ПЕРЕДАЧА РЕЧИ ПО IP-СЕТЯМ

М.О. Бочаров, аспирант МТУСИ
М.К. Цыбулин, профессор МТУСИ, к.т.н.

ПЕРЕДАЧА РЕЧИ ПО IP-СЕТЯМ

В последнее время основное внимание мира телекоммуникаций приковано к технологиям передачи речевой информации по сетям с коммутацией пакетов, в частности, по IP-сетям. Такой способ передачи речи получил название IP-телефония. Рассмотрим подробнее, что она собой представляет.

Функциональная схема симплексного IP-канала представлена на рис. 1. Аналоговые речевые сигналы от микрофона абонента А с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуются в цифровой поток, обычно 64 кбит/с. Затем данные в цифровой форме сжимаются кодирующим устройством до скоростей 16, 8 или 6,3 кбит/с, формируются в пакеты, к которым добавляются заголовки протоколов, и передаются через IP-сеть в систему IP-телефонии абонента Б. Когда пакеты принимаются системой абонента Б, сначала происходит их накопление для устранения негативных эффектов, возникающих при прохождении через IP-сеть. Удаляются заголовки и, если часть пакетов была потеряна, то происходит интерполяция.

Сжатые речевые данные поступают в устройство, преобразующее их в первоначальную форму, после чего речевые сигналы снова преобразуются в аналоговую форму с помощью цифроаналогово-го преобразователя (ЦАП) и попадают в телефон абонента Б.

В настоящее время получили распространение три сценария IP-телефонии (рис. 2):

компьютер-компьютер (а);
телефон-компьютер (б и в);
телефон-телефон (г).

Главным требованием для сценария компьютер-компьютер является то, что у обоих пользователей имеются подключенные к сети персональные компьютеры. Они должны быть всегда включены и иметь в запущенном виде программное обеспечение IP-телефонии для приема входящих вызовов.

Сценарий телефон-компьютер находит применение в разного рода справочно-информационных службах Интернета, в службах сбыта товаров или технической поддержки. Пользователь, подключившийся к серверу какой-либо компании, имеет возможность обратиться к оператору справочной службы.
Существуют две модификации этого сценария IР-телефонии:

от компьютера к телефону;
от телефона к компьютеру.

В первой модификации установление соединения инициирует пользователь IP-сети. В соответствии со второй модификацией соединение инициирует абонент ТфОП. При вызове справочно-информационной службы абонент вызывает близлежащий шлюз IP-телефонии. От шлюза к абоненту поступает запрос ввести номер, к которому должен быть направлен вызов. Основываясь на вызываемом номере, шлюз определяет наиболее доступный путь к данной службе.

Сценарий телефон-телефон в значительной степени отличается от остальных сценариев своей социальной значимостью, поскольку его цель - предоставление обычным абонентам ТфОП альтернативной возможности междугородной и международной телефонной связи через IP-сеть.

Как правило, обслуживание вызовов по такому сценарию IP-телефонии выглядит следующим образом. Поставщик услуг подключает свой шлюз к коммутационному узлу или станции ТфОП, а по сети Интернет или по выделенному каналу соединяется с аналогичным шлюзом, находящимся в другом городе или стране.

Абоненты подключаются к шлюзу поставщика через ТфОП, набирая специальный номер доступа. Шлюз просит ввести телефонный номер вызываемого абонента, анализирует этот номер и определяет, у какого шлюза лучше доступ к нужному телефону. Как только между входным и выходным шлюзами устанавливается контакт, дальнейшее установление соединения с вызываемым абонентом выполняется выходным шлюзом через его местную телефонную сеть.

Важный фактор эффективного использования пропускной способности - выбор речевого кодека. Для сетей IP-телефонии наиболее приемлемы кодеки, описанные в рекомендациях G.729 и G.723 и обеспечивающие низкие скорости передачи при сравнительно хорошем качестве.

Сегодня основной проблемой IP-телефонии является качество обслуживания. На рис. 3 представлены методы обеспечения качества 1Р-телефонии.
Протокол RSVP применяется для резервирования пропускной способности канала связи, протокол RTP - для компенсации негативного влияния вариации задержки, RTCP - для контроля доставки RTP-пакетов и обеспечения связи с передающей стороной.

Механизм дифференцированного обслуживания используется для классификации потоков в соответствии с предопределенными правилами и дальнейшего объединения однотипных потоков. Назначение MPLS сходно с назначением дифференцированного обслуживания, но помимо этого MPLS позволяет значительно сократить время на обработку маршрутной информации в узлах сети и, следовательно, уменьшить задержку сигнала.

Протокол IPv6 - это шестая версия протокола IP, которая должна прийти на смену действующей в настоящее время четвертой версии. По сравнению с IPv4 протокол IPv6 обладает рядом преимуществ:

расширенное адресное пространство;
улучшенные возможности маршрутизации;
управление доставкой информации;
обеспечение информационной безопасности.

В настоящее время в международных организациях и форумах идет непрерывная разработка новых стандартов и протоколов, связанных с передачей речи по сетям с пакетной коммутацией. Производители аппаратного и программного обеспечения регулярно представляют на рынок свои новые продукты. Иными словами, IP-телефония, безусловно, является перспективной технологией и в ближайшее время, если и не вытеснит традиционную телефонию, то несомненно составит ей достойную конкуренцию, заняв свою нишу на телекоммуникационном рынке.