IranIT.info Articles
عنوان VoIP
نويسندهامينه اميني تاريخ ارسال 11/06/1381 نام قسمت فناورى
معرفي
تكنولوژي از زمان ظهور اينترنت بسرعت پيشرفت مي كند و فرمهاي جديد ارتباطي به اشتراك گذاري ايده ها و اطلاعات را ممكن ساخته و دنياي تجارت را وارد دهه ديجيتالي جديد كرده است.كمپانيها و سازمانها روشي را جستجو مي كنند كه محيطهاي ارتباطي را در يك سيستم مجازي جمع كند.VoIP تمام سيستمهاي ارتباطي را يكپارچه مي سازد.
تكنولوژي VoIP داده صوتي تلفني را فشرده كرده و در طول خطوط داده سيگنالي كه امروزه براي ارتباط اينترنت واينترانت استفاده مي شود انتقال مي دهد.VoIP بطور قابل توجهي سخت افزار و فضاي فيزيكي براي پشتيباني از اين تكنولوژي را كاهش مي دهد.
در هر شبكه داده ديجيتالي اينترنت و اينترانت مقدار زيادي از پهناي باند استفاده نمي شود.تكنولوژي VoIP اين پهناي باند راكد را مورد استفاده قرار داده و از آن براي انتقال داده صوتي همراه باداده سيگنالي استفاده مي كند (بجاي استفاد ه از PSTN ).
وقتيكه يك مكالمه تلفني از سيستم VoIP استفاده مي كند داده صوتي تلفن استاندارد به يك دستگاه IP فرستاده شده و در آنجا به بسته هايي كد مي شود وقتيكه اين بسته ها فشرده شدند به شبكه داده سيگنالي (LAN,WAN) فرستاده مي شوند كه اين شبكه شامل ارتباطات ديجيتالي است.از خط داده اين بسته مي توانند به هر شبكه اي شامل اينترنت، ATM ، Frame Relay و ماهواره فرستاده شوند و اين باعث مي شو د كه همه شكل هاي ارتباطي به صورت ديجيتالي قابل دسترسي باشند و هزينه بالايي كه در ارتباطات راه دور پرداخت مي شد تا 80% كاهش يابد.

اجزاي تشكيل دهنده اصلي VoIP :
براي ايجاد ارتباط در يك شبكه ارتباطي IP ، عناصر زير بوسيله VoIP استفاده مي شود :
  • Terminals
  • Gateways
  • Gatekeepers
  • Multipoint Control

    • اين عناصر هر كدام نقش متفاوتي دارد و بعضي از آنها مانند Gatekeepers انتخابي هستند. اين عناصر مي توانند در يك سيستم ساخته شوند يا در چندين سيستم در محلهاي جغرافيايي وفيزيكي متفاوت توزيع شوند.




    Terminals :
    ترمينال VoIP يا سرويس گيرنده يك عنصر ارتباطي است كه كمك مي كند كه به يك صحبت تلفني وصل شويم.تعدادي از انواع سرويس گيرنده هايي كه هم اكنون استفاده مي شوند بايد حداقل توانايي پشتيباني ارتباط صوتي ، ويدئويي يا حتي داده اي را داشته باشند. ترمينال مسئوليت كد و ديكد كردن صدا دريافتي و انتقالي را دارد كه براي دريافت و انتقال مي توان از اسپيكر و ميكرفون PC بجاي تلفن معمولي استفاده كرد. اگر بخواهيد از تلفن معمولي و PSTN براي مكالمه تلفني در اينترنت استفاده كنيد يك ترمينال مجازي استفاده مي شود.اين ترمينال يك مدل نرم افزاري است كه بخشي از VoIP gateway است كه بوسيله تامين كنندگان سرويس تهيه مي شود و سپس بايد بوسيله توابع ديگري كه در داخل gateway وجود دارد به اتصال تلفن معمولي تبديل شود.
    بنابراين ترمينالها سرويسهاي كاربر نهايي هستند كه ارتباطات بلادرنگ داده اي ،ويدئويي و صوتي دو طرفه را تامين مي كنند.آنها با VoIP gateway با استفاد ه از استاندارد H.245 براي كنترل صدا ، Q.931 براي ايجاد صحبت تلفني و RAS براي ثبت و مديريت ، با gateway محلي ارتباط برقرار مي كنند و رابطهاي آنها عناصر متفاوتي مانند (Plain Old Telephony Set)POTS يا اسپيكر و ميكروفون براي صدا و يا دوربين و مونيتور براي انتقال تصوير مي باشد.



    Gateways :
    مفاهيم VoIP اگر كاربران تلفن اينترنتي نتواند به وسيله تلفن معمولي ارتباط برقرار كند ارزشي ندارد.VoIP Gateways ارتباط داخلي بين تلفن معمولي و دنياي ديجيتالي تلفن اينترنتي را تامين مي كند با اين روش كاربران هر دو تكنولوژي مي توانند با يكديگر ارتباط برقرار كنند.توابع خاصي در Gateway سرويسهاي ترجمه را براي ترمينال مجازي تامين مي كنند. Gateway يك رابط دو طرفه بين شبكه تلفني و شبكه بر اساس IP است.مدل Gateway مي تواند تنها يك جعبه باشد كه رابط را تامين مي كند و يا به 3 قسمت تقسيم شود و روي دستگاههاي متفاوت اجرا شود:




    Media Gateway :
    ترجمه ترافيك صوتي بين يك سيتم بر اساس IP ، G723.1 در 6.3kbps به G.711 در 64kbps را تامين مي كند.از يك طرف به يك سيستم LAN مانند Ethernet 10/100BT و از طرف ديگر به يك شبكه تلفني مانند خطوط ISDN (براي ارتباط ويدوئي ابزار سازگار با H.320 ) متصل است. اين دستگاه بايد در هر زماني فعال باشد تا مانع از هر گونه قطع ارتباطي بين دو نقطه پاياني شود،اين نود Jitter, Delay و هر مورد ديگر مربوط به كيفيت سرويس (QOS) را كنترل مي كند.
    Media Gateway Controller :
    كنترل كلي روي Gateway دارد و با Gatekeeper براي اطلاعات پايگاه داده اي مربوط به نگاشت آدرس IP و شبكه تلفني ارتباط برقرار مي كند.
    Signalling Gateway :
    مسئوليت دارد كه رابطي بين شبكه سيگنالينگ SS7 و سيگنالينگ VoIP مانند H.323 باشد.

    Gatekeepers :
    كنترل صدا كليد اصلي در هر شبكه اي است كه ارتباطات صوتي را مديريت مي كند، Gatekeeper ها اين توابع را در شبكه IP تامين مي كنند.بعضي از اين توابع بوسيله سيستم مديريت پايگاه داده اي پيچيده اي تامين مي شوند كه شامل مديريت پهناي باند،مسيريابي، ترجمه آدرس و... است.
    با توجه به نوع اطلاعاتي كه اين دستگاه بايد تامين كند، يك دستگاه با قابليت دسترسي بالا و با مديريت پايگاه داده اي قابل اعتماد نياز است. Gatekeeper ها مي توانند بوسيله Supper-Gatekeeper و با استفاده از پروتكل H.225 به يكديگر متصل شوند.




    توابعي كه بوسيله Gatekeeper انجام مي شوند عبارتند از :
    1- ترجمه آدرس Address Transalation :
    اين تابع به هر نقطه پاياني اجازه مي دهد كه يك آدرس انتقال را از يك آدرس جايگزين بازيابي كند.در شبكه IP اين تابع مانع از اين مي شود كه نقاط پاياني H.323 (ترمينالها ، Gateway ، ...) آدرس جايگزين را نگهداري كنند بنابراين مانع از اتصالات اشتباه يا آدرس IP ناشناخته مي شود.
    2- كنترل ورود Admission Control :
    Gatekeeper اجازه ورود را بر اساس پهناي باندقابل دسترس ،اجازه دسترسي يا هر معيار ديگري كه براي پياده سازي خاص مورد نياز باشد،مي دهند.
    3- كنترل پهناي باند Bandwidth Control :
    Gatekeeper پهناي باند شبكه را مديريت مي كند و اجازه بهترين كيفيت ارتباطي را بين نقاط پاياني مي دهد.
    4- Zone Management :
    نقطه پاياني H.323 كه هم اكنون به وسيله Gatekeeper مديريت مي شود را مشخص مي كند.

    بطور كلي Gatekeeper ها يك كامپيوتر با وظيفه سنگين و با مشخصه قابليت دسترسي بالا هستند.

    Multipoint Control Unit(MCU) :
    همانطور كه گفته شد VoIP توانايي يكپاچه سازي محيطها را دارد .MCU جزئي از معماري VoIP است كه به كاربر اجازه مي دهد كه در تلفن و ويدئو كنفرانسها شركت كند.MCU بعنوان يك نقطه پاياني در شبكه اين توانايي را ايجاد مي كند كه سه يا بيشتر از ترمينالهاي H.323 در يك كنفرانس شركت كنند كه شامل دو بخش مي باشد : يك كنترلر چند نقطه اي Multipoint Controller و يك پروسسور چند نقطه اي Multipoint Processor (اختياري) . Gatekeeper ، MCU را تحريك مي كند هنگاميكه دو يا چند نقطه پاياني بخواهند در يك كنفرانس تلفني شركت كنند.



    MP تركيب و سوئچينگ صدا/تصوير و داده را در همه نقاط پاياني H.323 را تحت كنترل H.245 تامين مي كند.از توابع Vocoder صدا/تصوير كه در ترمينالهاي H.323 و Gateway وجود دارد استفاده مي كند . MCU ناحيه جغرافيايي خاصي را نياز ندارد و مي توانند روي يك Gateway يا Gatekeeper قرار گيرد.

    استانداردها و پروتكلها :
    دو گروه روي استانداردهاي VoIP كار مي كنند، (International Telecommunication Union) ITU-T و (Internet Engineering Task Force) IETF كه دو استاندارد مهم H.323(ITU) و SIP(IETF) را ارائه داده اند .
    SIP بر اساس فرمت متني مانند …,SMTP,HTML است و H.323 بر اساس پشته پروتكلها مرسوم است .امروزه بيشتر H.323 مورد استفاده قرار مي گيرد.

    ITU-T-H.323 :
    استانداردهاي ITU اولين بار در سال 1996 معرفي شد و تا سال 1998 توسعه يافت .اين استانداردها مكانيزم ارتباطي چند رسانه اي را بدون QOS بيان مي كنند.استاندارد H.323 از پروتكلها و استاندارد هاي زير استفاده مي كند :
    • پروتكل انتقال بلادرنگ (Real-time Transport Protocl ) RTP :
      سرويسهاي ارسال بلادرنگ صدا وتصوير بين نقاط پاياني را تامين مي كند.
    • پروتكل كنترلي انتقال بلادرنگ RTCP (Real-time Transport Control Protocl) :
      سرويسهاي كنترلي RTP را تامين مي كند.
    • استاندارد (Registeration,Administration,Status) H.225.0 RAS :
      اين استاندارد بين Gateway و Gatekeeper براي ايجاد صحبت تلفني ، شكستن اطلاعات ،نگاشت آدرس IP،...استفاده مي شود.
    • استاندارد H.225.0 Call Signalling :
      براي ايجاد كانال صوتي بين نقاط پاياني H.323 استفاده مي شود.كانال سيگنالينگ صوتي يا بين دو نقطه پاياني H.323 يا بين نقطه پاياني و Gatekeeper باز مي شود.
    • استاندارد H.225.0 Call Signalling :
      براي مبادله پيغامهاي كنترلي نقاط پاياني كه بوسيله H.323 اداره مي شود استفاده مي شود.

    كيفيت سرويس Quality of Service :
    يكي از مسائل مهم در تكنولوژي VoIP مسئله كيفيت سرويس است بنابراين اگر بخواهيم VoIP را جايگزين PSTN كنيم بايد موارد زير رعايت شود :
  • فشرده سازي صدا Voice Compression :
    براي حداقل كردن ميزان داده ارسالي بايد صدا فشرده شده و سپس در مقصد باز شود.توابع فشرده سازي و باز كردن بعنوان Vocoder شناخته مي شود .فشرده سازي با درجه بالا كيفيت صدا را كاهش مي دهد. همچنين در طي عمليات فشرده سازي و باز كردن مقداري تاخير علاوه بر تاخيري كه بوسيله شبكه اعمال مي شود ايجاد مي شود. براي مقايسه Vocoderها هر الگوريتم همراه است با يك (Mean Opinion Score) MOS كه بين 0 تا 5 است.هر چه MOS بيشتر باشد كيفيت صدا بهتر خواهد بود.بعنوان مثال فشرده سازي G.711 ، 0.75 ms طول مي كشد و MOS آن برابر با 4.4 است .جدول زير سه نوع الگوريتم فشرده سازي قابل دسترس روي شبكه IP تلفني را نشان مي دهد :



  • Latency Delay :
    در طي مكالمه دو نقطه پاياني مقداري تاخير وجود دار دكه اين تاخير بايد حداقل شده تا صحبت بوسيله كاربر قابل تشخيص باشد.
  • Jitter :
    Jitter بعلت اين رخ مي دهد كه كه پكت ها در زمانهاي يكساني ارسال نمي شوند و اين باعث مي شو دكه مكالمه شفاف نباشد براي مقابله با اين مشكل سيستم دريافتي منتظر مي ماند تا تمام پكت ها را دريافت كرده و سپس آن را اجرا كند كه اين مسئله خود باعث تاخير مي شود.
  • Echo cancellation :
    ترمينالهاي VoIP ممكن است باعث اكو شدن حلقه هاي صوتي شوند كه بوسيله ميكروفون يا اسپيكر ايجاد شده اند ،بنابراين الگوريتمهاي از بين برنده اكو مانند G.168 در شبكه IP قرار مي گيرد تا نويز را حذف كند.
  • Throuput :
    هر كانال صوتي به حداقل پهناي باند نياز دارد اگر شبكه اين حداقل را تامين نكند مكالمه قطع مي شود.
  • Packet loss :
    در طي برخورد در شبكه ممكن است تعدادي از پكت ها ممكن است دور ريخته مي شود كه اين باعث مي شو دكه درجه صدا كاهش يابد.
  • Signalling quality :
    براي ايجاد يك ارتباط صوتي يك مكالمه تلفني سريع و قابل اعتماد از اهميت زيادي برخوردار است .بنابراين ايجاد و شكستن مكالمه تلفني بايد بگونه اي باشد كه كاربر تاخير ناخواسته نداشته باشد.
  • Availability :
    يك شبكه صوتي انتظار مي رود كه هر زمان كه به آن نياز بود عمل كند يعني همان انتظاري را كه از PSTN داريم بايد در مورد VoIP نيز اينگونه باشد.

    • براي كمك به QOS در شبكه گروههايي مانند Diffserv(IETF) كار مي كنند تا مكانيزمي را بوجود آورند كه تاخير شبكه را كاهش دهد.IETF پروتكل جديدي بنام MLPS (Multi-Protocol Label Switching) كه به مسيرياب كمك مي كند تا سرعت الگوريتمهاي تصميم گيري افزايش دهد و تاخير شبكه را حداقل كند.
    خلاصه :
    بازار فروش VoIP روزبروز در حال افزايش است و كمپانيها سعي مي كنند كه قطعات جديد سازگار با سيستم IPجديد را توليد كنند،.بعنوان مثال شركت e-tel روي ايجاد تلفنهاي استاندارد IP كار مي كند استانداردهاي VoIP نيز در حال توسعه مي باشند .هر چه ميزان استفاد ه از اين روش افزايش يابد تقاضا براي كيفيت بهتر صدا و دستگاهي با قابليت دسترسي بالا افزايش خواهد يافت.

    منابع :
    • http://www.e-telcorp.com/
    • http://mcg.motorla.com/us/article/