Prijenos govora IP mrežama

vrh stranice

Prijenos govora Internet protokol (IP) mrežom (engl. Voice over IP ili kraće VoIP te Voice on the Net), odnosno IP telefonija, jedno je od područja koje je u zadnje vrijeme učestalo obrađivano u stručnoj literaturi pa čak i dnevnom tisku te burzovnim izvještajima. Više nema isporučitelja telekomunikacijskih usluga ili proizvođača telekomunikacijske opreme koji nije shvatio značaj toga područja. Integracija govornih i podatkovnih IP mreža više nije pitanje trenutka. Ona je već u mnogim krajevima svijeta realnost, a u drugima neizbježna, vrlo skora budućnost. Ovaj članak ima namjeru dati kraći pregled VoIP tehnologije, novih mogućnosti koje ona otvara, promjena na tržištu koje je ta tehnologija izazivala te pregled Ericssonovih rješenja za prijenos govora IP mrežom.

vrh stranice

O prijenosu govora IP mrežom i IP telefoniji počelo se u stručnim krugovima raspravljati sredinom devedesetih godina. Tada se pojavljuju prve aplikacije koje su omogućavale Internet korisnicima da korištenjem određenih programskih paketa ostvare telefonske pozive prema drugim aktivnim Internet korisnicima. Na primjer, jedna takva aplikacija Vocaltecov “IP Telephony Software” - programski paket za multimedijska osobna računala, pojavila se 1995. godine. Budući da tada nisu postojala standardizirana rješenja drugi korisnici morali su koristiti identične programske aplikacije na svojim osobnim računalima. Istodobno se pojavljuju i prvi davatelji usluga IP telefonije. Korištenjem odgovarajućega programa, koje je korisnik učitavao s poslužitelja davatelja IP usluga na svoje računalo, korisnik je mogao ostvariti telefonske pozive prema drugim istodobno prijavljenim korisnicima iste
usluge.

Tijekom prve godine svoga postojanja IP telefonija je privukla pažnju svih značajnijih tradicionalnih proizvođača telekomunikacijske opreme i izazvala eksploziju novih usko specijaliziranih proizvođača. Mogućnosti koje donosi prijenos govora podatkovnim mrežama bile su jasne i neodoljive proizvođačima opreme i davateljima usluga. Pojavljuju se i prvi govorni pristupnici (VGW - Voice Gateway) koji omogućuju telefonske pozive iz podatkovnih mreža prema pretplatnicima u javnim telefonskim fiksnim i mobilnim mrežama i obratno, tj. omogućuju da se s uobičajenoga telefonskoga terminala nazove nekoga tko koristi osobno računalo kao telefonski aparat. Rješenja s govornim pristupnikom, odnosno tehnologija prijenosa govora IP mrežama, omogućila su postojećim telekomunikacijskim operatorima ekonomičnije korištenje prijenosnih kapaciteta. U takvim rješenjima se govorni i faks promet sažimaju korištenjem naprednih kodnih algoritama (sa 64kbit/s na npr. 6.3 ili 8 kbit/s) u govornim pristupnicima na granici između javne komutirane telefonske mreže (PSTN - Public Switched Telephone Network) i IP mreže te se u tom obliku prenose IP mrežama do drugoga pristupnika. Zadaća toga pristupnika je vratitit govorni promet u oblik pogodan za prijenos PSTN mrežom.

Operatori nove generacije (Next-Gen Telcos), koji su isključivo okrenuti VoIP uslugama, također pronalaze svoj prostor na tržištu. To su najčešće organizacije s izgrađenom globalno upravljanom IP mrežnom infrastrukturom koje sklapaju partnerstva s tradicionalnim telefonskim operatorima. Tradicionalni operatori se, pak, posredstvom govornih pristupnika spajaju na njihovu mrežu. Tako operatori nove generacije omogućuju svojim pretplatnicima iznimno povoljne cijene internacionalnih poziva koji završavaju u partnerskim mrežama. Njihovi pretplatnici obično koriste multimedijalna osobna računala, a mreži davatelja usluge pristupaju preko javnoga Interneta. Pozivi inicirani na taj način završavaju na govornome pristupniku koji ima ulogu mosta prema partnerskoj PSTN mreži.

U zadnje vrijeme takvi operatori nude i unaprijed plaćene (prepaid) usluge korisnicima iz fiksne mreže. Koriseći karticu s osobnim identifikacijskim brojem
(PIN - Personal Identification Number) i korisničkom identifikacijom, korisnik upućuje poziv na telefonski broj davatelja usluge iza kojega se krije govorni pristupnik te se tako poziv prenosi preko IP mreže po iznimno konkurentnim cijenama (tablica 1). Cijena poziva u tom slučaju je često i više no pet puta manja nego cijena poziva ostvarenoga tradicionalnim putem zbog efikasnijega korištenja prijenosnoga kapaciteta, ali uz nešto nižu kvalitetu usluge od one u klasičnoj telefoniji. Ta aplikacija je danas dominantna, međutim, analitičari ističu da značaj VoIP tehnologije nije u omogućavanju jeftinijih poziva, već u novim uslugama koje ona omogućava i koje se uvode brže i lakše nego u slučaju tradicionalne telefonije.

Za ubrzani napredak VoIP tehnologije i rješenja bilo je neophodno pokrenuti standardizaciju. Prvi korak u tome pravcu bilo je definiranje prve verzije H.323 protokola koja je omogućila promjenu proizvoda različitih proizvođača u istoj mreži. U međuvremenu je H.323 doživio drugu i treću reviziju. Pojavili su se i novi standardi i arhitekture od kojih su neke i zaživjele, poput protokola za inicijaciju sesije (SIP - Session Initiation Protocol) i MEGACO (MEGACO - Media Gate-way Control) arhitekture.

Ericsson je od prvih dana sa svojim rješenjima prisutan na tržištu IP telefonije. Prvo Ericssonovo rješenje zvalo se IPT 1.4, a govorni pristupnik je napravljen u suradnji s kompanijom Dialogic. Trenutačna verzija toga sustava je IPT 1.6.3, a implementirana je u mnogim rješenjima širom svijeta od strane tradicionalnih operatora i operatora nove generacije (npr. Delta Three, Cescom i Interoute).

Ericssonov ONG sustav (ONG - Open Network Gate-way) novo je rješenje namijenjeno operatorima koje u potpunosti slijedi MEGACO arhitekturu te koristi i H.323 i SIP kao protokole upravljanja prometom.

Više o Ericssonovim rješenjima može se naći u pog-lavlju 4. Ericssonova VoIP rješenja.

1.1. Što je IP telefonija?

vrh stranice

IP telefonija koristi Internet protokol (IP) za prijenos govora u paketima preko IP mreže. To znači da je IP telefonija u principu moguća na bilo kojoj paketskoj mreži koja koristi taj protokol, kao npr. Internet, intranet ili lokalna mreža (LAN - Local Area Network). Razlike u odnosu na tradicionalne mreže s komutacijom kanala su značajne. Kanal se u mrežama s komutacijom kanala uspostavlja tijekom cijeloga trajanja telefonskog poziva uz fiksnu širinu pojasa (bandwidth) od 64 kbit/s koja je rezervirana i za vrijeme perioda tišine. U normalnome telefonskom razgovoru oko 60% vremena sudionik ne govori, jer sluša drugu osobu ili ima stanke između riječi. U slučaju IP telefonije govor se u IP telefonima ili govornim pristupnicima i na granici između PSTN i IP mreža digitalizira, komprimira i pakira u IP pakete koji se onda prenose preko IP mreže zajedno s ostalim IP prometom. U algoritmima kodiranja koji se koriste u VoIP rješenjima je uobičajeno potiskivanje tišine, tj. neprenošenje informacije i nezauzimanje prijenosnih kapaciteta tijekom perioda kada razina jačine govora padne ispod određene granice.

Tipičan i danas u primjeni najzanimljiviji prometni scenarij u IP telefoniji se obavlja preko govornoga pristupnika koji osigurava fizičko sučelje između PSTN i IP mreže (slika 2). Govorni pristupnik je, dakle, uređaj koji u sebi mora imati fizička sučelja i prema PSTN i prema IP mreži budući da prima i šalje govorni promet prilagođen pojedinoj mreži te ima mogućnost interpretacije i konverzije signalizacija korištenih s obje strane.

U načelu, proces kod usluga tipa telefon-telefon i telefon-IP terminal izgleda ovako: govorni pristupnik prima i šalje signalizaciju iz telefonske mreže i prema njoj (npr. ISDN, CAS), interpretira tu signalizaciju, pa korištenjem signalizacije za VoIP, kao što je npr. H.323 ili SIP, inicira uspostavljanje veze preko IP mreža prema drugim govornim pristupnicima ili IP terminalima. Drugi IP terminali mogu biti IP telefoni ili osobna računala s odgovarajućim IP telefonskim programom. H.323 poslužitelji za kontrolu poziva (GK - Gatekeeper) ili SIP poslužitelji će primiti signalizacijsku informaciju s pozvanim brojem (B brojem) od govornoga pristupnika, pomoću tablica mapiranja adresa povezati krajnju točku i njenu trenutačnu IP adresu s telefonskim brojem i s tom informacijom omogućiti govornom pristupniku uspostavu direktne medijske veze. Ako je krajnja točka izvan IP mreže, dakle opet uređaj koji je u PSTN mreži, poslužitelji će odrediti koji je govorni pristupnik zadužen za prenošenje govora u segment PSTN mreže kojemu pripada pozvani broj (B broj). Nalazi li se terminal s pozvanim brojem u IP mreži, govorni sadržaj se izmjenjuje direktno između govornoga pris-tupnika i terminala.

Nakon što se govorni ili faks signal prenese PSTN mrežom do govornoga pristupnika, on ga obrađuje radi prijenosa IP mrežom. Pod obradom se podrazumijeva digitalizacija ukoliko je dolazni signal u analognom obliku, sažimanje i paketizacija, potiskivanje jeke i potiskivanje tišine. Govorni pristupnik sažima govorni signal iz dva razloga: radi smanjenja potrebnih prijenosnih kapaciteta i radi smanjenja kašnjenja u IP mreži. Jedan od nužnih zahtjeva kod prijenosa govora je prijenos u stvarnome vremenu, budući da se radi o usluzi koja je na kašnjenje iznimno osjetljiva.

Kako smo već rekli, govorni pristupnik provodi istu operaciju obratnim smjerom za pakete koji dolaze iz IP mreže. Obje operacije (dolazak ka telefonskoj mreži/odlazak iz telefonske mreže) su moguće u isto vrijeme, dozvoljavajući tako dvosmjernu (full-duplex) konverzaciju.

Gore smo opisali usluge tipa telefon-telefon, faks-faks i telefon-IP terminal. Kod usluga IP terminal-IP terminal i IP terminal-telefon poziv inicira IP telefonski program na tim uređajima korištenjem H.323 ili SIP protokola. H.323 Gatekeeper ili SIP poslužitelj će opet povezati pozvani broj s trenutačnom IP adresom pozvanoga terminala ili govornim pristupnikom koji taj poziv prenosi u PSTN mrežu.

1.2. Prijenos govora IP mrežom

vrh stranice

Na primjeru komunikacije između dva multimedijalna osobna računala (opremljena zvučnicima i mikrofonom) vidjet ćemo što se zahtijeva od njihovih VoIP programskih klijenata (isto vrijedi za programske klijente u govornim pristupnicima) i od same IP mreže za prijenos govornoga prometa.

Nakon uspostavljanja veze korištenjem signalizacijskih protokola, jedan korisnik govori u mikrofon, a govor se digitalizira i enkapsulira u pakete protokolom prijenosa u stvarnom vremenu (RTP - Realtime Transport Protokol). Ti se paketi zatim šalju preko IP mreže pomoću protokola nižih slojeva (npr. UDP - User Datagram Protocol, IP...). Nakon što ih drugi terminal primi, paketi se dekapsuliraju i na zvučnike prijemnoga računala se reproducira originalna poruka.

Sama kvaliteta primljenoga audio signala ovisi o načinu kodiranja govora (tablica 2) te kašnjenju i varijacima kašnjenja pri prijenosu govornih paketa mrežom. Algoritam za kodiranje govora mora raditi u stvarnome vremenu i uz zadovoljavajuću kvalitetu. Također, algoritam mora imati sposobnost rekonstruiranja izgubljenih paketa jer se u komunikaciji u stvarnome vremenu izgubljeni paketi ne šalju ponovo (kod govora ne smije biti retransmisije). U VoIP tehnologijama ne dolazi do retransmisije paketa poslije njihovoga gubitka ili oštećenja, budući da bi to unijelo dodatna kašnjenja koja su daleko od prihvatljivih. Prijemna strana stoga mora generirati audio signal u onome vremenu u kojemu bi se trebao reproducirati izgubljeni paket, pa se na taj način izbjegavaju prekidi u razgovoru. Ako je kašnjenje u mreži preveliko, sugovornicima je teško održavati normalan razgovor. Tempo razgovora je sporiji ako je kašnjenje veće. Najveće kašnjenje koje korisnici mogu tolerirati je oko 200 ms (Round Trip Delay, kašnjenje cijeloga puta).

Osim kašnjenja zbog algoritama kompresije i pakiranja, najveći ograničavajući faktor za pružanje prihvatljive kvalitete usluge je kašnjenje i varijacije kašnjenja koje unosi prijenos IP mrežom. Da bi se to kašnjenje svelo na prihvatljivu mjeru moraju se koristiti mrežni elementi – usmjeritelji i LAN prospojnici (LAN Switch), koji imaju implementirane odgovarajuće mehanizme kao što je, primjerice, diferencijacija usluga (npr. Diffserv). Ti mehanizmi govornoj informaciji mogu dati veći prioritet prilikom usmjeravanja i prijenosa pred podatkovnim prometom. Na taj način će govorni paketi, nakon što se nađu u tim elementima, manje ostajati u njihovim spremnicima čekajući na usmjeravanje i daljnju predaju u IP mrežu.

Protokol za rezervaciju resursa (RSVP – Resource Reservation Protocol) i višeprotokolno komutiranje temeljem oznaka (MPLS - Multiprotocol Label Switc-hing) mogu omogućiti govornome prometu rezervaciju prijenosnih kapaciteta u mrežnim elementima prilikom uspostave veze. Na taj način iznenadno pojačanje prometa preko korištenih mrežnih elemenata neće utjecati na kvalitetu već uspostavljenih veza.

Govor se IP mrežama prenosi u vrlo malim paketima, značajno manjim od paketa koji prenose podatkovne informacije. Dva su razloga za to. Prvo, na strani gdje se generira promet nastalo bi puno veće kašnjenje po pojedinom paketu da pristupnik iz PSTN mreže uzima govornu informaciju tijekom velikoga vremenskog odsjeka i tek nakon toga je komprimira i pakira u jedan paket. Drugi je razlog što bi izgubljeni ili oštećeni veliki IP paketi s puno govorne informacije rezultirali time da strana koja ih prima ne može reproducirati nikakvu korisnu govornu informaciju tijekom dužega perioda. To bi dovelo do značajnoga smanjenja kvalitete usluge.

Da bi se mogli uspješno boriti s velikom količinom malih i brojnih IP paketa s govornom informacijom, moramo IP mrežu graditi korištenjem usmjeritelja koji imaju iznimno dobre performanse što se tiče brzine usmjeravanja i pregledavanja tablica usmjeravanja.

Ericsson je razvojem i partnerstvima s drugim pro-izvođačima došao do cijeloga niza usmjeritelja (AXI 540, AXI 520, AXI 580) koji, ispunjavajući gore navedene zahtjeve, izgrađuju IP okosnice primjenjive u VoIP rješenjima. Više o navedenim usmjeriteljima u poglavlju 5. Ericsson usmjeritelji.

2. Protokolna arhitektura u IP telefoniji

vrh stranice

Cijela protokolna arhitektura u području IP telefonije je prikazana na slici 3., a sadrži cijeli niz protokola. Protokoli TCP (Transmission Control Protocol), UDP, IP i oni ispod njih služe protokolima viših slojeva koji imaju mogućnost slanja/primanja podataka ka/od drugih lokacija u mreži.

• IP (Internet protocol), Internet protokol je protokol mrežnoga sloja koji pruža nepouzdanu, nekonekcijsku isporuku informacija, bez garancije isporuke (Best Effort). Internet protokol prima podatke od viših slojeva, dodaje zaglavlje koje sadrži informaciju o primljenim podacima i prosljeđuje ih nižem sloju. Te pakete nazivamo Internet protokol datagramima. Najvažnija uloga Internet protokola je slanje paketa u odgovarajuću sljedeću točku usmjeravanja (next hop). Svi potrebni podaci o usmjeravanju su sadržani u Internet protokol zaglavlju. Ako je veličina podataka koji dolaze iz transportnoga sloja veća od maksimalne veličine koju kanal može prihvatiti, Internet protokol obavlja fragmentaciju i ponovno sklapanje paketa.

Trenutačno najzastupljenija verzija Internet protokola u svijetu je IPv4, no ona se polako zamjenjuje verzijom 6 toga protokola. Internet protokol verzije 6 koristi 128-bitne adrese, umjesto 32-bitnih adresa u IPv4, čime je izbjegnut problem nedovoljnoga broja IP adresa (koji postoji u IPv4). Posebne opcije koje postoje u nekim IPv4 paketima su u IPv6 paketima smještene u posebna (neobavezna) zaglavlja, čime se optimizira njihova obrada. Verzija 6 Internet protokola podržava dodjeljivanje resursa označavanjem tokova paketa. Na taj se način specijalni tokovi, kao što su audio paketi koji moraju imati jako mala kašnjenja, mogu tretirati različito od paketa bez podataka u stvarnome vremenu. Također, IPv6 sadrži i sigurnosne mjere kao što su autentifikacija ili tajnost.

• TCP (Transmission Control Protocol), protokol za nadzor prijenosa je konekcijski orijentirani protokol transportnoga sloja na IP baziranoj mreži. Prije slanja bilo kakvih podataka uspostavlja se veza između dva krajnja sustava. Nakon toga, TCP protokol preuzima brigu o svim paketima kako bi osigurao da svi stignu na odredište. Ugrađene su vremenske kontrole i retransmisije kako bi se osigurale konekcijske usluge.

TCP protokol upravlja tokovima podataka i otkriva pogreške. Brzina paketa se može povećati ili smanjiti ovisno o opterećenju mreže. Neispravni paketi se odbacuju i šalju ponovno, stoga aplikacije iznad TCP protokola ne moraju implementirati niti jednu od ovih usluga. TCP protokol koristi potvrde kako bi provjerio stižu li paketi na odredište bez grešaka. Pogodan je za pouzdanu razmjenu podataka, ali aplikacije u stvar-nome vremenu obično moraju ugraditi svoje vlastite vremenske kontrole i svoje mehanizme za kontrolu tokova, jer su zahtjevi potpuno različiti. Kod razmjene podataka pažnja je usredotočena na ispravnost informacije, a aplikacije u stvarnome vremenu se brinu o tomu da informacija bude primljena na vrijeme.

• UDP (User Datagram Protocol), protokol korisničkih datograma je nekonekcijski protokol trans-portnog sloja na IP baziranoj mreži. UDP protokol ne osigurava stizanje paketa do njihovoga odredišta. Mehanizmi pouzdanosti su izgrađeni na slojevima iznad UDP protokola. Usprkos tome, UDP protokol je pogodan za neke aplikacije kao što je prijenos audio informacija u stvarnome vremenu. Tako aplikacija može odlučiti je li ponovno slanje paketa pogodno, a postiže se i bolje upravljanje tokovima podataka sa stanovišta aplikacije.

UDP zaglavlje sadrži informaciju o izvorišnim i odredišnim pristupnim točkama, duljini paketa i kon-trolnoj sumi za otkrivanje pogrešaka (opcija). Brojevi pristupnih točaka se koriste kako bi se podaci dostavili do prave aplikacije, jer nekoliko procesa može UDP protokol koristiti istodobno.

• H.323 protokol je ITU (International Telecommunication Union) protokol za multimedijsku komunikaciju (detaljnije u poglavlju 3.1 H.323).

• RTSP (Real Time Streaming Protocol), protokol prijenosa podataka u stvarnome vremenu je protokol aplikacijskoga sloja za kontrolu isporuke toka podataka u stvarnom vremenu.

• SIP (Session Initiation Protocol), protokol za inicijaciju sesije je kontrolni (signalizacijski) protokol aplikacijskoga sloja za uspostavu, izmjenu i prekidanje sesije s jednim ili više sudionika (detaljnije u poglavlju 3.2 SIP).

• RTP (Real-time Transport Protocol), protokol prijenosa u stvarnome vremenu je standarni Internet protokol za prijenos podataka u stvarnome vremenu, uključujući i prijenos govora (audio) i podataka (video). Između ostaloga, može se koristiti i za interaktivne usluge kao što je IP telefonija. Sastoji se od podatkov-noga i kontrolnog (RTCP) dijela. Podatkovni dio protokola pruža podršku aplikacijama u stvarnome vremenu, uključujući i vremensku rekonstrukciju, detekciju gubi-taka, sigurnost i identifikaciju sadržaja.

• RTCP (Real time Transport Control Protocol) protokol upravljanja prijenosom u stvarnome vre-menu u suradnji s RTP-om pruža podršku konferenciji u stvarnome vremenu u IP mrežama za grupu bilo koje veličine. Uloga protokola je prikupljanje povratne informacije od sudionika u konferencijskoj vezi o kvaliteti usluge i mogućim zagušenjima u mreži. Osim toga protokol sinkronizira različite medijske tokove (npr. audio i video), a također identificira i opisuje izvor. Opis izvora može uključivati ime sudionika, broj telefona, e-mail adresu, itd.

• RSVP (Resource reSerVation Protocol), protokol za rezervaciju mrežnih resursa se koristi za zauzimanje mrežnih resursa i na taj se način zadržava određena kvaliteta prijenosa. Taj protokol dozvoljava rezervaciju kanala ili puteva na Internetu za prijenos video signala ili drugih poruka koje zahtijevaju veliku širinu frekvencijskoga pojasa iz jednoga izvora prema većem broju korisnika (multicast). Dio je Internet Integrated Service (IIS) modela koji osigurava isporuku bez garancije (best effort) u stvarnome vremenu i kontrolirano dijeljenje veze. RSVP protokol također podržava prijenos poruka prema jednome odredištu iz jednoga izvora (unicast) te prijenos poruka iz više izvora prema jednome odredištu (multi-source).

• SDP (Session Description Protocol), protokol za opis sesije se koristi za opisivanje multimedijskih sesija.

3. Signalizacijski protokoli u IP telefoniji

vrh stranice

Signalizacijske strukture u VoIP rješenjima moraju udovoljiti sljedećim zahtjevima:

• Omogućiti funkcionalnost potrebnu za uspostavljanje, upravljanje i prekidanje poziva i veza;
• Skalabilnost, mogućnost podrške za veliki broj registriranih krajnjih uređaja i istodobnih poziva;
• Omogućiti pružanje kvalitete usluge prema zahtjevu krajnjega uređaja;
• Fleksibilnost, mogućnost brzoga uvođenja nove funkcionalnosti;
• Standardiziranost, što omogućuje interoperabilnost između rješenja različitih proizvođača;
• Omogućiti upravljanje mrežom, naplaćivanje usluga.

U današnje vrijeme postoje dvije signalizacijske arhitekture koje se bore za primat u IP telefoniji.

H.323 je starije rješenje implementirano u proizvode mnogih proizvođača opreme i primjenjeno u rješenjima mnogih davatelja usluga. H.323 nije jedan protokol, već skup protokola koji kontroliraju uspostavu poziva, kodiranje i dekodiranje multimedijalnih sadržaja, tok poziva te njihovo raskidanje. Poćetno je bio namijenjen isključivo multimedijalnim komunikacijama na LAN-ovima. Kompleksnost protokola omogućuje pružanje usluga vrlo sličnih tradicionalnoj telefoniji, međutim, uzrokuje i niz problema u globalnim rješenjima gdje se u mrežama pojavljuje zaštita od neovlaštenoga pris-tupa (firewall) te uzrokuje značajno kašnjenje već prilikom uspostave poziva. Mogli bismo reći da je filozofija na kojoj se temelji ovaj standard sljedeća: preselimo tradicionalnu telefoniju sa svom njenom kompleksnošću i uslugama na IP mrežu.

SIP je rješenje novijega datuma koje za sada, isključivo zbog toga što je tek nedavno uveden, nema većih komercijalnih primjena. Jednostavnost protokola te mogućnost iznimno lakoga uvođenja novih usluga i razvoja te njegova filozofija “Učinimo telefoniju tek jednom od Internet aplikacija” razlozi su zbog kojih se u zadnje vrijeme strategije svih zainteresiranih strana u području prijenosa govora IP mrežama temelje na ovome protokolu. Također, ovaj protokol je utemeljen na HTTP (Hiper Text Transfer Protocol) protokolu, što ga čini razumljivijim većem broju ljudi.

3.1. H.323

vrh stranice

H.323 je ITU-T standard. U njegovoj građi svaka krajnja točka pripada nekoj zoni, a u svakoj zoni postoji Gatekeeper. Sve krajnje točke jedne zone su registrirane kod svoga Gatekeepera. Krajnje točke su H.323 terminali (IP telefoni ili rješenja za osobna računala) te govorni pristupnici s H.323 podrškom koji predstavljaju mostove prema PSTN mrežama. H.323 specificira da terminali moraju, kao minimum, imati podršku za govor dok su podrške za prijenos podataka i videa tek opcije.

Gatekeeper je zadužen za mapiranje adresa (IP prema E.164 telefonskim adresama i obratno), kontrolu pris-tupa i kontrolu dodjeljivanja prijenosnih kapaciteta pojedinim vezama.

Kontrolna funkcionalnost u H.323 (slika 4) je podijeljena na četiri odvojena signalizacijska kanala:

• RAS kanal (RAS Channel): Taj protokol osigurava mehanizam za komunikaciju između krajnje točke i njoj pripadajućega Gatekeepera. RAS protokol (Registration, Admission and Status) je specificiran u H.225.0. Preko RAS kanala se krajnja točka registrira kod Gatekeepera (slika 5.) i traži dozvolu za iniciranje poziva prema drugoj krajnjoj točki. Ako dobije dozvolu, Gatekeeper mu vraća transportnu adresu (IP adresa + port) pozvane krajnje točke koja će se koristiti za signalizacijski kanal poziva.

• Kanal za signalizaciju poziva (Call Signaling Channel): Ovaj kanal nosi informaciju potrebnu za uspostavu i raskid poziva između dvije krajnje točke te za kontrolu dodatnih usluga. Protokol tipa Q.931 koji se koristi na toj vrsti kanala je specificiran u H.225.0 i H.450.x. Nakon uspostave poziva, preko ovoga kanala, krajnje točke razmjenjuju informacije o transportnim adresama koje će se koristiti za H.245 kontrolni kanal.

• H.245 Kontrolni kanal (Control Channel): Ta vrsta kanala nosi poruke H.245 protokola za prijenos kontrolnih informacija tijekom poziva. Također, tim kanalom krajnje točke dogovaraju parametre s kojima će se prenositi različiti mediji tijekom njihove komunikacije (mogućnosti su govor, video, podaci). Tako npr. jedna krajnja točka informira drugu koje govorne kodeke ona podržava i koji preferira pri njihovoj međusobnoj komunikaciji. Nakon dogovora putem H.245 kontrolnoga kanala otvaraju se logički prijenosni kanali za prijenos medija kojim se izmjenjuju npr. govorne ili video informacije

• Logički prijenosni kanali (Logical Channel for Media): Putem tih se kanala prenose audio, video, a i informacije drugih medija. Svaka pojedina vrsta medija se prenosi preko odvojenoga para jednosmjernih kanala, po jedan za svaki smjer, koristeći RTP i RTCP.

H.323 specificira da se RAS kanal i logički prijenosni kanali prenose preko nepouzdanoga transportnog protokola, kao što je UDP. Za kontrolni kanal H.245 je specificirano prenošenje preko pouzdanoga transportnog protokola, kao što je TCP. U verzijama 1 i 2 H.323 protokola je specificirano prenošenje kanala za signalizaciju poziva preko pouzdanoga transportnog protokola. U verziji 3, taj se kanal može po izboru prenositi preko nepouzdanoga transportnog protokola.

3.2. SIP

vrh stranice

SIP je IETF-ov (Internet Engineering Task Force) signalizacijski protokol koji se koristi za uspostavljanje, modificiranje i prekidanje multimedijskih komunikacija u IP mrežama. IP telefonski poziv se tretira kao jedna vrsta multimedijske komunikacije u kojoj se govorna informacija razmjenjuje između sudionika takve veze. Krajnji terminali su IP telefoni sa SIP klijentom, SIP telefonske aplikacije za osobno računalo ili SIP govorni pristupnici koji su veza između IP i PSTN mreže i omogućuju komunikaciju u oba smjera.

SIP je tekstualni protokol čija je sintaksa utemeljena na HTTP-u. SIP može koristiti TCP ili UDP kao transportni protokol, što mu daje prednost u odnosu na H.323 koji podršku za UDP dobiva tek u zadnje vrijeme. Kada se koristi UDP, potrebno je u aplikacijskom sloju implementirati mehanizme za pouzdanost kao što su retransmisija i detekcija gubitka podatka.

SIP je klijent-poslužitelj protokol. Klijenti ili korisnički agenti daju zahtjeve na koje poslužitelji daju odgovore. SIP klijenti, kao što smo već rekli, se mogu nalaziti u govornim pristupnicima, SIP IP telefonima ili raču-nalnim programima.

SIP definira dvije vrste poruka: zahtjevi i odgovori. Sve poruke sastoje se od zaglavlja i tijela.

Sadašnja verzija protokola SIP (SIP 2.0) sadrži šest osnovnih vrsta zahtjeva koje nazivamo metodama, a to su: INVITE, ACK, OPTIONS, REGISTER, CANCEL i BYE.

INVITE se koristi kada klijent traži prisutnost određenoga sudionika u multimedijskoj komunikaciji. Pomoću te metode se dogovaraju parametri komunikacije, kao što su pristupna točka koja će primiti medijski tok ili algoritam kodiranja sadržaja komunikacije koji će se koristiti. Trenutačno važeći parametri uspostavljene veze mogu se promijeniti i tijekom veze tako da klijent pošalje novi INVITE zahtjev.

Metoda ACK se šalje kako bi se potvrdila nova veza. Može sadržavati opis komunikacijskih parametara medijske veze.

OPTIONS se koristi za dobivanje informacije o mogućnostima poslužitelja. Poslužitelj kao odgovor navodi metode koje podržava.

Metoda REGISTER obavještava poslužitelja o trenutačnoj lokaciji korisnika. Na taj se način može doći do korisnika na mjestu na kojemu je u datom trenutku logiran preko SIP poslužitelja koji zna njegovu lokaciju.

Klijent pomoću BYE metode najavljuje napuštanje seanse. Kod veza između dva sudionika metodom BYE se raskida veza.

Metoda CANCEL ukida paralelna pretraživanja. Kada poslužitelj pokušava doseći korisnika može to pokušati na nekoliko lokacija. Kada se traženi korisnik pronađe, ostala traženja se mogu opozvati.

Kada poslužitelj primi zahtjev, šalje odgovor klijentu. Svaka vrsta odgovora nosi određeni kodni broj. Postoji 6 glavnih vrsta odgovora koji su navedeni u tablici 3.

Kada se u SIP arhitekturi koriste poslužitelji postoje dva načina njihova rada i to: proxy poslužitelji (proxy server) ili poslužitelji za preusmjeravanje (redirect server).

Proxy poslužitelj, nakon primitka INVITE poziva od strane klijenta koji je registriran u njegovoj domeni, koristi indikator URI (Universal Resource Indicator) koji označava pozvanu stranu ne bi li mu odredio lokaciju. Nalazi li se pozvana strana u njegovoj domeni proslijeđuje joj INVITE poruku. Ukoliko se pozvani klijent ne nalazi u njegovoj domeni on prosljeđuje zahtjev drugom SIP poslužitelju koji može, ali i ne mora biti SIP proxy poslužitelj koji bi mogao locirati drugoga korisnika.

Poslužitelj preusmjeravanja javlja točnu adresu pozvane strane SIP klijentu pozivatelja ili, nakon što otkrije da ne može locirati pozvanu stranu, šalje SIP klijentu pozivatelja informaciju o drugom SIP poslužitelju kojega bi trebao kontaktirati za uspostavu veze.

Postoji i način rada bez primjene poslužitelja. Korisnički agent može izravno slati zahtjev drugome korisničkom agentu. Čak i kada se kod prve razmjene poruka između dva sudionika koristi SIP poslužitelj, sve daljnje razmjene poruka se mogu adresirati izravno na korisničkoga agenta bez korištenja bilo kojega poslužitelja.

Na slikama 6. i 7. prikazana je razmjena SIP poruka uz osvrt na oba načina rada (preko proxy poslužitelja i preko poslužitelja za preusmjeravanje).

Upiti klijenta koji inicira poziv prema drugoj strani u vezi korištenja kodnih algoritama i sl., opisani su protokolom za opis sesije (SDP) koji se poziva u tijelu INVITE poruke.

4. Ericssonova VoIP rješenja

vrh stranice

Kao što je već ranije rečeno, Ericsson je sa svojim poslovnim i operatorskim VoIP sustavima i rješenjima za prijenos govora IP mrežama prisutan na tržištu još od vremena prvih komercijalnih primjena.

4.1. Ericssonov IPT 1.6 sustav

Ericssonov IPT 1.6 (Internet Protocol Telephony) sustav je skalabilno VoIP rješenje namijenjeno različitim korisnicima i različitim načinima primjene. Operatori nove generacije koriste ga za pružanje unaprijed plaćenih usluga prijenosa govora IP mrežama, tra-dicionalni operatori za efikasnije korištenje prijenosni kapaciteta pri prijenosu govornoga prometa, a davatelji Internet usluga za proboj na novi segment tržišta pružanjem govornih usluga poput Phone Doubler i Phone Doubler Quick Call. Važno je napomenuti da je IPT jedan od rijetkih sustava na tržištu koji omogućava istodobnu primjenu svih ovih aplikacija na jedinstvenoj platformi.

Kraći opis spomenutih IPT aplikacija:

• IP Telephony for Carriers (IPTC) je operatorsko rješenje koje omogućava čisti prijenos govornog/faks prometa IP mrežama. Na ovaj način operatori efikasnije koriste prijenosne kapacitete, uz mogućnost korištenja iste infrastrukture za prijenos govora i podataka, što pridonosi uštedama na održavanju sustava.

• IPTC u sklopu unaprijed plaćene VoIP usluge prije svega koriste operatori nove generacije, (Next-Gen Telcos) koji svoje mjesto na tržištu nalaze u ponudi jeftinijih internacionalnih poziva. Korisnici ovakvih usluga iz javnih telefonskih mreža biraju broj govornog pristupnika. Nakon toga im se javlja sustav s interaktivnim govornim odzivom (IVR - Interactive Voice Response) koji s njima, potom, komunicira snimljenim govornim porukama. Korisnici se identificiraju unošenjem identifikacijskoga broja s prepaid kartice davatelja usluge. Sustav potvrđuje tu identifikaciju interakcijom s RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) poslužiteljem, a zatim se njihovi pozivi prenose preko IP mreža do isteka vrijednosti kredita (kojega operator veže uz prodanu karticu).

• Phone Doubler i Phone Doubler Quick Call su aplikacije koje davatelji Internet usluga nude svojim pretplatnicima. Phone Doubler omogućava korisniku primanje i iniciranje telefonskih poziva korištenjem multimedijalnoga osobnog računala u vrijeme kada je njegova telefonska linija zauzeta Internet sesijom (slika 8).

Phone Doubler (PD) klijent prima poziv tako da prije uspostavljanja Internet veze korisnik preusmjeri dolazne pozive sa svoga telefonskog broja na broj govornoga pristupnika davatelja usluge. Nakon toga, korisnik uspostavlja vezu prema Internetu i aktivira IPT Phone Doubler klijent na svome osobnom računalu. Pri iniciranju poziva Phone Doubler klijent kontaktira IPT Gatekeeper koji analizira pozvani broj i omogućava klijentu uspostavu neposredne veze prema odgovarajućem govornom pristupniku. IPT klijent uspostavlja vezu s Gatekeeperom IPT sustavom, koji potom može povezati trenutačnu IP adresu pretplatnikovoga osobnog računala i pretplatnikov telefonski broj. Poziv koji dolazi na korisnikov broj i koji bi bio odbijen zbog zauzeća, sada se preusmjerava do govornoga pristupnika davatelja usluge. Nakon toga govorni pristupnik prosljeđuje signalizacijsku informaciju do Gatekeepera IPT sustava koji, na osnovu broja s kojega je poziv preusmjeren, potvrđuje vjerodostojnost korisnika. Ukoliko je poziv došao s broja Phone Doubler pret-platnika, Gatekeeper signalizira govornom pristupniku preuzimanje poziva. Uz to mu daje i trenutačnu IP adresu na kojoj je pretplatnik te parametre u skladu s kojima govorni pristupnik treba tretirati poziv pružajući razinu kvalitete usluge određenu pretplatnikovim profilom. Govorni pristupnik komprimira govornu informaciju te putem pristupnoga poslužitelja (Network Access Server) uspostavlja neposrednu govornu vezu s IPT klijentom na osobnom računalu s indiciranom IP adresom korisnika. Nakon prestanka korištenja Phone Doubler usluge, tj. raskida Internet veze, korisnik poništava postavljeno preusmjeravanje poziva.

Phone Doubler Quick Call (PDQC) uslugu će davatelj Internet usluga prije svega ponuditi organizacijama koje imaju pozivne centre ili se bave Internet trgovinom (e-commerce), a žele da ih zovu potrošači/kupci iniciranjem poziva s Interneta. Na njihovoj web stranici korisnik će “kliknuti” na određenu ikonu i tako instalirati PDQC programski klijent na svoje računalo. Klijent će sa svoga osobnoga računala inicirati telefonski poziv prema predefiniranom telefonskome broju. Klijent taj broj dojavljuje Gatekeeperu IPT sustavu, a on ga koristi kao temelj za provjeru vjerodostojnosti. Predstavlja li taj broj PDQC pretplatnika, poziv će se s osobnoga računala preko pristupnoga poslužitelja i govornoga pristupnika usmjeriti prema pozivnom centru u telefonskoj mreži.

U Ericssonovu IPT rješenju kartice govornoga pris-tupnika se smještaju u AXI 511 kućište (slika 9). Postoje tri varijante toga kućišta: s tri, pet ili šesnaest utora, uz maksimalni kapacitet od 14 kartica govornoga pris-tupnika (420 govornih kanala) u istome kućištu. Svaka kartica se sastoji od dva dijela: kartica s fizičkim sučeljima (LIC - Line Intarface Card) koja se smješta u stražnji dio kućišta i procesorska kartica (I/O Pro-cessor) u prednjem dijelu. Te kartice komuniciraju preko sabirnice koja se nalazi u sredini AXI 511 kućišta. Svaki LIM ima jedno E1 sučelje za povezivanje na PSTN mrežu s podrškom za ISDN PRI, Q.SIG ili CAS signalizaciju, te jednu 10/100 BaseT pristupnu točku za priključivanje na IP mrežu. Podržani kodeci govora su G.711 i GSM Full Rate.

U isto kućište se mogu smjestiti i SS7 kartice pristupnika, što IPT sustavu daje mogućnost podrške za ISUP signalizaciju. Kartica govornoga pristupnika ima mogućnost poništavanja i potiskivanja jeke, detektiranja i generiranja DTMF tonova te detekcije faks tona. Nakon što detektira faks ton, kartica govornoga pristupnika će umjesto govornoga kodeka koristiti kodek koji je optimiziran za prijenos faks prometa preko IP mreže. Na svakoj se kartici nalaze, pored kodeka govora, i međuspremnici koji poništavaju varijacije kašnjenja paketa iz IP mreže prije njihove predaje dekoderu. Još jedan način na koji govorni pristupnik pruža bolju kvalitetu usluge je mehanizam koji uzastopno ponavlja/dekodira zadnji pristigli ispravni paket s govornom informacijom kada IP paketi kasne, uopće ne stignu ili kada stignu s greškom.

Kartice govornoga pristupnika sadrže 8 digitalnih signalnih procesora (DSP - Digital Signal Processor) i jedan Motorola mikroprocesor uz korištenje OSE Delta Real Time operativnoga sustava.

Funkcionalnost IPT Gatekeepera je distribuirana između više softverskih i hardverskih komponenti zvanih Sitekeepers i jedne centralne komponente zvane poslužitelj za upravljanje (Management Server). Svaki Sitekeeper je odgovoran za registraciju krajnjih točaka u logičkoj zoni i kontrolu poziva iz jedne logičke zone i prema njoj. Svakoj logičkoj zoni pripadaju jedna ili više fizičkih lokacija na kojima se nalaze govorni pristupnici te korisnici računala (PD i PDQC korisnici). Redundancija se postiže tako da se za svaku krajnju točku zone može definirati primarni i sekundarni Sitekeeper. Centralni poslužitelj za upravljanje održava globalnu tablicu usmjeravanja poziva prikupljajući tablice umjeravanja pojedinih Sitekeepera. Globalna tablica pokazuje koji su Sitekeeperi zaduženi za zaključivanje VoIP poziva prema određenim brojevima na svojim govornim pristupnicima i njihovu predaju u PSTN/GSM mrežu. Kroz distribuciju globalne tablice svim Sitekeeperima omogućena je uspostava poziva između različitih zona. Pri tome se koristi Least Cost Routing metoda, tj. poziv se upućuje prema onom govornom pristupniku, koji omogućava najmanji trošak pri predaji poziva u PSTN mrežu, a uz to ima slobodne resurse u određenome trenutku.

Također je, kao jedna od funkcija Sitekeepera, podržana potvrda vjerodostojnosti korisnika i tarifiranje u IPT sustavu. U Sitekeeper je integriran RADIUS klijent koji komunicira s vanjskim RADIUS poslužiteljem prosljeđujući mu informacije potrebne za potvrdu vjerodostojnosti korisnika te inicirajući i terminirajući tarifiranje po uspostavi, odnosno, raskidu govornih veza koje kontrolira.

Sitekeeper se u IPT 1.6 implementira na platformi s Intel Pentium porodicom procesora i Microsoft Windows NT operativnim sustavom. U sustavu AXI 511 je moguće instalirati karticu koja odgovara navedenim zahtjevima i na taj način smjestiti Sitekeeper i govorne pristupnike u isto kućište.

Novije Ericssonovo IPT 2.1 rješenje je usmjereno prema proširenju funkcionalnosti u području IP telefonije koje operatorima nove generacije omogućuje usluge prijenosa govora IP mrežama kako bi ih ponudili poslovnim i rezidencijalnim korisnicima. Jedan od načina na koji se to postiže je korištenje Ericssonova sustava Webswitch 2000. Webswitch 2000 može se koristiti kao poslovna centrala s ugrađenom funkcionalnošću govornoga pristupnika (iPBX) koju operator smješta na lokaciji poslovnoga ili rezide-ncijalnog korisnika. Kada poslovni korisnik već pos-jeduje PBX, Webswitch 2000 se može koristiti kao vanjski govorni pristupnik. Rezidencijalni korisnici koriste H.323 IP telefone ili rezidencijalne govorne pristupnike u kombinaciji s analognim telefonima. Rezidencijalni govorni pristupnici mogu se upotrebljavati na više načina. Mogu se koristiti manje verzije s 2-4 POTS (Plain Old Telephone Service) sučelja koje se nalaze na lokaciji pojedinoga rezidencijalnog korisnika ili veće verzije koje su namijenjene rješenjima u stambenim zgradama.

Ericssonov Webswitch 2000 (slika 10) je modularan uređaj koji dolazi u dvije verzije: s dva ili četiri utora. U svaki od tih utora moguće je smjestiti jedan od sljedećih modula: modul sa 16 analognih telefonskih sučelja, E1 modul s podrškom za CAS i ISDN signalizacije ili modul s 8 analognih sučelja prema PSTN mreži. Ethernet sučelje je uvijek prisutno, dok uporaba pojedinog modula ovisi o prirodi prometa. Kada radi kao iPBX, maksimalni kapacitet Webswitcha 2000 je 96 definiranih korisnika od čega je najviše 64 analognih telefonskih linija. Ericssonov fiksni IP telefon - Dia-log 3413, multimedijalna osobna računala s Netmeeting programskim paketom te Spectrumovi bežični IP telefoni se mogu koristiti kao IP bazirani krajnji terminali Webswitcha. U iPBX scenariju primjene, Webswitch je sposoban pružiti listu najvažnijih telefonskih usluga definiranim krajnjim korisnicima, a ta se lista stalno proširuje.

Distribuirani H.323 poslužitelj za kontrolu poziva i aplikacijski poslužitelji IPT 2.1 sustava (na Sun Solaris platformama) koji se nalaze na strani operatora, odgovorni su za osnovno usmjeravanje poziva, ali i za pružanje telefonskih usluga korisnicima. Sustav pruža i osnovne telefonske usluge poput CLIP/CLIR, preusmjeravanja poziva, privatnih numeracijskihplanova itd. Te telefonske usluge su prije svega namijenjene korisnicima kojima one nisu osigurane lokalno, tj. kroz primjenu iPBX-ova ili tradicionalnih PBX-ova s vanjskih govornim pristupnicima. To su rezidencijalni korisnici koji svoje telefonske uređaje spajaju neposredno na rezidencijalne govorne pristupnike.

Ericssonovi tradicionalni poslovni komutacijski sustavi, MD 110 i BusinessPhone, upravo prolaze kroz postupak migracije prema IP-u. Migracijski put uključuje podršku za H.323 bazirane krajnje korisnike i umrežavanje preko IP mreža kroz govorne pristupnike, te interakciju s vanjskim H.323 poslužiteljem za kontrolu poziva.

Najzanimljiviji rezidencijalni pristupnik iz Ericssonove porodice VoIP proizvoda je nazvan Digital Residential Gateway (DRG). DRG (slika 11) je uređaj koji se smješta na lokaciju pojedinoga korisnika. Prema mrežnoj strani ima Ethernet sučelje, a korisniku osigurava istodobno korištenje dvije POTS linije i jedno Ethernet sučelje.
DRG podržava određenu razinu zaštite od neovlaštenoga ulaza, a integrirani H.323 kompatibilni govorni pristupnik podržava G.729 i G.711 kodeke.

Implementiranjem DRG-a na lokaciji pretplatnika, operator ima mogućnost, uz osnovne telefonske usluge, korisniku ponuditi i dodatne usluge kao što su: brzi pristup Internetu, video na zahtjev (VoD - Video on Demand), virtualna lokalna mreža (VLAN - Virtual Local Area Network), video-konferencijske usluge itd. Pri tome operator mora osigurati pristupne metode preko kojih će korisnik ostvariti povezivanje s dovoljnim prijenosnim kapacitetima na IP okosnicu gdje se nalaze različiti poslužitelji. Te metode mogu uključivati:

• izgradnju metropolitan LAN infrastrukture gdje krajnji korisnici koriste Ethernet ožičenje do vlastitoga doma za spajanje DRG-a na mrežu,
• bežičnu lokalnu petlju (WLL - Wireless Local Loop) u kojoj krajnji korisnik spaja DRG na prijenosnu opremu koja mu omogućava bežični širokopojasni pristup na IP okosnicu,
• spajanje na postojeću infrastrukturu kabelske televizije (CATV – Cable TV) ili
• korištenje tehnologije asimetrične digitalne petlje (ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line) za pristupanje IP okosnici davatelja usluge, tj. spajanje na ADSL modem.

IPT 2.1 omogućava integraciju s drugim srodnim Ericssonovim sustavima poput sustava zvanog Unified Messaging. Također, IPT 2.1 donosi podršku za G.723 i G.729 kodeke na govornim pristupnicima, a u rješenje se integrira i pristupnik opisan u sljedećem poglavlju, Open Network Gateway.

4.2. Ericssonov ONG sustav

vrh stranice

Ericssonov ONG sustav je u potpunosti sukladan modelu dekompozicije pristupnika kojega prihvaćaju sva relevantna standardizacijska tijela, uključujući ITU-T i IETF. Taj model predložila je radna grupa unutar European Telecommunications Standard Institute (ETSI) nazvana Telecommunications and Internet Protocol Harmonisation over Networks Group (TIPHON Group). Prema tome modelu pristupnik i njegova funkcionalnost se odjeljuju u tri odvojene komponente s različitim zadaćama. Te komponente interno komuniciraju posredstvom standardiziranih otvorenih protokola, što omogućuje korištenje komponenti različitih proizvođača u jednom mrežnome rješenju. Pri tome se pristupnik može općenito definirati kao element mreže čija je zadaća izmjena prijenosnih medija pri prijelazu medija (govor, podaci, signalizacije) između dviju ili više mreža s različitim prijenosnim tehnologijama (TDM, IP, ATM, FR...) i/ili interpretiranje primljenih signalizacijskih informacija i njihova transformacija. Distribuirana arhitektura pristupnika prikazana je na slici 12.

Funkcionalni entiteti u arhitekturi su:

• signalizacijski pristupnik (Signalling Gateway, SG),
• kontroler pretvornika medija (Media Gateway Controller, MGC) i
• pretvornik medija (Media Gateway, MG).

Može se reći da je SG-MGC-MG arhitektura jedan od načina na koji se funkcionalnost tradicionalne tele-fonske centrale u mrežama s komutacijom kanala može postići u paketskim mrežama. Prednost ovakve arhitekture je u tome što se funkcionalni elementi implementiraju na računarskim platformama neovisnim o proizvođaču i što, kako je već rečeno, komuniciraju posredstvom otvorenih protokola.

MEGACO radna grupa pri IETF-u je preuzela zadatak definiranja protokola za komunikaciju između kontrolera pretvornika medija i pretvornika medija (MGC-MG), dok radna grupa nazvana Signalling Tran-sport (SIGTRAN) pri IETF-u definira protokol za prijenos signalizacijske informacije između signalizacijskog pristupnika i kontrolera pretvornika medija (SG-MGC).Funkcionalnosti osnovnih elemenata ove arhi-tekture i njihove specifičnosti u Ericssonovoj im-plementaciji opisane su u sljedećim poglavljima.

4.2.1. Pretvornik medija

Prema definiciji, pretvornik medija je zadužen za zaključivanje TDM kanala sa strane PSTN mreže i RTP portova s IP strane i izvođenje izmjene nositelja govorne informacije između njih (slika 13). Prije prijenosa IP mrežom kodek, kojeg specificira kontroler pretvornika medija za svaki pojedini poziv posredstvom protokola za kontrolu pretvornika medija (MGCP), kodira govornu informaciju.

Pretvornik medija korišten u prvoj Ericssonovoj ONG izvedbi je baziran na Ericssonovim Tigris platformama, AXC 627, AXC 706 i AXC 711 (slika 14) te carrier class višeuslužnim pristupnim platformama. Tigrisu, koji je od ranije poznat kao usmjeritelj i mrežni pristupni poslužitelj (NAS - Network Access Server) visokoga kapaciteta, funkcionalnost se proširuje i na funk-cionalnost govornoga pristupnika visokoga kapaci
teta. Zahvaljujući Call-by-call tehnologiji, Tigris može istodobno raditi i kao NAS i kao govorni pristupnik. Call-by-call tehnologija omogućava Tigrisu korištenje pojedinih digitalnih procesora za različite primjene. Digitalni procesori se nalaze na karticama koje se smještaju u utore Tigrisa, 7 utora kod AXC 627 ili 11 utora kod AXC 711. Nakon što kontroler pretvornika medija putem MGCP sučelja uspostavi ili modificira poziv, pretvornik medija, na osnovu prije postavljenih parametara i parametara pristiglih u MGCP porukama, primjenjuje odgovorajuću tehniku kodiranja po pojedinačnom pozivu. Digitalni procesor, koji se dodjeljuje za obradu poziva, zatim koristi programski paket koji odgovara tipu prometa i u nekim slučajevima korisničkim profilima. Programski paket može biti govorni kodek poput G.723 kodeka u slučaju kodiranja govora pridošloga iz PSTN mreže u G.711 formatu ili npr. V.90 modemski standard u slučaju dial-up prometa. Na taj način su podržane različite tehnike kodiranja na istoj fizičkoj platformi te je pružena podrška za analogni i ISDN dial-up promet, podatkovni pristup iz mobilnih mreža (V.110 protokol) i obradu govornoga prometa.

Za zaključivanje i obradu prometa u ONG rješenju Tigris koristi karticu sa 120 ili 240 DSP-a i karticu sa 240 DSP-a i 8 E1 sučelja.

Fizičke veze prema PSTN mreži realiziraju se preko kartice s 4 E1 sučelja i kartice s 240 DSP-a i 8 E1 sučelja. Pri tome su na E1 sučeljima podržane i ISDN i CAS signalizacije. Kontroler pretvornika medija koji interpretira PSTN signalizaciju podržava DSS1, ali ne i CAS signalizaciju, te stoga pretvornik medija konvertira CAS u DSS1 prije predaje signalizacijske informacije kontroleru pretvornika medija.

Na IP mrežu se Tigris spaja korištenjem 10/100BaseT sučelja na kontrolnoj kartici, kartice s STM1 ATM sučeljem, kartice s 4 univerzalna serijska sučelja i/ili kartice sa 4 E1 sučelja.

Ukoliko ONG prima SS7 signalizacijsku informaciju kroz isto E1 sučelje na kojemu pretvornik medija zaključuje govorne kanale, on će prospojiti SS7 signa-lizacijske kanale kroz posebno E1 sučelje prema SG-u.

Ericssonov pretvornik medija podržava sljedeće mehanizme pouzdanosti:

• AXC 711 i AXC 706 platforme mogu imati primarnu i sekundarnu kontrolnu karticu;
• Sve kartice u AXC 711, AXC 706 i AXC 627 mogu biti uklonjene i zamijenjene, a da se ne prekida rad sustava;
• Redundantne napajačke jedinice;
• Izoliranje DSP-a s detektiranom greškom iz radnoga sustava, umanjujući tako vjerojatnost odbacivanja poziva;
• Za svaki pretvornik medija moguće je definirati primarni i sekundarni kontroler pretvornika medija,
• Za svaki pretvornik medija moguće je definirati primarni i sekundarni RADIUS poslužitelj.

AXC 711 zadovoljava najvišu, treću, razinu NEBS3 standarda (NEBS3 - Network Equipment Building System). Govorni kodeci koje pretvornik medija podržava su: G.711, G.723, G.728, G.729 i GSM Full Rate.

4.2.2. Kontroler pretvornika medija

U modelu dekompozicije pristupnika kontroler pre-tvornika medija ima sljedeće funkcije (slika 15):

• upravljanje prometom,
• nadgledanje resursa u jednome ili više pretvornika medija pomoću protokola za kontrolu pretvornika medija (MGCP ili H.248 protokol),
• konverzija između signalizacija kontrole i uspostave poziva u PSTN mreži (npr. ISUP ili DSS1) i signalizacija (npr. H.323 ili SIP) kojima se uspostavljaju i kontroliraju RTP/IP govorni pozivi inicirani kroz pretvornik medija. ISUP signalizaciju kontroler pretvornika medija prima iz SS7 signalnoga pristupnika pomoću SCTP protokola (SCTP - Stream Control Transmission Protocol).

MEGACO radna grupa pri IETF-u dovršava proces standardizacije H.248 protokola koji je unaprijeđena verzija MGCP protokola za komunikaciju između kontrolera pretvornika medija i pretvornika medija. Postojeća verzija ONG sustava koristi MGCP v1.0 (RFC 2705), no planiran je prijelaz na H.248 po završetku standardizacije. SIGTRAN radna grupa pri IETF-u standardizira SCTP protokol.

U ONG sustavu kontroler pretvornika medija zaključuje sljedeće signalizacije za kontrolu poziva: ISUP i ISDN s PSTN/GSM strane, te SIP i H.323 s IP strane. Također je podržan niz ISUP i ISDN nacionalnih sig-nalizacija kako bi se osiguralo globalno povezivanje s PSTN mrežom. Pretvornik medija pomoću SCTP protokola IP mrežom proslijeđuje DSS1 signalizaciju u ONG sustavu do kontrolera pretvornika medija. Pretvornik medija podržava DSS1 signalizaciju na svojim E1 ISDN PRI sučeljima (slika 16).

Funkcija upravljanja prometom uključuje analizu pozvanoga broja na temelju koje se poziv usmjerava prema odredištu i koja određuje način tretiranja poziva. Analiza se odvija prema konfiguracijskim parametrima koje operatori mogu dinamički postavljati.

Pozvani broj se u kontroleru pretvornika medija izdvaja iz pristiglih signalizacijskih poruka, bez obzira je li riječ o ISUP, DSS1, H.323 ili SIP porukama za uspostavu poziva. Analiza pozvanoga broja se odvija u nekoliko koraka kao što su:

• Modifikacija pozvanoga broja. Na primjer, ukoliko je korisnik iz PSTN mreže birao broj 0712345 rezultat ovoga koraka može biti uklanjanje prefiksa 07 iz pozvanoga broja ekstrahiranoga iz ISUP Initial Address Message (IAM) poruke. Taj prefiks se u PSTN mreži koristio za usmjeravanje poziva prema ONG-u. Rezultat, u ovome slučaju broj 12345, je ulazni podatak za sljedeću fazu analize.

• Analiza usmjeravanja. Ovaj korak je zapravo jednostavna provjera B broja usporedbom pozvanoga broja s brojevima u bazi podataka. Poziv može biti odbačen ako ne postoji ni jedan broj u bazi koji se bar djelomično poklapa s pozvanim. Ukoliko je u bazi za pozvani broj koji počinje sa 123 definiran SIP kontrolni protokol (a ne npr. H.323), a 123 predstavlja najduži broj u bazi koji se poklapa s pozvanim brojem (longest match), poziv će se preko IP mreže uspostaviti upra-vo korištenjem SIP kontrolnoga protokola. Prilikom uspostave poziva, SIP kontrolni protokol će kontaktirati drugi odgovarajući kontroler pretvornika medija zadužen za pozvani broj, ukoliko je takav definiran u njegovoj bazi. Nakon uspostave poziva oba kontroler pretvornika medija će posredstvom MGCP protokola naložiti svojim pretvornicima medija međusobnu uspostavu neposredne govorne veze uz korištenje kodeka kojega su dva kontrolera pretvornika medija dogovorila za taj poziv. Uspostava poziva je moguća i posredstvom vanjskoga SIP poslužitelja preusmjeravanja ili SIP proxy poslužitelja. To je puno skalabilnije rješenje u kojemu se ne mora koristiti vlastita velika tablica usmjeravanja u svakome kontroleru pretvornika medija (a i operator je ne mora održavati). To je posebno značajno kada se ne radi samo o PSTN-SIP/H.323-PSTN prometu, tj. čistom prijenosu govorne informacije IP mrežom kao što je opisano u gornjem primjeru. U slučajevima kada imamo PSTN-SIP/H.323 i SIP/H.323-PSTN promete, što znači da je jedan od krajnjih terminala korisnikov IP telefon, osobno računalo, rezidencijalni govorni pristupnik (npr. DRG) ili iPBX (npr. Webswitch 2000), tablice svih kontrolera pretvornika medija bi trebale sadržavati sve telefonske brojeve krajnjih SIP/H.323 korisnika u mreži.

NAS kontrolni protokol u kontroleru pretvornika medija, za razliku od kontrolnih funkcija kod prijenosa govora, ne rezultira komunikacijom kontrolera pretvornika medija prema vanjskom svijetu, već samo kontrolom pretvornika medija osiguravajući Network Access Server funkcionalnost.

Ericssonov kontroler pretvornika medija podržava autorizaciju korisnika i tarifiranje u kombinaciji s vanjskim RADIUS poslužiteljem za VoIP i NAS (dial-up) promet od PSTN mreža i prema njima. Tako npr., kontroler pretvornika medija može RADIUS poslužitelju proslijediti informacije pristigle u ISUP signalizacijskim porukama, a koje tome poslužitelju mogu poslužiti kao baza za autorizaciju. Takva informacija može biti pozivajući broj. Nakon što autentificira korisnika na temelju A broja, RADIUS poslužitelj dojavljuje kontroleru pretvornika medija relevantne korisničke parametre definirane u njegovome profilu u bazi podataka. Ti parametri mogu definirati kvalitetu usluge koja se pruža pojedinome korisniku, kao npr. govorni kodek koji se u pretvorniku medija koristi za kodiranje govornoga prometa iniciranoga s tog broja. Kontroler pretvornika medija će takvu informaciju prenijeti pretvorniku medija MGCP porukama.

U slučaju dial-up prometa za autorizaciju korisnika je zadužen pretvornik medija pomoću PAP/CHAP (PAP – Password Authentication Protocol, CHAP – Challenge Handshake Authentication Protocol) protokola i komu-nikacijom s vanjskim RADIUS poslužiteljem.

4.2.3. Signalizacijski pristupnik

vrh stranice

SS7 signalizacijski pristupnik (Signalling Gateway - SG) podržava sljedeće funkcije (slika 17):

• izdvaja ISUP signalizaciju iz SS7/MTP mreže i enkapsulira je bez ikakve modifikacije u IP pakete koje šalje IP mrežom do kontrolera pretvornika medija; kontroler pretvornika medija zatim interpretira primljenu signalizaciju.
• proces funkcionira i u obratnom smjeru, signalizacijski pristupnik izvlači iz IP paketa ISUP signalizaciju koju generira kontroler pretvornika medija i šalje je u PSTN mrežu pomoću MTP protokola.

U ONG sustavu, kao što je ranije spomenuto, postoji mogućnost da pretvornik medija zaključuje i SS7 signalizacijske veze uz govorne TDM kanale iz PSTN mreže i proslijeđuje ISUP signalizaciju prema signalizacijskome pristupniku.

Signalizacijski pristupnik se primjenjuje kod pružanja usluga mrežnoga pristupa (NAS promet), kod pružanja usluga prijenosa govora IP mrežama i kod kombiniranih funkcionalnosti.

Računalna platforma na kojoj se u ONG sustavu temelje komponente kontrolera pretvornika medija i signalizacijski pristupnik SG je Sun Netra ft 1800 (slika 18). To je oprema koja zadovoljava najvišu, treću, razinu NEBS3 standarda (Network Equipment Building System Level 3) i koja kroz potpunu redundanciju svih svojih komponenata (procesori, radne memorije, napajanja, itd.) garantira raspoloživost sustava 99.999%, odnosno, manje od 5 minuta prekida rada tijekom godine dana.

5. Ericsson usmjeritelji

vrh stranice

5.1. AXI 520 i AXI 580 - IP usmjeritelji na okosnici mreže

Očigledan je ogroman i brz rast Interneta i broja Internet usluga kroz broj računala, broj korisnika, količinu prometa, broj veza, pojas potreban za te veze, a i kroz sve veći broj davatelja Internet usluga te njihovo sve začajnije prisustvo na tržištu. Ericsson je stoga, u suradnji s kompanijom Juniper, razvio core usmjeritelje, tj. usmjeritelje na okosnici AXI obitelji. To su AXI 520-1 (slika 19), AXI 520-2 (slika 20), AXI 520-4 (slika 21), AXI 520 (slika 22) i AXI 580 (slika 23). Tri manja usmjeritelja (AXI 520-1, AXI 520-2 i AXI 520-4) su verzije s jednim, dva ili četiri utora verzija AXI 520.

Svi ti proizvodi dijele zajedničku programsku podršku, usluge i ASIC (Application Specific Integrated Circuit) tehnologiju. Kako su potrebne velike brzine us-mjeravanja paketa (koje nisu fiksne, već varijabilne duljine), obrada paketa se mora obavljati temeljenim pristupom na već spomenutoj ASIC tehnologiji s Internet Processor II. Takva tehnologija podržava i promjene u usmjeravajućim programima koje dolaze s promjenama u Internet okolini.

Kompanija Junos Networks je razvila programski paket JUNOS Internet software za usmjeravanje i definiranje ruta u koji je implementirana podrška za usmjeravajuće protokole BGP4, IS-IS i OSPF. Taj je program instaliran na svim spomenutim AXI plat-formama.

Ericssonovo rješenje za takve kompleksne zahtjeve koje postavlja sama priroda prometa na Internetu su usmjeritelji AXI 520 i AXI 580.

AXI 520 je usmjeritelj koji se smješta na samu okosnicu IP mreže (Internet backbone), a dizajniran je posebno za rastuće potrebe davatelja Internet usluga (ISP - Internet Service Provider). Njegove su prednosti brzina usmjeravanja paketa, gustoća portova, fleksibilnost i pouzdani programski paket JUNOS Internet software. Brzine koje je moguće postići ovim usmjeriteljem su do OC-48c/STM-16 (2,5Gbit/s), dok brza obrada paketa od 40 Mpps i fleksibilni MPLS alati pridonose efikasnosti iskorištenja širine pojasa i većoj kontroli prometa. Podržava filtriranje prometa po cijelome nizu kriterija, klasificira promet prema dolaz-nome logičkom sučelju, IP prioritetnoj vrijednosti ili odredišnoj IP adresi.

AXI 580 je također usmjeritelj za okosnicu IP mreže s platformom koja podržava brzine do OC-192c/STM-64 (10Gbit/s). Brzine usmjeravanja paketa su do 160 Mpps, a propusnost i preko 160 Gbpsa zahvaljujući tome takva platforma dozvoljava brz rast pouzdane mreže. Platforma podržava do 32 OC-48c/STM-16 kartice (PIC - Physical Interface Cards) po kućištu (odnosno 64 kartice po standardnome ormaru) i do 8 OC-192c/STM-64 PIC-a po kućištu. Također, ovaj usmjeritelj podržava filtriranje prometa po cijelome nizu kriterija, klasificira promet prema dolaznome logičkom sučelju, IP prioritetnoj vrijednosti ili odredišnoj IP adresi.

5.2. AXI 540 – agregacijski usmjeritelj na rubu mreže

vrh stranice

AXI 540 (slika 24) je agregacijski usmjeritelj (Edge Aggregation Router) koji se smješta na rub IP mreže. Ima modularno kućište s 15 utora i s carrier-class ka-rakteristikama. Ovaj usmjeritelj usmjerava pakete brzinom od 24 Mpps po PPP (Point to Point Protocol), ATM i Frame Relay vezama s kapacitetom do 15 OC-12/STM-4 (622 Mbit/s) po kućištu. Podržava VPN (Virtual Private Network) i QoS/CoS (Quality of Service/Cost of Service) pomoću MPLS-a i DiffServ standarda kojime razdvaja promet po prioritetu. Programska podrška AXI 540 usmjeritelju je IPaction, program implementiran na Pentium procesoru (na Unix-like sustavu). AXI 540 podržava:

• BGP (Border Gateway Protocol): BGP-4 (BGP v4),

• EGP (Exterior Gateway Protocol): IS-IS (Intermediate System - Intermediate System), OSPF (Open Shortest Path First)

• Multicasting: DVMRPv3 (Distance Vector Multicast Routing Protocol v3), PIM (Protocol Independent Multi-cast).

Napredne IP usluge koje ovaj usmjeritelj pruža su:

• 50,000 filtera za klasifikaciju prometa
• MPLS dizajniranje prometa (Traffic Engineering)
• MPLS LER (Label Edge Router)
• MPLS VPN-ovi
• DiffServ
• IntServ

Na slici 25. je prikazan odnos i međusobno povezivanje opisanih usmjeritelja u mreži.

5.3. AXI obitelj - usmjeritelji za VoIP

Kako bi usmjeritelji mogli uspješno pružiti napredne usluge, moraju efikasno usmjeravati velike količine malih paketa s govornim informacijama, a i nesmetano obavljati usmjeravanje paketa tijekom fluktuacija ruta i zagušenja. Internet je danas postao prepun upravo takvih kritičnih situacija zbog kojih arhitektura usmjeritelja mora biti dizajnirana tako da bude na njih otporna.

Kako korisnički zahtjevi rastu, tako usluge postaju mnogobrojnije i zahtjevnije, kao npr. VoIP i multicasting. Mnoge od tih aplikacija, kao VoIP, su bazirane na malim paketima koji se moraju nesmetano i brzo usmjeravati čak i u slučajevima nestabilnosti mreže. Takav promet, tj. govor ne tolerira gubitak paketa niti retransmisiju.

Za obradu govora je stoga bitno da usmjeritelj pruža zadovoljavajuću kvalitetu usluge (QoS). Kvaliteta usluge je skup kriterija kojim korisnik razlikuje, tj. diferencira usluge u mrežnom prometu čime poboljšava uslugu. Kvaliteta usluge je bitan faktor kada je količina prometa veća od propusnosti sučelja, pa se obavlja raspodjela u redove čekanja i selekcija paketa. Kriteriji za selekciju paketa mogu biti ishodišno sučelje, odredišno sučelje, tip prometa, itd. S kvalitetom usluge možemo npr. povećati širinu pojasa za kritični promet (npr. govorni promet), a ograničiti je za nekritični i time osigurati konzistentnost isporuke paketa i usluge.

6. Zaključak

vrh stranice

Prijenos govora IP mrežama, odnosno VoIP, je samo jedna od tehnologija kojom se postiže integracija govornih i podatkovnih mreža. Njena snaga je u rasprostanjenosti i popularnosti IP-a kao tehnologije i eksploziji Interneta koji je izgrađen na tome protokolu. Otvorenost standarda i njihova prihvaćanja od strane svih proizvođača opreme omogućuju brzi razvoj i implementiranje novih usluga u IP mrežama. Izrazito brzi napredak tehnologije i izgradnja jakih IP okosnica uvodi IP tehnologiju u jedan potpuno novi svijet: svijet govornih, fiksnih i mobilnih komunikacija. Govor je, naravno, samo jedna od aplikacija koja se ostvaruje preko tih mreža.

IP tehnologija nije razvijena za prijenos govora s kvalitetom usluge na kakvu smo navikli. No, i tu tehnička rješenja već postoje, standardizirana su i VoIP će u dogledno vrijeme postati standardno operatorsko rješenje. Ericsson je od samih početaka uključen u sva važnija standardizacijska tijela te pred svoje tradicionalne i kupce nove generacije izlazi s pouzdanim i kompletnim rješenjima.

7. Popis kratica

AAL – ATM Adaptation Layer
ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line
ATM – Asynchronous Transfer Mode
CAS – Channel Associated Signalling
CATV – Cable Television CHAP – Challenge Handshake Authentication Protocol
DRG – Digital Residential Gateway
DSP – Digital Signal Processor
DSS1 – Digital Subscriber Signalling System 1
ETSI – European Telecommunications Standard Institute
GK – Gatekeeper GW – Gateway
GSM – Global System for Mobile Communications
HTTP – Hyper Text Transfer Protocol
IETF – Internet Engineering Task Force
IP – Internet Protocol
iPBX – IP Private Branch Exchange
IPT – IP Telephony
IPTC – IP Telephony for Carriers
ISDN – Integrated Service Digital Networks
ISP – Internet Service Provider
ISUP – ISDN User Part
ITU – International Telecommunication Union
IVR – Interactive Voice Response
LAN – Local Area Network
LIC – Line Interface Card
MEGACO – MEdia GAteway COntrol
MG – Media Gateway
MGC – Media Gateway Controller
MGCP – Media Gateway Control Protocol
MPLS – MultiProtocol Label Switching
MTP – Message Transfer Part
NAS – Network Access Server NEBS3 – Network Equipment Building System
ONG – Open Network Gateway
PAP – Password Authentication Protocol PBX – Private Branch Exchange (General)
PD – Phone Doubler
PDQC – Phone Doubler Quick Call
PIN – Personal Identification Number
PPP – Point to Point Protocol
PRI – Primary Rate Interface (ISDN)
PSTN – Public Switched Telephony Network QoS
/CoS - Quality of Service/Cost of Service
RADIUS – Remote Authentication Dial In User Service
RAS – Registration, Admission and Status
RSVP – Resource reSerVation Protocol
RTCP – RTP Control Protocol
RTP – Real-time Transport Protocol
RTSP – Real Time Streaming Protocol
SCTP – Stream Control Transmission Protocol
SDP – Session Description Protocol
SG – Signalling Gateway
SIGTRAN – Signalling Transport
SIP – Session Initiation Protocol
SS7 – Signalling System 7
TCP – Transmission Control Protocol
TDM – Time Division Multiplexing
TIPHON – Telecommunications and Internet Protocol Harmonisation over Networks
UDP – User Datagram Protocol
URI – Universal Resource Indicator VG(W) – Voice Gateway
VLAN – Virtual Local Area Network
VoD – Video on Demand VPN - Virtual Private Network
VoIP – Voice over Internet Protocol
WLL – Wireless Local Loop

Literatura

vrh stranice

[1.] Munch B.: IP Telephony Signalling, Ericsson white paper, 1999

[2.] Munch B: IP Telephony - How to achieve quality voice communications, Ericsson white paper, 1999

[3.] Munch B: IP Telephony – Today/Tommorow/Ever?, Ericsson white paper,1999

[4.] Beijar N.: Signaling Protocols for Internet Telephony, Helsinki University of Technology, 1998

[5.] Interni materijali korporacije Ericsson

vrh stranice