Установление соединения с помощью протокола SIP
Протокол SIP использует три варианта установления соединения, отличающиеся методом поиска и приглашения абонента-пользователя:
- с помощью прокси-сервера, когда вызывающей стороне нужно знать только постоянный SIP-адрес вызываемого абонента;
- с помощью сервера-переадресации, когда вызывающая сторона сама устанавливает соединение, а сервер переадресации только преобразует постоянный адрес вызываемого абонента в текущий адрес;
- непосредственно между абонентами-пользователями, когда вызывающему абоненту нужно знать текущий адрес вызываемого абонента.
Предполагается, что адреса сервера переадресации и прокси-сервера известны абонентам-пользователям, а вызов может проходить через несколько прокси-серверов.
Протокол управления шлюзами MGCP
Для управления шлюзами IP-сети рабочей группой MEGACO комитета IETF был разработан протокол MGCP (Media Gateway Control Protocol) - протокол управления медиа-шлюзами. При его разработке был использован метод декомпозиции, позволивший выделить три блока:
• шлюз сигнализации (SG - Signaling Gateway) - доставляет сигнальную информацию со стороны ТфОП к агенту управления вызовом (СА) и от СА к ТфОП; он выполняет функции STP (см. рис.7-12) - транзитного пункта системы сигнализации ОКС-7;
• медиа-шлюз, или транспортный шлюз (MG - Media Gateway) - преобразует голосовой сигнал, поступающий из ТфОП, в кодированную последовательность IP-пакетов (используя протоколы RTP/UDP/IP) и обратно;
• агент управления вызовом, или устройство управления (СА - Call Agent) - выполняет функции управления шлюзом MG в режиме ведущий-ведомый; один СА может обслуживать несколько шлюзов, а в сети м.б. несколько СА.
Предполагается, что устройства СА синхронизируются между собой для согласованного управления шлюзами IP-сети. IETF не определяет специального протокола синхронизации, это м.б. сделано с помощью протоколов 11.323, SIP, ISUP/IP, как показано па рис.12-24.
Рис.12-24. Управление сетью IP и синхронизация устройств СА
Передачу сообщений протокола MGCP осуществляет протокол UDP. Устройства СА взаимодействуют также и со шлюзом SG, который должен принимать от ТфОП сигналы от подсистемы МТР системы сигнализации ОКС-7 и передавать сигнальные сообщения к устройствам СА. Для их передачи предложено использовать (вместо TCP) протокол SCTP (Stream Control Transmission Protocol - протокол передачи управления потоком (данных) для стека TCP/IP), который позволяет сократить время установления соединения.
Недостаток решений на базе MGCP в том, что они плохо стандартизованы. В результате, функциональные блоки шлюзов, разработанные отдельными производителями, практически несовместимы. Недостаточно стандартизованы также механизмы передачи сигнальной информации от SG к СА и обратно. В IP-сети, построенной на базе MGCP обязательно д.б. менеджер (привратник) шлюзов MG или сервер SIP.
Процесс обслуживания вызова в сети с использованием MGCP основан на модели соединения (Connection Model), разработанной группой MEGACO. Модель основана на компонентах двух типов:
- ЕР (Endpoints) - конечные точки (порты оборудования) - физические или виртуальные источники и приемники информации;
- Connection - соединение, означающее подключение порта к одному из двух концов соединения; соединение может связывать порты разных шлюзов через IP-сеть или порты внутри одного шлюза.
Согласно этой модели соединение в IP-сети на базе протокола MGCP будет выглядеть так:
Канал 1 →Порт-1 →Подключение-1 →......→Подключение-1 →Порт-2→Канал-2
При установлении соединений СА предоставляет портам шлюзов, участвующих в соединении, описание сеансов связи, включающее: IP-адрес, UDP/RTP-порт, алгоритм кодирования информации, размер пакетов и др. Для описания используют синтаксис протокола SDP.
Команды протокола MGCP содержат заголовок, за которым м.б. описание сеанса связи. Заголовок и описание представлены наборами текстовых строк, разделенными пустой строкой. Заголовок содержит список параметров и командную строку, состоящую из текстовых нолей (двоичный способ кодирования не поддерживается): числового идентификатора транзакции (для команды и ответа), идентификатора порта (согласно RFC 821), версии протокола.
Резюмируя, вслед за специалистами в области IPT, можно констатировать, что протокол MGCP, с одной стороны, обладает пред протоколом Н.323 тем преимуществом, что СА напрямую поддерживает сигнализацию ОКС-7, тогда как Н.323 требует ее конвертации шлюзом в сообщения протокола Н.225.0. Однако эти преимущества реализуются только в корпоративных сетях, построенных на основе протокола SIP. Для сетей ТфОП междугородной и международной связи целесообразно использовать протокол Н.323, учитывая универсальность и легкость соединения таких сетей с существующими сетями.
Реализации IP-телефонии
Ряд ведущих связных компаний (Nortel, Cisco, Ericsson, Lucent/Alcatel, NEC и др.), вслед за VocalTec и Dialogic, с 1999г. стали разрабатывать оборудование для IPT, используя и протокол SIP (как более привлекательный), и протокол Н.323 (как более универсальный).
Одной из таких реализаций была платформа IPConnect компании Nortel, сформированная на базе протоколов/интерфейсов: Н.323, MGCP, ISUP и PRI (см. рис. 12-25, ниже) и четырех основных элементов:
- шлюза между IP-сетью и ТфОП на базе мультисервисного коммутатора доступа CVX-1800;
- механизма обработки вызовов - ICE (IPConnect Call Engine);
- шлюза сигнализации - SG (Signaling Gateway);
- приложений, например, IVR (Interactive Voice Response) - интерактивный автоответчик - система дистанционного доступа, типа аудиотекста, допускающая выбор опций голосового меню путем набора добавочных цифр на телефоне.
Другим примером реализации IPT стали решения на базе CVAS (Carrier VoIP and Application Solutions) —решений операторского класса о передаче голоса и приложений через сеть IP. Эти решения, поддержанные другими операторами связи, компания Nortel успешно внедряет вот уже 8 лет (2002-2010).
Решения CVAS дают сервис-провайдерам возможность решать сложные задачи обеспечения и активации новых IP-телефонов и других ГРТ-устройств для конечных пользователей: автоматически находить сервер, загружать последнюю версию ПО и регистрироваться на соответствующем IPT-сервере вызова. Они также позволяют провайдерам расширить пакет сервисных услуг с triple-play до quad-play (включая IPTV и мультимедиа в дополнение к голосу, передаче данных и мобильным сервисам) при одновременном уменьшении круга задач, требуемых для поддержки сервиса клиентов.
Эти решения в свою очередь базировались на протоколах SIP и MGCP, а также шлюзах CS-1500, программных коммутаторах (softswitches) CS-2000, серверах телефонных приложений TAS и менеджере аппаратного обеспечения DPM компании Sigma Systems.
Рис.12-2S. Структурная схема IPConnect
Оборудование IP-телефонии
За последнее время появились следующие виды оборудования для IPT:
• автономные шлюзы IPT, подключаемые к АТС через цифровые или аналоговые интерфейсы;
• магистральные голосовые платы с интерфейсами Ethernet для подключения УАТС к корпоративным IP-сетям;
• телефонные аппараты (ТА) IPT, подключаемые к ПС Ethernet и настраиваемые протоколом динамической конфигурации DHCP;
• специализированные коммутаторы IP-пакетов.
Обработка сигналов (учитывая сложные алгоритмы кодеков) ведется с помощью сигнальных процессоров DCP, которые позволили существенно разгрузить память и центральный процессор.
12.7.1.1. IP-PBX/УАТС
IP-PBX/УАТС - сокращение на базе РВХ/УАТС. означающее: цифровая учрежденческая АТС. работающая на основе протокола IP. Как и обычная УАТС. IP-PBX/УАТС (или просто IP-УАТС) призвана выполнять, как минимум, те же функции, что и УАТС. Однако, учитывал общее развитие сетей связи за последние 15 лет, а также то, что наличие IP-протокола облегчает интегрирование IP-УАТС с ПК, IP-УАТС способны на большее.
Так, они имеют возможность реализовать и другие более продвинутые функции, которые задумывались в рамках технологии ISDN, а затем были доработаны в обшем контексте развития интеллектуальных сетей связи (ИСС).
Ввиду создавшейся ситуации с развитием IPT в целом, развитие IP-АТС пошло по пути создания корпоративных IP-УАТС, реализующих широкий набор услуг и IP-телефонов (IP-ТА). Этапам развития IPT в целом посвящено много публикаций. Не вдаваясь в подробности, ниже кратко описаны основные параметры и особенности корпоративных IP-УАТС и IP-TA, разработанных основными игроками на этом сегменте рынка связи.
Основные функции IР-РВХ/УАТС:
- Auto Attendant- автосекретарь:
- Call Blocking - блокировка нежелательных звонков;
- Call Detail Records - запись данных о соединениях в CDR файл или в базу данных (для биллинга);
- Call Forwarding - автоматическое перенаправление вызова на другой номер;
- Call Pick-up - перехват звонка;
- Call Queuing - постановка звонков в очередь;
- Call Transfer - перевод звонка на другой номер;
- Call Wailing - вызов с ожиданием - уведомление абонента, занятого одним разговором, о другом вызове;
- Caller ID - определение номера вызываемого абонента;
- Conferencing - конференция (с участием больше двух абонентов);
- Conversation Recording - запись разговоров;
- Interactive Voice Response (IVR) - система интерактивных голосовых меню;
- Music On Hold- фоновая музыка в режиме ожидания;
- Protocol Bridging- функция, проводящая преобразования данных между разными протоколами в сетях;
Voicemail System - система голосовой почты.
IP-телефоны (IP-TA)
Все IP-TA, как правило, используют фирменные протоколы сигнализации, хотя и поддерживают протоколы Ы.323, SIP и MGCP, по крайней мере, при установлении соединения. Будут ли эти протоколы поддерживать дополнительные сервисы при использовании ТА третьих компаний - вопрос, требующий тестирования.
IP-TA используют обычно набор голосовых кодеков: G.711, G.729 и G.723.1, которые отличаются требуемой полосой пропускания (64, 8 и 6,3//5,3 кбит/с) и качеством передаваемой речи.(см. табл.12-1); они обеспечивают временную задержку: 1,5; 15 и 37,5 мс.
Современные IP-TA имеют особенности, отличающие их от ISDN-TA, а именно, они:
- устанавливают метку приоритета голосового трафика, используя такие инструменты как: IEEE 802.1p (стандарт назначения приоритетов), ToS (none типа сервиса) и DiffServ (метод поддержки сервиса с различным QoS путем установки меток);
- обеспечены дистанционным питанием в соответствии со стандартом IEEE 802.3af, используя метод РоЕ(питание по сети Ethernet) с доставкой питания по структурированной кабельной системе (СКС);
- имеют ряд архитектурных и функциональных особенностей: дисплей, порт для беспроводного подключения трубки Bluetooth, Ethernet-порты (10/100/1000 Мбит/с) для подключения к ЛС, USB-порты или двухпортовый коммутатор для подключения ПК и других внешних устройств;
- м.б. разделены на классы пользователей: рядовой сотрудник, продвинутый пользователь и руководитель.
Кроме этого они включают следующие обязательные блоки:
- интерфейс пользователя - обеспечивает тастатурный набор, традиционные телефонные функции и дисплей;
- сетевой интерфейс - адаптер Ethernet для подключения к ЛС;
- голосовой интерфейс - блок ЦАП-АЦЛ и кодеки;
- блок центрального процессора (ЦП) и цифрового сигнального процессора (DSP);
- память (ПЗУ, ОЗУ) и логический блок - для хранения и преобразования сигналов.