Лекція №16 з навчальної дисципліни

“СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ”

Змістовий модуль №4 Перспективи розвитку телекомунікаційних систем.

Заняття 4/4. Лекція: IP-телефонія

Навчальні питання лекції:

1.	Поняття, історія і розвиток ІР-телефонії в Україні.
2.	Протоколи ІP-телефонії
3.	Архітектура та основні компоненти мереж ІP-телефонії
4.	Провайдери ІР-телефонії
5.	Варіанти з’єднань при ІP-телефонії
6.	Білінгові системи провайдерів ІР-телефонії

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою лекції.

1. Поняття, історія і розвиток ІР-телефонії в Україні.

Дехто з користувачів розшифровує абревіатуру ІP як «Іnternet Phone» (Інтернет-телефон).

Насправді ІP-телефонія - це технологія передачі голосової інформації та факсів (а також пов’язані з цим сервіси) у режимі реального часу через Інтернет чи будь-яку іншу мережу, що функціонує на основі протоколу ІP. Тобто Інтернет-телефонія - лише один з варіантів ІP-телефонії.

За кордоном цю технологію частіше називають Voіce over ІP (VoІР).

Концепція передачі голосу через мережу за допомогою персонального комп’ютера з’явилася в університеті штату Іллінойс (США). 1993 року Чарлі Кляйн випустив першу програму для передачі голосу через мережу за допомогою ПК, яка називалась Maven.

Оператори традиційної телефонії насторожено поставилися до появи ІP-телефонії (оскільки вона неминуче веде до зниження ними тарифів і відповідно до зменшення доходів).

На сьогодні як у світі, так і в Україні на частку ІP-телефонії припадає лише близько 1 % вихідного міжнародного трафіка. Однак з кожним роком доходи ринку ІР-телефонії зростають (табл. 1).

Таблиця 1

Доходи ринку ІP-телефонії у світі^*

Рік	Сума, млн дол. США
1996	1,8
1997	23,5
1998	120
1999	700
2000	1800
2001	5800
2002	8600

^* За даними US Bancorp Piper Jaffray.

Це, безперечно, зумовлено такими перевагами ІP-телефонії, як:

- значно нижчі ціни на традиційні послуги телефонного зв’язку;

- одночасна підтримка передачі голосу і даних;

- дзвінки перенаправляються в будь-яке місце світу, і користувачі мають доступ до того самого переліку послуг незалежно від місцеперебування;

- можливість використання різних пристроїв доступу (від звичайного телефону до комп’ютера);

- легкість контролю за станом рахунка (через Інтернет) і оплати послуг (передоплачені картки) та ін.

Ні у США, ні в Європі ІP-телефонія не ліцензується. Так, у США послуги зв’язку прийнято поділяти на базові (звичайна передача по лініях зв’язку) і розширені (пропонуються поверх уже існуючих мереж, використовують комп’ютерні додатки, що змінюють формат інформації клієнта). ІP-телефонія визнана розширеною послугою (оскільки змінюються дані: у разі пакетування, додавання протокольної інформації, подавлення пауз і т. д.).

І в Україні, і в Росії послуга ІР-телефонії ліцензується. Так, в Україні Державний комітет зв’язку 16 травня 2001 року ввів ліцензування (на послуги міжнародної телефонії - 8,993 млн грн, а міжміської - 340 тис. грн).

Таблиця 2

Тарифи на послуги ІР-телефонії, дол. сша/хв

Країна	Регіон	ІР-оператор^*		Utel
		до ліцензування	після ліцензування	до ліцензування	після ліцензування
Росія	СНД	0,20	0,27	0,24	0,24
Франція	Західна Європа	0,40	0,96	1,10	1,00
США	Північна Америка	0,40	0,53	1,70	0,55
Австралія	Австралія	0,40	0,58	2,00	0,60
Кіпр	Центральна Азія і Близький Схід	0,70	0,96	1,20	1,00

^* Як тарифи ІР-операторів взято тарифи операторів «Алло!» та «Інфоком» з їхніх сайтів у відповідні періоди.

Якщо 2001 року в Україні функціонували близько 40 операторів ІP-телефонії, то після введення ліцензування їх кількість скоротилася до 24. Ці оператори підписали договір з «Укртелекомом», відповідно до якого за кожну хвилину розмови своїх абонентів вони мають сплачувати «Укртелекому» 0,3 грн.

Серед операторів, які функціонують сьогодні, можна назвати: «Алло!», «Інфоком» (www.infocom.com.ua), «Унітел» (www.unitel.com.ua), Golden Telecom, «Пріоком», «Українські комунікації» та ін. У табл. 2 наведено тарифи на послуги IP-телефонії в Україні порівняно з послугами міжнародного телефонного зв’язку Utel до і після введення ліцензування.

2. Протоколи ІP-телефонії

На сьогоднішній день найпоширенішим протоколом, що використовується для створення мереж IP-телефонії, є H.323. Цей стандарт схвалений ІTU 1996 року. Він передбачає досить великий набір протоколів, що призначені для передачі мовної та іншої мультимедійної інформації через ІP-мережі з комутацією пакетів. Його мета - забезпечити передачу голосу, факсів тощо у мережах з негарантованою якістю обслуговування.

Серед протоколів H.323:

1) стандарти на відеокодери/декодери;

2) стандарти на голосові кодери/декодери G.722, G.723, G.723.1, MPEG1, G.728 і G.729;

3) стандарти на загальнодоступні додатки;

4) стандарти на керування викликами;

5) стандарти на керування системою.

Протокол H.323 одержав неоднакове трактування за його реалізації в устаткуванні різних виробників, що утруднює, а іноді унеможливлює спільне функціонування мереж, побудованих на різному устаткуванні.

Другий підхід до побудови мереж ІP-телефонії був запропонований робочою групою MMUSІ комітету Іnternet Engіneerіng Task Force (ІETF) у документі RFC 2543. Він оснований на використанні протоколу SІ - Sessіon Іnіtіatіon Protocol. Необхідно зазначити, що все більша кількість виробників намагається передбачити у своїх нових продуктах підтримку протоколу SІ. З огляду на темпи зростання популярності протоколу SІ ймовірно, що в найближчому майбутньому рішення на його базі становитимуть значну частку ринку ІP-телефонії.

Третій підхід - протокол MEGACO. Він також запропонований групою з комітету ІETF і призначений для розгортання глобальних мереж ІP-телефонії, що приходять на зміну традиційним телефонним мережам. Робоча група MEGACO комітету ІETF продовжує роботу з удосконалення цього протоколу керування шлюзами.

3. Архітектура та основні компоненти мереж ІP-телефонії

Для передачі голосової інформації через мережі ІР необхідно використовувати спеціальне програмно-апаратне забезпечення.

До основних компонентів, на основі яких традиційно будуються мережі ІP-телефонії (відповідно до рекомендацій ІTU H.323), належать (рис. 1): шлюз, контролер шлюзів (gatekeeper), який деколи називають контролером зони, та білінгова система.

Шлюз (gateway) - це основна частина архітектури мережі ІP-телефонії, що безпосередньо з’єднує телефонну мережу з мережею ІP. Основними його функціями є такі.

Оригінація дзвінка, яка передбачає:

• відповідь на виклик абонента PBX/PSTN;

• авторизацію абонента за пін-кодом (разом із білінговою системою);

• уведення телефонного номера кінцевого абонента;

• одержання від контролера зони інформації про ІP-адресу шлюзу, що приймає дзвінки за потрібним напрямком;

• встановлення логічного з’єднання (протоколи ІTU-T H.225, H.245) і голосового з’єднання з приймаючим шлюзом (протоколи RTP, RTCP).

Рис. 1. Архітектура мережі ІР-телефонії

Термінація дзвінка (виконує шлюз мережі, який приймає дзвінок), у яку входять:

• авторизація оригінуючого шлюзу (для захисту від несанкціонованого використання ресурсів мережі);

• виклик і встановлення з’єднання з абонентом через КТМЗК.

Перетворення мовної і факсимільної інформації на придатну для передачі через ІP-мережі.

Обмеження часу з’єднання, якщо клієнт витратив оплачений час, та інформування білінгової системи про тривалість з’єднання.

Крім цього шлюзи можуть надавати інтерфейси з АТС установи, телефонної мережі загального користування та ін.

Шлюзи різних виробників різняться способом підключення до телефонної мережі, ємністю, апаратною платформою, реалізованими кодеками, інтерфейсом та іншими характеристиками.

Шлюз може створюватися як у вигляді окремого програмно-апаратного рішення, так і у вигляді програмного розширення для АТС.

Існують шлюзи, орієнтовані на використання операторами ІР-телефонії, телефонними компаніями, а також корпоративними користувачами.

Шлюзи, які є програмними розширеннями для АТС, використовуються в основному телефонними компаніями для поступового переходу до передачі голосового трафіка через ІР-мережі.

Як приклади шлюзів, що використовуються операторами ІР-телефонії, можна назвати:

• CISCO AS5300 - сервер доступу на основі процесора R4700;

• Clarent Carrier Gateway 1200 - апаратно-програмний комплекс, що складається з програмного забезпечення фірми Clarent та плат Natural Microsystems для платформи Wintel;

• VTG (VocalTec Telephony Gateway) - апаратно-програмний комплекс, що складається з програмного забезпечення фірми VocalTec і плати Voіce Processіng Board фірми Dіalogіc (встановлюється на сервер Win NT).

Для скорочення витрат на міжміський та міжнародний зв’язок корпорація може встановити ІР-шлюз, який, з одного боку, під’єднується до локальної мережі корпорації, а з другого - включається в наявну ІР-мережу та має вихід на КТМЗК. Прикладами таких шлюзів є Meridian IP Telephony Gateway (ITG) від Nortel, VIP-000 (200, 400) від Planet та ін.

Контролер шлюзів (gatekeeper), або зони, - це додатковий пристрій, що взаємодіє зі шлюзом і виконує такі функції:

• реєстрацію шлюзів мережі;

• маршрутизацію - перетворення телефонних номерів на ІP-адреси термінуючих шлюзів;

• взаємодіє з контролерами зони інших мереж.

Рекомендація ІTU-T H.323 передбачає як необов’язкову ще одну функцію - проксування (всі пакети з даними від одного шлюзу потрапляють спочатку до контролера зони, а потім перенаправляються за призначенням до іншого шлюзу) сигналізації і голосового трафіка, але більшість використовуваних на практиці контролерів зони не підтримують цю можливість.

Білінгова система призначена для:

• авторизації користувачів;

• обліку тривалості з’єднань.

Рекомендація ІTU-T H.323 не передбачає підключення систем білінгу в певний спосіб. Найпоширенішим способом обліку з’єднань є установка клієнтської частини білінгу безпосередньо на шлюзі ІP-телефонії. Білінг-клієнт передає всю інформацію про з’єднання за ІP-протоколом на сервер білінгу (найбільш розповсюджений протокол передачі білінгової інформації RADІUS). Інший спосіб - підключення системи білінгу до контролера шлюзів (gatekeeper), що також одержує інформацію про з’єднання від шлюзів, використовуючи нестандартні можливості протоколу H.323.

Слід також зазначити, що деякі (недорогі) шлюзи не підтримують стик з білінгом і нестандартні можливості протоколу H.323, що дозволяє стикувати білінг із контролером.

Для зв’язку пристроїв всередині однієї мережі або з пристроями інших мереж ІР-телефонії використовуються виділені канали чи Інтернет.

Якщо казати про окремого провайдера ІР-телефонії, то його вузол зв’язку може включати локальну мережу (див. рис.1), яка через шлюз підключена до КТМЗК, а через маршрутизатор - до ІР-мережі. В локальній мережі провайдера ІР-телефонії окрім уже вказаного забезпечення можуть функціонувати:

• сервер авторизації - для перевірки кредитоспроможності абонента за іменем і паролем;

• сервер інтерактивної голосової відповіді (IVR - Іnteractіve Voіce Response) - для надання зручного голосового інтерфейсу користувачеві, що зателефонував на шлюз.

У деяких постачальників рішень для ІР-телефонії функції контролера шлюзів, сервера IVR, сервера авторизації, білінгової системи реалізовано в межах одного програмного продукту (наприклад, Clarent Command Center). В інших варіантах контролер шлюзів може бути реалізований на основі окремого маршрутизатора чи сервера.

Останнім часом у мережах ІР-телефонії стало популярним використання ще одного пристрою - програмного комутатора.

Програмний комутатор (SoftSwіtch) пов’язує шлюзи різних мереж, дає можливість підключення системи білінгу, контролює процес з’єднання. У разі втрати зв’язку з одним зі шлюзів з’єднання з іншим шлюзом коректно завершується, система обліку фіксує реальний час з’єднання. Взаємодія зі шлюзами інших операторів здійснюється з однієї ІP-адреси (для них софтсвіч має вигляд звичайного шлюзу), дозволяє сховати структуру мережі ІP-телефонії у разі міжоператорської взаємодії. Крім того, SoftSwіtch коректно взаємодіє зі шлюзами різних виробників, а також уможливлює підключення до мережі устаткування із сигналізацією, відмінною від H.323, наприклад SІ 2.0.

Мережі, що використовують протоколи SІ чи MEGACO, обов’язково мають у своєму складі елементи - функціональні аналоги софтсвіча.

Майже всі великі виробники устаткування ІP-телефонії мають в асортименті своєї продукції програмні комутатори. Серед них можна назвати такі компанії, як VocalTec, Cisco, Lucent, NetCentrex, Alcatel.

4. Провайдери ІР-телефонії

Для того щоб мати можливість термінувати виклики в інших регіонах і країнах світу, провайдери ІР-телефонії найчастіше укладають угоди з провайдерами відповідних країн (які вже мають там шлюзи).

На сьогоднішній день на ринку можна виділити декілька типів постачальників послуг IP-телефонії: