Айпи телефония что это такое
IP-телефония: как она работает?
Хотите быстро и выгодно телефонизировать офис «с нуля»? Вам надоела старая железная АТС? Что-то слышали про IP-телефонию? Наша статья — специально для тех, кто хочет узнать: ip телефония — что это? Для чайников и новичков в области облачных коммуникаций мы расскажем: как работает современная телефония, что необходимо для ее подключения, и какими преимуществами она обладает.
IP телефония: что это?
Предлагаем начать с простого определения: IP-телефония, интернет-телефония или voip телефония — это телефонная связь, которая работает через интернет. Не надо покупать дорогостоящее оборудование, прокладывать телефонный кабель. Нужен только интернет.
Требования к интернет-каналу:
Мы рекомендуем заранее проверить качество интернет-канала на сайте Speedtest или Winmtr. Если сеть соответствует заявленным требованиям, любой сотрудник компании может самостоятельно подключить IP-телефонию.
Как работает IP-телефония?
Итак, мы уже знаем — что такое айпи телефония, теперь давайте разбираться — как она работает. Аббревиатура IP (Internet Protocol) расшифровывается как «межсетевой протокол». На его базе компьютеры и другие устройства распознают друг друга и безошибочно обмениваются голосовыми сообщениями.
Что же происходит непосредственно во время звонка? В этот момент голос трансформируется и становится цифровым сигналом. Он поступает в устройство и передается другому абоненту. Сигнал распознается другим гаджетом, поток вновь изменяется и становится аналоговым. В результате, абонент снимает трубку и слышит привычную ему речь.
Как подключить IP-телефонию?
Итак, интернет и понимание — что такое IP-телефония — есть. Что еще нужно для старта звонков? Для управления вызовами и приема их неограниченного числа важно подключить облачную АТС и виртуальный многоканальный номер.
Компания подключила IP-телефонию «с нуля» всего за 1 рабочий день. На базе АТС «Телфин.Офис» и виртуального номера Москвы удалось полностью телефонизировать три офиса. Теперь сотрудники не смотря на географическую разобщенность общаются друг с другом бесплатно (внутри корпоративной сети).
генеральный директор компании «ВремяНеЖдёт»
Подключение и настройка данных сервисов осуществляется в течение 1 рабочего дня силами провайдера айпи телефонии. Все работы ведутся удаленно (через интернет и по телефону). Кроме этого не забудьте подключить телефон или любое другое устройство, которое позволяет совершать и принимать звонки.
Оборудование для айпи телефонии выбирают сотрудники компании. Одновременно можно использовать все виды оборудования. Важно учесть, что для каждого телефона и компьютера необходима своя выделенная линия.
Преимущества IP-телефонии
Теперь обсудим плюсы использования современной телефонии: выгодную цену, широкий спектр сервисов, быструю масштабируемость, возможность интеграции и мобильность сотрудников.
Чтобы подключить ip телефонию в офис или ip телефонию для дома, не надо покупать специальное оборудование, вызывать мастера. Достаточно раз в месяц платить абонентскую плату за АТС — от 1090 рублей. Зависит ежемесячный платеж от числа пользователей и тех сервисов, которые подключены дополнительно.
Функциональность
Возможности айпи телефонии в разы превосходят функции некоторых аналоговых и цифровых АТС. Так, например, в стандартной АТС от Телфин уже представлено более 100 сервисов: голосовое приветствие, очередь и переадресация звонков, запись и хранение телефонных разговоров, голосовая почта и др.
Масштабируемость
IP-телефония позволяет масштабировать существующую корпоративную телефонную сеть. Число линий можно в считанные минуты изменить как в сторону их увеличения, так и уменьшения. Минимальное количество пользователей — 3 человека.
Интеграция
Виртуальную АТС — ключевой сервис айпи телефонии — можно объединить с любыми CRM-системами и другими бизнес-приложениями: 1С, MS Office, Битрикс24, amoCRM, МойСклад, Мегаплан, SugarCRM, Simpla CMS, U-ON Travel, Класс365, МоиДокументы-Туризм и др.
Офисная АТС интегрирована с корпоративной CRM-системой «Yclients». При звонке на экране компьютера высвечивается карточка клиента, и сразу можно сделать запись, что экономит время. При этом история звонков автоматически дублируется в CRM: кто из клиентов звонил и когда, записался или нет.
генеральный директор компании «Барбарелла»
Мобильность
Корпоративная телефонная сеть на базе айпи телефонии позволяет объединять не только городские, но и мобильные номера сотрудников. Благодаря сервису FMC и переадресации звонков для связи с удаленными менеджерами достаточно использовать добавочные номера, при этом АТС фиксирует все звонки.
Телфин нам рекомендовали наши партнеры. Приятно удивило соотношение цены и качества предоставляемых сервисов. Виртуальные коммуникационные решения помогли нам оптимизировать работу службы сервисно-технической поддержки клиентов. Скорость обработки заявок выросла. Мы забыли, что такое потеря телефонных звонков.
технический директор компании «911»
Хотите убедиться в качестве и возможностях айпи телефонии? Подключите виртуальную АТС «Телфин.Офис», если что-то не понравится, в течение 14 рабочих дней можно вернуть деньги.
менеджер по рекламе и PR
Из первых рук узнаю реальные истории клиентов и партнеров Телфин. Отвечаю за создание и поддержание имиджа компании. Распространяю публикации, новости и пресс-релизы в СМИ.
Что такое IP-телефония на пальцах и что такое идеальный сервис?
Я более 7 лет занимаюсь подключением и настройкой облачной IP-телефонии, а также в простом виде доношу бизнес среде, что это такое и для чего она нужна.
И я объясню вам на пальцах, что такое IP-телефония и с чем ее едят. Я отдаю себе в отчет в том, что на эту тему написано много статей, но вот так, чтобы человеческим языком – я пока не встречал.
Телефония любая относится конечно к случаям, когда вам нужно принимать входящие звонки либо совершать исходящие. IP или SIP телефония относится к случаям, когда такие звонки идут через Интернет. И здесь есть 2 основных варианта: виртуальные городские и мобильные номера, и реальные мобильные номера. Далее есть варианты ставить свое железо либо пользоваться удаленным облачным сервером для установки виртуальной АТС. АТС соответственно нужна для обработки звонков. И пару кейсов для понимания сути.
Первый вариант. К примеру, у вас есть местный интернет-магазин (местный – значит в вашем городе/стране) и несколько мобильных номеров/телефонов, которые валяются у вас на столе в произвольном порядке. Что конечно очень неудобно. И тут встает вопрос о необходимости свести все эти звонки в одну удобную среду, чтобы можно было и статистику вести удобно и распределять эти звонки по менеджерам.
Для этого вам нужны виртуальная АТС и SIP-шлюзы, куда вы поставите SIM-карты и сможете заводить звонки с мобильной сети в Интернет. Виртуальная АТС так называется, потому что она находится в сети Интернет на каком-либо сервере. Это не большая такая комната телефонным оборудованием. SIP-шлюзы – это устройство, в которое вставляется SIM-карта, и звонки конвертируются из мобильной сети в сеть Интернет и наоборот.
Что такое IP-телефония?
Переговоры с будущими клиентами, поддержка связи с текущими — важный инструмент продвижения товара на рынке. Особенности аналоговых линий накладывают ограничения на скорость и качество обслуживания звонков. С развитием интернет-технологий появилось решение, изменившее формат переговоров, — IP-телефония. Система стремительно вытесняет аналоговые АТС. В материале описываем принципы работы и преимущества этого типа связи для бизнеса.
Суть IP-телефонии
IP-телефония — это телефонная связь через Интернет. Передает между пользователями голос, изображение в формате видео. Технология позволяет снизить оплату междугородних переговоров, открыть филиалы в разных областях, объединить их в сеть. Монтаж стационарных кабельных линий исключается.
Основное требование — стабильный интернет-канал с пропускной способностью не менее 100 Кбит/с на каждую линию.
Компании выбирают такой вид связи за отсутствие больших денежных затрат, доступность, качество соединения и мобильность.
Как работает
Протоколы сети помогают обмениваться информацией участникам IP-структуры. Компьютеры, планшеты, терминалы определяют друг друга и направляют пакеты с данными.
Механизм звонка в IP-телефонии можно представить так:
Абонент набирает телефонный номер
На сервер интернет-телефонии отправляется запрос на соединение
Идет идентификация пользователя, определяется расположение и маршрут передачи сигнала
Голосовой поток преобразуется кодеками в цифровой сигнал
Пакеты с информацией направляются адресату
Сигнал декодируется в набор слов и предложений
В схему интернет-телефонии легко включить IP-аппараты, смартфоны, стационарные телефоны, персональные компьютеры. Например, чтобы позвонить в Москву из Владивостока, абоненту провайдера MTT достаточно набрать виртуальный номер с любого доступного аппарата.
 |
| Способы использования IP-телефонии |
Модели подключения
Передача голоса в IP-телефонии может выполняться по нескольким схемам:
Подключите IP-телефонию МТТ Быстрое подключение в формате онлайн 
Организация АТС в компании
Способ организации IP-телефонии на предприятии зависит от масштабов и специфики бизнеса. Выделяют два вида АТС: программная и облачная (виртуальная).
Программные IP
Виртуальная АТС
Что это
Физический выделенный сервер, находящийся во владении фирмы.
Аренда технических мощностей для телефонии у провайдера.
Аппаратная часть
Сервер и помещение для него, сетевое и коммутационное оборудование, IP-телефоны, софтфоны, ПО.
Софтфоны, IP-телефоны, ПО. Дорогостоящее оборудование в вашу компанию не покупается.
Безопасность
Вопросы надежности решаются сотрудниками вашей фирмы.
Провайдер отвечает за сохранность данных, качество связи, работу технических средств.
Обслуживание
Монтаж, установка, настройка и обслуживание этого вида телефонии выполняются за счет предприятия.
Техническое сопровождение, настройка ПО входит в договор услуг с провайдером.
Ориентация на предприятия
Крупные предприятия с большой базой клиентов, сотрудников, подразделений.
Малый и средний бизнес с устоявшимися заказчиками.
Другие различия
Независимость телефонии от ситуации у провайдера, построение сети под задачи конкретного предприятия. Вся информация хранится на серверах компании. Нужны сотрудники для обслуживания техники.
Тарифные решения телефонии для бизнес-проектов дают полный сервис. ВАТС — это быстрая установка, техподдержка, доступность, надежность, легкое объединение филиалов городов в сеть.
Что требуется для подключения
Способ организации IP-телефонии предприятие выбирает самостоятельно.
Офисная АТС
Для модели с офисной АТС нужно приобрести, установить и настроить оборудование. Виды технических средств:
Виртуальная АТС
IP-телефония на базе виртуальной АТС формируется быстрее. Сервер располагается в облачном хранилище и обслуживается провайдером. Для запуска достаточно IP-терминалов, аналоговых телефонных аппаратов с VoIP-шлюзами или софтфонов. Провайдеры предлагают тарифные пакеты, ориентированные под разные бизнес-задачи, и дают все нужные технические средства в аренду. Например, компания МТТ настраивает ВАТС в регионах России за 2–3 часа — клиент просто заключает договор и каждый месяц вносит абонентскую плату.
Возможности цифровой связи
IP-телефония благотворно влияет на качество бизнес-процессов и помогает увеличить прибыль. Перечислим основные преимущества.
Мобильность
Смена помещения для офиса, переезд в другой город не нарушат деятельность фирмы. На месте нужно только установить ПК, подключить Интернет и работать с клиентами через IP-связь дальше. Если пользуетесь АТС от провайдера, продолжайте принимать звонки на мобильные телефоны.
Связь в каждом уголке земного шара
Разговаривать и общаться с клиентами в любой точке — это реальность. Проблема актуальна для областей, где нет возможности провести аналоговые сети. Филиалы работают даже из отдаленных деревень и местностей, получая комфортную связь благодаря IP-телефонии.
Быстрое расширение
Увеличение или уменьшение числа сотрудников не требует больших денежных трат на модернизацию схемы телефонии. Вопрос решается программным способом: вы добавляете нужное количество рабочих мест в личном кабинете, сотрудникам присваиваются коды идентификации.
Определение маршрутов для звонков
С IP-телефонией входящие вызовы распределяются между свободными сотрудниками по гибким схемам, которые можно настраивать самостоятельно. Возможна переадресация в зависимости от времени суток, региона звонящего и других критериев. Абонент не услышит в трубке гудки «занято», а предприниматель не пропустит звонок от потенциального клиента.
Интеграция CRM
Объединение IP-сетей с CRM-системами «Битрикс 24» и AMOcrm повышает качество обслуживания клиентов. Четкая аналитика процессов увеличивает продажи, помогает планировать рекламу.
Каналы связи и конференции
Вы можете принимать множество вызовов одновременно. Средства интернет-телефонии разделяют поток по сотрудникам или, наоборот, объединяют абонентов для совместных переговоров.
Виртуальные номера
IP-коммутация расширяет географию деятельности любой компании. Виртуальные номера создают видимость, что фирма присутствует в выбранном регионе, тем самым повышается доверие будущих клиентов. У провайдеров можно купить номера с кодами большинства российских городов. А номера 8-800 на сайтах повышают конверсию, так как ранжирование в поисковых системах идет по всем регионам страны.
Запись переговоров
Эта функция IP-телефонии реализуется программными средствами на серверах АТС. Там же хранятся записи разговоров. Аудиозаписи используются для разбора спорных ситуаций с клиентами, для контроля сотрудников.
Голосовое IVR-меню
Еще одна функция, помогающая равномерно распределить поток входящих вызовов. Звонящий услышит голосовое сообщение и выберет пункт меню для соединения с менеджером/отделом, отвечающим за конкретные задачи.
IP-телефония — современный способ организовать коммуникацию с клиентами. Технология реализуется за счет средств предприятия или аренды АТС у провайдера. В первом случае требуются финансовые вложения на покупку техники и содержание обслуживающего персонала. Второй вариант более простой: предусматривает только ежемесячную оплату по тарифу, поэтому будет выгоднее представителям малого и среднего бизнеса, а также при организации филиалов крупного бизнеса.
Основы IP-телефонии, базовые принципы, термины и протоколы
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:
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.
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:
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:
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:
Транспортный уровень (Transport Layer)
Для транспортного уровня характерны:
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).
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.
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.
Рекомендации H.323 предполагают:
Согласно H.323 четырьмя основными компонентами VoIP-соединения являются:
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:
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 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 — 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 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 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:
— 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:
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.
Что можно почитать по теме: