WikiSort.ru - Не сортированное

IP-телефони́я (произносится «айпи́-телефони́я») — телефонная связь по протоколу IP. Под IP-телефонией подразумевается набор коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих традиционные для телефонии набор номера, дозвон и двустороннее голосовое общение, а также видеообщение по сети Интернет или любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность информации и снизить нагрузку на сеть передачи данных.

Виды IP-телефонии

1. Связь осуществляется между компьютерами с соответствующим программным обеспечением, которые посредством сети Интернет соединяются с сервером, осуществляющим коммутацию абонентов. Возможны звонки и в Телефонную сеть общего пользования (ТСОП), в этом случае сервер находит прокси-сервер (с интегрированными шлюзами) телефонной сети, где находится искомый абонент (Skype).
2. Абонент, имеющий телефонный аппарат, подключённый к ТСОП, звонит на телефонный номер провайдера IP-телефонии, проходит аутентификацию по ПИН-коду и набирает нужный ему номер. Прокси-сервер (с интегрированным шлюзом) провайдера находит в сети Интернет прокси-сервер, через шлюз подключённый к телефонной сети, где находится искомый абонент, и соединяется с ним. Благодаря тому, что междугородный разговор проходит не по телефонным каналам, а посредством Интернет-трафика, стоимость его значительно ниже.
3. Абонент, имеющий IP-телефон с интегрированным VoIP-шлюзом, через Интернет подключён непосредственно к прокси-серверу своего провайдера IP-телефонии, который по набранному телефонному номеру ищет в Интернете соответствующий ему прокси-сервер и соединяется с ним. Тот, в свою очередь, через шлюз, подключён к ТСОП, где находится искомый абонент. При обратном звонке Автоматическая телефонная станция определяет, что номер принадлежит IP-телефону и отправляет его на прокси-сервер ТСОП, который соединяется с соответствующим прокси-сервером провайдера IP-телефонии и тот посылает вызов своему абоненту. По такой схеме проходят, например, вызовы на номера с DEF-кодом 800, подключённые посредством IP-телефонии. Номера абонентов IP-телефонии похожи на обычные. Вместо IP-телефона можно использовать VoIP-шлюз с подключённым к нему обычным телефонным аппаратом.

IP-телефония или VoIP?

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 18 декабря 2018 года.

IP-телефония использует более общую технологию VoIP (англ. Voice over IP) для организации двустороннего общения. Технология VoIP в общем случае подразумевает все варианты передачи голоса через IP, в том числе не имеющие никакого отношения к телефонии и общению людей. Например, технология VoIP применяется для передачи звука в системах IP-видеонаблюдения, в системах оповещения, при трансляции вебинаров, при просмотре фильмов в режиме онлайн и т. п.

Применение IP-телефонии

Голосовая и видеосвязь посредством компьютерных сетей стала популярной во всём мире с начала XXI века и в настоящее время широко используется как частными пользователями, так и в корпоративном секторе. Применение систем IP-телефонии позволяет компаниям-операторам связи значительно снизить стоимость звонков (особенно международных) и интегрировать телефонию с сервисами Интернета, предоставлять интеллектуальные услуги.

• 
  IP-телефон Avaya 1140E
• 
  IP-телефон Cisco 7960 IP Phone
• 
  Видеотелефон AddPac VP-500
• 
  DECT SIP-телефон Yealink W52P

Функциональность

IP-телефония реализует задачи и решения, которые с помощью технологии телефонной сети общего пользования реализовать будет труднее либо дороже.

Примеры:

• Возможность передавать более одного телефонного звонка в рамках высокоскоростного телефонного подключения. Поэтому IP-телефония используется в качестве простого способа для добавления дополнительной телефонной линии дома или в офисе.
• Свойства, такие как

• конференция,
• переадресация звонка,
• автоматическое повторение номера,
• определение номера звонящего,

предоставляются бесплатно, тогда как в традиционных телекоммуникационных компаниях обычно выставляются в счёт.

• Безопасные звонки, со стандартизованным протоколом (такие как SRTP). Большинство трудностей для включения безопасных телефонных соединений по традиционным телефонным линиям, такие как оцифровка сигнала, передача цифрового сигнала, уже решены в рамках IP-телефонии. Необходимо лишь произвести шифрование сигнала и его идентификацию для существующего потока данных.
• Независимость от месторасположения. Нужно только интернет-соединение для подключения к провайдеру IP-телефонии. Например, операторы центра звонков с помощью IP-телефонов могут работать из любого офиса, где есть в наличии эффективное, быстрое и стабильное интернет-подключение.
• Доступна интеграция с другими сервисами через Интернет, включая видеозвонок, обмен сообщениями и данными во время разговора, аудиоконференции, управление адресной книгой и получение информации о том, доступны ли для звонка другие абоненты.
• Дополнительные телефонные свойства — такие как маршрутизация звонка, всплывающие окна, альтернативный GSM-роуминг и внедрение IVR — легче и дешевле внедрить и интегрировать. Тот факт, что телефонный звонок находится в той же самой сети передачи данных, что и персональный компьютер пользователя, открывает путь ко многим новым возможностям.

Дополнительно: возможность подключения прямых номеров в любой стране мира (DID).

Мобильные номера

Переносимость телефонных номеров (англ. Mobile number portability, MNP или англ. Local Number Portability, LNP) — это сервис, который позволяет его пользователям сохранить существующий телефонный номер при переходе от одного мобильного оператора к другому. Возможность переноса телефонных номеров зависит от законодательства конкретной страны. Сервис MNP/LNP оказывает своё влияние на коммерческое применение IP-телефонии у транзитных операторов. Голосовой звонок, который пришёл по каналу IP-телефонии, маршрутизируется на мобильный телефон традиционного мобильного оператора.

Минимальная стоимость звонка

Стоимость вызова в IP-телефонии определяется по так называемой «системе с минимальной стоимостью маршрутизации звонка» (LCR, Least Cost Routing System), которая основана на том, что осуществляется проверка пункта назначения каждого телефонного звонка, как только он сделан внутри сети, что даёт потребителю самую низкую цену.

При условии совместимости с GSM-номерами, которая сейчас широко распространена, провайдеры систем с минимальной стоимостью маршрутизации звонка LCR больше не могут полагаться на использование префикса номера, для того, чтобы определить, как перенаправить (маршрутизировать) звонок. Вместо этого им нужно знать фактическое название сети мобильного оператора для каждого звонка, чтобы осуществить его маршрутизацию.

Следовательно, IP-телефония также необходима для того, чтобы управлять совместимостью мобильных номеров MNP при маршрутизации голосового звонка. В странах без центральной базы данных, таких как Великобритания, иногда бывает нужно направлять запрос в GSM-сеть о том, к какой сети (какому оператору) принадлежит данный мобильный телефон. Поскольку IP-телефония начинает набирать обороты на рынке компаний благодаря применению функций системы минимальной стоимости маршрутизации звонка, необходимо предоставить определённый уровень надёжности при управлении звонками.

Проверки совместимости мобильных номеров MNP нужны для того, чтобы гарантировать, что качество услуги будет соответствовать требуемому; при проведении проверки совместимости мобильных номеров перед тем, как осуществится маршрутизация звонка, и тем самым гарантировать, что голосовой звонок действительно попадёт по назначению, VoIP-компании дают своим компаниям-клиентам (потребителям) гарантию, что они найдут провайдера услуг IP-телефонии. Компания-оператор, предоставляющая услугу интернет-пейджера, Tyntec, зарегистрированная в Великобритании, предоставляет услугу Voice Network Query, (система передачи голосовых сообщений), эта услуга даёт возможность как традиционным операторам голосовой связи, так и VoIP-операторам отправлять запрос в GSM-сеть, запрос, направленный на то, чтобы найти домашнюю сеть для перенесённого номера.

Номера экстренных вызовов

Из-за свойств, присущих самой технологии IP, трудно определить местонахождение пользователя. Звонки по номерам экстренных вызовов нельзя легко маршрутизировать (перенаправить) на близлежащий центр приема звонков (что важно для оперативных служб). Иногда такие системы могут маршрутизировать экстренные внутрисетевые вызовы на неэкстренные телефонные линии в нужном подразделении.

Протоколы

Протоколы обеспечивают регистрацию клиентского устройства (шлюз, терминал или IP-телефон) на сервере или так называемом привратнике провайдера, вызов и/или переадресацию вызова, установление голосового или видеосоединения, передачу имени и/или номера абонента. В настоящее время широкое распространение получили следующие протоколы:

• SIP — протокол сеансового установления связи, обеспечивающий передачу голоса, видео, сообщений систем мгновенного обмена сообщений и произвольной нагрузки, для сигнализации обычно использует порт 5060 UDP. Поддерживает контроль присутствия.
• H.323 — рекомендация ITU-T, стек протоколов, более привязанный к системам традиционной телефонии, чем SIP, сигнализация по порту 1720 TCP, и 1719 TCP для регистрации терминалов на гейткипере.
• MGCP — протокол управления медиашлюзами (заменил SGCP).
• Megaco/H.248 — протокол управления медиашлюзами, развитие MGCP.
• SIGTRAN — набор протоколов туннелирования PSTN-сигнализации ОКС-7 через IP на программный коммутатор (Softswitch).
• SCTP — протокол для организации гарантированной доставки пакетов в IP-сетях.
• SCCP — закрытый протокол управления терминалами (IP-телефонами и медиашлюзами) в продуктах компании Cisco.
• Jingle (дополнение к XMPP / Jabber).
• IAX2 — протокол для обмена данными между IP-PBX Asterisk. Через 4569 UDP-порт и сигнализация, и медиатрафик.
• Unistim — закрытый протокол передачи сигнального трафика в продуктах компании Nortel.

Кодирование речи

Для передачи голоса по IP-сети человеческий голос оцифровывается при помощи импульсно-кодовой модуляции, сжимается (кодируется) и разбивается на пакеты. На принимающей стороне происходит обратная процедура — данные извлекаются из пакетов, декодируются и преобразуются обратно в аналоговый сигнал.

Кодирование вносит дополнительную задержку порядка 15—45 мс, возникающую по следующим причинам:

• использование буфера для накопления сигнала и учёта статистики последующих отсчётов (алгоритмическая задержка);
• математические преобразования, выполняемые над речевым сигналом, требуют процессорного времени (вычислительная задержка).

Подобная задержка появляется и при декодировании речи на другой стороне.

Задержку кодека необходимо учитывать при расчёте сквозных задержек (см. выше). Кроме того, сложные алгоритмы кодирования/декодирования требуют более серьёзных затрат вычислительных ресурсов системы.

Проведённый в различных исследовательских группах анализ качества передачи речевых данных через Интернет показывает, что основным источником возникновения искажений, снижения качества и разборчивости синтезированной речи является прерывание потока речевых данных, вызванное:

• потерями пакетов при передаче по сети связи;
• превышением допустимого времени доставки пакета с речевыми данными.

Это требует решения задачи оптимизации задержек в сети и создание алгоритмов компрессии речи, устойчивых к потерям пакетов (восстановления потерянных пакетов).

Оптимизация задержек в сети

Основными преимуществами IP-телефонии является снижение требований к полосе пропускания, что обеспечивается учётом статистических характеристик речевого трафика:

• блокировкой передачи пауз (диалоговых, слоговых, смысловых и др.), которые могут составлять до 40-50 % времени занятия канала передачи (VAD);
• высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием (без потери качества при восстановлении) до уровня 20-40 % исходного сигнала (см.: аудиокодек).

В то же время для IP-телефонии критичны задержки пакетов в сети, хотя технология обладает некоей толерантностью (устойчивостью) к потерям отдельных пакетов. Так, потеря до 5 % пакетов не приводит к ухудшению разборчивости речи.

При передаче телефонного трафика по технологии IP должны учитываться жёсткие требования стандарта TL9000 к качеству услуг, характеризующие:

1. качество установления соединения, определяемое в основном быстротой установления соединения,
2. качество соединения, показателем которого являются сквозные (воспринимаемые пользователем) задержки и качество воспринимаемой речи.

Общая приемлемая задержка по стандарту — не более 250 мс.^[2] Причины задержек в передаче голосовых данных по сети IP в большой степени связаны с особенностями транспорта пакетов. Протокол TCP обеспечивает контроль доставки пакетов, однако достаточно медленный и потому не используется для передачи голоса. UDP быстро отправляет пакеты, однако восстановление потерянных данных не гарантируется, что приводит к потерянным частям разговора при восстановлении (обратном преобразовании) звука. Немалые проблемы приносит джиттер (отклонения в периоде поступления-приёмки пакетов), появляющийся при передаче через большое число узлов в нагруженной IP-сети. Недостаточно высокая пропускная способность сети (например при одновременной нагрузке несколькими пользователями), серьёзно влияет не только на задержки (то есть рост джиттера), но и приводит к большим потерям пакетов.

Для решения подобных проблем предлагается комплекс мер^[2]:

• использование алгоритмического восстановления потерянных частей голоса (усреднение по соседним данным)
• приоритизация трафика во время транспорта в одной сети при помощи пометки IP-пакетов в поле Type of Service
• использование изменяемого джиттер-буфера необходимой длины, который позволяет накапливать пакеты и выдавать их снова с нормальной периодичностью
• отключение проксирования медиа-данных на узком месте сети, то есть достижение прямого обмена речью между узлом звонящего и вызываемого абонента при посредничестве промежуточных серверов только на этапе установления и завершения вызова
• применение кодеков с меньшей алгоритмической задержкой (для уменьшения нагрузки на процессор, осуществляющий АЦП и ЦАП)

Статистика трафика

Любое VoIP соединение имеет целый ряд параметров, общепринятых как точные показатели оценки качества соединения. Кроме того большинство существующих операторов IP-телефонии при оказании услуг позволяют даже выбирать узел, через который пройдет звонок, не только руководствуясь ценой, но и дополнительными статистическими параметрами, характеризующими качество связи:

• ASR/ABR — отношение количества обслуженных звонков к числу попыток позвонить в процентах. Характеризует наилучший дозвон.
• ACD — средняя продолжительность звонков через узел на данное направление; процент состоявшихся звонков с длительностью меньше 30 секунд. Характеризует наиболее устойчивую связь во время разговора.
• ALOC (англ. Average Length Of Conversation — средняя продолжительность разговора). Усреднённый показатель длительности состоявшихся вызовов на каком-либо направлении. См. документ Международного союза электросвязи (ITU) рекомендации: E.434: «Quality of service, network management and traffic engineering — Network management — Checking the quality of the international telephone service».

Иногда операторами связи для оценки направления применяются и другие статистические параметры: нагрузка в эрлангах, посленаборная задержка (PDD), процент потери пакетов (QoS), максимальное нарастание вызовов в секунду (Calls per seconds, CPS).

Подробную информацию о каждом конкретном вызове станция/сервер IP-телефонии записывает в виде CDR-записей (подробных записей о вызове). Каждая запись содержит номер звонящего (А-номер) и вызываемого (Б-номер), абонентов, IP-адреса (или доменные имена), время и продолжительность вызова, а также инициатора и причину завершения. Подробные записи о вызовах (Call Detail Record), зачастую выгружаются на биллинговую систему для анализа и последующей блокировки учётной записи звонящего, при необходимости авторизации вызовов (RADIUS). Такой метод проверки обычно характерен для postpaid-систем оплаты.

Также применяется онлайн-учёт в биллинге посредством процедуры Accounting в протоколе RADIUS, что удобно в системах prepaid-оплаты.

См. также

Примечания

Ссылки

В Википедии есть портал «Цифровой звук»

В Википедии есть портал «Телефонная связь»

В Викисловаре есть статья «IP-телефония»

• Всемирный каталог провайдеров VoIP-телефонии