Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Позвони мне по IP

АрхивСети
автор : Инджиев, Артур    04.07.2006

Вроде бы IP-телефония есть, ею пользуются, но пока это удел лишь избранных. Так быть не должно, и ситуацию эту пора менять.

Стоит признать: XXI век - век прогресса. Широко применяемый в 80-90-х годах прошлого столетия термин НТР (научно-техническая революция) наиболее полно раскрылся именно в последние несколько лет. Сейчас каждый день неминуемо вносит в нашу жизнь новые веяния, тенденции, технологии. И это не может не радовать. Огорчает лишь одно: эта "живородящая" машина - под названием прогресс (в данном случае речь идет о технике) - порой извергает плоды своего творчества настолько часто и быстро, что угнаться за ней удается не всегда, и в результате что-то очень важное, чрезвычайно нужное и полезное оказывается за пределами доступного… Так вышло и с IP-телефонией. Вроде она есть, ею пользуются, но пока это удел лишь избранных. Так быть не должно, и ситуацию эту пора менять.

Вообще под IP-телефонией понимают способ передачи голосового трафика по различного рода сетям, чаще всего - по интернету. В общем же, IP-телефония представляет собой комплекс решений и мер, предназначенных для замены традиционных компонентов телефонных сетей на использующие протокол IP в качестве основного канала передачи голоса. Часто можно встретить два таких названия - VoIP (Voice over Internet Protocol - голос через интернет-протокол) и интернет-телефония. Оба этих термина являются близкими синонимами IP-телефонии. Основная разница заключается в том, что VoIP - это термин, свойственный преимущественно англоязычной прессе, а интернет-телефония - это не IP-телефония в целом, а одна из её возможностей, частный случай. Но поскольку технологическая сторона, скрываемая за всеми обозначенными терминами, одинакова, то не стоит разграничивать эти понятия, особенно новичку, иначе легко запутаться.

IP-телефония - более чем серьёзный конкурент телефонии традиционной, и если она и дальше будет развиваться в лучшую сторону, а главное - получит широкую поддержку масс, то большая часть нашей страны станет использовать её в повседневной деятельности не задумываясь.

Вехи истории

В общих чертах теоретическое обоснование возможности передачи голоса по Сети при помощи персонального компьютера появилось в 1993 году в Университете штата Иллинойс (США). Позже, в апреле 1994 года, как раз во время пребывания в космосе американского челнока Endeavor, NASA удалось получить изображение этой летающей махины, а также услышать голоса астронавтов, притом что расстояние между двумя "точками" было более чем значительное - тысячи километров.

Менее чем через год, в феврале 1995-го, израильская фирма VocaLTec представила програму Internet Phone для компьютера, позволяющую говорить с другим пользователем через микрофон и слышать его ответы через наушники или колонки. Система была полудуплексной - можно было либо говорить, либо слышать, но не то и другое вместе. Эта система хоть и привлекла внимание всего мира, всё же была скорее забавой, нежели полноценным сервисом. Однако начало было положено.

Далее, в марте 1996-го, был создан первый специализированный телефонный сервер для IP-телефонии, позволивший связать традиционную телефонию с интернетом. С этого момента любой человек, имеющий обычный проводной телефон, получил возможность говорить с себе подобным через глобальную сеть, причём связь была дуплексной - можно было одновременно и говорить и слышать. То есть нужно было всего-то два телефона и интернет - и два собеседника, находящихся на разных сторонах земного шара, могли спокойно разговаривать. Именно это событие и считается датой рождения частного случая IP-телефонии - интернет-телефонии.

Технология

IP-телефонию можно организовать двумя основными способами. Один из них использует персональные компьютеры: в них должно быть интегрировано (или установлено) все необходимое "снаряжение" (и аппаратное, и программное), позволяющее оцифровывать, сжимать, преобразовывать в пакеты, пересылать, разжимать и воспроизводить аудиосигнал. Тогда вместо телефона для разговора требуются наушники и микрофон, а для установления сеанса связи достаточно знать лишь IP-адреса компьютеров, которые принадлежат нужным абонентам.

По другому способу для разговора вполне подходит простой телефон. При совершении звонка вызов и голосовая информация из телефонной сети поступают на телефонный шлюз (Internet Telephony Gateway), где они обрабатываются и кодируются встроенной голосовой картой. Шлюз с помощью группы протоколов H.323 переадресовывает обработанную информацию другому шлюзу, располагающемуся в принимающей IP-сети. Получив сигнал, принимающий шлюз передает его непосредственно телефонному оборудованию, которое, в свою очередь, после установления соединения оцифровывает поступивший сигнал (если он аналоговый), кодирует его по алгоритмам из стандартов ITU (International Telecommunication Union, Международный союз электросвязи), например кодеками G.711 или G.729, сжимает и преобразовывает в пакеты. Инкапсулированная информация, используя стек протоколов TCP/IP, отправляется на устройство другого абонента. Аналогичный процесс происходит и в обратном направлении: шлюз получает пакеты, передаёт их по цепочке из нескольких устройств, каждое из которых вносит свою лепту в доставку или преобразование сигнала в доступный формат.

Надёжное соединение - самый главный фактор, от которого целиком и полностью зависит функционирование IP-телефонии. Ведь если процесс передачи данных будет идти без помех и обрывов, то совсем несложно достичь высокой скорости прохождения пакетов от абонента к абоненту, в результате чего разговор будет происходить с незаметными задержками (задержки менее 300 мс, как правило, не воспринимаются человеческим ухом) и пользователю будет казаться, что он осуществляется "в режиме реального времени".

Протоколы

На данный момент в IP-телефонии используется несколько стандартизированных протоколов. Рассмотрим два из них подробнее.

1. H.323. Этот протокол был анонсирован в 1996 году организацией ITU; тогда вышел первый релиз H.3231. В 1998 году появилась вторая версия этого стандарта - H.323 v.22. В сентябре 1999 была одобрена третья версия, а в ноябре 2001-го - четвёртая. Сейчас существует несколько модификаций этого стандарта. Фактически H.323 является основным протоколом для междугородной и международной телефонии. Спецификация H.323 включает в себя:

- Терминал (Terminal) - может быть как аппаратным (телефон), так и программным (приложение на компьютере).
- Шлюз (Gateway) - устройство по сопряжению сетей.
- Устройство управления конференциями (Multipoint Control Unit, MCU).
- Привратник (GateKeeper) - контролирует и координирует работу всех компонентов.

2. SIP (Session Initiation Protocol, инициализационный протокол сессии). Это открытый протокол, представляющий наибольший интерес для IP-телефонии. Его ещё называют протоколом инициирования сеансов, так как он позволяет организовывать, модифицировать и завершать разнообразные сеансы связи, не только голосовые: к примеру, мультимедийные конференции. Стоит заметить, что в ОС Windows XP встроена поддержка SIP: с использованием этого протокола осуществляется обмен сообщениями в Windows Messenger. Привлекает этот стандарт и провайдеров: они все, особенно крупные, заявляют, что именно SIP - главный протокол всех будущих IP-сетей.

Качество

Хотя параметров канала связи, могущих существенно влиять на качество разговора, довольно много, среди них выделяют три основных.

Первый из них - задержка при передаче пакетов (Latency). Время задержки может меняться в большую или меньшую сторону, но не бесконечно, поскольку существуют определенные требования, регламентирующие её минимальное и - особенно! - максимальное отклонение от стандартного показателя. Многочисленные опыты свидетельствуют, что для обеспечения нормального двустороннего разговора нужно, чтобы сумма времени задержек при прямой и обратной передаче голоса в виде пакетов не превышала 250-300 мс (задержка канала плюс алгоритмическая задержка кодека, помноженные на два), эта характеристика образует так называемый бюджет задержки. Если же этот лимит превышен, то собеседникам становится "не по себе", они чувствуют дискомфорт, порой выпадает голос, и они стремятся поскорее прекратить разговор. Путём несложных арифметических подсчётов получаем, что для ведения более или менее комфортного диалога посредством IP-телефонии максимально возможная задержка составляет 150 мс. Для достижения подобного или даже лучшего результата используется система QoS (Quality of Service, уровень качества сервиса), позволяющая выделять часть полосы пропускания канала или канал целиком наиболее активному приложению, гарантированно обеспечивая скорость передачи данных.

Второй не менее важной характеристикой является джиттер (jitter). Данные - в том числе голос - передаются по IP-сетям в виде коммутированных пакетов. Иногда случается, и это предусмотрено стандартом, что пользователь получает пакеты вперемешку, совсем не в том порядке, в каком они были ему отправлены, в результате чего понять, что говорит собеседник, невозможно: слова и буквы перемешаны. Такой эффект получается, когда для доставки пакетов используется не один, а разные маршруты, и время доставки двух одинаковых пакетов тоже оказывается разным. Бывает, что слово, сказанное в начале фразы, "перелетает" в конец, и наоборот. Происходит это потому, что в системе применяется один декодер, который, как бы он ни пытался, просто не может разделиться на все маршруты. Что делать? Решаются подобные нестыковки с помощью специальных буферов сглаживания (jitter buffers). Они накапливают несколько пакетов и лишь после этого в сгруппированном порядке (очерёдность определяется по дате отправки пакета) передают их декодеру.

Наконец, третий параметр - потеря пакетов. Действительно случается, что одиночные пакеты могут просто теряться или выпадать из общей массы. Как это влияет на качество речи? Все зависит от размера пакета и применяемого алгоритма сжатия речи: естественно, если выпал крупный пакет, то влияние существенное, а если маленький - практически незаметное. В рекомендациях, разработанных ITU, говорится, что нормальный сеанс связи доступен, если количество потерь пакетов не превышает одного процента; при превышении лимита ухудшение качества становится заметным. Повысить качество, то есть уменьшить потерю пакетов, можно с помощью все того же QoS. Также возможно улучшение при использовании помехоустойчивого кодека и уменьшении максимальной величины самого пакета.

Ценообразование

IP-телефонии прочат хорошее будущее именно за низкую стоимость минуты разговора, что хорошо заметно на примере международных вызовов. Вне зависимости от того, куда совершается звонок - в соседний дом или на другой конец земного шара, - существует фиксированная сумма, которую мы должны заплатить за соединение. С увеличением расстояния между собеседниками, как правило, возрастает и тариф. Дискретность его увеличения исходит непосредственно из понятий "близко" и "далеко": ближе - дешевле, дальше - соответственно дороже. Также относительно каждой страны (это касается международных вызовов) имеется такое понятие, как базовая сумма входа. То есть вне зависимости от реального расстояния при расчёте конечной стоимости необходимо учитывать и эту цифру, которая может сильно разниться у каждого государства. Таким образом, действительное расстояние между говорящими может составлять всего лишь несколько километров, но в итоге они заплатят сумму, эквивалентную как минимум тысяче километров. Таковы условия.

Но в любом случае совершать международные звонки, используя IP-телефонию, гораздо выгоднее, нежели по стационарной связи. Причем экономия составляет не двадцать-тридцать, а двести-триста процентов, что, естественно, благоприятно скажется на вашем кошельке. Междугородние вызовы по IP-телефонии тоже намного дешевле, чем по обычному телефону. Собственно говоря, сейчас, покупая в любом киоске "телефонную карточку", вы приобретаете именно услугу IP-телефонии.

Преимущества

Первым и основным плюсом IP-телефонии была и остается, конечно же, низкая стоимость разговора. При использовании компьютеров и соответствующего программного обеспечения (например, Skype; www.skype.com) собственно телефонная связь для вас окажется и вовсе бесплатной, вам нужно будет оплатить лишь подключение к интернету.

Во-вторых, IP-телефония снимает проблему "занятой" линии, поскольку в ней вообще не используется такого понятия. Вы можете принимать один вызов, не прерывая другого, организовывать конференц-связь, ставить абонента "на удержание" и многое другое. Кроме того, благодаря функции переадресации вы можете использовать один и тот же телефонный номер без привязки к вашему физическому местоположению.

В-третьих, значительно повышается качество факсимильной связи - факсимильное сообщение представляет собой сгенерированный поток цифровых данных, поэтому использование IP-телефонии более чем благоприятно влияет на параметры передачи факсов.

В-четвёртых (это касается крупных компаний), можно обеспечить легкую интеграцию филиалов компании в одну информационную сеть. Поскольку в IP-телефонии голос - это просто пакеты данных, то с ним можно делать то же самое, что и с любой другой цифровой информацией: маршрутизировать, сохранять, шифровать, коммутировать, и всё это - без дополнительных затрат на создание инфраструктуры аналоговой проводной связи.

Подводя итог, скажем, что IP-телефония - это нужная, полезная и перспективная технология. Так уж вышло, что её развитие проходит в нашей стране в несколько заторможенном темпе. Тем не менее, пусть и потихоньку, она завоёвывает в России всё новых и новых поклонников, как на стороне крупных компаний, так и среди единичных пользователей. И если вы шагаете в ногу со временем, то поймёте, что IP-телефония - это именно то, чего вам так давно не хватало.

Международная терминология

Дискуссии по поводу трактовки терминов в области IP-телефонии не утихают ни на минуту. В итоге, как обычно, страдаем мы с вами - простые пользователи. Однако в июне 2000 года в Женеве состоялся семинар Международного союза электросвязи (ITU), посвящённый именно IP-телефонии. Делегаты съезда выступили с предложением считать IP-телефонию общим понятием, включающим VoIP и интернет-телефонию. Тогда же и были сформулированы более или менее чёткие понятия IP-телефонии:

- интернет-телефония - передача телефонных сообщений в сетях передачи данных общего пользования, то есть в мало- или неадминистрируемых сетях.
- VoIP - передача голоса в корпоративных, то есть хорошо администрируемых сетях.
- IP-телефония - самостоятельная услуга по передаче голоса, представляющая собой более дешёвую альтернативу традиционной телефонии.

Кодеки

За последние десять лет появилось достаточно много кодеков, которые используются или могут быть использованными для передачи различного рода информации (аудио и видео) в системах IP-телефонии. Больше всего зрительских и экспертных симпатий заслуживают следующие:

G711 - кодек, стандартизированный международной организацией ITU. Применяется в устройствах, поддерживающих ISDN (стандарт, позволяющий передавать по единой цифровой сети данные, а также оцифрованные видеоизображения и речь). Минимальная пропускная способность канала - 64 кбит/с. Поддерживается всеми IP-устройствами.

G723.1 - кодек, разработанный ITU и применяемый при небольшой пропускной способности канала (около 8 кбит/с). Главное назначение - передача речи хорошего качества. Несмотря на то, что это единый стандарт, существует две его версии, несовместимые друг с другом. Обеспечивает лучшее качество передачи, чем G711. Поддерживается большинством производителей.

G729 - опять же разработка ITU. В нём реализована возможность передачи данных на чрезвычайно низких скоростях: порядка 5,3-6,3 кбит/с. Не очень популярен, не способен обеспечить высокое качество передачи, поддерживается отдельными устройствами.

GSM - кодек, созданный для передачи голоса. Используется в сетях сотовой связи второго поколения. Скорость кодирования составляет 13 кбит/с, осуществляется отдельными блоками по 20 мс. Достаточно популярен, одобрен многими производителями. Применяется преимущественно в шлюзах между сотовыми сетями VoIP.

iLBC (Internet low bitrate codec) - в отличие от четырёх предыдущих кодеков является открытым стандартом (не требуются никакие лицензионные отчисления). Голосовой кодек, кодирующий данные с двумя скоростями: 13,33 кбит/с (размер кадра 30 мс) и 15,20 кбит/с (размер кадра 20 мс). Обеспечивает наилучшее качество, минимальную потерю пакетов. В основном используется при организации сеансов связи посредством интернета. Применяется в Skype (популярнейшая сеть IP-телефонии). К сожалению, поддерживается не всеми производителями.


По материалам еженедельника "Компьютерра"
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.