C1.Tehnologia VoIP
-
Upload
mariuswolf10 -
Category
Documents
-
view
224 -
download
0
Transcript of C1.Tehnologia VoIP
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
1/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
1
Tehnologia VoIP
1.1Descriere General
Voice over Internet Protocol reprezint rutarea apelurilor de voce folosind reele de tip IP.
Mai este cunoscut sub numele de Telefonie IP sau Telefonie Internet. Sistemul VoIP este un
serviciu care transmite pe o reea IP secvene digitizate de semnale din spectrul audio,
compresate i organizate pe pachete de bii. Sistemul VoIP poate fi utilizat pe orice reea de
date care se bazeaz pe IP precum Internetul, Intranetul, reele locale de internet. In aplicaiile
VoIP, semnalul vocal preluat de la telefon este condiionat, digitizat, compresat i transmit sub
forma unor pachete IP. Protocoalele de semnalizare sunt utilizate pentru stabilirea apelurilor
telefonice. Pachetele de semnalizare transport informaia necesar pentru localizareaapelurilor i stabilirea acestora. Apelurile de tip FAX au o procedura de lucru similar. n
pachetele de date, semnalul vocal digitizat este nlocuit cu datele compresate corespunztoare
informaiei de fax. Iniial, un apel de fax opereaz la fel ca un apel vocal urmnd procedurile
standard: detectare ton de fax, comutarea pe fax i se continu prin transmiterea datelor de fax.
Protocoalele de semnalizare cele mai utilizate sunt:
- SIP(Sesion Initiation Protocol)- Media Gateway Control Protocol (MGCP)- ITU+T+H.323 (2006)- IAX(Inter Exange ) pentru sistemele Asterisk- H.323
Marea majoritate a extensiilor VoIP folosesc sistemul de semnalizare SIP.
La momentul actual sistemele VoIP sunt adaptate n mai multe configuraii pentru client:
y Prima configuraie const n modelul conservator care provine din reelele PSTNconst n folosirea telefoanelor clasice. Telefonul este conectat la un adaptor de
tipul ATA (Analogue Telephone Adapter). Acest adaptor deine dou porturi, unul
pentru intrarea telefonului analogic i una pentru conexiunea de internet. Rolul
acestui adaptor este de a conecta telefonul analogic la reeaua furnizorului de
servicii VoIP, reea care este la rndul ei conectat la Internet. Aceste adaptoare au
in general configuraii particularizate pentru diferii furnizori de servicii VoIP;
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
2/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
2
y A doua configuraie se bazeaz pe telefoanele IP. Diferena dintre telefoanele IP icele analogice const n faptul c acestea au direct port de conexiune la inernet de
tip IP. Aceste telefoane, odat conectate n reeaua Ethernet i configurate
corespunztor, pot fi folosite pentru apeluri VoIP. Telefoanele IP au hardware-ul
i software-ul corespunztor pentru sistemele VoIP.
y Varianta cea mai comod reprezint utilizarea telefoanelor de tip soft. Acest tip deconfiguraie nu necesit contractarea unor servicii speciale, ci se bazeaz pe
conexiunea la Internet existent, care trebuie s aib o lrgime de band suficient
pentru susinerea unui apel telefonic. De fapt se reduce tot sistemul la a comunica
ntre dou calculatoare conectate la o reea IP pe care sunt instalate telefoane
software si o plac de sunet.
Realizarea comunicaiilor n timp real ntre sistemele analogice de tip PSTN i sistemele VoIP
se poate face printr-o reea de dispozitive numite VoIP Gateway ce permit att transmiterea de
voce ct i de fax.
Apelarea prin sistemele PSTN a fost familiar utilizatorilor de mai multe decenii. Funcional,
pentru un utilizator, sistemul PSTN sau VoIP sunt utilizate ntr-un mod similar. Reelele
telefonice prin comutaie (PSTN) i telefonia VoIP din punct de vedere arhitectural complet
diferite. n figura 1.a este reprezentat apelarea telefonic printr-o central telefonic de tipPSTN iar n figura 1.b este prezentat configuraia generic a unui sistem VoIP.
Fig.1 Sistem PSTN
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
3/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
3
Fig.2 Sistem VoIP
1.2 Configuraii utilizator pentru sisteme VoIP
Conectarea dintre utilizatori de telefonie se face prin diverse combinaii de reele,
echipamente, servicii furnizor i moduri de operare. La nivel funcional, cele mai ntlnite
configuraii VoIP sunt urmtoarele:
y Apel utilizator VoIP - utilizator VoIP reprezint o apelare telefonic de voce ce esteiniiat de un client ctre alt client ntr-o reea VoIP. Clieni au alocate n parte cte o
adres de IP fix.
Fig.3 Utilizatori VoIP
y Apel utilizator VoIP - utilizator PSTN const ntr-o apelare telefonic de ctre unclient dintr-un sistem PSTN ctre un client dintr-un sistem VoIP. Poarta VoIP-PSTN
face interfaa ntre cele dou sisteme i poate suporta sute de apeluri telefonice n
paralel. Apelurile telefonice sunt iniiate numai cu acordul unui furnizor de telefonie.
Apelurile telefonice pot fi permise n ambele sensuri.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
4/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
4
Fig.4 Utilizator VoIP-PSTN
y Apel utilizator PSTN - utilizator PSTN prin sistem VoIP Acest sistem este utilizatatunci cnd sunt iniiate dou apeluri telefonice din centrale PSTN aflate la distane
mari. La ambele destinaii, sunt utilizate reele PSTN pentru realizarea apelului
telefonic. n general, sunt utilizate pori VoIP-PSTN pentru realizarea interconexiuniiapelurilor telefonice. Acestea realizeaz o transcodare i translatare a semnalizrilor de
apel pentru a interconecta reeaua IP la PSTN.
Fig.5 Utilizator PSTN-PSTN prin reea VoIP
Apeluri mixte locale Sistemul client poate avea un port adiional FXO ce asigur o linie de
interconectare cu PSTN local. Dac acesta deine un port FXS, atunci are i posibilitatea de a
face apeluri telefonice n sistemele PSTN.
n sistemele VoIP sunt utilizai doi termeni care produc confuzie: VoIP Gateway i
Voice Gateway. Primele aparate realizeaz interconectarea ntre centralele PSTN i sistemele
VoIP cu capacitatea de a folosii sute de apeluri telefonice n paralel. Dispozitivlele Voice
Gateway sunt utilizate pentru interfaarea ntre un client ce are la dispoziie un aparat telefonic
analogic i dorete sa-l conecteze la o reea IP.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
5/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
5
Fig.6 Voip Gateway
1.3 Utilizarea termenilor de FXO i FXS n telefonia VoIP
FXS i FXO sunt denumirile porturilor folosite de ctre liniile telefonice analogice nsistemele clasice de telefonie POTS (Plain Old Telephone Service).
y Portul FXS (Foreign eXchange Subscriber) este portul care furnizeaz tonul de apelarepe linia analogic la utilizator.
y Portul FXO (Foreign eXchange Office) este portul care primete ton de apelare pelinia analogic.
Din aceast cauz, aparatele telefonice ale utilizatorilor se mai numesc aparate FXO pentru c
preiau ton de la centrala telefonic iar priza la care sunt conectate se numete ntotdeauna
conector FXS. Porturile FXO i FXS sunt ntotdeauna pereche n cadrul unui sistem telefonic.
Fig.7 conexiune FXS/FXO fr PBX
Dac ntre central i telefonul utilizator exist un sistem, atunci putei s conectai
liniile furnizate de ctre compania de telefonie la PBX i mai apoi telefoanele la PBX. Deci,
PBX-ul trebuie s aib i porturile FXO (pentru a se conecta la porturile FXS furnizate de
ctre compania de telefonie) i FXS (pentru a conecta telefonul sau aparatul fax).
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
6/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
6
Fig.8 conexiune FXS/FXO cu PBX
1.4 Sistemul PBX
Sistemul PBX (Private Branch Exchange) reprezint o reea de telefonie privat
folosit n cadrul companiilor. Utilizatorii sistemului de telefonie PBX pentru a efectua apeluri
telefonice spre exterior folosesc n comun un numr de linii externe. Un sistem PBX are
posibilitatea de a conecta n modul cel mai eficient posibil, din punct de vedre al costurilor de
convorbire, liniile telefonice interne din cadrul companiei cu liniile unor reele telefonice
publice (PSTN Public switched telephone network). Tendine de dezvoltare a sistemului de
telefonie PBX este VoIP PBX, cunoscut i sub numele de IP PBX, care folosete protocolul
Internet pentru a transmite apelurile.
n prezent se impun urmtoarele sisteme telefonice PBX:
y PBXy Hosted/Virtual PBXy IP PBXy Hosted/Virtual IP PBX
IP PBX este un sistem de telefonie PBX bazat pe software care contribuie la realizarea
unor sarcini i furnizarea de servicii care sunt greu sau imposibil de implementat prin
utilizarea unui sistem PBX privat tradiional.
PSTN - Public Switched Telephone Network , reprezint o reea de telefonie bazat pecomutaie de circuite (ciruit-switched telephone network), n acelai fel n care Internet-ul
reprezint reeaua IP bazat pe schimbul de pachete. La nceput era o reea de linii analogice
dar n prezent reeaua PSTN este aproape integral digital i include att telefoane mobile ct
i telefoane fixe.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
7/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
7
n telefonia VoIP termenii de FXS i FXO sunt utilizai la echipamentele care permit
conectarea liniile de telefonie analogic la un sistem de telefonie VOIP sau un sistem PBX
tradiional la un furnizor de servicii VOIP prin internet.
Pentru a conecta liniile telefonice analogice la un IP PBX este necesar o VoIP Gateway
de tip FXO. Aceasta va permite conectarea porturilor FXS de la centrala analogic la portul
FXO a porii VoIP i apoi transform informaia dup linia telefonic analogic ntr-un apel
VOIP.
Fig.9 Sistem Gateway FXO
O poart VoIP de tip FXS este folosit pentru a conecta una sau mai multe linii ale
unui PBX tradiional la un sistem sau un furnizor de telefonie VOIP. Este necesar o poart
VoIP FXS pentru a fi posibil conectarea la porturi FXO (care normal sunt conectate la
compania telefonic) la internet sau un sistem VOIP.
Fig.10 Sistem Gateway FXS
Un adaptor VoIP de tip FXS este folosit pentru a conecta un telefon analogic sau unaparat fax la un sistem de telefonie VoIP sau la un furnizor de servicii VoIP.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
8/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
8
Fig.11 Adaptor FXS
1.5 Exemplu de utilizare a unui sistem VoIP
Un scenariu general de utilizare a unei reea VoIP este reprezentat n figura de mai jos:
ntr-un sistem VoIP sunt utilizate interfee clinet de tip software sau hardware (sisteme de
comutaie software, porti VoIP, etc.). Pentru aplicaii de voce i date interfeele utilizator
comunic prin intermediul reelei IP LAN(Local Area Network) sau WAN (Wide Area
Network). Reelele de tip LAN sau WAN pot fi accesate prin interfee de Ethernet, o linii
digitale DSL(Digital Subscriber Line), linii DSL de vitez mare VDSL (Very hight speed
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
9/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
9
DSL), WLAN(Wireless LAN), interfee de comunicaie optice (PON), dial - up, interfee
USB, etc.
De asemenea, poate funciona ca un sistem VoIP i utilizatorul are posibilitatea de a
comunica pe Internet prin software-ul de telefonie instalat pe pe calculatoare PC la care sunt
ataate o interfa de sunet i o interfa de reea pentru LAN. Adaptoarele VoIP au funcii
simple pentru trasfer de voce i date LAN simple funcii, n timp ce sistemele de servicii
integrate dein interfee directe cu reelele WAN i pot transmite simultan mai multe canale de
telefonie. Telefonul IP este un simplu terminal utilizator utilizat pentru efectuarea apelurilor
VoIP. Porile de tip VoIP - PSTN realizeaz rutarea apelurilor la reeaua existent PSTN.
Aceste pori(gateway) sunt conectate la reeaua PSTN prin intermediul interfeelor de tip
T1/E1 / J1, ISDN sau FXO. Apelurile VoIP sunt stabilite prin intermediul unor protocoale de
semnalizare de tip SIP, MGCP sau H.323. Cele mai multe funcii de apelare suntimplementate ntr-un sistem software de comutaie care utilizeaz, n general, un protocol de
tipul H.323. Sistemul de comutaie software este o unitate de calcul care practic sute de mii de
utilizatori i poate gzdui multe alte funcii, cum ar fi translatarea de protocoale (de exemplu
SIP la H.323), de facturare, gestionarea trafic, precum i controlul serverelor media i reeaua
PSTN. Serverele media sunt n strns legtur cu sistemele de comutaie software pentru a
realiza funcii multiple pentru apelurile de voce de tip. Sistemele PBX sunt n strns corelaie
cu reeaua PSTN. Sistemele existente de tip PBX pot migra ctre telefonia VoIP prin dotarea
acestora cu adaptoare specifice de comunicaie. Adaptorul VoIP n combinaie cu sistemul
PBX formeaz un adaptor IP - PBX i este folosit pentru interfaarea sistemelor PBX
existente cu reeaua IP. Interfeele IP - ISDN sunt utile pentru sistemele existente ISDN PBX.
Fig.12 VoIP-PSTN
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
10/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
10
1.6 Procesul de prelucrare a vocii n IP telefonie
Pentru asigurarea transmisiei semnalelor vocale calitative n dispozitivele
VoIP este necesar urmtorul algoritm de prelucrare a lor:
1. Eliminarea tuturor componentelor nedorite din semnalul audio la intrare. Dupcodificarea vocii trebuie de eliminat ecoul ,de asemenea ecoul de camer i sunetul de fon, de
asemenea de a filtra sunetele curentului alternativ la frecvene mici al spectrului de sunet.
Eliminarea ecourilor i micorarea zgomotului este absolut necesar la orice configurare cu
microfon deschis pe baza calculatorului personal pentru telefonia clasic i pentru IP telefonie.
Aceste funcii n mare msur sunt destinate pentru dispozitivele audio al IPtelefoniei.
Gateway al IP telefoniei trebuie s ndeplineasc o prealabil prelucrare a informaiei de un
volum mic deoarece staia telefonic i reeaua telefonic asigur filtrarea i micorarea
sunetelor;
2. Limitarea pauzelor n vorbire detectarea sunetului de ton i codarea pentru
restabilirea la captul ndeprtat, la fel i pentru semnalele cunoscute. Pauzele cel mai bine e
s le eliminm la captul apropiat. Pentru pstrarea sunetelor din jur, trebuie de modelat
sunetul de ton, pentru ca sistemul de la captul apropiat s le poat restabili pentru asculttor.
Semnalele culegerii DTMF i alte semnale pot fi nlocuite prin coduri pentru restabilirea la
captul ndeprtat. Pot aprea probleme din cauza c funcia de suprimare a pauzelor
este activat i cnd volumul vocii devine mai mic dect nivelul anumit unele sisteme pot
exclude sfritul cuvntului.
3. Restrngerea datelor vocale - constrngerea vocii digitale se poate de efectuat
prin mai multe metode. Rezolvarea ideal pentru IP telefonie trebuie s fie foarte rapid pentru
ndeplinirea la procesoare de semnalizare DSP , de a pstra calitatea vocii la ieire n tablouri
nu prea mari de date.
4. Constrngerea datelor vocale i mprirea lor n segmente de date de lungimi egale,
numerotarea lor, adugarea antetelor i transmisia. Gateway prelucreaz rapid pachetele nuprea mari i de obicei prelucreaz pachetele ce au aceiai IP adres. n rezultat pachetele vin
pe aceiai rut i nu trebuie s fie aranjate n aceiai ordine.
5. Primirea i aranjarea pachetelor n bufrerul de resincronizare adaptiv, pentru
asigurarea prelucrrii intelectuale al eronrii pachetelor.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
11/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
11
6. Excluderea reinerilor temporale al pachetelor. Rezolvarea acestei probleme
const n buferizarea unui numr necesar de pachete pentru ca restabilirea s fie ct mai rapid,
chiar dac timpul ntre sosirea pachetelor este destul de mare. Produsele cele mai bune pentru
IP telefonie modeleaz productivitatea reelei i regleaz mrimea buferului de sincronizare n
modul corespunztor,micorndu-l.
1.7 Metode de codare a informaiei vocale
Unul din factorii principali la folosirea efectiv a capacitii de transfer a canalului IP, este
alegerea optim a algoritmului de codare/decodare a informaiei vocale, adic codecurilor.
Toate codecurile existente astzi, dup principiul de aciune se poate de divizat n trei grupe:
1. Codecuri cu modulaia n impuls-cod ( sau PCM) i adaptiv diferenial
impuls-cod ( sau ADPCM), aprute pe la sfritul anilor 50 i care se folosesc i nprezent n telefonia tradiional. De obicei snt compuse din mbinarea ADP/DAP.
2. Codecuri cu transformare vocoder a semnalului vocal, aprute n sistemele mobile
de comunicaii pentru micorarea necesitii capacitii de transfer a radiotractului. Aceast
grup de codecuri folosete sinteza armonic a semnalului pe baza informaiei despre
componentele vocale a lui foneme. n majoritatea cazurilor, aa codecuri snt realizate ca un
dispozitiv analog.
3. Codecurile combinate (hibride) conine n sine tehnologia transformrii vocoder la
sinteza vocii, dar opereaz cu semnale digitate prin intermediul DSP. Codecurile acestui tip
conin n sine codec PCM sau ADPCM realizat cu metoda vocoder digital.
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
12/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
12
1.8Avantaje i dezavantaje ale tehnologie VoIP
Telefonia VoIP, bazat pe transmiterea vocii sub form de pachete, aduce avantaje dar i
dezavantaje. n continuare prezint o parte din avantajele folosiri tehnologiei VoIP.
1.8.1 Avantajele tehnologiei VoIP
y costul: avantajul major al acestei abordri este costul redus. Reducerea de costuri sedatoreaz utilizrii aceluiai mediu de transport pentru voce i date. Dac o companie
are o conexiune la Internet (neexploatat complet), atunci aceast conexiune poate fi
utilizat i pentru transmisia de voce, fr costuri adiionale. O alt reducere de costuri
o reprezint gratuitatea convorbirilor ntre utilizatorii VoIP. n general, doar apelurile
efectuate ntre VoIP i PSTN implic costuri, pe cnd apeluri ntre utilizatori VoIP nu
aduc alte costuri dect costurile conexiunii la Internet. Deoarece conexiunea la Interneteste probabil deja existent sau folosit i n alte scopuri, telefonia VoIP ntre
utilizatorii ei este considerat gratuit.
y funcionalitatea mbuntit: un alt avantaj important este funcionalitateambuntit fa de telefonia clasic. Unele din funcionalitile oferite de ctre VoIP
sunt dificil sau chiar imposibil de realizat n telefonia clasic. Printre aceste
funcionaliti se afl posibilitatea de a utiliza un telefon IP oriunde exist o conexiune
la reeaua Internet. Aceasta face posibil ca telefonul fix s poat fi luat n cltorii,avnd acelai numr de apel peste tot. De aceast facilitate beneficiaz cel mai mult
ageniile de tip Call Center, care folosesc telefonia VoIP din alte ri dect cea de
origine datorit costurilor reduse prin fora de munc mai ieftin.
y servicii suplimentare: datorit utilizrii unei conexiuni de date partajat, se pottransmite imagini video, fiiere sau mesaje text n paralel cu apelul. Multe din soft-
urile existente pentru VoIP pun la dispoziie astfel de servicii.
1.8.2 Dezavantajele tehnologiei VoIP
y probleme de implementare: datorit tehnologiei IP, care nu asigur un mecanism pentru asigurarea calitii (QoS: Quality of Service) i datorit posibilitii recepiei
pachetelor n alt ordine dect au fost trimise, telefonia IP se confrunt cu probleme de
-
8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP
13/13
Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1
13
tip ntrzieri i oscilaii ale calitii. Interconexiunea ntre diferite reele care folosesc
tehnologia NAT (Network Address Translation) este de asemenea dificil.
y stabilitate: deoarece legtura la Internet este de obicei puin stabil, atunci cnd existntrzieri datorit congestiei unor noduri ale reelei, serviciul VoIP nu va fi funcional.
Aceast problem se observ cel mai des la apelurile de distan lung unde apelul
traverseaz reelele mai multor ISP cu viteze i probleme diferite.
y apeluri de urgen: din cauza naturii reelei IP, localizarea geografic a unui utilizatoreste destul de dificil. De aceasta este dificil de direcionat apelurile de urgen ctre
cel mai apropiat centru de urgen (poliie, salvare, pompieri, etc.)
y numere de telefon nestandardizate: spre diferen de PSTN, telefonia VoIP nu are ncun standard pentru identificarea global a numerelor de telefon.