8 /812/ 449-32-25 г. Санкт-Петербург, пер. Беловодский 6, 3-й этаж
Что такое IP-телефония?

Определение понятия "IP-телефония"

В начале дадим относительно строгую формулировку этого понятия. Под IP-телефонией понимается технология, позволяющая использовать Интернет или любую другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных и междугородных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. IP-телефония является одним из наиболее сложных и системных приложений компьютерной телефонии.

Теперь постараемся максимально упростить это определение, изложив его более доходчиво: Интернет — это всемирная сеть компьютерных сетей. Используя Интернет, можно обмениваться цифровой информацией (наиболее известный пример — электронная почта). Однако технически возможным представляется оцифровать звук или факсимильное сообщение и переслать его аналогично тому, как пересылаются цифровые данные. И в этом смысле IP-телефония использует Интернет (или любую другую IP-сеть) для пересылки голосовых или факсимильных сообщений между двумя пользователями компьютера в режиме реального времени.

Основные принципы работы IP-телефонии

Интернет фундаментально изменяет наши представления и о телефонии и о способах коммуникации. Хотя телефонные сети и сети передачи данных сосуществовали в течение десятилетий, они развивались независимо друг от друга. IP-телефония объединяет их в единую коммуникационную сеть, которая предлагает мощное и экономичное средство связи. Десятки компаний по всему миру предлагают коммерческие решения для IP-телефонии. Все крупные телекоммуникационные компании начали исследования, с целью лучше понять открывающиеся перспективы. Решения IP-телефонии комбинируют голос и данные в одной сети и предлагают дешевые международные и междугородные звонки и целый набор коммуникационных услуг любому пользователю.

Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием протокола Интернет (TCP/IP). Для пакетов, приходящих из Сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций. Допустим, звонок телефон-компьютер или компьютер-телефон может обеспечивать один телефонный сервер. Для организации связи телефон(факс)-телефон(факс) нужно два сервера.

Для того, чтобы осуществить междугородную (международную) связь с помощью телефонных серверов, организация или оператор услуги должны иметь по серверу в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для международных переговоров.

Вопросы качества IP-телефонии

Телефонная сеть была создана таким образом, чтобы гарантировать высокое качество услуги даже при больших нагрузках. IP-телефония, напротив, не гарантирует качества, причем при больших нагрузках оно значительно падает.

Необходимо отметить, что, как правило, стоимость любой услуги и её качество прямо пропорциональны. Однако понятно и то, что в ряде случаев представляется неразумным сравнительно небольшое увеличение качества оплачивать относительно большим увеличением цены. Вряд ли поздравительные праздничные открытки целесообразно отправлять фельдъегерской связью: хорошо, да дорого.

Конечно, ничей опыт не заменит собственного — лучше попробовать самому оценить качество этого вида связи, проведя разговор посредством IP-телефонии и сравнив его с традиционной телефонной связью. Однако мы рискнем сделать некоторые общие замечания.

Качество связи можно оценить, используя следующие основные характеристики:

  • уровень искажения голоса;
  • частота «пропадания» голосовых пакетов;
  • время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом).

Качество связи по первым двум характеристикам значительно увеличилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи. Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных пакетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами достаточно легко. Понятно, что задержки влияют на темп беседы. Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии не превышают этот предел, так что разговор изредка похож на связь по обычной телефонной сети через спутник, которую обычно оценивают как связь вполне удовлетворительного качества, требующую лишь некоторого привыкания, после которого задержки для пользователя становятся неощутимы. Отметим, что даже в таком виде связи решения IP-телефонии вполне подходят для многих приложений.

Кроме этого, задержки уменьшаются благодаря следующим трем факторам:

  • Во-первых, совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы).
  • Во-вторых, развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки).

В-третьих, развивается сама сеть Интернет — современный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени. The Internet Engineering Task Force (IETF) вместе с операторами сетей Интернета предлагают новые технологии, такие, как Reservation Protocol (RSVP), которые позволяют резервировать полосу пропускания. Хотя на обновление роутеров по всему миру и на организационные мероприятия (например, решить вопрос, как в денежном выражении оценить сервис более высокого качества) потребуется некоторое время, мир Интернета, вне зависимости от вышесказанного, двигается очень быстро и в правильном направлении.

Стандарты

Стандарты являются критическим фактором для мира IP-телефонии. Одна из наиболее важных областей стандартизации — протокол обмена сообщениями в IP-телефонии.

Ранние решения IP-телефонии использовали для связи друг с другом закрытые протоколы. Оба участника беседы должны были иметь аналогичные продукты. Intel и Microsoft возглавили направление на разработку стандартов на основе H.323, рекомендованного International Telecommunications Union (ITU). Этот стандарт формулирует технические требования для передачи аудио- и видеоданных по сетям передачи данных. H.323 включает в себя:

  • Стандарты на видео кодер/декодеры;
  • Стандарты на голосовые кодер/декодеры;
  • Стандарты на общедоступные приложения;
  • Стандарты на управление вызовами;
  • Стандарты на управление системой.

Стандарты на видео кодер-декодеры не требуются для обработки телефонных звонков, но существуют внутри той же системы стандартов.

Технические требования к голосовым кодерам включают требования, такие как:

  • малая полоса пропускания (8 kbit/s или меньше);
  • высокое качество голоса;
  • небольшие задержки;
  • возможность реконструкции потерянных пакетов.

При передаче в режиме реального времени до 30% пакетов могут потеряться или опоздать (что в режиме реального времени одно и то же). Хорошее приложение IP-телефонии должно возместить нехватку пакетов, восстановив потерянные данные. Сам алгоритм кодировки также оказывает влияние на восстановление данных. Сложные алгоритмы увеличивают стоимость необходимого оборудования. Наиболее популярным алгоритмом кодирования является G.723.1.

Еще одна особенность состоит в том, что системы IP-телефонии должны иметь возможность поддерживать разные кодеры и добавлять новые по необходимости. H.323 был первоначально разработан для локальных вычислительных сетей, так что переменная ширина полосы частот и время задержки Интернет уменьшают полезность некоторых элементов H.323. По умолчанию голосовым кодер-декодером в стандарте H.323 является G.711. Однако ширина полосы частот в 64 kbps, требуемая в G.711, неприемлема при использовании в Интернет, т.к. большинство пользователей Интернета имеет канал заведомо меньшей ширины. Но даже в этом случае многое из стандарта является полезным.

Кроме G.711 стандарт H.323 определяет звуковые кодер-декодеры G.722, G.723, G.723.1, MPEG1, G.728, и G.729. Кодеры с низкой шириной полосы частот — G.729 в 8 kbps и G.723 в 5.3/6.3 kbps — вполне подходят для использования в Интернет. В частности, G.723 является одним из нескольких «стандартных» кодеров для IP-телефонии, особенно после того, как Intel, Microsoft и Netscape объявили о поддержке этого кодера. Основной недостаток G.723 состоит в том, что он требует весьма больших ресурсов процессора. Intel, например, определяет 100 MHz Pentium-процессор как минимальный для использования в Интернет-телефонии.