Технология VoIP: принципы передачи голоса через Интернет

Технология VoIP: принципы передачи голоса через Интернет

Если вы никогда не слышали о VoIP, будьте готовы изменить свое мнение о междугородных телефонных звонках. Voice over Internet Protocol - это метод для приема аналоговых аудио сигналов, подобно тому, что вы слышите во время разговора по телефону, и преобразования их в цифровые, которые передаються через Интернет.

Чем это полезно? VoIP превращает обычное интернет-соединение в способ размещения бесплатных телефонных звонков. В результате, благодаря использованию некоторого бесплатного программного обеспечения VoIP, которое доступно для телефонных звонков в Интернете, вы полностью избавляетесь от расходов на звонки через телефонную сеть.

VoIP - это революционная технология, которая может полностью переделать телефонные системы в мире. Поставщики оборудования VoIP, такие как GrandStream, уже давно существуют и постоянно растут. Крупные операторы, уже создают тарифные планы на рынках по всей территории США, Европы, Азии и FCC серьезно рассматривает потенциальные последствия обслуживания VoIP.

В этой статье мы рассмотрим принципы VoIP, приложения и потенциал этих новых технологий, которые, когда-то могут полностью заменить традиционную телефонную систему.

В настоящее время существует три разных особенностей VoIP-сервиса:

    – это самый простой и наиболее распространенный способ. ATA позволяет подключать стандартный телефон к компьютеру или интернет-соединению для использования с VoIP. Адаптер является аналого-цифровым преобразователем. Он принимает аналоговый сигнал от вашего традиционного телефона и преобразует его в цифровые данные для передачи через Интернет. Большинство провайдеров связывают АТА со своим сервисом. Поэтому для подключения вы просто достаете адаптер из коробки, подключаете кабель от телефона, который обычно входит комплект, и вы готовы совершать VoIP-звонки. Некоторые телефонные адаптеры могут иметь дополнительное программное обеспечение, которое загружается на главный компьютер для его настройки.
    - это специализированные телефоны, которые используют технологии передачи голоса по IP для размещения и передачи телефонных вызовов через Интернет. На вид они такие же, как и обычные телефоны: имеют телефонную трубку и кнопки. Но вместо стандартных телефонных разъемов RJ-11 IP-телефоны имеют разъем RJ-45. IP-телефоны подключаются непосредственно к вашему маршрутизатору и имеют все необходимое оборудование и программное обеспечение для работы с IP-вызовом. WiFi-телефоны позволяют абонентам VoIP совершать звонки с любой точки где доступен Wi-Fi.
  • Компьютер-компьютер - это, безусловно, самый простой способ использования VoIP. Вам даже не нужно платить за междугородние звонки. Существует несколько компаний, предлагающих бесплатное или очень дешевое программное обеспечение, которое вы можете использовать для VoIP этого типа. Вам потребуется только VoIP ПО и компьютер с микрофоном, динамиками, звуковой картой и подключением к Интернету. За исключением вашего обычного ежемесячного взноса ISP, обычно нет платы за вызовы компьютер-компьютер, независимо от расстояния.
  • АТС-системы унифицируют коммуникации в разных местах предприятия, поддерживают IP-телефоны, аналоговые устройства и различные интерфейсы соединительных линий. АТС управляют IP-телефонами и аналоговыми линиями, а также соединительными линиями PSTN, E1 и ITSP.

Если вы заинтересованы попробовать VoIP, то вы должны ознакомиться с некоторым бесплатным программными обеспечением VoIP, доступным в Интернете. Вы сможете загрузить и настроить его примерно за три-пять минут.

Как именно используется VoIP

Телефонные компании используют VoIP для оптимизации своих сетей. Путем маршрутизации тысяч телефонных звонков через коммутатор в шлюз IP они могут серьезно уменьшить пропускную способность, которая используется для долгого пути. После получения вызова с другой стороны, он распаковывается, повторно собирается и перенаправляется на коммутатор локальной сети. Даже если это займет некоторое время, вы можете быть уверены, что в конечном итоге все существующие сети с коммутацией каналов будут заменены технологией пакетной коммутации. IP-телефония имеет смысл, как с точки зрения экономики, так и с точки зрения инфраструктуры. Все больше и больше компаний устанавливают проектные решения VoIP, и технология будет продолжать расти. Пожалуй, самая большая привлекательность VoIP для домашних пользователей, которые переключаются - это цена и гибкость.

С помощью VoIP вы можете совершать звонки из любого места, где есть широкополосное подключение. Поскольку IP-телефоны или ATA транслируют свою информацию через Интернет, они могут управляться провайдером везде, где есть соединение. Таким образом, деловые путешественники могут взять с собой свои телефоны или ATA в поездки и всегда иметь доступ к своему домашнему телефону.

Другой альтернативой является софтфон (программный телефон) - это клиентское программное обеспечение, которое загружает службу VoIP на ваш рабочий стол или ноутбук. Если у вас есть наушники и микрофон, вы можете совершать звонки с вашего ноутбука в любом месте мира, где есть широкополосное подключение.

Большинство VoIP-компаний предоставляют функции, за которые обычные телефонные компании взимают дополнительную плату.

  • Caller ID
  • Ожидание вызова
  • Перевод вызова
  • Повторный набор
  • Обратный вызов
  • Трехсторонний вызов

Существуют также расширенные опции фильтрации вызовов, доступные от некоторых операторов. Эти функции используют информацию идентификатора вызывающего абонента, чтобы вы могли выбрать способ обращения с определенным номером. Вы можете:

  • Переадресовать вызов на определенный номер
  • Отправить вызов непосредственно на голосовую почту
  • Дать вызывающему абоненту сигнал занятости
  • Воспроизвести сообщение «не в обслуживании»
  • Отправить вызывающего абонента на горячую линию отказа

Со многими услугами VoIP вы также можете проверять голосовую почту через Интернет или прикреплять сообщения к электронному письму, которое отправляется на ваш компьютер.

Теперь, когда мы рассмотрели VoIP в общем смысле, давайте посмотрим более внимательно на компоненты, которые заставляют систему работать. Чтобы понять, как работает VoIP, и почему это лучше по сравнению с традиционной телефонной системой, необходимо понять, как работает обычная телефонная система.

VoIP: коммутация каналов

Существующие телефонные системы управляются очень надежным, но несколько неэффективным методом для подключения вызовов, называемым коммутацией каналов. Коммутация каналов - это очень простая концепция, которая используется в сетях телефонной связи более 100 лет. Когда вызов выполняется между двумя сторонами, соединение поддерживается на время вызова. Поскольку вы соединяете две точки в обоих направлениях, соединение называется схемой. Это является основой коммутируемой телефонной сети общего пользования (Public Switched Telephone Network (PSTN)).

Вот как работает обычный телефонный звонок:

1. Вы поднимаете трубку и слушаете гудок. Это позволяет узнать, что у вас есть соединение с местным офисом телефонной связи.

2. Вы набираете номер участника, с которым хотите поговорить.

3. Вызов направляется через коммутатор у вашего местного оператора на сторону, которую вы вызываете.

4. Соединение между телефоном и линией другой стороны осуществляется с помощью нескольких взаимосвязанных переключателей.

5. Телефон на другом конце звонит, и кто-то отвечает на звонок.

6. Соединение открывает цепь.

7. Вы говорите в течение некоторого времени, а затем вешаете трубку.

8. Когда вы повесите трубку, цепь закрывается, освобождая вашу линию и все линии между ними.

Телефонные разговоры по сегодняшней традиционной телефонной сети несколько более эффективны, и они стоят намного дешевле. Ваш голос оцифровывается, и вместе с тысячами других может быть объединен на одном оптоволоконном кабеле. Эти вызовы передаются с фиксированной скоростью 64 Кбит / с в каждом направлении, при общей скорости передачи 128 Кбит/с. Поскольку в килобайте имеется 8 килобит, это переводит на открытую передачу по 16 КБ каждую секунду и 960 КБ каждую минуту. В 10-минутном разговоре общая передача составляет 9 600 КБ, что примерно равно 10 мегабайтам. Если вы посмотрите на типичный телефонный разговор, большая часть этих переданных данных будет потрачена впустую.

VoIP: коммутация пакетов

Телефонная сеть с коммутацией пакетов является альтернативой коммутации каналов. Он работает следующим образом: пока вы говорите, другая сторона слушает, а это означает, что в любой момент времени используется только половина соединения. Исходя из этого, мы можем предположить, что мы могли бы сократить файл в два раза, вплоть до 4,7 МБ, для повышения эффективности. Кроме того, значительная часть времени в большинстве разговоров - мертвый воздух - в течение нескольких секунд, ни одна из сторон не разговаривает. Если бы мы могли удалить эти тихие интервалы, файл будет еще меньше.

Сети передачи данных не используют коммутацию каналов. Ваше интернет-соединение было бы намного медленнее, если бы оно поддерживало постоянное соединение с веб-страницей, которую вы просматривали б в любой момент времени. Вместо этого сети передачи данных просто отправляют и извлекают данные по мере необходимости. И вместо того, чтобы маршрутизировать данные по выделенной линии, пакеты данных проходят через хаотичную сеть по тысячам возможных путей. Это называется коммутацией пакетов.

В то время как коммутация каналов сохраняет соединение открытым и постоянным, пакетная коммутация открывает короткое соединение - достаточно долго, чтобы отправить небольшой фрагмент данных, называемый пакетом, из одной системы в другую. Он работает следующим образом:

Передающий компьютер отбрасывает данные на небольшие пакеты, причем адрес каждого из них указывает сетевым устройствам, куда их отправлять.

Внутри каждого пакета есть полезная нагрузка. Полезная нагрузка - это часть электронной почты, музыкальный файл или любой другой тип файла, который передается внутри пакета.

Передающий компьютер отправляет пакет ближайшему маршрутизатору и забывает об этом. Ближайший маршрутизатор отправляет пакет другому маршрутизатору, который находится ближе к компьютеру-получателю. Этот маршрутизатор отправляет пакет другому, еще более близкому маршрутизатору и так далее.

Когда принимающий компьютер окончательно получает пакеты, он использует инструкции, содержащиеся в пакетах, для сбора данных в исходное состояние.

Переключение пакетов очень эффективно. Оно позволяет сети маршрутизировать пакеты по наименее перегруженным и самым дешевым линиям. Он также освобождает два компьютера, взаимодействующих друг с другом, чтобы они могли принимать информацию с других компьютеров.

Преимущества использования VoIP

Технология VoIP использует возможности коммутации пакетов в Интернете для обеспечения телефонного обслуживания. VoIP имеет несколько преимуществ перед переключением каналов. Например, коммутация пакетов позволяет нескольким телефонным вызовам занимать пространство, занимаемое только одним в сети с коммутацией каналов. Используя PSTN, этот 10-минутный телефонный разговор о котором мы говорили потреблял 10 полных минут времени передачи по цене 128 Кбит/с. С VoIP этот же вызов мог занимать всего 3,5 минуты времени передачи по цене 64 Кбит/с, оставив еще 64 Кбит/с свободными эти 3,5 минуты и плюс дополнительные 128 Кбит / с в течение оставшихся 6,5 минут. Основываясь на этой простой оценке, еще три или четыре вызова могут легко вписаться в пространство, используемое одним вызовом в обычной системе. И этот пример даже не влияет на использование сжатия данных, что еще больше уменьшает размер каждого вызова.

Предположим, что вы и ваш друг оба обслуживаетесь через VoIP-провайдера. У вас обоих есть аналоговые телефоны, подключенные к ATA, предоставляемым сервисом. Давайте еще раз рассмотрим типичный телефонный звонок, но на этот раз с использованием VoIP через сеть с коммутацией пакетов:

1. Вы поднимаете приемник, который посылает сигнал ATA.

2. ATA принимает сигнал и отправляет тональный сигнал ответа станции. Это позволяет узнать, что у вас есть подключение к Интернету.

3. Вы набираете номер телефона, с которым вы хотите поговорить. Аналоговый телефонный адаптер преобразует тоны в цифровые данные и временно их сохранит.

4. Данные телефонных номеров отправляются в форме запроса на процессор вызовов вашей VoIP-компании. Процессор вызова проверяет его, чтобы убедиться, что он в допустимом формате.

5. Обработчик вызовов определяет, кому сопоставить номер телефона. При сопоставлении номер телефона преобразуется в IP-адрес. Программный коммутатор соединяет два устройства с обоих концов вызова. С другой стороны, сигнал отправляется в ATA вашего друга, для того чтоб связанный телефон звонил.

6. Как только ваш друг берет трубку, сеанс устанавливается между вашим компьютером и компьютером вашего друга. Это означает, что каждой системе известно, что пакеты данных будут поступать из другой системы. В середине обычная инфраструктура Интернета обрабатывает вызов, как если бы это была электронная почта или веб-страница. Каждая система должна использовать один и тот же протокол для связи. В рамках сеанса системы реализуют два канала, по одному для каждого направления.

7. Вы говорите какое-то время. Во время разговора ваша система и система вашего друга передают пакеты туда и обратно, когда есть данные для отправки. ATA на каждом конце транслируют эти пакеты по мере их приема и преобразуют их в аналоговый аудиосигнал, который вы слышите. Ваш ATA также держит цепь открытой между собой и вашим аналоговым телефоном, пока он пересылает пакеты на и с IP-хоста на другом конце.

8. Вы закончите разговор и повесили трубку.

9. Когда вы повесите трубку, цепь закрывается между вашим телефоном и ATA.

10. ATA посылает сигнал на мягкий коммутатор, соединяющий вызов, завершая сеанс.

Вероятно, одним из самых убедительных преимуществ пакетной коммутации является то, что сети передачи данных уже понимают технологию. Переходя к этой технологии, телефонные сети сразу же получают возможность сообщать, как это делают компьютеры.

Недостатки использования VoIP

Текущая коммутируемая телефонная сеть общего пользования является надежной и довольно пуленепробиваемой системой для доставки телефонных звонков. Телефоны просто работают, и все мы зависим от этого. С другой стороны, компьютеры, электронная почта и другие связанные с ними устройства по-прежнему выглядят неровными. Посмотрим правде в глаза - мало кто действительно паникует, когда их электронная почта падает на 30 минут. Время от времени это ожидаемо. С другой стороны, полчаса без тонального сигнала набора номера могут легко отправить людей в панику. Так что PSTN может испытывать недостаток в эффективности, это более чем компенсирует надежность. Но сеть, которая составляет Интернет, намного сложнее и, следовательно, функционирует с гораздо большей погрешностью. Соответственно одним из основных недостатков VoIP есть надежность.

Прежде всего, VoIP зависит от мощности сети. Ваш текущий телефон работает на фантомном питании, который предоставляется по линии от центрального офиса. Даже если ваша мощность гаснет, ваш телефон все еще работает. С помощью VoIP нет питания, нет телефона. Для VoIP должен быть создан стабильный источник питания.

Другое рассмотрение заключается в том, что многие другие системы в вашем доме могут быть интегрированы в телефонную линию. Цифровые видеомагнитофоны, цифровые абонентские телевизионные услуги и системы домашней безопасности используют стандартную телефонную линию для выполнения своих задач. В настоящее время нет способа интегрировать эти продукты с VoIP.

Чрезвычайные вызовы также становятся проблемой VoIP. Как указывалось ранее, VoIP использует IP-адресные номера телефонов, а не номера телефонов NANP. Невозможно связать географическое местоположение с IP-адресом. Поэтому, если вызывающий абонент не может сообщить оператору, где он находится, тогда нет способа узнать, какой центр обработки вызовов направит экстренный вызов и какой EMS должен ответить. Чтобы исправить это, возможно, географическая информация может быть каким-то образом интегрирована в пакеты.

Поскольку VoIP использует интернет-соединение, он восприимчив ко всему, что обычно связанно с домашними широкополосными услугами. Все эти факторы влияют на качество связи: латентность, дрожание и потерю пакетов. Телефонные разговоры могут быть искажены или потеряны из-за ошибок передачи. Некоторая стабильность в передаче данных в Интернете должна быть гарантирована до того, как VoIP действительно сможет заменить традиционные телефоны

VoIP уязвим для вирусов и взломов, хотя это очень редко, и разработчики VoIP работают над VoIP-шифрованием, чтобы противостоять этому.

Еще одна проблема, связанная с VoIP, заключается в том, что телефонная система зависит от отдельных ПК с различными характеристиками и мощностью. На вызов может повлиять повреждение процессора. Предположим, вы разговариваете на своем программном телефоне, и вы решили открыть программу, которая уничтожает ваш процессор. Потеря качества сразу станет очевидной. В худшем случае ваша система может потерпеть крах в середине важного вызова. В VoIP все телефонные звонки зависят от обычных проблем с компьютером.

Одним из препятствий, которые были преодолены некоторое время назад, было преобразование аналогового аудиосигнала, который ваш телефон получает в пакеты данных. Как аналоговый звук превращается в пакеты для передачи VoIP? Ответ - это кодеки.

VoIP: программные коммутаторы и протоколы

Программный коммутатор содержит базу данных пользователей и телефонных номеров. Если у него нет необходимой информации, он передает запрос вниз по течению другим программным коммутаторам до тех пор, пока не найдет тот, который может ответить на запрос. Как только он находит пользователя, он находит текущий IP-адрес устройства, связанного с этим пользователем, в подобной серии запросов. Он отправляет всю соответствующую информацию на софтфон или IP-телефон, позволяя обмен данными между двумя конечными точками.

Софт коммутаторы работают в тандеме с сетевыми устройствами, чтобы сделать VoIP возможным. Чтобы все эти устройства работали вместе, они должны общаться одинаково. Это сообщение является одним из наиболее важных аспектов, которые нужно будет уточнить для VoIP.

Протоколы

На каждом конце VoIP-звонка мы можем использовать любую комбинацию аналогового или IP-телефона действующего как пользовательский интерфейс, ATA или клиентское программное обеспечение, работающее с кодеком для обработки цифро-аналогового преобразования , и программные коммутаторы, отображающие вызовы. Как объеденить все эти совершенно разные аппаратные и программные средства для эффективного общения? Ответ - это протоколы.

В настоящее время для VoIP используется несколько протоколов. Эти протоколы определяют способы соединения устройств, таких как кодеки, друг с другом и с сетью с использованием VoIP. Они также включают спецификации для аудиокодеков. Наиболее широко используемый протокол - H.323, стандарт, созданный Международным союзом электросвязи (МСЭ). H.323 - это всеобъемлющий и очень сложный протокол, который был первоначально разработан для видеоконференций. Он предоставляет спецификации для интерактивных видеоконференций в режиме реального времени, обмена данными и аудио-приложениями, таких как VoIP. На самом деле набор протоколов, H.323 включает в себя множество отдельных протоколов, которые были разработаны для конкретных приложений.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎