Про VoIP

VoIP (англ. Voice over IP, IP-телефонія) – система зв’язку, що забезпечує передачу мовного сигналу мережею Інтернет або будь-яким іншим IP-мережам. Сигнал по каналу зв’язку передається в цифровому вигляді і, як правило, перед передачею перетворюється (стискається) для того, щоб витыснити надмірність.

Функціональність

Технологія VoIP реалізує задачі та рішення, які за допомогою технології PSTN реалізувати буде важче, або дорожче.

Приклади:

Можливість передавати більш ніж один телефонний дзвінок, в рамках високошвидкісного телефонного підключення. Тому технологія VoIP використовується в якості простого способу для долучення додаткової телефонної лінії вдома або в офісі.

Властивості, такі як

  • Конференція,
  • Переадресація дзвінка,
  • Автоматичний перенабір,
  • Визначення номера абонента

надаються безкоштовно або майже безкоштовно, тоді як у традиційних телекомунікаційних компаніях зазвичай включають у рахунок за додаткову плату.

Безпечні дзвінки, зі стандартизованих протоколом, (такі, як SRTP). Більшість труднощів для включення безпечних телефонних з’єднань за традиційними телефонними лініями, такі як оцифровка сигналу, і передача цифрового сигналу, вже вирішені в рамках технології VoIP. Необхідно лише зробити шифрування сигналу, і його ідентифікацію для існуючого потоку даних.

Незалежність від місця розташування. Потрібно тільки інтернет з’єднання, для підключення до провайдера VoIP. Наприклад, оператори центру дзвінків (call-центр) за допомогою VoIP-телефонів можуть працювати у будь-якому офісі, де є в наявності ефективне швидке і стабільне інтернет підключення.

Доступна інтеграція з іншими системами через інтернет, включаючи відео-дзвінок, обмін повідомленнями і даними під час розмови, аудіо конференції, управління адресною книгою, та отримання інформації про те, чи доступні для дзвінка інші абоненти (колеги або друзі).

Інші телефонні властивості, такі як маршрутизація дзвінка, спливаючі вікна, альтернативний GSM-роумінг та впровадження IVR – легше і дешевше впровадити і інтегрувати. Той факт, що телефонний дзвінок знаходиться в тій же самій мережі передачі даних, що й персональний комп’ютер користувача, відкриває шлях до творення нових можливостей.

Додатково: можливість підключення прямих номерів у будь-якій країні світу (DID).

Сумісність мобільних номерів (MNP)

Сумісність мобільних номерів (Mobile number portability, MNP) також робить свій вплив на IP-телефонію, або іншими словами, на комерційне застосування VoIP. Голосовий дзвінок, який прийшов через VoIP, маршрут на мобільний телефон традиційного мобільного оператора, також має завдання досягти мети призначення, яка у випадку з мобільним телефоном виражається в тому, що дзвінок (сигнал) повинен досягти порту. Працює з мобільних номерів – це сервіс, що дозволяє його користувачам зберегти існуючий телефонний номер при переході від одного мобільного оператора до іншого.

Дзвінки за номерами екстрених викликів (швидка, пожежна, міліція)

Через властивості, притаманні самій технології IP, важко визначити місцезнаходження користувача географічно. Дзвінки за номерами екстрених викликів не можна легко маршрутизувати, (перенаправити) на найблище розташований центр прийому дзвінків. Іноді, VoIP-системи можуть маршрутизувати екстрені внутрішньомережеві дзвінки на неекстренні телефонні лінії у потрібному підрозділі.

Кодування мовної інформації

Вокодер вносить додаткову затримку порядка 15-45 мс, що виникає з наступних причин:

  • Використання буфера для накопичення сигналу і обліку статистики подальших відліків (алгоритмічна затримка);
  • Математичні перетворення, що виконуються над мовним сигналом, вимагають процесорного часу (обчислювальна затримка).

Дану затримку необхідно враховувати при розрахунку наскрізних затримок (див. вище).

Проведений в різних дослідницьких групах аналіз якості передачі мовних даних через Інтернет показує, що основним джерелом виникнення спотворень, зниження якості і чіткість синтезованої мови є переривання потоку мовних даних, викликане:

  • Втратами пакетів при передачі по мережі зв’язку;
  • Перевищенням допустимого часу доставки пакету з мовними даними.

Це вимагає рішення задачі оптимізації затримок в мережі і створення алгоритмів компресії мови, стійких до втрат пакетів (відновлення втрачених пакетів).

Система з мінімальною вартістю маршрутизації дзвінка (LCR).

VoIP вважають системою з мінімальною вартістю маршрутизації дзвінка (LCR – Least Cost Routing system), яка заснована на тому, що здійснюється перевірка пункту призначення кожного телефонного дзвінка, як тільки він зроблений всередині мережі, що дає споживачеві найнижчу ціну.

За умови сумісності з GSM-номерами, яка зараз широко поширена, провайдери систем з мінімальною вартістю маршрутизації дзвінка LCR, більше не можуть покладатися на використання префікса номера, для того щоб визначити, як перенаправити (машрутизувати) дзвінок. Замість цього, зараз їм потрібно знати фактичну назву мережі мобільного оператора, для кожного дзвінка, щоб здійснити його маршрутизацію.

Отже, VoIP-рішення також необхідні для того, щоб керувати сумісністю мобільних номерів MNP, при маршрутизації голосового дзвінка. У країнах без центральної бази даних, таких як UK, іноді буває потрібно направляти запит в GSM-мережу про те, до якої мережі (якому оператору) належить даний мобільний телефон. Оскільки VoIP починає набирати обороти на ринку компаній завдяки застосуванню функцій системи мінімальної вартості маршрутизації дзвінка, необхідно надати певний рівень надійності при управлінні дзвінками.

Перевірка сумісності мобільних номерів MNP потрібні для того, щоб гарантувати, що якість послуги буде відповідати необхідному; при проведенні перевірки сумісності мобільних номерів перед тим, як здійсниться маршрутизація дзвінка, і тим самим гарантувати, що голосовий дзвінок справді потрапить за призначенням. VoIP-компанії дають своїм компаніям-клієнтам (споживачам) гарантію, що вони знайдуть провайдера послуг IP-телефонії. Компанія-оператор, що надає послугу інтернет-пейджера, Tyntec, зареєстрована в UK, надає послугу Voice Network Query, (система передачі голосових повідомлень), ця послуга дає можливість як традиційним операторам голосового зв’язку, так і VoIP-операторів відправляти запит в GSM-мережу, запит, направлений на те, щоб знайти домашню мережу для перенесеного номера.

Кодеки, порівняльна характеристика.

Кодек Корисне навантаження
пакету, байт
Швидкість передачі,
кбіт/с
Алгоритмічна
затримка
Займаний потік, кбіт/с
IP-пакети Ethernet-фрейми
G.711 160 64 20 64,8 80
G.723.1 (6.3) 24 6,3 37,5 6,9 17,1
G.723.1 (5.3) 20 5,3 37,5 5,9 16
G.726-32 160 32 20 32,8 42,7
G.726-24 160 24 20 24,8 34,7
G.726-16 160 16 20 16,8 26,7
G.729 (8) 20 8 25 8,8 18,7
G.729 (6.4) 16 6,4 25 7,2 17,1

Протоколи

Протоколи забезпечують реєстрацію IP-пристрою (шлюз, термінал або IP-телефон) на сервері або гейткиперi провайдера, виклик і/або переадресацію виклику, встановлення голосового, або відеоз’єднання, передачу імені та/або номер абонента. В даний час широке поширення одержали наступні VoIP-протоколи:

SIP – забезпечує передачу голосу, відео, повідомлень систем миттєвого обміну повідомлень і довільної навантаження, для сигналізації зазвичай використовує порт 5060 UDP. Підтримує контроль присутності.

H.323 – протокол, більш прив’язаний до систем традиційної телефонії, ніж SIP, сигналізація по порту 1720 TCP, і 1719 TCP для реєстрації терміналів на гейткипера.

IAX2 – через 4569 UDP-порт і сигналізація, і медіа-трафік.

MGCP (Media Gateway Control Protocol) – протокол керування медіашлюзами.

Megaco/H.248 – протокол управління медіашлюзами, розвиток MGCP.

SIGTRAN – протокол тунелювання PSTN сигналізації SS7/ОКС7 через IP на програмний комутатор (SoftSwitch).

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол для організації гарантованої доставки пакетів в IP-мережах.

SGCP

SCCP (Skinny Call Control Protocol) – закритий протокол управління терміналами (IP-телефонами і медіашлюзамі) в продуктах компанії Cisco.

Unistim – закритий протокол передачі сигнального трафіку в продуктах компанії Nortel.

Безпека з’єднання (Security)

Більшість споживачів VoIP-рішень ще не підтримують криптографічне шифрування, незважаючи на те, що наявність безпечного телефонного з’єднання набагато простіше впровадити в рамках VoIP-технології, ніж у традиційних телефонних лініях. В результаті, відносно нескладно встановити прослуховування VoIP-дзвінків, і навіть змінити їх зміст.

Той, хто втручається з використанням аналізатора мережевих пакетів, має можливість перехопити VoIP-дзвінки, якщо користувач не знаходиться в рамках безпечної (захищеної) віртуальній мережі VLAN (VPN). Ця вразливість в безпеки може призвести до атак зі збоями (відмовами в обслуговуванні) у користувача або у когось, чий номер належить тій же мережі. Ці відмови в обслуговуванні можуть повністю знищити телефонну мережу, створивши постійний сигнал «зайнято» та збільшивши кількість роз’єднань абонентів. Не існує такого поняття, як 100% безпечне з’єднання в мережі. Впровадження VoIP-протоколу може лише ускладнити таке втручання в систему. Користувачі можуть убезпечити свою мережу, обмеживши доступ у віртуальну локальну мережу даних, сховавши свою мережу з голосовими даними від користувачів. Якщо споживач підтримує безпечний і правильно конфігурується міжмережевий інтерфейс-шлюз з контрольованим доступом, це дозволить убезпечити себе від більшості хакерських атак. Є декілька ресурсів з відкритим кодом (open source solutions), що виконують аналіз трафіку VoIP-розмов. Невисокий рівень безпеки надається в рамках патентних аудіокодеків, які не можна знайти в списках джерел з відкритим кодом, проте, така «безпека через незрозумілість» не зарекомендувала себе, як ефективний засіб в інших областях. Деякі вендори використовують також стиснення, щоб перехоплення інформації було важче виконати. Однак, справжня безпека мережі вимагає проведення криптографічного шифрування та криптографічної аутентифікації, які не доступні широкому споживачеві.

Існуючий зараз стандарт безпеки SRTP і новий ZRTP протокол доступний на аналогових телефонних адаптерах (Analog Telephone Adapters, ATAs), також як на різних софтфонах. Можна використовувати IPsec, щоб забезпечити безпеку P2P VoIP за допомогою застосування альтернативного шифрування (opportunistic encryption). Програма Skype не використовує SRTP, але там використовується система шифрування, яка прозора для Skype-провайдера.

Рішення Voice VPN (це може бути поєднання технології VoIP і Virtual Private Network) надає можливість створення безпечного голосового з’єднання для VoIP-мереж всередині компанії, шляхом використання IPSec шифрування до оцифрованого потоку голосових даних.

Визначення ідентифікатора абонента (Caller ID)

Підтримка послуги визначення Caller ID у різних провайдерів може відрізнятися, хоча більшість VoIP-провайдерів зараз пропонують послугу «визначення ідентифікатора абонента caller ID» з ім’ям на вихідні дзвінки. Коли дзвінок йде на номер місцевої мережі від якогось VoIP-провайдера, послуга визначення caller ID не підтримується.

У деяких випадках, VoIP-провайдери можуть дозволити абоненту імітувати якийсь не належний йому caller ID, потенційно даючи можливість демонструвати такий ID, яка фактично не є номером абонента. Комерційне VoIP-обладнання та програмне забезпечення зазвичай легко дає можливість змінювати інформацію caller ID. Незважаючи на те, що ця послуга може забезпечити величезну свободу дій, вона також дає можливість для зловживань.