Cети и коммуникации 

Введение в IP-телефонию

версия для печати послать другу 0
|| Содержание статьи

Показать одной страницей

14.03.2006 00:05 Автор: TECHLABS Team

Основные проблемы при использовании IP для передачи голосового трафика 

Протокол IP (Internet Protocol) разрабатывался ещё во времена, когда каналы передачи были довольно медленными и плохо поддавались контролю. Именно поэтому IP был изначально ориентирован на каналы без гарантированной полосы пропускания и без гарантий задержек при передаче. Другими словами, принцип его работы заключается в следующем: "пытаться передать данные через любой канал". Речи об обеспечении параметров передачи трафика не шло.

В противоположность IP-сетям, каналы телефонной связи изначально проектировали с гарантированной полосой пропускания и контролем задержек. У телефонистов были достаточно жёсткие стандарты качества. И именно этим стандартам мы обязаны, имея сегодняшнюю связь, индустрия которой весьма консервативна.

Протокол IP передаёт данные, разбивая их на пакеты. При этом каждый пакет, кроме данных, содержит также и служебную информацию. Это важный момент, поскольку механизм работы VoIP таков, что часто голосовые данные в IP-пакете занимают лишь небольшую часть его объёма – остальное занимают служебные заголовки. Этот недостаток вызван схемой работы самого протокола IP. Итак, первая проблема VoIP: Большие объёмы служебной информации в каждом пакете.

Когда разрабатывался протокол IP, было решено, что при перегрузке каналов передачи, маршрутизаторы будут просто сбрасывать (уничтожать) пакеты, которые невозможно передать. Принцип тут простой: "не можем передать – уничтожаем". В VoIP это отразилось таким образом, что если голосовой поток просто не "проходит" в имеющуюся на данный момент полосу пропускания канала, пакеты просто сбрасываются и часть голосовой информации теряется. Именно это вызывает "похрюкивания" и провалы при использовании VoIP – точно так же, как и в GSM. Только в GSM потери пакетов возникают не вследствие перегрузки каналов, а по причине плохого качества радиосвязи (дело в том, что сети GSM – это, прежде всего, сети голосовой связи, которые при передаче голоса предоставляют гарантированную полосу и параметры задержек).

VoIP просто вынужден мириться и подстраиваться под идеологию работы протокола IP. А именно - использовать кодеки с минимальными требованиями к полосе пропускания и способностью сглаживать провалы, которые возникают при потере пакетов из-за перегрузок каналов. Следовательно, вторая проблема VoIP: Потери пакетов с голосовым трафиком, являющиеся результатом нормальной работы протокола IP.

Отдельной проблемой является ещё один механизм работы протокола IP- т.н. очереди. Суть работы этого механизма заключается в том, что при передаче пакетов через канал они ставятся в очередь, и если в очереди много пакетов большого размера, то пакеты с голосовым трафиком передаются с задержкой. Представьте себе ситуацию, что в очереди "стоят" 3 пакета с голосовым трафиком размером по 128 байт и 30 пакетов с бинарными данными по 1500 байт. Предположим, что пропускная способность канала – 64 кбит в сек, тогда каждый пакет в 1500 байт будет передаваться примерно 0.19 сек, но таких пакетов в 10 раз больше, чем пакетов с голосовым трафиком. Соответственно, можно предположить, что на каждый пакет с голосовым трафиком может передаваться по 10 пакетов размеров 1500 байт, а это уже задержка в 1.9 секунды! Между каждым пакетом с голосовым трафиком!

Данное явление получило название задержки (delays), именно с ним вы сталкиваетесь, когда используете VoIP и слышите своего собеседника с большим запозданием. Третья проблема VoIP: Задержки при передаче голосового трафика.

Сразу можно упомянуть о четвертой проблеме: ведь в очереди не обязательно будет стоять 30 пакетов по 1500 байт и 10 по 128 байт. Возможны и другие комбинации. Это приводит к тому, что пауза между пакетами VoIP будет постоянно изменяться в зависимости от того, какие ещё пакеты и в каком количестве стоят в очереди вместе с ними. Это явление получило название джиттер (jitter) и оно является четвёртой проблемой использования VoIP: Неравномерность задержек между соседними пакетами VoIP.

Введение

Топология VoIP

У решений для работы в Интернет, как правило, две основные топологии – "с сервером" и "клиент-клиент". В топологии с сервером, абоненты подключаются к нему и передают все данные только через сервер. При использовании топологии клиент-клиент, абоненты могут напрямую обмениваться данными. Существует и третья, гибридная, топология – когда используется топология клиент-клиент, но при этом, задействован и сервер, но не для обмена всей информацией, а только для регистрации и поиска абонента для вызова.

Введение

Топология с использованием сервера, как правило, используется в том случае, если абоненты находятся за межсетевыми экранами или трансляцией адресов. В этом случае они часто не могут обмениваться пакетами напрямую, поскольку входящие соединения блокируются межсетевым экраном или трансляцией адресов. В этой топологии абоненты полностью осуществляют обмен через сервер.

Введение

Топология "клиент-клиент" используется, как правило, когда клиенты могут обмениваться пакетами непосредственно друг с другом. Это самая эффективная топология для VoIP, поскольку отсутствует необходимость содержания постоянного сервера и каналов связи до него. Ведь каждый VoIP-разговор может занимать полосу пропускания от 32 до 160 кбит в сек., и если умножить эту цифру на  количество одновременных разговоров, то может получиться очень приличное значение. Однако в такой топологии могут возникнуть сложности с определением IP-адреса, на который нужно "звонить".

Введение

Проблему регистрации VoIP-клиентов решает гибридная топология, использующая сервер, но не для обмена голосовым трафиком, а для регистрации и поиска абонентов. Тем самым, сервер в данном случае является как бы АТС для этих двух абонентов. Именно гибридная топология является самой перспективной, поскольку она не требует мощного сервера и канала его связи с Интернет, но при этом сохраняет возможность централизованной регистрации и поиска абонентов.

Всё это верно, если говорить о VoIP-абонентах в Интернет. Но ведь VoIP- абоненты могут общаться не только между собой, но и звонить абонентам обычной телефонной сети и даже получать от них звонки. Для решения этой задачи используются т.н. VoIP-шлюзы. Это специальные устройства, которые способны подключаться к сети традиционной телефонии, но при этом являться и абонентами VoIP-сети. В итоге получается устройство, которое доступно как для VoIP-абонентов, так и для абонентов традиционной телефонии. Это позволяет абонентам VoIP и традиционной телефонии звонить друг другу через подобные шлюзы. Так как установка и поддержание шлюзов стоят ощутимых денег, то в подавляющем большинстве случаев их использование является платным.

Введение

|| Комментарии на форуме 0
Оставить комментарий