Оборудование IP-телефонии

Ниже приведены перечень целого ряда компаний, преуспевших в разработке программных средств и оборудования IP-телефонии, среди которых-VocalTec, Dialogic, Cisco, Ascend, 3Com, Nortel, Lucent, IBM, Motorola, RAD, Rock-well, Digitcom и др.

Примером практической реализации концепции Nortel Networks является платформа MMCS (MultiMedia Carrier Switch), прошедшая сертификацию для ВСС России и известная по публикациям в журналах. Другими примерами являются семейство Magellan - пакетные коммутаторы серии DPN (протоколы Х.25, FR) и модельный ряд Passport - устройства доступа с компрессией речи по протоколу FR - Passport 4400, мультипротокольные маршрутизаторы серии Passport 7000/6000, пограничные устройства Passport Voice Gateway, сопрягающие телефонные сети и сети ATM, а также высокоскоростные АТМ-коммутаторы Passport 15000. Все это оборудование позволяет полностью интегрировать речь, факсимильные сообщения, видеоинформацию, данные по протоколам IP, FR, SNA, X.25, HDLC, и обеспечивать мультимедийные услуги, оптимизируя использование имеющихся ресурсов (например, при передаче речи применяется технология передачи пакетов с переменной скоростью).

Еще одним примером оборудования IP-телефонии может служить универсальный маршрутизатор 1Р45/951 с функциями передачи речи и мультимедийной информации по IP-сетям, входящий в гамму продуктов корпорации NEC, Япония. Маршрутизатор 1Р45/951 реализует функции шлюза и привратника. Маршрутизатор поддерживает большое количество алгоритмов кодирования речи, в том числе, ITU-T G.729, G.729a, G.729b, G.729ab, G.723.1, G.729.1a, G.711, G.711VAD, G.728 и G.728VAD. Это позволяет маршрутизатору 1Р45/951 соединяться практически со всеми шлюзами, поддерживающими протокол Н.323, в то время как возможности многих шлюзов ограничены небольшим количеством поддерживаемых алгоритмов кодирования. Маршрутизатор 1Р45/951 обеспечивает хорошее качество передачи речи благодаря следующим особенностям: применение современных алгоритмов кодирования; подавление эха (64 мс); сглаживание джиттера; подавление пауз в разговоре; генерация комфортного шума; поддержка протокола RSVP; сжатие заголовков IP/UDP/RTP; поддержка приоритетов для различных видов трафика.

За последнее время появились следующие виды оборудования IP-телефонии для всех этих сценариев.

1. Автономные шлюзы IP-телефонии, подключаемые к АТС через цифровые и аналоговые интерфейсы и осуществляющие предварительную обработку речевых сигналов, компрессию, упаковку в IP-пакеты и передачу их по сети.

2. Магистральные речевые платы с интерфейсом 10/100BaseT (ЛВС Ethernet) для подключения учрежденческих АТС существующих моделей к корпоративной IP-сети. После установки в АТС такой платы речевой трафик в виде IP-пакетов может быть направлен по локальной или глобальной пакетной сети подобно тому, как он сейчас передается от АТС по телефонной сети.

3. Телефонные аппараты, упаковывающие речевую информацию в IP-пакеты (IP-телефоны) и подключаемые не к телефонной сети, а непосредственно к ЛВС Ethernet. Как правило, такие аппараты требуют от сетевого администратора минимальных настроек, используя протокол динамической конфигурации -Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).

4. Специализированные коммутаторы речевых пакетов, предназначенные для выполнения функций традиционной АТС на базе протокола IP. В литературе такие устройства часто называют IP-АТС, но это название не совсем корректно, поскольку в данном случае осуществляется не автоматическая коммутация каналов, а коммутация пакетов.

В ранних моделях цифровая обработка сигнала производилась программными средствами. Позднее программную обработку сменила аппаратная, основную роль стали выполнять платы DSP (Digital Signal Processing), что разгрузило основной процессор и оперативную память, увеличило число портов оборудования и уменьшило время задержки речевой информации. Наиболее известны платы DSP фирм Texas Instrument, Dialogic (DM3 IP Link) и Natural MicroSystems (Quad E1).

Другим, не менее важным аспектом внедрения IP-телефонии являются шлюзы, обеспечивающие взаимодействие сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов.

В настоящее время несколько десятков компаний выпускают подобные изделия, среди них Cisco Systems, VocalTec, Lucent Technologies и др. Более того, на базе этих шлюзов почти каждая крупная телекоммуникационная компания имеет или заявленное, или уже поставляемое изделие IP-телефонии. Предлагаются АТС, реализованные на основе технологии маршрутизации IP-пакетов. Компания Cisco выпустила интегрированный сервер доступа AS5300 с коммутатором Catalyst 5500. Компания Ascend Communications Inc. объединила модем для коммутируемых каналов TNT с гигабитным маршрутизатором GRF. Компания 3Com добавила передачу речи по IP и факса в свой концентратор Total Control Hub.

При внедрении технологии передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией IP-пакетов в единой телефонной сети помимо рассмотренных выше, возникают следующие специфические трудности:

- при подключении оборудования IP-телефонии к АТС телефонной сети общего пользования по двухпроводным аналоговым абонентским линиям препятствием часто становится большое затухание сигналов в этих линиях;

- при подключении оборудования IP-телефонии к коммутационному оборудованию СТОП по межстанционным соединительным линиям затруднения связаны с тем, что декадно-шаговые и координатные АТС имеют специфические системы сигнализации, основная из которых определяется неформальным, но весьма точным термином «R полтора»; присутствующие в СТОП декадно-шаговые АТС создают большие помехи и поддерживают только импульсный набор номера.

Рассмотрим на примере оборудования Протей-ITG построение IP-сети для казахстанских условий. Шлюз IP-телефонии Протей-ITG реализует передачу речевого трафика и факсимильной информации по сетям с маршрутизацией пакетов IP по протоколу Н.323, версия 2. Основным функциональным назначением шлюза является преобразование речевой информации, поступающей от СТОП с постоянной скоростью передачи, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP: кодирование и упаковка речевой информации в пакеты RTP/U DP/IP, а также обратное преобразование. Кроме того, шлюз конвертирует сигнальные сообщения систем сигнализации E-DSS1 и ОКС7 (ISUP-R, российская версия) в сигнальные сообщения Н.323 и производит обратное преобразование по рекомендации ITU H.246.

Шлюз Протей-ITG подключается к СТОП по цифровым линиям со скоростью передачи 2048 Кбит/с (Е1) с использованием сигнализации ISUP-R системы общеканальной сигнализации ОКС7, абонентской сигнализации E-DSS1, а также сигнализации по двум выделенным сигнальным каналам «R1.5», а к сетям с маршрутизацией пакетов IP - при помощи интерфейса 10/100Вазе-Т.

На рисунке 18 изображена обобщенная структура шлюза IP-телефонии Протей-ITG. Следует отметить, что кодирование и пакетирование речевых сигналов, поступающих из СТОП для последующей их передачи по IP-сети, реализованы в Протей-ITG на базе специализированных процессоров обработки цифровых сигналов - Digital Signal Processors (DSP). Остальные функции выполняются программным обеспечением, использующим универсальный процессор.

Рисунок 18 – Структурная схема шлюза Протей-ITC

Модуль обработки телефонной сигнализации взаимодействует с телефонным оборудованием, преобразуя сигналы систем DSS1 и ОКС7 во внутрисистемные примитивы, которые отражают состояния процесса обслуживания вызова (соединения, отбой и т.п.) и используются модулем логики услуг шлюза для установления соединений между СТОП и IP-сетью.

Модуль сигнализации Н.323 обрабатывает сигнальную информацию протоколов RAS, Н.225.0 (Q.931) и Н.245. Информация о состояниях процесса обслуживания вызова в IP-сети передается в модуль логики услуг шлюза.

Модуль логики услуг шлюза IP-телефонии отвечает за маршрутизацию вызова, поступившего из СТОП в IP-сеть. Производятся такие операции, как контроль доступа и анализ телефонного номера вызываемого абонента с последующим определением и предоставлением требуемой услуги. При наличии в сети IP-телефонии привратника многие функции могут быть возложены на него.

Модуль пакетирования речи выполняет функции подготовки речевого сигнала, поступающего из СТОП с постоянной скоростью, для дальнейшей его передачи по сети с маршрутизацией пакетов IP. Основными функциями модуля являются: преобразование речевого сигнала методом импульсно-кодовой модуляции, эхокомпенсация, кодирование речевого сигнала, обнаружение активных периодов и пауз в речи и адаптация воспроизведения. Кроме того, модуль отвечает за детектирование и генерацию сигналов DTMF и за обработку факсимильных и модемных сигналов. Структура модуля пакетирования речи представлена на рисунке 19.

Механизм обнаружения активных периодов речи проверяет получаемый из СТОП сигнал на наличие в нем речевой информации. Если в течение определенного времени речевая информация не обнаружена, передача речевых пакетов в IP-сеть прекращается .

Рисунок 19 – Модуль пакетирования речи

В привратнике сосредоточен весь интеллект сети IP-телефонии. Он выполняет функции управления зоной сети IP-телефонии, в которую входят терминалы, шлюзы и устройства управления конференциями, зарегистрированные в этом привратнике.

В число наиболее важных функций, выполняемых привратником с целью обеспечения нормального функционирования управляемой зоны сети, входят:

- регистрация оконечного оборудования;

- контроль доступа пользователей системы к услугам IP-телефонии при помощи сигнализации RAS (Рекомендация ITU Н.225.0);

- преобразование a/yas-адреса (имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сети с маршрутизацией пакетов IP (IP адрес номер порта TCP/UDP);

- контроль, управление и резервирование пропускной способности сети;

- ретрансляция сигнальных сообщений Н.225.0 и Н.245 между терминалами.

В последнем случае привратник в любое время знает состояние конечных пользователей и может предоставлять дополнительные услуги, такие как переключение связи, переадресация, постановка на ожидание, перехват вызова и т.д.

Возможны два варианта организации связи с использованием оборудования IP-телефонии платформы Протей. В первом варианте шлюз IP-телефонии Протей-ITG и привратник Протей-GK подключаются к существующей сети IP-телефонии.

Если сеть построена на базе оборудования VocalTec или, по крайней мере, с наличием привратника, произведенного фирмой VocalTec, который, как правило, занимается начислением платы за разговоры абонентов, то шлюз Протей-ITG общается с привратником по протоколу RAS, входящему в семейство протоколов Н.323.