IP-телефонии

2014 год
План презентации





1 Часть – Что такое VoIP
2 Часть – Принцип работы VoIP
3 Часть – Приложения VoIP
4 Часть – Оборудование VoIP
5 Часть – Выгоды при
использовании IP-телефонии
Что такое VoIP
IP-телефония или VoIP (Voice over
IP) – это технология, позволяющая
использовать Интернет или любую
другую IP-сеть в качестве средства
организации и ведения телефонных
разговоров и передачи факсов в
режиме реального времени.
VoIP базируется на протоколе IP
 Для передачи голосового траффика лучше
использовать протокол без установления связи
UDP из набора протоколов TCP/IP
 По сети IP голосовые пакеты передаются двумя
порциями:
1. Сигнальная информация
2. Пакетизированный голосовой траффик
 VoIP использует пакеты маленького размера,
которые посылаются в сеть с определенным
интервалом в зависимости от используемых
цифровых сигнальных процессоров (DSPs) и
кодеков (Codecs)

Отправитель посылает
Голосовое сообщение
через проводную линию
связи или беспроводной
телефон
Отправитель
посылает
факсовое
сообщение через
FAX
Отправитель
посылает Email через PC
IP ТЕЛЕФОНИЯ
Получатель слушает
голосовую почту, e-mail
и fax сообщения через
проводную линию связи
или беспроводной
телефон
Получатель видит E-mail
и faxes, и может
прослушать голосовые
сообщения на РС
Получатель
перенаправляет
факсовое сообщение
на любой доступный
FAX
Для чего нужна IP-телефония ?
Экономия средств. Меньшая стоимость междугородних и
международных звонков. Меньшие затраты на инвестиции в
оборудование. Интеграция голосовых сетей с сетями
передачи данных
 Универсальность. Речь может быть преобразована в IPпакеты в любой точке сетевой инфраструктуры: на
магистрали сети оператора, в корпоративной сети или
непосредственно в терминале пользователя
 Открытая архитектура. Общие стандарты: H.323, MGCP, SIP.
В виду острой конкуренции цены на услуги постоянно
снижаются
 Эффективное использование полосы пропускания. От 5.3 до 8
Кбит/с по сравнению с 64 Кбит/с для традиционной
телефонии - экономия полосы пропускания

Схема передачи голоса в IP сети



Входящий звонок и сигнальная информация из
телефонной сети передаются на пограничное сетевое
устройство, называемое телефонным шлюзом, для
обработки специальной картой устройства голосового
обслуживания.
Шлюз, используя управляющие протоколы семейства
Н.323 перенаправляет сигнальную информацию
другому шлюзу, находящемуся на приемной стороне IР
сети.
Приемный шлюз обеспечивает передачу сигнальной
информации на приемное телефонное оборудование
согласно плану номеров, в результате чего
обеспечивается соединение из конца-в-конец.
Схема передачи голоса в IP сети
(продолжение)
После установления голосового соединения голос на входном
сетевом устройстве кодируется в соответствии с алгоритмами
ITU, такими как G.711 или G.729, сжимается, инкапсулируется
в пакеты протокола реального времени RTP.
 Пакеты с голосовыми данными передаются по IP-сети на
целевое удаленное устройство.
 Затем пакеты с голосовыми данными обрабатываются с
целью восстановления голоса и его передачи получателю по
телефонному участку соединения.

ИНТЕРНЕТ
PSTN
VoIP – шлюз
PSTN (Public Switched Telephone Network) - это сеть, для доступа к
которой используются обычные телефонные аппараты, мини-АТС и
оборудование передачи данных.
Принцип работы VoIP
1
2
Поиск
Оцифровка
0010110101
Телефонный номер
886-3-577-9966
3
IP адрес
172.16.1.134
Сжатие
4
Соединение
Шлюз VoIP
G.711 64 Кбит/с
G.723 6.4/5.3 Кбит/с
ГОЛОС
G.729 8 Кбит/с
Шлюз VoIP
Преоразование аналогового
сигнала в цифровой
Три этапа:
1.
2.
3.
Аналого-цифровое преобразование - DSP’s в
маршрутизаторе
Голосовой сигнал сегментируется в фреймы
сохраняется в голосовых пакетах в соответствии со
структурой IP пакета
Голосовые пакеты передаются через IP сеть в
соответствии со спецификацией Н.323
Структура VoIP пакета
Voice
payload
RTP
Header
UDP
Header
IP
Header
LINK
Header
X Bytes
12 Bytes
8 Bytes
20 Bytes
X Bytes
Оцифровывание аналоговых
сигналов
Выборка
2. Квантование
3. Кодирование
4. Сжатие сигнала ( не обязательно)
1.
Выборка
 Диапазон слышимых частот: 20Гц –
20000Гц
 Диапазон частот человеческого
голоса: 200Гц – 10000Гц
 Типичные частоты телефонного
канала: 300Гц – 3000Гц
Выборка (продолжение)
Теорема Найквиста
Для преобразования аналогового сигнала в
цифровой необходима выборка, состоящая из
образцов, количество которых равно
удвоенной макимальной частоте
преобразуемого аналогового сигнала.
Человеческий голос характеризуется в большей
степени средними частотами.
Типичная полоса пропускания 300-3000 Гц.
Найквист принял за основу диапазон от 0 до
4000 Гц
Квантование сигнала
Задается определенное математическое
значение для каждого выбранного образца
 Для уменьшения уровня шумов
первоначальный аналоговый сигнал
сжимается по амплитуде
 После такой операции передаваемый
сигнал содержит меньше шумов, то есть
после обратного преобразования в
аналоговую форму отношение уровня
сигнала к уровню шумов значительно
увеличивается

Кодирование сигнала
После получения выборок сигнала кодек
присваивает им числовые значения
 Таким образом за одну секунду выбирается
8000 образцов, каждый из которых
содержит 8 битов и получившиеся 64000
битов описывают одну секунду речи
 Такая схема кодирования обозначается как
стандарт G.711 союза ITU-T и называется
импульсно-кодовой модуляцией (Pulse Code
Modulation – PCM)

Алгоритмы сжатия голоса
Кодек
Требуемая
пропускная
способность
(Кбит/с)
Нагрузка
на DSP,
MIPS
Суммарная
задержка Оценка
кодека
MOS
(мс)
G.711
64 (сжатие
отсутствует)
Отсутствуе
т
0,25
4,1
G.723.1
5,3/6,4
16/21
37,5
3,7/3,9
G.728
16
32
2,5
4.3
G.729
8
25
15
3,92
G.729A
8
13
15
3,85
Примечания. Качество голоса дано по пятибальной шкале
экспертных оценок MOS (Mean Opinion Score, рекомендация ITU-T P.800).
Протоколы управления
обслуживания вызовов
H.323 - стандарт для передачи голоса, видео и данных,
описывает взаимодействие мультемедийных
приложений в сетях с негарантированным качеством
обслуживания
 MGCP (Media Gateway Control Protocol) - Протокол
управления телефонными шлюзами внешними
устройствами управления - media gateway controllers
или call agents
 SIP (Session Initiation Protocol) - Протокол
инициирования сеансов – протокол прикладного
уровня, предназначенный для организации,
модификации и завершения мультемедийных сеансов
связи

Приложения VoIP




Компания Cisco разработала следующие приложения для
внедрения в сетях Cisco IP телефонии:
Cisco IP IVR / AutoAttendant – система интерактивных
голосовых меню;
Cisco Unity – система унифицированной обработки
сообщений;
Cisco Web Attendant – графическая web-консоль для
пользователей, обслуживающих большой поток звонков,
в том числе секретарей или операторов;
Cisco Conference Connection – сервер для организации
расписания и проведения аудио-конференций с
поддержкой до 100 голосовых потоков, объединенных в
конференции в любых пропорциях.
Оборудование VoIP
Шлюз VoIP DG-102/104
• 2 или 4 порта Foreign Exchange Subscriber (FXS) RJ-11
• Два порта 10/100BASE-TX RJ-45 (WAN & LAN)
• Поддержка стандарта H.323 v2 (DG-102SH и DG-104SH), SIP
(DG-102SS) или MGCP (DG-102S и DG-104S)
• Компрессия голоса: G.711, G.723.1, G.729a
• Обеспечения качества звука: QoS, "подавление тишины",
восстановление утерянных пакетов, адаптивный буфер
для улучшения приема голоса.
• DHCP Server/Client;
• Управление на основе Web, Telnet , SNMP и локально через
консоль RS-232
• Функция Life Line – DG-102
Оборудование VoIP
(продолжение)
IP телефон DPH-100
• Два порта 10/100BASE-TX RJ-45:
для подключения к ЛВС и к ПК
• Протоколы: H.323 v2/ MGCP
• Сжатие голоса: G.711, G.723.1, G.729a/G.729ab
• Подавление эха : G.165
• Большая жидкокристаллическая панель
(2 линии по 16 символов)
• Поддержка QoS
• DHCP Client
• Удаленная загрузка/обновление встроенного
программного обеспечения
• Управление на основе Web
Какие выгоды дает использование
IP-телефонии?



Корпоративным клиентам - многократное
снижение затрат на междугородние
(международные) переговоры, организация
виртуальных частных сетей между удаленными
филиалами, звонок из Интернета на
корпоративном Web-сайте
Интернет-магазинам и каталогам - Web-телефон
Провайдерам Интернет и операторам телефонной
связи введение IP-телефонии в спектр услуг
открывает совершенно новые рынки сбыта, новых
клиентов и возможности развития.