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 Москва 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 IP телефонию Чебоксарыи 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 https://www.sipout.net.
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.