Сигнальные протоколы IP-телефонии

Сигнальные протоколы обеспечивают установку звонка, регистрацию IP-телефона на сервер провайдера, переадресацию вызова, передачу имени и номера абонента. В настоящее время широкое распространение получили следующие сигнальные протоколы:

· SIP - обеспечивает передачу голоса и сигнала, не является чисто сигнальным

· H.323

· MGCP

· SIGTRAN

· SCTP

· Unistim - закрытый протокол передачи сигнального трафика в продуктах компании Nortel

Виды соединений в сети IP-телефонии

В общем виде возможны следующие варианты организации соединений:

· телефон-телефон

· компьютер-телефон

· телефон-компьютер

· компьютер-компьютер

· с сайта в интернете (SURF & CALL)

Рассмотрим их подробнее.

Используемые сокращения:

ТА - телефонный аппарат

КС - коммуникационный сервер

ПК - персональный компьютер

 

Телефон-телефон

Организация телефонного соединения двух абонентов ТфОП через IP-сеть.

Рисунок 1.1 –Вариант организации соединения телефон-телефон

 

1. На первом этапе установления соединения ТА1-АТС, абонент слышит сигнал "ответ станции".

2. Абонент набирает номер шлюза (в соответствии с рекомендацией ITU-T E.164), например, 597-81-10.

3. При установлении соединения ТА1-шлюз абонент слышит приглашение интерактивного голосового меню (IVR) для прохождения аутентификации и авторизации. В режиме тонального набора (DTMF) абонент набирает идентификационные данные (имя пользователя и пароль, либо др.).

4. В случае успешного входа в систему осуществляет набор номера вызываемого абонента 2 (ТА2) в соответствии. с рекомендациями ITU-T E.164.

5. Далее процесс установления соединения имеет различия в зависимости от используемого протокола сигнализации - H.323 или SIP, а так же из-за различия используемого оборудования в IP-сети. Однако, будем называть сервер установления и контроля соединений вне зависимости от протокола Н.323 и SIP общим термином - коммуникационный сервер (КС). В данном случае шлюзы со стороны абонентов 1 и 2 обращаются для обработки информации к одному КС (в более сложном варианте, когда оконечные шлюзы находятся в различных частях сети, в процессе соединения заняты два КС - на вызывающей и вызываемой сторонах).

6. КС определяет по таблице соответствия номеров Е.164 IP-адресам IP-адрес шлюза, удовлетворяющий одному из критериев: минимальная стоимость, число хопов, мини. задержка и др. (что позволяют настройки оборудования). Устанавливает с ним соединение.

7. После установления соединения между КС и вызываемым шлюзом 2 и передачи всей необходимой информации для организации разговора, дальнейшее соединение с ТА2 может иметь 3 различных варианта:

1) Шлюз и ТА2 подключены к городской ТфОП.

· Шлюз устанавливает соединение с АТС и передает цифры? абонента2 в формате системы сигнализации, действующей на данном участке ТфОП (CAS, R2, ОКС?7 и др.)

· При ответе абонента 2, оконечная АТС посылает сигнальную информацию об ответе в обратном направлении по ТфОП; КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза 1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор).

· После завершения разговора КС посылает соответствующие сигналы шлюзам о завершении сеанса связи, соответствующее оборудование, каналы, порты и т. д. освобождаются.

· Если же первым повесил трубку абонент 2 - система IVR может предложить абоненту 1 совершить другой звонок и процесс повторится с п.4.

2) Шлюз и ТА2 подключены через междугородную ТфОП.

· Шлюз устанавливает соединение с АТС и передает цифры номера абонента 2 в формате, соответствующем междугородному вызову (в соответствии с рекомендациями ITU-T E.164): региональный или национальный код населенного пункта абонента 2.

· В случае ответа абонента 2, оконечная АТС посылает сигнальную информацию об ответе в обратном направлении по ТфОП; КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор).

· После завершения разговора КС посылает соответствующие сигналы шлюзам о завершении сеанса связи, соответствующее оборудование, каналы, порты и т. д. освобождаются.

· Если же первым повесил трубку абонент 2 - система IVR может предложить абоненту 1 совершить другой звонок и процесс повторится с п.4.

3) ТА2 включается в оконечный шлюз.

· В данном случае ТфОП на оконечном участке не используется. Аналоговый ТА2 напрямую подключен к порту шлюза FXS. При ответе абонента 2 КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза 1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор).

Данный вариант связи возможен только в том случае, если абонент 1 набирает IP-адрес физического порта шлюза, к которому подключен ТА2 (при наборе IP-адреса вместо точки используется кнопка "#"). IP-адрес должен быть прямым, то есть быть доступным в публичной IP-сети (Internet, выделенная IP-сеть)

Оборудование и система голосового меню IVR на вызывающей стороне должно уметь распознавать вводимый c клавиатуры ТА1 IP-адрес.

Применение данной схемы особенно эффективно, если абоненты удалены друг от друга на значительное расстояние, или небольшие группы абонентов территориально распределены, а объем разговоров достаточно велик.

Для конечного пользователя системы звонки с телефона на телефон мало отличимые от обычных телефонных звонков. Абонент может звонить и принимать звонки с телефонного аппарата, подключенного к шлюзу.

 

Компьютер-телефон

Организация соединения пользователя ПК и абонента ТфОП через IP-сеть. ПК вызывающего абонента оборудовано звуковой картой, гарнитурой (микрофон + акустическая система), специальное ПО - программный IP-телефон. ПК должен быть подключен к IP-сети/Internet по модемному соединению, выделенной линии, линии xDSL, либо по другому виду подключения. Программный IP-телефон должен быть совместим с серверным ПО провайдера IP-телефонии.

Рисунок 1.2 – Вариант организации соединения компьютер-телефон

1. Абонент 1 (пользователь) набирает имя абонента 2 (DNS-имя, номер Е.164 или IP-адрес) и нажимает кнопку "ВЫЗОВ".

2. Обработка вызова ложится на Коммуникационный сервер провайдера IP-телефонии, который регистрирует вызов от данного пользователя и анализирует принятый номер вызываемого абонента 2. По таблице соответствия номеров, Е.164/DNS-имен, IP-адресам выбирается IP-адрес шлюза, удовлетворяющий критерию: минимальная стоимость, число хопов, минимальная задержка и др. (что позволяют настройки оборудования).

3. Коммуникационный сервер по IP-сети устанавливает соединение с оконечным шлюзом и передает номер вызываемого абонента 2 в соответствии с конкретным протоколом передачи сигнальной информации в IP-сети (Н.323, SIP) и в соответствии с конфигурацией сетей, задействованных в данном вызове (терминал Н.323 абонента 1 и конечный шлюз регистрируются на одном ГК - принадлежат одной зоне, разным зонам, либо соединение устанавливается через Proxy-сервер и др.

4. После установления соединения между КС и вызываемым шлюзом 2 и передачи всей необходимой информации для организации разговора, дальнейшее соединение с ТА2 может иметь 3 различных варианта:

1) Шлюз и ТА2 подключены к городской ТфОП.

· Шлюз устанавливает соединение с АТС и передает цифры номер абонента 2 в формате системы сигнализации, действующей на данном участке ТфОП (CAS, R2, ОКС?7 и др.).

· В случае ответа абонента2, оконечная АТС посылает сигнальную информацию об ответе в обратном направлении по ТфОП; КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза 1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор).

· После завершения разговора КС посылает соответствующие сигналы шлюзам о завершении сеанса связи, соответствующее оборудование, каналы, порты и пр. освобождаются.

· Если же первым повесил трубку абонент 2 - система IVR может предложить абоненту 1 совершить другой звонок и процесс повторится с п.4.

2) Шлюз и ТА2 подключены через междугородную ТфОП.

· Номер абонента 2 в формате, соответствующем междугородному вызову (в соответствии с рекомендациями ITU-T E.164): региональный или национальный код населенного пункта абонента 2.

· В случае ответа абонента 2, оконечная АТС посылает сигнальную информацию об ответе в обратном направлении по ТфОП; КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза 1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор).

· После завершения разговора КС посылает соответствующие сигналы шлюзам о завершении сеанса связи, соответствующее оборудование, каналы, порты и т. д. освобождаются.

· Если же первым повесил трубку абонент 2 - система IVR может предложить абоненту 1 совершить другой звонок и процесс повторится с п.4.

3) ТА2 включается в оконечный шлюз.

· В данном случае ТфОП на оконечном участке не используется. Аналоговый ТА2 напрямую подключен к порту шлюза FXS. При ответе абонента 2 КС сообщает шлюзу 2 IP-адрес шлюза1 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор). В данном соединении "Компьютер-телефон" КС может не использоваться, т. е. ПК пользователя 1 напрямую может установить соединение с требуемым шлюзом, но только в том случае, если ПК и шлюз подключены к одной IP-сети и имеют прямые адреса.

 

Компьютер-компьютер

Организация соединения пользователя ПК и абонента ТфОП через IP-сеть. ПК абонентов оборудованы звуковой картой, гарнитурой (микрофон + акустическая система), специальное ПО - программный IP-телефон. ПК должны быть подключены к IP-сети/Internet по модемному соединению, выделенной линии, линии xDSL, либо иным способом. Программный IP-телефон должен быть совместим с серверным ПО провайдера IP-телефонии, если в соединении участвует Коммуникационный сервер.

 

Рисунок 1.3 – Вариант организации соединения компьютер-компьютер

1. Абонент 1 (пользователь) набирает имя абонента 2 (DNS-имя, IP-адрес) и нажимает кнопку "ВЫЗОВ".

2. Обработкой вызова занимается КС провайдера IP-телефонии, который регистрирует вызов от данного пользователя и анализирует принятый номер вызываемого абонента 2. По таблице соответствия номеров DNS-имени IP-адресам выбирается IP-адрес ПК (либо другого КС), удовлетворяющий критерию: минимальная стоимость, число хопов, минимальная задержка и др. (что позволяют настройки оборудования).

3. КС по IP-сети устанавливает соединение с ПК2 и посылает сигнальную информацию для инициализации разговора. Пользователь 2 получает звуковой/визуальный сигнал о поступлении вызова и при желании начинает разговор.

4. После окончания разговора КС получает сигнальную информацию о завершении сеанса разговора. При соединении "Компьютер-компьютер" КС может не использоваться, т. е. ПК пользователей могут напрямую установить соединение, если ПК 1 и 2 подключены к одной IP-сети и имеют прямые адреса.

 

Телефон-компьютер

Организация телефонного соединения абонент ТфОП и пользователя ПК через IP-сеть. В данном случае ТфОП на оконечном участке не используется.

Рисунок 1.4 – Вариант организации соединения телефон-компьютер

1. На первом этапе установления соединения ТА1-АТС, абонент слышит сигнал "ответ станции".

2. Абонент набирает номер шлюза (в соответствии с рекомендацией ITU-T E.164), например, 597-81-10.

3. При установлении соединения ТА1-шлюз абонент слышит приглашение интерактивного голосового меню (IVR) для прохождения аутентификации и авторизации. В режиме тонального набора (DTMF) абонент вводит идентификационные данные (имя пользователя и пароль, либо др.).

4. В случае успешного входа в систему осуществляет набор номера вызываемого пользователя 2 (ПК2) (IP-адрес).

5. Обработкой вызова занимается КС IP-телефонии, который регистрирует вызов от шлюза (с параметрами данного пользователя), анализирует принятый IP-адрес вызываемого пользователя 2, и отправляет запрос по данному адресу на установление соединения.

6. При ответе пользователя 2 КС сообщает шлюзу 1 IP-адрес пользователя 2 и после получения данной информации шлюзом 1 - включается разговорный тракт (разговор). Данный вариант связи возможен только в том случае, если абонент 1 набирает IP-адрес пользователя 2 (при наборе IP-адреса вместо точки используется кнопка "#"). IP-адрес должен быть прямым, то есть быть доступным в публичной IP-сети (Internet, выделенная IP-сеть). Оборудование и система голосового меню IVR на вызывающей стороне должны уметь распознавать вводимый с тастатуры ТА1 IP-адрес. Возможен и такой вариант, что абонент 1 может набирать номер пользователя 2 по стандарту Е.164. Шлюз передаст этот номер КС, и если в таблице соответствия Е.164 IP-адресам данная запись IP-адреса существует - КС совершит попытку установить соединение с ПК2.

1.2.5 Современные требования к IP-телефонии

Общеизвестно, что технология VoIP развивается исключительно быстрыми темпами. Однако, как и к любой перспективной технологии, к ней предъявляется ряд требований. Основные из них:

1. Совмещение передачи голоса и данных по одной сети

• Простое и понятное решение без какого-либо выделения виртуальных или физических сетей для VoIP

• Обеспечение безопасности для системы VoIP и ее компонентов в дополнение к безопасности трафика данных

• Раздельное управление голосовым трафиком и трафиком данных (UDP) с точки зрения QoS и выделения полосы пропускания, в том числе и во внутренней сети

• Гарантирование и переназначение ширины полосы для голосовых и видеопотоков в условиях пиковых всплесков трафика данных

2. Обеспечение глобального безопасного доступа к корпоративной службе VoIP

• Возможность звонить из любого места в любое место на земле

• Обеспечение безопасности корпоративных данных

• Возможность обрабатывать зашифрованный трафик VoIP

3. Удобство в обслуживании и масштабировании

• Возможность географического расширения услуг VoIP

• Возможность поддерживать и работать с любым типом сети, любой ее конфигурацией, топологией и различным сетевым оборудованием

• Возможность передачи медиатрафика напрямую между абонентами для уменьшения задержек и искажений

4. Повышение производительности IP PBX

5. Совместимость с большим количеством разнообразных протоколов передачи сигнала и их версиями

6. CALEA и поддержка учета звонков

7. Надежная инфраструктура сети, способная поддерживать непрерывную круглосуточную работу VoIP

• Дублирование IP PBX

• Дублирование доступа к IP PBX

• Дублирование доступа к сети PSTN

• Развитые возможности по ближнему и удаленному мониторингу состояния IP PBX с детальным информированием о результатах