c1.tehnologia voip

8/3/2019 C1.Tehnologia VoIP

1/13

Noiuni teoretice despre tehnologia VoIP Cap1

1

Tehnologia VoIP

1.1Descriere General

Voice over Internet Protocol reprezint rutarea apelurilor de voce folosind reele de tip IP.

Mai este cunoscut sub numele de Telefonie IP sau Telefonie Internet. Sistemul VoIP este un

serviciu care transmite pe o reea IP secvene digitizate de semnale din spectrul audio,

compresate i organizate pe pachete de bii. Sistemul VoIP poate fi utilizat pe orice reea de

date care se bazeaz pe IP precum Internetul, Intranetul, reele locale de internet. In aplicaiile

VoIP, semnalul vocal preluat de la telefon este condiionat, digitizat, compresat i transmit sub

forma unor pachete IP. Protocoalele de semnalizare sunt utilizate pentru stabilirea apelurilor

telefonice. Pachetele de semnalizare transport informaia necesar pentru localizareaapelurilor i stabilirea acestora. Apelurile de tip FAX au o procedura de lucru similar. n

pachetele de date, semnalul vocal digitizat este nlocuit cu datele compresate corespunztoare

informaiei de fax. Iniial, un apel de fax opereaz la fel ca un apel vocal urmnd procedurile

standard: detectare ton de fax, comutarea pe fax i se continu prin transmiterea datelor de fax.

Protocoalele de semnalizare cele mai utilizate sunt:

- SIP(Sesion Initiation Protocol)- Media Gateway Control Protocol (MGCP)- ITU+T+H.323 (2006)- IAX(Inter Exange ) pentru sistemele Asterisk- H.323

Marea majoritate a extensiilor VoIP folosesc sistemul de semnalizare SIP.

La momentul actual sistemele VoIP sunt adaptate n mai multe configuraii pentru client:

y Prima configuraie const n modelul conservator care provine din reelele PSTNconst n folosirea telefoanelor clasice. Telefonul este conectat la un adaptor de

tipul ATA (Analogue Telephone Adapter). Acest adaptor deine dou porturi, unul

pentru intrarea telefonului analogic i una pentru conexiunea de internet. Rolul

acestui adaptor este de a conecta telefonul analogic la reeaua furnizorului de

servicii VoIP, reea care este la rndul ei conectat la Internet. Aceste adaptoare au

in general configuraii particularizate pentru diferii furnizori de servicii VoIP;


2/13


2

y A doua configuraie se bazeaz pe telefoanele IP. Diferena dintre telefoanele IP icele analogice const n faptul c acestea au direct port de conexiune la inernet de

tip IP. Aceste telefoane, odat conectate n reeaua Ethernet i configurate

corespunztor, pot fi folosite pentru apeluri VoIP. Telefoanele IP au hardware-ul

i software-ul corespunztor pentru sistemele VoIP.

y Varianta cea mai comod reprezint utilizarea telefoanelor de tip soft. Acest tip deconfiguraie nu necesit contractarea unor servicii speciale, ci se bazeaz pe

conexiunea la Internet existent, care trebuie s aib o lrgime de band suficient

pentru susinerea unui apel telefonic. De fapt se reduce tot sistemul la a comunica

ntre dou calculatoare conectate la o reea IP pe care sunt instalate telefoane

software si o plac de sunet.

Realizarea comunicaiilor n timp real ntre sistemele analogice de tip PSTN i sistemele VoIP

se poate face printr-o reea de dispozitive numite VoIP Gateway ce permit att transmiterea de

voce ct i de fax.

Apelarea prin sistemele PSTN a fost familiar utilizatorilor de mai multe decenii. Funcional,

pentru un utilizator, sistemul PSTN sau VoIP sunt utilizate ntr-un mod similar. Reelele

telefonice prin comutaie (PSTN) i telefonia VoIP din punct de vedere arhitectural complet

diferite. n figura 1.a este reprezentat apelarea telefonic printr-o central telefonic de tipPSTN iar n figura 1.b este prezentat configuraia generic a unui sistem VoIP.

Fig.1 Sistem PSTN


3/13


3

Fig.2 Sistem VoIP

1.2 Configuraii utilizator pentru sisteme VoIP

Conectarea dintre utilizatori de telefonie se face prin diverse combinaii de reele,

echipamente, servicii furnizor i moduri de operare. La nivel funcional, cele mai ntlnite

configuraii VoIP sunt urmtoarele:

y Apel utilizator VoIP - utilizator VoIP reprezint o apelare telefonic de voce ce esteiniiat de un client ctre alt client ntr-o reea VoIP. Clieni au alocate n parte cte o

adres de IP fix.

Fig.3 Utilizatori VoIP

y Apel utilizator VoIP - utilizator PSTN const ntr-o apelare telefonic de ctre unclient dintr-un sistem PSTN ctre un client dintr-un sistem VoIP. Poarta VoIP-PSTN

face interfaa ntre cele dou sisteme i poate suporta sute de apeluri telefonice n

paralel. Apelurile telefonice sunt iniiate numai cu acordul unui furnizor de telefonie.

Apelurile telefonice pot fi permise n ambele sensuri.


4/13


4

Fig.4 Utilizator VoIP-PSTN

y Apel utilizator PSTN - utilizator PSTN prin sistem VoIP Acest sistem este utilizatatunci cnd sunt iniiate dou apeluri telefonice din centrale PSTN aflate la distane

mari. La ambele destinaii, sunt utilizate reele PSTN pentru realizarea apelului

telefonic. n general, sunt utilizate pori VoIP-PSTN pentru realizarea interconexiuniiapelurilor telefonice. Acestea realizeaz o transcodare i translatare a semnalizrilor de

apel pentru a interconecta reeaua IP la PSTN.

Fig.5 Utilizator PSTN-PSTN prin reea VoIP

Apeluri mixte locale Sistemul client poate avea un port adiional FXO ce asigur o linie de

interconectare cu PSTN local. Dac acesta deine un port FXS, atunci are i posibilitatea de a

face apeluri telefonice n sistemele PSTN.

n sistemele VoIP sunt utilizai doi termeni care produc confuzie: VoIP Gateway i

Voice Gateway. Primele aparate realizeaz interconectarea ntre centralele PSTN i sistemele

VoIP cu capacitatea de a folosii sute de apeluri telefonice n paralel. Dispozitivlele Voice

Gateway sunt utilizate pentru interfaarea ntre un client ce are la dispoziie un aparat telefonic

analogic i dorete sa-l conecteze la o reea IP.


5/13


5

Fig.6 Voip Gateway

1.3 Utilizarea termenilor de FXO i FXS n telefonia VoIP

FXS i FXO sunt denumirile porturilor folosite de ctre liniile telefonice analogice nsistemele clasice de telefonie POTS (Plain Old Telephone Service).

y Portul FXS (Foreign eXchange Subscriber) este portul care furnizeaz tonul de apelarepe linia analogic la utilizator.

y Portul FXO (Foreign eXchange Office) este portul care primete ton de apelare pelinia analogic.

Din aceast cauz, aparatele telefonice ale utilizatorilor se mai numesc aparate FXO pentru c

preiau ton de la centrala telefonic iar priza la care sunt conectate se numete ntotdeauna

conector FXS. Porturile FXO i FXS sunt ntotdeauna pereche n cadrul unui sistem telefonic.

Fig.7 conexiune FXS/FXO fr PBX

Dac ntre central i telefonul utilizator exist un sistem, atunci putei s conectai

liniile furnizate de ctre compania de telefonie la PBX i mai apoi telefoanele la PBX. Deci,

PBX-ul trebuie s aib i porturile FXO (pentru a se conecta la porturile FXS furnizate de

ctre compania de telefonie) i FXS (pentru a conecta telefonul sau aparatul fax).


6/13


6

Fig.8 conexiune FXS/FXO cu PBX

1.4 Sistemul PBX

Sistemul PBX (Private Branch Exchange) reprezint o reea de telefonie privat

folosit n cadrul companiilor. Utilizatorii sistemului de telefonie PBX pentru a efectua apeluri

telefonice spre exterior folosesc n comun un numr de linii externe. Un sistem PBX are

posibilitatea de a conecta n modul cel mai eficient posibil, din punct de vedre al costurilor de

convorbire, liniile telefonice interne din cadrul companiei cu liniile unor reele telefonice

publice (PSTN Public switched telephone network). Tendine de dezvoltare a sistemului de

telefonie PBX este VoIP PBX, cunoscut i sub numele de IP PBX, care folosete protocolul

Internet pentru a transmite apelurile.

n prezent se impun urmtoarele sisteme telefonice PBX:

y PBXy Hosted/Virtual PBXy IP PBXy Hosted/Virtual IP PBX

IP PBX este un sistem de telefonie PBX bazat pe software care contribuie la realizarea

unor sarcini i furnizarea de servicii care sunt greu sau imposibil de implementat prin

utilizarea unui sistem PBX privat tradiional.

PSTN - Public Switched Telephone Network , reprezint o reea de telefonie bazat pecomutaie de circuite (ciruit-switched telephone network), n acelai fel n care Internet-ul

reprezint reeaua IP bazat pe schimbul de pachete. La nceput era o reea de linii analogice

dar n prezent reeaua PSTN este aproape integral digital i include att telefoane mobile ct

i telefoane fixe.


7/13


7

n telefonia VoIP termenii de FXS i FXO sunt utilizai la echipamentele care permit

conectarea liniile de telefonie analogic la un sistem de telefonie VOIP sau un sistem PBX

tradiional la un furnizor de servicii VOIP prin internet.

Pentru a conecta liniile telefonice analogice la un IP PBX este necesar o VoIP Gateway

de tip FXO. Aceasta va permite conectarea porturilor FXS de la centrala analogic la portul

FXO a porii VoIP i apoi transform informaia dup linia telefonic analogic ntr-un apel

VOIP.

Fig.9 Sistem Gateway FXO

O poart VoIP de tip FXS este folosit pentru a conecta una sau mai multe linii ale

unui PBX tradiional la un sistem sau un furnizor de telefonie VOIP. Este necesar o poart

VoIP FXS pentru a fi posibil conectarea la porturi FXO (care normal sunt conectate la

compania telefonic) la internet sau un sistem VOIP.

Fig.10 Sistem Gateway FXS

Un adaptor VoIP de tip FXS este folosit pentru a conecta un telefon analogic sau unaparat fax la un sistem de telefonie VoIP sau la un furnizor de servicii VoIP.


8/13


8

Fig.11 Adaptor FXS

1.5 Exemplu de utilizare a unui sistem VoIP

Un scenariu general de utilizare a unei reea VoIP este reprezentat n figura de mai jos:

ntr-un sistem VoIP sunt utilizate interfee clinet de tip software sau hardware (sisteme de

comutaie software, porti VoIP, etc.). Pentru aplicaii de voce i date interfeele utilizator

comunic prin intermediul reelei IP LAN(Local Area Network) sau WAN (Wide Area

Network). Reelele de tip LAN sau WAN pot fi accesate prin interfee de Ethernet, o linii

digitale DSL(Digital Subscriber Line), linii DSL de vitez mare VDSL (Very hight speed


9/13


9

DSL), WLAN(Wireless LAN), interfee de comunicaie optice (PON), dial - up, interfee

USB, etc.

De asemenea, poate funciona ca un sistem VoIP i utilizatorul are posibilitatea de a

comunica pe Internet prin software-ul de telefonie instalat pe pe calculatoare PC la care sunt

ataate o interfa de sunet i o interfa de reea pentru LAN. Adaptoarele VoIP au funcii

simple pentru trasfer de voce i date LAN simple funcii, n timp ce sistemele de servicii

integrate dein interfee directe cu reelele WAN i pot transmite simultan mai multe canale de

telefonie. Telefonul IP este un simplu terminal utilizator utilizat pentru efectuarea apelurilor

VoIP. Porile de tip VoIP - PSTN realizeaz rutarea apelurilor la reeaua existent PSTN.

Aceste pori(gateway) sunt conectate la reeaua PSTN prin intermediul interfeelor de tip

T1/E1 / J1, ISDN sau FXO. Apelurile VoIP sunt stabilite prin intermediul unor protocoale de

semnalizare de tip SIP, MGCP sau H.323. Cele mai multe funcii de apelare suntimplementate ntr-un sistem software de comutaie care utilizeaz, n general, un protocol de

tipul H.323. Sistemul de comutaie software este o unitate de calcul care practic sute de mii de

utilizatori i poate gzdui multe alte funcii, cum ar fi translatarea de protocoale (de exemplu

SIP la H.323), de facturare, gestionarea trafic, precum i controlul serverelor media i reeaua

PSTN. Serverele media sunt n strns legtur cu sistemele de comutaie software pentru a

realiza funcii multiple pentru apelurile de voce de tip. Sistemele PBX sunt n strns corelaie

cu reeaua PSTN. Sistemele existente de tip PBX pot migra ctre telefonia VoIP prin dotarea

acestora cu adaptoare specifice de comunicaie. Adaptorul VoIP n combinaie cu sistemul

PBX formeaz un adaptor IP - PBX i este folosit pentru interfaarea sistemelor PBX

existente cu reeaua IP. Interfeele IP - ISDN sunt utile pentru sistemele existente ISDN PBX.

Fig.12 VoIP-PSTN


10/13


10

1.6 Procesul de prelucrare a vocii n IP telefonie

Pentru asigurarea transmisiei semnalelor vocale calitative n dispozitivele

VoIP este necesar urmtorul algoritm de prelucrare a lor:

1. Eliminarea tuturor componentelor nedorite din semnalul audio la intrare. Dupcodificarea vocii trebuie de eliminat ecoul ,de asemenea ecoul de camer i sunetul de fon, de

asemenea de a filtra sunetele curentului alternativ la frecvene mici al spectrului de sunet.

Eliminarea ecourilor i micorarea zgomotului este absolut necesar la orice configurare cu

microfon deschis pe baza calculatorului personal pentru telefonia clasic i pentru IP telefonie.

Aceste funcii n mare msur sunt destinate pentru dispozitivele audio al IPtelefoniei.

Gateway al IP telefoniei trebuie s ndeplineasc o prealabil prelucrare a informaiei de un

volum mic deoarece staia telefonic i reeaua telefonic asigur filtrarea i micorarea

sunetelor;

2. Limitarea pauzelor n vorbire detectarea sunetului de ton i codarea pentru

restabilirea la captul ndeprtat, la fel i pentru semnalele cunoscute. Pauzele cel mai bine e

s le eliminm la captul apropiat. Pentru pstrarea sunetelor din jur, trebuie de modelat

sunetul de ton, pentru ca sistemul de la captul apropiat s le poat restabili pentru asculttor.

Semnalele culegerii DTMF i alte semnale pot fi nlocuite prin coduri pentru restabilirea la

captul ndeprtat. Pot aprea probleme din cauza c funcia de suprimare a pauzelor

este activat i cnd volumul vocii devine mai mic dect nivelul anumit unele sisteme pot

exclude sfritul cuvntului.

3. Restrngerea datelor vocale - constrngerea vocii digitale se poate de efectuat

prin mai multe metode. Rezolvarea ideal pentru IP telefonie trebuie s fie foarte rapid pentru

ndeplinirea la procesoare de semnalizare DSP , de a pstra calitatea vocii la ieire n tablouri

nu prea mari de date.

4. Constrngerea datelor vocale i mprirea lor n segmente de date de lungimi egale,

numerotarea lor, adugarea antetelor i transmisia. Gateway prelucreaz rapid pachetele nuprea mari i de obicei prelucreaz pachetele ce au aceiai IP adres. n rezultat pachetele vin

pe aceiai rut i nu trebuie s fie aranjate n aceiai ordine.

5. Primirea i aranjarea pachetelor n bufrerul de resincronizare adaptiv, pentru

asigurarea prelucrrii intelectuale al eronrii pachetelor.


11/13


11

6. Excluderea reinerilor temporale al pachetelor. Rezolvarea acestei probleme

const n buferizarea unui numr necesar de pachete pentru ca restabilirea s fie ct mai rapid,

chiar dac timpul ntre sosirea pachetelor este destul de mare. Produsele cele mai bune pentru

IP telefonie modeleaz productivitatea reelei i regleaz mrimea buferului de sincronizare n

modul corespunztor,micorndu-l.

1.7 Metode de codare a informaiei vocale

Unul din factorii principali la folosirea efectiv a capacitii de transfer a canalului IP, este

alegerea optim a algoritmului de codare/decodare a informaiei vocale, adic codecurilor.

Toate codecurile existente astzi, dup principiul de aciune se poate de divizat n trei grupe:

1. Codecuri cu modulaia n impuls-cod ( sau PCM) i adaptiv diferenial

impuls-cod ( sau ADPCM), aprute pe la sfritul anilor 50 i care se folosesc i nprezent n telefonia tradiional. De obicei snt compuse din mbinarea ADP/DAP.

2. Codecuri cu transformare vocoder a semnalului vocal, aprute n sistemele mobile

de comunicaii pentru micorarea necesitii capacitii de transfer a radiotractului. Aceast

grup de codecuri folosete sinteza armonic a semnalului pe baza informaiei despre

componentele vocale a lui foneme. n majoritatea cazurilor, aa codecuri snt realizate ca un

dispozitiv analog.

3. Codecurile combinate (hibride) conine n sine tehnologia transformrii vocoder la

sinteza vocii, dar opereaz cu semnale digitate prin intermediul DSP. Codecurile acestui tip

conin n sine codec PCM sau ADPCM realizat cu metoda vocoder digital.


12/13


12

1.8Avantaje i dezavantaje ale tehnologie VoIP

Telefonia VoIP, bazat pe transmiterea vocii sub form de pachete, aduce avantaje dar i

dezavantaje. n continuare prezint o parte din avantajele folosiri tehnologiei VoIP.

1.8.1 Avantajele tehnologiei VoIP

y costul: avantajul major al acestei abordri este costul redus. Reducerea de costuri sedatoreaz utilizrii aceluiai mediu de transport pentru voce i date. Dac o companie

are o conexiune la Internet (neexploatat complet), atunci aceast conexiune poate fi

utilizat i pentru transmisia de voce, fr costuri adiionale. O alt reducere de costuri

o reprezint gratuitatea convorbirilor ntre utilizatorii VoIP. n general, doar apelurile

efectuate ntre VoIP i PSTN implic costuri, pe cnd apeluri ntre utilizatori VoIP nu

aduc alte costuri dect costurile conexiunii la Internet. Deoarece conexiunea la Interneteste probabil deja existent sau folosit i n alte scopuri, telefonia VoIP ntre

utilizatorii ei este considerat gratuit.

y funcionalitatea mbuntit: un alt avantaj important este funcionalitateambuntit fa de telefonia clasic. Unele din funcionalitile oferite de ctre VoIP

sunt dificil sau chiar imposibil de realizat n telefonia clasic. Printre aceste

funcionaliti se afl posibilitatea de a utiliza un telefon IP oriunde exist o conexiune

la reeaua Internet. Aceasta face posibil ca telefonul fix s poat fi luat n cltorii,avnd acelai numr de apel peste tot. De aceast facilitate beneficiaz cel mai mult

ageniile de tip Call Center, care folosesc telefonia VoIP din alte ri dect cea de

origine datorit costurilor reduse prin fora de munc mai ieftin.

y servicii suplimentare: datorit utilizrii unei conexiuni de date partajat, se pottransmite imagini video, fiiere sau mesaje text n paralel cu apelul. Multe din soft-

urile existente pentru VoIP pun la dispoziie astfel de servicii.

1.8.2 Dezavantajele tehnologiei VoIP

y probleme de implementare: datorit tehnologiei IP, care nu asigur un mecanism pentru asigurarea calitii (QoS: Quality of Service) i datorit posibilitii recepiei

pachetelor n alt ordine dect au fost trimise, telefonia IP se confrunt cu probleme de


13/13


13

tip ntrzieri i oscilaii ale calitii. Interconexiunea ntre diferite reele care folosesc

tehnologia NAT (Network Address Translation) este de asemenea dificil.

y stabilitate: deoarece legtura la Internet este de obicei puin stabil, atunci cnd existntrzieri datorit congestiei unor noduri ale reelei, serviciul VoIP nu va fi funcional.

Aceast problem se observ cel mai des la apelurile de distan lung unde apelul

traverseaz reelele mai multor ISP cu viteze i probleme diferite.

y apeluri de urgen: din cauza naturii reelei IP, localizarea geografic a unui utilizatoreste destul de dificil. De aceasta este dificil de direcionat apelurile de urgen ctre

cel mai apropiat centru de urgen (poliie, salvare, pompieri, etc.)

y numere de telefon nestandardizate: spre diferen de PSTN, telefonia VoIP nu are ncun standard pentru identificarea global a numerelor de telefon.

c1.tehnologia voip

Documents