IP-телефония

336 Pages·2014·9.756 MB·Russian

by  Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л.

Б.С. Гольдш тейн, А.В. Пинчук, А.Л. Суховицкий
ТЕЛ ЕФ О Н И Я
100
95
75
25
5
0
Б.С. Гольдштейн, А.В. Пинчук, А.Л. Суховицкий
IP(cid:3)ТЕЛЕФОНИЯ
Санкт-Петербург
«БХВ-Петербург»
2014
01 - Title.p65 1 26.11.2001, 11:16
СПб.: БХВПетербург, 2014. —
9785977533843
9785977533843
, 2014
Компьютерная вёрстка М.А.Фрост
Издательртво «БХВ-Петербсрг», 190005, Самкт-Петербсрг, Изнайловркий пр., 29
Содержание
Предисловие..........................................................................9
1 Конвергенция сетей связи ............................................13
1.1 Пропорции в телекоммуникациях............................................. 13
1.2 Перспективы развития ТфОП и IP(cid:31)сетей ................................... 15
1.3 Транспортные технологии пакетной коммутации...................... 19
1.4 Уровни архитектуры IP(cid:31)телефонии ........................................... 21
1.5 Различные подходы к построению сетей IP(cid:31)телефонии ............ 23
1.5.1 Построение сети по рекомендации H.323 ......................... 23
1.5.2 Сеть на базе протокола SIP............................................... 30
1.5.3 Сеть на базе MGCP и MEGACO.......................................... 35
1.5.4 Сравнение подходов к построению сетей IP(cid:31)телефонии ... 41
2 Сетевые аспекты IP телефонии ...................................45
2.1 Три основных сценария IP(cid:31)телефонии ...................................... 45
2.2 Проект TIPHON......................................................................... 54
2.3 Установление телефонного соединения в IP(cid:31)сети..................... 62
2.4 Эффективность IP(cid:31)телефонии.................................................. 64
3 Передача речи по IP сеть.............................................67
3.1 Особенности передачи речевой информации по IP(cid:31)сетям........ 67
3.1.1 Задержки.......................................................................... 67
3.1.2 Эхо ................................................................................... 71
3.1.3 Устройства ограничения эффектов эха ............................. 72
3.2 Принципы кодирования речи.................................................... 74
3.2.1 Кодирование формы сигнала............................................ 76
3.2.2 Кодеры источника информации (вокодеры)
и гибридные алгоритмы.................................................... 78
3.2.3 Цифровые процессоры обработки сигналов
для речевых кодеков......................................................... 81
3.2.4 Основные алгоритмы кодирования речи,
используемые в IP телефонии........................................... 82
3.3 Кодеки, стандартизованные ITU(cid:31)Т............................................ 86
3.3.1 Кодек G.711 ...................................................................... 86
3.3.2 Кодек G.723.1 ................................................................... 86
3.3.3 Кодек G.726 ...................................................................... 87
02 - Contents.p65 3 26.11.2001, 11:16
4 Содержание
3.3.4 Кодек G.728 ...................................................................... 87
3.3.5 Кодек G.729 ...................................................................... 87
3.4 Алгоритмы кодирования ETSI ................................................... 88
3.5 Передача сигналов DTMF ......................................................... 88
3.6 Передача факсимильной информации ..................................... 90
3.7 О реализации «стандартных» алгоритмов................................. 92
4 Протоколы сети интернет.............................................95
4.1 Интернет ab ovo........................................................................ 95
4.2 Стандарты в сфере Интернет ................................................... 99
4.3 Адресация.............................................................................. 100
4.4 Уровни архитектуры Интернет................................................ 104
4.5 Протокол IP версии 4.............................................................. 106
4.6 Протокол IP версии 6.............................................................. 109
4.7 Протокол TCP......................................................................... 115
4.7.1 Потоки, стек протоколов, порты
и мультиплексирование.................................................. 116
4.7.2 Установление TCP(cid:31)соединения и передача данных ......... 117
4.7.3 Механизмы обеспечения достоверности ........................ 118
4.7.4 Механизм управления потоком данных........................... 119
4.7.5 Состав и назначение полей заголовка............................. 120
4.8 Протокол UDP ........................................................................ 121
4.9 Требования к современным IP(cid:31)сетям...................................... 122
4.10 Протоколы RTP и RTCP ......................................................... 125
4.11 Многоадресная рассылка..................................................... 128
5 Архитектура Н.323 .................................................... 131
5.1 Стандарты мультимедийной связи ......................................... 131
5.2 Архитектура систем видеотелефонии в узкополосных ISDN ... 134
5.3 Мультимедийная связь в IP(cid:31)сетях........................................... 137
5.4 Терминал Н.323...................................................................... 139
5.5 Шлюз H.323............................................................................ 141
5.6 Привратник ............................................................................ 142
02 - Contents.p65 4 26.11.2001, 11:16
Содержание 5
5.7 Устройство управления конференциями ................................ 144
5.8 Реализация оборудования Н.323............................................ 146
6 Сигнализация Н.323................................................... 153
6.1 Семейство протоколов Н.323 ................................................. 153
6.2 Протокол RAS......................................................................... 154
6.2.1 Обнаружение привратника.............................................. 155
6.2.2 Регистрация оконечного оборудования .......................... 156
6.2.3 Доступ к сетевым ресурсам ............................................ 159
6.2.4 Определение местоположения оборудования в сети ...... 160
6.2.5 Изменение полосы пропускания ..................................... 161
6.2.6 Опрос текущего состояния оборудования....................... 162
6.2.7 Освобождение полосы пропускания ............................... 163
6.2.8 Метка доступа................................................................. 163
6.3 Сигнальный канал Н.225.0...................................................... 167
6.4 Управляющий канал H.245...................................................... 172
6.4.1 Определение ведущего и ведомого ................................ 173
6.4.2 Обмен данными о функциональных возможностях.......... 174
6.4.3 Открытие и закрытие логических каналов ....................... 177
6.4.4 Выбор режима обработки информации .......................... 179
6.5 Алгоритмы установления, поддержания
и разрушения соединения...................................................... 183
6.5.1 Базовое соединение с участием привратника................. 183
6.5.2 Базовое соединение без участия привратника................ 187
6.5.3 Туннелирование управляющих сообщений...................... 189
6.5.4 Процедура быстрого установления соединения.............. 189
6.5.5 Установление соединения с участием шлюза.................. 191
7 Протокол инициирования сеансов связи – SIP...... 193
7.1 Принципы протокола SIP........................................................ 193
7.2 Интеграция протокола SIP с IP(cid:31)сетями ................................... 195
7.3 Адресация.............................................................................. 197
7.4 Архитектура сети SIP.............................................................. 198
7.4.1 Терминал ........................................................................ 198
7.4.2 Прокси(cid:31)сервер................................................................ 199
7.4.3 Сервер переадресации................................................... 200
7.4.4 Сервер определения местоположения пользователей.... 200
7.4.5 Пример SIP(cid:31)сети............................................................. 201
7.5 Сообщения протокола SIP...................................................... 202
02 - Contents.p65 5 26.11.2001, 11:16
6 Содержание
7.5.1 Структура сообщений ..................................................... 202
7.5.2 Заголовки сообщений..................................................... 204
7.5.3 Запросы.......................................................................... 208
7.5.4 Ответы на запросы.......................................................... 211
7.6 Алгоритмы установления соединения..................................... 217
7.6.1 Установление соединения с участием сервера
переадресации............................................................... 217
7.6.2 Установление соединения с участием прокси(cid:31)сервера ... 218
7.7 Реализация дополнительных услуг на базе протокола SIP ...... 220
7.8 Сравнительный анализ Н.323 и SIP......................................... 222
8 Протокол управления шлюзами MGCP .................. 229
8.1 Принцип декомпозиции шлюза............................................... 229
8.2 Классификация шлюзов ......................................................... 232
8.3 Модель организации связи..................................................... 233
8.4 Команды протокола MGCP ..................................................... 235
8.5 Структура команд................................................................... 243
8.6 Структура ответов на команды ............................................... 247
8.7 Описания сеансов связи......................................................... 249
8.8 Установление, изменение и разрушение соединений............. 251
8.9 Реализация оборудования с поддержкой протокола MGCP.... 254
8.10 Возможности и перспективы протокола MGCP..................... 256
9 Протокол MEGACO/H.248 ....................................... 257
9.1 История создания и особенности
протокола MEGACO/H.248...................................................... 257
9.2 Модель процесса обслуживания вызова................................. 258
9.3 Сравнительный анализ протоколов MGCP и MEGACO............. 262
9.4 Структура команд и ответов ................................................... 265
9.5 Пример установления и разрушения соединения................... 271
10 Качество обслуживания в сетях IP телефонии .... 283
10.1 Что понимается под QoS?..................................................... 283
10.2 Качество обслуживания в сетях пакетной коммутации.......... 285
02 - Contents.p65 6 26.11.2001, 11:16
Содержание 7
10.3 Трафик реального времени в IP сетях ................................... 286
10.4 Дифференцированное обслуживание
разнотипного трафика – Diff Serv .......................................... 287
10.5 Интегрированное обслуживание IntServ ............................... 289
10.6 Протокол резервирования ресурсов – RSVP......................... 290
10.6.1 Общие принципы протокола ......................................... 290
10.6.2 Процедура резервирования ресурсов........................... 291
10.7 Технология MPLS.................................................................. 295
10.8 Обслуживание очередей....................................................... 299
10.8.1 Алгоритмы организации очереди.................................. 299
10.8.1.1 Алгоритм Tail Drop ...................................................... 299
10.8.1.2 Алгоритм Random Early Detection (RED)...................... 300
10.8.2 Алгоритмы обработки очередей.................................... 300
10.8.2.1 Стратегия FIFO........................................................... 301
10.8.2.2 Очередь с приоритетами............................................ 301
10.8.2.3 Class Based Queuing (CBQ)......................................... 302
10.8.2.4 Взвешенные очереди ................................................. 303
10.8.3 Алгоритмы сглаживания пульсации трафика ................. 304
10.8.3.1 Алгоритм Leaky Bucket ............................................... 304
10.8.3.2 Алгоритм «Token Bucket»............................................ 305
11 Принципы реализации............................................ 307
11.1 Оборудование IP(cid:31)телефонии ................................................ 307
11.2 Особенности оборудования IP телефонии для России.......... 311
11.3 Шлюз IP телефонии Протей(cid:31)ITG............................................ 312
11.4 Привратник Протей(cid:31)GK и варианты организации связи ........ 315
11.5 Экономические аспекты применения оборудования
IP(cid:31)телефонии ....................................................................... 316
11.6 Виртуальная телефонная линия............................................ 318
11.7 Центр обработки вызовов..................................................... 322
11.8 Модуль IPU как средство интеграции
цифровых АТС с IP(cid:31)сетями...................................................... 323
11.9 Тестирование протоколов IP(cid:31)телефонии .............................. 325
Глоссарий .......................................................................... 328
Список литературы.......................................................... 332
02 - Contents.p65 7 26.11.2001, 11:16
02 - Contents.p65 8 26.11.2001, 11:16
Предисловие
В 1829 году губернатор Нью(cid:20)Йорка Мартин ван Бюрен отправил
президенту США Эндрю Джексону письмо следующего содержания:
Уважаемый господин Президент!
Системе каналов в нашей стране угрожает распространение но(cid:20)
вой формы транспорта, называемой «железные дороги». Правитель(cid:20)
ство должно сохранить каналы по следующим причинам.
1) Если суда будут вытеснены железными дорогами, это приве(cid:26)
дёт к большой безработице.
2) Производители судов сильно пострадают, а поставщики бук(cid:26)
сирных канатов, кнутов и конной упряжи останутся без средств к су(cid:26)
ществованию.
3) Суда абсолютно необходимы для обеспечения обороны
страны.
Эти слова настолько похожи на рекомендации относительно IP(cid:20)те(cid:20)
лефонии, услышанные авторами всего лишь два года назад на од(cid:20)
ном научно(cid:20)техническом совете, что заставляют удивиться такому
совпадению уровней и мотивов в разные времена и в разных стра(cid:20)
нах. Однако технический прогресс определяется не этим, и сего(cid:20)
дняшняя IP(cid:20)телефония обслуживает около двадцати миллионов або(cid:20)
нентов во всем мире, а операторские компании постепенно превра(cid:20)
щают IP(cid:20)телефонию в индустрию, не зависящую от административ(cid:20)
но(cid:20)командных решений. Примером для отечественных операторов
может служить компания AT&T, уже применяющая передачу речи по
IP(cid:20)сетям и объявившая о долгосрочном плане перевода всего сво(cid:20)
его речевого трафика дальней связи на платформу IP. В составе со(cid:20)
вместного глобального проекта AT&T и British Telecom в течение че(cid:20)
тырех лет создают новую глобальную IP(cid:20)сеть стоимостью 10 милли(cid:20)
ардов долларов, которая будет предоставлять услуги интегрирован(cid:20)
ной передачи речи и данных многонациональным бизнес(cid:20)абонентам.
А начиналось все отнюдь не так безоблачно. Первая попытка реа(cid:20)
лизовать IP(cid:20)телефонию была предпринята в 1983 году в Кембридже,
03 - Preface.p65 9 26.11.2001, 11:16