Internetová telefonie nová dimenze komunikací

Internetová a intranetová telefonie přinášejí novou dimenzi komunikací, která umožňuje zavádět nové typy doplňko...


Internetová a intranetová telefonie přinášejí novou dimenzi komunikací, která
umožňuje zavádět nové typy doplňkových služeb. Podle renomovaných studií bude
kolem roku 2005 velká část datového a telekomunikačního provozu přenášena
prostřednictvím IP. K bouřlivému rozvoji internetové a intranetové telefonie v
ČR dojde těsně po pádu monopolu hlasových služeb Českého Telecomu, který zatím
nutí provozovatele datových sítí nabízet VoIP privátním zákazníkům. My se
horkému tématu internetové telefonie věnujeme v následujícím Tématu
technologické části Computerworldu.

Kolik je vlastně telefonů
Stav celosvětové telekomunikační infrastruktury se dá charakterizovat několika
základními ukazateli:
kvantitativní ukazatel, tj. počet účastníků dané sítě, vztažený na počet
obyvatel,
kvalitativní ukazatel, tj. stupeň digitalizace nebo stupeň technického
provedení sítě.
V současné době se nejvíce rozvíjí pevná telefonní infrastruktura (síť), v níž
je ve světě instalována asi miliarda přípojek. To znamená, že na 100 lidí
připadá průměrně 18 přípojek (pp). Tato hustota je velice nerovnoměrně
rozdělená a je závislá na stupni vyspělosti jednotlivých států a regionů. Mezi
rozvinuté oblasti patří Severní Amerika, kde připadá na 100 obyvatel více jak
100 pp. V České republice se v současné době hodnota přibližuje ke 40 pp na 100
obyvatel, což je tedy nad úrovní celosvětového průměru. Průměr rozvinutých
evropských zemí je ale 60 pp na 100 obyvatel. V tomto směru máme ještě co
dohánět.
Účastnické přípojky zůstávají z 95 % analogové. Jsou realizovány dvoudrátovým
měděným vedením. Je to způsobeno tím, že tyto účastnické přípojky tvoří
největší investiční zátěž provozovatelů. V současné době nové komunikační
technologie umožňují využití těchto účastnických vedení v rámci úzkopásmových
(ISDN) a širokopásmových (ADSL) služeb.

Telefonování po datové síti
Hustota telefonů v pevné síti bude nadále stoupat, především v méně vyspělých
zemích s okolo 10 pp (přípojkami) na 100 obyvatel. V rozvinutých zemích Evropy
se předpokládá stav nasycení (70 pp/100) kolem roku 2005. Telefonizace pevné
infrastruktury má dnes vážné konkurenty, kteří se rozvíjejí mnohem rychleji a
svým charakterem (progresivnějším technickým řešením, objemem provozu) zásadně
ovlivňují dosavadní trend telefonizace.
Jsou to především mobilní telefony, jejichž počet v posledních letech mimořádně
vzrostl (v ČR 20 terminálů na 100 obyvatel s prudkou vzestupnou tendencí) a
dále přípojky Internetu, které většinou využívají telefonní síť jako
přístupovou. Počet přípojek Internetu je v porovnání se světovým rozvojem
relativně malý, ale lze očekávat, že vlivem liberalizace českého
telekomunikačního trhu dojde ke snížení provozních tarifů a tím pádem k většímu
rozmachu Internetu.
Stávající telekomunikační sítě jsou většinou plně digitalizované s přepojováním
64Kb/s okruhů a přenosovou páteřní (backbone) sítí SDH (např. Český Telecom).
Tato síť poskytuje uživatelům služby typu ISDN (Euro-ISDN) a služby
inteligentních sítí (IN). Větší rozvoj IN služeb nastane po liberalizaci
telekomunikačních sítí při zavedení služeb typu přenositelnost účastnického
čísla a jejich význam poroste se zavedením tzv. virtuálních podnikových sítí
(VPN) pro pobočkové ústředny a sítě.
Internetová a intranetová telefonie
Internet byl dlouhou dobu považován za zcela nevhodný pro jakýkoliv druh
komunikace v reálném čase, do kterého nutně patří i přenos digitalizovaného
hlasu (obrazu). Důvodem byla skutečnost, že Internet od začátku fungoval a
funguje na principu přepojování paketů (datagramů). Nikde přitom není zaručeno,
jak dlouho se paket v mezilehlých uzlech zdrží, a dokonce nejde zaručit ani to,
jak pravidelně budou doručovány jednotlivé pakety. A teď si představte ty
důsledky na přenos hlasu (obrazu).
V současné době Internet nedokáže zaručit dostatečně rychlý a pravidelný přenos
vždy a za všech okolností, ale dokáže jej zajistit ve většině případů především
díky novým protokolům a technologiím zpracování paketů, které dávají přednost
hlasovým paketům před ostatními. Přenosová kapacita Internetu má neustále
vzestupnou tendenci, a tím se zvětšuje pravděpodobnost včasného doručení
hlasových paketů k cíli. To znamená, že přenos hlasu po Internetu začíná mít
smysl.
Jiná situace je v privátních sítích intranetového typu, kde provozovatelé mohou
pružněji ovlivňovat propustnost sítě a mohou implementovat progresivnější
technologie, které umožňují garantovat kvalitu služby (QoS).
Rozdílů mezi směrováním hlasu v telekomunikačních sítích a hlasu v datových
sítí je několik. V telekomunikačních sítích:
Uživatelé jsou vybaveni telefonem.
Všechny telefony mají analogovou nebo digitální linku.
Všechna zařízení mají své číslo, které je identifikuje.
Všechna zařízení mohou být současně v telefonním provozu.
Výběr spojovací trasy je založen na statickém směrování podle nejnižší ceny.
V datových sítích:
Uživatelé jsou vybaveni počítačem a páteřní síť je tvořena směrovači.
Všechna zařízení mají přidělené přenosové pásmo.
Všechna zařízení mají IP adresu.
Všechna zařízení využívají přidělené pásmo.
Výběr přenosové trasy je založen na dynamickém směrování.
Páteřní přenosové technologie
Nová éra internetové a intranetové telefonie vychází z páteřních přenosových
technologií. Mezi nejrozšířenější páteřní datové technologie patří:
Frame Relay
přenos rámců s garantováním kvality služby
podpora virtuálních okruhů typu PVC (permanentní okruhy) a SVC (dynamicky
vytvářené okruhy prostřednictvím signalizačních protokolů)
přenosová rychlost rámců je od 64 Kb/s až do 2 048 Kb/s
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
technologie, ve které jsou sloučeny výhody datových a telekomunikačních sítí
přenos buněk s konstantní velikostí (53 bytů) a s garantováním kvality služby
podpora virtuálních okruhů typu PVC (permanentní okruhy) a SVC (dynamicky
vytvářené okruhy prostřednictvím signalizačních protokolů)
rychlost přenosu buněk je závislá na přenosovém prostředí (od jednotek Mb/s až
po jednotky Gb/s)
IP (Internet Protokol)
nejrozšířenější protokol v Internetu a v intranetových sítích
v současné době používána verze číslo 4 (IPv4) a je již standardizovaná verze
číslo 6 (IPv6 podpora bezpečnosti a kvality služeb), která je zatím ověřovaná
především v univerzitních sítích a přechod na tuto verzi je předpokládán kolem
roku 2005
běžně není síťovými prvky podporovaná kvalita služby, v současné době celá řada
výrobců nabízí firemní řešení pro garantování kvality služby, tato řešení jsou
především uplatňována v privátních sítích (intranetech)
Přenos hlasu dále dělíme podle přenosového prostředí na:
Voice over Frame Relay (VoFR)
Voice over ATM (VoATM)
Voice over IP (VoIP) nejvíce rozšířené u uživatelů Internetu a intranetů
Přenos hlasu v datových sítích je spojení s aplikací kompresních metod na hlas.
Tyto metody umožňují značně snížit přenosovou šířku pásma. V klasických
telekomunikacích je vyžadován přenosový kanál 64 Kb/s, který je garantován po
celou dobu spojení. Tento přenosový kanál je vůči redundanci (nadbytečnosti)
hlasu neefektivně využit ve vztahu k datovým sítím. Samotná skutečnost, že hlas
je redundantní, nám umožňuje aplikaci ztrátových a bezeztrátových kompresí. Z
historického hlediska první aplikace komprese hlasu byly použity ve vojenských
technologiích. V posledních deseti letech jsou tyto technologie úspěšně
komerčně implementovány v celé řadě komunikačních systémů (GSM, IRIDIUM, VoFR,
VoATM, VoIP atd.). Z hlediska interoperability (slučitelnosti) jednotlivých
systémů od různých výrobců jsou definovány standardy např. podle norem ITU-T.
Přenos hlasu v praxi
Většina komerčních uživatelů se v současné době setkává s internetovou
(intranetovou) telefonií v následující podobě:
Uživatelé využívají internetovou telefonii v rámci telekomunikačních služeb
nabízených operátory telekomunikačních sítí (RadioMobil, EuroTel...). Jedná se
o služby typu Internet Call, kdy uživatelé při mezistátních hovorech využívají
přenos hlasu prostřednictvím Internetu (nižší tarif). Kvalita hovoru je do
jisté míry garantovaná vyčleněním přenosového pásma jednotlivých operátorů do
zahraničí. V tomto případě musejí poskytovatelé těchto služeb aplikovat
technologii, která umožňuje zpracovat hlas a meziústřednovou signalizaci
(veřejní operátoři používají signalizaci typu SS 7). Na Internet a intranet se
díváme pouze jako na přenosové prostředí.
Uživatelé privátních sítí využívají intranetovou telefonii v rámci sítí LAN
(lokální sítě), ale především v sítích WAN (rozlehlé sítě). Tímto způsobem lze
snížit investiční náklady na provoz hlasových služeb a technologií.
Největší skupinou jsou uživatelé Internetu, kteří mohou prostřednictvím
hardwarového (zvuková karta, mikrofon, síťová karta nebo modem) a softwarového
(Microsoft NetMeeting...) vybavení svých osobních počítačů realizovat
internetovou telefonii a to mezi počítači nebo mezi počítačem a jiným
telekomunikačním zařízením prostřednictvím brány H.323. Zatím většině uživatelů
Internetu není garantována kvalita služby. To znamená, že kvalita hlasu je
závislá na okamžité propustnosti Internetu (proměnné zpoždění hlasových paketů
degraduje srozumitelnost řeči).
Voice over IP
VoIP umožňuje aplikaci IP telefonie, kde IP telefonie definuje všechny
komponenty požadované pro realizaci hlasových služeb v rámci IP infrastruktury.
Toto představuje další krok ve vývoji dnešních hlasových sítí založených na
technologii přepínání okruhů k čistě multifunkční infrastruktuře. IP telefonie
má potenciál pro několikanásobné zvýšení funkčnosti. To umožňuje vznik novým
aplikacím, které by nemohly existovat na stávajících telefonních technologiích.
Voice over IP můžeme rozdělit na 2 podskupiny:
IP telefonie jedná se o vybudování sítí většinou privátních (intranetů), které
na rozdíl od Internetu umožňují plné nahrazení stávajících telefonních
technologií. Uplatnění se právě nachází v obchodní sféře firmy a společnosti
začínají v rámci snížení a ochrany investic využívat IP telefonii v páteřních
sítích. To znamená, že pobočky a dceřiné provozy jednotlivých firem budou
propojovány prostřednictvím IP telefonie. To umožňuje i malým firmám vlastnit
privátní telefonní síť.
Voice over Internet jedná se o obecný přenos hlasového volání přes veřejný
Internet, který je v současné době převážně využíván pro přenosu dat typu WWW
stránek, souborů prostřednictvím FTP, k jednosměrné distribuci audia apod.
Zatím má podstatnou nevýhodu v tom, že kvalita hlasového spojení nemůže být
garantována, protože kvalita přenosu je velmi proměnlivá.
Přenos ve většině případů komprimovaného hlasu je realizován prostřednictvím
jednotek UDP (User Datagram Protocol), které jsou vkládány za záhlaví IP
datagramu. Protože UDP představuje nespolehlivý přenos dat, je pro správné
pořadí doručení UDP datagramů použit RTP (Real-time Transport Protocol)
protokol, který se zakládá na synchronizaci časového přenosu a zjišťuje ztráty
nebo nesprávnost pořadí dat.
V počítačových sítích jsou VoIP pakety přenášeny prostřednictvím linkových
protokolů. Tyto protokoly zajišťují spolehlivý přenos dat po přenosových
trasách (médiích). Každý linkový protokol přidává k protokolům vyšších vrstev
redundantní data (záhlaví, řídicí pole, zabezpečení atd.), která zvyšují nároky
na propustnost sítí nutná větší šířka přenosového pásma.
Většina uživatelů se setkává s protokolem Ethernet v rámci počítačových sítí
LAN (10 Mb/s Ethernet, 100 Mb/s Fast Ethernet) a PPP (Point to Point Protocol)
protokolem, který je používán na dvoubodových spojích. Šířka pásma, kterou
zabírá VoIP na ethernetových sítích, nemá zásadní vliv na propustnost těchto
sítí vůči jiným datovým přenosům. Problémy nastávají v připojení uživatelů do
datových sítí prostřednictvím modemů provozovaných po analogových telefonních
linkách.
V tomto případě je VoIP paket zapouzdřen do PPP protokolu a modem musí mít
spojení aspoň 28,8 Kb/s podle doporučení V.34. V tomto případě není vhodné
provozovat souběžně s přenosem hlasu jiné datové přenosy. V současné době jsou
dostupné modemy podle přepracovaného doporučení V.34 (33,6 Kb/s) a V.90
(asymetrický přenos k uživateli 56 Kb/s a od uživatele 33,6 Kb/s podle V.34),
které poskytují uživatelům vyšší propustnost.
Standard H.323
Standard H.323 byl standardizační organizací ITU schválen v roce 1996 (verze
V1) a v roce 1998 byla vydána verze V2. Definuje přenos multimediálních
aplikací přes paketovou síť. H.323 umožňuje, aby hlasové volání bylo přenášeno
přes jakoukoliv síť, jako je LAN, privátní telefonní síť nebo intranet či
Internet.
Komponenty H.323 řeší nejenom zpracování hlasu (videa), ale především způsob
řízení multimediálních systémů se zaměřením na slučitelnost signalizací.
Závěr
Internetová a intranetová telefonie přinášejí zcela novou dimenzi komunikací,
která umožňuje zavádět nové typy doplňkových služeb. Čas a zájem uživatelů o
tuto mladou technologii ukáží, zda směr, kterým se ubírají komunikace, je
opravdu správný.
0 1747 / pen
Gateway v ip telefonii
Zařízení, které slučuje různé typy technologicky rozdílných sítí, se nazývá
gateway. I když gatewaye nejsou striktně používány čistě v IP infrastruktuře,
budou klíčovým elementem v modelu IP telefonie dlouhou dobu. Gateway má za úkol
konverzi (komprese dekomprese) hlasu a transformaci signalizačních protokolů. Z
hlediska transformace signalizačních protokolů se jedná o následující typy
signalizací:
Signalizační systém SS7 nejpoužívanější signalizační protokol ve veřejných
pevných a mobilních telekomunikačních sítích.
Q.SIG meziústřednová signalizace v privátních telekomunikačních sítích.
CAS signalizace typu K+R2MFC meziústřednová signalizace staršího typu.
E&M meziústřednová signalizace na analogových přenašečích.
Q.931 účastnická signalizace v sítích ISDN.
DTMF účastnická signalizace na analogových linkách.
Atd.
V současné době jsou gatewaye samostatná specializovaná zařízení, která se
propojují s digitálními telefonními ústřednami většinou přes 2 048Mb/s rozhraní
(G.703, G.704, G.732). V blízké budoucnosti se předpokládá výroba zařízení,
která budou slučovat jak funkce klasických digitálních ústředen, tak funkce
VoIP (VoFR, VoATM) gatewae. Potom bude pouze záviset na zákazníkovi nebo
provozovateli, jakému způsobu zpracování a přenosu hovoru dá přednost.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.