It телефония. Что такое IP-телефония. IP-телефония: настройка, провайдеры, тарифы и отзывы. Многоканальная телефонная связь

IP-телефония – это телефонная связь по каналам Интернета, а не по привычным телефонным сетям. Данный вид телефонии стал возможен, как только паутина Интернета стала сравнима и даже больше, чем паутина телефонных линий, которые опутали Землю намного раньше Интернета.

Отличие IP-телефонии от аналоговой заключается в отсутствии традиционного кабеля и телефонного аппарата. Правда, существуют варианты IP-телефонии, внешне не отличимые от обычной телефонной связи, с привычными аппаратами и проводами. Связь осуществляется через устройства, имеющие прямой выход в сеть Интернет. Это могут быть не только компьютеры, но и планшеты или мобильные устройства. Также необходима аудио-гарнитура, если компьютер не имеет динамиков и микрофона.

Главное достоинство - минимальная стоимость эксплуатации, стоимость оплаты разговоров, в сравнении с аналоговой телефонией или сотовой связью.

Особенно популярна данная телефония в офисах, открывая возможности существенной экономии денежных средств. Ведь офисные работники только и делают, что звонят клиентам компании, контрагентам и по остальным поводам.

Важно то обстоятельство, что расходы на связь сокращаются вне зависимости от того, с каким регионом страны или иного государства осуществляется связь, ведь для Интернета, в отличие от обычной телефонной связи, нет государственных и национальных границ. Простота конфигурации и достаточный уровень безопасности дает возможность IP-телефонии достойно конкурировать с аналоговой телефонией, постепенно вытесняя ее при корпоративных нуждах.

На бытовом же уровне IP-телефония в свое время была довольно широко распространена в форме карточек для междугородней и международной связи.

Купив такую карточку за относительно небольшие деньги, с домашнего обычного телефона открывался доступ к серверам компании, предоставляющей доступ к IP-телефонии. На карточке публиковались номера для дозвона на серверы, и далее по обычным правилам набора междугороднего или международного номера можно было позвонить другому абоненту, но уже по каналам Интернета, а не по телефонной линии. А телефонная линия использовалась в этом случае по самому дешевому тарифу: на участке между телефонами говорящих абонентов и расположенных в этих же городах и странах серверов для обеспечения IP-телефонии.

Основные принципы, как работает IP-телефония

При выполнении звонка поступающий от абонента голосовой сигнал сжимается и преобразовывается в пакет данных, пересылаемых посредством IP-сетей. Попадая на адрес получателя, передаваемая информация декодируется обратно, приобретая формат привычного голосового сигнала. Все это происходит за считанные доли секунды, благодаря чему информация передается в режиме реального времени без потери качества трансляции.

Способствуют подобному положительному результату протоколы, выступающие в качестве своеобразного шифрованного языка, объединяющего абонентов и позволяющего передавать друг другу данные. IP-телефония реализуется на базе нескольких наиболее популярных типов протоколов.

Подключение и настройка IP-телефонии

Для использования технологии требуются и соответствующее для этого оборудование: роутеры, маршрутизаторы, серверы и т.п.

Программное подключение к IP-телефонии заключается в установке , ноутбук или гаджет соответствующего приложения, поддерживающего связь по протоколу, обеспечивающему работу IP-телефонии.

Программное обеспечение в большей своей части бесплатное. Для пользования им необходим аккаунт в приложении, в который вносятся требующиеся для работы данные. Комплекс базовых функций устанавливается по умолчанию, возможно их расширение, внесение корректив в настройки.

История появления IP-телефонии

Аудио и видеофайлы, текстовые сообщения стало возможным передавать через Интернет посредством ISDN. Но данная программа не нашла отклика, так как работала очень медленно и вплоть до 1995 года инновационных разработок в данном направлении не проводилось.

Затем появился первый образец интернет-телефонии от израильской компании «VocalTec». Но работал он односторонне, по принципу раций, требуя идентичного программного обеспечения у пользователей, между которым осуществлялась связь. Также в то время довольно часто данные терялись в ходе передачи в основном из-за низкой скорости Интернета того времени.

К современным достижениям IP-телефонии

Вплоть до 1996 года IP-телефония развивалась по принципу передачи информации от компьютера к компьютеру с использованием программ-коммуникаторов. Но в 1997 году произошла интеграция телефонных сетей с так называемыми «пакетными» сетями, фактически с сетями Интернета, что стало возможным благодаря принятию стандартного протокола передачи данных Н323.

На основе указанного протокола начали работать первые телефоны, оснащенные специальным разъемом для подключения к сети передачи данных и требовавшие не только наличие телефонной розетки, но и отдельного порта. При перегрузке коммутатора требовалось время на его перестройку, что надолго привело к потере интереса к данному направлению.

Изменения произошли в 2002 году, когда с развитием популярности нового протокола SIP, появившегося еще в 1999-м, пакетная телефония начала активно внедрятся. Еще через 3 года при помощи нового маршрутизатора VoIP стала возможной работа телефонии вообще без включения компьютера.

С этого момента популярность IP-телефонии постоянно растет. Для рядовых пользователей не имеет принципиального значения то, какие протоколы используются и как они работают. Им куда важнее чистота связи, дополнительные возможности и низкие тарифы.

Преимущества IP-телефонии

Главное из них - возможность экономии расходов на связь, что особенно актуально при использовании междугородних и международных звонков. Также в качестве достоинств следует отметить:

• Доступность и мобильность ,

так как номера в IP-телефонии не привязаны к конкретному месту, к конкретному кабелю, к конкретному разъему.

К подобному по сути виртуальному номеру можно получить доступ вне зависимости от географии места расположения, нужен лишь скоростной доступ к Интернету. Получается некий аналог мобильной связи, только вместо доступа к мобильным сетям требуется доступ к Интернету.

• Высокий потенциал ,

так как формирование новых IP-сетей осуществляется в зависимости от потребностей пользователей и возможно оперативное расширение конфигураций с внедрением новых сервисов.

• Конфиденциальность и безопасность .

Благодаря шифрованным каналам связи доступ к информации третьим лицам закрыт, в отличие от старых привычных телефонных сетей, к которым может подключиться кто угодно в любом месте, где проходит кабель.

• Широкие возможности ,

Использование IP-телефонии – оптимальное решение для офисов, предприятий и организаций именно благодаря последнему пункту о возможностях.

• Функции многоканального номера,
• переадресация входящих звонков,
• голосовая почта,
• виртуальный факс и
• услуга внесения в «черный список»

позволяют получить максимум от связи, не прилагая никаких усилий.

Большинство услуг IP-телефонии включены в базовый пакет и используются после оплаты услуг провайдера для такой связи. Возможно увеличение количества номеров сверх первоначального тарифного плана, но в этом случае потребуются дополнительные расходы.

О стоимости IP-телефонии

При использовании VOIP-телефонии можно наглядно убедиться в разительной разнице цен в сравнении с аналоговой связью. Внутри сети звонки не тарифицируются, то есть абоненты, пользующиеся услугами одного провайдера IP-телефонии, общаются посредством программных или аппаратных VOIP-телефонов, экономя денежные средства.

Так как трафик в Интернете не имеет географической привязки, то расстояние между регионом отправки и регионом получения информации также не играет роли, в отличие от привычной телефонной связи, работающей по принципу «чем дальше, тем дороже». Дополнительная плата за отправку трафика по какому-либо направлению не взимается.

При звонках на мобильные или стационарные телефоны за рубеж или в другие регионы стоимость расходов также на порядок ниже, чем в аналоговой сети. Нет и платы за абонентскую линию, но правда, вместо этого нужно оплачивать пользование Интернетом по тарифам .

Стоимость звонков на мобильные и стационарные телефоны зависит от выбранного направления и начинается от нескольких десятков копеек в минуту. Конкретная цифра связана со стоимостью услуг провайдера, поддерживающего IP-телефонию. Компания, занимающаяся настройкой и подключением такой связи, поможет подобрать оптимальный пакет исходя из потребностей заказчика. Возможна комбинация услуг от нескольких провайдеров, что гарантированно приведет к уменьшению счетов по оплате услуг связи.

Конкурент IP-телефонии: Скайп

С IP-телефонией вполне успешно конкурируют приложения для поддержания телефонной и видео связи, например, хорошо . Подобные приложения для компьютеров и мобильных устройств позволяют осуществлять голосовую и видео связь между абонентами также по каналам Интернета, и тоже имеют привлекательные тарифы.

Кстати, многие функции подобных приложений вообще бесплатные. Пользователям нужно лишь оплачивать Интернет трафик, не более. Например, звонки по Скайпу между двумя абонентами, у которых на компьютерах установлено приложение Скайп, – бесплатные.

И даже групповые аудио и по Скайпу между несколькими абонентами Скайпа могут быть бесплатные. Также возможна передача визуальной информации путем «расшаривания» (организации коллективного просмотра) одного из экранов компьютера, подключенного к конференции Скайп.

Конкуренты IP-телефонии: мобильные операторы

Помимо этого мобильные операторы не стоят на месте. Они предлагают своим корпоративным клиентам так называемую виртуальную телефонию. Ее суть в том, что каждому сотруднику корпорации (фирмы) присваивается короткий номер (3-4- цифры), как будто это номер внутреннего телефона сотрудника. И все сотрудники одной фирмы могут звонить друг другу по этим коротким номерам, но пользуясь при этом мобильными телефонами, либо специальными телефонными аппаратами, подключенными непосредственно к серверам компании, обеспечивающим доступ в Интернет.

Особенность мобильной виртуальной телефонии состоит в том, что в ней отсутствует привязка сотрудника к рабочему месту, к конкретному городу и даже к конкретной стране. Присвоенный сотруднику компании короткий номер «путешествует» с ним везде, вместе с гаджетом и СИМ-картой. В итоге получается сравнимый по ценам аналог IP-телефонии, не требующий от пользователей (и от компаний) вообще ничего, кроме мобильных телефонов (смартфонов, айфонов) и СИМ-карт мобильного оператора.

Итоги

В общем, прогресс не стоит на месте, а конкуренция подстегивает производителей находить все новые и новые удобные способы голосовой и видео связи между сотрудниками корпораций и между обычными людьми.

Да и «старенькие» телефонные компании не стоят на месте, развивая свои сети и переводя их «на цифру» в поисках конкурентоспособных решений, которые будут им позволять успешно «соревноваться» с IP-телефонией.

IP-телефонией называют голосовую связь, осуществляется которая по сетям, предназначенным для передачи данных, чаще – по IP-сетям (термин IP расшифровывается как «Internet Protocol»). В настоящее время связь с использованием IP-телефонии стала вытеснять традиционные сети телефонной связи благодаря своей низкой стоимости звонков, легкости развертывания, высокого качества соединения и связи, их сравнительной безопасности, простоты конфигурирования . В этой статье изложение материала будет вестись начиная с канального и физического уровней до уровней данных с придерживанием принципов модели OSI (расшифровывается как Open System Interconnection basic reference model).

Принцип работы IP-телефонии

При звонке между абонентами IP-телефонии голосовые сигналы, транслируемые между ними, преобразуются в сжатые пакеты данных. Этот процесс будет подробнее рассмотрен в последующих главах об импульсно кодовой модуляции и кодеках. После сжатия пакетов данных они пересылаются поверх IP сетей с коммутацией пакетов. Как только пакеты данных достигают своего получателя, они снова преобразуются в голосовые сигналы. Все эти процессы реализованы благодаря использованию большого количества вспомогательных протоколов, некоторые из которых будут рассмотрены далее.

Рассматривая протоколы передачи данных в данном контексте можно назвать их неким языком, который позволяет абонентам наладить между собой голосовую связь и обеспечить пересылку необходимых для этого данных между пунктами связи.

Отличительные особенности IP-телефонии от традиционной связи

Установка соединения традиционной телефонии осуществляется через телефонную станцию и совершается только для осуществления разговора. Сигналы между абонентами передаются через выделенное подключение по линиям телефонной связи. При использовании IP-телефонии пакеты данных проходят через локальную или глобальную сеть, а также они имеют определенный адрес, на основе которого передаются по ней. При этом не обойтись без использования IP-адресации с такими ее особенностями как маршрутизация.

Более выгодным решением с точки зрения затрат на проведение разговоров для оператора и абонента будет IP-телефония благодаря таким ее особенностям:
— осуществить доступ в глобальную сеть сегодня может практически каждый пользователь компьютера с минимальными затратами или вовсе обойтись без них;
— осуществление звонков по локальной сети возможно при использовании внутреннего сервера без помощи внешней АТС;
— если в традиционных телефонных сетях присутствует избыточная производительность, то в IP-телефонии благодаря технологии сжатия пакетов можно использовать емкость телефонных линий полностью.

При имении вышеперечисленных достоинств IP-телефония также позволяет повысить качество связи за счет трех основных факторов:
— владельцы частных сетей имеют полный контроль над аппаратными и программными средствами, что им позволяет изменять и настраивать такие параметры сети, как количество абонентов линии и ширина полосы пропускания, вследствие чего величина задержки уменьшается;
— постоянное совершенствование телефонных серверов совместно с совершенствованием их алгоритмов работы делает связь более устойчивой к задержкам и другим проблемам в IP-сетях;
— развитие сетей с коммутацией пакетов и ежегодное введение в эксплуатацию новых протоколов и технологий, которые позволяют улучшать качество сеансов связи (в качестве примера можно привести протокол RSVP, предназначенный для резервирования полосы пропускания);
— IP-телефония элегантно решает проблему занятой линии – осуществление переадресации или перевода в режим ожидания выполняется внесением нескольких команд в конфигурационный файл на АТС.

1. Физический уровень (англ. Physical Layer)

Физический уровень передачи данных характеризуется передачей потоков битов через соответствующий интерфейс по физической среде. И в этом IP-телефония использует практически полностью существующую инфраструктуру сетевых соединений. Для передачи информации, как правило, используется витая пара пятой категории (UTP5), коаксиальный кабель или многомодовое оптическое волокно. Таким заимствованием реализуется принцип конвергенции сетевых телекоммуникаций в полной мере.

PoE

В контексте рассмотрения физического уровня передачи данных интересно будет рассмотреть технологию PoE (расшифровывается как «Power Over Ethernet»), функционирующую по стандартам IEEE802.3 af-2003, а также IEEE 802.3 at–2009. Суть технологии заключается в ее возможности обеспечивать питанием устройства использованием стандартной витой пары. Современные IP-телефоны, например модельный ряд аппаратов Unified IP Phones 7900 Series компании Cisco, поддерживают PoE. По стандарту от 2009 года, к телефонным устройствам технологии IP может быть подведено питание, мощность которого не должна превышать 25,5 Ватт.

Для подачи питания к устройству задействуют две из четырех витых пар кабеля стандарта 100Base-TX, тем не менее, производители могут использовать и все пары, увеличив мощность передачи питания до 51 Ватт. Технология PoE не потребует модификаций кабельных сетей уже находящихся в эксплуатации, как и самих кабелей Cat 5.

Чтобы определить способность устройства быть питаемым (что обозначается маркировкой PD – powereddevice) на его кабель подают напряжение от 1,8 до 10 В. Так можно вычислить сопротивление входа подключаемого устройства. При определении сопротивления в пределах 19-26,5 кОм выполняется вторая операция, в обратном случае проверка будет продолжаться с интервалом 2 мс или более. Суть второй операции состоит в поиске диапазона мощностей проверяемого устройства. Осуществляется поиск подачей все более высокого напряжения на вход с последующим измерением в линии силы тока. После этого на линию питания подают напряжение в 48 В. В процессе питания устройства ведется постоянный контроль за перегрузками питающей сети.

2. Канальный уровень (англ. Data Link Layer)

Условия спецификации IEEE 802 разделяют канальный уровень на 2 подуровня:
1 – MAC (расшифровывается как «Media Access Control»), обеспечивающий взаимодействие с уровнем физическим;
2 – LLC (расшифровывается как Logic Link Control), который обслуживает уровень сетевой.

Канальный уровень задействует коммутаторы, предназначенные для обеспечения соединения между собой нескольких узлов сети компьютеров, а также для распределения фреймов между хостами, основанных на физической адресации (MAC).

Стоит написать и о виртуальных локальных сетях (англ. Virtual Local Area Network — VLAN). ТехнологияVLAN позволяет создать логическую топологию сети, не смотря на физические характеристики последней. Это достигается при помощи тегирования трафика, с которым можно подробнее ознакомиться в описании стандарта IEEE 802.1Q.

Для изоляции трафика голосовых данных, которые генерируются IP-телефонами, от прочих данных широко применяется технология Voice VLAN. Использовать возможности этой технологии целесообразно по следующим причинам:
— Повышение качества передачи данных. Реализуется механизмом VLAN задавать повышенный приоритет пакетам голосовых данных, вследствие чего возрастает качество связи.
— Безопасность. Создавая отдельную голосовую VLAN можно уменьшить вероятность перехватить а проанализировать голосовые пакеты посторонними лицами.

3. Сетевой уровень (англ. Network Layer)

Учитывая, что сетевой уровень предназначен для реализации маршрутизации потоков, его основными устройствами принято считать маршрутизаторы (англ. Router). Эти устройства определяют путь, по которому данные достигают получателя, имеющего определенный IP-адрес.

В качестве основного маршрутизированного протокола используется протокол IP (англ. Internet Protocol). На его основе функционирует как IP-телефония, так и всемирная сеть Интернета. Кроме основного существует множество динамических протоколов для осуществления маршрутизации, самым популярным из которых можно назвать внутренний протокол OSPF (англ. Open Shortest Path First).

Наряду с обычными шлюзами сегодня функционируют и специальные VoIP-шлюзы (англ. Voice Over IPGateway), которые обеспечивают подключение к IP-сети обычные телефоны. Они, как правило, имеют встроенный маршрутизатор, с помощью которого ведется учет трафика, авторизуются пользователи, автоматически раздаются IP-адреса, управляется полоса пропускания.

Некоторые из стандартных функций шлюзов VoIP:
— поддержка работы факсимильной связи;
— поддержка протоколов SIP (англ. Session Initiation Protocol) и H.323;
— поддержка работы голосовой почты;
— функции для повышения безопасности (авторизация, создание списков пользователей, имеющих доступ).

Чтобы избежать возникающие задержки при передаче данных по протоколу IP, вместе с ним необходимо использовать дополнительные средства, например, протоколы установления очередности, которые избавляют от проблемы конкурирования голосовых данных с обычными. Для достижения этой цели в маршрутизаторах используют взвешенную организацию очередей, основанную на классах CBWFQ (англ. Class-Bassed Weighted Queuing) или же очередность, имеющую малую задержку LLQ (англ. Low-Latencyqueuing). Также будут необходимы схемы маркировки, задающие приоритеты голосовым данным, как самым важным в общем потоке передачи.

4. Транспортный уровень (англ. Transport Layer)

Транспортный уровень обеспечивает:

• сквозное соединение;
• сегментацию данных приложений из верхнего уровня;
• надежность данных.

Транспортный уровень в качестве основных использует следующие протоколы:

• UDP (англ. User Datagram Protocol);
• TCP (англ. Transmission Control Protocol);
• RTP (англ. Real-time Transport Protocol).

В работе IP-телефонии непосредственно используются протоколы RTP и UDP, которые в основном отличаются от TCP тем, что не обеспечивают надежности при доставке данных. Для IP-телефонии такая особенность является более приемлемой, чем использование TCP с его контролем за доставкой, потому как телефонная связь очень зависит от задержек при передаче данных, но потеря пакетов для нее не критична.

Протокол UDP

UDP создан на основании сетевого протокола IP, а его функции сводятся к предоставлению транспортных услуг прикладным процессам. Главным отличием между протоколами UDP и TCP является обеспечение первым негарантированной доставки (при отправке и после получения данных никаких подтвержденийUDP не запрашивает). При отправке данных через протокол UDP установка логического соединения между источником и приемником не обязательна.

Протокол RTP

Хоть RTP и принято считать транспортным протоколом, работает он, как правило, поверх UDP. Возможностями RTP реализовывается работа с временными метками, распознавание типа проходящего трафика, нумерация последовательности пакетов и контроль их передачи.

Основная цель работы протокола RTP сводится к присваиванию всем исходящим пакетам временных меток, которые впоследствии обрабатываются приемной стороной. Благодаря этому появляется возможность принимать информацию в том порядке, в котором она была отправлена, снижается влияние неравномерности временных интервалов прохождения пакетов в сети, восстанавливается синхронизация между видео и аудио данными.

5. Уровни данных (англ. Data Layers)

Последние три уровня модели OSI можно рассматривать совместно. Объединить их в данном описании допустимо ввиду того, что происходящие в них процессы связаны между собой тесно, и описывать их отдельно было бы менее логично.

H.323

Стек протоколов H.323 был разработан еще в 1996 году. Этот стандарт содержит в себе описания сетевых служб, терминальных устройств и оборудования, предназначенных для реализации видео- и аудиосвязи в сетях с присутствием коммутации пакетов (сеть Интернет). Любое устройства стандарта H.323 обязано поддерживать обмен голосовой информацией.

Согласно рекомендациям H.323 в регламентируемом им оборудовании должно наличествовать:
— стандартные кодировки аналоговых данных;
— платформенная независимость;
— гибкость и совместимость;
— возможность управления полосой пропускания.
В этом контексте стоит отметить важный факт: рекомендации не определяют транспортного протокола, сетевого интерфейса и физической среды передачи. Такая неоднозначность позволяет всем устройствам, поддерживающим стандарт H.323 работать с любыми сетями доступными на сегодняшний момент и работающими с коммутацией пакетов.

Согласно стандарту H.323 основными 4-мя компонентами для VoIP-соединений являются:

Протокол SIP (расшифровывается как Session Initiation Protocol)

Протокол сигнализации SIP предназначен для организации сеансов связи, их изменения и завершения. Не смотря на то, что SIP не зависит от транспортных технологий, при его установлении желательно использовать UDP. При этом для передачи видео и голосовой информации рекомендуется применять RTP, а также не исключается возможность применения других протоколов.

В протоколе SIP определены 2 типа сигнальных сообщений, обозначаемых как запрос и ответ. В нем также осуществлена работа шести процедур:
— INVITE (приглашение) – служит для инициализации нового соединения, то есть приглашает пользователя в сеанс связи; эта процедура может иметь дополнительные параметры, используемые для согласования;
— BYE (разъединение) – служит для завершения соединения, созданного ранее двумя пользователями;
— OPTIONS (опции) – процедура используется при необходимости передать информацию о поддерживаемых характеристиках (передача может быть направлена как агенту другого пользователя, так и через посреднический сервер SIP);
— ACK (подтверждение) – процедура используется для возможности подтвердить получение сообщения или для того, чтобы получить положительный ответ на отосланную команду INVITE;
— CANCEL (отмена) – используется для прекращения поиска пользователя;
— REGISTER (регистрация) – с помощью процедуры можно передать информацию о месте нахождения пользователя на SIP-сервер, который в свою очередь может транслировать полученные данные на сервер адресов (англ. Location Server).

Кодеки

Аудиокодек – алгоритм или же программа, которая сжимает или разжимает данные звукового типа, позволяя таким образом снизить требования к каналам передачи данных относительно их пропускной способности. Сегодня в IP-телефонии более других распространены кодеки G.729 и G.711, которые осуществляют преобразование данных и их сжатие по законам A (alaw) и u (ulaw).

G.729

Кодек G.729 сжимает полученный файл с потерей его данных. Основная заложенная в основу кодека идея – передавать не сам оцифрованный сигнал, а лишь его параметры (спектральную характеристику, количество произведенных переходов через нулевую отметку), которых достаточно для их последующего синтезирования принимающей стороной. После разжимания звукового файла его основные характеристики (тембр, амплитуда и другие) не теряются.

Кодек G.729 рассчитан на пропускную способность канала равную 8 кбит/с. Длина обрабатываемого им кадра составляет 10 мс, а частота дискредитации равняется 8 кГц. Каждый обработанный кадр переопределяется в математическую модель в виде кода, который и передается в канал.

Использование кодирования G.729 вызывает задержку 15 мс, при том, что 5 из них тратится на то, чтобы заполнить предварительный буфер. Стоит также отметить, что данный кодек требователен к ресурсам процессора.

Кодек G.711

Голосовой кодек G.711 не предполагает сжатие данных, кроме компандирования – уменьшения эффектов в канале, имеющим ограниченный динамический диапазон. В основу метода положен принцип уменьшения уровней квантования сигнала областей с высокой громкостью, качество звука при этом не уменьшается. В телефонии широко используются две схемы компандирования, называемые alaw и ulaw.

Поток сигнала в данном кодеке составляет величину 64 кбит/с. В нем передается 8000 кадров в секунду, каждый по 8 бит. При субъективном сравнении качество звучания голоса после обработки его этим кодеком лучше, чем после G.729.

Alaw и ulaw

A-закон (alaw) – алгоритм сжатия, который сжимает звуковые данные, но при этом удаляет из них некоторую информацию . Используется он в основном в России и Европе. U-закон (ulaw) также как и A-закон предназначен для сжатия звуковых данных, при котором теряет часть данных из файла. Используется U-закон в основном в Северной Америке и Японии.

Модуляция импульсно кодового типа PCM (англ. Pulse Code Modulation)

Описать импульсно кодовую модуляцию можно как передачу непрерывной функции, имеющую вид последовательных импульсов.

Чтобы получить на входном канале связи модулированный сигнал, необходимо измерять несущий сигнал с помощью АЦП через определенный период времени. При этом частота дискретизации (описывается как количество оцифрованных значений за секунду времени) должна быть больше или равной удвоенному значению максимальной частоты из спектра аналогового сигнала. Полученные значения затем округляются до уровня, заранее указанного в программе. При этом стоит заметить, что все уровни должны быть кратными степени двойки. После определения количества уровней становится возможным определение и количества бит, которыми кодируется сигнал.

В процессе демодуляции последовательность из 0 и 1 при помощи демодулятора обретает копию в виде импульсов. При этом уровень квантования демодулятора равняется уровню квантования модулятора. Далее при помощи ЦАП восстанавливается сигнал, а последние неточности убирает сглаживающий фильтр.

Современная телефония должна располагать не менее ста уровнями квантования, иначе говоря, наименьшее количество бит для кодирования сигнала должно быть не меньше семи.

IP-телефония: качество обслуживания

Сети построенные на основе протоколов TCP/IP не способны обеспечить высокое качество обслуживание телефонных абонентов, так как они привносят в передачу данных недопустимые задержки. Протокол TCPгарантирует достоверную доставку информации, при этом ее перенос по умолчанию может осуществляться с различными задержками. Для протокола UDP характерно минимизирование таких задержек, гарантия же верной доставки не предоставляется.

Как известно, добротность передачи речевых сигналов очень зависит от качества их передачи. Сети, которые не могут реализовать механизмы, гарантирующие желаемое качество, не удовлетворяют требованиям пользователей IP-телефонии.

Качество обслуживания можно выразить в таких основных показателях, как задержка передачи и пропускная способность сети. Задержку определяют как время, прошедшее от момента отправления пакета и до момента приема. Кроме основных можно выделить и дополнительные характеристики, такие как надежность сети и ее готовность. Оценить их можно по истечении длительного времени основываясь на результатах контроля обслуживающего уровня или же по коэффициенту использования.

Чтобы улучшить качество связи могут быть использованы такие механизмы:
— на время всего соединения резервируются ресурсы связного канала;
— перемаршрутизация, с помощью которой осуществляется доставка данных с задействованием резервных маршрутов если основной канал перегружен;
— приоритезация трафика, которая позволяет помечать важность пакетов и в дальнейшем обслуживать их в соответствии этим маркировкам.

Как уже было сказано, трафик голосовых данных очень зависим от задержек их передачи. Максимальное значение задержки должно быть меньше 400 мс, куда включается продолжительность обработки пакетов на приемных станциях. Задержки можно разделить на два основных типа:
1) Задержка, которая вносится сетью передачи. Уменьшить ее можно улучшением инфраструктуры сети, а именно – использованием каналов высокой скорости и сокращением маршрутизаторов.
2) Задержка информации в терминальном оборудовании или при ее кодировании в голосовых шлюзах. Ее можно уменьшить путем улучшения эксплуатируемых алгоритмов преобразования и обработки голоса.

Джиттер

Явление, характерное в IP-телефонии – случайная задержка при распространении пакета, называемая джиттером . Обусловить джиттер можно тремя факторами:

• тепловым шумом;
• высокой задержкой при распространении сигнала;
• ограниченной полосой пропускания или же некорректной работой эксплуатируемых сетевых устройств.

Часто для борьбы с джиттером применяется такой метод борьбы, как джиттер-буфер, который хранит определенное программой количество пакетов. Длина буфера обычно динамически настраивается подстройкой при работе всего сеанса соединения. Для нахождения лучшей его длины могут использоваться эвристические алгоритмы.

Джиттер буфер

Чтобы компенсировать неравномерную скорость поступления пакетов приемная сторона создает временное хранилище для пакетов, называемое джиттер буфером. Задача этого буфера сводится к собиранию поступающих пакетов в верном порядке, соответствующему временным меткам, и выдаче их кодеку с верными интервалами и порядком.

Размер джиттер буфера можно указать в настройках принудительно либо рассчитывать его во время сеансов. Такое решение основано на невозможности высчитать оптимальное значение размера буфера, так как большое его значение вызовет увеличение транспортной задержки, а маленькое может вызвать потери пакетов, если задержки в IP сети неожиданно возрастут.

Размер джиттер буфера вызывает противоречия между пользователями и провайдерами IP телефонии. При малом размере буфера на стороне пользователя не все отосланные провайдером пакеты могут достигнуть пользовательского кодека, в то время как провайдер будет констатировать доставку всех без исключения пакетов. С практической точки зрения более 1% потерянных данных вызовет неприятные ощущения при разговоре, а при 2% он будет уже затруднен. Значение потерь равное 4% может сделать разговор практически невозможным.

Размер джиттер буфера делают большим, чем значение флуктуации транзитного времени сети. Если для десятка пакетов транзитное время колеблется между 5 и 10 мс, то буфер должен иметь размер до 8 мс, для того, чтобы не утерять ни одного пакета. Если же буфер имеет размер 12 мс, тогда он сможет осуществлять еще и перезапрос потерянных пакетов.

Программно-аппаратные средства для развертывания и использования телефонной сети

Asterisk

Программная АТС Asterisk способна коммутировать VoIP вызовы между абонентами традиционной телефонной сети и пользователями IP-телефонов.

АТС Asterisk поддерживает протоколы UNIStim, H.323, IAX, SIP, Skinny. Среди кодеков поддерживаются: G.222, G.223, G.729, G711 (alaw и ulaw), LPC-10, iLBC, Speex, GSM.

Программное обеспечение Asterisk открыто для сторонних разработчиков, оно динамически развивается, а устанавливать его можно без сомнений о необходимости лицензирования. Такая особенность делает программную АТС выгодным решением для среднего и малого бизнеса. Количество обслуживаемых ею абонентов может быть до 2 000, ограничением же служит только мощность сервера.

Вторым достоинством Asterisk можно назвать возможность ее гибкой настройки. Необходимые для полноценной работы функции уже реализованы в ней, а вспомогательные – можно дописать самостоятельно без ощутимых денежных и временных затрат. Способствует этому принцип программы: для одной задачи используется один программный модуль.

Если сравнивать Asterisk с продуктами таких вендоров как Avaya или Cisco, то она привлекает еще и стоимостью своего развертывания. Все затраты на нее сводятся только к закупке телефонных аппаратов, а также сервера, который смог бы справиться с необходимой нагрузкой на сеть. Сама же программа бесплатна.

Cisco CallManager

Аппаратно-программный комплекс CallManager в первую очередь предназначен для сетей, в которых насчитывается до 30 000 абонентов. Комплекс способен обеспечить надежную работу и позволяет настраивать множество параметров, например, таких как голосовое меню или переадресация звонков. Облегченная express версия комплекса предназначается для малых офисов.

Преимуществом Cisco CallManager является знаменитая техническая поддержка самой корпорации Cisco. Имея соответствующий уровень контракта обслуживания, любая проблема, связанная с вопросами по настройке аппаратной или программной среды или же с поломкой оборудования, решается практически мгновенно. Это качество комплекса CallManager придется кстати тем компаниям, которые готовы оплачивать немалые расходы, получая высочайшее качество обслуживания клиентов.

Avaya IP Office

Аппаратно-программное решение IP Office – неплохой выбор для телефонной сети среднего размера. Ограничение на количество абонентов здесь связано не только с мощностью сервера, но и приобретенными лицензиями. Лицензии накладываются на практически каждую деталь комплекса, такие как используемые приложения и платы расширения. Настройка оснащения осуществляется через различные программы, самая популярная из которых, а, к тому же, и простая в обращении – IP OfficeManager от той же компании Avaya. Управлять настройками IP Office можно и через консоль при использовании средства Avaya Terminal Emulator.

Компания Avaya кроме IP Office выпускает и другие продукты, а слившись в 2009 году с другим известным производителем Nortel, она стала признанным лидером среди компаний, реализующих оборудование для IP-телефонии.

Хотите знать больше про ? Обращайтесь в компанию ИТЕРАНЕТ — мы уже свыше 15 лет реализуем сложные коммуникационные проекты, занимаемся инфраструктурой объектов. Список наших услуг насчитывает перечень высокотехнологичных решений из более чем 100 пунктов.

Технология VoIP реализует задачи и решения, которые с помощью технологии PSTN реализовать будет труднее, либо дороже.

• Возможность передавать более одного телефонного звонка в рамках высокоскоростного телефонного подключения. Поэтому технология VoIP используется в качестве простого способа для добавления дополнительной телефонной линии дома или в офисе.

• Свойства, такие как

• конференция,
• переадресация звонка,
• автоматический перенабор,
• определение номера звонящего,

предоставляются бесплатно или почти 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 технологии VoIP. Необходимо лишь произвести шифрование сигнала и его идентификацию для существующего потока данных.

• Независимость от месторасположения. Нужно только интернет-соединение для подключения к провайдеру VoIP. Например, операторы центра звонков с помощью VoIP-телефонов могут работать из любого офиса, где есть в наличии эффективное быстрое и стабильное интернет-подключение.

• Доступна интеграция с другими 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

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. ). 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).

Кодеки

Применяемые алгоритмы сжатия голоса при передаче по IP-сети довольно разнообразны. Некоторые практически не сжимают голос, оставляя его на уровне импульсно-кодовой модуляции (то есть 64 килобит в секунду), другие кодеки позволяют сжимать цифровой голосовой поток в 8 и более раз за счёт эффективных алгоритмов кодирования. Существует немало хороших свободных кодеков, использование которых не требует лицензирования. Для других же требуется достижения соответствующей лицензионной сертификации между производителем оборудования (программного обеспечения) и авторами метода сжатия.

Интернет позволяет нам просматривать содержимое web-сайтов, обмениваться короткими сообщениями, общаться в социальных сетях, просматривать видеоролики и работать с электронной почтой. Но мало кто знает, что этим функциональность сети не ограничивается – в интернете работает и IP-телефония, предоставляющая возможность совершать голосовые вызовы по копеечным расценкам. Как работает этот вид телефонии и для чего он нужен? В данном материале мы рассмотрим:

• Основные протоколы IP-телефонии;
• Принципы работы IP-телефонии;
• Принципы тарификации и многое другое.

В заключение мы дадим подробную инструкцию по подключению к интернет-телефонии.

Что такое IP-телефония

IP-телефония является одним из самых молодых видов связи. Фактически, она появилась в 1999-ом году, когда был разработан и утвержден Session Initiation Protocol или SIP-протокол. Ему предшествовал менее совершенный, но от этого не менее функциональный протокол H.323. Он используется и по сей день, но все реже и реже.

Протокол H.323 достаточно сложный, он не экономит трафик и характеризуется недостаточной поддержкой мобильности пользователей. Что касается протокола SIP, то он более гибкий и простой. Он позволяет экономить трафик, на его основе могут работать самые разные приложения и устройства. Пользователи в сетях, использующих SIP-протокол, могут беспрепятственно перемещаться по всей планете с сохранением своего SIP-ID – для этого в структуре SIP-сетей предусмотрены серверы определения местоположений. SIP-протокол позволяет:

• Совершать голосовые вызовы;
• Соединять абонентов посредством видеосвязи;
• Обеспечивать передачу файлов и прочей мультимедийной информации;
• Обмениваться текстовыми сообщениями;
• Играть в онлайн-игры.

Для связи абонентов используется сеть интернет , а для звонков на мобильные и стационарные телефоны по всему миру задействуются специальные шлюзы. Существует еще один протокол VOIP-телефонии – это протокол IAX2, разработанный для работы с IP-АТС Asterisk. Он не такой открытый, как SIP-протокол, зато позволяет существенно экономить интернет-трафик. Кроме того, протокол IAX2 обеспечивает более чистую и надежную связь, так как передача данных ведется через один порт, а не через несколько, как в SIP.

В число недостатков входят трудность расширения протокола и отсутствие стойкости к хакерским атакам в старых версиях.

Подавляющее большинство операторов IP-телефонии предоставляет свои услуги посредством протокола SIP, так как он отличается своей доступностью и простотой организации связи. Протокол IAX2 чаще применяется в учрежденческих IP-АТС.

Как работает IP-телефония

Рядовым пользователям вовсе не нужно разбираться в премудростях используемых протоколов. Им больше важны чистота телефонной связи, наличие дополнительных сервисных услуг и низкие тарифы на внутрироссийские и международные вызовы. Как работает этот вид телефонии и почему здесь используется сеть интернет?

VOIP-телефония для чайников – это объяснение на пальцах. Поэтому мы рассмотрим, как происходит соединение между двумя VOIP-телефонами максимально упрощенно и доступно. В состоянии покоя оба телефона подключены к интернету и соединены с серверами выбранного оператора. Как только абонент наберет внутренний номер другого абонента, серверы найдут его местоположение и отправят ему сигнал вызова. Как только вызываемый абонент примет звонок, между абонентами установится связь. Вызовы идут через интернет, линии традиционной телефонии здесь не задействуются. Поэтому тарификация внутрисетевых вызовов отсутствует – абоненты оплачивают лишь затрачиваемый трафик (своему провайдеру) , который в большинстве случаев бесплатный.

Совершать вызовы через VOIP-телефонию можно в следующих направлениях:

• Между абонентами одной сети, с использованием SIP-ID;
• Между абонентам разных сетей, с использованием SIP URI (этот идентификатор похож на адрес электронной почты);
• C VOIP-телефонов на мобильные и стационарные телефоны по всему миру;
• С мобильных и стационарных телефонов на VOIP-номера.

В последних двух случаях звонки осуществляются через специальные шлюзы, расположенные в тех или иных городах и странах. Тем самым достигается существенная экономия денежных средств, так как большей частью вызовы идут через каналы сети интернет, не затрагивая традиционную телефонию, для которой важно расстояние до вызываемого абонента.

Также у абонентов IP-телефонии имеется возможность подключать к своему аккаунту прямые и виртуальные номера, принадлежащие различным городам и странам – с их помощью удобно принимать входящие вызовы. Кстати, абоненты IP-телефонии могут находиться в любой точке мира – используемый протокол обеспечивает им высочайший уровень мобильности.

Установив программный телефон на свой компьютер, можно отправиться с ним в Бразилию, в США, в Европу, в Китай или в любую другую страну. Везде, где есть доступ в интернет, абонент сможет оставаться на связи . При этом тарификация для него и для других абонентов не изменится ни на одну копейку.

Внутрисетевые вызовы всегда остаются бесплатными. Местонахождение абонентов не имеет никакого значения – они могут находится как в соседних кабинетах, так и на разных концах планеты. Если абоненты пользуются прямыми номерами, то их местоположение по-прежнему не имеет никакого значения – можно принимать вызовы на свой личный московский номер, находясь где-нибудь в Аризоне. Это и называется мобильностью абонентов.

Отсутствие привязки к традиционным телефонным линиям делает связь более дешевой и более функциональной. А сервера провайдеров готовы соединить абонентов, находящихся где угодно.

Сколько стоит IP-телефония

Мы уже знаем, что такое VOIP-телефония – это интересная возможность совершения вызовов через интернет, с экономией собственных денежных средств. Традиционный городской телефон не может похвастаться приемлемой тарификацией звонков, в то время как VOIP-телефония открывает широкие возможности для общения со всем миром.

Одним из ее достоинств являются бесплатные вызовы внутри сети. То есть, два абонента, зарегистрированные у одного провайдера, могут общаться совершенно бесплатно , задействуя для этого программные или аппаратные VOIP-телефоны. Порадуют абонентов и недорогие вызовы по всему миру.

Как работает традиционная телефония? Чем дальше находится вызываемый абонент, тем дороже минута связи. В сети интернет отсутствует географическая привязка, следовательно, передача трафика в любых направлениях осуществляется без ограничений и без дополнительной оплаты за то или иное направление. Здесь же выполняется и передача голосового трафика.

Поэтому и тарифы на связь получаются более низкими. Тарифы на IP-телефонию иногда поражают своими низкими ценами по тем или иным направлениям. Например, звонки в Казахстан и в Соединенные Штаты чаще всего стоят дешевле, чем звонки по России – это касается вызовов на мобильные и стационарные номера. При этом абонентская плата за услуги в большинстве случаев отсутствует – тут нет оплаты за линию, так как абоненты уже платят за доступ в интернет.

Тарификация в VOIP-сетях такова:

• Внутри сети провайдера – совершенно бесплатно;
• Все входящие вызовы – бесплатно (в большинстве случаев);
• Звонки на стационарные и мобильные телефоны – в зависимости от направления, от 40 коп./мин.

Также, предусмотрена возможность принятия вызовов на прямые номера, приобретаемые и оплачиваемые отдельно (по желанию) – за них взимается ежемесячная абонентская плата . Принадлежность прямых номеров тем или иным городам выбирается абонентами самостоятельно. Например, ничто не мешает купить прямой номер в Москве, Санкт-Петербурге, Краснодаре или в других странах.

Для принятия звонков без прямых номеров предусмотрены виртуальные номера с дополнительными цифрами. Дозвон на них осуществляется так – сначала абонент звонит на специальный номер провайдера (они есть во многих городах), а после установления вызова набирает дополнительный номер SIP-абонента. Например, +7-495-1234567, после гудка 123456. Входящий звонок для вызываемого абонента будет бесплатным (в большинстве случаев).

Что нужно чтобы подключить IP-телефонию

Отвечая на вопросы по IP-телефонии для чайников, мы поведаем, как подключиться к данному виду телефонии на примере провайдера Zadarma . Подключение производится в несколько шагов:

• Регистрация аккаунта на сайте провайдера;
• Пополнение счета на своем аккаунте (необходимо для звонков на стационарные и мобильные телефоны);
• Настройка программного или аппаратного VOIP-телефона;
• Совершение пробных звонков.

В своем личном кабинете на сайте провайдера вы получите информацию о настройках программ и сможете ознакомиться со своими добавочными номерами – раздайте их своим друзьям, близким или коллегам, чтобы они смогли позвонить на ваш IP-телефон.