Technologia VoIP Podstawy i standardy Paweł Brzeziński IV rok ASiSK, nr indeksu 5686 PWSZ Elbląg Elbląg 2008 r.
Przeglądając źródła na temat Voice over IP, natknąłem się na dwie daty, kaŝda z nich wiąŝe się z początkiem VoIP. Pierwsza to 1995 rok, kiedy to firma VocalTec wypuściła na rynek swój pierwszy projekt VoIP. Drugą datą jest rok 1996, kiedy to na rynku pojawiła się pierwsza brama VoIP i najczęściej to ta data jest uznawana za początek telefonii internetowej. VoIP (ang. Voice over Internet Protocol) - technologia umoŝliwiająca przesyłanie dźwięków mowy za pomocą łączy internetowych lub dedykowanych sieci wykorzystujących protokół IP, popularnie nazywana telefonią internetową. 1. Tak najprościej moŝna opisać technologię VoIP, która obecnie z dnia na dzień rozwija się w błyskawicznym tempie, dzięki ogólnemu wzrostowi informatyzacji Ŝycia codziennego. Na poniŝszym rysunku przedstawiony jest schemat, w jaki sposób dane są przenoszone za pośrednictwem protokołu IP w telefonii internetowej. źródło: http://astrocom.pl/technologie.html PowyŜszy schemat opisuje to, w jaki sposób działa VoIP. Telefonia internetowa polega na przetworzeniu sygnału analogowego na ciąg 0 i 1, skompresowaniu go do odpowiedniej wielkości, a następnie podziale na pakiety po 20 bajtów. Tak wygląda procedura po stronie nadawcy, natomiast po stronie odbiorcy proces jest odwrotny. Połączenia VoIP pozwalają na realizację połączeń głosowych z pominięciem tradycyjnych dostawców telefonicznych oraz znacznym zredukowaniu kosztów w zaleŝności od odległości pomiędzy dwoma rozmówcami. Jednak, jeŝeli mówimy o VoIP, naleŝy teŝ wspomnieć o problemach występujących w tej technologii. Mimo rozwoju Internetu nadal największym problemem, z jakim przychodzi nam się zmierzyć, jest jakość połączenia. Obecnie struktura Internetu często nie zapewnia nam minimalnego stałego przesyłu danych, czyli QoS (ang. Quality of Service), który jest nam potrzebny do przeprowadzenia rozmowy w idealnej jakości. W przypadku, kiedy 1 http://pl.wikipedia.org/wiki/voip/ 2
połączenie jest zbyt wolne, występują zniekształcenia dźwięku, mechaniczne brzmienie oraz urywanie wyrazów. Najczęstsze metody, jakie się stosuje w celu rozwiązania tych problemów to zaawansowane metody kompresji mowy. Mówiąc o VoIP myślimy ogólnie o technologii, która pozwala nam rozmawiać za pomocą sieci lokalnej czy teŝ Internetu. Jednak cała technologia działa dzięki zastosowaniu odpowiednich standardów. W pracy tej chciałbym przybliŝyć dwa podstawowe standardy VoIP, które w obecnej chwili są wiodącymi na rynku telefonii internetowej: - H.323 - SIP Pierwszy z nich to szeroko stosowany juŝ od roku 1996 H.323 standard ten słuŝy do przesyłania dźwięku, obrazu i wiadomości tekstowych. Stworzony z myślą o prowadzeniu wideokonferencji. Do głównych składowych tego protokołu wchodzą: terminale bramy jednostki kontrolne MCU (ang. Multipoint Control Unit) straŝnicy Terminal - to nic innego jak stacja końcowa (np. telefon IP, komputer PC wyposaŝony w odpowiednie oprogramowanie) posiadająca odpowiednie kodeki audio, pozwalające na przeprowadzenie rozmowy za pomocą protokołu IP. Opcjonalnie moŝe być wyposaŝona równieŝ w kodeki video, które umoŝliwiają przeprowadzenie wideokonferencji. Brama- słuŝy do łączenia dwóch zupełnie niezaleŝnych typów sieci, np. połączenia sieci IP wykorzystującej standard H.323 z siecią PSTN (ang. Public Switched Telephone Network) lub SIP. Brama odpowiedzialna jest równieŝ za nawiązanie oraz rozłączenie połączeń w obydwu łączonych ze sobą sieciach. 3
MCU czyli jednostki sterujące stosowane są opcjonalnie w sieciach wykorzystujących standard H.323. Ich głównym zadaniem jest prowadzenie obsługi połączeń konferencyjnych, w których udział biorą przynajmniej 3 punkty końcowe. StraŜnicy są to hosty w sieci, które są bezpośrednio odpowiedzialne za monitorowanie zgłoszeń wewnątrz strefy. Zakres działania straŝnika nazywa się strefą (ang. zone). W skład takiej strefy wchodzą terminale, bramki i MCU (ang. Multipoint Control Unit). Standard H.323, dzieli właśnie konkretną sieć na takie strefy. JeŜeli straŝnik jest obecny w strefie, to nadzoruje przebieg wszystkich prowadzonych w niej rozmów. W jednej strefie moŝe działać tylko jeden straŝnik i na kaŝdego straŝnika moŝe przypadać tylko jedna strefa. 2. Do podstawowych zadań straŝnika naleŝy: kontrola dostępowego pasma, rutowanie zgłoszeń, przyjmowanie, odrzucanie zgłoszeń od terminali w strefie i autoryzacja uŝytkowników. Drugim standardem, który opisze poniŝej jest SIP (ang. Session Initiation Protocol) czyli protokół inicjowania połączenia pomiędzy jednym lub wieloma klientami w sieci. Obecnie protokół ten wypiera z rynku wyŝej opisany H.323. W skład standardu SIP wchodzą takie elementy jak: - terminale (user agent servers) - serwery proxy (proxy servers) - serwery przekierowań (redirect servers). Terminale oprogramowanie końcowe systemu uŝytkownika. W skład terminalu moŝe wejść klient agenta uŝytkownika, który odpowiedzialny jest za wywoływanie Ŝądań standardu SIP np. zainicjonowanie połączenia. Drugim elementem terminala moŝe być serwer agenta uŝytkownika, który pośredniczy w kontakcie pomiędzy innymi serwerami, jest przedstawicielem klienta uŝytkownika w sieci. Natomiast ( )agent uŝytkownika rezyduje w wybranym urządzeniu uczestnika sesji, moŝe to być oprogramowanie komputera PC, system operacyjny osadzony w telefonie komórkowym, system operacyjny palmtopa lub oprogramowanie firmware telefonu IP. 3 2 Theodore Wallingford Switching to VoIP O`Reilly, 2005 r., ISBN: 9780596008680 str. 137. 3 http://www.networld.pl/artykuly/28243.html 4
Serwer proxy pośredniczy w komunikacji pomiędzy terminalami w sieci. Przez serwer przechodzi zapytanie o miejsce pobytu terminala w sieci. Serwer taki nawiązuje połączenie z kolejnym serwerem, pośredniczy w wymianie danych. Serwer przekierowań nie pośredniczy w komunikacji pomiędzy terminalami. Po zapytaniu klienta zwraca mu adres kolejnego serwera i nie pośredniczy w przekazywaniu danych. W standardzie SIP wyróŝniamy kilka rodzajów metod wywołania i odpowiedzi na te metody. PoniŜej przedstawiłem 6 podstawowych metod, które stosuje się w SIP: - INVITE metoda słuŝąca do rozpoczęcia sesji - ACK metoda stosowana w celach informacyjnych. Informuje dzwoniącego, Ŝe metoda Invite zakończyło się powodzeniem - BYE - metoda pojawia się w chwili, kiedy jeden z uŝytkowników zakończył połączenie - CANCEL stosowane w chwili, kiedy jedna próba próbuje wyprzedzić poprzednie prośby - OPTIONS metoda stosowana w chwili, kiedy chcemy uzyskać informację o moŝliwościach uŝytkownika SIP (np. rodzaje stosowanych kodeków) - REGISTER metoda informacyjna, przekazuje informację, na których zakończeniach osiągalny jest uŝytkownik. Podsumowując, telefonia internetowa nie jest jeszcze liderem na rynku komunikacyjnym, jednak przy obecnej prędkości rozwoju rozwiązań technologicznych oraz znaczącym obniŝeniu cen sprzętu związanego z VoIP moŝemy być pewni, Ŝe tak się stanie. 5