16
1.2.3. Основные протоколы IP-телефонии
Существуют несколько стандартизированных подходов к построению IP-
телефонии. В данной работе будет рассмотрено и проанализировано три подхода
и выбран оптимальный, подходящий под нужды организации.
Первый стандартизованный подход к построению сетей IP-телефонии был
предложен в рекомендации ITU-T H.323.
Технология H.323 предусматривает использование набора протоколов,
предназначенных для передачи как речевой информации, так и для работы
мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством
обслуживания.
Сети на базе протоколов Н.323 ориентированы на интеграцию с
телефонными сетями. В частности, процедура установления соединения в таких
сетях IP-телефонии базируется на сигнализации Q.931 и аналогична процедуре,
используемой в сетях ISDN.
Вариант построения сетей IP-телефонии, предложенный ITU-T в
рекомендации Н.323, хорошо подходит тем операторам телефонных сетей,
которые заинтересованы в предоставлении услуг междугородной и
международной связи. [12]
Архитектура сети Н.323 изображена на рисунке 2.
Рис. 2 Архитектура сети Н.323
17
Первоначально такая сеть в основном предоставляла услугу передачи речи
в обход телефонных сетей общего пользования, где на границе телефонных
сетей и пакетных сетей устанавливались шлюзы для преобразования
информации в пакеты и обратно. В дальнейшем были разработаны
терминалы на выходе которых информация уже передается в виде пакетов, а
следовательно не требуется использование шлюзов.
Основными компонентами сети IP-телефонии по технологии H.323
являются:
Терминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные)
устройство, предназначенное для участия в конференции.
Мультимедиа шлюз (Gateway) - устройство, предназначенное для
преобразвания мультимедийной и управляющей информации при сопряжении
разнородных сетей.
Устройство управления многоточечными конференциями (Multipoint
Control Unit - MCU) - предназначено для организации конференций с участием
трех и более участников.
Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник, Конференц-менеджер) -
рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое
управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции. [25]
Второй подход к построению сетей IP-телефонии основан на
использовании протокола SIP.
SIP — наиболее распространенный протокол IP-телефонии, один из
лежащих в ее основе наряду с популярным H.323. Он отличается низкими
требованиями к скорости соединения, поддерживает не только голосовую связь,
но и передачу видеоданных. Эксперты называют SIP самым перспективным
протоколом для дальнейшего развития отрасли интернет-телефонии. [26]
Протокол SIP разработан IETF - организацией, занимающейся
утверждением стандартов, имеющих отношение к протоколам TCP/IP. Здесь за
основу были взяты самые популярные протоколы такие, как HTTP (Web) и
SMTP (электронная почта). Идейно SIP основан на том же подходе, что HTTP:
запрос - ответ (request - reply). Все сообщения SIP текстовые, и их можно читать
глазами.
18
Одной из важнейших особенностей протокола SIP является его
независимость от транспортных технологий. В качестве транспорта могут
использоваться протоколы Х.25, Frame Relay, ATM и др. Но, в то же время,
предпочтение отдается технологии маршрутизации пакетов IP и протоколу UDP.
Архитектура сети технологии SIP изображена на рисунке 3.
Рис. 3 Архитектура сети технологии SIP
- Прокси-сервер (proxy - представитель). Он принимает запросы,
обрабатывает их и, в зависимости от типа запроса, выполняет определенные
действия. Это может быть:
– поиск и вызов пользователя,
– маршрутизация запроса,
– предоставление услуг
– и т.д.
- Сервер переадресации. Предназначен для определения текущего адреса
вызываемого пользователя. Вызывающий пользователь передает к серверу
сообщение с известным ему адресом вызываемого пользователя, а сервер
обеспечивает переадресацию вызова на текущий адрес этого пользователя.
- Сервер определения местоположения пользователей. Пользователь
может перемещаться в пределах сети. Пользователю присваивается
19
уникальный идентификатор, а сеть предоставляет ему услуги связи вне
зависимости от того, где он находится. Для этого пользователь с помощью
специального сообщения -REGISTER - информирует о своих перемещениях
сервер определения местоположения.
- Терминал SIP – оконечное устройство пользователя сети IP-телефонии.
Представляет собой программный (на базе PC) или аппаратный IP-
телефон, поддерживающий протокол SIP. Терминал SIP обеспечивает
двухстороннюю связь с другим терминалом SIP, шлюзом или proxy-сервером.
- Шлюз SIP по протоколу SIP реализует следующие основные функции:
– Преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТФОП
(TDM-трафик), в пакетный трафик, пригодный для передачи по сетям IP
– Преобразование сигнальных сообщений систем сигнализации от ТфОП
(DSS1, ОКС-7 (ISUP),…) в сигнальные сообщения SIP и обратно. [10]
Третий подход для построения сетей IP-телефонии, предложен рабочей
группой комитета IETF - MEGACO, отличается от двух предыдущих и основан
на использовании протокола управления шлюзами MGCP. Разработчики этого
протокола опирались на принцип декомпозиции шлюзов и сетевую архитектуру,
состоящую из транспортных шлюзов (TGW), контроллера шлюзов (MGC) и
шлюзов сигнализации (SGW). [9]
Впоследствии (в 2002г) эти три компонента (MGC, MG, SG) были
объединены в устройство, названное Softswitsh (SSW) – гибкая система
управления коммутацией, имеющая в отличие от АТС – территориально
распределенную структуру. (Сети NGN)
Кроме того, возможен быстрый ввод новых протоколов сигнализации и
дополнительных услуг, поскольку все изменения вносятся в контроллер шлюзов
(MGC), а не в шлюзы.
Этот способ наилучшим образом подходит для развертывания глобальных
сетей IP-телефонии, например транзитных (магистральных) сетей всех уровней,
а также для телефонизации новых районов в городах.
В рамках работ по усовершенствованию протокола управления шлюзами
группа MEGACO разработала более функциональный, чем MGCP, протокол с
одноименным названием MEGACO.
20
Наряду с этим ITU-T в 4-й версии Н.323 также ввел принцип
декомпозиции шлюзов, причем управлять функциональными блоками
распределенного шлюза должен контроллер шлюза (MGC) с помощью
адаптированного к H.323 протокола MEGACO (в рекомендации Н.248 он назван
Gateway Control Protocol).
Таким образом, MEGACO/H.248 можно считать развитием семейства
H.323, который используется для построения глобальных сетей IP-телефонии
всех уровней.
Архитектура сети технологии MGCP изображена на рисунке 4
Рис. 4 Архитектура сети технологии MGCP
Основными компонентами сети IP-телефонии по
технологии MGCP являются:
– Транспортный шлюз (Gateway – ТGW),
– Шлюз сигнализации (Gateway – SGW),
– Контроллер шлюзов (MGC)
• Транспортный шлюз или медиа шлюз (MG - Media Gateway),
реализующий функции преобразования речевой информации в пакеты IP,
взаимодействия с ТфОП, маршрутизации пакетов IP,
21
• Шлюз сигнализации (SG - Signaling Gateway), реализующий
функции преобразования транспорта пакетов ОКС №7 телефонной сети в
транспорт IP-сети;
• Контроллер шлюзов (MGC - Media Gateway Controller), реализующее
функции управления шлюзами и управление процедурами установления
соединения. [2]
Для создания узла SIP-телефонии ООО «ЯМАЛ МОТОРС» не подходят
первый и третий подходы для построения узла SIP-телефонии. Первый не
подходит по причине того, что организация не является операторам телефонных
сетей, и не заинтересованы в предоставлении услуг междугородной и
международной связи. А третий, потому что предприятие не разворачивает
транзитные магистральные сети или телефонные сети города. Таким образом,
был выбран второй подход построения IP-сетей на основе SIP протокола.
В настоящее время, благодаря многочисленным предложениям услуг IP-
телефонии от множества участников рынка, любому физическому лицу или
предприятию доступны следующие варианты организации местных,
междугородных и международных звонков.
В настоящее время можно пропускать телефонный трафик:
1. Традиционные фиксированные ТфОП на базе TDM с КК
2. Сети подвижной связи поколения 2G
3. Сеть Интернет (виртуальные операторы типа Skype, SIPNET и пр.)
4. SIP-телефония от операторов NGN
5. Корпоративная SIP-телефония (офисные IP-PBX)
6. SIP-телефония с помощью виртуальных IP-PBX от «больших»
операторов
Учитывая такие возможности, схемы обеспечения пропуска местного,
междугородного и международного телефонного трафика, могут включать
различные комбинации таких сетей, например:
1. Местный аналоговый телефон – АТС – АМТС – УАК
2. Местный аналоговый телефон – IP-шлюз – мультисервисная сеть
3. Местный SIP-телефон – мультисервисная сеть
4. Skype-фон – сеть Интернет
22
5. Офисный аналоговый телефон – УАТС – ТфОП
6. Офисный SIP-телефон – IP-PBX – ТфОП
7. Офисный SIP-телефон – IP-PBX – мультисервисная сеть
8. Офисный SIP-телефон – IP-PBX – Интернет – Skype
9. Офисный SIP-телефон – мультисервисная сеть – виртуальная PBX
10. Множество других комбинаций. [32]
1.3. Классификация и основные характеристики сетей IP-
телефонии
Особенностью выделенных сетей (рис. 5) является то, что связь между
оконечными устройствами осуществляется по выделенным каналам. В этих
выделенных каналах пропускная способность используется только для передачи
речевых пакетов
При построении сетей IP-телефонии для уменьшения затрат на
эксплуатацию и увеличения окупаемости вложений провайдеры не строят
собственную сетевую инфраструктуру, это было был не практично и не разумно.
Они просто арендуют каналы у провайдеров первичной сети.
Главное преимущество выделенной сети - это высокое качество передачи
речи, так как такие сети предназначены только для передачи речевого трафика.
Кроме того, для обеспечения гарантированного качества предоставляемых услуг
в этих сетях, кроме протокола IP, применяются и другие транспортные
протоколы: ATM и Frame Relay.
Рис. 5 Пример построения выделенной сети IP-телефонии
23
1.3.2. Интегрированные сети IP-телефонии
В интегрированных сетях IP-телефонии для связи между устройствами
используется глобальная сеть Интернет (рис. 6). Это может быть уже
существующая собственная сеть или доступ к сети Интернет через провайдеров.
Если оператор, который предоставляет услуги телефонии, так же является
оператором, предоставляющим услуги широкополосного доступа в интернет, то
построение интегрированной сети будет включать в себя установку
дополнительного оборудования, и модернизация уже имеющегося
оборудования, чтоб обеспечить надлежащие качество оказания услуг. А так же
позаботиться о безопасности предоставляемой услуги. В настоящее время
практически не осталось операторов связи, которые бы предоставляли услуги IP-
телефонии, не являясь провайдерами сети Интернет. Единственный момент,
который может повлиять на качество услуг, когда пользователь выбирает разных
операторов для услуг ШПД и IP-телефонии. Тогда, как правило, провайдеры не
могут гарантировать отсутствие задержек при переходе пакетов между сетями
операторов.
Рис. 6 Пример построения интегрированной сети IP-телефонии
1.3.1. Смешанные сети IP-телефонии
Название «смешанные сети» говорит само за себя. Тут используется сразу
два принципа построения сетей: выделенные сети и интегрированные сети (рис.
7).
В зависимости от технических возможностей оператор сам решает, какие
каналы для связи устройств использовать: выделенные или интернет-каналы.
24
Если у оператора нет возможности использовать выделенный канал, то он
может прибегнуть к услугам провайдеров Интернет. Если оператор IP-
телефонии, использующий сеть Интернет, не имеет возможности получить
доступ в Интернет в конкретной точке, или качество услуг через сеть Интернет
очень низкое, то для подключения оконечного устройства к сети используется
выделенный канал. К построению сети по смешанному типу прибегают редко,
только когда нет другого варианта. [29]
Рис. 7 Пример построения смешанной сети IP-телефонии
Из вышенаписанного следует вывод, что IP-телефония – это не просто
альтернатива обычной телефонии. Актуальность развития решений IP-
телефонии обусловлена не только возможностью снижения затрат на
телефонные переговоры и техническое обслуживание инфраструктуры. IP-
телефония часто рассматривается как базовая техническая платформа,
позволяющая объединить решения для передачи данных и голоса, а также для
обработки и последующего использования этой информации во всех бизнес-
процессах.
Таким образом, развитие IP-телефонии является средством повышения
производительности труда и развития бизнеса.
Для того, чтоб избежать значительных финансовых вложений при
проектировании узла IP-телефонии, а так же учесть развитие корпоративной
сети, в данном проекте узел VoIP-телефонии будет строится на основе протокола
SIP, используя три комбинации построения сетей:
- Офисный SIP-телефон – мультисервисная сеть – виртуальная PBX
25
- Офисный SIP-телефон – мультисервисная сеть – виртуальная PBX –
ТфОП.
- Факс - VoIP-шлюз - мультисервисная сеть – виртуальная PBX - ТфОП