Важное об IP телефонии.

Еще не так давно сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети  с коммутацией пакетов (IP-сети передачи данных) существовали практически независимо друг от друга и использовались для различных целей. Телефонные сети использовались для передачи голосовой информации, а IP-сети - для передачи данных. Определенной вехой в истории телекоммуникаций и Интернета является IP-телефония, позволившая передавать "голос" поверх получивших уже значительное распространение IP-сетей. IP-телефония дала возможность общения не только пользователям Интернета. С помощью специальных устройств - шлюзов (gateway) она также объединила телефонные сети и сети передачи данных.

Пять причин использовать IP-телефонию

С помощью IP-телефонии вы сможете:

1. Сократить расходы на междугородные и международные переговоры. Один из наиболее распространенных вариантов использования IP-телефонии. Связь через IP получается дешевле по ряду причин. Во-первых, в IP-телефонии используются широко распространенные (и дешевые) сети с коммутацией пакетов [1] , (в отличие от более дорогостоящих сетей с коммутацией каналов, применяемых в традиционной телефонии). Во-вторых, благодаря использованию голосовых кодеков (вокодеров, voice coders) достигается существенное сжатие речевой информации. Так, при передаче голосового потока в системах цифровой телефонии [2] требуется канал 64 кБит/с (ISDN). В системах IP-телефонии, при использовании наиболее популярных на сегодняшний день кодеков, требуется гораздо меньшая пропускная способность (6-13 кБит/с).

Можно выделить два наиболее популярных варианта подключения к провайдерам междугородной и международной телефонии:

  • Через ТФОП (Телефонная сеть Общего Пользования) - при подключении пользователь набирает "городской" номер сервера IP-телефонии провайдера, проходит аутентификацию (по pin-коду) и набирает нужный ему номер. Чтобы пользоваться IP-телефонией по этой схеме, достаточно иметь обычный городской номер.
  • С помощью специальных "шлюзов" - в этом случае пользователь приобретает специальное устройство - шлюз IP-телефонии, с помощью которого получает возможность совершать звонки без использования ТФОП (через интернет-канал, предоставляемый провайдером). В место шлюзов также можно применять программные (в том числе и бесплатные) и аппаратные IP-телефоны.

2. Построить корпоративную телефонную сеть. В данном случае для ведения телефонных разговоров в рамках предприятия используется внутренняя IP-сеть [3]. Однако в минимальном варианте такие системы используются достаточно редко [4] и как правило, корпоративные системы IP-телефонии также решают следующие задачи:

  • обеспечение "мобильности" внутренних пользователей;
  • организация связи между географически отдаленными филиалами;
  • объединение телефонной емкости филиалов в единый номерной план;
  • организация аудио- и видеоконференций;
  • построение центров обработки вызовов (call-центров).

Данное направление систем IP-телефонии очень хорошо развито производителями оборудования. Наиболее известными поставщиками являются такие компании как, Cisco Systems, Avaya, Nortel Networks.

3. Получить дополнительные возможности, не свойственные обычным телефонным сетям: сlick2Dial - возможность совершить звонок (например, менеджеру продаж или в службу тех. поддержки) прямо с веб-сайта компании, голосовые авто-информаторы на основе IVR (Interactive Voice Response), аудио- и видеоконференций, голосовую почту и историю пропущенных звонков через web, определение присутствия абонента в сети и т. д.

4. Обеспечить "дешевую связь" в пределах зон Wi-Fi. Пользователь, находящийся в пределах беспроводной точки доступа 802.11 может применять VOIP (вместо сотовой связи) [5] .

5. Организовать сеансы аудиосвязи или связи типа точка-точка через Интернет. Используя стандартное оборудование IP-телефонии, можно организовать сеанс связи между пользователями Интернет (например, c использованием Microsoft NetMeeting) или соединить несколько географически отдаленных филиалов.

Протоколы IP-телефонии

На данный момент существует несколько стандартизованных протоколов, на базе которых строятся системы IP-телефонии. Рассмотрим некоторые из них более подробно.

Протокол H.323

Автором данного стандарта является организация ITU-T (International Telecommunication Union). Существует несколько версий стандарта H323. Первая была выпущена в 1996 году. Последующие являются эволюционным развитием (большая гибкость, масштабируемость и надежность). Последняя на данный момент версия 4 появилась в 2000 году. На данный момент протокол H.323 является стандартом де-факто для междугородной и международной телефонии. Если вы захотите воспользоваться предложением одного из транснациональных операторов IP-телефонии, то придется обратить внимание именно на H.323. Стандарт определяет базовую архитектуру сети передачи мультимедиаданных:

Рисунок 1. Возможная структура H323-сети

 

К числу объектов стандарта H.323 относятся:

  • Терминал (Terminal).
  • Шлюз (Gataway).
  • Устройство управления конференциями (Multipoint Control Unit - MCU).
  • Привратник (GateKeeper).

Терминал

Конечное H.323-устройство пользователя. Может быть как программным (приложение на компьютере), так и аппаратным (телефонный аппарат). Терминалам могут назначаться один или несколько псевдонимов (номера телефонов, названия).

Шлюз

Устройство, предназначенное для сопряжения разнородных сетей. Так, рекомендации ITU-T содержат информацию по сопряжению H.323-устройств с устройствами сетей ISDN, ATM и ТФОП.

Привратник

Основной управляющий [6] элемент сети H.323, координирующий и контролирующий работу всех ее устройств. К его задачам относятся:

  • аутентификация;
  • авторизация;
  • разрешение имен;
  • управление пропускной способностью, используемой H.323-устройствами.

Как правило, сеть H.323 разбивается на "зоны", в каждой из которых присутствует привратник, управляющий вверенными ему устройствами. Для обеспечения большей надежности одну "зону" могут обслуживать несколько привратников, тогда один из них называется "главным", а остальные - "альтернативными". Помимо управления и централизованного разрешения имен абонентов, привратники также могут предоставлять дополнительные возможности, например, выполнять функции прокси-сервера для сигнальных и медиаданных.

MCU [7]

Предназначено для организации конференций с числом участников более 3. Оно координирует передачу управляющей (и опционально мультимедийной) информации между участниками конференций. Работу с устройствами H323 мы рассмотрим на примере привратника GNU GateKeeper и открытых программных телефонов.

Протокол SIP

SIP - Session Initiation Protocol (протокол управления сессиями) - используется для создания, изменения и разрыва "сессий" между одним или несколькими участниками. Понятие "сессии" в протоколе SIP достаточно широкое. Под "сессией" могут подразумеваться не только телефонные звонки, но и передача данных, конференции, децентрализованные игры и т. д.

SIP регламентирует только процедуру установки соединения между устройствами, поэтому обычно наряду с SIP используется протокол передачи информации. В случае IP-телефонии в качестве таких протоколов выступают RTP [8] и SDP [9] .

Разработкой протокола SIP занимался комитет MMUSIC [10] организации IETF, поэтому в отличие от протокола H.323 (разработанного телефонистами из ITU-T) протокол SIP является более интернет-ориентированным и предназначен для предоставления несколько других (по сравнению с H.323) услуг.

Ключевые возможности протокола SIP:

  • Мультимедийность.
  • Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться без ограничений в пределах сети, поэтому услуги связи должны предоставляться им в любом месте этой сети. Пользователю присваивается уникальный идентификатор, а сеть предоставляет ему услуги связи вне зависимости от того, где он находится.
  • Масштабируемость сети. Она характеризуется в первую очередь возможностью увеличения количества элементов сети при её расширении. Серверная структура сети, построенной на базе протокола SIP, в полной мере отвечает этому требованию.
  • Открытость и простота. По убеждению авторов и специалистов, SIP позволит наполнить решения и продукты новыми сервисами и возможностями. Что касается простоты, то достаточно сказать, что все используемые в SIP сообщения имеют текстовый формат и поддерживают вложение любых типов данных. Поэтому голосовое соединение может сопровождаться обменом данными между приложениями. Так, разговор по протоколу SIP свободно дополняется передачей данных от одного абонента другому, например, электронной визитки, цифровых фотографий или даже файла MP3.
  • Клиент-серверная архитектура.
  • Возможность реакции на события. Так, клиент может "подписаться" на определенное событие (например, обновление статуса пользователя), и как только оно наступит, сервер вышлет соответствующее обновление.

Протокол SIP во многом схож с широко используемым протоколом HTTP, который также можно считать сигнальным (клиенты запрашивают у сервера нужные им документы). При установке соединения параметры сессии описываются в соответствии с SDP и вместе с заголовками протокола SIP передаются клиенту. Коды ответов протокола SIP также очень похожи на стандартные коды протокола HTTP. В случае удачного ответа клиенту посылается код 200, адрес не найден (404), ошибка авторизации (403) и др.

Клиенты SIP-сети идентифицируются по универсальным идентификаторам SIP-URI, внешне похожим на адреса электронной почты: например sip: 111@mail.ru. Таким образом, имя клиента SIP состоит из персональной части (до знака @), идентифицирующей пользователя, и доменной части (после @), определяющей, например, организацию. В качестве доменной части возможно использование DNS-имени.

Протокол SIP выделяет следующие типы объектов сети:

  • Агенты.
  • Серверы регистрации.
  • Серверы перенаправления.
  • Прокси-серверы.

Агенты

Под агентами подразумеваются конечные устройства пользователя (телефоны, программные телефоны, мобильные телефоны, наладонные компьютеры, шлюзы в ТФОП, системы голосовых меню и т. д.)

В составе агентов выделяются две логические составляющие:

  • агент-клиент (UAC - user agent client) - посылает запросы и получает ответы;
  • агент-сервер (UAS - user agent server) - принимает запросы и посылает ответы.

Рисунок 2. Взаимодействие UAC и UAS

Ввиду того, что большинству устройств необходимо как передавать, так и принимать данные, в реальных устройствах присутствует как UAC, так и UAS [11] .

Прокси-серверы

Являются неотъемлемой частью SIP-сети, отвечают за маршрутизацию сообщений, а также аутентификацию и авторизацию пользователей. В стандарте определяется два типа SIP-прокси-серверов:

  • Без учета состояния (stateless). Такие серверы не отслеживают состояния SIP-сессий и передают сообщения, используя внутренние правила маршрутизации. Их основное применение - распределение нагрузки и маршрутизация. Open Source-примером stateless SIP-прокси-сервера является SER [12] (SIP Express Router).