Розділ 2. Мережеві аспекти IP-телефонії
2.1 Три основні сценарії IP-телефонії
Матеріал попередньої глави дал у першому наближенні відповідь на питання: що таке IP-телефонія? Перш ніж обговорити більш детально різні підходи до архітектури, протоколів і варіантами побудови систем і устаткування, корисно звернути увагу на інше питання: для чого потрібна IP-телефонія? Як відповідь на це питання розглянемо три найбільш часто використовуваних сценарію IP-телефонії:
- «комп'ютер-комп'ютер»;
- «комп'ютер-телефон»;
- «телефон-телефон».
Сценарій «комп'ютер-комп'ютер» реалізується на базі стандартних комп'ютерів, оснащених засобами мультимедіа і підключених до мережі Інтернет.
Компоненти моделі IP-телефонії за сценарієм «комп'ютер-комп'ютер» показані на рис. 2.1. У цьому сценарії аналогові мовні сигнали від мікрофона абонента А перетворяться в цифрову форму з допомогою аналого-цифрового перетворювача (АЦП), зазвичай при 8000 відліків / с, 8 бітів / відлік, у результаті - 64 Кбіт / с. Відліки мовних даних в цифровій формі потім стискаються кодований пристроєм для скорочення потрібної для їх передачі смуги у відношенні 4:1, 8:1 або 10:1. Алгоритми стиснення мови докладно розглядаються в наступному розділі. Вихідні дані після стиснення формуються в пакети, до яких додаються заголовки протоколів, після чого пакети передаються через IP-мережу в систему IP-телефонії, обслуговує абонента Б. Коли пакети приймаються системою абонента Б, заголовки протоколу видаляються, а стислі мовні дані надходять у пристрій , розгортає їх у первісну форму, після чого мовні дані знову перетворюються на аналогову форму за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) і потрапляють в телефон абонента Б. Для звичайного з'єднання між двома абонентами системи IP-телефонії на кожному кінці одночасно реалізують як функції передачі , так і функції прийому. Під IP-мережею, що на рис. 2.1, мається на увазі або глобальна мережа Інтернет, або корпоративна мережа підприємства Intranet.
Рис. 1.1. Сценарій IP-телефонії "комп'ютер-комп'ютер"
Для підтримки сценарію «комп'ютер - комп'ютер» постачальнику послуг Інтернет бажано мати окремий сервер (воротар), що перетворює імена користувачів в динамічні IP-адреси. Сам сценарій орієнтований на користувача, яким мережа потрібна, в основному, для передачі даних, а програмне забезпечення IP-телефонії потрібно лише іноді для розмов з колегами. Ефективне використання телефонного зв'язку за сценарієм «комп'ютер-комп'ютер» зазвичай пов'язане з підвищенням продуктивності роботи великих компаній, наприклад, при організації віртуальної презентації в корпоративній мережі з можливістю не тільки бачити документи на Web-сервері, а й обговорювати їх зміст за допомогою IP-телефону . При цьому між двома IP-мережами можуть використовуватися елементи ТфОП, а ідентифікація викликається боку може здійснюватися як на основі Е.164, так і на основі IP-адресації. Найбільш поширеним програмним забезпеченням для цих цілей є пакет Microsoft NetMeeting, доступний для безкоштовного завантаження з сайту Microsoft.
Розглянемо представлений на рис. 2.1 сценарій встановлення з'єднання «комп'ютер-комп'ютер» більш докладно.
Для проведення телефонних розмов один з одним абоненти А і Б повинні мати доступ до Інтернет або до іншої мережі з протоколом IP. Припустимо, що така IP-мережа існує, і обидва абонента підключені до неї. Розглянемо можливий алгоритм організації зв'язку між цими абонентами.
1. Абонент А запускає свій додаток IP-телефонії, що підтримує протокол Н.323.
2. Абонент Б вже заздалегідь запустив свій додаток IP-телефонії, що підтримує протокол Н.323.
3. Абонент А чи знає доменне ім'я абонента У елемент системи імен доменів - Domain Name System (DNS), вводить це ім'я в розділ «кому подзвонити» у своєму додатку IP-телефонії і натискає кнопку Return.
4. Додаток IP-телефонії звертається до DNS-сервера (який в даному прикладі реалізований безпосередньо в персональному комп'ютері абонента А) для того, щоб перетворити доменне ім'я абонента Б в IP-адресу.
5. Сервер DNS повертає IP-адреса абонента Б.
6. Додаток IP-телефонії абонента А одержує IP-адреса абонента Б і відправляє йому сигнальне повідомлення Н.225 Setup.
7. При отриманні повідомлення Н.225 Setup додаток абонента Б сигналізує йому про вхідний дзвінок.
8. Абонент Б приймає виклик і додаток IP-телефонії відправляє повідомлення у відповідь Н.225 Connect.
9. Додаток IP-телефонії в абонента А починає взаємодія з додатком у абонента Б відповідно до рекомендації Н.245.
10. Після закінчення взаємодії по протоколу Н.245 і відкриття логічних каналів абоненти А і Б можуть розмовляти один з одним через IP-мережу.
Незважаючи на навмисну простоту викладу, розглянутий приклад досить складний, що зумовлено складністю технології IP-телефонії. У цьому прикладі не показані всі кроки і опущені дуже суттєві деталі, які необхідні постачальнику послуг для розгортання мережі IP-телефонії. Про всі ці більш складних моментах буде сказано в розділах 5-11 даної книги, а тут зробимо ще одне спрощення.
Сам характер сценарію «комп'ютер-комп'ютер» на рис. 2.1 обумовлює зосередження всіх необхідних функцій IP-телефонії в персональному комп'ютері або іншому аналогічному пристрої кінцевого користувача. При описі інших сценаріїв у цій главі замість громіздкого зображення компонентів кінцевого пристрою буде наводиться тільки спрощене зображення терміналу IP-телефонії. Таким аналогом рис. 2.1 є спрощене уявлення того ж сценарію на рис. 2.2. До детального розгляду процедур аналогово-цифрового і цифро-аналогового перетворення, стиснення, пакетізаціі та ін ми повернемося в наступному розділі.
Рис. 1.1. Спрощений сценарій IP-телефонії "комп'ютер-комп'ютер" (аналог рис.2.1)
Заміна зображень має і більш глибокий зміст. Назва сценарію «комп'ютер - комп'ютер» аж ніяк не означає, що в розпорядженні користувача обов'язково повинен бути стандартний PC з мікрофоном і колонками, як це представлено на рис. 2.1. Головною вимогою для такої схеми є те, що обидва користувачі повинні мати підключені до мережі персональні комп'ютери. І ці PC повинні бути завжди включені, під'єднані до мережі і мати у занедбаному вигляді програмне забезпечення IP-телефонії для прийому вхідних дзвінків. При всьому цьому повинна бути повна сумісність між програмно-апаратними засобами IP-телефонії, отриманими від різних постачальників, тобто користувачі, що бажають розмовляти один з одним, повинні мати ідентичне програмне забезпечення, наприклад, реалізує протокол Н.323.
Беручи до уваги ці обставини, під назвою «комп'ютер» у всіх сценаріях ми будемо розуміти термінал користувача, включений в IP-мережу, а під назвою «телефон» - термінал користувача, включений в мережу комутації каналів будь-якого типу: ТфОП, ISDN або GSM.
І ще одне, більш суттєве зауваження. До цих пір в обговоренні сценарію «комп'ютер - комп'ютер» на рис. 2.1 та 2.2 слід було, що обидва користувачі включені в одну й ту ж IP-мережу (Інтернет, Інтранет або іншу мережу з протоколом IP). У рамках проекту TIPHON, якому присвячено наступний параграф цієї глави, розглядається інша, більш складна модифікація сценарію «комп'ютер - комп'ютер». Ця модифікація, представлена на рис. 2.3, передбачає організацію зв'язку між абонентами IP-мережі з урахуванням того, що виклик транзитом проходить через мережу комутації каналів (СКК). Зауважимо, що на цьому і на наступних малюнках як СКК виступає телефонна мережа загального користування (ТФОП), хоча викладені в цьому розділі матеріали справедливі для ISDN, GSM і ін.
Рис. 1.1. Спрощений сценарій IP-телефонії "комп'ютер-комп'ютер". З'єднання користувачів IP-мереж через транзитну СКК
Наступний сценарій - «телефон-комп'ютер» - знаходить застосування в різного роду довідково-інформаційних службах Інтернет, у службах збуту товарів або в службах технічної підтримки. Користувач, який підключився до cepвepy WWW якої-небудь компанії, має можливість звернутися до оператора довідкової служби. Цей сценарій в найближчі кілька років буде, по всій вірогідності, більш активно затребуваний діловим сектором. Компанії будуть використовувати дану технологію для нарощування своїх WеЬ - сторінок (і своєї присутності у всесвітній павутині). Користувачі комп'ютерів зможуть переглядати в «реальному часі» каталоги, майже миттєво замовляти товари та отримувати безліч інших послуг. Це цілком відповідає стилю життя сучасних споживачів, пов'язаному з потребою в додаткових зручностях і економії часу. Вже сьогодні усвідомлюються всі вигоди і зручності централізованого придбання предметів широкого вжитку (наприклад, компакт-дисків, книг, програмного забезпечення і т. д.) і вже звично відбуваються операції електронної комерції.
У рамках проекту TIPHON розглядаються дві модифікації цього сценарію IP-телефонії:
- від комп'ютера (користувача IP-мережі) до телефону (абоненту ТМЗК), зокрема, у зв'язку з наданням користувачам IP-мереж доступу до телефонних послуг, в тому числі, до довідково-інформаційних послуг та до послуг Інтелектуальної мережі;
- від абонента ТМЗК до користувача IP-мережі з ідентифікацією викликається сторони на основі нумерації за Е.164 або IP-адресації.
Проект TIPHON заслуговує більш пильної уваги, і вже було обіцяно присвятити йому цілком наступний параграф цієї глави.
У першій із згаданих модифікацій сценарію «комп'ютер-телефон» з'єднання встановлюється між користувачем IP-мережі і користувачем мережі комутації каналів (мал. 2.4). Передбачається, що встановлення з'єднання ініціює користувач IP-мережі.
Рис. 1.1. Виклик абонента ТМЗК користувачем IP-мережі за сценарієм "комп'ютер - телефон"
Шлюз (GW) для взаємодії мереж ТфОП і IP може бути реалізований в окремому пристрої або інтегрований в існуюче обладнання ТфОП або IP-мережі. Показана на малюнку мережа СКК може бути корпоративною мережею або мережею загального користування.
У відповідності з другою модифікацією сценарію «комп'ютер-телефон» з'єднання встановлюється між користувачем IP-мережі та абонентом ТМЗК, але ініціює його створення абонент ТфОП (рис. 2.5).
Рис. 1.1. Користувача IP-мережі викликає абонент ТФОП за сценарієм "комп'ютер - телефон"
Розглянемо трохи докладніше приклад представленої на рис. 2.5 спрощеної архітектури системи IP-телефонії за сценарієм «телефон-комп'ютер». При спробі викликати довідково-інформаційну службу, використовуючи послуги пакетної телефонії і звичайний телефон, на початковій фазі абонент А викликає довколишній шлюз IP-телефонії. Від шлюзу до абонента А надходить запит ввести номер, до якого має бути спрямований виклик (наприклад, номер служби), та особистий ідентифікаційний номер (PIN) для аутентифікації і подальшого нарахування плати, якщо це служба, виклик якої оплачується викликає абонентом. Грунтуючись на викликається номері, шлюз визначає найбільш доступний шлях до даної службі. Крім того, шлюз активізує свої функції кодування і пакетізаціі мови, встановлює контакт зі службою, веде моніторинг процесу обслуговування виклику і приймає інформацію про стани цього процесу (наприклад, зайнятість, зробити телефонний дзвінок, роз'єднання і т.п.) від вихідної сторони через протокол управління та сигналізації. Роз'єднання з будь-якого боку передається протилежній стороні за протоколом сигналізації і викликає завершення встановлених з'єднань і звільнення ресурсів шлюзу для обслуговування наступного виклику.
Для організації з'єднань від служби до абонентів (рис. 2.4) використовується аналогічна процедура. Популярними програмними продуктами для цього варіанту сценарію IP-телефонії «комп'ютер-телефон» є IDT Net2Phone і DotDialer, організуючі виклики до звичайних абонентським телефонним апаратам в будь-якій точці світу.
Ефективність поєднання послуг передачі мови та даних є основним стимулом використання IP-телефонії за сценаріями «комп'ютер-комп'ютер» і «комп'ютер-телефон», не завдаючи при цьому ніякої шкоди інтересам операторів традиційних телефонних мереж.
Сценарій «телефон-телефон» значною мірою відрізняється від інших сценаріїв IP-телефонії своєю соціальною значимістю, оскільки метою його застосування є надання звичайним абонентам ТфОП альтернативної можливості міжміського та міжнародного телефонного зв'язку. У цьому режимі сучасна технологія IP-телефонії надає віртуальну телефонну лінію через IP-доступ.
Як правило, обслуговування викликів за таким сценарієм IP-телефонії виглядає наступним чином. Постачальник послуг IP-телефонії підключає свій шлюз до комутаційного вузлу або станції ТфОП, а по мережі Інтернет або по виділеному каналу з'єднується з аналогічним шлюзом, що перебувають в іншому місті або іншій країні.
Типова послуга IP-телефонії за сценарієм «телефон-телефон» використовує стандартний телефон в якості інтерфейсу користувача, а замість міжміського компонента ТфОП використовує або приватну IP-сеть/lntranet, або мережу Інтернет. Завдяки маршрутизації телефонного трафіку за IP-мережі стало можливим обходити мережі загального користування і, відповідно, не платити за міжміську / міжнародний зв'язок операторам цих мереж.
Слід зазначити, що сама ідея використовувати альтернативні транспортні механізми для обходу мережі ТфОП не є новою. Досить згадати статистичні мультиплексори, передачу мови по мережі Frame Relay або обладнання передачі мови по мережі ATM.
Як показано на рис. 2.6, постачальники послуг IP-телефонії надають послуги «телефон-телефон» шляхом встановлення шлюзів IP-телефонії на вході і виході IP-мереж. Абоненти підключаються до шлюзу постачальника через ТфОП, набираючи спеціальний номер доступу. Абонент отримує доступ до шлюзу, використовуючи персональний ідентифікаційний номер (PIN) чи послугу ідентифікації номера абонента (Calling Line Identification). Після цього шлюз просить ввести телефонний номер абонента, що викликається, аналізує цей номер і визначає, який шлюз має кращий доступ до потрібного телефону. Як тільки між вхідним і вихідним шлюзами встановлюється контакт, подальше встановлення з'єднання до викликуваного абоненту виконується вихідним шлюзом через його місцеву телефонну мережу.
Повна вартість такого зв'язку буде складатися для користувача з розцінок ТфОП на зв'язок з вхідним шлюзом, розцінок Інтернет-провайдера на транспортування і розцінок віддаленої ТфОП на зв'язок вихідного шлюзу з викликаним абонентом.
Рис. 1.1. З'єднання абонентів ТМЗК через транзитну IP-мережу за сценарієм "телефон-телефон"
Одним з алгоритмів організації зв'язку за сценарієм «телефон-телефон» є випуск постачальником послуги своїх телефонних карток. Маючи таку карту, користувач, який бажає подзвонити в інше місто, набирає номер даного постачальника послуги, а потім в режимі донабору вводить свій ідентифікаційний номер і PIN-код, зазначений на карті. Після процедури аутентифікації він набирає телефонний номер адресата.
Можливі й інші алгоритми реалізації цього сценарію: замість телефонної картки може використовуватися інформація про альтернативний рахунку. Рахунок для оплати може бути висланий абоненту і після розмови, аналогічно тому, як це робиться при міжміському сполученні в ТФОП.
Розглянуті вище сценарії зведені у таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 Варіанти міжмережевого взаємодії
| ÊÎÌÏ'ÞÒÅÐ-ÊÎÌÏ'ÞÒÅÐ | ²Ð | ²Ð | ²Ð | Ðèñ 2.1 ³ 2.2 |
| ²Ð | ÒôÎÏ | ²Ð | Ðèñ. 2.3 | |
| ÊÎÌÏ'ÞÒÅÐ-ÒÅËÅÔÎÍ | ²Ð | ÒôÎÏ | ÒôÎÏ | Ðèñ. 2.5 |
| ÒôÎÏ | ²Ð | ²Ð | Ðèñ. 2.4 | |
| ÒôÎÏ | ÒôÎÏ | ²Ð | Ðèñ. 2.4 | |
| ²Ð | ²Ð | ÒôÎÏ | Ðèñ. 2.5 | |
| ÒÅËÅÔÎÍ-ÒÅËÅÔÎÍ | ÒôÎÏ | ²Ð | ÒôÎÏ | Ðèñ 2.6 |
| ÒôÎÏ | ÒôÎÏ | ÒôÎÏ | Ðèñ. 2.3 |
--Козінцев Олексій 36 гр. 04:34, 3 листопада 2010 (EET)
