Главная › Телефон › Какая нужна скорость интернета для айпи телефонии. IP телефония: что это и как работает. Кодеки со сжатием и без

Какая нужна скорость интернета для айпи телефонии. IP телефония: что это и как работает. Кодеки со сжатием и без

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:

MAC (Media Access Control) - обеспечивает взаимодействие с физическим уровнем;
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:

Безопасность. Создание отдельной голосовой VLAN уменьшает вероятность перехвата и анализа голосовых пакетов.
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:

Перемаршрутизация. При перегрузке одного из каналов связи позволяет осуществить доставку при помощи резервных маршрутов.
Резервирование ресурсов канала связи на время соединения.
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.

Совсем недавно получила распространение SIP-связь. Она с каждым днем становится популярнее, поэтому у многих пользователей возникает потребность научиться создавать и настраивать собственные сети. Конечно же, профессионал в этом деле справится с подобной задачей за несколько минут, а что же предпринять обычным людям? Для начала необходимо разобраться с таким понятием, как и как работает, описано далее в статье. Основным рассматриваемым вопросом является проблема создания связи своими руками с минимальным расходом средств или совсем бесплатно.

Что такое IP-телефония?

Данный вид связи возник в 1999 году, соответственно считается одним из самых молодых. Именно тогда же был утвержден положивший начало развитию описываемого типа телефонии. Его прародителем и предшественником можно считать связь H.323. Однако используется она сейчас максимально редко. Этот протокол отличается от современного тем, что он не экономит трафик, является сам по себе довольно сложным и не поддерживает мобильность человека.

Протокол SIP

Сеть IP-телефонии, а именно протокол SIP, считается более простым и максимально гибким. За счет него можно значительно экономить трафик, причем работать на нем способно большинство современных устройств и приложений. Каждый человек, использующий данный протокол, получает свой (уникальный) ID. Телефония позволяет свободно пользователям перемещаться по планете, не меняя этого номера.

Протокол дает возможность человеку звонить, связываться по видеосвязи, передавать различные файлы, сообщения, а также играть в онлайн-игры. Для того чтобы совершать некоторые из перечисленных действий, протокол обращается в но для остальных используется специальный шлюз IP-телефонии (причем он не один).

Принципы работы

Для того чтобы пользоваться данным видом связи, обычному человеку нет необходимости в изучении ее принципов работы. Тем более ему не нужно пытаться вникать в то, как именно функционирует тот или иной протокол. Пользователям, как правило, интересны вопросы о стоимости подобных услуг, наличиях дополнительных опций и так далее. Однако для тех, кто выявляет желание собственноручно создать такую связь, как IP-телефония, что это и как работает - вполне актуальные вопросы.

Рассмотрим принципы работы сети через протокол VoIP. Для объяснения возьмем два телефона, соединенных именно с помощью него. Пока гаджет находится в режиме ожидания, он подключен к интернету и связан с другим за счет сервера оператора. Сразу после того, как абонент позвонит на внутренний номер собеседника, протокол установит его местонахождение и отправит специальный сигнал. Связь по сети возникает сразу же после того, как абонент примет звонок.

Соответственно, можно сделать вывод, что данное действие (как и все остальные) происходят через интернет, без помощи мобильного оператора. То есть абоненты платят лишь за трафик. Зачастую он является бесплатным.

VoIP-телефония позволяет звонить абоненту, который находится с собеседником в одной сети. В данном случае используется SIP-ID, то есть уникальные номера каждого. Имеется возможность звонить абоненту из другой сети. Тогда используется специальный идентификатор, называемый URI. Он похож на электронную почту. Также можно звонить как с VoIP-номеров на мобильные и стационарные телефоны, так и наоборот. Такие вызовы осуществляются благодаря специальным шлюзам. Это позволяет совершать звонки через интернет, экономя на услугах мобильного оператора.

Программа для IP-телефонии дает возможность спокойно разъезжать по всему миру. Она позволит звонить в любые точки мира, где имеется подключение к Тарификация не изменится.

Нужно отметить, что вызовы, которые проходят в пределах одной сети, являются бесплатными. При этом местонахождение собеседников не играет никакой роли. То же самое и с использованием прямых номеров. Один абонент может находиться в Киеве, другой - в Сеуле. Тарификация будет такой же, а качество связи на высшем уровне. Подобное свойство называется мобильностью.

Стоимость IP-телефонии

Заняться созданием такого вида связи, как IP-телефония своими руками - отличное решение, однако перед тем как приняться за дело, необходимо узнать, во сколько она обходится обычным пользователям. Стоит заметить, что данный нюанс довольно актуальный. VoIP-телефония получила распространение на весь мир. За счет чего? Она не только позволяет экономить денежные средства, но и дает отличного качества связь и так далее. Данный протокол также обеспечивает бесплатные звонки абоненту, который зарегистрирован у того же провайдера.

Всем известно, как именно работает обычная традиционная телефония. Чем дальше расположен собеседник, тем дороже будет обходиться минута связи. IP-телефония бесплатно позволяет разговаривать с человеком, который находится на другом конце планеты. Не нужно платить за передачу голосовых данных и соединение. Дополнительная тарификация не проводится. За счет этого и плата за звонок абоненту, который находится в другой сети и зарегистрирован у «левого» провайдера, будет намного ниже, чем у обычного мобильного оператора.

За звонки внутри сети оплата не производится. В преимущественной части входящих вызовов за них также не приходится отдавать средства. На стационарные и мобильные номера взимается плата около 40 копеек в минуту. Это совсем немного.

За пользование прямых номеров необходимо будет заплатить. Точную стоимость сказать невозможно, однако она небольшая и является ежемесячной.

Как настраивается IP-телефония своими руками: общие сведения

Каждый, кто дома имеет стационарный телефон, знает, как провести традиционную связь. Необходимо написать заявление в компанию желаемого провайдера, дождаться его рассмотрения. После этого придется ожидать, когда же протянут специальную линию или для работы аппарата.

Подключение IP-телефонии происходит намного легче, его можно сделать самостоятельно без помощи самого провайдера и профессионалов. Что для этого нужно?

Для стабильной и хорошей работы сети необходим интернет. Его скорость не должна быть ниже 100 Кбит в секунду. Понадобится компьютер или телефон, работающий с протоколом VoIP. Именно с них будет осуществляться звонок. Также необходимо создать аккаунт у провайдера. Все это не требует никаких затрат. Единственные расходы будут заключаться в покупке уже описанного типа аппарата, если его нет. Далее рассмотрим более подробно процесс подключения этого вида телефонии.

Первый этап - выбор провайдера

Настройка IP-телефонии начинается с выбора провайдера. Необходимо присмотреться к отзывам на каждого из доступных. Провайдер должен обеспечить максимально низкую цену на звонки и хорошее качество связи. При желании можно обратить внимание на возможность связываться с дополнительными номерами, удерживать вызовы и так далее. Нелишней будет и функция поддержки второй линии. Базовые варианты подписки, которые предлагаются провайдерами бесплатно, как правило, имеют низкий уровень тарификации.

Большая часть потребителей рекомендует пользоваться услугами Comtube. Что необходимо для подключения? Следует зарегистрироваться на сайте, придумав уникальные логин и пароль, пополнить внутренний счет. На этом подключение завершено. Что получает пользователь после проведения данных действий? Он обретает активный аккаунт, который дает возможность совершать внутрисетевые звонки. Пользователь получает идентификатор абонента. Также ему позволено принимать входящие вызовы.

Платные услуги

Чтобы звонить, необходимо пополнить внутренний счет. После этой операции системы IP-телефонии дадут доступ к вызовам как в пределах Российской Федерации, так и за границу.

При желании можно приобрести прямой номер. Он закрепляется за определенным городом. Их около тысячи. Зачем это необходимо? Можно, находясь в России, отвечать на звонки, которые идут на американский номер. Это позволяет не тратить много средств и экономить трафик.

Второй этап - необходимость в телефоне

Продолжаем создавать такую связь, как IP-телефония, своими руками. Для того чтобы принимать звонки и их совершать, необходима специальная техника. Делать это можно как через компьютеры, так и посредством особенных VoIP-телефонов. Ниже рассмотрим нюансы использования обоих вариантов.

Компьютерные программы

При использовании первого варианта имеет смысл установить программное обеспечение. Оно имитирует стационарное устройство. Сервер IP-телефонии с легкостью после совершения настроек соединяется с прибором. Это и позволяет осуществлять звонки и принимать их. Но при использовании компьютера нужно обязательно иметь гарнитуру.

Минусом такого телефона является то, что программа всегда должна работать в фоновом режиме, а ПК - постоянно находиться в активном состоянии. Именно поэтому максимально удобным считается SIP-телефон. Далее поговорим о нем.

Работа с SIP-телефоном

SIP-телефон стоит не менее 2 тыс. рублей. За такую небольшую цену можно прибрести стандартное устройство, поддерживающее работу с протоколом. Даже бюджетные телефоны имеют функции шумоподавления, удержания вызова, способны функционировать с громкой связью и конференциями. Но определителя номера здесь нет.

Более дорогие варианты обеспечивают наиболее удобное использование телефонии. Как правило, такие устройства являются универсальными. Что это означает? То, что они способны работать с IP-телефонией и с городскими сетями. Зачастую такие устройства поддерживают функции определения номера, пользования несколькими аккаунтами связи. Они позволяют работать с дополнительными беспроводными трубками, имеют внушающую по размерам телефонную книгу и цветной дисплей.

Третий этап - настройка VoIP-телефона

IP-телефония своими руками создается довольно легко. Одним из этапов является настройка стационарного устройства. Именно это позволяет принимать и совершать звонки абонентам. Причем настраивать придется как компьютерные программы, так и стационарные телефоны. Объяснение этапов смены параметров проводится на примере провайдера Comtube. Для того чтобы зайти в необходимое меню, следует в разделе «Мой профиль» найти категорию «Основное». Нас интересуют «Базовые параметры настройки IP-телефонии».

Там необходимо прописать логин и пароль аккаунта, адрес сервера и номера специальных портов. Там же следует ввести свой лицевой счет. Если есть какие-то проблемы, то можно обратиться в сервисный центр. В нем помогут справиться с неполадками. Однако зачастую настройка программ и телефонов происходит без сбоев и ошибок.

Четвертый этап - использование нескольких телефонов

Некоторым семьям необходимо несколько аппаратов для комфортной работы с телефонией. Нужно отметить, что для того, чтобы два городских устройства функционировали, придется создавать отдельные линии и заключать пару контрактов. Это требует большого количества средств, времени и нервов, так как в Российской Федерации провайдеры довольно долго рассматривают заявки на подключение.

Цифровая телефония облегчает пользование несколькими устройствами. При регистрации аккаунта сразу же создается множество линий. Они дают возможность одновременно принимать и звонить со всех. Однако доступно это не в «Базовом» тарифе, а в «Премиум». Подписка на него стоит немного дороже, но для занятых и серьезных людей, которые постоянно говорят по телефону, будет подходящей. Этот тариф поддерживает создание до 100 линий одновременно. Чаще всего такими услугами пользуются офисы.

Для того чтобы не приобретать в квартиру несколько отдельных телефонов, можно купить устройство, поддерживающее работу с дополнительными беспроводными трубками. Каждую из них разрешено определять на «свою» линию. Более дорогостоящие модели способны работать с несколькими аккаунтами и оптимально распределят их в автоматическом режиме между трубками.

Требования к Интернет-каналу и скорости интернета

Только при соблюдении нижеперечисленных показателей качества интернет соединения, мы можем гарантировать качественную работу сервиса передачи голоса.

1. ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ.

Ваш канал доступа в Интернет(скорость интернета) должен быть рассчитан исходя из того, что один разговор требует минимальную полосу пропускания 100 кбит/с

2. ПОТЕРЯ ПАКЕТОВ.

Максимальный процент потерь не должен составлять более 5 %.

3. ЗАДЕРЖКА В ПЕРЕДАЧЕ ПАКЕТОВ.

IP пакеты должны передаваться с максимальной задержкой 100-150 млсек.

4. ОТКЛОНЕНИЕ ОТ СРЕДНЕГО УРОВНЯ ЗАДЕРЖКИ.

Джи́ттер. не более 100-150 мс.

5. Некоторые провайдеры ограничивают своим клиентам количество сессий, инициированных пользователями, и поэтому в голосовой передаче также наблюдаются сбои. Для этого можно рекомендовать клиентам выключать скайп (это минус до 200 сессий на одного пользователя).

Ссылка на онлайн калькулятор полосы пропускания: https://planetcalc.ru/3144/ (Раскрыть) Расчёт объёма голосового трафика 1
Примеры расчёта объёма среднего месячного голосового трафика при работе на разных кодеках. Сигнальный трафик я не
учитываю, но следует помнить, что он тоже может составлять некоторую долю в общем трафике переговорного пункта...
Таким образом, в самом худшем случае (работа по кодеку G.711), реальная полоса пропускания, требуемая для одного звонка - 87,2кбит/с = 10900 байт/сек.
Возьму в качестве примера случай с переговорным пунктом из темы на форуме (10 переговорных кабинок) и проведу расчёт месячного трафика для двух кодеков: G.711 и G.729. Перед расчётом сделаю следующие исходные допущения:
Пиковая нагрузка - 10 одновременных звонков,
Среднесуточная нагрузка на переговорный пункт - 4000 минут.

Тогда в пике нагрузки при работе на кодеке G.711 для одного только голоса потребуется полоса пропускания 872 кбит/с, а при работе на кодеке G.729 - 312 кбит/с. Средний суточный трафик составит (количество дней в месяце × среднесуточная нагрузка, минут × 60 секунд × фактический объём пакета, байт × количество пакетов в секунду):
На кодеке G.711 - 30 × 4000 × 60 × 218 × 50 = 78480000000 байт = 73,1 Гбайт,
На кодеке G.729 - 30 × 4000 × 60 × 78 × 50 = 28080000000 байт = 26,15 Гбайт.

В этих расчётах не учитывается возможное использование технологии VAD (Voice Activity Detection), которая может дать экономию от 50 до 70%.
711 коде в минуту потребляет приблизительно 0.6 Мбайт.
g.729 потребляет 0.2 Мбайта в минуту. (Раскрыть) Расчёт объёма голосового трафика 2
Объем трафика

В самом худшем случае (работа по кодеку G.711 64kbit), реальная полоса пропускания, требуемая для одного звонка (голос + заголовки голосовых пакетов) - 82.4кбит/с = 10300 байт/сек.
А вот дальше как раз идёт чистая математика. Берёте среднюю предполагаемую нагрузку на переговорный пункт (в секундах), умножаете на 10300 байт, получаете максимальный возможный голосовой трафик.
Если разговаривать на кодеке G.729 (8kbit), то полоса будет меньше - примерно 3300 байт/сек (с учетом заголовков).

Если ещё к тому же используется сжатие заголовков, то полоса будет и того меньше.

Пример:
при средней нагрузке 10 разговоров в час и средней продолжительности разговора 180 секунд, на кодеке G.711 потребуется 10*180*10300 = 18 540 000 байт/час (18.1 Мбайт), умножаем на сутки и на длину месяца (если оплата ежемесячная) - 18.1*24*30 = 13032 Мбайт/мес (12.7 Гбайт)
на кодеке G.729 цифра будет 4104 Мбайт/мес (~4 Гбайт).

*711а коде в минуту потребляет приблизительно 0.6 Мбайт.
*g.729 потребляет 0.2 Мбайта в минуту.
Поддерживаются кодеки Mangosip.ru G.711(A)и G.729. При звонках между абонентами может быть использован любой стандартный кодек, имеющийся у обоих абонентов.

Уважаемый абонент!

Если вы наблюдаете проблемы с плохим качество связи: искажение речи, задержка пакетов, эхо во время разговора. А так же проблемы с завершением вызова и с авторизацией SIP-телефонов(нарушения сигнализации), рекомендуем вам проверить ваш интернет канал. Или же просто хотите протестировать свой интернет-канал, воспользуйтесь нижеприведенными инструкциями.

(Раскрыть) Рекомендации к установке SIP-телефонов и требование к Интернет-каналу.
1. Категорически не рекомендуется подключать телефонию за двумя (тремя, четырьмя и т.д.) маршрутизаторами/NAT/сетевыми экранами. Если осуществить подключение таким образом – телефония скорее всего работать не будет.

2. Для маршрутизации трафика в сетях, в которых присутствует более 5 сетевых устройств (компьютеров, телефонов и т.д.), не рекомендуется использовать роутеры домашнего класса (D-Link DIR320 и подобные ему). Мы не рекомендуем использование устройств типа «Всё в одном» (маршрутизатор, Wi-fi, сетевое хранилище, FXS, FXO), особенно под большой нагрузкой. Данные устройства допустимо использовать только в домашних условиях.

3. Для использования VoIP мы рекомендуем использовать только проводные типы подключения (Ethernet). Для достижения наилучшего качества связи мы не рекомендуем использовать беспроводное подключение в любом его виде (Wi-Fi, WiMax, 3G, 4G).

4. Если связь для вас – это фундамент вашего бизнеса, мы настоятельно рекомендуем приобрести SIP-телефоны. Они обеспечат наилучшее качество связи, т.к. предназначены специально для этого. Крайне нежелательно использование софтфонов.

5. SIP-телефония очень чувствительна к качеству Интернет-канала. Мы настоятельно рекомендуем выделить отдельную полосу пропускания для VoIP в вашей сети. Загруженный Интернет-канал может существенно снизить качество связи.

7. Для выхода в сеть Интернет при использовании VoIP мы рекомендуем использовать статический внешний IP-адрес. Более подробную информацию по получению статического внешнего IP-адреса вы можете узнать у вашего Интернет-провайдера.

IP телефония

Сегодня интернет стал неотъемлемой частью нашей жизни. С помощью него мы передаем различные данные, пользуемся банковскими услугами, общаемся и многое другое, что позволяет нам вообще не покидать пределы офиса, дома. Но вопросы качества и цены всегда остаются для нас главными. Быть конкурентно способным на сегодняшнем рынке довольно не просто. Тем более в сфере коммуникаций при наличии стольких способов связи.

IP-телефония – мы все чаще слышим это словосочетание, видим аббревиатуру VoIP.
Так что же это такое? Что за многообещающие статьи в интернете об этом новом виде связи. И чем вообще отличается именно этот вид соединения от привычных нам стационарных и мобильных телефонов.
Попробуем разобраться и по возможности сделать каждый для себя выводы, а нужно ли
МНЕ это? Выгодно ли настолько насколько все описывают.

Сначала поясним значение самой аббревиатуры:

VoIP- расшифровывается как Voice over IP, то есть голос поверх протокола интернета (IP). Простыми словами звук передается с помощью интернет соединения.
А не как в обычных соединениях, которые используют телефонные станции, требующие обслуживания, а это дополнительные расходы не только на зарплату сотрудников выполняющих это самое обслуживание, но и различное оборудование.

Ничего этого не требуется для использования IP телефонии, а если расходы соединения меньше, то и само соединение для пользователей выходит намного дешевле.
Это один из полюсов IP телефонии. Простое пользование и низкая цена относительно всех предлагаемых соединений на сегодняшний день.

Рассмотрим ниже способы и что нужно для того, чтобы ваше общение и счета за переговоры не стали проблемой и финансово зависимы.

Компьютер-Телефон – здесь все очень просто как и при всех последующих способах. Вам нужен компьютер и телефон, который подключен к какой-либо из местных станций.
Компьютер-Компьютер –самый из простых и практически бесплатных способов использования IP соединения. Т.к. платите вы и ваш собеседник только за интернет. Местонахождение же вас обоих не имеет значения, что очень выгодно при международных разговорах.
Телефон -Телефон – этот способ из всех более зависим, тем,что вы должны будете найти компанию в вашем регионе, городе, которая предоставляет услугу IP телефонии и другой телефон подключенный к простой телефонной линии.

Но чтобы быть объективными рассмотрим достоинства, т.е плюсы и недостатки, минусы IP телефонии:

Один из главных плюсов IP-телефонии – это более низкая стоимость связи. Особенно разница ощутима при международных переговорах. Экономия в 1,5-2 раза

Качество связи также не зависит от расстояния. Так как основой является передача данных через интернет каналы.

Интернет это в первую очередь объединение компьютерных сетей и огромное количество различной информации. Т.е. изначально интернет не рассматривался для передачи голоса. Так же как мобильный телефон на сегодняшний день уже перестал исполнять свои только основные функции (соединения с абонентом) , а постепенно превратился в мини компьютер, мини-телевизор и многое, многое другое, что само по себе неплохо, но теряется основная функция, вернее ее качество. Это и быстрая разрядка батареи за счет большего поглощения энергии и высокая цена зависящая от многочисленных дополнительных приложений и функций. Так вот, что касаемо IP соединения, при загрузке сети, возможны задержки передачи звука, могут происходить даже его потери.

И все же если объективно говорить о перспективах развития IP-телефонии
На сегодня основные пользователи ее - это большие компании, страховые фирмы, банки, крупные розничные сети. Происходит развитие корпоративной IP-телефонии. Это удобно, надежно и что не мало важно экономит бюджет этих самых компаний на телефонные переговоры.

К тому же IP телефония это не только просто соединение, это и голосовая почта, и конференц связь, и переадресация звонка, и даже сохранение телефонного номера при переезде и многое другое, чем пользуются все пользователи и не только телефонов, смартфонов и интернета, а так же простые люди, которым важно сколько и за что они платят, в данном случае имеется ввиду телефонные соединения, общение, связь с близкими людьми, которые часто находятся далеко за пределами местной связи.

И в заключении хотелось бы добавить, что IP-телефония на данный момент является перспективным и реальным способом коммуникаций, а в ближайшем будущем будет такой же обыденностью, как и стационарный телефон для современного человека.

Человека делового, разумного понимающего, что качество и цена это неотъемлемый атрибут успешного человека живущего в наше время. Время постоянно развивающихся технологий и время когда интернет это не просто всемирная паутина, дающая возможность получить информацию, а уже 2 млрд пользователей, что говорит о перспективе IP телефонии. Ведь чем больше пользователей, тем больше круг людей с которыми МЫ можем общаться, видеть друг друга каждый день не получая при этом счета с цифрами за телефонные переговоры, которые делают из нас не успешных людей, а заложников телефонных компаний.