Kas yra IP Telefonija ?
IP Telefonija – technologija, kuri įmanomu daro bet kokio IP (Interneto Protokolą ) tinklo ( įskaitant ir Interneto ) panaudojimąorganizacijoje, tarptautinių ir tarpmiestinių pokalbių tvarkymą bei faksųperdavimą realaus laiko režime. Kitaip tariant, IP telefonija naudoja IPtinklus ( įskaitant internetą ) užkoduotam balso bei faksimilinio ryšioperdavimui tarp dviejų vartotojų realaus laiko režime. IP Telefonija – telefono ryšio paslauga, alternatyvi fiksuotamryšiui.Tai lengviausias ir pigiausias būdas skambinti iš asmeninio kompiuterio,įprasto ar mobiliojo telefono aparato bet kurios pasaulio valstybėstelefono abonentui. Paslauga itin naudinga norint bet kurio paros metu pasikalbėti sukito miesto as net kitos šalies abonentu. Labai dažnai šia paslauga naudojasi įmonės, kurios turi daug verslopartnerių užsienyje. IP Telefonijoje naudojamas IP duomenų tinklas, kad įmonė užuotnaudojusi atskirus balso ir duomenų tinklus, galėtų naudotis bendru tinklu.Toks duomenis, balsą ir vaizdą jungiantis tinklas naudingas, nes sumažinaišlaidas, supaprastina priežiūros ir konfigūravimo procedūras ir padedalengviau integruoti toli esančius įmonės padalinius į bendrą tinklą. Naudojantis IP Telefonija tereikia turėti Interneto ryšį, programinęir garso įrangą ( jeigu norite bendrauti per kompiuterį ) arba paprastątelefoninį 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 numeriai. ➢ 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 overPacket, Voice on the net, Internetinė telefonija ar Voice over IP, trumpiaupasakius VoIP. Visą laiką nuo tada, kai pokalbius reikėdavo komutuoti rankiniu būdu,iki šiuolaikinės technikos lygio su jos sparčiomis ir didelių investicijųpareikalavusiomis skaitmeninėmis stotimis visa telekomunikacijųinfrastruktūra buvo kuriama turint galvoje vieną tikslą – komutuojamųgrandinių balso telefoniją. Iki pat aštuntojo dešimtmečio ši telefonijabuvo vienintelė ryšio rūšis, o jos veikimui reikėjo iš esmės kokiu nors
būdu, panaudojant krūvą relių ir komutatorių, sudaryti fizinę jungtį ( arbagrandinę) tarp dviejų telefono ragelių.Nebrangus duomenų perdavimas
Septintajame dešimtmetyje, pradėjus pardavinėti kompiuterius, taspats telefono tinklas buvo pradėtas naudoti ir duomenų ryšiui palaikyti,tačiau tai dar buvo daroma labai nerangiai. Vienintelė išeitis tuomet buvomodemų aptarnaujamasis tinklas. Daug metų analoginiai modemai vis sparčiauperduodavo telefono tinklais duomenis, bet juos visą laiką ribojonepakankamas dažnių juostos plotis. Tradiciškai telefono tinklai buvoorientuoti tik nuo 300 Hz iki 3600 Hz į garso dažnių diapazoną, be to,juose buvo didelis triukšmo lygis. Jeigu abonentai dar sugebėdavo užmegztidaugmaž normalius pokalbius, tai modemams tekdavo kur kas sudėtingesnėužduotis. Nuo devintojo dešimtmečio pradžios telefono tinklas palaipsniui virtoskaitmeniniu. Analoginis signalas būdavo užkoduojamas skaitmenine seka,perduodama nuo vienos telefono stoties iki kitos. Nuo telefono stoties ikivietinės kilpos ir abonentų perdavimas ir toliau buvo atliekamas dvilaideanalogine jungtimi. Visa tai veikė gana gerai, kol komutatoriai buvoapkrauti ne per dideliais duomenų srautais, t.y. tol, kol neatsiradosparčiai besiplečiantis internetas. VoIP revoliucija vis stipriau reiškiasi dėl primenančio sprogimąInternetinio ryšio plėtimosi. Dėl to vis didesnė pinigų dalis investuojamųį infrastruktūrą atitenka sparčioms paketinio duomenų perdavimotechnologijoms. Tie laikai, kai buvo stengtasi į balso ryšio tinkląsutalpinti kuo daugiau duomenų, jau praėjo. Atėjo metas prie Internetinioryšio pritaikyti patį balso ryšį.
Internetas sparčiai juda į priekį
Interneto augimas ir jo populiarumas nustebino visus, ypač tuosregionų tinklų ryšio operatorių darbuotojus, kurie planavo didinti tinklųpralaidą. Niekas nesitikėjo tokios sparčiai augančios paklausos, poreikiovis didesniam dažnių juostos pločiui ir to, kad bendras spaudimaskomutuojamų grandinių infrastruktūrai pradės labai sparčiai stiprėti. NorsInterneto pagrindą sudaro komutuojamų paketų ryšys, firmos ir atskirivartotojai buvo beveik be išimčių priversti prie jo jungtis per modemus irkomutuojamų grandinių tipo vietinio ryšio kilpas. Telekomų pralaido planuotojai rėmėsi trunkančiomis apie keletąminučių tipiškomis įprastinių telefono pokalbių trukmėmis. KadangiAmerikoje vietiniai pokalbiai buvo nemokami, atsirado nemažai Internetiniųpaslaugų tiekėjų, kurie siūlė tiek Internetinių paslaugų, “kiek sugebėsitesuvalgyti”, naršymo sesija galėdavo užtrukti valandų valandas.Pasitaikydavo vartotojų, kurie užimdavo liniją po 24 valandas per parą.Tai, švelniai tariant, darė gana neigiamą poveikį įprastinių pokalbiųtinklo prielaidai.
Naujas tinklo problemos sprendimas
vis daugiau ir daugiau žmonių jungiantis prie tinklo ši problemanuolat aštrėjo. Ji aštrėja ir toliau. Nustatyta, kad Jungtinėse AmerikosValstijose bendras Internetinių duomenų srautas viršijo balso ryšio srautusjau praėjusiais metais ( Žr. 1 pav.). Šia problemą išspręsti padeda naujaskomutuojamų paketų tinklas, kuris duomenis perduoda atskirai irnepriklausomai 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 jųprivalumas yra didesnės ryšio spartos, dažnai siekiančios1-5 Mb/s, be to, išvengiama bet kokio kontakto su tradiciniu telefonotinklu.
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 tarppašnekovų yra didesnis, ypač jeigu yra kalbama apie tarptautiniuspokalbius. Interneto tokio atstumo komponento nėra. Mokant už savoprisijungimą prie Interneto, gretimame pastate esančios svetainėsaplankymas kainuoja lygiai tiek pat, kaip ir esančios kitoje planetospusėje svetainės. Nemažai žmonių mąstė, jei tiek metų balso ryšio tinklaisperdavinėjami duomenys, tai kodėl duomenų perdavimo tinklais negalimeužmegzti balso ryšio seansų? Skatinamos naujų verslo galimybių susikūrėnaujos firmos, pasivadinusios “Voice providers” (balso ryšio tiekėjais),nors jos turėjo tik paketų perdavimui tinkančią infrastruktūrą, osujungimus atlikdavo per tradicinius telefono tinklus. Iki šiol pajamos užVoIP paslaugas, palyginus su kitomis paslaugomis, buvo nedidelės, tačiauprognozuojama kad netolimoje ateityje jos stipriai išaugs.2 pav. VoIP įrangos pardavimo augimas.
Interneto telefonijai yra sukurta ir nuolat tobulinama visiškainaujai sukurta architektūra. Kaip to buvo galima tikėtis, architektūrąsudaro daug aparatūrinės ir programinės įrangos komponentų. Šių komponentųaugančios pardavimo apimtys rodo, kaip greitai ši infrastruktūra įleidosavo šaknis ir pradeda atimti iš esamų tinklų pajamas. 2 pav. Parodo VoIPsąsajų ( gateway), atsakingų už senųjų ir naujųjų tinklų sujungimą,pardavimo dinamika. Pasak MMTA, kasmetinis VoIP sąsajų pardavimo prieaugisyra beveik 40 %.
VoIP sudedamosios dalys
sąvoką Voice over IP ( balsas per Interneto protokolą ) nurodoperdavimo mechanizmą, įgalinantį kiekvieną remiantis IP tinklu perduotibalso ryšį ir priklausomai nuo to, kokia yra tinklo konstrukcija,užtikrinti geresnę ar blogesnę ryšio kokybę. Vietiniuose LAN tinkluose šikokybė gali būti netgi geresnė nei viešuosiuose PSTN tinkluose. Tinkląperkraunant, paslaugų kokybės QoS ( Quality o Service ) užtikrinimuilemiamą reikšmę įgyja suspaudimo mechanizmas. Ryšio IP tinklaisužtikrinimui taip pat buvo sukurtas signalizavimo protokolas, primenantistokius kaip SS7 viešuosius tinklų protokolus. VoIP nurodyti keturiskirtingi 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, norskai kurių jų, pavyzdžiui, sargų galima ir atsisakyti; visi gali būtiįrengti vienoje ir toje pačioje sistemoje arba išsklaidyti keliosesistemose, esančiose skirtingose fizinėse ir geografinėse vietose ( žr. 3pa.).
Terminalai
VoIP terminalu arba klientu vadinamas komponentas, padedantisužmegzti pokalbį. Šiandien atrasime nemažai įvairių terminalų; visi jieturi tikti bent balso ryšiu, o kai kurie ir vaizdo ir papildomai duomenųryšiui. Dažniausiai naudojami terminalai yra tam tikri programiniaipaketai, pavyzdžiui, Microsoft “NetMeeting”, kurį galima naudoti savoasmeniniame kompiuteryje. Į “NetMeeting” įeina sąsaja, leidžianti kalbėtisper Internetą. Iš esmės programinė įranga yra atsakinga už pokalbio duomenųpasiuntimą į tinklą ir jų priėmimą, be to, ji leidžia užkoduoti iriškoduoti balso ryšį, todėl vietoje įprastinio telefono ragelio galimanaudoti kompiuterio mikrofoną ir garsiakalbius. Pokalbiui Internetunaudojant PSNT ir įprastinį telefoną galima naudoti virtualųjį terminalą.Tai yra instaliuojama paslaugos tiekėjo VoIP sąsajos dalyje programą, kuriatlieka 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, vaizdoarba duomenų ryšį realiu laiku. Su įvairiomis VoIP sąsajomis jie susijungiaper savo vidinį sargą ( gatekeeper) naudojamasis H.245 pokalbio valdymui,Q931 pokalbio sujungimui ir RAS užsiregistravimui. Jis gali turėti įvairiųkomponentų, pavyzdžiui, įprastinį telefono aparatą, mikrofoną, garsiakalbį,vaizdo perdavimo kamerą bei monitorių.VoIP sąsajos
VoIP idėja būtų nieko verta, jeigu IP telefonijos vartotojai negalėtųsusijungti su į įprastiniais telefonais. VoIP sąsaja atsakinga užtradicinės telefonijos ir skaitmeninio IP telefonijos pasaulio sujungimą.Būtent dėl to žmonės naudojantys abi technologijas, gali palaikytitarpusavio ryšius. Pirmoji sąsajos užduotis yra būti vertėju jau minėtamvirtualiajam terminalui, be to i atlieka įvairias formato keitimo, ryšioprocedūrų nustatymo ir garso kodeko funkcijas. Gatway yra dvipusė sąsaja, įjungta tarp telefono tinklo ir IPnaudojančio tinklo. Todėl jos prijungimo vietą galima laisvai pasirinktiir, kaip ir LAN firmų atveju, nėra būtina jungtis prie įprastiniokomutuojamų grandinių telefono tinklo. Sąsaja užtikrina pokalbio kanalųsudarymą 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 yrapadalinta į tris atskirus komponentus, dirbančius naudojant tris skirtingasplatformas ( 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 į64 kb/s spartos srautą G.711. Vienoje pusėje ji yra jungiama prie LAN,pavyzdžiui, prie Ethernet 10/100BT, o kitoje pusėje užmezga kontaktą sutelefoniniu tinklu, kuriuo gali būti T1 magistralė arba ISDN linija,skirtos palaikyti ryšiui su H.320 standarto vaizdo įranga. Platformaprivalo visuomet būti aktyvi, nes kitu atveju paslauga, rišant abu galiniustaškus gali nutrūkti. Tam yra reikalinga su minimaliu pertrūkių trūkių HAplatforma. Šis mazgas kontroliuoja tirtį ( jitter ), signalo delsą, aidųslopinimą ir kitas QoS darančias įtaką charakteristikas. Terpių sąsajos kontroleris ( Media Gateway Controller ) Ši sąsaja atsakinga už bendrą sąsajos valdymą. Atsižvelgdamas įduomenų bazėje turimą informaciją apie IP adresatų ir telefono tinkloabonentų pozicijas, jis užmezga ryšį su sargu ( gatekeeper ). Signalizavimo sąsaja ( Signaling gateway ) Ji užtikrina pagal SS7 sudaryto signalizavimo tinklo ir VoIP sistemossignalizavimo ( H.323 ) suderinamumą.
Sargas ( gatekeeper )
Kiekvieno balso ryšį užtikrinančio tinklo pagrindinė užduotis yrapaties pokalbio valdymas. IP tinkle už tai atsako sargai ( gatekeepers ).daugelį jų funkcijų garantuoja sudėtinga DMBS sistema, kuri atliekatarifikavimą, adresų vertimą, maršrutizavimą ir dažnių juostos pločiopasiskirstymą. Šios platformos svarbiausias komponentas yra duomenų bazės programinėįranga. Priklausomai nuo to, kokia yra sukaupta reikalingos ir klaidomsatsparios 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 AnnexG.
5.pav. VoIP sąsajos ( gateway ), atitinkanti H.323.
5pav. Parodytos privalomos Sargo funkcijos:
Adresų vertimas yra funkcija, atitinkanti kiekviename galiniame taškepagal transportinį adresą nustatytą žodinį ( alias ) adresą, arba
atvirkščiai. IP tinkle ši funkcija išvaduoja galinius H.323 taškus nuobūtinybės vietoje verti žodinius adresus į IP adresus. Be to, ši funkcijaleidžia išvengti neteisingų sujungimų arba nežinomų IP adresatų.Leidimų kontrolė. Sargas gauna leidimą prisijungti priklausomai nuolaisvos dažnių juostos dydžio, tinkamai atliktos autorizavimo procedūros irpatenkinamų kitų specifinių kriterijų.
Dažnių juostos pločio kontrolė. Sargai paskirstydami tinkle esančiusdažnių juostos resursus optimizuoja ryšio tarp galinių taškų kokybę.
Zonos valdymas. Šia funkcija nusakoma, kurios taškus iš H.323galiniųtaškų kontroliuoja konkretus sargas. Kiekvienas alinis taškas pats atsakouž prisiregistravimą konkrečiame modulyje, todėl gali pasinaudoti visomissargo teikiamomis funkcijomis. Jei pasižiūrėsime į viską bendrai, tai sargas yra galingaskompiuteris su HA savybėmis.
Daugiataškis valdymo blokas
vienas iš svarbiausių Interneto privalumų yra sugebėjimas sukurtipuikią terpę bendram darbui; šia savybe uoliai naudojasi daugelis firmų.MCU yra tas VoIP komponentas, kuris padaro įmanomą abonentųbendradarbiavimą telefoniniu arba vaizdo ryšio konferencijų forma.
6. pav. Sargų ( gatekeepers ) programinės įrangos modulis.
MCU veikia kaip tinklo galinis taškas, leidžiantis trims arba daugiauH.323 terminalų vienu metu dalyvauti tokioje konferencijoje. Jį sudaro dvidalys: daugiataškis kontroleris ir daugiataškis procesorius. Sargai (gatekeepers ) gali aktyvuoti MCU tuomet, kai tame pačiame pokalbyje pradedadalyvauti du arba daugiau galinių taškų. Daugiataškiai procesoriai sumaišo ir maršrutizuoja visus balso,vaizdo ir duomenų srautus, siunčiamus visų H.323 terminalų, remiantis H.245standartu. Jie turi tokias pat garso/vaizdo vokoderio funkcijas, kuriasgalima aptikti visuose kituose H.323 terminaluose arba sąsajose,todėl galiatlikti visas automatines “call attendant” – pokalbių aptarnautojofunkcijas. Pavyzdžiui, galima visiems prisijungusiems pasiųsti teksto arbabalso žinutes arba pasiūlyti kitas specifines MCU teikiamas funkcijas.Kadangi nėra jokių konkrečių reikalavimų, kur turi stovėti MCU, ir kadangijis naudoja tokius pat elementus kaip kiti H.323 tinklo komponentai, MCUblokai dažniausiai yra ten pat, kur yra vietinės VoIP sąsajos arba sargai.
Reikalavimai dėl platformos stabilumo
Tenka kalbėti ne tik apie protokolo bei programinės įrangosužtikrinamą paslaugos kokybę ( QoS ), bet ir apie tai, kad patiaparatūrinės įrangos platforma turi būti patikimas ir nesunkiai prieinama. Abar daug gamintojų stengiasi sukurti technologiją, pagal kuriągalima pagaminti stabilią platformą, tinkančią norintiems teikti VoIPpaslaugas telekomo operatoriams. Paaiškėjo, kad daugelis jų renkasi šiossrities atvirąjį standartą “CompactPCI”.
7 pav. Daugiataškis valdymo įrenginys (MCU )
“CompactPCI” apjungė PCI elektrines specifikacijas ir IEEE 1101 mechaniniusstandartus, todėl garantuoja patvarumą, kurio reikalauja telekomųinfrastruktūros. Vienas rimčiausių “CompactPCI” privalumų yra tas, kad šiaparatūrinė 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 dulikusiuosius, yra toks universalus, kad jį pritaikius galima visiškaistebėti ir daryti įtaką sistemai. Tokiu būdu yra sukuriama terpė, kuriojeprograminei įrangai priklauso visiška aparatūros kontrolė, todėl jitiesiogine šio žodžio prasme gali akimirksniu išjungti tą bloką, kuriamesugedo koks nors elementas. Toks izoliavimo tipas yra labai svarbuspritaikant HA, kai jie privalo atitikti 5NINES reikalavimus, tai yra turi
garantuoti ne ilgesnius nei 5 min trukmės planuotus veikos pertrūkius permetus.1 lentelė. Trys suspaudimo algoritmų tipai.
IP telefonijos naudojimo variantai
Internetu telefono pokalbius, apeinant tradicinius telefono tinklųoperatorius, galima perduoti, naudojant tris pagrindines įrangoskonfigūracijas: ◆ 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 suPC, prijungtu prie interneto. Su telefono tinklu ( pvz. ISDN ) sujungiamaper VoIP tinklų sąsają, kurioje IP kalbos paketai iš Interneto keičiami įkalbos signalus, o šie toliau perduodami į prijungtą telefono tinklą, opriešinga kryptimi – kalbos signalas iš telefono tinklo paverčiamasskaitmeniniu 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 VoIPtinklų sąsajos adresą. Reikalavimai įrangai tokie pat kaip ir pirmajaikonfigūracijai, 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 telefonijios standartai
IP telefonijos tinklo sąsajos parametrus apibrėžia 1996 metais ITU – Tpriimta 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 sistemosvaldymo bloką ryšiui užmegzti, garso koderį, vėlinimo kitimo kompensatorių,sąsajos bloką (12. pav. ). Sistemos valdymo blokas valdo signalizaciją beipranešimų perdavimą. Valdymo bloko privalomi elementai aprašyti ITU – TH.245 bei H.225.0 rekomendacijose. Labai svarbus yra sąsajos blokas (H.225.0 lygmuo ). Jame skaidomas į paketus balso ir valdymo duomenų srautasbei apdorojami priimami paketai. Be to, šiuo lygmeniu atliekama loginėsinchronizacija, numeruojamos sekos. Dar viena labai svarbi H.225.0 lygmens
funkcija – klaidų aptikimas ir taisymas. Garso koderio paskirtis – balsąversti į skaitmeninį signalą. Gauti skaitmeniniai signalai apdorojami Ggrupės kodekais. Pagrindinis šių apdorojimų tikslas yra kuo labiausumažinti gautų duomenų apimtį. Iš signalo pašalinamos tylos pauzės,triukšmai, ir tokie duomenys kompresuojami. Garso signalai į transportinįlygmenį perduodami periodiškai, tačiau neviršijant maksimalaus leistino 5ms intervalo tarp paketų, todėl garso kodavimo įtaisas dažniausiaiderinamas su vėlinimo kitimo kompensatoriumi. Pagrindinė jo paskirtis –užtikrinti dekoduoto signalo tolygumą ir kompensuoti kintamą tinkloapkrovimą. Jis gali apriboti vėlinimo kitimą, nusiųsdamas žinutęterminalui, transliuojančiam informaciją.[pic] 12. pav. Galinio įrenginio komponentai
Taip apdorota informacija skirstoma į paketus, prie jų prijungiama suprotokolu susijusi informacija, reikalinga klaidoms ištaisyti. Adresatoterminale patikrinamas gautų duomenų eiliškumas, jie kaupiami, ir po tamtikro nustatyto laiko ( neretai nelaukiant trūkstamų paketų ) dekoduojami.Visą duomenų perdavimo procesą kontroliuoja valdymo sistemos blokas. Jįsudaro trys pagrindinės dalys : H.245 valdymo sistema, kvietimų valdymo beiRAS ( Registration – Admision – Status Control ). Valdymo dalis tvarko ryšįtarp dviejų H.323 rekomendacijas atitinkančių terminalų. Ji sukuria H.245valdymo kanalą, kurio perduodamos valdymo žinutės. Jos gali keisti,atidaryti ar uždaryti loginį kanalą, reikalauti prioritetinio režimo arperduoti komandas bei nurodymus. H.245 loginis kanalas sujungia terminaląsu pralaidiniu suderintuvu. Yra keturi valdymo žinučių tipai: • Paklausimai • Atsakymai • Komandos • Pranešimai Kvietimų valdymo dalis, sukurianti pradinį ryšį tarp terminalų, yrakvietimo signalizacijos kanalas. Jis sukuriamas nepriklausomai nuo RAS beiH.245 valdymo kanalų. RAS valdymo pagrindinė funkcija – pasikeitimas žinutėmis, atliekantregistraciją ir nustatant apribojimus būklę. Ši grandis kontroliuojaterminalų atsijungimą nuo tinklų sąsajos. RAS signalizacijos kanalasnepriklauso nei nuo kvietimų signalizacijos kanalo, nei nuo H.245 valdymokanalo. Balso perdavimą iš vieno VoIP terminalo į kitą supaprastintai galimapateikti 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 sujungimas; • Pirminis ryšys ir sujungimas; • Garso ryšio sudarymas; • Pokalbiui pasibaigus, ryšio seanso pabaiga. Išsirinkus pralaidinį suderintuvą, bet kuris terminalas privaloužsiregistruoti jame ir pranešti savo simbolinį ir transportinį adresą.Registracijos metu RAS kanalu siunčiamas RRQ ( Registration Request ) –registracijos užklausimo signalas. Juo perduodamas ir terminalo tinkloadresas. Į tai pralaidinis suderintuvas gali atsakyti arba patvirtinimu,arba RCF ( Registration Reject ) registracijos atmetimo signalu.Registruojama periodiškai ir priklausomai nuo konfigūracijos – automatiškaiar laikinai. Registraciją nutraukti gali tiek terminalas, tiek irpralaidinis suderintuvas. Ryšio nutraukimo metu pasikeičiama URQ (Unregister Request ) – išregistravimo užklausimo signalu, į kurį atsakomaUCF ( Unregister Confirmation ) – išregistravimo patvirtinimu. Jeiterminalas neregistruotas pralaidinis suderintuvas siunčia URJ ( UnregisterReject ) – išregistravimo atmetimo žinutę. Pagrindinio ryšio seanso metu tarp sviejų terminalų nėrasinchronizacijos. Tada siunčiama „Setup“ – ryšio sudarymo žinutė. Jostikslas – patikrinti, ar terminalas laisvas, ar galima užmegsti ryšį.Pasirengęs užmegzti ryšį terminalas siunčia ( Alerting ) – parengtiessignalą. Jei per ketuiras sekundes ryšys sudaromas, tai parengties signalasnesiunčiamas. Jei abu terminalai registruoti vienoje zonoje, tai inicijuojantiskvietimą terminalas su pralaidiniu suderintuvu pasikeičia pranešimaisARQ/ACF ir prisijungia (13 pav. ). Po ACF pranešimo pralaidinissuderintuvas pereina prie kvietimo signalizacijos kanalo transportiniųadresų. Inicijuojančio ryšį terminalo siunčiamas „Setup“ pranešimas naudojatuos pačius transportinius adresus. Pralaidinis suderintuvas nusiunčia„Setup“ signalą antrajam terminalui. Po to šis su pralaidiniu suderintuvupasikeičia ARQ/ACF pranešimais ir prisijungia prie terminalo. Adresatoterminalas atsako „Conect“ – sujungta pranešimu, naudodamas transportiniusH.245 valdymo kanalo adresus. Pralaidinis suderintuvas siunčia pranešimą„Conect“ pirmajam terminalui, naudodamasis tais pačiais adresais. Po šiųprocedūrų tarp terminalų sukuriamas pirminis ryšys ir sudaromas H.245valdymo kanalas. Juo siunčiama valdymo informacija, komandos uždaryti beiatidaryti loginį kanalą. Valdymo kanalas naudojamas sinchronizacijai beiTCP protokolo komandoms. Ryšys užbaigiamas terminalams tarpusavyje uždariusloginį ir kiek vėliau H.245 valdymo kanalus. Po to abu terminalaiatsijungia nuo pralaidinio suerintuvo.
[pic] 13. pav. Ryšio sudarymo procedūra, kai terminalai registruoti viename pralaidiniame suderintuve
Sukūrus loginį kanalą tarp dviejų terminalų, juo perduodama suskaidytaį paketus garso informacija. Tačiau tik ryšio kanalui atverti galimanaudoti TCP paketus, o garso informaciją perduoti yra kiek kebliau. IPtelefonijoje labai svarbu kuo greičiau perduoti balso informaciją. Vienasiš būdų mažinti vėlinimą yra RTP ( Real Time Protokol ) realaus laikoprotokolo naudojimas duomenims perduoti. Pradiniuose sujungimo etapuose reikalinga didelė sparta, tačiaupageidautinas tikslumas, todėl ryšio eigą valdo TCP protokolas. Juonustatomi visi ryšio parametrai – kokio dydžio paketai bus siunčiami,fiksuojamas IP paketų kelionės laikas, priimami ir siunčiami patirtinimaiapie gautus duomenis, atliekama gautų paketų ir jų eiliškumo kontrolė. Jeipaketai dubliuojasi, jis šalina nereikalingas kopijas, be to, derinabuferizaciją. Visa pasikeitimo tarnybinėmis žinutėmis ir pirminio ryšioužmezgimo per internetą operacija vyksta TCP protokolu, nes jis garantuojapatikimą sujungimą ir duomenų perdavimą. Tuo tarpu garso informacija turi
būti perduodama greitai, ir bet koks bandymas kompensuoti prarastus paketusdar 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 duomenųperdavimo protokolas. Pagrindinis jo privalumas tas, kad jis nereikalaujaperduotos informacijos gavimo patvirtinimo, todėl gali atlikti realauslaiko transportinio protokolo RTP ( Real Time Transport Protokol ) ir RTCP( Real Time Control Protokol ) realaus laiko kontrolės protokolo funkcijas. [pic] 14. pav. Ryšio sudarymo procedūra, kai terminalai registruoti skirtinguose pralaidiniuose suderintuvuoseIP telefonijai būdingos problemos panašios į tradicinės telefonijosproblemas ( aido nutildymas ir pan. ), tačiau yra ir visiškai specifiniųkylančių dėl technologijos ypatybių. Viena pagrindinių problemų, gerokaigadinančių pokalbio kokybę, yra balso vėlinimas tinklų sąsajose irtransportavimo metu. Tai priklauso nuo daugelio faktorių – nuo to, kokiaduomenų perdavimo tinklu sparta, koks naudojamas balso kodavimo algoritmas.Telefono linijose vėlinimas paprastai neviršija 150 ms. Tinklų sąsajojesignalas nors ir trumpam, bet sustabdomas. Tuo metu jis verčiamasskaitmeniniu, apdorojamas garso kodavimo įtaisu, ir skaidomas į paketus.Antrą kartą šis veiksmas atliekamas adresato terminale jau atvirkštinetvarka. Šio proceso trukmė priklauso nuo aparatūros, tačiau vėlinimoefektas, nors ir nežymus, išlieka visada. Antroji vėlinimo sritis yraduomenų 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 tojie vėl tinklinėje sąsajoje dekoduojami ir verčiami signalais. Tinklevėlinimas 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 būdingavien tik IP telefonijai, ji pasitaiko ir tradicinėje telefonijoje. IPtelefonijjoje ji sprendžiama naudojant papildomus skaitmeninius filtrustinklų 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. Siekiantišvengti vėlinimo, balso duomenims perduoti internetu naudojamas UDPprotokolas. Po tam tikro, neilgo, kaupimo buferyje paketai tinklų sąsajojedekoduojami ir verčiami į garsinį signalą, kartais net nelaukiant trūkstamųpaketų. Jei dingusių paketų skaičius nėra didelis, tai garso kodavimoįtaisas vienu ar kitu algoritmu gali kompensuoti prarastus duomenis. Tačiaukai vėlinimas didesnis, balse atsiranda pauzių ar iškraipymų. Kai kuriegamintojai, norėdami priartinti IP telefoniją prie tradicinės tinklųsąsajos koduoja valdančiąją skaitmeninio telefono toninę signalizaciją.