Контроллер и шлюз обмениваются информацией при создании, модификации и раз­рыве соединений; определении требуемого формата информации; включении в поток то­нальных сигналов и различных речевых уведомлений; запросе ответов по событиям, свя­занным с прохождением информационного потока. Показанные на рис 3.4 службы под­держки могут быть использованы для аутентификации, биллинга, преобразования адресов и других задач.

PAGE 31

ГЛАВА 3

Рис. 3.4. Функциональная архитектура, предложенная в рамках проекта TIPHON

• обеспечение терминирования ИКМ-трафика, СКК и пакетного трафика;

• трансляция адресов;

• эхоподавление;

• воспроизведение различных сообщений для абонентов;

• прием и передача цифр кодом DTMF.

Контроллер MGC выполняет процедуры сигнализации Н.323, которые определены в рекомендациях Н.323, Н.225 (RAS и Q.931) и Н.245, и преобразует сообщения сигнализации СКК в сообщения сигнализации Н.323. Основная его задача - управлять работой транспорт­ного шлюза, т. е. осуществлять контроль за соединениями, использованием ресурсов, транс­ляцией протоколов.

Главная функция транспортного шлюза (MG) - преобразование ИКМ-трафика в IP-пакеты и наоборот. В качестве этого элемента могут использоваться разные устройства:

• шлюзы;

• серверы доступа;

• системы передачи ATM;

• серверы интерактивных речевых сообщений.

Смоделированный на основе трех описанных элементов шлюз воспринимается внеш­ними элементами как единая система. Причем эти три элемента могут не быть физически разделены, однако такое разделение дает определенные преимущества.

Решение с тремя шлюзами позволяет обрабатывать большее количество вызовов, так как при этом функции разделены по отдельным процессорам.

Gatekeeper отвечает за контроль и управление объектами сети: выполняет преобра­зование адресов (например, телефонных номеров в соответствующие IP-адреса Н.323 и обратно) и маршрутизацию вызовов.

Gatekeeper в модели TIPHON поддерживает все те функции, которые определены для него в стандарте Н.323. Но, помимо этого, gatekeeper отвечает за:

• тарификацию;

• взаиморасчеты;

• составление отчетов по использования ресурсов;

• управление.

Разработанная в рамках проекта TIPHON модель сети, состоящая из функциональных элементов и интерфейсов между ними, показана на рис. 3.4.

Чтобы соответствовать рекомендациям TIPHON, продукты должны поддерживать следующие интерфейсы:

• интерфейс D - предназначен для маршрутизации вызовов между контроллерами зоны (gatekeeper);

• интерфейс С - для взаимодействия между шлюзом (MGC) и контроллером зоны;

Основной недостаток архитектуры на базе стандарта Н.323 заключается в сложности разработки и использования систем IP-телефонии. Охватывая несколько уровней модели OSI, Н.323 структурно является довольно сложной рекомендацией, а некоторые ее места до­пускают неоднозначную трактовку.

Так, функции безопасности (согласно рекомендации Н.235) определены в Н.323 вер­сии 2 как необязательные. Наличие механизмов аутентификации, шифрования и обеспечения целостности информации не исключается, но и не является необходимым условием того, чтобы считать продукт соответствующим Н.323.

Согласно Н.323, необязательной является и поддержка серии рекомендаций Н.450, в которой определены механизмы предоставления дополнительных видов обслуживания, на­пример, перевод и переадресация телефонных вызовов. Без поддержки Н.450 подобные виды обслуживания будут невозможны в инфраструктуре IP-телефонии, построенной на базе про­дуктов разных производителей.

Упростить процесс внедрения технологии IP-телефонии призван проект TIPHON, реализация которого позволит успешно решить задачи установления, модификации и за­вершения телефонных соединений, включая процессы межсетевого взаимодействия, управ­ления безопасностью вызова, запроса качества обслуживания, шифрования, аутентифика­ции и другие.

Функциональная модель TIPHON также состоит из трех компонентов - gatekeeper, шлюза и терминала, но шлюз разделен на три функциональных объекта. Это шлюз сигнали­зации (SG), транспортный шлюз (MG) и контроллер транспортного шлюза (MGC).

Шлюз сигнализации служит промежуточным звеном сигнализации между сетями IP и сетями на основе коммутации каналов (СКК). В задачи транспортного шлюза входят:

7. Сетевые платы с функциями телефонии

Одним из решений IP-телефонии являются многоцелевые сетевые платы с функциями телефонии (небольшие устройства типа Internet PhoneJACK от Quicknet Technologies, EtherPhone фирмы PhoNet Communications или крупные устройства типа плат ATM от Sphere

Communications). Такие устройства оборудованы портами RJ-11 для подключения обычного телефонного аппарата.

8. Автономные IP-телефоны

Представляют собой решение "все в одном" для одной линии. По внешнему виду и ба­зовым сервисным возможностям аппаратные реализации IP-телефонов ничем особо не отли­чаются от обычных телефонов, но их электронная «начинка» позволяет существенно умень­шить нагрузку на персонал, отвечающий за телефонную связь. Такой тип продуктов предла­гает компания Cisco Systems.

Помимо аппаратной существуют и программные реализации IP-телефонов. В этом случае персональный компьютер (ПК), оборудованный телефонной гарнитурой или микро­фоном и акустическими системами, превращается в многофункциональный коммуникацион­ный центр. Пользователь ПК, кроме доступа к обычному телефонному сервису, получает набор дополнительных возможностей: получение информации о звонящем клиенте (благода­ря наличию стандартного интерфейса TAPI к другим программам), контроль за телефонными вызовами и работой с речевой почтой. Примером могут послужить программные продукты NetMeeting от Microsoft и InternetPhone фирмы Vocaltec Communications. Недостатками таких систем является неполная совместимость с Н.323 версии 2, а также отсутствие поддержки функций по обеспечению безопасности в работе с gatekeeper.

Свою часть рынка оборудования для IP-телефонии занимают шлюзы для VoIP, со­стоящие из плат, устанавливаемых в серверы дистанционного доступа (RAS). В этом направ­лении работают компании Ascend Communications и Digi International (устройства Multivoice Gateway и Netblazer 8500 соответственно). Установка устройств данного типа при построе­нии IP-сетей оправдана при работе с приложениями с множеством голосовых портов и имеющими предельно важное значение.

4. Шлюзы-модули для УПАТС

В настоящее время получили распространение шлюзы IP-телефонии, представляющие собой конструктивно модули для классических учрежденческих АТС. Компании Lucent Technologies и Nortel Networks производят их для своих станций Definity и Meridian 1. При­чем, такая система перед тем, как установить соединение через IP-сеть, проверяет качество связи. В случае достаточного ее качества (норма устанавливается администратором систе­мы), соединение устанавливается. Иначе, вызов направляется по традиционным линиям свя­зи. Таким образом, налицо стремление фирм-производителей постепенно заменять транс­портную среду, не затрагивая при этом телефонный сервис, предоставляемый конечным пользователям.

5. Шлюзы с интеграцией бизнес-приложений

По мере развития систем IP-телефонии на ведущие роли выходят сервис-функции. При этом оборудование должно ориентироваться не только на интеграцию трафика, но и на интеграцию бизнес-приложений, позволяющую повысить продуктивность работы предпри­ятий. К таким продуктам следует отнести систему еВridge Interactive Web Responce компании eFusion, обеспечивающую интеграцию Web-служб и центров по обработке вызовов. Она по­зволяет реализовать службу типа "щелкни и говори" для установления телефонной связи ме­жду посетителями Web-узла компании и ее сотрудниками.

6. Учрежденческие АТС на базе шлюзов

Еще одно направление развития оборудования IP-телефонии - построение учрежден­ческих телефонных систем на базе инфраструктур ЛВС. Примерами такого оборудования могут послужить продукты фирм NBX (приобретена компанией 3COM) и Selsius (приобре­тена компанией Cisco Systems).

В случае, когда нецелесообразна установка отдельного сервера для преобразования телефонных сигналов в IP-пакеты, используются сетевые устройства, подключаемые напря­мую к сети 1OBaseT (по типу концентраторов Ethernet). При этом каждый концентратор представляет, по сути, небольшую УАТС с голосовой почтой и автоматическим секретарем, подключаемую через разъем RJ-14 к внешним и внутренним телефонным линиям и через соединители RJ-45 к локальной сети Ethernet.

Классификация шлюзов по области применения

Шлюзы IP-телефонии по масштабности применения можно разделить на два основных типа: шлюзы, ориентированные на корпоративное применение, и шлюзы, предназначенные для операторов и поставщиков услуг связи. Продукты последнего типа отличаются большой емкостью и масштабируемостью, присутствием средств аутентификации и мониторинга, а также дополнительных возможностей биллинга. Примерами таких устройств являются сле­дующие шлюзы: IPTC компании Ericsson, PacketStar IP Gateway 1000 компании Lucent Technologies, MainStreetXpress 36100 от Newbridge, Hi-Gate 1000 компании ECI Telecom, Clarent Gateway фирмы Clarent. Типовая инсталляция этих шлюзов предусматривает их под­ключение с одной стороны к IP-сети (например, через Ethernet-интерфейс), а с другой - к традиционной телефонной сети общего пользования (обычно по Е1-каналам).

Исполнение шлюзов IP-телефонии

1. Автономные IP-шлюзы

Большинство производителей шлюзов предлагает автономные IP-шлюзы, которые обычно состоят из серверов на базе персональных компьютеров с комплектом голосовых плат. Голосовые платы не предназначены для компрессии/декомпрессии звука, поэтому дан­ная операция должна выполняться главным процессором ПК.

Существуют шлюзы на базе ПК-серверов с платами с цифровой обработкой сигналов (Digital Signal Processing, DSP). Фирма Dialogic выпускает плату DM3 IP (с программным обеспечением от VocalTec); Micom - платы IP-телефонии для аналоговых линий, Т-1 и Е-1; NMS - платы E-Fusion Inc., используемые многими разработчиками, в том числе Inter-Tel. Оборудование этого типа производят также компании Vocaltec Communications Ltd., Neura Communications Inc., Netrix Corp. и другие. Автономные устройства могут стать хорошим решением для сетей, уже имеющих маршрутизаторы от различных производителей. Платы-маршрутизаторы, в свою очередь, применимы для дополнительного оснащения работающего оборудования функциями IР-телефонии.

2. Маршрутизаторы-шлюзы

В мире производителей оборудования телекоммуникаций наметилась тенденция к то­му, что крупные компании традиционное сетевое оборудование оснащают узлами, отвечаю­щими за IP-телефонию. Одной из первых в этом направлении стала работать компания Cisco Systems (устройства серии 2600 и 3600), за которой последовали другие фирмы (Memotec Comminications Inc. с машиной СХ950 Access Switch, Motorola Inc. с устройством Vanguard). Эта продукция - маршрутизаторы и устройства доступа к распределенным сетям со встроен­ными шлюзами IP-телефонии - занимает отдельную, важную нишу на рынке сетевого обору­дования.

Шлюзы могут отличаться предусмотренными средствами управления. Данные средст­ва управления имеют своей функцией маршрутизацию вызовов между шлюзами и перекоди­ровку телефонных номеров в IP-адреса. Такими средствами оснащаются почти все шлюзы. Они конструктивно могут быть интегрированы со шлюзом или представлять собой отдель­ный мультимедийный менеджер конференций или многоголосовый менеджер доступа. Од­ним из решений является использование единого пакета, включающего в себя средства бил­линга, маршрутизации вызовов и сетевого администрирования. Примером является шлюз компании Clarent (Clarent Carrier Gateway), взаимодействующий с пакетом Clarent Command Center, а также пакет Telephony Packet Network компании Northern Telecom Ltd. (Nortel).

Возможность установки различных алгоритмов кодирования речи

На показатели качества передаваемого голоса по IP-сети существенно влияет схема кодирования, используемая в шлюзе VoIP при сжатии голосовой информации. Наиболее рас­пространена схема, обеспечивающая наибольшую степень сжатия информации и соответст­вующая спецификации G.723.1 (до 5,3 кбит/с). Применяются и другие схемы - G.729a, G.711, G.726, G.728. При этом чрезвычайно важной является оснащение шлюза дополнительной установкой используемой схемы сжатия голоса. Для различных задач и при разных условиях владелец имеет возможность определить для работы шлюза тот или иной алгоритм кодиро­вания. Такие шлюзы имеют многие компании: Lucent Technologies Inc. (Packetstar IP Gateway 1000), Hypercom Corp. (серия Integrated Enterprise Network), Memotec Communications Inc. (CX950 Access Switch), Netrix Corp. (сетевые станции Network Exchange 2201, 2210), Vocaltec Communications Ltd. (Vocaltec Telephony Gateway).

Важными критериями при оценке характеристик шлюзов является возможно большое разнообразие телефонных интерфейсов, поддерживаемых IP-шлюзом (El, PRI, BRI) и анало­гового в частности, а также поддержка основных типов телефонной сигнализации: CAS, DTMF, PRI и ОКС №7. Существенную роль играет поддержка оборудованием механизмов безопасности в соответствии с Рекомендацией Н.235.

Транспортные архитектуры

Диапазон транспортных архитектур, с которыми работают современные шлюзы, дос­таточно широк: выделенные линии, ISDN, Frame Relay, ATM, Ethernet.

Шлюзы, поддерживающие передачу речи через Frame Relay, производят компании 3COM (Pathbuilder S200 Voice Access Switch), Cisco (серия 2600, 3600), Motorola (Vanguard 6560/6520), Newbridge Networks Corp. (MainStreetXpress 36100 VoIP Gateway) и другие. Ре­жим ATM поддерживают шлюзы, выпускаемые фирмами Lucent Technologies (Packetstar IP Gateway 1000), Cisco (серия 2600, 3600), Ascend Communications (MultiVoice Gateway), Mo­torola Vanguard 6560/6520 Multiservice Access Device и другие.

Масштабируемость

Важной характеристикой шлюза является его масштабируемость, что обеспечивается модульным построением оборудования. На первом этапе развертывания сети IP-телефонии возможно использование неполного ресурса имеющихся портов при постепенном дальней­шем увеличении числа задействованных голосовых портов. При этом число портов соответ­ствует количеству одновременных вызовов, которые может сделать шлюз, поскольку каждый ее порт оснащен собственным цифровым сигнальным процессором (DSP - Digital Signal Processor) для оцифровки голосовых сигналов.

Обеспечение факс-связью

Подавляющее большинство производимых шлюзов имеют возможность обеспечивать факсимильную связь на базе протокола IP. Она опирается на два основных стандарта, пред­ложенных МСЭ-Т. Стандарт Т.37 сводит передачу факсов к доставке с промежуточным хра­нением, так как изображения факсов передаются в виде вложений электронной почты. Бла­годаря Т.37 факс-аппараты и факс-серверы на базе IP различных поставщиков могут взаимо­действовать друг с другом так же согласованно, как и традиционные факсы. Еще один стан­дарт Т.38 описывает передачу факсов в реальном времени либо посредством имитации со­единения с факс-аппаратом, либо с помощью метода модуляции под названием FaxRelay. Т.38 может использоваться для реализации функциональности, более схожей с традиционной факсимильной связью, например для немедленного подтверждения.

Совместимость со стандартом Н.323

Базовым протоколом для работы IP-оборудования подавляющим большинством про­изводителей был принят протокол, описанный МСЭ-Т в рекомендации H.323v2, стандарти­зирующей мультимедийную связь в сетях с коммутацией пакетов.

Пользователи мультимедийных персональных компьютеров с программным обеспече­нием Н.323 могут подключиться к такой системе шлюзов. Вызовы при это м могут быть на­правлены на поддерживающие Н.323 шлюзы других производителей. В результате данная

Система будет обеспечивать интеграцию речи, видео и данных в реальном времени для при­ложений по организации совместной работы в рабочих группах, например Microsoft NetMeeting.

Рис. 3.3. Положение шлюза в сети IP-телефонии

Стандарты, отличные от Н.323, используют в своей работе шлюзы СХ950 Access Switch компании Memotec Comminications Inc., F-50 IP и F-200 IP компании Neura Communications Inc., VIP Gateway от Nortel Networks, сетевые станции Network Exchange 2201/2210 фирмы Netrix Corp.

Наличие механизмов резервирования ресурсов

Поддержка какой-либо схемы приоритезации (протокол резервирования RSVP или байт дифференциации услуг - DS byte) для осуществления возможности выбора приоритета между передаваемой речью или данными является важной характеристикой шлюза. При этом протокол RSVP позволяет маршрутизаторам придерживать часть полосы пропускания для организации голосового трафика. У шлюзов IPT (Ericsson Inc.), Netblazer 8500 (Digi International), Packetstar IP Gateway 1000 (Lucent Technologies Inc.), Vocaltec Telephony Gateway (Vocaltec Communications Ltd.), Webphone Gateway Exchange (Netspeak Corp.) эта возможность отсутствует.

Примерами MCU первого типа являются - Encounter Netserver l.2.1 фирмы VideoServer, MeetingPoint 4.0 фирмы White Pine Software, PictureTel330 NetConference Multipoint Video Server фирмы PictureTel.

Продукты MultiMedia Communications Exchange (ММСХ) компании Lucent Technolo­gies и MCU-323 фирмы RADVision представляют собой устройства второго типа. Такие сис­темы, будучи однажды сконфигурированными, могут круглосуточно работать в коммутаци­онных шкафах и управляться дистанционно. ММСХ компании Lucent представляет собой универсальную коммуникационную систему, поддерживающую любые Н.323-совместимые устройства и IP-телефоны.