Джим Меггелен - Asterisk™: будущее телефонии Второе издание

Читать онлайн «Asterisk™: будущее телефонии Второе издание». Страница 52

Автор Джим Меггелен

Учитывая, насколько малую полосу пропускания использует кодек G.729A, он обеспечивает впечатляющее качество звука. Делает он это за счет технологии Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear Prediction (CS-ACELP)[90]. G729A является запатентованным продуктом, поэтому его нельзя использовать без лицензии; однако он чрезвычайно популярен и, соответственно, поддерживается многими разными телефонами и системами.

Чтобы достичь такой значительной степени сжатия, этот кодек требует такой же значительной работы от ЦП. В системе Asterisk использование кодеков с большой степенью сжатия быстро приводит к перегрузке ЦП.

Для G.729A требуется пропускная способность 8 Кбит/с.

GSM

GSM - самый любимый кодек Asterisk. Он не обременен лицензионными соглашениями, как G.729A, и предлагает превосходную производительность, если учитывать требования, которые он предъявляет к ЦП. Качество получаемого звука, в общем, считается ниже, чем обеспечивает G.729A, но это преимущественно субъективное мнение; обязательно попробуйте его. Скорость передачи данных GSM - 13 Кбит/с.

iLBC

Internet Low Bitrate Codec (iLBC)[91] обеспечивает привлекательное сочетание низкого коэффициента использования полосы пропускания и приемлемого качества. Он особенно хорошо подходит для обеспечения целесообразного качества в сетевых соединениях с потерями.

Естественно, Asterisk поддерживает его (и поддержка этого кодека другими системами тоже растет), но он не так популярен, как кодеки ITU, и, таким образом, может не поддерживаться обычными IP-теле- фонами и коммерческими VoIP-системами. IETF RFC 3951 и 3952 опубликованы в поддержку iLBC, и iLBC находится на пути к стандартизации IETF.

iLBC использует сложные алгоритмы для достижения таких высоких уровней сжатия, поэтому довольно сильно загружает ЦП при использовании в Asterisk.

iLBC можно использовать без всяких авторских отчислений, но владелец патента на iLBC, Global IP Sound (GIPS), желает получать информацию обо всех случаях его применения в коммерческих целях. Для этого надо скачать и распечатать копию лицензии на использование iLBC, подписать ее и отправить GIPS. Почитать о iLBC и лицензии на его использование можно по адресу http://www.ilbcfreeware.org. iLBC используется для каналов со скоростью передачи данных 13,3 Кбит/с (кадры по 30 мс) и 15,2 Кбит/с (кадры по 20 мс).

Speex

Speex - это кодек с переменной скоростью передачи цифровых данных (Variable Bitrate, VBR). Это означает, что он может динамически менять скорость передачи данных в ответ на изменение условий сети. Он предлагается как в узкополосном, так и в широкополосном вариантах в зависимости от того, какого качества звук требуется получить (телефонного или лучше).

Speex - абсолютно бесплатный кодек, лицензированный по версии Xiph.org лицензии BSD.

В Интернете доступен проект спецификации Speex. Больше информации о Speex можно найти на его странице (http://www.speex.org). Speex может использоваться для каналов со скоростью передачи данных от 2,15 до 22,4 Кбит/с благодаря его способности менять свою скорость передачи данных.

MP3

Конечно же, MP3 - это кодек. Вообще говоря, он называется Moving Picture Experts Group Audio Layer 3 Encoding Standard[92]. С таким именем неудивительно, что его называют MP3! В Asterisk кодек MP3 обычно используется для музыки во время ожидания (Music on Hold, MoH).

MP3 не предназначен для передачи речи по телефонным сетям, поскольку он оптимизирован для музыки, а не голоса. Тем не менее он очень популярен в системах телефонной связи VoIP для воспроизведения музыки во время ожидания.

Не забывайте, что обычно для трансляции музыки необходима лицензия. Многие полагают, что вполне законно могут использовать радиостанцию или CD как источник музыки во время ожидания, но в большинстве случаев это не так.

Качество и класс предоставляемых услуг передачи данных

Качество обслуживания, или, как чаще всего говорят, QoS (Quality of Service), - характеристика, определяющая качество и класс услуг по передаче потока данных, предоставляемой пользователю сетью и являющейся критичной по времени. Жестких норм здесь не существует, но обычно считается, что нормальное плавное течение беседы возможно, если звук, производимый говорящим, доставляется к уху слушателя в течение 150 мс. Если задержка превышает 300 мс, участники беседы начнут перебивать друг друга. При задержке выше 500 мс нормальный разговор невозможен.

Кроме выполнения требований по времени, необходимо гарантировать, что передаваемая информация приходит неповрежденной. Потеря слишком большого количества пакетов обусловит невозможность полного восстановления дискретизирванного аудиосигнала на дальнем конце, и пробелы в данных будут слышаться как помехи или, в более тяжелых случаях, пропуски целых слов или предложений. Даже утрата 5% пакетов может сильно повредить сети VoIP.

TCP, UDP и SCTP

Для передачи данных по сети, работающей по IP-протоколу, используется один из трех обсуждаемых здесь транспортных протоколов.

Transmission Control Protocol

Transmission Control Protocol (TCP) практически не используется для VoIP, поскольку, хотя у него имеются механизмы обеспечения гарантированной доставки, они фактически не используются. TCP склонен создавать больше проблем, чем решать их, в большинстве соединений и может применяться только в соединениях между двумя конечными точками с чрезвычайно малым временем ожидания. Назначение TCP - гарантировать доставку пакетов. Для этого реализуется несколько механизмов, таких как нумерация пакетов (для восстановления блоков данных), подтверждение доставки и повторный запрос утерянных пакетов. В мире VoIP быстрая доставка пакетов в конечную точку является первостепенной задачей, но за 20 лет использования сотовой связи мы научились спокойно относиться к недостатку нескольких пакетов[93].

Тщательная обработка, управление состоянием и подтверждение доставки - все эти характеристики делают TCP прекрасным протоколом для передачи больших объемов данных, но он просто недостаточно эффективен для передачи медиа-данных в реальном масштабе времени.

User Datagram Protocol

В отличие от TCP, User Datagram Protocol (UDP) не предлагает никаких гарантий доставки. Пакеты передаются по проводам так быстро, как это возможно, и выпускаются в мир без всякой информации о том, достигли они пункта своего конечного назначения или нет. Поскольку UDP не дает никаких гарантий доставки данных[94], его эффективность обеспечивается очень небольшими затратами на транспортировку.

TCP является более «сознательным» протоколом, потому что полоса пропускания распределяется между клиентами, соединяющимися с сервером, более равномерно. С увеличением UDP- трафика возможна перегрузка сети.

Stream Control Transmission Protocol

Одобренный IETF в качестве предлагаемого стандарта в RFC 2960, SCTP является относительно новым транспортным протоколом. С самого начала он разрабатывался как протокол, лишенный недостатков TCP и UDP и предназначенный в первую очередь для сервисов, обычно предоставляемых коммутируемыми телефонными сетями. Некоторыми из целей SCTP были:

• Лучшие техники предотвращения перегрузок (в частности, предотвращение атак типа «отказ в обслуживании»).

• Строго упорядоченная доставка данных.

• Более низкая задержка для улучшения передачи в режиме реального времени.

Разработчики SCTP надеялись создать надежный протокол для передачи SS7 и других типов сигналов PSTN по IP-сети, избавленный от основных недостатков TCP и UDP.

Дифференцированное обслуживание

Дифференцированное обслуживание, или DiffServ, - не столько механизм QoS, сколько метод, с помощью которого можно маркировать трафик и обеспечивать ему специальное обслуживание. Очевидно, что DiffServ может способствовать обеспечению QoS, предоставляя преимущество определенным типам пакетов над другими.

Хотя, несомненно, это повышает шансы VoIP-пакета быстро пройти через все соединения, но не дает твердых гарантий.

Гарантированное обслуживание

Гарантированное качество и класс предоставляемых услуг обеспечивает PSTN. Для каждого разговора используется выделенный только под этот звонок канал со скоростью передачи данных 64 Кбит/с; пропускная способность гарантируется. Точно так же протоколы, предлагающие гарантированное обслуживание, могут обеспечить выделение под обслуживаемое соединение необходимой полосы пропускания. Как для любой сетевой технологии с пакетированием, эти механизмы, как правило, лучше всего работают в условиях, когда объем трафика ниже максимально допустимых уровней. Если соединение достигает своих предельных значений, практически невозможно избежать ухудшения качества обслуживания.

MPLS

Multiprotocol Label Switching (MPLS) - это метод разработки и управления моделями сетевого трафика независимо от таблиц маршрутизации третьего (сетевого) уровня. Суть работы протокола заключается в присваивании сетевым пакетам коротких меток (кадров MPLS), которые затем используются маршрутизатором для пересылки пакетов на выходной маршрутизатор MPLS и в итоге - к их окончательному месту назначения. Традиционно маршрутизаторы принимают независимое решение о пересылке на основании поиска в IP-таблице при каждом переходе в сети. В сети MPLS такой поиск выполняется только один раз, когда пакет входит в MPLS-облако на входном маршрутизаторе. После этого пакету назначается поток, называемый Label Switched Path (LSP) и идентифицируемый по метке. Метка используется как индекс поиска в таблице пересылки MPLS, и пакет проходит по LSP независимо от решений маршрутизации третьего уровня. Это позволяет администраторам больших сетей тонко настраивать решения по маршрутизации и использовать сетевые ресурсы с максимальной эффективностью. Кроме того, с меткой может быть связана информация, определяющая приоритетность пакета при пересылке.