IP телефония — самый «молодой», при этом перспективный и недорогой вид связи, обладающий массой преимуществ перед традиционным соединением. Это качественно новый способ передачи данных без задействования фиксированной телефонной связи. Звонок по IP можно сравнить с получением почты через e-mail — это удобно, бесплатно (или очень дёшево), доступно везде, где есть подключение к сети Интернет.

Решение от МегаФона

Как работает IP телефония?

При использовании выделенной линии АТС вы платите не только за разговор, но и за возведение и содержание телефонных станций. Вот почему, в отличие от IP телефонии, АТС всегда предполагает абонентскую плату, независимо от количества совершённых звонков. Междугородние и международные разговоры тарифицируются отдельно и, как правило, не слишком выгодно для клиента. Передача данных через IP — это прекрасная альтернатива для тех, кто идёт в ногу со временем, активно использует в своём бизнесе достижения последних лет и делает всё, чтобы минимизировать затраты без потери качества связи.

В каком бизнесе применима IP телефония?

IP телефонией можно свободно пользоваться, находясь в любой точке мира. Если ваш бизнес связан с частыми перемещениями по стране и за её пределами, общение посредством IP — идеальный выбор. Пользуясь обычными телефонными линиями, вы вынуждены оплачивать услуги связи пропорционально расстоянию между вами и собеседником, тогда как в случае IP телефонии стоимость разговора изменится незначительно, независимо от того, находитесь вы и другой абонент в одной комнате или между вами сотни километров.

IP телефония — прекрасное решение как для малого, среднего и крупного бизнеса, так и для физических лиц. Тогда как выделенная телефонная линия — это определённая привязка к офису, телефония IP подходит для мобильных людей и компаний. Даже если вы решили сменить офис или вынуждены отправиться в командировку, можете продолжать использовать IP телефонию везде, где есть интернет. Согласитесь, каждый раз оформлять для своего бизнеса новую выделенную телефонную линию — задача хоть и выполнимая, но требующая определенных временных и денежных затрат. В случае использования IP телефонии вам даже не придётся повторно платить за подключение, переоформлять номер и производить другие ненужные манипуляции. Номер для связи с вашим офисом останется тот же, поскольку IP, к которому он привязан, не изменился. А значит, вы можете оставаться на связи, где бы ни находились, использую IP передачу данных.

В связи со стремительным ростом популярности IP телефонии в последнее время многие операторы готовы предоставить подобные услуги.

В чём преимущество нашего предложения?

• Отличное качество связи, что особенно важно при проведении деловых переговоров. Стабильная связь с высоким качеством передачи данных — важная составляющая имиджа компании.
• Высокий уровень сервиса: мы ценим и уважаем наших клиентов, поэтому стараемся решить возникшие трудности максимально оперативно и эффективно, наши специалисты всегда доступны для вас. Оставить заявку на подключение к телефонии IP, задать вопрос, получить помощь квалифицированного специалиста можно на нашем сайте, а также — по бесплатному номеру через оператора.
• Доступные тарифы: разговор посредством IP технологий очень и очень демократичен с точки зрения цены. Вы уже платите за трафик выбранному оператору, поэтому исходящие вызовы на мобильные и городские номера имеют предельно низкие цены. Входящие вызовы бесплатны для вас, подключение к услуге осуществляется также на безвозмездной основе.
• Высокая степень защищенности переговоров от прослушивания при использовании телефонии посредством IP: обмен данными через IP подключение гарантирует конфиденциальность информации. При использовании стандартной телефонной связи, к сожалению, нередки случаи подключения злоумышленников к вашей телефонной линии и, как следствие, их междугородние и международные разговоры за ваш счёт. При использовании передачи данных через IP риск стать жертвой злоумышленников исключается.
• Дополнительные услуги, которые всегда доступны пользователям IP телефонии: АОН входящих звонков, возможность установки переадресации вызовов, организация конференц-связи с участием нескольких абонентов и многое другое. Вы можете принимать звонки как на телефон, так и на компьютер (данная опция подтверждается в Личном кабинете пользователя), списание средств при этом происходит с одного счёта, что удобно как для физических, так и для юридических лиц.
• Система электронного документа оборота: вам больше не нужно беспокоиться о сохранности бумажных документов, организовывать их отправку и приём, пользоваться услугами курьеров, долгое время ждать необходимые оригиналы. Мы предлагаем популярную во множестве компаний международного уровня систему электронного документооборота. Вы сможете в кратчайшие сроки получать необходимую документацию, имеющую силу бумажного носителя, в электронном виде. Акты, счёта и другие отчётные документы всегда доступны в вашем Личном кабинете.

Услугой IP телефонии часто пользуются корпоративные клиенты, филиалы которых находятся в разных городах. Для них доступна возможность установить короткие внутренние номера для сотрудников компании, а также — значительно сократить расходы на телефонную связь за счёт использования трафика вместо выделенных телефонных линий. Приятным бонусом является возможность «унификации» телефонных номеров — вы можете выбрать единообразные номера для ваших сотрудников или офисов, имеющих различное географическое положение.

Какие устройства требуются для звонка по IP?

Получить доступ к телефонии посредством IP можно, используя несложное IP оборудование: ПК (потребуется установка стандартного программного телефона), специальный телефонный IP аппарат, удобный в использовании, или IP шлюз. Какие IP устройства выбрать для совершения и приёма звонков- решать вам. Многие компании сегодня активно используют видеосвязь — для организации видеозвонка подойдёт мобильный телефон, ноутбук или ПК. Однако если вы не хотите отказываться от привычного для вас и ваших сотрудников оборудования, передачу данных посредством IP каналов можно настроить на обычный радиотелефон и даже факс, воспользовавшись IP шлюзом.

Как подключить услугу?

Ещё раз обращаем ваше внимание, что процедура подключения к IP телефонии является бесплатной.

Все указания и пояснения можно получить у нашего специалиста, оставив заявку на подключение телефонии посредством IP на нашем сайте. Стать пользователем IP телефонии МегаФона просто: достаточно быть нашим клиентом и подать заявку на услугу

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.

Avtandilko 13 июня 2013 в 11:07

Основы IP-телефонии, базовые принципы, термины и протоколы

• Разработка систем связи

• Recovery Mode

Добрый день, уважаемые хабражители. В данной статье я постараюсь рассмотреть основные принципы IP-телефонии, описать наиболее часто используемые протоколы, указать способы кодирования и декодирования голоса, разобрать некоторые характерные проблемы.

Под IP-телефонией подразумевается голосовая связь, которая осуществляется по сетям передачи данных, в частности по IP-сетям (IP - Internet Protocol). На сегодняшний день IP-телефония все больше вытесняет традиционные телефонные сети за счет легкости развертывания, низкой стоимости звонка, простоты конфигурирования, высокого качества связи и сравнительной безопасности соединения. В данном изложении будем придерживаться принципов эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection basic reference model) и рассказывать о предмете “снизу-вверх”, начиная с физического и канального уровней и заканчивая уровнями данных.

"
Модель OSI и инкапсуляция данных

Принципы IP-телефонии

При осуществлении звонка голосовой сигнал преобразуется в сжатый пакет данных (подробнее этот процесс будет рассмотрен в главах “Импульсно кодовая модуляция” и “Кодеки”). Далее происходит пересылка данных пакетов поверх сетей с коммутацией пакетов, в частности, IP сетей. При достижении пакетами получателя, они декодируются в оригинальные голосовые сигналы. Эти процессы возможны благодаря большому количеству вспомогательных протоколов, часть из которых будет рассмотрена далее.

В данном контексте, протокол передачи данных - некий язык, позволяющий двум абонентам понять друг друга и обеспечить качественную пересылку данных между двумя пунктами.

Отличие от традиционной телефонии

В традиционной телефонии установка соединения происходит при помощи телефонной станции и преследует исключительно цель разговора. Здесь голосовые сигналы передаются по телефонным линиям, через выделенное подключение. В случае же IP-телефонии, сжатые пакеты данных поступают в глобальную или локальную сеть с определенным адресом и передаются на основе данного адреса. При этом используется уже IP-адресация, со всеми присущими ей особенностями (такими как маршрутизация).

При этом IP-телефония оказывается более дешевым решением как для оператора, так и для абонента. Происходит это благодаря тому, что:

• Традиционные телефонные сети обладают избыточной производительностью, в то время, как IP-телефония использует технологию сжатия голосовых пакетов и позволяет полностью использовать емкость телефонной линии.
• Как правило, на сегодняшний момент доступ в глобальную сеть есть у всех желающих, что позволяет сократить затраты на подключение или совсем исключить их.
• Звонки в локальной сети могут использовать внутренний сервер и происходить без участия внешней АТС.

Вместе с вышеперечисленным, IP-телефония позволяет улучшить качество связи. Достигается это, опять же, благодаря трем основным факторам:

• Телефонные серверы постоянно совершенствуются и алгоритмы их работы становятся более устойчивыми к задержкам или другим проблемам IP-сетей.
• В частных сетях их владельцы обладают полным контролем над ситуацией и могут изменять такие параметры, как ширина полосы пропускания, количество абонентов на одной линии, и, как следствие, величину задержки.
• Сети с коммутацией пакетов развиваются, и ежегодно вводятся новые протоколы и технологии, позволяющие улучшить качество связи (например, протокол резервирования полосы пропускания RSVP).

Благодаря IP-телефонии очень элегантно решается проблема занятой линии, так как переадресация, либо перевод в режим ожидания могут быть осуществлены несколькими командами в конфигурационном файле на АТС.
 

Физический уровень (Physical Layer)

На физическом уровне осуществляется передача потока битов по физической среде через соответствующий интерфейс. IP-телефония практически полностью опирается на уже существующую инфраструктуру сетей. В качестве среды передачи информации используются, как правило витая пара категории 5 (UTP5), одномодовое или многомодовое оптическое волокно, либо коаксиальный кабель. Тем самым в полной мере реализуется принцип конвергенции телекоммуникационных сетей.

PoE

Интересно рассмотреть технологию PoE (Power Over Ethernet) - стандарты IEEE 802.3 af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Ее суть заключается в возможности обеспечения питанием устройств посредством стандартной витой пары. Большинство современных IP-телефонов, в частности, модельный ряд Cisco Unified IP Phones 7900 Series, поставляются с поддержкой PoE. Согласно стандарту 2009 года, устройства могут получать ток мощностью до 25,5 Ватт.

При подаче питания используются лишь две витых пары кабеля 100BASE-TX, однако некоторые производители задействуют все четыре, достигая мощности до 51 Ватт. Необходимо заметить, что технология не требует модификации уже существующих кабельных систем, в том числе и кабелей Cat 5.

Для определения того, является ли подключаемое устройство питаемым (PD - powered device) на кабель подается напряжение 2,8 - 10 В. Тем самым вычисляется сопротивление подключаемого устройства. Если данное сопротивление находится в диапазоне 19 - 26,5 кОм, то процесс переходит на следующий этап. Если же нет - проверка повторяется с интервалом ≥2 мс.

Далее происходит поиск диапазона мощностей питаемого устройства путем подачи более высокого напряжения и измерения тока в линии. Вслед за этим на линию подается 48 В - питающее напряжение. Также осуществляется постоянный контроль перегрузок.
 

Канальный уровень (Data Link Layer)

Согласно спецификации IEEE 802 канальный уровень разделяется на два подуровня:

1. MAC (Media Access Control) - обеспечивает взаимодействие с физическим уровнем;
2. LLC (Logical Link Control) - обслуживает сетевой уровень.

На канальном уровне работают коммутаторы - устройства, обеспечивающие соединение нескольких узлов компьютерной сети и распределение фреймов между хостами на основе физической (MAC) адресации.

Необходимо упомянуть механизм виртуальных локальных сетей (Virtual Local Area Network). Данная технология позволяет создавать логическую топологию сети без оглядки на ее физические свойства. Достигается это тегированием трафика, что подробно описано в стандарте IEEE 802.1Q.

Формат фрейма

В контексте IP-телефонии отметим Voice VLAN, широко применяющуюся для изоляции голосового трафика, генерируемого IP-телефонами, от других данных. Ее использование целесообразно по двум причинам:

1. Безопасность. Создание отдельной голосовой VLAN уменьшает вероятность перехвата и анализа голосовых пакетов.
2. Повышение качества передачи. Механизм VLAN позволяет задать повышенный приоритет голосовым пакетам, и, как следствие, улучшить качество связи.

 

Сетевой уровень (Network Layer)

На сетевом уровне происходит маршрутизация, соответственно основными устройствами сетевого уровня являются маршрутизаторы (Router). Именно здесь определяется, каким путем данные достигнут получателя с определенным IP-адресом.

Основной маршрутизируемый протокол - IP (Internet Protocol), на основе которого и построена IP-телефония, а также всемирная сеть Интернет. Также существует множество динамических протоколов маршрутизации, самый популярный среди которых OSPF (Open Shortest Path First) - внутренний протокол, основанный на текущем состоянии каналов связи;

На сегодняшний момент существуют специальные VoIP-шлюзы (Voice Over IP Gateway), обеспечивающие подключение обычных аналоговых телефонов к IP-сети. Как правило, они имеют и встроенный маршрутизатор, позволяющий вести учет трафика, авторизовать пользователей, автоматически раздавать IP-адреса, управлять полосой пропускания.

Среди стандартных функций VoIP-шлюзов:

• Функции безопасности (создание списков доступа, авторизация);
• Поддержка факсимильной связи;
• Поддержка голосовой почты;
• Поддержка протоколов H.323, SIP (Session Initiation Protocol).

Для борьбы с возможными задержками передачи IP необходимо дополнять дополнительными средствами, например протоколами установления очередности (чтобы голосовые данные не конкурировали с обычными).
Как правило, в этих целях на маршрутизаторах используется очередность с малой задержкой (LLQ - Low-Latency queuing), либо взвешенная организация очередей на основе классов (CBWFQ - Class-Based Weighted Fair Queuing).
Кроме того, необходимы схемы маркировки с заданием приоритетов для рассмотрения голосовых данных, как наиболее важных для передачи.
 

Транспортный уровень (Transport Layer)

Для транспортного уровня характерны:

• Сегментация данных приложений верхнего уровня;
• Обеспечение сквозного соединения;
• Гарантия надежности данных.

Основные протоколы транспортного уровня - TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), RTP (Real-time Transport Protocol). Непосредственно в IP-телефонии используются протоколы UDP и RTP, причем основное их отличие от TCP заключается в том, что они не обеспечивают надежность доставки данных. Это является более приемлемым вариантом, нежели осуществление контроля за доставкой (TCP), так как телефонная связь чрезвычайно зависима от задержек передачи, но менее чувствительна к потерям пакетов.

UDP

UDP базируется на сетевом протоколе IP и предоставляет транспортные услуги прикладным процессам. Его главное отличие от TCP - обеспечение негарантированной доставки, то есть при отправке и получении данных никаких подтверждений не запрашивается. Также при отправке информации не обязательно установление логического соединения между модулями UDP (источник и приемник).

RTP

Несмотря на то, что RTP принято считать протоколом транспортного уровня, как правило он работает поверх UDP. С помощью RTP реализуется распознавание типа трафика, работа с метками времени, контроль передачи и нумерация последовательности пакетов.

Основное назначение RTP состоит в том, что он присваивает каждому исходящему пакету временные метки, обрабатывающиеся на приемной стороне. Это позволяет принимать данные в надлежащем порядке, снижает влияние неравномерности времени прохождения пакетов по сети, восстанавливает синхронизацию между аудио и видео данными.
 

Уровни данных (Data Layers)

Три последних уровня модели OSI рассмотрим совместно. Такое объединение допустимо, так как процессы, происходящие на данных уровнях тесно связаны между собой, и описывать их безотносительно разделения на подуровни будет логичнее.

H.323

Первым делом необходимо описать стек протоколов H.323, разработанный в 1996 году. Данный стандарт содержит описание оборудования, сетевых служб и терминальных устройств, предназначенных для осуществления аудио- и видеосвязи в сетях с коммутацией пакетов (Интернет). Для любого устройства стандарта H.323 обязательна поддержка обмена голосовой информацией.

• Платформенную независимость.
• Стандарты кодирования аналоговых данных.
• Управление полосой пропускания.
• Гибкость и совместимость.

Отметим очень важный факт: в рекомендациях не определены физическая среда передачи, транспортный протокол и сетевой интерфейс. Это значит, что устройства, поддерживающие стандарт H.323 могут работать в любых существующих сегодня сетях с коммутацией пакетов.

Согласно H.323 четырьмя основными компонентами VoIP-соединения являются:

• терминал;
• шлюз;
• контроллер зоны;
• контроллер управления многоточечной конференции (MCU - Multipoint Control Unit).

Пример структурной схемы сети в IP-телефонии 

Выдержка из документа, описывающего стек протоколов H.323

1. Управление соединением и сигнализация:
1.а. H.225.0: протоколы сигнализации и пакетирования мультимедийного потока (использует подмножество протокола сигнализации Q.931).
1.б. H.225.0/RAS: процедуры регистрации, допуска и состояния.
1.в. H.245: протокол управления для мультимедиа.
2. Обработка звуковых сигналов:
2.а. G.711: импульсно-кодовая модуляция тональных частот.
2.б. G.722: кодирование звукового сигнала 7 кГц в 64 кбит/с.
2.в. G.723.1: речевые кодеры на две скорости передачи для организации мультимедийной связи со скоростью передачи 5.3 и 6.3 кбит/с.
2.г. G.728: кодирование речевых сигналов 16 кбит/с с помощью линейного предсказания с кодированием сигнала возбуждения с малой задержкой.
2.д. G.729: кодирование речевых сигналов 8 кбит/с с помощью линейного предсказания с алгебраическим кодированием сигнала возбуждения сопряженной структуры.
3. Обработка видеосигналов:
3.а. H.261: видеокодеки для аудиовизуальных услуг со скоростью 64 кбит/с.
3.б. H.263: кодирование видеосигнала для передачи с малой скоростью.
4. Конференц-связь для передачи данных:
4.а. T.120: стек протоколов (включает T.123, T.124, T.125) для передачи данных между оконечными пунктами.
5. Мультимедийная передача:
5.а. RTP: транспортный протокол реального времени.
5.б. RTCP: протокол управления передачей в реальном времени.
6. Обеспечение безопасности:
6.а. H.235: обеспечение безопасности и шифрование для мультимедийных терминалов сети H.323.
7. Дополнительные услуги:
7.а. H.450.1: обобщенные функции для управления дополнительными услугами в H.323.
7.б. H.450.2: перевод соединения на телефонный номер третьего абонента.
7.в. H.450.3: переадресация вызова.
7.г. H.450.4: удержание вызова.
7.д. H.450.5: парковка вызова (park) и ответ на вызов (pick up).
7.е. H.450.6: уведомление о поступившем вызове в состоянии разговора.
7.ж. H.450.7: индикация ожидающего сообщения.
7.з. H.450.8: служба идентификации имен.
7.и. H.450.9: служба завершения соединения для сетей H.323.

Сценарий установки соединения на основе протокола H.323
 

SIP (Session Initiation Protocol)

SIP - протокол сигнализации, предназначенный для организации, изменения и завершения сеансов связи. SIP независим от транспортных технологий, однако при установлении соединения предпочтительно использовать UDP. Для передачи самой голосовой и видеоинформации рекомендовано применять RTP, но возможность использования других протоколов не исключена.

В SIP определены два типа сигнальных сообщений - запрос и ответ. Также существует шесть процедур:

• INVITE (приглашение) - приглашает пользователя принять участие в сеансе связи (служит для установления нового соединения; может содержать параметры для согласования);
• BYE (разъединение) - завершает соединение между двумя пользователями;
• OPTIONS (опции) - используется для передачи информации о поддерживаемых характеристиках (эта передача может осуществляться напрямую между двумя агентами пользователей или через сервер SIP);
• АСК (подтверждение) - используется для подтверждения получения сообщения или для положительного ответа на команду INVITE ;
• CANCEL (отмена) - прекращает поиск пользователя;
• REGISTER (регистрация) - передает информацию о местоположении пользователя на сервер SIP, который может транслировать ее на сервер адресов (Location Server).

Сценарий сеанса связи SIP

Кодеки

Аудиокодеком называют программу или алгоритм, который сжимает, либо разжимает цифровые звуковые данные, позволяя снизить требования к пропускной способности канала передачи данных. В IP-телефонии на сегодняшний день наиболее распространено преобразование посредством кодека G.729, а также сжатие G.711 по А-закону (alaw) и μ-закону (ulaw).

G.729

G.729 является кодеком, который сжимает исходный сигнал с потерей данных. Основная идея, заложенная в G.729 - передача не самого оцифрованного сигнала, а его параметров (спектральной характеристики, количества переходов через ноль), достаточных для последующего синтезирования на принимающей стороне. При этом все основные характеристики голоса, такие как амплитуда и тембр сохраняются.

Пропускная способность канала, на которую рассчитан данный кодек - 8 кбит/с. Длина кадра обрабатываемого G.729 - 10 мс, частота дискретизации - 8 кГц. Для каждого из таких кадров определяются параметры математической модели, которые в дальнейшем и передаются в канал в виде кодов.

При использовании кодирования G.729 задержка составляет 15 мс, из которых 5 мс тратится на заполнение предварительного буфера. Отметим также, что кодек G.729 предъявляет достаточно высокие требования к ресурсам процессора.

G.711

G.711 - голосовой кодек, который не предполагает никакого сжатия, помимо компандирования - метода уменьшения эффектов каналов с ограниченным динамическим диапазоном. В основе данного метода лежит принцип уменьшения количества уровней квантования сигнала в области высокой громкости, сохраняя при этом качество звука. Две широко использующиеся в телефонии схемы компандирования - alaw и ulaw.

Сигнал в данном кодеке предоставлен потоком величиной 64 кбит/с. Частота дискретизации - 8000 кадров по 8 бит в секунду. Качество голоса субъективно лучше, нежели при применении кодека G.729.

alaw

alaw или А-закон - алгоритм сжатия звуковых данных с потерей информации. В основном используется на территории Европы и России.

Для сигнала x преобразование по алгоритму alaw выглядит следующим образом:

Где А - параметр сжатия (обычно принимается равным 87,7).

ulaw

ulaw или μ-закон - алгоритм сжатия звуковых данных с потерей информации. В основном используется на территории Японии и Северной Америки.

Для сигнала x преобразование по алгоритму ulaw выглядит следующим образом:

где μ принимается равным 255 (8 бит) в стандартах Северной Америки и Японии.
 

Импульсно кодовая модуляция (PCM - Pulse Code Modulation)

Импульсно кодовая модуляция - передача непрерывной функции в виде серии последовательных импульсов.

Для получения на входе канала связи модулированного сигнала, мгновенное значение несущего сигнала измеряется АЦП с определенным периодом. При этом количество оцифрованных значений в секунду (иначе, частота дискретизации) должно быть большим или равным двукратной максимальной частоте в спектре аналогового сигнала.

Далее полученные значения округляются до одного из заранее принятых уровней. Заметим, что количество уровней необходимо принимать кратным степени двойки. В зависимости от того, сколько было определено уровней, сигнал кодируется определенным количеством бит.

Квантование сигнала

На данном рисунке представлено кодирование с помощью четырех битов (то есть все промежуточные значения аналогового сигнала будут округляться до одного из заранее заданных 16 уровней). Для примера, при времени равном нулю сигнал будет представлен подобным образом: 0111.

При демодуляции последовательность нулей и единиц преобразуется в импульсы демодулятором, уровень квантования которого равен уровню квантования модулятора. После этого ЦАП на основе данных импульсов восстанавливает сигнал, а сглаживающий фильтр окончательно убирает неточности.

В современной телефонии число уровней квантования должно быть большим или равным 100, то есть минимальное количество бит, которым может кодироваться сигнал - 7.

Вопросы качества обслуживания в IP-телефонии (Quality of Service - QoS)

В сетях на основе стека TCP/IP высокое качество обслуживания трафика, чувствительного к задержкам передачи не обеспечивается по умолчанию. При использовании протокола TCP имеется гарантия достоверной доставки информации, но ее перенос может осуществляться с непредсказуемыми задержками. Для UDP характерна минимизация задержек, но гарантия верной доставки пакета отсутствует.

В то же время добротность речевого трафика сильно зависит от качества передачи, и в сети, где не реализованы механизмы, гарантирующие соответственное качество, реализация IP-телефонии может быть не удовлетворяющей требованиям пользователей.

Основными показателями качества обслуживания являются пропускная способность сети и задержка передачи. Задержка при этом определяется как промежуток времени, прошедший с момента отправки пакета, до момента его приема.

Также существуют такие характеристики, как готовность сети и ее надежность (оцениваются по результатам контроля уровня обслуживания в течение длительного времени, либо по коэффициенту использования).

Для улучшения качества связи используются следующие механизмы:

1. Перемаршрутизация. При перегрузке одного из каналов связи позволяет осуществить доставку при помощи резервных маршрутов.
2. Резервирование ресурсов канала связи на время соединения.
3. Приоретизация трафика. Дает возможность помечать пакеты в соответствии с уровнем их важности и производить обслуживание на основе меток.

Как было сказано ранее, голосовой трафик чрезвычайно чувствителен к задержкам передачи. Максимальное время задержки не должно превышать 400 мс (сюда включается и продолжительность обработки информации на конечных станциях). Различают два основных типа задержек:

Задержка при кодировании информации в голосовых шлюзах или терминальном оборудовании. Уменьшается путем улучшения алгоритмов обработки и преобразования голоса.
- Задержка, вносимая сетью передачи. Уменьшается путем улучшения сетевой инфраструктуры, в частности, сокращением количества маршрутизаторов и использованием высокоскоростных каналов.

Источники задержки в IP-телефонии

Джиттер

Еще одно явление, характерное для IP-телефонии - джиттер, или, иначе, случайная задержка распространения пакета.

Обуславливается джиттер тремя факторами:

• Ограниченная полоса пропускания или некорректная работа активных сетевых устройств;
• Высокая задержка распространения сигнала;
• Тепловой шум.

Наиболее часто применяющийся метод борьбы с джиттером - джиттер-буфер, хранящий определенное количество пакетов.

Обычно предусматривается динамическая подстройка длины буфера в течение всего времени существования соединения. Для выбора наилучшей длины используются эвристические алгоритмы.

Джиттер буфер

Для компенсации неравномерной скорости поступления пакетов на приемной стороне создают временное хранилище пакетов, или так называемый джиттер буфер. Его задача, собрать поступающие пакеты в правильном порядке в соответствии с временными метками и выдать их кодеку с правильными интервалами и правильном порядке.

Джиттер буфер

Размер буфера приемное VOIP устройство рассчитывает в процессе работы, либо принудительно задается в настройках. С одной стороны он не может быть слишком большим, чтобы не увеличивать транспортную задержку. С другой стороны, маленький размер буфера вызывает потери пакетов при изменениях времени задержки в IP сети.

Отсюда и происходит одно из главных противоречий, между интернет провайдерами и пользователями IP телефонии. С точки зрения провайдера все пакеты доставлены абоненту, то есть, потерь нет. А с точки зрения VoIP устройства, разница во времени между приходом пакетов значительно превышает джиттер буфер. Поэтому фактически потери есть. На практике потеря более 1% вызывает определенные неприятные ощущения. При 2% разговор оказывается затруднен. При значениях больше 4% разговор уже практически невозможен.

Размер джиттер буфера

Случайная задержка распространения Ji для i-го пакета может определяться по формуле:

где:
Di – отклонение от ожидаемого времени прибытия i-го пакета.
Отклонение от ожидаемого времени прибытия i-го пакета Di определяется по формуле:

где:
R – время прибытия пакета в метках времени RTP,
S – временная метка RTP, взятая из пакета.

Приведем пример расчета ожидаемого размера случайной задержки распространения 5-го пакета, на основе двух предыдущих.

Пусть J4=10 мс; R4=10, R3=11, S4=6, S3=5, тогда D5 будет равно (10-11)-(6-5)=-2.

В среднем, случайная задержка времени распространения для одного пакета в текущем примере составит 10 мс (точнее можно посчитать по формуле, приведенной выше). Тогда для того, чтобы ни один пакет не был отброшен, размер джиттер буфера должен быть равным 10 мс.

Для определения требуемого размера джиттер буфера в мегабайтах, домножим полученное значение на 100 мбит/сек – среднюю пропускную способность сети: 10 10^-3 100 = 128 кб.

Размер джиттер-буфера должен быть больше, чем флуктуация транзитного времени в сети. Например, если для 10 пакетов время транзита колеблется от 5 до 10 мс, то буфер должен быть хотя бы 8 мс, чтобы ни один пакет не был потерян. Лучше, если буфер еще больше, например 12 мс, тогда сможет работать механизм перезапроса потерянных пакетов.
 

Решения для развертывания телефонной сети

Asterisk

Asterisk - программная АТС, способная коммутировать как VoIP вызовы, так и вызовы, осуществляемые между IP-телефонами и традиционной телефонной сетью общего пользования.

Поддерживаемые протоколы: IAX, SIP, H.323, Skinny, UNIStim.
Поддерживаемые кодеки: G.711 (ulaw и alaw), G.722, G.723, G.729, GSM, iLBC, LPC-10, Speex.

Asterisk - динамично развивающееся открытое программное обеспечение, которое может быть установлено без оглядки на лицензирование. Это делает данную программную АТС привлекательной для малого и среднего бизнеса. Количество абонентов в сети может достигать 2000 и ограничено только мощностью сервера.

Еще одно достоинство Asterisk - возможность гибкой настройки. Весь необходимый функционал либо уже реализован, либо может быть дописан самостоятельно без существенных временных и денежных затрат. Этому способствует принцип: одна задача - один программный модуль.

В сравнении с решениями от таких вендоров, как Cisco или Avaya, Asterisk привлекателен еще и стоимостью развертывания. Фактически все затраты сводятся только к покупке телефонных аппаратов и сервера, способного обеспечить требуемую нагрузку на сеть. Сама программа абсолютно бесплатна.

Cisco Unified Communication Manager (CallManager)

CallManager предназначен скорее для крупных сетей, включающих до 30000 абонентов. Данный программно-аппаратный комплекс обеспечивает надежность работы и позволяет конфигурировать множество параметров, таких как переадресация звонков или голосовое меню. Существует и “облегченная” express версия, предназначенная скорее для небольших офисов.

Из преимуществ Cisco CallManager следует отметить в первую очередь знаменитую техническую поддержку корпорации Cisco. При соответствующем уровне контракта на обслуживание, любая проблема, начиная с вопросов по настройке и заканчивая вышедшим из строя оборудованием, будет решена практически мгновенно. Поэтому Cisco CallManager подойдет компаниям, готовым платить немалые деньги, но и получать при этом высочайшее качество обслуживания.

Avaya IP Office

Система IP Office может стать неплохим выбором для среднего размера телефонной сети. Количество абонентов здесь ограничено не только мощностью сервера, но и количеством приобретенных лицензий. Лицензировать необходимо практически все - платы расширения, используемые приложения и т.д., что может доставить определенные неудобства.

Конфигурирование может осуществляться через ряд программ, но наиболее популярная и простая в обращении - Avaya IP Office Manager. Также возможно управление через консоль с помощью Avaya Terminal Emulator.

В целом, продукция корпорации Avaya не ограничивается одним IP Office. Avaya, в 2009 году слившаяся с еще одним известным производителем Nortel, является признанным лидером на рынке оборудования для IP-телефонии.

Звонки в другие города и за границу по традиционным телефонным линиям связи обходятся недешево. Кроме того, нередки случаи, когда абонентам приходили счета на десятки тысяч рублей за разговоры, которых они не вели. Подключиться к чужой абонентской линии не составляет особого труда даже для не специалиста в области связи… Неужели единственный способ защититься от необходимости оплаты чужой болтовни – это отключить возможность автоматической междугородной и международной связи ("восьмерку") и лишить себя возможности звонить за пределы своего населенного пункта? Конечно, это не выход. Решение проблемы – IP-телефония (то есть телефония по интернет-протоколу). Отключив "восьмерку", вы не оставите шансов злоумышленникам поговорить за ваш счет, а сами сможете звонить в любой город и страну, причем по очень низким тарифам.

Достоинства и недостатки IP-телефонии

Выделим два основных достоинства IP-телефонии перед традиционной телефонной связью:

• Стоимость разговоров существенно ниже
• Вы можете отключить "восьмерку", и разговоры посторонних людей за ваш счет будут исключены.

Частный случай: в Москве звонки между номерами в кодах "495" и "499" осуществляются через "8". Несмотря на то, что вы отключите у себя выход на межгород, "восьмерка" все равно будет работать, но только на звонки между этими кодами. Недостатки у IP-телефонии перед традиционной телефонной связью через "8" присутствуют, но они не столь существенны:

• При приеме входящего вызова, пришедшего из сети IP-телефонии, на телефон, оснащенный определителем номера, определится не ваш абонентский номер, а номер дозвона до шлюза IP-телефонии, случайная последовательность цифр или вообще не будет определен никакой номер. Если абонент, которому вы звоните, пользуется услугой "белый список" (к нему можно дозвониться только с определенных номеров), то дозвониться вы не сможете
• При использовании IP-телефонии по карточкам (информацию о видах IP-телефонии смотрите ниже) нужно набирать, помимо номера вызываемого абонента, номер карточки и ее PIN -код
• Для использования программного IP-телефона нужно включить компьютер, загрузить эту программу и подключить микрофон и наушники
• Аппаратные IP-телефоны требуют настройки под определенного интернет-провайдера

Виды IP-телефонии

Существуют два основных вида IP-телефонии.

• IP-телефония по карточкам. Для того чтобы пользоваться ею, вам нужен телефон с тональным набором номера, и в вашем населенном пункте должен быть провайдер, предоставляющий такую услугу. Вы покупаете карточку, набираете телефонный номер шлюза IP-телефонии, переводите телефон в тональный режим и далее набираете номер карточки, ее PIN-код и номер вызываемого абонента с кодом страны и города. В этом случае ни компьютер, ни выход в интернет вам не нужны. Вы оплачиваете междугородный разговор по тарифам провайдера IP-телефонии и, если на вашей городской телефонной сети принята повременная оплата телефонных разговоров, время соединения по вашей городской телефонной сети с сервером IP-телефонии (как обычный разговор по городу). Ваш разговор до шлюза IP-телефонии идет как обычный сигнал телефонной сети, на сервере преобразуется в поток данных и отправляется по интернету в пункт назначения. Там он на так называемом приземляющем узле преобразуется снова в обычный сигнал телефонной сети и идет к абоненту, которому вы звоните. Этим способом вы можете звонить в другой город и страну со своего служебного телефона (заблокированная "восьмерка" не будет для вас помехой), с сотового телефона, с телефона, например, ваших знакомых или родственников, у которых вы в гостях, или с телефона гостиничного номера. Во всех случаях это будет обычный звонок по городу, а за междугородную связь деньги будут списаны с вашей карточки, никаких счетов не придет.
• Разговор с помощью специальных IP-телефонов. В этом случае у вас должен быть выход в интернет, а вот наличие телефонной линии и провайдера IP-телефонии в вашем городе не обязательно.

IP-телефоны бывают программные (представляют собой установленную на компьютер программу, например, X-Lite она бесплатная, скачать ее можно ) и аппаратные (выглядят, как обычные телефоны). Программные телефоны требуют подключить к компьютеру наушники и микрофон, и для того, чтобы на них могли позвонить, компьютер должен быть включен и программа должна быть запущена. Аппаратные IP-телефоны оснащены трубкой, компьютер нужен только для их настройки, а работают они независимо от того, включен ли компьютер и есть ли он вообще. Некоторые аппаратные IP-телефоны (например, Planet VIP-155 PT) можно настраивать и без компьютера.

В настоящее время существует множество моделей аппаратных IP-телефонов. Для их работы необходим интернет-канал и электросеть 220 В. Телефонная линия не нужна. Также не имеет значения, как осуществляется доступ в интернет – по локальной проводной сети, ADSL -каналу (модем должен быть оснащен разъемом Ethernet) или через беспроводного провайдера (в Москве - Golden Wi-Fi), к которому с помощью специального беспроводного адаптера (например, Zyxel P-330W EE) можно подключить оборудование с Ethernet-разъемом. Подключать аппаратный IP-телефон к обычной телефонной сети нельзя. Хотя существуют модели, которые способны работать и как IP-телефоны, и как обычные аппараты для городских телефонных сетей.

Как работает IP-телефон

IP-телефон (отдельный аппарат или программа на компьютере) преобразует ваш голос в поток звуковых файлов, которые передаются через интернет. Если вы звоните на компьютер или аппаратный IP-телефон, этот поток преобразуется в ваш голос непосредственно в вызываемом вами компьютере или аппаратном IP-телефоне. Если вы звоните на обычный проводной или сотовый телефон, то тогда на специальном узле связи поток файлов из интернета преобразуется в электрический сигнал, который передается по проводам или через сотовую сеть к вызываемому вами абоненту, и в его телефоне этот сигнал превращается в ваш голос. Здесь и кроется секрет дешевизны IP-телефонии: ваши разговоры можно передавать более плотным потоком, чем при использовании традиционной телефонной связи. Ведь можно передать в единицу времени больше данных при той же емкости канала!

Skype или SIPNET?

Чтобы звонить с помощью IP-телефона, нужно стать абонентом одной из сетей IP-телефонии. Такие сети бывают как общего пользования, подключиться к которым могут все желающие, так и закрытые, предназначенные в основном для корпоративной связи и доступные только ограниченному числу лиц (офисные АТС, связь удаленных подразделений с центральным офисом). Закрытые сети хоть и работают по IP-протоколу, но бывают вообще не связаны с интернетом. В этой статье мы будем иметь в виду только сети общего пользования.

Существует множество таких сетей. Самая известная из них – Skype. Разговоры между ее абонентами бесплатны независимо от их местонахождения, за вызовы между Skype и обычными телефонными сетями взимается небольшая плата (услуга Skypeout). И вот тут всплывает недостаток этой сети: оплачивать эту услугу можно или некоторыми видами банковских карт или интернет-деньгами. Банковские карты есть не у всех, а необходимость создания электронного кошелька и регистрации в системе интернет-платежей понравится тоже не всем. К тому же Skype ориентирован в основном на программные IP-телефоны, и подключаемая к компьютеру по USB телефонная трубка-терминал (например, Trendnet TVP-SP3) не работает, если компьютер выключен.

Другая сеть, заслуживающая наше внимание – SIPNET (www.sipnet.ru). Используемый в ней протокол Sip аналогичен Skype, но несовместим с ним. То есть позвонить из сети SIPNET абоненту Skype и наоборот невозможно даже за деньги. Конечно, можно воспользоваться услугой Skypeout и позвонить на городской номер дозвона в сеть SIPNET, но непосредственной связи между этими сетями уже не будет. Позвонить в другие Sip-сети тоже нельзя. Как и в Skype, при пользовании SIPNET вы можете совершать и видеозвонки.

Вызовы между абонентами сети SIPNET бесплатны. Для звонков из сети SIPNET на обычный городской или сотовый телефон, нужно заплатить небольшую сумму. То есть в этом смысле аналогично Skype. Но при пользовании SIPNET внести деньги можно в рублях как через автоматы приема платежей, так и через кассы многих салонов связи. Использовать банковские карты и интернет-деньги для оплаты услуг SIPNET можно, но не обязательно. Так что в смысле оплаты услуг связи SIPNET намного удобнее, чем Skype.

Большинство аппаратных IP-телефонов работает с sip-протоколом. Они удобнее, чем программные, так как работают независимо от компьютера, и звонить с их помощью смогут все, кто умеет пользоваться обычным телефоном. Возникает вопрос: а можно позвонить на эти телефоны с обычных городских телефонов? Если вы пользуетесь сетью SIPNET, то можно. Но не во всех городах. В России такая возможность есть в Москве, Санкт-Петербурге, Омске, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге и еще в нескольких городах, полный список которых вы можете узнать в справочной службе SIPNET. Для звонка необходим телефон с тональным набором. Стоимость разговора будет списана с вашего лицевого счета в сети SIPNET.

Союз сетей SIPNET и "Скай Линк" экономит ваши деньги!

Так как при разговоре IP-телефон генерирует только интернет-трафик, для оптимизации расходов рекомендуем вам подключиться к тарифу "Скай Линк", предназначенному для активных пользователей интернета. Имейте в виду, что при пользовании IP-телефоном "Скай Линк" взимает с вас плату только за доступ в интернет, за услуги передачи голоса по этой сети вы не платите, так как не пользуетесь ими. А плату за передачу голоса взимает оператор IP-телефонии (SIPNET) и только в том случае, если вы звоните на стационарный или сотовый телефон.

Таким образом, стоимость разговора по IP-телефону через сеть Скай Линк будет состоять из суммы стоимости доступа в интернет и стоимости пользования услугами IP-телефонии, но в итоге это всё равно будет дешевле, чем пользоваться традиционной междугородной и тем более международной телефонной связью (звонки по IP-телефонии во многие страны Европы, Северной и Южной Америки обходятся раз в 20 дешевле, чем через обычные телефонные сети).

Как мы уже говорили, можно принимать входящие телефонные звонки на ваш IP-телефон как с других IP-телефонов, так и с обычных стационарных (с функцией тонального набора) или сотовых телефонов через специальный номер доступа. Отметим, что звонящие вам абоненты должны набирать номер, присвоенный вам сетью SIPNET (так называемый SIP ID), а не закрепленный за вашей RUIM-картой абонентский номер в сети "Скай Линк", поскольку, повторимся, "Скай Линк" вы используете только для передачи данных. И поэтому приобретать прямой городской или "красивый" номер этой сети не имеет смысла. Входящие вызовы для вас бесплатны, а звонящие вам с городского или сотового телефона оплачивают разговор с вами по тарифам своего оператора связи на звонки на городские номера. Подключиться к сети "Скай Линк" и оплатить без комиссии ее услуги вы можете в любом нашем магазине.

Вердикт ИОН

Какой способ пользования IP-телефонией лучше: по карточкам или с помощью IP-телефонов? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Казалось бы, "карточный" способ проще, так как купил карточку и звони, нужен только телефон, а с необходимостью набора большого количества цифр можно смириться. Оно, конечно, так, но… Бывает, что телефонной линии в помещении вообще нет, но "ловится" сигнал сети "Скай Линк" или Golden Wi-Fi. Это значит, что вы сможете пользоваться IP-телефонией, и не надо прокладывать никаких телефонных линий. Но не "карточной" телефонией, так как без телефонной линии говорить по ней нельзя. Кроме того, если ваш собеседник является абонентом SIPNET, вы можете бесплатно разговаривать сколь угодно долго, хоть с Австралией или Южной Америкой. А оператор "карточной" IP-телефонии никогда не даст вам возможности бесплатно разговаривать. Если даже телефонная линия есть, то при повременной оплате разговоров нужно, помимо самой IP-телефонии по карточкам, оплачивать время соединения с "карточным" сервером по местной телефонной сети. Так что каждый способ хорош в зависимости от конкретной ситуации.

Понравилось?
Расскажите друзьям!

IP-телефония (VoIP – Voice over IP) - это технология, которая используется для передачи речевых сигналов в Интернет, связывая тем самым два разных мира - мир телефонии и мир Интернет.

До недавнего времени сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов (IP-сети) существовали практически независимо друг от друга и использовались для различных целей. Телефонные сети использовались только для передачи голосовой информации, а IP-сети - для передачи данных.

Как работает IP-телефония?

При разговоре голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала. Создание пакетов - превращение аналоговых (в частности, звуковых) сигналов в цифровые, их сжатие, передача по сети Интернет и обратное преобразование в аналоговые происходит благодаря существованию протокола передачи данных через Интернет (IP), отсюда и название IP-телефония. Протокол передачи данных - это своеобразный язык, который позволяет преобразовать и донести цифровые данные в точку назначения, причем эти данные могут быть и текстами электронной почты, и голосовыми сообщениями, и изображениями, и видеофрагментами.

В чем отличие IP-телефонии от обычной телефонии?

В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определенным телефонным линиям, через выделенное подключение. При запросе же по Интернет, сжатые пакеты данных поступают в Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршрутам. Для адресата пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала.

Почему IP-телефония стоит дешевле?

Обычные телефонные звонки требуют разветвленной сети связи телефонных станций, связанных закрепленными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят к дорогим междугородным разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса. IP-Телефония частично основывается на существующей сети закрепленных телефонных линий. Но главное, она использует технологию сжатия голосовых сигналов и полностью использует емкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.

Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Интернет и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием протокола Интернет (TCP/IP). Для пакетов, приходящих из Сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций.

1. шлюз (gateway);
2. диспетчер (gatekeeper);
3. монитор (administration manager).

Архитектура сети IP-телефонии представляет собой соединенные по IP-сети шлюзы в телефонную сеть, которые предоставляют непосредственный интерфейс абоненту и осуществляют кодировку, сжатие и пакетизацию голоса/данных и их восстановление. Весь механизм взаимодействия шлюзов и учет производится диспетчерами. Для удобства удаленного конфигурирования и администрирования сети может быть использован монитор. Эти три компонента у разных производителей могут называться по-разному, но все они выполняют функции, обобщенные выше.

Шлюз или gateway - необходимое устройство, подключенное к IP-сети и к телефонной сети (PBX/PSTN). (Private Branch eXchange, PBX - офисная или учрежденческая мини-АТС, Public Switched Telephone Network, PSTN - телефонная сеть общего пользования, ТфОП).

ответ на вызов вызывающего абонента PBX/PSTN;

установление соединения с удаленным шлюзом;

установление соединения с вызываемым абонентом PBX/PSTN;

Таким образом, шлюз, - это основная и неотъемлемая часть архитектуры IP-телефонии, непосредственно соединяющая телефонную сеть с сетью IP.

Шлюзы разных производителей отличаются способом подключения к телефонной сети, емкостью, аппаратной платформой, реализованными кодеками, интерфейсом и другими характеристиками. Но все они выполняют вышеперечисленные функции, являющиеся базовыми для технологии IP-телефонии.

Диспетчер или gatekeeper - это дополнительное устройство, подключенное только к IP-сети и несущее в себе всю логику работы сети IP-телефонии.

распределение вызовов между шлюзами;

Как правило, диспетчер не содержит в себе законченной биллинговой программы, а только основанный на стандартах интерфейс к профессиональным системам биллинга третьих производителей, а также API для разработки оператором собственной биллинговой программы.

Диспетчер необходим в любой сети IP-телефонии, содержащей более двух шлюзов. В первых шлюзах (в первых host-based версиях VocalTec, Vienna и др.) функции диспетчера в их примитивном виде выполнялись самим шлюзом. С развитием технологии и ростом сетей IP-телефонии, функции диспетчера были вынесены в отдельный модуль. Хотя у некоторых производителей диспетчер может физически находиться на одной системе со шлюзом, логически это самостоятельный модуль.

Монитор - необязательный дополнительный модуль сети IP-телефонии, подключаемый только к IP-сети, используемый для удаленного конфигурирования и поддержки остальных устройств сети - шлюзов и диспетчеров.

• интерфейс для удаленной настройки через IP-сеть параметров шлюзов и диспетчеров сети IP-телефонии.

Монитор является удобным средством конфигурирования и администрирования сети. В первых шлюзах для этого просто использовались стандартные сетевые приложения. Позднее в целях оптимизации работы производители оборудования IP-телефонии стали выпускать собственные приложения для этих целей.

Кроме описанных выше требований, оборудование для IP-телефонии должно поддерживать еще несколько возможностей.

Передачу управляющей информации . Тональные сигналы не распространяются свободно через Интернет. Кодирование и разбивка на IP-пакеты искажают их до полной неузнаваемости на другом конце связи. Таким образом, телефонные сервера должны определять тональные сигналы локально, подавлять их передачу и затем генерировать на другом конце. Пока не существует стандарта для передачи DTMF через Интернет, однако в настоящее время различные группы ведут разработку по данному вопросу, что позволяет надеяться на появление и этого стандарта в самое ближайшее время.

Интерфейс с телефонными линиями . На связь телефонного сервера с телефонной линией налагается два условия. Связь должна отвечать стандарту, принятому во всех основных странах, поскольку наибольшая экономия, приносимая IP-телефонией, - на международных звонках. Решение должно быть масштабируемым. В зависимости от задачи, стоящей перед системным интегратором, система может варьировать от двух линий для маленького предприятия до нескольких тысяч линий для крупного провайдера (оператора) услуги.

Удаление эха (Echo Cancellation) . Телефонные сервера должны уметь удалять эхо. В стандартной конфигурации оба сервера подсоединены к аналоговой телефонной линии через офисную телефонную станцию. Обычно при работе в локальных сетях телефонная система не удаляет эхо. Эхо существует, но локальным звонкам не мешает, т.к. задержка очень мала, так что эхо не возвращается в виде отдельного звука (он практически совпадает с речью). IP-телефония - уникальный случай. С технической точки зрения, используется локальная сеть, для которой проблемы эха как бы не существует, так как оно сливается с исходным звуком. Но необходимо осуществлять дальнюю связь, а IP-телефония сама по себе не гасит эхо. Следовательно, чтобы эхо не искажало звук, гасить его должны телефонные сервера с использованием специальных алгоритмов.

Поддержка полного дуплекса . Телефонное соединение является полнодуплексным, то есть оба собеседника могут говорить одновременно. Хорошие решения IP-телефонии также полнодуплексные.

• "Телефон - телефон" . Для организации такой связи необходимо наличие определенных сетевых устройств и механизмов взаимодействия. Голосовой трафик передается через IP-сеть, как правило, на отдельном дорогостоящем участке. Устройствами, организующими взаимодействие, являются шлюзы, состыкованные, с одной стороны, с телефонной сетью общего пользования, а с другой - с IP-сетью. Голосовая связь в таком режиме имеет высокое качество, и пользоваться ею удобно. Для того чтобы воспользоваться этой услугой, надо позвонить провайдеру, обслуживающему шлюз, ввести с телефонного аппарата код и номер вызываемого абонента и разговаривать так же, как при обычной телефонной связи. Все необходимые операции по маршрутизации вызова выполнит шлюз.
• "Компьютер - телефон" . Здесь открывается больше возможностей использования для корпоративных пользователей, так как чаще всего применяется корпоративная сеть, обслуживающая вызовы от компьютеров до шлюза, которые уже затем передаются по телефонной сети общего пользования. Корпоративные решения с использованием связи "компьютер-телефон" могут помочь сэкономить деньги. Конечному пользователю никакого дополнительного оборудования не требуется. Достаточно иметь под рукой телефон с возможностью тонального набора. Это нужно для того, чтобы, дозвонившись до оператора, ввести свой код в тональном режиме, а дальше действия абонента ничем не отличаются от привычных. В большинстве современных телефонных аппаратов, включая таксофоны и мобильные телефоны, эта функция предусмотрена. Если такого телефона почему-то нет, то с функцией набора может справиться бипер или, в крайнем случае, специальная программа, которую можно скачать из Интернета.
• "WEB - телефон . Еще одна новая услуга, которую предоставляют провайдеры IP-телефонии - это звонок с Вэб-сайта или Surf&Call - решение компании VocalTec в области веб-телефонии, позволяющее осуществлять вызов, выбрав со страницы Интернет ссылку на имя вызываемого абонента. Это решение направлено, прежде всего, на расширение возможностей электронной коммерции. Surf&Call позволяет пользователям Интернет напрямую поговорить, например, с торговым представителем либо со специалистом технической поддержки интересующей его фирмы. Установление телефонного соединения происходит при нажатии курсором на ссылку, представляющую собой, например, название компании, имя вызываемого абонента и т. д. на странице Интернет. При этом пользователю не требуется вторая телефонная линия или прерывание работы в Интернет, необходимо лишь загрузить небольшое клиентское программное обеспечение, которое обычно можно найти на той же WEB-странице, и которое устанавливается автоматически. С другой стороны Surf&Call позволяет представителям компаний отвечать на вопросы, демонстрировать WEB-страницы, передавать необходимую информацию, улучшая тем самым качество предоставляемых услуг.

Преимущества IP-телефонии .

Удешевление телефонных переговоров . Внедрение технологии VOIP позволяет уменьшить суммарные расходы, связанные с ведением международных и междугородних телефонных переговоров, а также начать процесс миграции к технологиям пакетной передачи мультимедийных данных. Кроме того, учитывая возможность выхода на городскую телефонную сеть, использование этой технологии может свести к минимуму аренду обычных телефонных линий.

Улучшенное качество связи . Качество связи можно оценить, используя следующие основные характеристики: уровень искажения голоса; частота "пропадания" голосовых пакетов; время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом). По всем перечисленным характеристикам качество связи значительно увеличилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи. Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных пакетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами настолько хорошо, что собеседники не догадываются, что соединение происходит по технологии IP-телефонии. Понятно, что задержки влияют на темп беседы. Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии не превышают этот предел, так что разговор фактически не отличается от связи по обычной телефонной сети. Кроме этого, задержки уменьшаются благодаря следующим трем факторам:

Во-первых, совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы).

Во-вторых, развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки).

В-третьих, развивается сама сеть Интернет - современный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени. The Internet Engineering Task Force (IETF) вместе с операторами сетей Интернет предлагают новые технологии, такие, как Reservation Protocol (RSVP), которые позволяют резервировать полосу пропускания.

Решение проблемы занятой линии. Уже давно любители бороздить всемирную сеть сталкиваются с проблемой занятости телефонных линий во время сеанса Dial-up. IP-телефония позволяет очень элегантно решить эту проблему. Единственное, что должен сделать абонент - это заказать на своей АТС переадресацию по сигналу "занято" на телефонный номер сервера IP-телефонии. При звонке на номер абонента во время Интернет-сессии вызов переадресуется на сервер IP-телефонии, который преобразовывает его в IP-пакеты и отправляет на компьютер абонента. На компьютере абонента появляется иконка "Входящий звонок", кликнув на которую он может поговорить со звонящим.

Повышение качества факсимильной связи. Так как, по сути, факсимильное сообщение - поток цифровых данных, а в технологии VoIP данные передаются в цифровом виде, поэтому передача факсимильных сообщений по аналоговым линиям сокращается до минимума. А за счет того, что оборудование имеет возможность демодулировать сигнал перед передачей по IP-сети и передавать закодированное в 64Кбитном формате факс-сообщение в полосе 9,6 Кбит, снижается нагрузка на каналы.

Интеграция филиалов в единую информационную структуру . В последнее время с развитием информационных технологий и увеличением пропускной способности каналов для наиболее оперативного решения деловых задач филиалы компании объединяют в одно целое, образуя интрасеть. Так как предлагаемая технология использует для передачи голоса как раз сети передачи данных, то появляется возможность объединять не только компьютерные сети, но и телефонные.

Виртуальные частные сети (VPN) . IP-телефония является идеальной технологией для построения виртуальных частных сетей предприятия. Главная черта технологии VPN - использование IP-сети в качестве магистрали для передачи корпоративного IP-трафика. Сети VPN решают задачи подключения корпоративного пользователя к удаленной сети и соединения нескольких удаленных ЛВС и АТС в единую корпоративную сеть передачи голоса и данных.

Глобальный роуминг . IP-телефония позволяет операторам связи очень просто и с минимальными затратами организовать роуминг услуг связи. Это особенно актуально для операторов мобильной связи - решение, построенное на технологиях IP-телефонии, на порядок дешевле традиционного, и обладает гораздо большей гибкостью.

Совмещенный доступ в Интернет . Голосовые данные, факсимильные сообщения передаются с использованием IP - основного набора протоколов Интернет, данное решение само собой подразумевает доступ к ресурсам сети и очевидную экономию на аренду линий связи и оплату услуг.