Исполнение шлюзов IP-телефонии

Классификация шлюзов по области применения

Шлюзы IP-телефонии по масштабности применения можно разделить на два основных типа: шлюзы, ориентированные на корпоративное применение, и шлюзы, предназначенные для операторов и поставщиков услуг связи. Продукты последнего типа отличаются большой емкостью и масштабируемостью, присутствием средств аутентификации и мониторинга, а также дополнительных возможностей биллинга.

Исполнение шлюзов IP-телефонии

Автономные IP-шлюзы
Большинство производителей шлюзов предлагает автономные IP-шлюзы, которые обычно состоят из серверов на базе персональных компьютеров с комплектом голосовых плат. Голосовые платы не предназначены для компрессии/декомпрессии голоса, поэтому данная операция должна выполняться главным процессором ПК.

Маршрутизаторы-шлюзы
В мире производителей оборудования телекоммуникаций наметилась тенденция к тому, что крупные компании традиционное сетевое оборудование оснащают узлами, отвечающими за IP-телефонию. Одной из первых в этом направлении стала работать компания Cisco Systems (устройства серии 2600 и 3600), за которой последовали другие фирмы (Memotec Communications Inc. с машиной СХ950 Access Switch, Motorola Inc. с устройством Vanguard). Диапазон предлагаемых фирмами средств: маршрутизаторы и устройства доступа к распределенным сетям со встроенными шлюзами IP-телефонии.

RAS-шлюзы
Свою часть рынка оборудования для IP-телефонии занимают шлюзы для VoIP, состоящие из плат, устанавливаемых в серверы удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Установка устройств данного типа при построении IP-сетей оправдана при работе с приложениями с множеством голосовых портов и имеющими предельно важное значение.

Шлюзы-модули для УПАТС
В настоящее время получили распространение шлюзы IP-телефонии, представляющие собой модули для классических учрежденческих АТС. Компании Lucent Technologies и Nortel Networks производят их для своих станций Definity и Meridian 1. Эти модули проверяют качество связи перед тем, как будет установлено соединение через IP-сеть. Соединение устанавливается через IP-сеть в том случае, когда качество доставки удовлетворяет показателю, норматив на который устанавливается администратором системы. В противном случае АТС устанавливает соединение по телефонной сети.

Шлюзы с интеграцией бизнес-приложений
По мере развития систем IP-телефонии все более востребованными становятся дополнительные услуги (value-added services). При этом аппаратно-программные средства шлюзов должны обеспечивать не только интеграцию трафика, но и интеграцию бизнес приложений, позволяющих повысить продуктивность работы предприятий. Аппаратно-программные средства шлюзов должны обеспечивают интеграцию Web-служб и центров по обработке вызовов. Они позволяют реализовать службу типа "щелкни и говори" для установления телефонной связи между посетителями Web-узла компании и ее сотрудниками.

Учрежденческие АТС на базе шлюзов
Еще одно направление развития оборудования IP-телефонии - построение учрежденческих телефонных систем на базе инфраструктур ЛВС.

В случае, когда нецелесообразна установка отдельного сервера для преобразования телефонных сигналов в IP-пакеты, используются сетевые устройства (концентраторы), подключаемые напрямую к ЛВС по кабелю на основе неэкранированной витой пары 10BaseT (по типу концентраторов Ethernet). При этом каждый концентратор представляет собой УАТС небольшой емкости с функциями голосовой почты и автоматического секретаря, подключаемую через разъем RJ-14 (стандартный разъем, применяемый в телефонных аппаратах) к внешним и внутренним телефонным линиям и через соединители RJ-45 (разъем для неэкранированной витой пары) к локальной сети Ethernet.

Сетевые платы с функциями телефонии
Одним из решений IP-телефонии являются многоцелевые сетевые платы с функциями телефонии (небольшие устройства типа Internet PhoneJACK от Quicknet Technologies, EtherPhone фирмы PhoNet Communications или крупные устройства типа плат ATM от Sphere Communications). Такие устройства оборудованы портами RJ-11 для подключения обычного телефонного аппарата.

Автономные IP-телефоны
По внешнему виду и базовым сервисным возможностям аппаратные реализации IP-телефонов ничем особо не отличаются от обычных телефонов, но их программные средства позволяют существенно уменьшить нагрузку на персонал, отвечающий за телефонную связь.

Недостатками таких систем являются неполная совместимость со стандартом Н.323 версии 2, а также отсутствие поддержки функций безопасности при работе с контроллером зоны (Gatekeeper).

2. Трафик реального времени в IP – сетях

Все большую часть трафика в IP-сетях составляют потоки информации, чувствительной к задержкам. Максимальная задержка не должна превышать нескольких десятых долей секунды, причем сюда входит и время обработки информации на конечной станции.

Вариацию задержки также необходимо свести к минимуму. Кроме того, необходимо учитывать, что при сжатии информации, обмен которой должен происходить в реальном времени, она становится более чувствительной к ошибкам, возникающим при передаче, и их нельзя исправлять путем переспроса именно из-за необходимости передачи в реальном времени.

Телефонный разговор - это интерактивный процесс, не допускающий больших задержек. В соответствии с рекомендацией ITU-T G. 114 для большинства абонентов задержка речевого сигнала на 150 мс приемлема, а на 400 мс - недопустима.

Общая задержка речевой информации делится на две основные части - задержка при кодировании и декодировании речи в шлюзах или терминальном оборудовании пользователей и задержка, вносимая самой сетью. Уменьшить общую задержку можно двумя путями: во-первых, спроектировать инфраструктуру сети таким образом, чтобы задержка в ней была минимальной, и, во-вторых, уменьшить время обработки речевой информации шлюзом.

Для уменьшения задержки в сети нужно сокращать количество транзитных маршрутизаторов и соединять их между собой высокоскоростными каналами. А для сглаживания вариации задержки можно использовать такие эффективные методы как, например, механизмы резервирования сетевых ресурсов.

В сетях традиционных операторов обслуживается трафик разных видов, поэтому в таких сетях, чтобы обеспечить приемлемое качество, целесообразно применять дифференцированное обслуживание разнотипного трафика (Diff-Serv).

3. Основные алгоритмы кодирования речи, используемые в IP – телефонии

В первую очередь необходимо понять, какими критериями нужно руководствоваться при выборе «хорошего» кодека для использования в IP-телефонии.