лабораторной работы № 4

Структурное подразделение федерального государственного бюджетного

Образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Указания для выполнения

лабораторной работы № 4

«Виды соединений в сети IP-телефонии»

по дисциплине «Системы телекоммуникации»

Санкт-Петербург

Под IP-телефонией понимают технологию по организации телефонной связи на сетях с пакетной коммутацией, применяющих протокол IP. Такими сетями могут быть локальная и глобальная сети и их комбинации. В литературе можно также часто встретить термины VoIP (Voice Over IP - " Голос поверх протокола IP") и Интернет-телефония. Эти понятия близки к IP-телефонии, однако считается, что термин IP-телефония является общим по сравнению с другими.

Сеть IP-телефонии строится на основе IP-сети, к которой получают доступ терминалы с пакетной коммутацией (IP-телефоны, софтфоны) и к которой подключаются классические сети телефонной связи – TDM-сети. Терминалы с пакетной коммутацией либо включаются в IP-сеть непосредственно, либо - через локальные вычислительные сети.

На рис.4.12 показан пример построения сети IP-телефонии, в котором IP‑ сеть построена на маршрутизаторах. Сеть IP-телефонии образована на трех станциях и в нее входят: 4 сети LAN типа Ethernet, две TDM-сети, отдельные IP‑ телефоны. У пользователей сети LAN находятся IP-телефоны и софтфоны (softphones). IP-телефон имеет обязательные устройства, присущие любому телефонному аппарату: разговорные и вызывное устройства, номеронабиратель. Софтфон представляет собой мультимедийный компьютер, имеющий разговорные устройства: микрофон и громкоговоритель, микротелефонную гарнитуру, а также программные средства для установления соединений и разъединения и для дополнительных функций. IP-телефон и софтфон имеют внешний интерфейс сети Ethernet. В TDM-сети находится АТС с коммутацией каналов, в которую включены телефонные аппараты, аналоговые или цифровые. Между АТС TDM-сети и IP-сетью установлен шлюз, выполняющий основные функции по переходу с TDM-сети на IP-сеть и наоборот. В сети IP-телефонии обычно бывает контроллер, выполняющий следующие основные функции: установление соединений и разъединение, регистрация пользователей сети, управление шлюзами и другие. В качестве контроллера может выступать: прокси-сервер, привратник (gatekeeper), а на крупных сетях – softswitch.

В сети IP-телефонии возможны соединения между любой парой терминалов. При этом соединения устанавливаются через IP-сеть, за исключением соединений между пользователями одной локальной сети. В последнем случае соединение замыкается внутри локальной сети.

Важной особенностью сети IP-телефонии является разделение процессов установления соединения и разъединения от процессов передачи речевых пакетов. Как и в традиционной телефонии с коммутацией каналов в IP-телефонии можно выделить три этапа: установление соединения, передача речи и разъединение. При установлении соединения и при разъединении используется один из принятых для IP- телефонии протоколов сигнализации.

На примере соединения IP-телефонов станций А и В (см. рис.4.12) рассмотрим указанные этапы (рис.4.13).

Предположим, что инициатором соединения является IP-телефон А (IP-ТА А). Сообщение с вызовом от этого телефона через IP-сеть передается контроллеру. В этом же сообщении содержится транспортный адрес IP-TA А и адрес вызываемого IP-телефона В (IP-TA B), например, цифры номера. Эти цифры номера контроллер переводит в транспортный адрес IP-TA B. Транспортный адрес представляет собой совокупность IP-адреса и номера порта приложения, через которое посылаются речевые пакеты. Используя транспортный адрес IP-TA B, контроллер обменивается сигнальной информацией с IP-TA B. В этой информации содержится транспортный адрес IP-TA А. Если телефон свободен, пользователю IP-TA B передается вызов и когда он ответит на него, сигнал ответа поступит в контроллер. Контроллер пересылает сигнал ответа в IP-TA А вместе с транспортным адресом IP-TA B. Теперь абоненты разговаривают и речевые пакеты передаются через IP-сеть минуя контроллер. В зависимости от направления передачи в каждом речевом пакете посылается транспортный адрес IP-TA А или IP-TA B. По окончании разговора производится разъединение в течение которого сигнальной информацией обмениваются IP-телефоны и контроллер.

Возможен вариант установления соединения между IP-телефонами без участия контроллера. Для этого каждый IP-телефон должен знать транспортный адрес другого IP-телефона. При установлении соединения и при разъединении IP-телефоны обмениваются сигнальными сообщениями.

В рассмотренной схеме IP-телефоны являются многофункциональными устройствами, осуществляющими прием и передачу речи и обмен сигнальными сообщениями. При приеме и передачи речи осуществляется: преобразование звуковых колебаний в электрические и наоборот, кодирование речи, инкапсуляция и выделение элементов речи из пакетов.

IP-сеть может быть использована для соединения абонентов TDM-сетей. Пример такого соединения показан на рис.4.14. Предположим, что абонент с телефонным аппаратом А (ТА-А) станции А вызывает абонента с ТА-В станции Б. Вначале вызов от ТА-А поступает на шлюз 1, который взаимодействует по одной из систем сигнализации TDM-сети с АТС1. В тоже время шлюз взаимодействует с контроллером по принятой для IP-сети системе сигнализации. Шлюз 1 получает номер вызываемого абонента В и транслирует его контроллеру, который переводит этот номер в транспортный адрес шлюза 2. Шлюз 1 также сообщает контроллеру свой транспортный адрес. Теперь контроллер обменивается сигнальной информацией со шлюзом 2, которому передаются транспортный адрес шлюза 1 и номер абонента В. Шлюз 2 передает вызов на АТС2 станции Б и обменивается с ней сигналами, принятыми на TDM-сети. Эта АТС получает от шлюза 2 номер абонента В и устанавливает соединение с ТА-В. После ответа абонента В начинается разговор между абонентами. Каждый шлюз производит кодирование речи, инкапсуляцию и выделение элементов речи из пакетов. Речевые пакеты пересылаются через IP-сеть, минуя контроллер с использованием транспортных адресов шлюза 1 и шлюза 2. По окончании разговора производится разъединение в процессе которого сигнальной информацией обмениваются АТС и шлюзы, шлюзы и контроллер.

Через IP-сеть могут устанавливаться соединения между абонентскими устройствами пакетной сети и TDM-сети. На рис.4.15 приведен пример соединения между IP-телефоном станции В и телефонным аппаратом, включенным в АТС2. Как и прежде, соединение устанавливается через контроллер. При вызове от IP-TA A адресная информация должна содержать адрес шлюза 2 и цифры номера ТА-В. При установлении соединения в обратном направлении абонент с ТА-В набирает цифры номера, принятого для IP-TA A. Этот номер поступает в контроллер, где преобразовывается в транспортный адрес IP-TA A.