IP-ТЕЛЕФОНИЯ

IT News

🕛 10.01.2007, 13:40

Технология IP-телефонии (Voice over Internet Protocol - VoIP) представляет возможность передачи телефонных вызовов по сети Интернет, т. е. является технологией доставки речевого трафика в режиме реального времени. Осуществляется это по сетям передачи данных с помощью транспортных механизмов, оперирующих пакетами. Основное преимущество технологии состоит в том, что ее применение позволяет не только снизить расходы, но и совместить в одной сети передачу голоса и данных. Используемые при этом алгоритмы сжатия информации значительно уменьшают ее объем, и тем самым более эффективно используется полоса пропускания.
В IP - телефонии применяются две базовые схемы связи. Первая из них предусматривает, что все необходимые программно-аппаратные средства, производящие оцифровку, сжатие, пакетизацию и воспроизведение аудио сигнала, должно быть установлены на персональных компьютерах. В этом случае для общения абонентов требуется не телефонные аппараты, а наушники с микрофоном. Для установки связи нужны только IP-адреса компьютеров абонентов.
При второй схеме связи пользователь звонит по обычному телефонному аппарату, а для связи ТфОП и Интернетом используется специальное оборудование - телефонный шлюз (Internet Telephony Gateway). Это оборудование преобразует аналоговую форму информации в цифровую, организует из нее последовательность пакетов в формате Интернета, передает их в сеть, а также принимает обратные пакеты, преобразую их в аналоговую форму. Кроме того, телефонный шлюз обеспечивает реализацию интерфейса с ТфОП, генерацию сигналов абонентской сигнализации, соединение и разъединение абонентов.
В IP-телефонии важнейшее значение приобретает высоконадежное соединение, способное поддерживать передачу речи в режиме реального времени. Это значит, что передача от абонента к абоненту должна происходить с минимальными задержками.
Современные телефонные системы применяют цифровую передачу и коммутацию. Между тем известно, что абонентские линии, как правило, аналоговые. Следовательно, здесь необходимо соответствующее преобразование сигналов. Обычно оно производится на местной телефонной станции, но эту функцию может выполнять и служба, находящаяся ближе к пользователю, например, если цифровая передача используется в сети локального доступа.
Передача по телефонной линии базируется на простом оцифровывании речи с применением стандартов разработанных в 60-х годах. Для речевого сигнала в полосе от 300 Гц до 3,1 кГц применяется дискретизация со скоростью 8000 отсчетов в секунду и 8-битовое кодирование каждого отсчета. Таким образом, каждый речевой канал требует 64 кбит/с. Тридцать таких речевых каналов объединяются с каналами кадровой синхронизации и сигнализации, образуя стандартный цифровой поток 2048 кбит/с, который обычно называю 2 Мбит потоком, или Е1.
Задержки передачи в существующей ТфОП очень малы, при этом возникают они в основном при сжатии речи и использовании спутниковых линий. Если задержки превышают 400 мс, это заметно ухудшает качество звука.
Разработка мощных методов сжатия речи уменьшает требуемую частотную полосу. Это существенно для систем, где стоимость полосы частот весьма высока, например, в сотовой радиосвязи. Кроме того, нет надобности передавать сигнал во время речевых пауз, когда один абонент слушает другого. Скорость передачи 5 кбит/с обеспечивает такое же качество речи, как и стандартные цифровые линии при общей скорости около 2,5 кбит/с с учетом интервалов молчания. Применяемые алгоритмы сжатия основаны на дискретизации и сравнении соседних отсчетов речи, поэтому вводится некоторая задержка. Для лучшего распознавания речи требуется также эффективное эхоподавление. Использование пакетной передачи, такое как IP-передача, идеально для переноса речи в этой форме при условии, что в обработку включается ряд особенностей.
Общую задержку передачи между абонентами следует поддерживать в -определенных пределах. Необходимо также минимизировать колебания задержек, иначе качество воссоздаваемой речи будет ухудшаться. Задержку обработки при сжатии речи нужно учитывать в общей задержке передачи. Требуется принимать специальные меры для служб передачи данных в полосе тональных частот, например, в отношении модемного или факсимильного трафика, так как алгоритмы сжатия речи плохо подходят для обработки этих сигналов. Любое, даже незначительное нарушение в передаче неизбежно ощущается на приемной стороне, приводит к искажению передаваемой информации.
Однако, поскольку речь идет о системе передачи данных, сигналы упомянутых выше служб могут быть переданы и более подходящим способом. Здесь также нужны специальные меры для того, чтобы обеспечить высококачественную передачу любых необходимых сигналов фиксированных частот. Главным образом это качается сигналов тонового набора номера DTMF от абонентского телефона. Даже если сейчас эти сигналы не используются при наборе номера, то со временем они смогут часто применяться, когда будут задействованы автоматические системы обработки вызова.
Сеть Интернет создавалась в расчете на пакетную передачу данных между компьютерами, где не так важны задержки при передаче и относительные задержки между пакетами. Поскольку работа компьютеров основана на внутренней обработке в соответствии с механизмами очередей, то они могут обрабатывать пакеты при их поступлении. Отличаются и механизмы маршрутизации в ТфОП и в Интернете. Таким образом, отличия имеются и в том, как пакеты передаются и как они маршрутизируются. Эти обстоятельства должны учитываться, когда рассматривается вопрос, как использовать Интернет для речевых услуг. Следует помнить, что сеть спроектирована для систем данных. Например, если в e-mail требуется несколько часов на доставку информации, то это вполне приемлемо для получателя.
При решении проблем, связанных с передачей речи, в Интернете принята стратегия предоставления услуг с разным качеством (Grades of Serice), в соответствии с которым определенные пакеты (в данном случае те, которые связаны с передачей речи) обрабатываются в приоритетном порядке. За это, естественно, пользователям Интернета придется вносить дополнительную плату.
Интернет представляет собой неопределенную массу используемого оборудования, увеличение которой будет продолжаться. Для распространения новых услуг в настоящее время уже разрабатываются стандарты, но прогресс все же будет связан с модернизацией оборудования его поставщиков. Например, спецификации для кабелей модемов включают в себя детальные требования на уровни качества услуг (Quality of Service -QoS). Разрабатываются также средства, которые позволят операторам измерять действительные уровни обслуживания. Здесь следует отметить, что требования к повышению его качества связаны с дальнейшим развитием Интернета. Ужесточаются они с появлением специального оборудования для контроля качества связи. Уже разработан монитор, позволяющий следить за использованием ресурсов сети (в случае, если это делают несколько провайдеров). На рынке оборудования появились и средства трафика и его перераспределения между волоконно-оптическими трактами.
Большинство пользователей IP-телефонии известно, например, такое ее приложение, как предоставление междугородней и международной телефонной связи. Предполагается, что в дальнейшем будет возрастать популярность и других приложений, в частности такого, которое позволит абонентам принимать телефонные вызовы во время работы в Интернете. При поступлении вызова на занятый номер АТС переадресует его на шлюз IP-телефонии, которая доведет вызов до абонента по IP-сети, а специальное ПО сообщит ему об этом. Абонент в этом случае решает сам, отвечать ему на звонок или нет. Для повсеместного применения подобной услуги в России необходимо решить одну проблему, но она довольно серьезна: все оконечные станции должны поддерживать функцию переадресации вызова.
По материалам журанала "Радио"