Ip-телефония

SIP-протокол – что это такое

SIP-протокол представляет собой протокол инициирования сеанса связи, активно используемый в IP-телефонии. Он отличается гибкостью и возможностью масштабирования. Он обеспечивает создание, модификацию и завершение сеансов между двумя и более участниками. По своей структуре он похож на протокол HTTP, так как пересылаемые в его рамках сообщения состоят из заголовков и тел. Этими сообщениями обмениваются серверы, прокси-серверы и абонентские терминалы, используемые в телефонии.

Использование SIP-протокола в IP-телефонии обеспечивает:

• Полную мобильность пользователей – они могут находиться в любой точке мира.
• Возможность масштабирования сети – используя соответствующие технические мощности, можно значительно увеличить количество абонентов без дополнительных сложностей и расходов.
• Расширяемость – с помощью SIP-протокола организуются сеансы передачи мультимедийной информации. Также он позволяет передавать файлы, проводить видеоконференции и видеосеансы между двумя пользователями, обеспечивает взаимодействие с бизнес-софтом.

Также он взаимодействует с другими протоколами, используемыми в системах связи.

История разработки

Данный протокол появился на свет в середине 90-х годов, причём в 2000 году он был принят в качестве основного сигнального протокола в мобильной связи. Ещё через два года появляется его вторая версия (SIP 2.0). С той поры он активно используется в IP-телефонии. Тем самым он почти полностью похоронил устаревший протокол H.323, используемый для организации телефонии и сеансов видеосвязи. Долгое время тот был безусловным лидером, но впоследствии его заменил SIP. Что касается H.323, то он используется и сегодня, но вытесняется всё больше и больше.

Аббревиатура SIP расшифровывается как Session Initiation Protocol. Он обеспечивает инициализацию и установление сеансов связи, отличаясь от H.323 своей гибкостью. Но если в H.323 была заложена экономия трафика, то для SIP это не характерно – существующие сегодня каналы связи характеризуются высокой производительностью, что позволяет не экономить трафик. SIP получился более перспективным, он активно используется в IP-телефонии, на его основе работают офисные облачные АТС.

Описание и операции

Основу протокола составляют шесть типов запросов. Первый – INVITE, он является инициирующим, вызывая другой терминал. В описании запроса содержится список сервисов, необходимых для данного сеанса связи. Установка связи подтверждается запросом ACK, в то время как для завершения текущего сеанса используется запрос BYE. Неактуальные в данный момент запросы отменяются запросом Cancel.

Что касается Register, то он определяет местоположение вызываемого терминала. А запрос OPTIONS является предшествующим запросам INVITE и ACK. Он запрашивает функциональные возможности терминала вызываемого пользователя.

SIP-протокол, наряду с абонентскими терминалами, подразумевает использование промежуточных серверов:

• Прокси-сервера – обеспечивает приём и обработку вышеуказанных запросов.
• Сервера местоположений – обеспечивает мобильность пользователей IP-телефонии.
• Сервера переадресации – хранит записи о прокси-серверах и абонентских терминалах.

Все эти устройства взаимодействуют с помощью запросов, приведённых выше. На каждый запрос высылается тот или иной ответ:

• 1xx – класс информационных ответов, не являющихся завершающими;
• 2xx – ответы об успешном завершении того или иного запроса;
• 3xx – абонент изменил местоположение;
• 4хх – категория сообщений о каких-либо ошибках;
• 5хх – категория серверных ошибок;
• 6хх – ответы, связанные с невозможностью вызова абонента.

Иными словами, каждый сеанс установления связи – это обмен запросами с отправкой ответов. Причём SIP-протокол работает поверх транспортных протоколов (чаще всего это TCP и UDP с портами 5060 и 5061).

Для чего используется

Данный протокол активно используется в IP-телефонии, в том числе для работы виртуальных АТС. Пользователи могут вызывать друг друга, обмениваться файлами и мультимедийной информацией, привлекать к установленному сеансу других участников, управлять переводом звонков. Также он используется при проведении сеансов видеосвязи и видеоконференций. Нельзя не отметить и его применение в онлайн-играх, где нужно соединить двух и более игроков. Благодаря гибкости он нашёл своё место в бизнес-процессах, обеспечивая взаимодействие телефонии и бизнес-приложений.

Определение голосовой активности

В коммутируемых голосовых сетях все голосовые вызовы используют каналы с фиксированной пропускной способностью 64 Кбит/с, независимо от соотношения речи и тишины в разговоре. В сетях VoIP речь и тишина преобразуются в пакеты. Обнаружение голосовой активности (VAD) позволяет подавлять пакеты, которые не содержат голосовых данных.

Со временем и при усреднении более чем по 24 вызовам функция VAD может обеспечить экономию пропускной способности до 35 %. Экономия незаметна для отдельных голосовых вызовов и ее нельзя определить с помощью точечных методов измерения. При проектировании сети и планировании пропускной способности не следует рассматривать функцию VAD, особенно на каналах, передающих менее 24 голосовых вызовов. Такие возможности, как музыка на удержании и факс делают функцию VAD неэффективной. Если сеть проектируется для полной полосы пропускания голосового вызова, все ресурсы, сэкономленные VAD, будут доступны для информационных приложений.

Кроме того, функция VAD генерирует комфортный шум (CNG). Поскольку тишину можно легко перепутать с отключенным вызовом, функция CNG выполняет локальную генерацию белого шума, благодаря которому обе стороны воспринимают вызов как активный . Стандарты G.729 Annex-B и G.723.1 Annex-A содержат встроенную функцию VAD, но в остальном выполняют те же функции, что G.729 и G.723.1.

В Cisco CallManager функцию VAD можно включить (по умолчанию она отключена) с помощью следующего сервисного параметра:

• SilenceSuppressionSystemWide—Этот параметр включает VAD skinny-терминалами (например, IP-телефоны Cisco IP и шлюзы Skinny)

• SilenceSuppressionWithGateways—Этот параметр функцию VAD для всех шлюзов MGCP. Он не влияет на шлюзы H.323. Функцию VAD для шлюзов H.323 необходимо отключать на самих шлюзах.

Эти сервисные параметры можно найти в окне Cisco CallManager Administration (Service > Service Parameters > select_server > Cisco CallManager).

Подключение и настройка IP-телефонии

Для использования технологии требуются доступ к Интернету и соответствующее для этого оборудование: роутеры, маршрутизаторы, серверы и т.п.

Программное подключение к IP-телефонии заключается в установке на компьютер, ноутбук или гаджет соответствующего приложения, поддерживающего связь по протоколу, обеспечивающему работу IP-телефонии.

Программное обеспечение в большей своей части бесплатное. Для пользования им необходим аккаунт в приложении, в который вносятся требующиеся для работы данные. Комплекс базовых функций устанавливается по умолчанию, возможно их расширение, внесение корректив в настройки.

Немного теории

SIP\TLSна википедииSRTPZRTPспециальному протоколу

1. Оба пользователя используют SIP\TLS и SRTP. В этом случае обмен ключами для шифрования media происходят по защищенному сигнальному протоколу. Предполагается доверие к серверу, участвующему в установке связи. Посторонние не могут получить доступ ни к сигнальной информации, ни к голосовым данным. Недостаток в том, что пользователь не уведомлен на уровне протокола (клиента) и не убежден, что второй пользователь также использует шифрованное подключение к серверу.
2. Оба пользователя используют ZRTP, голос при этом проходит через сервер. В этом случае сервер определяется ZRTP протоколом как Trusted MitM (man in the middle). Обмен ключами происходит по алгоритму, основанному на методе Диффи — Хеллмана (что и гарантирует невозможность прослушки) по протоколу RTP. Если при этом используется защищенный SIP\TLS — посторонние так же не могут получить доступ ни к сигнальной информации, ни к «голосу». Как и в первом варианте предполагается доверие к коммутирующему серверу, но в отличии от него для надёжного шифрования голоса не требуется обязательное использование защищенного SIP\TLS. Также, в отличии от первого варианта, каждый пользователь видит, что разговор шифруется до сервера с обоих сторон, а также то, что оба подключены к одному и тому же (доверенному) серверу.
3. Оба пользователя используют ZRTP, но media устанавливается напрямую между клиентами. Так как обмен ключами проходит напрямую между клиентами, даже сервер, осуществивший коммутацию, не может прослушать разговор. В этом случае оба клиента отображают информацию о том, что установлен безопасный прямой сеанс связи. Убедиться в этом можно сверив SAS (короткие строки авторизации) — они будут одинаковыми. Если требуется скрыть от посторонних сигнальную информацию, следует использовать SIP\TLS. Это самый безопасный вариант, но в этом случае сервер не сможет выполнять многие функции, которые в других ситуациях выполняются на нем, к примеру запись непосредственно разговора, перекодирование голоса для клиентов с разными настройками аудиокодеков и тд.
4. Один пользователь использует первый метод, описанный выше, а другой — второй. В этом случае так же требуется доверие к серверу. Сигнальная информация шифруется с помощью SIP\TLS. Для пользователя с ZRTP протокол сообщит, что шифрованное соединение установлено до сервера (End at MitM). Используется ли шифрование с другой стороны на уровне протокола узнать не удастся.

сервиса облачной телефонии ppbbxx.com

К современным достижениям IP-телефонии

Вплоть до 1996 года IP-телефония развивалась по принципу передачи информации от компьютера к компьютеру с использованием программ-коммуникаторов. Но в 1997 году произошла интеграция телефонных сетей с так называемыми «пакетными» сетями, фактически с сетями Интернета, что стало возможным благодаря принятию стандартного протокола передачи данных Н323.

На основе указанного протокола начали работать первые телефоны, оснащенные специальным разъемом для подключения к сети передачи данных и требовавшие не только наличие телефонной розетки, но и отдельного порта. При перегрузке коммутатора требовалось время на его перестройку, что надолго привело к потере интереса к данному направлению.

Изменения произошли в 2002 году, когда с развитием популярности нового протокола SIP, появившегося еще в 1999-м, пакетная телефония начала активно внедрятся. Еще через 3 года при помощи нового маршрутизатора VoIP стала возможной работа телефонии вообще без включения компьютера.

С этого момента популярность IP-телефонии постоянно растет. Для рядовых пользователей не имеет принципиального значения то, какие протоколы используются и как они работают. Им куда важнее чистота связи, дополнительные возможности и низкие тарифы.

О стоимости IP-телефонии

При использовании VOIP-телефонии можно наглядно убедиться в разительной разнице цен в сравнении с аналоговой связью. Внутри сети звонки не тарифицируются, то есть абоненты, пользующиеся услугами одного провайдера IP-телефонии, общаются посредством программных или аппаратных VOIP-телефонов, экономя денежные средства.

Так как трафик в Интернете не имеет географической привязки, то расстояние между регионом отправки и регионом получения информации также не играет роли, в отличие от привычной телефонной связи, работающей по принципу «чем дальше, тем дороже». Дополнительная плата за отправку трафика по какому-либо направлению не взимается.

При звонках на мобильные или стационарные телефоны за рубеж или в другие регионы стоимость расходов также на порядок ниже, чем в аналоговой сети. Нет и платы за абонентскую линию, но правда, вместо этого нужно оплачивать пользование Интернетом по тарифам Интернет-провайдера.

Стоимость звонков на мобильные и стационарные телефоны зависит от выбранного направления и начинается от нескольких десятков копеек в минуту. Конкретная цифра связана со стоимостью услуг провайдера, поддерживающего IP-телефонию. Компания, занимающаяся настройкой и подключением такой связи, поможет подобрать оптимальный пакет исходя из потребностей заказчика. Возможна комбинация услуг от нескольких провайдеров, что гарантированно приведет к уменьшению счетов по оплате услуг связи.

Конкурент IP-телефонии: Скайп

С IP-телефонией вполне успешно конкурируют приложения для поддержания телефонной и видео связи, например, хорошо известный Скайп. Подобные приложения для компьютеров и мобильных устройств позволяют осуществлять голосовую и видео связь между абонентами также по каналам Интернета, и тоже имеют привлекательные тарифы.

Кстати, многие функции подобных приложений вообще бесплатные. Пользователям нужно лишь оплачивать Интернет трафик, не более. Например, звонки по Скайпу между двумя абонентами, у которых на компьютерах установлено приложение Скайп, – бесплатные.

И даже групповые аудио и по Скайпу между несколькими абонентами Скайпа могут быть бесплатные. Также возможна передача визуальной информации путем «расшаривания» (организации коллективного просмотра) одного из экранов компьютера, подключенного к конференции Скайп.

Конкуренты IP-телефонии: мобильные операторы

Помимо этого мобильные операторы не стоят на месте. Они предлагают своим корпоративным клиентам так называемую виртуальную телефонию. Ее суть в том, что каждому сотруднику корпорации (фирмы)  присваивается короткий номер (3-4- цифры), как будто это номер внутреннего телефона сотрудника. И все сотрудники одной фирмы могут звонить друг другу по этим коротким номерам, но пользуясь при этом мобильными телефонами, либо специальными телефонными аппаратами, подключенными непосредственно к серверам компании, обеспечивающим доступ в Интернет.

Особенность мобильной виртуальной телефонии состоит в том, что в ней отсутствует привязка сотрудника к рабочему месту, к конкретному городу и даже к конкретной стране. Присвоенный сотруднику компании короткий номер «путешествует» с ним везде, вместе с гаджетом и СИМ-картой. В итоге получается сравнимый по ценам аналог IP-телефонии, не требующий от пользователей (и от компаний) вообще ничего, кроме мобильных телефонов (смартфонов, айфонов) и СИМ-карт мобильного оператора.

Итоги

В общем, прогресс не стоит на месте, а конкуренция подстегивает производителей находить все новые и новые удобные способы голосовой и видео связи между сотрудниками корпораций и между обычными людьми.

Да и «старенькие» телефонные компании не стоят на месте, развивая свои сети и переводя их «на цифру» в поисках конкурентоспособных решений, которые будут им позволять успешно «соревноваться» с IP-телефонией.

Ну, а для нас, простых пользователей, для обычных неискушенных абонентов телефонных сетей, по идее, подобная конкуренция должна приводить к появлению нескольких вариантов для выбора, и в конечном итоге к снижению стоимости услуг голосовой и видео связи. В общем, неплохо получается.

Еще про общение:

1. Видеозвонок и трансляции  Facebook Live

2. Чем общение через Интернет отличается от общения вживую

3. Интернет собеседник или как находить правильных людей онлайн

Принцип работы

На рисунке 1 представлено схематичное представление архитектуры VoIP сети.

Рисунок 1 – Архитектура VoIP сети

Принцип работы заключается в следующем: один из абонентов передаёт голосовые сигналы другому абоненту, ваш голос проходит обработку с помощью кодеков и пересылается через Интернет пакетными данными в режиме реального времени. При этом максимальная задержка звука составляет примерно 300-400 миллисекунд в зависимости от того, сколько времени требуется аппаратному оборудованию для создания цифрового аудиосигнала. А так как в настоящее время существуют технологии, позволяющие свести потери сигнала в сети к минимуму и избежать пропадания голоса, то мы этого и не заметим. В результате за данный разговор вы заплатите гораздо меньше, чем если бы вы пользовались обычными телекоммуникациями.
Для передачи сигнала необходимы специальные устройства — IP-шлюзы. Это устройства, с помощью которых осуществляется трансляция данных из одного типа сети в сети другого типа. IP-шлюзы, или как их еще называют IP-серверы, с одной стороны связаны с телефонными линиями и могут установить соединение с любым телефоном мира, а с другой — с интернетом, за счет чего могут связываться с любым, подсоединённым к интернету компьютером.

Телефонный сигнал шлюзом оцифровывается, сжимается, разбивается на пакеты и отправляет через IP-сеть по назначению с использованием протокола TCP/ IP. Затем сигнал проходит через еще один шлюз, где снова преобразуется в телефонный и принимающий абонент получает вызов.
На сегодняшний день доступ в Интернет возможен непосредственно с мобильных телефонов, которые поддерживают технологии: GSM Data, GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), CDMA (Code Division Multiple Access), EV-DO (Evolution-Data Optimized), которые обеспечивают широкий спектр услуг «Мобильный Интернет» и WAP. И сейчас в мобильной связи уже внедряются новые технологии беспроводного доступа в Интернет на базе технологии связи 4G (GSM/WiMAX/Wi-Fi mobile phone).

Значит, голосовой сигнал из канала VoIP может непосредственно поступать на IP-телефон, подключенный к IP-сети либо на мобильный телефон мобильного оператора, либо на аналоговый телефон, подключенный к обычной телефонной сети.

Совместимость мобильных номеров (Mobile number portability, MNP) также оказывает свое влияние на IP-телефонию, или другими словами, на коммерческое применение VoIP. Голосовой звонок, который пришел по каналу, маршрутизируется на мобильный телефон традиционного мобильного оператора, также имеет задачу достичь цели назначения, которая в случае с мобильным телефоном выражается в том, что звонок (сигнал) должен достичь порта. Совместимость мобильных номеров – это сервис, который позволяет его пользователям сохранить существующий телефонный номер при переходе от одного мобильного оператора к другому.

Таким образом, IP-телефония обеспечивает передачу голосовых сигналов с компьютера на компьютер, с компьютера на телефон и с телефона на телефон. Звонки осуществляются через провайдера услуг VoIP. Качество передачи голоса зависит от VoIP-провайдера и способа подключения к Интернету.

Introduction[edit | edit source]

Voice over IP (or VoIP) is an emerging technology allowing encapsulation of voice telephony services within IP (Internet Protocol) for transmission over IP networks, such as the Internet.

VoIP technology provides cheap and flexible voice telephony by utilizing packet-switched networks for voice data, providing a much cheaper solution than traditional circuit-switched telecommunications services, while also allowing termination of IP calls closer to the intended destination, avoiding long-distance tolls.

With the global prevalence of broadband technology at home, interest in telecommunication technology and a move away from traditional copper line telephony, there is a lot of industry interest in VoIP technology.

Краткий обзор протоколов VoIP

В технологии VoIP используются следующие протоколы:

• H.323. Протокол ITU для интерактивной конференции. Был изначально предназначен для мультимедийного взаимодействия в сетях без установления соединения, таких как ЛВС.
• MGCP (Media Gateway Control Protocol). Предназначен для управления VoIP шлюзов, подключенных к внешним устройствам управления вызовами. MGCP предоставляет сервис сигналлинга для недорогих конечных устройств, таких как шлюзы, которые не поддерживают в полном объеме стек сигналлинга, например H.323.
• SIP (Session Initiation Protocol). Протокол, определяющий команды и ответы для установления и завершения телефонных вызовов. Также детализирует такие моменты как безопасность, прокси и транспортные сервисы.
• RTP (Real-Time Transport Protocol). RTP доставляет голос через сеть. Обеспечивает очередность и маркировку времени для правильной последовательной обработки пакетов.
• RTCP (RTP Control Protocol). Используется для передачи управляющей информации для протокола RTP. Любое RTP-соединение имеет соответствующее RTCP-соединение. RTCP используется для предоставления информации о качестве сервиса.

Соответствие протоколов VoIP уровням модели OSI:

Преимущества IP-телефонии

Главное из них — возможность экономии расходов на связь, что особенно актуально при использовании междугородних и международных звонков. Также в качестве достоинств следует отметить:

Доступность и мобильность,

так как номера в IP-телефонии не привязаны к конкретному месту, к конкретному кабелю, к конкретному разъему.

К подобному по сути виртуальному номеру можно получить доступ вне зависимости от географии места расположения, нужен лишь скоростной доступ к Интернету. Получается некий аналог мобильной связи, только вместо доступа к мобильным сетям требуется доступ к Интернету.

Высокий потенциал,

так как формирование новых IP-сетей осуществляется в зависимости от потребностей пользователей и возможно оперативное расширение конфигураций с внедрением новых сервисов.

Конфиденциальность и безопасность.

Благодаря шифрованным каналам связи доступ к информации третьим лицам закрыт, в отличие от старых привычных телефонных сетей, к которым может подключиться кто угодно в любом месте, где проходит кабель.

Широкие возможности,

не ограниченные передачей голосовых данных. С использованием IP-телефонии можно организовывать аудио-конференции, пересылать информацию в текстовом варианте и иных форматах.

Использование IP-телефонии – оптимальное решение для офисов, предприятий и организаций именно благодаря последнему пункту о возможностях.

• Функции многоканального номера,
• переадресация входящих звонков,
• голосовая почта,
• виртуальный факс и
• услуга внесения в «черный список»

позволяют получить максимум от связи, не прилагая никаких усилий.

Большинство услуг IP-телефонии включены в базовый пакет и используются после оплаты услуг провайдера для такой связи. Возможно увеличение количества номеров сверх первоначального тарифного плана, но в этом случае потребуются дополнительные расходы.

Преимущества VoIP телефонии

• Более дешевая инфраструктура. Создание отдельной линии требует значительно больших затрат, чем подсоединение дополнительной локальной сети или использование WI-FI. Вы платите только за подключение, а саму программу практически всегда легко найти в свободном доступе.
• Не требуются особые настройки, так как нет необходимости в соблюдении специфических требований.
• Мобильная телефония. Вам не обязательно покупать софтфон, чтобы звонить на свой компьютер и сотовый. Вы сможете оборудовать стационарный телефон данной системой и перемещать его по собственному желанию, не вводя добавочных настроек. Отличная идея для гибкой офисной работы.
• Повышенная конкуренция. Рынок оборудования и софта для интернет-телефонии гораздо активнее, чем в случае с традиционной. Это ведет к большей функциональности за меньшие деньги.
• Возможность повсеместного использования. Находитесь ли вы дома, на работе, на совещании, в пути или на пляже – для VoIP-связи это не помеха.

Объединение VoIP с PSTN

Хозяева дешевых VoIP-сетей обычно поддерживают только коммуникации между однотипными устройствами, используя SIP. Этот факт раскрывает основную суть IP-телефонии: она зависит не от номера абонента, а от SIP-адреса.

Чтобы установить соединение между пользователями двух разных систем, понадобится связать SIP-адрес с сотовым номером. Поможет в этом пакет «цифровой связи» от вашего интернет- или кабельного провайдера, а также сервисы вроде Vonage, которые уже содержат необходимый шлюз. Если поставщик сразу дает вам абонентский номер, значит, с вышеописанной проблемой вы не столкнетесь.