Komponenty systému VoIP

Na rozdíl od klasických analogových nebo ISDN telefonních přístrojů nejsou IP telefony do sítě připojovány přes ro...


Na rozdíl od klasických analogových nebo ISDN telefonních přístrojů nejsou IP
telefony do sítě připojovány přes rozhraní TAE nebo ISDN, ale připojují se
přímo k ethernetové síti LAN. Většina výrobců nabízí i tzv. softwarové klienty,
kteří simulují základní telefonní funkce na standardním počítači PC. Uvnitř
síťového prostředí se pak takový telefon chová jako obvyklý host se svou
vlastní IP adresou. Naopak IP telefonní přístroj může svou adresu získat od
přiděleného DHCP serveru (Dynamic Host Configuration Protocol) nebopřímo
pracovat jako samostatný DHCP server.
Nejznámějším a nejlevnějším, ale s ohledem na komfort telefonních funkcí také
nejjednodušším PC klientem odpovídajícím standardu H.323 je Netmeeting od firmy
Microsoft. Tento program se dodává v rámci balíku Office 2000 a aktuální verze
Internet Exploreru. Řešení VoIP vyžaduje dále centrální prvek, který řídí
průběh spojení a koordinuje dostupné zdroje. Tyto úkoly plní gatekeeper. Ten
dohlíží i na komunikaci jednotlivých VoIP klientů procházející přes gateway,
která představuje rozhraní do veřejné telefonní sítě.

Dozorce komunikace
Stejně jako u každého běžného telekomunikačního zařízení přezkoumává gatekeeper
především oprávnění uživatele a zjišťuje, zdali je klient vůbec oprávněn ke
vstupu na vnější kanál. Mimo to registruje obsazenou kapacitu sítě a odpovídá
na externí volání na gateway. Gatekeeper také zabraňuje přetížení sítě
hlasovými toky dat. To ovšem může dělat jen tehdy, může-li řídit veškerou
hlasovou komunikaci v rámci sítě LAN. Proto by neměla být přípustná přímá
spojení, například volbou IP adresy. Gatekeeper také umožňuje definování
přezdívek (aliasů). Podle standardu ITU H.323 jsou možné dvě varianty:
alfanumerické jméno nebo telefonní číslo podle ITU E.164.
Přes definici interního telefonního čísla je možné určovat i provolby
odpovídající chování běžné telekomunikační ústředny. Na rozdíl od běžného
telekomunikačního zařízení se však jedná pouze o přezdívku, která se používá
místo IP adresy. Touto metodou lze flexibilně definovat interní telefonní
čísla, přičemž jejich objem je prakticky neomezený. Předpokladem však je, aby
používaný překladový algoritmus byl znám všem zapojeným systémům. Gatekeeper
nemusí být nutně umístěn centrálně. Je možné umístit ho rovněž distribuovaně v
rámci sítě. Pro spojení v rámci WAN je vhodné požadovat volbu nejlevnější cesty
pro spojení (Least Cost Routing), kdy je pro mezioblastní spojení volena vždy
jen cenově nejvýhodnější gateway.
Aby bylo možné dosahovat funkcí klasického telekomunikačního zařízení, je
potřeba řetězec gateway, gatekeeper a IP telefon nastavit tak, aby docházelo k
žádoucí výměně veškerých potřebných signalizačních informací. Tím lze u VoIP
docílit funkcí jako podržení hovoru, zpětný dotaz a jiných, které už jsou u
dnešních moderních klasických telekomunikačních zařízení naprostou
samozřejmostí. V tomto případě už ovšem nehovoříme o obyčejném gatekeeperu, ale
o softwarové pobočkové ústředně IP PBX (Private Branch Exchange). Systémy
tohoto druhu nabízejí například firmy Swyx a Tedas. V tomto oboru se ovšem
angažují také dodavatelé klasické telekomunikační techniky jako Alcatel, Ascom,
Detewe, Lucent, Nortel nebo Siemens.

Varianty gatewaye
Také gateway, jako rozhraní mezi infrastrukturami datové sítě a veřejné
telefonní sítě, existuje v různých variantách. Jejím základním úkolem je
provázat infrastrukturu VoIP na veřejnou telefonní síť. Bez toho by byly sítě
VoIP jen lokálními řešeními. Jsou ale k dostání i takové produkty, které
umožňují připojit do sítě VoIP klasické telefonní přístroje. V takovém případě
se ale musí jednat o přístroje špičkových parametrů, protože příslušné gatewaye
jsou ještě relativně drahé.o


Řešení přenosu hlasu v IP sítích
Z hlediska hospodárnosti jsou dvě oddělené firemní komunikační infrastruktury
pro datovou komunikaci a pro telefonii velmi drahým luxusem. V současnosti už
ale naštěstí existují řešení, jak hlasové služby integrovat do sítí založených
na IP protokolu.

Moderní podniky využívají dva základní komunikační kanály: Prvním je datová
počítačová síť s vysokou mírou zabezpečení a rychlou reakcí na požadavky
účastníků, druhým pak pružný telekomunikační systém. Ten by už ovšem pokud
možno neměl existovat odděleně od datové sítě a díky tomu by měl např.
nabídnout poskytování informací o volajícím tak, aby je zaměstnanec mohl
on-line vyhodnocovat na svém PC. Od určité doby je možné takové propojení
výpočetní a telekomunikační infrastruktury realizovat pod heslem CTI (Computer
Telephony Integration). Lze k tomu využít již instalované kabeláže i některých
dalších prvků nainstalované infrastruktury.
Hlasová a datová infrastruktura od sebe liší rozhraním pro připojení
telefonních přístrojů a síťových karet i různým chováním dat proudících sítí.
Telefonní síť je orientována spojově: Pro každé volání vytváří jeden vyhrazený
end-to-end hlasový kanál v existujícím vedení. Její výhodou je zaručená šířka
přenosového pásma, která při spojení typu ISDN činí konstantních 64 Kb/s.
Nevýhodou je, že taková šíře pásma není při čistém hlasovém spojení ani zdaleka
využita. Dokonce i při nekomprimovaném hlasovém přenosu podle Audio-Codecu ITU
(International Telecommunication Union) G.711 dochází díky mezerám v hovoru ke
ztrátám nevyužitých kapacit.
Takové problémy v datových sítích neexistují. Ty přenášejí pakety dat z
nejrůznějších počítačů po společném vedení a dělí se na něm o dostupné
kapacity. Jedná se přitom o řešení, jež pracuje bez přímého spojení. Pro
většinu datové komunikace, která není časově kritická, představuje tento
přístup optimální řešení, pro hlasový přenos se v něm však skrývá řada
problémů. Doprava dat z nejrůznějších počítačů po jediném společném médiu má
jeden zásadní háček, a sice v tom, že ne všechny počítače mohou vysílat
současně. Vznikají tak čekací prodlevy, jejichž délka je zcela nahodilá.
Doprava paketů dat uvnitř sítě tak probíhá v různých časových intervalech.
Těmto nahodilým odchylkám se odborně říká jitter. Časové intervaly v délce více
než 150 ms už dnes platí za podprůměrné až špatné, časy horší než 400 ms pak za
nepřípustné. V případě hlasového přenosu po internetovém protokolu (tedy
Voice-over-IP) by takové spojení vedlo k výpadkům a k silnému rušení praskáním.
Další problém IP sítí představuje adresování datových paketů. Každý jednotlivý
paket je přenášen podle své jednoznačné IP adresy. Pakety jednoho připojení lze
přitom přepravovat různými cestami. V případě telefonní sítě orientované na
uskutečnění spojení to přitom vypadá zcela odlišně. Než začnou být odesílány
hlasové nebo datové informace či faxy po síti, musí být nejprve uskutečněno
spojení na číslo volaného. Je přitom vyhrazen jeden kanál, po kterém lze zcela
transparentně přenášet informace. Ohled na rozdíly
Při tvorbě konvergentní infrastruktury pro společnou hlasovou a datovou
komunikaci se proto musejí tyto rozdílné vlastnosti pro uskutečnění spojení a
dopravu informací zohledňovat. Kvalita přenosu hlasových informací pak závisí
na míře jejich komprese, na vyšších přenosových protokolech, správě šířky
přenosových pásem i na profesionální úrovni správy sítě. Konkurenceschopnými ve
vztahu k ISDN, respektive k základní telefonní síti, se datové sítě staly
teprve uplatněním mezinárodních standardů už zmíněné ITU a pracovní skupiny
Internet Engineering Task Force (IETF). Tyto standardy představují základ pro
funkčnost moderních IP telefonů, pro jejich přímé připojení do lokálních sítí i
pro VoIP brány. Tyto brány tvoří přechod z datové do telefonní sítě. Hlasovou
komunikaci v síti IP-LAN řídí tzv. gatekeeper, tedy česky "vrátný". Ten se mimo
jiné stará o převod telefonních čísel na IP adresy a naopak. Mezitím už
existují také řešení, která vycházejí ze základních funkcí gatekeepera a jako
nadstavbu vytvářejí plnohodnotnou telekomunikační soustavu v rámci sítě IP. Při
důsledné realizaci koncepce VoIP mohou podniky dokonce starou telekomunikační
síť sestávající z pobočkové ústředny, vedení a starých telefonních přístrojů
úplně zrušit. V jednotlivých případech je samozřejmě třeba ověřit, zda nový
software ústředny obsahuje i požadované speciální funkce, například automatické
přidělování příchozích hovorů apod.
Podmínky funkčnosti Před zavedením architektury VoIP musí každý podnik svou síť
nejprve optimalizovat. Skutečným základem infrastruktury VoIP jsou přepínače.
Jejich nasazení se doporučuje až po úroveň koncových portů jednotlivých
počítačů. To zabraňuje potížím s přístupem do sítě. Jestliže se provádí
připojování počítačů a IP telefonů přes huby, bude docházet k rušení díky
častým kolizím a s tím souvisejícím nadprůměrně dlouhým časovým prodlevám a
jitteru. Také by se mělo zabránit tomu, aby byla gateway umístěna v takovém
segmentu sítě, který už vykazuje velmi silný datový provoz. Takovým nežádoucím
příkladem je třeba místo s připojením silně frekventovaného souborového
serveru. Pokud se má síť vyrovnat s integrací hlasových přenosů, mělo by být k
dispozici dostatečně široké přenosové pásmo v závislosti na velikosti síťového
segmentu a průměrném provozu. Je-li plánováno velké množství IP telefonů v
jediném síťovém segmentu a současně má být sítí LAN dopravováno velké množství
dat, doporučuje se instalace zařízení typu Fast Ethernet o propustnosti 100
Mb/s. Jestliže se předpokládá náhrada hubů přepínači, měla by tato zařízení
podporovat rychlosti 10 a 100 Mb/s a automaticky rozpoznávat přenosovou
rychlost připojených počítačů. Pokud jde o kabeláž, v praxi vyhovuje Cat-5.
Služby VoIP lze ale provozovat i v pomalejších sítích, například v dnes už
zastaralé bezdrátové síti WLAN o rychlosti 2 Mb/s. V takovém případě by ale ve
stejném segmentu měly navzájem komunikovat maximálně čtyři pracovní stanice.
Na okrajích lokální sítě se zpravidla místo přepínačů uplatňují routery.
Zvláště při vazbě na vzdálený přístup (Remote--Access) a propojování centrály
se sítí poboček však tady vznikají díky úzkopásmovému dálkovému připojení úzká
hrdla. Zde je tedy nutné přijmout další opatření, aby byl zajištěn plynulý tok
hlasových dat.
Vhodná řešení Na trhu je k dispozici řada řešení, která plynulý tok hlasových
dat sítí usnadňují. Například firma Allot Communications nabízí produkt
Netenforcer, jenž zajišťuje, aby k němu připojený router dostával jen tolik
paketů, které dokáže zpracovat. Netenforcer přitom analyzuje tok dat a dovede v
něm rozpoznat provoz VoIP. Tomu je pak při přepravě přidělována vyšší priorita
a routeru je předáván přednostně. Pokud se na vstupu Netenforceru vyskytne více
provozu, než kolik lze v rámci rozsáhlé sítě (WAN) dopravovat, ukládá přístroj
datové přenosové bloky do odkládací mezipaměti, nebo je může při přetížení
dokonce odmítat. Také samotný router může datové pakety odmítat, přičemž je
eliminuje v pořadí určeném podle jejich časového razítka. Kromě delšího
downloadu nevznikají u časově nezávislých přenosů dat žádné problémy. Vyšší
úrovně přenosových protokolů se starají o opakovaný přenos chybějících dat.
Naopak proudy hlasových dat musejí být přenášeny v reálném čase, aby se dosáhlo
dostatečné kvality spojení a volající si dobře rozuměli.
Možnosti VoIP Technologie VoIP se vyznačuje tím, že ji lze snadno integrovat do
stávajících systémů. Tím se stává alternativou pro rozšíření telekomunikační
infrastruktury v takových případech, kdy například podnik rozšiřuje nebo mění
svou vnitřní strukturu. Místo přebudovávání kabelových rozvodů a instalace
dalších zásuvek ISDN tak stačí pouze vytvořit přechod mezi internetovou sítí a
telekomunikačním zařízením. Telefonní kabelové rozvody se stávají zbytečnými,
protože se telefonní přístroje připojují přímo k síti LAN. Jako koncové
přístroje se uplatňují IP telefony, přičemž je ale také možné jako telefon
využívat patřičně vybavený počítač na pracovišti.
Za povšimnutí stojí, že v prostředí VoIP nemusí být bezpodmínečně realizována
kompatibilita s ISDN. Nemá proto žádný smysl připojovat přes gateway VoIP ISDN
videotelefon, protože takové rozhraní neumí přenášet příznaky služeb ISDN a
nepodporuje všechny potřebné protokoly B-kanálů. Už samotné připojení faxového
přístroje může být kritické, pokud dané řešení VoIP tuto funkci neovládá.

Doporučení
Technologie VoIP bude nasazována především tam, kde je potřeba připojit
vzdálená pracoviště do interní podnikové telekomunikační sítě. Zde se nabízejí
různé scénáře využití. Například lze propojit vícero budov na rozlehlých
pozemcích podniku pomocí bezdrátového spojení. Tyto směrové spoje pak mohou při
úplné integraci sítě posloužit jak pro přenos dat, tak hlasových proudů. Pokud
už ale jsou třeba na dvou místech instalována klasická telekomunikační zařízení
propojená pevnými digitálními spoji, existuje možnost nahradit tyto drahé pevné
spoje pomocí dvou gatewayí a jednoho spoje VoIP. To nabízí například firma
Innovaphone. Její systém IPGateway podporuje kromě protokolu D-kanálu podle
normy euroISDN také protokol QSIG a umí ovládat rozhraní ISDN jak v módu NT,
tak i TE. Toto řešení se dodává buď se zdvojenými SO přípojkami, nebo s jedním
primárním multiplexovým portem.
Kompletní náhrada všech doposud používaných telekomunikačních infrastruktur je
v praxi možná teprve tehdy, když uplynou dlouhodobé nájemní smlouvy nebo vyprší
doby odpisu investic. VoIP se poslední dobou stává výhodnou alternativou u
novostaveb. Lokální datové sítě se totiž dnes většinou koncipují jako přepínaný
Ethernet s rychlostí 100 Mb/s, takže je prakticky okamžitě k dispozici
přenosové pásmo pro VoIP. Vícenáklady vzniklé pořízením dražších IP telefonů
oproti klasickým přístrojům lze alespoň částečně vyrovnat úsporami za ušetřenou
ISDN nebo klasickou telefonní kabeláž. Dlouhodobě pak podnik dále uspoří ještě
více díky zjednodušené administrativě, protože spravuje pouze jedinou
infrastrukturu.

Hráči na trhu
Trh VoIP zaznamenává prudký růst, a tak je výběr IP telefonních přístrojů i
softwarových řešení pobočkových ústředen skutečně velký. Mezi nabízejícími
nejsou pouze klasické telekomunikační firmy, jako Alcatel, Ascom, Lucent,
Siemens nebo Nortel, ale také nováčci, kteří si v oboru VoIP vybudovali slušnou
pověst a jejich pozice na trhu už musí být brána zcela vážně. K nim patří
například firma EEH Datalink, Swyx Communications, Snom, Tedas a Innovaphone.

Optimalizace řešení VoIP
Aby bylo možné i při stále hustějším provozu v síti dosahovat kvality přenosu
odpovídající požadavkům VoIP, potřebuje správce odpovídající měřicí a zkušební
vybavení. V oblasti příručních zkušebních přístrojů však zatím ještě existuje
na trhu dosti velká mezera.
Výrobci tradičních měřicích a zkušebních zařízení zatím nabízejí podporu VoIP
pouze ve formě volitelných funkcí. Dobře vybaven je takový technik, který už má
po ruce analyzér RC-100WL od firmy Radcom, Agilent Internet Advisor, Domino od
Acterny nebo Interwatch od GN Nettest. Všechny jmenované přístroje patří co do
rozsahu funkcí a cenou ke špičkovým. Menší firmy, jako třeba Herakom, chtějí
dobýt trh stejně výkonnými, ale mnohem levnějšími softwarovými řešeními. Tak
například produkt Easy Trace nabízí možnost evidovat všechny protokoly v IP
síti. Jednoduché vyhodnocování aktivit VoIP lze udělat, jestliže se zaměříme na
provoz UDP (User Datagram Protocol), protože hlasové proudy se obecně dopravují
právě přes UDP. Mnohem efektivnější je ale zkoumání provozu VoIP pomocí analýzy
protokolu RTP (Real Time Protocol) a jeho varianty RCTP (RTP-Control Protocol).
RTP vychází z roviny UDP a jeho definice zahrnuje také RCTP, který slouží pro
výměnu informací o vlastnostech QoS každého přijatého hlasového proudu. Tyto
informace jsou předávány odesílateli, takže ten potom může dále optimalizovat
své vysílání. Tyto informace jsou pak také užitečné pro měřicí systémy.
1 1327 / pen









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