Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

Если пользователь уверен, что администрация магистральной се-ти даже при нулевом значении CIR обеспечит ему необходимую про-пускную способность, то он может не слишком заботиться о регулиро-вании потока информации, передаваемой его устройством доступа. В противном случае пользователь должен удостовериться, что меха-низмы защиты от перегрузки (а значит, и от потери данных), реализо-ванные в используемом им устройстве доступа к сети, являются эф-фективными [22].

Рассмотренные в главе технологии постоянно развиваются. Кажу-щиеся сегодня перспективными технологии завтра таковыми не бу-дут. Таким образом, только постоянный анализ развития сетевых тех-нологий позволит правильно выбрать наиболее удачную, отвечаю-щую конкретным требованиям пользователя.

13.7. Телефонная связь по компьютерным сетям

Телефонная связь предназначена для передачи человеческой ре-чи. Для этого речь, генерирующая звуки или колебания воздуха, предварительно преобразуется в непрерывные электрические сигна-лы, называемыми аналоговыми. Эти сигналы могут передавать не-прерывно по линии связи (аналоговая коммутация) или предвари-тельно аналоговый речевой сигнал преобразуется в цифровой бито-вый поток, и уже он передается по линии связи (цифровая коммута-ция). В компьютерных сетях передача цифровой информации осуще-ствляется отдельными блоками данных или пакетами. Поэтому для передачи по компьютерной сети необходимо привести ее к виду, удобному для такой передачи. Сначала выполняется преобразование звуковых колебаний в электрические импульсы, а затем - в цифровую форму при помощи аналого-цифрового преобразователя. К цифрово-му сигналу можно применить различные виды компрессии, и после этого выполнить разбиение этой информации на пакеты с целью их дальнейшей передачи по сети. Разбиение на пакеты и передача осу-ществляется при помощи специальных протоколов. Наиболее широко применяемым является набор протоколов, состоящий из протокола управления передачей и межсетевого протокола TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Протокол IP обеспечивает доставку данных в виде пакетов, снабженных IP-адресом. Он разбивает ин-формацию на пакеты одинакового объема, управлять которыми на-много легче. Протокол TCP обеспечивает доставку пакетов по назна-чению и прием их в том порядке, в котором происходила отправка.

Восприятие речи человеком очень чувствительно к задержкам, причем как к ее величине, так и колебаниям. Для телефонной связи задержка не должна превышать 150 мс при работе по наземным ли-ниям связи и 250 мс при использовании спутниковых каналов. В те-лефонной сети, где используются физические соединения, это требо-вание обеспечивается относительно легко за счет систем передачи. В компьютерных сетях выполнить эти требования сложнее, поскольку параметры задержки зависят от быстродействия, загруженности сети и от скорости обработки пакетов. Передача информации осуществля-ется не в реальном масштабе времени, т.е. возможны значительные задержки доставки информации и эти задержки не постоянны. Поэто-му до недавнего времени пакетный режим переноса был неприемлем для телефонной связи и обмена речевой информацией. Однако но-вые технологии передачи информации пакетами обеспечивают дос-таточно большие скорости передачи и, следовательно, малую за-держку информации. Существующее сегодня оборудование для сетей АМТ обеспечивает обмен данными со скоростью до 155 Мбит/с по волоконно-оптическому кабелю. Поэтому становится возможным применение пакетной коммутации для телефонной связи или передачи в реальном масштабе времени.

Телефонная связь в локальной сети. Телефонную связь, реализованную на базе протокола TCP/IP, называют IP-теле-фонией, реализацию IP-телефонии в локальной компьютерной се-ти - LAN-телефонией. Цель LAN-телефонии заключается в органи-зации телефонной связи внутри предприятия, оснащенного такой сетью. Эта технология позволяет осуществлять передачу речи с помощью IP-протокола, не нуждаясь в традиционной телефонной инфраструктуре. Благодаря этому корпоративная сеть, которая ра-нее строилась на базе ведомственных АТС, может передать свои функции локальной компьютерной сети предприятия.

В качестве терминального оборудования LAN-телефонии могут использоваться Ethernet-телефоны, телефонные шлюзы и обычные ПК с подключенными звуковой картой, наушниками и микрофоном. Все терминальные устройства могут участвовать в сеансе связи од-новременно при условии соблюдения для них стандарта Н.323, рег ламентирующего совместимость устройств LAN-телефонии. Ethernet-телефон по внешнему виду напоминает обычный телефонный аппа-рат, у которого вместо разъема RJ11, предназначенного для подклю-чения стандартного телефонного кабеля, имеется разъем ВМС для подключения к LAN на базе коаксиального кабеля при разъеме RJ45 для подключения к сети на базе витой пары. В Ethernet-телефоне, как и в обычном телефонном аппарате, выполняется преобразование звукового колебания в электрические сигналы, а затем АЦП, разбити-ем оцифрованной речевой информации на пакеты и их передача. Ес-ли ПК выступает в роли абонентского терминала, он должен иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение. Аппарат-ная часть - это сетевая и звуковая платы, наушники и микрофон. Про-граммная часть - программа, поддерживающая телефонную связь посредством IP-сети и протокол Н.323.

Телефонный шлюз - это устройство, осуществляющее обмен ре-чевыми сообщениями между LAN и стандартной телефонной сетью PSTN. В шлюзе речевая информация, передающаяся по LAN, извле-кается из пакетов, декодируется и приводится к виду, используемого в телефонной сети. Подключаемое к шлюзу оборудование может быть аналоговым или цифровым. При подключении к шлюзу стан-дартных аналоговых телефонных аппаратов (шлюз с портом FXS) шлюз эмулирует для этих аппаратов стандартные сигналы АТС. При подключении аналоговой телефонной станции (шлюз с порта FXO) шлюз эмулирует работу обычного абонентского терминала. К шлюзу может быть подключена АТС через цифровую линию связи, поддерживающую до 30 телефонных соединений одновременно.

Рис. 13.19. Структурная схема LAN-телефонии

Главным управляющим устройством LAN-телефонии (рис. 13.19) яв-ляется компьютер с серверной программой, называемой гейткипером или администратором вызовов. В задачи такой системы входит со-поставление телефонного номера абонента с текущим IP-адресом его терминала, а также предоставлении возможных услуг - переадреса-ции, определение номера вызывающего абонента, удержание соеди-нения и т.д. Важной компонентой сети LAN-телефонии является DHCP-сервер. В его функции входит автоматическая конфигурация протокола TCP/IP для новых устройств, подключенных к локальной сети, т.е. присвоение им IP-адресов, адреса шлюза и остальных па-раметров, необходимых для функционирования сети. Это позволяет подключить Ethernet-телефон в любое свободное гнездо в произ-вольном месте локальной сети и тут же вызывать с него или прини-мать вызовы. Для каждого телефона существует идентификатор, по которому «гейткипер» находит его в сети, несмотря на возможные изменения IP-адреса. Это удобно для служащих, меняющих свое ра-бочее место в течение рабочего дня.

Процесс установления соединения происходит следующим образом. Когда на терминале (телефоне или компьютере) набирается но-мер вызываемого абонента, терминал обращается по сети к гейтки-перу. Тот в свою очередь идентифицирует вызывающего абонента по его IP-адресу и паролю в своей базе данных. Если доступ к требуе-мому номеру разрешен с этого терминала, то гейткипер определяет IP-адрес вызываемого абонента и направляет ему вызов. Если же вызов адресован абоненту стандартной телефонной сети, то он на-правляется на соответствующий телефонный шлюз. После установ-ления связи с терминалом или шлюзом, гейткипер не участвует в об-мене речевой информацией между терминалами, но в это время он ведет журнал учета вызовов и прочих событий. При разрыве соеди-нения фиксируется длительность разговора.

Пропускная способность LAN с точки зрения телефонной нагрузки (число одновременных разговоров) определяется шириной переда-ваемого спектра одного голосового соединения и скоростью передачи данных в сети. Преобразование речи методом ИКМ требует скорости передачи 64 Кбит/с. Однако применение компрессии стандарта G.723.1 ACELP снижает это требование до значения 5,3 Кбит/с. Тогда, например, в 10-мегобитной сети Ethernet, даже с учетом того, что фактическая скорость передачи данных не более 5 Мбит/с (из-за коллизий), можно поддержать до 65 или 400 телефонных разговоров од-новременно, 65 - при использовании кодека ИКМ стандарта G.711, а 400 при использовании кодека и компрессии стандарта G.723.1 ACELP. На LAN со скоростью 100 Мбит/с реально установление соответственно 650 и 4000 одновременных разговоров.

Если сеть предприятия подключена к Интернету, то появляется возможность использовать ее для соединений на дальнее расстояние через глобальную IP-сеть. Для этого собеседник должен быть под-ключен к IP-телефонии. Он может быть и с обычным телефоном, если поблизости от него функционирует шлюз, совместимость со стандар-том Н.323, который имеет выход на городскую телефонную сеть.

Глобальная связь в глобальной сети Интернет. Региональные и глобальные компьютерные сети, предназначенные в основном для передачи данных, уже начинают использоваться для передачи речи. Наиболее привлекательна с этой точки зрения глобальная компью-терная сеть Интернет, представляющая собой совокупность локаль-ных сетей и хост-компьютеров, связанных между собой спутниковыми и радиоканалами, обычными телефонными сетями и ISDN. Их объе-диняет то, что все они используют стандартный комплекс протоколов Интернет TCP/IP.

Вначале телефонные компании и производители телекоммуни-кационного оборудования скептически относились к инициативе пе-редачи речи по Интернету. Но согласно прогнозам некоторых иссле-довательских фирм в ближайшее время на Интернет-телефонию бу-дет приходиться до 40 % рынка международных телефонных перего-воров. Интернет-телефонию называют IP-телефонией по названию протокола, используемого в Интернету.

В компьютерной сети Интернет, для того чтобы осуществить связь (рис. 13.20), пользователи двух компьютеров должны соединиться со своим провайдером, запустить программное обеспечение, например Internet Phone (Интернет-Телефон), и найти необходимого абонента в списке активных пользователей, также использующих эту програм-му.

Рис. 13.20. Связь двух компьютеров сети

Оба компьютера должны быть включены и на них загружено оди-наковое ПО. Конечно, такую передачу речи нельзя назвать в полной мере телефонной связью. Это связь между абонентами Интернета, обладающими компьютерами. Распространению технологии теле-фонной связи по компьютерным сетям может способствовать воз-можность разговаривать пользователям, имеющим в своем распоря-жении не только компьютеры, но и обычные телефоны. Для этого принимаются специальные шлюзы, реализующие связь Интернета и телефонных сетей (рис. 13.21).

Функция шлюза - это компрессия, аналого-цифровое преобразо-вание сигнала и разбиение его на IP-пакеты, а также выполнение об-ратного процесса. Шлюзы подключаются с одной стороны к телефон-ной сети, а с другой - к Интернету. При вызове с телефона на компь-ютер вызов передается через телефонную сеть на шлюз. Затем шлюз посылает вызов компьютеру, сжимая и упаковывая телефонный сиг-нал в пакеты для передачи по IP-сети. Если на обоих концах линии установлены телефоны, то речевой сигнал первого абонента посыла-ется по телефонной сети на ближайший шлюз, где разбивается на IP-пакеты, а затем передается по Интернету на второй шлюз, ближай-ший ко второму абоненту. Этот шлюз принимает пакеты, восстанав-ливает из них исходный сигнал и посылает его по телефонной сети вызываемому абоненту.