) – išregistravimo užklausimo signalu, į kurį atsakoma
UCF ( Unregister Confirmation ) – išregistravimo patvirtinimu. Jei
terminalas neregistruotas pralaidinis suderintuvas siunčia URJ ( Unregister
Reject ) – išregistravimo atmetimo žinutę.
Pagrindinio ryšio seanso metu tarp sviejų terminalų nėra
sinchronizacijos. Tada siunčiama „Setup“ – ryšio sudarymo žinutė. Jos
tikslas – patikrinti, ar terminalas laisvas, ar galima užmegsti ryšį.
Pasirengęs užmegzti ryšį terminalas siunčia ( Alerting ) – parengties
signalą. Jei per ketuiras sekundes ryšys sudaromas, tai parengties signalas
nesiunčiamas.
Jei abu terminalai registruoti vienoje zonoje, tai inicijuojantis
kvietimą terminalas su pralaidiniu suderintuvu pasikeičia pranešimais
ARQ/ACF ir prisijungia (13 pav. ). Po ACF pranešimo pralaidinis
suderintuvas pereina prie kvietimo signalizacijos kanalo transportinių
adresų. Inicijuojančio ryšį terminalo siunčiamas „Setup“ pranešimas naudoja
tuos pačius transportinius adresus. Pralaidinis suderintuvas nusiunčia
„Setup“ signalą antrajam terminalui. Po to šis su pralaidiniu suderintuvu
pasikeičia ARQ/ACF pranešimais ir prisijungia prie terminalo. Adresato
terminalas atsako „Conect“ – sujungta pranešimu, naudodamas transportinius
H.245 valdymo kanalo adresus. Pralaidinis suderintuvas siunčia pranešimą
„Conect“ pirmajam terminalui, naudodamasis tais pačiais adresais. Po šių
procedūrų tarp terminalų sukuriamas pirminis ryšys ir sudaromas H.245
valdymo kanalas. Juo siunčiama valdymo informacija, komandos uždaryti bei
atidaryti loginį kanalą. Valdymo kanalas naudojamas sinchronizacijai bei
TCP protokolo komandoms. Ryšys užbaigiamas terminalams tarpusavyje uždarius
loginį ir kiek vėliau H.245 valdymo kanalus. Po to abu terminalai
atsijungia nuo pralaidinio ssuerintuvo.
[pic]
13. pav. Ryšio sudarymo procedūra, kai terminalai registruoti viename
pralaidiniame suderintuve
Sukūrus loginį kanalą tarp dviejų terminalų, juo perduodama suskaidyta
į paketus garso informacija. Tačiau tik ryšio kanalui atverti galima
naudoti TCP paketus, o garso informaciją perduoti yra kiek kebliau. IP
telefonijoje labai svarbu kuo greičiau perduoti balso informaciją. Vienas
iš būdų mažinti vėlinimą yra RTP ( Real Time Protokol ) realaus laiko
protokolo naudojimas duomenims perduoti.
Pradiniuose sujungimo etapuose reikalinga didelė sparta, tačiau
pageidautinas tikslumas, todėl ryšio eigą valdo TCP protokolas. Juo
nustatomi visi ryšio parametrai – kokio dydžio paketai bus siunčiami,
fiksuojamas IP paketų kelionės laikas, priimami ir siunčiami patirtinimai
apie gautus duomenis, atliekama gautų paketų ir jų eiliškumo kontrolė. Jei
paketai dubliuojasi, jis šalina nereikalingas kopijas, be to, derina
buferizaciją. Visa pasikeitimo tarnybinėmis žinutėmis ir pirminio ryšio
užmezgimo per internetą operacija vyksta TCP protokolu, nes jis garantuoja
patikimą sujungimą ir duomenų perdavimą. Tuo tarpu garso informacija turi
būti perduodama greitai, ir bet koks bandymas kompensuoti prarastus paketus
dar labiau vėlintų jų pristatymą. Todėl, sudarius loginį ryšio kanalą,
duomenys tarp dviejų terminalų perduodami UDP ( User Datagram Protokol )
vartotojo duomenų protokolu. Tai efektyvus, bet nepatikimas duomenų
perdavimo protokolas. Pagrindinis jo privalumas tas, kad jis nereikalauja
perduotos informacijos gavimo patvirtinimo, todėl gali atlikti realaus
laiko transportinio protokolo RTP ( Real Time Transport Protokol ) ir RTCP
( RReal Time Control Protokol ) realaus laiko kontrolės protokolo funkcijas.
[pic]
14. pav. Ryšio sudarymo procedūra, kai terminalai registruoti skirtinguose
pralaidiniuose suderintuvuose
IP telefonijai būdingos problemos panašios į tradicinės telefonijos
problemas ( aido nutildymas ir pan. ), tačiau yra ir visiškai specifinių
kylančių dėl technologijos ypatybių. Viena pagrindinių problemų, gerokai
gadinančių pokalbio kokybę, yra balso vėlinimas tinklų sąsajose ir
transportavimo metu. Tai priklauso nuo daugelio faktorių – nuo to, kokia
duomenų perdavimo tinklu sparta, koks naudojamas balso kodavimo algoritmas.
Telefono linijose vėlinimas paprastai neviršija 150 ms. Tinklų sąsajoje
signalas nors ir trumpam, bet sustabdomas. Tuo metu jis verčiamas
skaitmeniniu, apdorojamas garso kodavimo įtaisu, ir skaidomas į paketus.
Antrą kartą šis veiksmas atliekamas adresato terminale jau atvirkštine
tvarka. Šio proceso trukmė priklauso nuo aparatūros, tačiau vėlinimo
efektas, nors ir nežymus, išlieka visada. Antroji vėlinimo sritis yra
duomenų perdavimo tinklas. Duomenys, buferizuojami prieš perduodant tinklu,
kurį laiką užtrunka tinkle, keliaudami paskirtais keliais iki adresato.
Galiniame taške jie vėl kaupiami buferyje, nustatomas jų eiliškumas. Po to
jie vėl tinklinėje sąsajoje dekoduojami ir verčiami signalais. Tinkle
vėlinimas priklauso dar ir nuo maršrutizavimo algoritmų.
Be to, vėlinimas sukelia dar ir papildomų nepageidaujamų pasekmių.
Jei vėlinimas siekia 50 ms, gali atsirasti aidas. Ši problema nėra būdinga
vien tik IP telefonijai, ji pasitaiko ir tradicinėje telefonijoje. IP
telefonijjoje ji sprendžiama naudojant papildomus skaitmeninius filtrus
tinklų sąsajoje. Panaši
problema, kurią gali sukelti vienpusis vėlinimas,
didesnis nei 250 ms yra pašnekovo „užlipimas“ ant kito kalbos.
IP telefonijoje garso kokybę blogina prarasti paketai. Siekiant
išvengti vėlinimo, balso duomenims perduoti internetu naudojamas UDP
protokolas. Po tam tikro, neilgo, kaupimo buferyje paketai tinklų sąsajoje
dekoduojami ir verčiami į garsinį signalą, kartais net nelaukiant trūkstamų
paketų. Jei dingusių paketų skaičius nėra didelis, tai garso kodavimo
įtaisas vienu ar kitu algoritmu gali kompensuoti prarastus duomenis. Tačiau
kai vėlinimas didesnis, balse atsiranda pauzių ar iškraipymų. Kai kurie
gamintojai, norėdami priartinti IP telefoniją prie tradicinės tinklų
sąsajos koduoja valdančiąją skaitmeninio telefono toninę signalizaciją.
