2.4 Přenos hlasu pomocí IP

Způsoby kódování řeči

Ve VoIP sítích je striktně oddělen přenos hlasu od přenosu signalizace. V moderních VoIP sítích se pro přenos hlasu používá převážně protokolu RTP (Realtime Transport Protocol). Protokol RTP má za úkol pouze přenést data od zdroje k cíli a stará se pouze o to, aby přenášená data (hlas) byla přenesena v reálném čase. Kvůli úspoře datové kapacity kanálů se používají kodeky, které pomocí nejrůznějších algoritmů zpracovávají hlasový signál tak, aby objem uživatelských dat byl co nejvíce snížen. Stupeň komprese, který zvolený kodek používá, má vliv na kvalitu přenášeného hlasu. To tedy znamená, že čím je požadován kvalitnější přenos hlasu, tím širší datové pásmo (přenosovou rychlost) je potřeba k přenosu. Kvalita přenášeného hlasu je posuzována tzv. stupnicí MOS (Mean Opinion Score), kde číslo 1 znamená nejhorší kvalitu a 5 nejlepší. Přehled kodeků podporovaných 2N® VoiceBlue Next naleznete v následující tabulce.

Standard

Algorithm

Přenosová rychlost [kbps]

MOS

G.711a

PCM

64

4.1

G.711u

PCM

64

4.1

G.729 *

CS-ACELP

8

3.92

*Kodek G.729 může být volitelná součást zařízení.

Pro připojení 2N® VoiceBlue Next je uvedené rychlosti třeba vynásobit čtyřmi (dva plně duplexní hovory) a k výsledné přenosové rychlosti je potřeba připočítat přenosovou rychlost nutnou pro TCP a IP záhlaví.

Pro kvalitní přenos hlasu je důležité dodržet nejen požadovanou přenosovou rychlost po celou dobu spojení, ale také malou a stejnou dobu potřebnou pro přenesení jednoho datového paketu.

  • G.711 – tento kodek je používán v digitálních telefonních sítích. Pro kódování řečového signálu je používána pulsně kódová modulace PCM (Pulse Code Modulation). Vzorkovaný signál je kódován 12 bity a poté je podroben kompresi pomocí převodní charakteristiky na výsledných 8 bitů. V Evropě se používá komprese podle A-zákona, zatímco v Severní Americe a Japonsku podle µ-zákona. Výsledný datový tok je 64 kbit/s.
  • G.729 – kodek používající algoritmu CS-ACELP (Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction) s výslednou přenosovou rychlostí 8 kbit/s. Řečový signál je rozdělen do bloků o délce 10 ms. Parametry takto vzniklých bloků jsou posléze vkládány do rámců o velikosti 10 bytů. Pro přenos šumu bývají generovány rámce o velikosti 2 bytů.

Při sestavování hovoru je automaticky zvolen kodek, který bude použit pro samotný přenos hlasu. 2N® VoiceBlue Next je připravena používat kodeky uvedené v tabulce. Záleží na Vaší VoIP síti (jednotlivých zařízeních) a na konfiguraci 2N® VoiceBlue Next brány jaké kódování bude zvoleno. 2N® VoiceBlue Next je primárně konstruována pro připojení do firemních VoIP sítí – pokusí se protější straně vyhovět s volbou kodeku.

V případě požadavku na použití kodeku, který není kompatibilní s 2N® VoiceBlue Next, bude hovor odmítnut.

Pro sestavování, udržování a rušení spojení jsou nejčastěji používány protokoly SIP a soubor protokolů podle doporučení ITU–T H.323. Brána 2N® VoiceBlue Next využívá pro signalizaci protokolu SIP (Session Initiation Protocol).

Tip

  • V případě odděleného přímého spojení Vaší SIP proxy a 2N® VoiceBlue Next použijte kodek G.711. Zajistíte si tak vysokou kvalitu hlasu..

Komponenty signalizačního protokolu SIP

K výměně zpráv signalizačního protokolu SIP dochází mezi následujícími komponenty:

  • UAC (User Agent Client) – Klient v koncovém zařízení který iniciuje SIP signalizaci.
  • UAS (User Agent Server) – Server v koncovém zařízení, který reaguje na SIP signalizaci od UAC.
  • UA (User Agent) – Koncové zařízení SIP sítě (SIP telefony, nebo brány do jiných sítí) obsahuje UAC a UAS.
  • Proxy server – Přijímá žádosti na spojení od UA a předává je dalšímu Proxy serveru pokud danou stanici nemá ve své správě.
  • Redirect server – Přijímá žádosti o spojení, ale tyto žádosti neposílá dále ve směru volaného, nýbrž zpět tázajícímu s informací kam má svou žádost poslat.
  • Location Server – Přijímá registrační žádosti od UA a aktualizuje podle nich databázi koncových zařízení.

Všechny serverové části (Proxy, Redirect, Location server) většinou bývají na jednom fyzickém zařízení nazývaném Proxy server, který se stará o udržování databáze klientů, sestavení ukončování a udržování spojení a směrování hovorů.

VoIP–GSM brána 2N® VoiceBlue Next se v každém případě chová jako UA (má stejné funkce jako VoIP telefon), tedy přijímá požadavky na hovor a tyto hovory na základě vnitřní tabulky LCR směruje do GSM sítě.

V bráně Brána 2N® VoiceBlue Next nejsou zabudovány žádné ze serverových částí definovaných protokolem SIP.

Signalizační zprávy protokolu SIP

Základní seznam zpráv zasílaných v prostředí SIP:

  • INVITE – žádost na sestavení spojení
  • ACK – potvrzení INVITE finálním příjemcem zprávy
  • BYE – ukončení spojení
  • CANCEL – ukončení nesestaveného spojení
  • REGISTER – registrace UA v SIP proxy
  • OPTIONS – dotaz na možnosti serveru

Odpovědi na SIP zprávy jsou uváděny číselným kódem podobně jako v http protokolu. Zde je výčet nejdůležitějších:

  • 1XX – informační zprávy (100 – trying, 180 – Ringing, 183 progress)
  • 2XX – úspěšné ukončení žádosti (200 – OK)
  • 3XX – přesměrování, dotaz je třeba směrovat jinam (302 – Temporarily moved, 305 – use proxy)
  • 4XX – chyba (403 – forbidden, 486 – Busy here)
  • 5XX – chyba serveru (500 – Server Internal Error, 501 – not implemented)
  • 6XX – globální selhání (606 – Not Acceptable)