PREHOD NA IP TELEFONIJO - COnnecting REpositories · 2018. 8. 24. · 2 IP TELEFONIJA Najveji razlog za uvedbo IP telefonije je v optimiziranju stroškov telefonije v gospodarstvu

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RA�UNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Tomaž Zupanc

PREHOD NA IP TELEFONIJO

Diplomska naloga

Rimske Toplice, julij 2008

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo I

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA�UNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17

Diplomska naloga visokošolskega strokovnega študijskega

programa


Študent: Tomaž ZUPANC

Študijski program: visokošolski strokovni, Elektrotehnika

Smer: Telekomunikacije

Mentor: red. prof. dr. Zdravko KA�I�

Rimske Toplice, julij 2008

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo II

SKLEP O DIPLOMSKI NALOGI (prazen list za sklep o diplomski nalogi)

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo III

ZAHVALA

Zahvaljujem se vsem, ki so kakorkoli

pripomogli k nastanku moje diplomske naloge.

Zahvalo namenjam najprej mentorju red.prof.dr.

Zdravku Ka�i� za pomo� in nasvete.

Posebna zahvala pa gre punci in doma�im za

vse vzpodbude, optimisti�ne besede ter dejanja

v preteklih letih.

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo IV


Klju�ne besede: IP telefonija, kodiranje govora, paketno preklapljanje,

telekomunikacijske storitve

UDK: 621.397:004.7(043.2)

Povzetek

Diplomska naloga obravnava uvedbo IP telefonije v poslovno okolje srednje

velikega podjetja. V prvem delu diplomske naloge sta predstavljeni zgodovini klasi�ne

in internetne telefonije. Sledi opis protokolov, delovanje IP telefonije ter podroben opis

in primerjava kodirnikov govora, ki se uporabljajo pri IP telefoniji. V nadaljevanju so

opisane dodatne storitve, ki jih prinaša IP telefonija ter na�ini zagotavljanja kakovosti

le-teh. Zadnji del naloge je namenjen opisu prehoda iz fiksne telefonije na IP telefonijo,

stroškovni analizi ter opisu posameznih gradnikov sistema IP telefonije.

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo V

TRANSITION TO IP TELEPHONY

Key words: IP telephony, speech coding, packet switching,

telecommunication services

UDK: 621.397:004.7(043.2)

Abstract

Diploma thesis describes introduction of IP telephony in business environment of

middle sized companies. In the first part the history of classical and internet telephony

is described. Furthermore, the protocols, functionality of IP telephony and exact

description and comparison of speech coding algorithms that are used in IP telephony

are given. Analysis of additional functionalities and services that are introduced by IP

telephony is performed and possible approaches to assure quality of service are

discussed. In the last part the transition from classical telephony to IP telephony is

discussed, costs analysis is performed and components of IP telephony are described.

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo VI

KAZALO VSEBINE

1 UVOD....................................................................................................................... 1

1.1 ZGODOVINA TELEFONIJE........................................................................... 1

1.2 PREDSTAVITEV PRENOSA GOVORA PREKO IP..................................... 3

2 IP TELEFONIJA.................................................................................................... 4

2.1 RAZ�LENITEV POJMA INTERNET............................................................. 5

2.1.1 Definicija Interneta ................................................................................... 6

2.1.2 Lastnosti Interneta..................................................................................... 7

2.1.3 Intranet in ekstranet................................................................................... 8

2.1.4 Protokolni sklad ........................................................................................ 8

2.1.4.1 OSI referen�ni model ............................................................................ 8

2.1.4.2 TCP/IP referen�ni model .................................................................... 13

2.2 KODIRNIKI GOVORA.................................................................................. 16

2.2.1 Zna�ilnosti govora .................................................................................. 16

2.2.2 Ocena kakovosti kodiranega govora ....................................................... 17

2.2.3 Postopki kodiranja govornega signala .................................................... 19

2.2.4 Standardni postopki kodiranja govornega signala .................................. 22

2.2.5 Lastnosti in opis kodirnikov govora ....................................................... 24

2.2.6 Primerjava kodirnikov govornega signala .............................................. 27

2.3 PRIPORO�ILA ZA IP TELEFONIJO ........................................................... 30

2.3.1 H.323 priporo�ilo.................................................................................... 30

2.3.2 SIP priporo�ilo ........................................................................................ 39

3 IP TELEFONIJA IN NOVE STORITVE .......................................................... 42

3.1 ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI GOVORA PO IP OMREŽJU ............... 47

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo VII

4 PREHOD IZ FIKSNE TELEFONIJE NA IP TELEFONIJO ......................... 50

4.1 Opis obstoje�ega telefonskega sistema v podjetju.......................................... 51

4.2 Zahteve in pri�akovanja podjetja .................................................................... 53

4.3 Pregled ponudnikov IP telefonije.................................................................... 54

4.4 Primerjalna analiza stroškov klasi�ne telefonije z IP telefonijo ..................... 55

4.5 IP telefonija v podjetju.................................................................................... 60

5 SKLEP ................................................................................................................... 65

6 VIRI, LITERATURA........................................................................................... 66

7 PRILOGE .............................................................................................................. 68

7.1 Naslov študenta............................................................................................... 68

7.2 Kratek življenjepis .......................................................................................... 68

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo VIII

KAZALO SLIK

Slika 1: Simboli�ni prikaz omrežij A, B in C in povezav med njimi ............................... 6

Slika 2: Plasti OSI referen�nega modela........................................................................... 9

Slika 3: Komunikacija med dvema kon�nima sistemoma .............................................. 11

Slika 4: Primerjava OSI in TCP/IP referen�nih modelov ............................................... 14

Slika 5: Kakovost govora v odvisnosti od bitne hitrosti kodirnika................................. 18

Slika 6: Primerjava kodirnikov glede na bitno hitrost .................................................... 27

Slika 7: Primerjava kodirnikov glede na kakovost ......................................................... 28

Slika 8: Primerjava kodirnikov glede na MIPS .............................................................. 29

Slika 9: H.323 priporo�ilo in uvrstitev v OSI referen�ni model..................................... 31

Slika 10: Sistem H.323 ................................................................................................... 32

Slika 11: H.323 terminal................................................................................................. 33

Slika 12: Klic IP terminal – IP terminal.......................................................................... 37

Slika 13: Klic IP terminal – navaden telefon .................................................................. 37

Slika 14: Klic navaden telefon – navaden telefon .......................................................... 37

Slika 15: Primerjava stroškov fiksne in IP telefonije...................................................... 59

Slika 16: Sistem IP telefonije podjetja z ve� dislociranimi enotami .............................. 61

KAZALO TABEL

Tabela 1: MOS ocenjevalna lestvica............................................................................... 18

Tabela 2: CMOS ocenjevalna lestvica............................................................................ 19

Tabela 3: Lastnosti nekaterih kodirnikov skladu s krovnim priporo�ilom H.323 .......... 24

Tabela 4: Pregled ponudnikov IP telefonije v Sloveniji ................................................. 54

Tabela 5: Prihranek od naro�nine ................................................................................... 55

Tabela 6: Prihranek od pogovorov.................................................................................. 57

Tabela 7: Prihranki skupaj .............................................................................................. 58

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo IX

UPORABLJENE KRATICE

IP – Internet Protocol

SIP - Session Initiation Protocol

VoIP – Voice over Internet Protocol

Softphone – Virtualni telefon

ARPANET - Advanced Research Projects Agency Network

DARPA – Defence Advanced Research Projects Agency

TCP – Transmision Control Protocol

UDP – User Datagram Protocol

VPN – Virtual Private Network

ISO – International Organization for Standardization

CRC – Cyclic redundancy check

FTP – File Transfer Protocol

MOS – Mean Opinion Score

CMOS – Comparison Mean Opinion Score

PCM – Pulse Code Modulation

DPCM – Differential Pulse Code Modulation

APCM – Adaptive Pulse Code Modulation

ADPCM – Adaptive Differential Pulse Code Modulation

LPC – Linear Predictive Coding

CELP – Code Excited Linear Predictive

RELP – Residual Excited Linear Predictive

MPLPC – Multi Pulse Linear Predictive Coding

VAD – Voice Activity Detection

CNG – Comfort Noise Generation

MIPS – Millions of Instructions Per Second

MPEG – Motion Picture Expert Group

SB-ADPCM – Sub Band Adaptive PCM

LD-CELP – Low Delay CELP

CS-ACELP – Conjugate Structure ACELP

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo X

ACELP – Algebraic Code Excited Linear Prediction

MP-MLQ – MultiPulse Maximum Likelihood Quantization

ITU – International Telecommunication Union

IETF – Internet Engineering Task Force

RTP – Real-time Transport Protocol

RTCP – Real-time Transport Control Protocol

QoS – Quality of Service

QCIF – Quarter Common Intermediate Format

RAS – Register Admission and Status

TSAP – Transport Service Access Point

MCU – Multipoint Control Unit

UAC – User Agent Client

UAS – User Agent Server

SDP – Session Description Protocol

SMS – Short Messaging Service

PoE - Power over Ethernet

Tomaž Zupanc, Diplomsko delo 1

1 UVOD

Izraz IP1 telefonija je definiran kot interaktiven pogovor, kjer prenos govora poteka

preko interneta ali intraneta. Prenos govora lahko v celoti poteka preko paketnega

omrežja, ali pa deloma po paketnem omrežju in deloma po javnem telefonskem

omrežju.

V tem diplomskem delu sem predstavil osnovne lastnosti interneta, kodirnike govora

po priporo�ilu H.323, ki se uporabljajo pri IP telefoniji ter podrobneje opisal krovna

standarda za IP telefonijo H.323 in SIP2. Opisal sem storitve, ki jih lahko že danes ali pa

v prihodnosti prinese IP telefonija ter pogoje, ki morajo biti izpolnjeni za prenos govora

v realnem �asu preko IP telefonije. V zadnjem delu diplomske naloge pa sem opisal

prehod iz fiksne telefonije na IP telefonijo.

Namen diplomske naloge je prikaz uporabe sodobne komunikacije preko IP

telefonije in prikaz izboljšanih možnosti, ki jih ponuja nova komunikacijska

tehnologija, hkrati pa z opisom tehnologije in njenih prednosti dose�i pri podjetjih ve�je

odobravanje pri sprejemanju novih tehnologij v podjetje. Namen dela je prikazati enega

možnih na�inov uvedbe sistema IP telefonije v podjetje, predvideti stroške, ki bi nastali

ob implementaciji in uporabi nove tehnologije ter opredeliti, kakšne so prednosti in

katere nove storitve prinaša IP telefonija.

1.1 ZGODOVINA TELEFONIJE

Telefon na splošno predstavlja vsako napravo, ki omogo�a prenos glasu na ve�jo

razdaljo. Prvi poskusi prenosov zvoka oz. govora na daljavo s pomo�jo aparata segajo v

17. stoletje. Za�etnik teh poskusov je bil angleški fizik Hook, ki je leta 1667 izvajal

poskuse prenosa glasu s pomo�jo napete tanke žice ali strune.

1 IP – Internet Protocol 2 SIP - Session Initiation Protocol


Pomemben mejnik v razvoju telefonije je bilo leto 1837, ko je Samuel Morse javno

predstavil telegraf. Skupaj s Josepom Henryjem sta naredila telegraf, ki je temeljil na

ponavljalniku. Le-ta je omogo�al pošiljanje signalov v obliki kratkih pik in daljših �rtic

na daljavo. V naslednjih 40-ih letih so razvili elektri�ni telegraf, ki je z elekti�nimi

signali prenašal ali pa sprejemal sporo�ila. Premikal je igle, ki so pokazale na dolo�eno

�rko. Tako je telegrafija nadomestila prenos pošte preko dostavljavcev, ladij in drugih

sredstev.

Telefonijo oz. glasovno sporazumevanje po telegrafskih kablih je izumil Alexander

Graham Bell. Sprva je temeljila na Morsejevi kodi, kar je pomenilo, da je bilo mogo�e

naenkrat pošiljati ali sprejemati samo eno sporo�ilo.

Prve besede preko telefonske naprave je Bell izgovoril 10. marca 1876: 'Gospod

Watson, pridite sem, potrebujem Vas'. Naprava je omogo�ala elektri�ni prenos zvoka.

Tudi prvo slušalko je naredil Bell. Vse kar je bilo potrebno izpopolniti je bil mikrofon.

Leta 1878 je Thomas Alva Edison patentiral ogleni mikrofon. Slušalke, ki so jih naredili

takrat, se ne razlikujejo veliko od današnjih.

Prvo javno telefonsko povezavo med Bostonom in Somervillom so dokon�ali leta

1877. Do konca leta 1880 so ZDA premogle skoraj petdeset tiso� aparatov. Prvo

medcelinsko linijo med ZDA in Evropo so vzpostavili leta 1915. Vsa omrežja so bila

grajena ro�no. Almon B. Strowger iz Kansasa je leta 1889 predstavil stikalo, s katerim

je bilo mo� preklapljati med tiso� posameznimi linijami. Prvi aparat s števil�nico so

izumili leta 1941. Uveljavil se je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja s pojavom

tranzistorjev [24].

Danes vsa glasovna komunikacija poteka v digitalizirani obliki po opti�nih vodih.

Fiksno omrežje je bilo najprej namenjeno le telefonskim in telegrafskim storitvam. Z

razvojem telekomunikacij pa se tudi telekomunikacijska omrežja prilagajajo zahtevam

novih telekomunikacijskih storitev.


1.2 PREDSTAVITEV PRENOSA GOVORA PREKO IP

Leta 1994 je bila v Izraelu razvita prva aplikacija za prenos govora preko IP. Prvotno

ni bila namenjena širši uporabi. Razvita je bila za komunikacijo med dvema

ra�unalnikoma (PC to PC). Govor zajet preko mikrofona se je pretvarjal v pakete

podatkov, ki so se v realnem �asu prenašali do prejemnika. Tam so se paketi združevali

in pretvarjali v zvo�ni signal. Prvo aplikacijo, namenjeno širši uporabi, je kmalu zatem

izdelalo podjetje Vocaltec. Prvi prehodi, ki so omogo�ali komunikacijo PC - telefon in

telefon - telefon so se pojavili leta 1998. Prva komercialna uporaba VoIP3 se je za�ela z

uporabo tranzitnih prehodov za prenos govora med ZDA in Evropo. Prelomnico na

podro�ju internetne telefonije predstavlja leto 2000. Podjetja so za�ela izdelovati

prehode, ki so omogo�ali komunikacijo preko interneta brez ra�unalnika. Danes so v

uporabi naslednji na�ini uporabe VoIP-a:

- Telefon – telefon: (klico�i in klicani uporabljata klasi�ne telefonske terminale,

VoIP se uporablja za tranzit),

- PC - telefon: (klico�i uporabnik uporablja Softphone4 ter preko operaterja kli�e

uporabnika na klasi�ni telefon),

- PC – PC: (uporabnika uporabljata PC ra�unalnika povezana preko IP omrežja,

oba uporabljata Softphone),

- Telefon – PC: (klico�i uporabnik s klasi�nega telefona preko svojega operaterja

kli�e uporabnika, ki na IP omrežju uporablja Softphone).

3 VoIP – Voice over Internet Protocol 4 Softphone – Virtualni telefon


2 IP TELEFONIJA

Najve�ji razlog za uvedbo IP telefonije je v optimiziranju stroškov telefonije v

gospodarstvu. V poslovnih krogih je namre� trenutno razvita komunikacijska

infrastruktura za prenos govora in podatkov, ki predstavljata dve lo�eni omrežji. Z

združitvijo govora in podatkov v skupno omrežje bo le-ta poenostavila komunikacijo

med uporabniki. Uporabniki bodo lahko uporabljali nova programska orodja z

ve�predstavitveno podporo za interaktivne komunikacije. Prednost združitve govora in

podatkov v skupno omrežje je možnost pove�anja izkoriš�enosti dosedanjih

podatkovnih omrežij ter s tem optimalnejša uporaba pasovne širine, ki v vsakem

poslovnem okolju predstavlja dolo�en strošek. Pasovna širina v vodovno preklapljanih

omrežjih zelo slabo izkoriš�a razpoložljivo pasovno širino v primeru prenosa govornega

signala, saj je zveza v omrežju vzpostavljena ves �as pogovora. Vsakemu uporabniku se

dodeli svoj govorni kanal za celoten �as pogovora, pri �emer velja opozoriti na to, da je

med obi�ajnim pogovorom vsak govorec približno 50 do 60 % �asa neaktiven. V tem

�asu se po nepotrebnem zaseda prenosna kapaciteta. Standardna bitna hitrost za prenos

govora je 64 kb/s. S primernimi kompresijskimi postopki lahko to hitrost precej

znižamo.

Drugi velik razlog za uvedbo IP telefonije je razširjenost IP omrežja. IP je danes

prisoten v vsakem osebnem ra�unalniku, strežniku ali drugi ra�unalniški napravi. Ta

univerzalna prisotnost nam nudi dobro osnovo za nadgradnjo protokola, ki omogo�a

tudi govorni promet.

Tretji razlog za uvedbo IP telefonije je stalno pove�evanje zmogljivosti

komunikacijskih povezav, zmogljivosti osebnih ra�unalnikov in razvoj programske

opreme. To so trije razli�ni, med seboj povezani in soodvisni vidiki razvoja tehnologije

[23].


2.1 RAZ�LENITEV POJMA INTERNET

Za�etki Interneta segajo v leto 1969 in so povezani s projektom izgradnje

ARPANET5 omrežja v sklopu ameriške vladne organizacije DARPA6. Glavna

zna�ilnost tega omrežja je bila zanesljivost delovanja tudi v primeru, ko je bil

posamezni element tega omrežja uni�en ali poškodovan. Kot ustrezna rešitev problema

se je pokazalo omrežje s porazdeljenimi zmogljivostmi. Sestavljala ga je množica

vozliš� in kon�nih to�k oz. ra�unalnikov ter povezave med njimi. Za komunikacijski

protokol je bil izbran IP. Rezultat tega je bila v omrežje povezana množica ra�unalnikov

razli�nih proizvajalcev s skupnimi storitvami in aplikacijami. Najpogostejše med njimi

so: prijava v sistem, pošiljanje in sprejemanje elektronske pošte ter prenos datotek.

Omrežje se je kasneje postopoma preselilo v akademsko okolje in z izvajanjem na

UNIX sistemih doživelo pravi razcvet. Silovit razvoj je Internet dosegel, ko je Tim

Berns iz laboratorijev v CERN-u razvil še organiziran informacijski sistem z uporabo

hipertekstnih povezav in IP protokola na vedno bolj izpopolnjenih osebnih ra�unalnikih

(DOS, Windows).

Danes je Internet velik skupek nacionalnih, regionalnih in mednarodnih omrežij, ki

so medsebojno povezana z usmerjevalniki. Na sliki 1 je prikazana struktura Interneta,

prikazana so tri med seboj povezana omrežja in njihova podomrežja. Omrežja A, B in C

so med seboj povezana manjša omrežja ali podomrežja. Vsako podomrežje je lahko

sestavljeno iz nadaljnjih podomrežij. Tako se lahko definirajo omrežja, ki pripadajo

dolo�enim skupinam. Primer omrežja je omrežje lokalnega ponudnika Internetnih

storitev ali pa skupina podomrežij nekega podjetja z razli�nimi identifikacijami

oznakami. Podomrežja B1 in B2 s slike 1 lahko vedno identificiramo kot del omrežja B.

Hierarhi�ni sistem identifikacije omrežij, podomrežij in posameznih kon�nih

ra�unalnikov je dober za lažjo identifikacijo iskanega naslova. Usmerjevalniki delujejo

na nižjih nivojih OSI modela in so za kon�ne aplikacije neodvisni.

5 ARPANET - Advanced Research Projects Agency Network 6 DARPA – Defence Advanced Research Projects Agency


Slika 1: Simboli�ni prikaz omrežij A, B in C in povezav med njimi [19]

2.1.1 Definicija Interneta

Nekateri Internet obravnavajo kot najve�ji vir informacij na svetu, drugi ravno

nasprotno, kot svetovno smetiš�e nepotrebnih in napa�nih informacij. Definicij Interneta

je ve�. V nadaljevanju sledita definiciji s stališ�a omrežja in s stališ�a storitev.

S stališ�a omrežja je Internet skupek med seboj povezanih omrežji, v katerem

komunicirajo kon�ni ra�unalniki oz. terminali po odprtih protokolih in postopkih,

opredeljenih z internetnimi standardi. Glavna zna�ilnost je odprtost, razširljivost in

uporaba protokolov IP, TCP7 ter UDP8. Kon�ni ra�unalniki oz. terminali so lahko

7 TCP – Transmision Control Protocol


osebni ra�unalniki in strežniki, v zadnjem �asu pa tudi druge vrste terminalov (telefoni,

telefaksi, videofoni, PDA,…). Omrežja so med seboj povezana z usmerjevalniki ali

prehodi.

Druga definicija s stališ�a storitev pa Internet opredeljuje kot daljinsko storitev za

prenos podatkov med dvema kon�nima terminaloma s podporo IP protokola.

Uporabniku Interneta je na voljo vrsta razli�nih aplikacij, kot so spletni brskalnik,

elektronska pošta, prenosa datotek, predvajanja video in avdio posnetkov.

2.1.2 Lastnosti Interneta

Internet se je razvil kot svetovno omrežje povezanih ra�unalnikov, ki se povezujejo

po standardiziranem protokolu in omogo�ajo, da si uporabniki na razli�nih mestih

izmenjujejo besedilne, zvo�ne in slikovne informacije.

Paketi se po internetu usmerjajo neodvisno in lahko potujejo od ene to�ke proti drugi

preko razli�nih poti. Pot paketov je odvisna od razmer v omrežju, odvisna je od

zamašitve v posameznih vozliš�ih ali prekinjenih povezavah ter od zakasnitev.

Posledica takega prilagodljivega usmerjanja je, da lahko kon�ni terminal prejme pakete

v razli�nem vrstnem redu, kot so bili poslani. Za pravilni vrstni red paketov skrbi

protokol TCP.

Povezave v Internetu so le navidezne oziroma so vidne na višjih slojih OSI modela.

Omrežje nima podatkov o prometu uporabnikov, prav tako nima vzpostavljene stalne

zveze preko usmerjevalnikov med dvema kon�nima ra�unalnikoma.

V Internetu se paketi dostavljajo po na�elu najboljših zmožnostih, kar pomeni, da

omrežje dostavlja pakete ne glede na trenutne razmere v omrežju. V kolikor pride do

zamašitve usmerjevalnikov, napa�nega sprejema ali izgube kon�nega ali za�etnega

naslova, pride do izgube že poslanih paketov. V ve�ini primerov se pošiljanje

izgubljenih paketov lahko ponovi. Najve�ji problem so aplikacije in storitve, ki potekajo

v realnem �asu, kot je govor, kjer je izguba paketov zelo mote�a.

8 UDP – User Datagram Protocol


2.1.3 Intranet in ekstranet

Intranet je zasebno podatkovno omrežje znotraj podjetja oz. organizacije, pri

katerem se uporablja internetni protokol. Intranet je lahko povezan v Internet, ni pa

pogoj. �e je povezan, ju ponavadi lo�uje požarni zid, ki prepre�uje nepooblaš�ene

vdore. Prednost intraneta je enostavna in hitra izmenjava informacij znotraj podjetja oz.

organizacije. Omrežje v intranetu je urejeno enako kot v Internetu z usmerjevalniki in s

kon�nimi ra�unalniki.

Ekstranet je omrežje, ki povezuje oddaljene enote istega omrežja preko javnega

Interneta. Tako omogo�a varno izmenjavo informacij med uporabniki, ki so povezani

preko navideznega zasebnega omrežja (VPN9).

2.1.4 Protokolni sklad

Kadar je govora o Internetu, moramo najprej podrobneje spoznati internetni protokol

ali IP. Le-ta omogo�a komunikacijo vsem ra�unalnikom, ki so povezani v omrežje.

Ve�ina uporabljenih protokolnih skladov je zelo zapletenih in kompleksnih navodil,

kako vzpostaviti, držati in prekiniti komunikacijo med povezanimi elementi v omrežju.

Zato so omrežni protokoli ve�slojni s podrejenimi in nadrejenimi sloji ter natan�no

dolo�enimi vmesnimi prehodnimi to�kami. Ve�ina protokolov, ki se danes uporabljajo v

praksi, je definirana po vzoru OSI referen�nega modela.

2.1.4.1 OSI referen�ni model

OSI referen�ni model je glavno in krovno priporo�ilo organizacije ISO10, razvili so

ga leta 1984 in velja za osnovni arhitekturni model pri komunikaciji med ra�unalniki.

9 VPN – Virtual Private Network 10 ISO – International Organization for Standardization


OSI referen�ni model dolo�a, kako se informacija iz aplikacije na enem ra�unalniku

preko omrežja prenese v aplikacijo na drugem ra�unalniku. Sestavljen je iz sedmih

plasti, pri �emer so zgornji trije rezervirani za uporabniške aplikacije, spodnji štirje pa

za podporo prenosa podatkov. Na vsaki plasti so definirane posamezne mrežne funkcije.

Vsaka plast predstavlja zaklju�eno celoto, kar pomeni, da se opravila na posamezni

plasti izvršujejo neodvisno od drugih plasti. Sistem protokolnih slojev OSI modela je

prikazan na sliki 2.

Slika 2: Plasti OSI referen�nega modela [19]

FIZI�NI SLOJ

Fizi�na sloj predpisuje prenosni medij, preko katerega se prenašajo podatki. Na

fizi�nem sloju so definirane mehanske in elektri�ne lastnosti, posebne funkcije, ki

skrbijo za vzpostavitev, vzdrževanje in prekinitev zveze. Fizi�ni sloj definira nivo

signala, hitrost prenosa, maksimalno možno razdaljo med uporabnikoma, mehanske

lastnosti konektorjev in podobno. Naloga fizi�nega sloja je, da abstraktira prenos

informacije po mediju, prevaja analogne signale v digitalne ter digitalne informacije v

analogne signale. Fizi�ni sloj nudi osebkom iz višjega povezavnega sloja fizi�ne


povezave preko prenosnega medija. Pri realizaciji fizi�nega sloja moramo upoštevati

mehanske, elektri�ne in druge lastnosti prenosnega medija. Parametri kakovosti

fizi�nega sloja so:

- pogostnost pojavljanja napak

- oddajna hitrost

- zakasnitev pri prenosu

- razpoložljivost servisa

POVEZAVNI SLOJ

Povezavni sloj služi za prenos okvirjev med dvema to�kama. Poleg prenosa

podatkov je osnovna naloga sloja podatkovne povezave odkrivanje napak (s pomo�jo

paritetnih bitov in algoritmom CRC11) pri prenosu po prenosnem mediju. Sloj

podatkovne povezave je vmesnik med omrežnim in fizi�nim slojem.

OMREŽNI SLOJ

Omrežni sloj izvaja usmerjanje paketov skozi vozliš�a med kon�nimi sistemi.

Usmerjanje je možno na osnovi izvornega in ciljnega naslova, ki se nahajata v glavi

paketa. Usmerjanje poteka po razli�nih kanalih, odvisno od razmer v omrežju. Za

usmerjanje so odgovorni usmerjevalni algoritmi, ki jih izvajajo usmerjevalniki. Sloj

maskira razlike v tehnologiji omrežij in podomrežij ter razlike v prenosnih medijih. Na

sliki 3 lahko vidimo komunikacijo med dvema kon�nima sistemoma s prehodom preko

vmesnega sistema. Med potovanjem podatkovnih paketov od enega kon�nega sistema

do drugega se lahko pojavi vrsta problemov. Raznolikost v naslavljanju paketov,

njihova dolžina, kakor tudi uporaba razli�nih protokolov, so nekateri od problemov, ki

jih mora omrežni sloj prese�i in omogo�iti raznolikim sistemom medsebojno povezavo.

11 CRC – Cyclic redundancy check


Slika 3: Komunikacija med dvema kon�nima sistemoma [19]

TRANSPORTNI SLOJ

Transportni sloj je vmesnik med aplikacijskim in omrežnim slojem. Opravlja

izvedbo prenosa podatkov med ra�unalniškimi sistemi. Sprejema zahteve aplikacijskega

sloja in jih izvršuje s pomo�jo omrežnega sloja ter je tako vmesnik med informacijskim

sistemom in omrežjem. Sejni sloj zagotavlja storitve popolnega transportnega kanala.

Med najbolj znane implementacije transportnega sloja spada protokol TCP. Osnovna

funkcija transportnega sloja je:

- sprejem podatkov iz višjega sejnega sloja,

- delitev sprejetih podatkov na manjše enote,

- pošiljanje teh enot na kon�ni naslov.


Z lo�itvijo med transportnim in sejnim slojem naredimo razliko med funkcijami

prenosa podatkov, to je spodnjimi sloji in funkcijami porazdeljenega procesiranja

podatkov, to je zgornjimi sloji. Funkcije spodnjih slojev so potrebne za realizacijo

funkcij zgornjih in jih podpirajo s prenašanjem podatkov med kon�nimi sistemi v obliki

binarnih nizov. Funkcije vseh spodnjih slojev nudijo storitev prenosa podatkov, ki

omogo�a izvajanje funkcij zgornjih slojev. Nekateri parametri kakovosti storitev

transportnega sloja so:

- hitrost vzpostavitve povezave,

- zakasnitev pri prenosu,

- pogostnost (ne)odkritih napak,

- možnost kontrole pretoka podatkov.

SEJNI SLOJ

Sejna sloj je peti sloj OSI modela. Sejni sloj je v ve�ini komunikacijskih tehnologij

neuporabljen. Skrbi za komuniciranje med kon�nimi procesi in ponuja storitve, ki

omogo�ajo logi�no povezovanje procesov med seboj. Sejni sloj definira tudi dvosmerno

povezavo.

PREDSTAVITVENI SLOJ

Predstavitveni sloj je odgovoren za prikaz in oblikovanje prispelih podatkov. Ve�ina

implementacij OSI modela vklju�uje enkripcijo in kompresijo podatkov ravno v

predstavitvenem sloju. Predstavitveni sloj zagotavlja razli�ne na�ine kodiranja in

sisteme pretvorb za aplikacijski sloj. Pretvarja podatke, poslane po omrežju, iz ene

oblike v drugo, dolo�a sintakso, transformacijo in formiranje podatkov. Za združljivost

med razli�nimi sistemi je ravno tako poskrbljeno na predstavitveni sloj.


APLIKACIJSKI SLOJ

Aplikacijski sloj je najvišji nivo OSI modela. Je vmesnik med uporabnikom in OSI

referen�nim modelom. To je sloj, ki dejansko zagotavlja komunikacijo med

uporabniškimi programi dveh ali ve� kon�nih sistemov, ne glede na tip omrežja ali

uporabljeno strojno opremo. Tu so definirani protokoli za elektronsko pošto, svetovni

splet, FTP12,...

2.1.4.2 TCP/IP referen�ni model

TCP/IP referen�ni model je v praksi nastal že leta 1974 za potrebe omrežja

ARPANET. Imenuje se po dveh najpomembnejših protokolih TCP in IP. Odlikuje ga

njegova preprostost in robustnost. Je osnova za povezovanje razli�nih omrežij v eno

globalno omrežje – Internet. Na sliki 4 je primerjava OSI referen�nega modela in

TCP/IP referen�nega modela. Iz slike je razvidno, da imata skupne le tri sloje. Fizi�ni in

povezavni sloj sta pri TCP/IP referen�nemu modelu združena v enega in opredeljena v

fizi�nem vmesniku med ra�unalnikom in omrežjem. Predstavitveni in sejni sloj pa sta

neopredeljena.

12 FTP – File Transfer Protocol


Slika 4: Primerjava OSI in TCP/IP referen�nih modelov [19]

FIZI�NI IN POVEZAVNI SLOJ

Spodnja dva sloja sta pri modelu TCP/IP združena v eno in opredeljena kot vmesnik

med omrežjem in višje leže�imi sloji modela. Za fizi�ni in povezavni sloj je dolo�eno,

da izpolnjujeta pogoje za pošiljanje IP paketov v omrežje. Fizi�ni vmesnik opredeljujejo

RS 232, V.35, V.90, RS 449, IEEE 802.3, ISDN in drugi standardi. Ti standardi

dolo�ajo fizi�no priklju�itev terminala na omrežje. Tako je le zahtevano, da se mora

ra�unalnik povezati na omrežje z enim od protokolov, ki omogo�ajo pošiljanje paketov.

Na ta na�in lahko internet podpira razli�ne fizi�ne vmesnike in protokolne sklade. To je

razlog za dejansko odprtost sistema.

INTERNETNI SLOJ

Internetni sloj ustreza omrežnemu sloju OSI referen�nega modela. V tem sloju je

realiziran protokol za nepovezan prenos podatkov, ki v omrežje pod seboj pošilja

pakete, ki potem neodvisno potujejo do cilja. Prenos paketov je organiziran brez


zagotovil kakovosti storitve in deluje po na�elu najboljše možne storitve. Paketi lahko

na cilj prispejo v nepravilnem vrstnem redu, njihova ureditev pa je naloga višjih slojev.

Tako je glavna naloga internetnega sloja usmerjanje IP paketov do cilja.

TRANSPORTNI SLOJ

V tem sloju, ki se nahaja nad internetnim slojem in za svoje delovanje uporablja

njegove storitve, se nahajata dva zelo pomembna protokola, TCP in UDP. Prvi je

zanesljiv, povezano naravnan protokol, ki sprejema podatkovne enote aplikacijskega

sloja, jih razstavlja in predaja internetnemu sloju kot IP pakete. V obratni smeri pa

sprejema IP pakete od internetnega sloja, jih sestavlja in dostavlja aplikacijskem sloju.

Drugi protokol UDP je nezanesljiv, nepovezano naravnan. Uporabljajo ga aplikacije, ki

ne želijo uporabljati protokola TCP.


2.2 KODIRNIKI GOVORA

�e želimo prenašati govor v digitalni obliki, ga moramo najprej z enim od kodirnih

postopkov pretvoriti v primerno obliko. Z razvojem kodirnikov govora se je razvila

mobilna telefonija, video telefonija in internetna telefonija. Zahteve za kodirnike govora

so zelo razli�ne, predvsem so odvisne od vrste aplikacij, v katerih se uporabljajo.

Pomembne zahteve kodirnikov govora so:

- �im manjši bitni pretoki,

- �im boljša kakovost in razumljivost govora,

- majhna zakasnitev govora,

- �im manjša kompleksnost kodirnika.

Te zahteve si zelo nasprotujejo, zato je vsaka rešitev neke vrste kompromis.

2.2.1 Zna�ilnosti govora

Glavne zna�ilnosti govora so frekven�ni obseg, dinamika in aktivnost. Frekven�ni

pas govora je razli�en glede na spol govorca in znaša nekje med 80 Hz in 12 kHz.

Moški so govorci z nižjimi frekvencami, ženske in otroci pa so govorci z višjimi

frekvencami. Prav tako je pomembna tudi frekven�na odvisnost jakosti oz. gostote mo�i

govora. Pri višjih frekvencah gostota mo�i zelo hitro upada. Frekven�ni pas je v

telefonskih omrežjih namenjen prenosu govora in se nahaja med 300 in 3400 Hz. V tem

pasu je zajeta ve�ina govorne mo�i, ki je nakopi�ena nekje med 200 in 4000 Hz. Pri

kompresiji govora nam frekven�na porazdelitev gostote mo�i govornega signala pomaga

izlo�iti manj pomembne dele govornega signala.

Dinamika govornega signala je spreminjanje govorne mo�i s �asom. Pri govoru je

obseg dinamike približno 69 dB za celotno frekven�no podro�je, zaradi frekven�ne

omejitve pa v telefonskih omrežjih dinamika govora znaša le 40 dB.

Aktivnost govora je definirana kot prisotnost govorne mo�i med samim pogovorom.

Za pogovorom med dvema govorcema se pojavijo obdobja tišine in predstavljajo okoli


60 do 65% trajanja pogovorov. Zato to lastnost uporabljajo pri prenosu govornega

signala, saj v obdobju tišine ne prenašamo ni�esar. S tem lahko zmanjšamo obremenitev

omrežja.

�loveško uho zazna frekven�no podro�je od 20 Hz do 20 kHz. V telefoniji

prenašamo le del frekven�nega pasu (od 300 Hz do 3400 kHz), ki je tako dobro izbran,

da je sprejeti govor za ve�ino sogovorcev dovolj razumljiv. Ve�ji problem pri sprejemu

govora je zakasnitev in vpliv odboja.

Zakasnitev govora postane mote�a, ko je zakasnitev tako velika, da se govor obeh

govorcev prekriva, kar lahko privede tudi do popolne nerazumljivosti govora.

Problem odboja se pojavi zaradi odboja signala med prehodi iz enega medija na

drugega (iz dvoži�nega na štiriži�ni sistem), zaradi presluha med žicami in zaradi

odbojev v prostoru. Odboj nastane tudi v slušalki pri govorcu (vili�ni sistem), ki pa ne

vnaša zakasnitve in je celo zaželen in potreben, zato da govorec sliši samega sebe.

Ostale vrste odbojev vnašajo precej ve�jo zakasnitev in so zato zelo mote�i. Problem

odboja se rešuje z izni�evalniki odboja (Echo Canceller) in zmanjševalniki odboja

(Echo Suppression).

2.2.2 Ocena kakovosti kodiranega govora

Ocena kakovosti kodiranega govora se izvaja s preskušanjem z udeležbo velikega

števila poslušalcev, saj je razumljivost nekega govorca lahko dobra, drugega pa ne.

Tako je ocena kakovosti govora povpre�je ocen. Kakovost kodiranega govora je odvisna

od na�ina in bitne hitrosti kodiranja. Na sliki 5 lahko vidimo to odvisnost. Pri

ocenjevanju sta glavni postavki naravnost in razumljivost govornega signala. Pri

kodirnikih z višjimi prenosnimi hitrostmi se meri naravnost govora, razumljivost je

samoumevna. Pri kodirnikih z nižjimi prenosnimi hitrostmi pa je pomembna predvsem

razumljivost govora, naravnost je slaba, podobna sinteti�nemu govoru.


Slika 5: Kakovost govora v odvisnosti od bitne hitrosti kodirnika [19]

Za ocenjevanje naravnosti sta v uporabi srednja povpre�na ocena kakovosti MOS13

in primerjalna ocena parov kodiranih vzorcev CMOS14. Pri oceni MOS obstaja lestvica

od 1 do 5, s katero poslušalci ocenijo, koliko se jim zdi dolo�en kodiran govorni vzorec

slabši od nekodiranega govora. Pri metodi CMOS pa poslušalci primerjajo dva vzorca

kodiranega govora in ocenjujejo, kateri je boljši oziroma slabši. Za grobo ugotavljanje

kakovosti je primernejša metoda MOS, za bolj natan�no razvrstitev pa uporabimo

metodo CMOS. Ocene za obe metodi so podane v tabeli 1 in tabeli 2.

Opisna ocena Poslabšanje kakovosti Vrednost Odli�no Neopazno 5 Dobro Opazno, a nemote�e 4 Primerno Rahlo mote�e 3 Slabo Mote�e 2 Nespremenljivo Zelo mote�e 1

Tabela 1: MOS ocenjevalna lestvica

13 MOS – Mean Opinion Score 14 CMOS – Comparison Mean Opinion Score


Opisna ocena Vrednost Veliko boljši 3 Boljši 2 Malo boljši 1 Približno enak 0 Malo slabši -1 Slabši -2 Veliko slabši -3

Tabela 2: CMOS ocenjevalna lestvica

2.2.3 Postopki kodiranja govornega signala

�e želimo kodirati govorni signal, moremo najprej govorni signal pretvoriti v

digitalno obliko. To naredimo s postopkom vzor�enja in kvantizacije. Rezultat

vzor�enja so nezvezni vzorci signala po �asu, s kvantizacijo pa po amplitudi. Proces

vzor�enja mora biti v skladu s teoremom o vzor�enju. Po vzor�enju dobimo vzorce

zveznih amplitud. Naslednji korak je, da tem vzorcem primerno priredimo diskretno

vrednost amplitude. Proces imenujemo kvantizacija. Pri tem vsakemu vzorcu priredimo

kvantizacijski nivo, ki je najbližje analogni vrednosti vzorca. Postopek kodiranja vnaša

kvantizacijski šum, ki je odvisen od števila nivojev. Ve� kot je nivojev, manjši je šum.

Kodiranje govornega signala preoblikuje govorni signal v primerno obliko za prenos

preko komunikacijskega kanala. Takšno kodiranje je sestavljeno iz izvornega in

kanalskega kodiranja na eni strani ter kanalskega in izvornega dekodiranja na drugi

strani kanala. Pri izvornem kodiranju moramo dolo�iti vse parametre signala,

pomembne za prenos in poznejše dekodiranje signala. Ti parametri so:

- najvišja vsebovana frekvenca oz. informacijska vsebina,

- primerna frekvenca vzor�enja,

- število potrebnih kvantizacijskih bitov za izbrano kakovost.

Pri izvornem kodiranju imamo možnost, da izlo�imo odve�ne in nepomembne dele

informacij, vsebovane v signalu. Z izlo�evanjem odve�nih informacij se informacija,


vsebovana v signalu ne izgublja, takšnemu signalu pa pravimo, da je reverzibilen.

Irelevanca pa imenujemo informacijo v signalu, ki je nepotrebna. Z izlo�anjem

uporabnik dolo�a tudi kakovost signala.

S kanalskim kodiranjem preoblikujemo signal v najbolj primerno obliko za prenos

preko dolo�ene vrste komunikacijskega kanala. Pri tem postopku kodiranja dodajamo

signalu informacijo, s katero naredimo signal bolj robusten in s tem manj ob�utljiv na

napake in motnje v samem kanalu. Signal prilagajamo lastnostim kanala.

Pri izvornem kodiranju signala je izlo�evanje redundance in irelevance nujno

potrebno. Lo�imo tri osnovne vrste izvornega kodiranja:

- kodiranje signalnih oblik

- analiza in sinteza

- mešano na�elo prejšnjih dveh

KODIRANJE SIGNALNIH OBLIK

Pri tem kodiranju nas izvor informacije ne zanima, zanima nas le njegova

frekven�no-�asovna karakteristika. Signalu odvzamemo redundanco in ga pošljemo

naprej v kanalsko kodiranje. Signal lahko kodiramo v �asovnem ali frekven�nem

prostoru. �e signal kodiramo v �asovnem prostoru, ga razdelimo na vzorce, ki si sledijo

v enakomernih �asovnih presledkih. Vsak vzorec posebej kvantiziramo in kodiramo po

predpisu, ki smo si ga izbrali. Tipi�ni predstavniki te vrste kodirnikov govora so: PCM15

DPCM16, APCM17 in ADPCM18.

Pri frekven�nem prostoru delujejo kodirniki druga�e. Signal se razdeli na frekven�ne

podpasove, nato pa se vsak podpas kodira posebej. Informacijska vsebina je v vsakem

frekven�nem pasu. Parametri kodiranja so zato po pasovih razli�ni. Kodiranje podpasov

pa je lahko zopet v �asovnem prostoru ali pa so v frekven�nem prostoru.

15 PCM – Pulse Code Modulation 16 DPCM – Differential Pulse Code Modulation 17 APCM – Adaptive Pulse Code Modulation 18 ADPCM – Adaptive Differential Pulse Code Modulation


KODIRANJE NA OSNOVI POSTOPKA ANALIZA IN SINTEZA

Skupino kodirnikov imenujemo tudi vokoderji. Pri uporabi postopka analiza-sinteza

moramo poznati izvor informacije in model njenega nastanka. Kodirnike izvedene s

pomo�jo tega postopka imenujemo vokoderji. Na izvoru signal analiziramo in z nizom

parametrov modela predstavljen signal zakodiramo in pošljemo sprejemniku. Na

sprejemni strani se na enakem modelu uporabi za sintezo, ki je boljši ali slabši približek

izvornega signala. Parametre imenujemo tudi podatkovni okvir, ki vsebuje naslednje

informacije:

- koeficiente, ki dolo�ajo resonan�ne karakteristike vokalnega trakta

- binarni parameter, ki dolo�a ali je vzbujevalni signal zvene� ali nezvene�

- vrednost za energijo oziroma mo� vzbujanja

- vrednost osnovne periode

Analiza je v ve�ini primerov bolj zapletena kot sinteza, saj moramo pri analizi

uporabiti zapletene in �asovno dlje �asa trajajo�e matemati�ne postopke, kar lahko

privede do zakasnitev. Sinteza pa uporabi že izra�unane parametre. Najpogostejši

vokoderji so: kepstralni vokoder, formantni vokoder, LPC19 vokoder.

KODIRANJE NA OSNOVI MEŠANEGA NA�ELA

Pri uporabi mešanega na�ela so kodirniki nekakšen kompromis med vokoderji in

kodirniki signalnih oblik, tako po bitni hitrosti kakor tudi po kakovosti reproduciranega

signala.

V to skupino kodirnikov prištevamo kodirnike CELP20, RELP21, MPLPC22.

19 LPC – Linear Predictive Coding 20 CELP – Code Excited Linear Predictive 21 RELP – Residual Excited Linear Predictive 22 MPLPC – Multi Pulse Linear Predictive Coding


2.2.4 Standardni postopki kodiranja govornega signala

Z digitalizacijo telefonskega omrežja so se za�eli pojavljati standardni postopki

kodiranja govornega signala. Tako imamo danes veliko razli�nih standardov za razli�ne

potrebe aplikacij. Na osnovi dolo�enega standarda je izdelan kodirnik govora s svojimi

lastnostmi. Ti lastnosti so: bitna hitrost, zakasnitev, kompleksnost in kakovost

reprodukcije govora.

Bitne hitrosti kodirnikov so zelo razli�ne, ve�ina pa jih ima nespremenljivo bitno

hitrost. Nekaj je tudi takšnih, katerim se bitna hitrost spreminja glede na potrebe. Bitna

hitrost kodirnikov se dolo�i glede na namembnosti kodirnika ter njihove izvedbe.

Kodirnikom govora lahko dodamo še modul za detekcijo aktivnosti govora in izlo�anje

tišine. To jim omogo�a izbiro hitrosti prenosa med ni� in nazivno hitrostjo. Tak princip

delovanja imajo algoritmi VAD23. Druga možnost so algoritmi CNG24, pri katerih se

tišine in šuma ne prenaša, pa� pa se ju (re)konstruira na sprejemni strani.

Zakasnitev pri kodiranju govornega signala je odvisna od naslednjih dejavnikov:

- zakasnitev okvirjev oziroma algoritma,

- procesna zakasnitev,

- zakasnitev prenosa preko prenosnega kanala.

Zakasnitev okvirjev je pri kodirnikih signalnih oblik zelo majhna in

neproblemati�na, saj se kodira posebej, bit za bitom. Pri vokoderjih je to ve�ji problem,

saj se kodira ve�ji del govornega signala naenkrat. To pomeni, da je govor zakasnjen

vsaj za dolžino okvirja.

Druga zakasnitev je procesna zakasnitev, ki je posledica procesorske mo�i in

optimizacije programske izvedbe kodirnika. Je zelo pomembnih dejavnikov v internetni

telefoniji, kjer želimo imeti kakovost govora primerljivo s kakovostjo govora v klasi�ni

javni telefoniji.

23 VAD – Voice Activity Detection 24 CNG – Comfort Noise Generation


Tretja zakasnitev je zakasnitev prenosa, ki jo sestavljajo: zakasnitve procesiranja že

kodiranega govora, �as multipleksiranja ve� signalov v enega in �as prenosa preko

komunikacijskega kanala.

Kompleksnost kodirnikov govora je povezana z bitno hitrostjo kodirnika in

njegovimi zakasnitvami. Manjša kot je bitna hitrost, ve�ja je kompleksnost kodirnika in

ve�ja kot je kompleksnost kodirnika, ve�ja bo zakasnitev. Torej, �e želimo enega od

faktorjev optimizirati, se ostalima dvema vrednost pove�uje. Kompleksnost se izraža v

porabljeni procesni mo�i nekega ra�unalnika in zasedenosti pomnilnika. Procesno mo�

merimo v milijonih inštrukcij na sekundo ali kratko v MIPS25 enotah. Kodirniki z nizko

kompleksnostjo imajo MIPS pod 15, �e pa imajo MIPS ve� od 30, govorimo o visoki

kompleksnosti kodirnika. Velika kompleksnost kodirnika praviloma potegne za sabo

tudi ve�jo ceno in porabo energije. Z uporabniškega vidika je najbolj pomembna

kakovost. Uporabnika ne zanima, kako hiter je kodirnik in kako zmogljiv procesor

potrebujemo za njegovo delovanje. Najpomembnejše je, da dobro sliši sogovorca in ga

razume. Kodirniki se razlikujejo tudi od odvisnosti na odpornost na zunanje dejavnike

(šum v ozadju, napake na prenosni poti, zaporedje ve�ih kodiranj in dekodiranj,

zmožnost kombiniranega pogovora dveh razli�nih kodirnikov, prepoznava

signalizacijskih tonov in drugo). Ker idealnega kodirnika ni, moramo na podlagi

lastnosti kodirnikov najti kompromis. Izbrati je potrebno enega izmed kodirnikov, ki je

najustreznejši za aplikacijo, v kateri ga bomo uporabljali.

25 MIPS – Millions of Instructions Per Second


2.2.5 Lastnosti in opis kodirnikov govora

V tabeli 3 so podani kodirniki v skladu s krovnim priporo�ilom H.323 z njihovimi

splošnimi lastnostmi.

Standard G.711 MPEG-126 G.722 G.728 G.729 (A) G.723.1

Oznaka PCM Širokopasovni kodirniki

Širokopasovni kodirniki

LD-CELP

CS-ACELP

ACELP / MP-MLQ

Bitna hitrost [kb/s] 64 32 - 448 48/56/64 16 8 5,3 / 6,4 Dolžina okvirja 125 µs 8 - 36 ms 125 µs 625 µs 10 ms 30 ms Predvpogled 0 0 - 12 ms 0 0 5 ms 7,5 ms

algoritem 125 µs 125 µs 625 µs 15 ms 37,5 ms ra�unska 125 µs 125 µs 625 µs 10 ms 30 ms Zakasnitev skupaj 250 µs

19 - 59 ms (50 - 150 ms)

250 µs 1,25 ms 25 ms 67, 5 ms Kakovost [MOS] 4,3 2,1 - 5,0 3,8 - 4,2 4,0 4,0 3,5 / 4,0 MIPS 0 spremenljivo > 2 30 20 (10) 16 / 14,6

RAM [16 bit] 0 spremenljivo > 100 2000 3000 (2000) 2200

ROM [16 bit] 0 spremenljivo > 1000 10000 10000 10000

Tabela 3: Lastnosti nekaterih kodirnikov skladu s krovnim priporo�ilom H.323

KODIRNIK G.711

Kodirnik G.711 je najstarejši in zelo razširjen po celem svetu. Uporabljamo ga v

PSTN, ISDN… Je izredno enostaven in ga prištevamo med kodirnike signalnih oblik.

Deluje tako, da signal govora na vhodu najprej frekven�no omejimo na frekven�ni pas

med 300 - 3400 Hz, nato ga vzor�imo s frekvenco vzor�enja 8 kHz in kvantiziramo s 13

biti. tako, da dobimo linearno digitaliziran signal. Sledi kompresija po A ali � zakonu

(kompresija po odsekoma zvezni logaritemski krivulji) v 8 bitne vzorce in tako dobimo

kodiran govorni signal z bitnim tokom 64 kb/s. Zaradi visoke bitne hitrosti ima najvišjo

oceno MOS. Zakasnitev kodirnika je minimalna, saj se pretvorba v izbrani zakon odvija

preko tabel.

26 MPEG – Motion Picture Expert Group


KODIRNIK MPEG-1 AUDIO

Kodirnik je primeren za avdio signal visoke kakovosti (CD kvaliteta). CD kakovost

omogo�a digitaliziran signal s frekvenco vzor�enja 44.1 kHz in 16 bitno kvantizacijo,

kar da bitni pretok 705.6 kb/s. Ta kodirnik ni namenjen kodiranju govora, vendar je bil

vklju�en v standard H.323 in je namenjen prenosu glasbe. Tega kodirnika ne sre�ujemo

v vsakdanjih rešitvah za IP telefonijo.

KODIRNIK G.722

Je širokopasovni kodirnik, s katerim kodiramo 7 kHz širok frekven�ni pas v

obmo�ju od 50 Hz do 7 kHz. Kodirnik prenaša precej širok frekven�ni pas in ga lahko

uporabimo tudi za kodiranje glasbenega signala, ne samo govora. Kodirnik uvrš�amo

med podpasovne kodirnike signalnih oblik s kratico SB-ADPCM27. Frekvenca

vzor�enja signala je precej visoka in znaša 16 kHz, signal pa je kvantiziran s 14 biti.

Kodirnik kodira po podpasovih. Podpasova imata frekvenco vzor�enja 8 kHz. Nižji pas

je zaradi informacijske vsebine bogatejši in pomembnejši, zato ga kvantiziramo s 4, 5

ali 6 biti na vzorec, medtem ko zgornji pas kvantiziramo samo z dvema bitoma.

Rezultat takega kodiranja je bitni tok 48, 56 ali 64 kb/s. Zaradi razli�nih nivojev

kvantizacije je razli�na tudi kakovost MOS - od 3.8 do 4.2.

Za ta kodirnik moramo zagotoviti veliko pasovno širino. Njegova izvedba ni zahtevna.

�e ga primerjamo z G.723.1 in G.729 ima velike bitne hitrosti za skoraj enako kakovost

MOS. Ta kodirnik bi uporabili za aplikacijo, kjer potrebujemo prenos signalov s širšim

spektrom.

27 SB-ADPCM – Sub Band Adaptive PCM


KODIRNIK G.728

Kodirnik G.728 ima zelo majhno zakasnitev in srednjo pasovno širino. Princip

delovanja kodirnika je LD-CELP28 z zelo nizko algoritemsko zakasnitvijo do 625 �s.

Slabost tega kodirnika je zelo visoka kompleksnost, ki znaša preko 30 MIPS. Zaradi

potrebe po veliki strojni zmogljivosti se ta kodirnik ni uveljavil.

KODIRNIK G.729

Je izboljšana verzija kodirnika G.728 in sodi med vokoderje. Uporablja kodirni

postopek CS-ACELP29. Ve�ina lastnosti je primerljiva z lastnostmi kodirnika G.723.1.

Kodiramo govorne okvire dolžine 10 ms s 5 ms predvpogledom. Izhodni podatkovni tok

s hitrostjo 8 kb/s je nekaj ve�ji kot pri kodirniku G.723.1. Zakasnitev je veliko manjša,

in znaša le 25 ms, od �esar je 15 ms algoritemske. Slabost kodirnika je precej visoka

kompleksnost 20 MIPS in precej zahtevna izvedba. Novejši kodirnik G.729 A ima

enake lastnosti kot izvirnik, le da je njegova kompleksnost precej nižja, 10.5 MIPS. V

kon�nih izdelkih se ne pojavlja pogosto.

KODIRNIK G.723.1

Kodirnik G.723.1 uporablja najmanjšo pasovno širino, pri dokaj visokem MOS od

3.5 do 4. Glede na izbrano vrsto kodirnega postopka ima dve nazivni hitrosti delovanja,

ACELP30 s hitrostjo 5.3 kb/s ali MP-MLQ31 s hitrostjo 6.4 kb/s. Vhodni signal v

kodirnik je linearen PCM signal, kvantiziran s 16 biti in s frekvenco vzor�enja 8 kHz.

Kodirnik deluje na vokoderskem principu in obdeluje okvirje govora dolžine 30 ms.

28 LD-CELP – Low Delay CELP 29 CS-ACELP – Conjugate Structure ACELP 30 ACELP – Algebraic Code Excited Linear Prediction 31 MP-MLQ – MultiPulse Maximum Likelihood Quantization


Tako mora kodirnik �akati na 240 vzorcev, šele potem jih lahko obdeluje po metodi

analize in sinteze. Poleg teh vzorcev kodirnik upošteva še 7.5 ms ali 60 vzorcev

predvpogleda za prihodnji signal, kar znese skupaj 37.5 ms algoritemske zakasnitve, ki

je ne moremo zmanjšati. Procesna zakasnitev je tudi precej visoka, vendar je odvisna od

razpoložljive strojne in programske opreme za izvedbo kodirnika. �eprav ima ta

kodirnik najvišje zakasnitve govora, je splošno razširjen v aplikacijah in izdelkih za IP

telefonijo [20] [22].

2.2.6 Primerjava kodirnikov govornega signala

Slika 6 kaže primerjavo kodirnikov glede na velikost bitnega toka. Med njimi

MPEG-1 zajema širši frekven�ni pas kot drugi kodirniki. Kodirnik je primeren za

kodiranje glasbe, za katero pa so drugi obravnavani kodirniki popolnoma neprimerni.

G.711 MPEG-1 G.722(64)

G.722(48)

G.728 G.729G.723.1

(5,3)G.723.1

(6,4)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Slika 6: Primerjava kodirnikov glede na bitno hitrost [19]


Zakasnitve drugih kodirnikov podanih v grafu so pod mejo 150 ms. To zadoš�a

kriterijem, ki jih postavlja ITU32 za kakovosten telefonski pogovor. Pri tem je

pomembno, da so navedene le zakasnitve kodirnikov. V praksi moramo upoštevati tudi

zakasnitve prenosne poti, zakasnitve zaradi obremenjenosti omrežja ...

Za naslednji faktor primerjave sem vzel kakovost opisanih kodirnikov, ki je

prikazana na sliki 7.

G.711MPEG-1 (5)

G.722G.728

G.729G.723.1

Kakovost [MOS]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Slika 7: Primerjava kodirnikov glede na vrednosti testov MOS [19]

32 ITU – International Telecommunication Union


Slika 8 prikazuje primerjavo kodirnikov govora glede na zahtevano procesorsko

mo�. Vsi opisani kodirniki spadajo med kodirnike z nizko kompleksnostjo.

G.711MPEG-1

G.722 (64)G.728

G.729G.723.1

0

5

10

15

20

25

30

Slika 8: Primerjava kodirnikov glede na MIPS [19]

Kot smo že zapisali, idealnega kodirnika ni, zato tudi ne moremo izpostaviti

najboljšega. Lahko le dolo�imo, kateri kodirnik je najboljši za dolo�eno aplikacijo. Za

IP telefonijo v lokalnem omrežju, kjer lahko zagotovimo višjo pasovno širino, bi

uporabili kodirnike z višjimi bitnimi pretoki. V primeru internetne povezave, kjer ne

moremo zagotoviti visoke pasovne širine, pa je smiselno uporabiti kodirnike z manjšimi

bitnimi hitrostmi. Veliko postavko pri izbiri primernega kodeka predstavlja tudi cena le

tega.


2.3 PRIPORO�ILA ZA IP TELEFONIJO

V IP telefoniji sta se uveljavila standarsa H.323 in SIP. Njuni strukturi sta zelo

razli�ni. H.323 standar opisuje, kako je potrebno narediti elemente VoIP omrežja. Je

dobro definiran in tog, tako so proizvajalci opreme precej omejeni pri razvijanju novih

funkcionalnosti in storitev. Standard SIP je mnogo bolj odprt, ima definirano ogrodje in

temelji na internetnem protokolu, zato dopuš�a veliko možnosti za razvoj opreme.

2.3.1 H.323 priporo�ilo

H.323 je protokol, ki ga je sprejela organizacija ITU. Protokol H.323 je zaprt

protokol, ki je dolo�en zelo natan�no, hkrati pa omogo�a tudi povezovanje internetnih

terminalov z navadnimi telefonskimi terminali. H.323 protokol ne podpira nobenih

zagotovil o kakovosti prenosa. Definira množico postopkov in priporo�il serije H.xxx za

IP telefonijo:

- H.245 je namenjen za signalizacijo in nadzor

- H.225.0 je namenjen za vzpostavitev in prekinitev zveze ter pakiranje in

sinhronizacijo govora

- H.235 definira ve�je konferen�ne zveze

- H.450.x je množica priporo�il, namenjenih za definicijo dopolnilnih storitev

- H.235 za varnost prenosa podatkov

Priporo�ilo H.323 definira tudi priporo�ila za kodiranje govora serije G.7xx in

protokole RTP33, RTCP34, IP, TCP in UDP.

Vsa ta priporo�ila in protokoli tvorijo osnovo za delovanje H.323 terminalov.

Uradna ITU definicija priporo�ila H.323 se glasi:

Priporo�ilo H.323 opisuje terminale, opremo in storitve za ve�predstavitvene

komunikacije preko lokalnih omrežij, ki ne podpirajo nobenih zagotovil o kakovosti

33 RTP – Real-time Transport Protocol 34 RTCP – Real-time Transport Control Protocol


storitev prenosa (QoS 35). H.323 terminali in oprema lahko omogo�ajo prenos govora,

podatkov in slike ali katerekoli kombinacije, vklju�no z videotelefonijo. Lokalno

omrežje, preko katerega komunicirajo H.323 terminali, je lahko sestavljeno iz enega

samega vodila ali obro�a ali pa je mnogo bolj kompleksno sestavljeno iz ve� povezanih

segmentov, vodil ali obro�ev. �e terminali komunicirajo preko mnogih segmentov

vklju�no z Internetom, lahko pride do poslabšanja kakovosti zveze ali celo do njene

prekinitve. Možnosti in orodja za zagotavljanje kakovosti preko takih povezav niso

predmet H.323 priporo�il. H.323 terminali so lahko integrirani v osebne ra�unalnike ali

so zgrajeni kot samostojne enote. Prenos govora je za terminale obvezen, medtem ko je

prenos žive slike in podatkov neobvezen. H.323 omogo�a uporabo ve� isto�asnih

kanalov [20].

Glede na OSI model se priporo�ilo H.323 uvrš�a med transportni in aplikacijski sloj,

glede na TCP/IP referen�ni model pa zaseda predstavitveni sloj. Strukturo po slojih

predstavlja slika 9.

Slika 9: H.323 priporo�ilo in uvrstitev v OSI referen�ni model [19]

35 QoS – Quality of Service


Osnovni elementi, ki sestavljajo H.323 omrežje so:

- terminali

- prehodi (gateways)

- nadzorni strežniki (gatekeepers)

- ve�to�kovne kontrolne enote (multipoint control units)

Slika 10: Sistem H.323 [19]

TERMINAL

V VoIP omrežju predstavlja terminal kon�no to�ko. Namenjen je za govorno,

slikovno ali podatkovno komunikacijo med uporabniki. Omogo�a dvosmerno

komunikacijo z drugim terminalom, prehodom in ve�to�kovno kontrolno enoto.

Komunikacija poteka v realnem �asu. Terminal lahko vzpostavi zvezo z drugim

terminalom oziroma s prehodom neposredno ali s posredovanjem vratarja. Terminal je


lahko kot samostojen IP telefon ali PC telefon. Zgradba terminala H.323 je prikazuje

slika 11.

Slika 11: H.323 terminal [19]

Video kodirnik – Je neobvezen element. V primeru, �e ga terminal vsebuje, mora

le-ta omogo�iti kodiranje in dekodiranje video signala v skladu z na�inom H.261

QCIF36.

Audio kodirnik – Ta element je obvezen in skrbi za kodiranje in dekodiranje

govornega signala po enem izmed standardov G.7xx.

Podatkovni kanal – Je neobvezen element. Glede na aplikacijo je lahko enosmeren

ali dvosmeren.

Nadzor sistema – Sestavljen je iz treh delov: H.245 nadzorna funkcija, RAS37,

signalizacija klica H.255.0. Za pravilno delovanje terminala omogo�a signalizacijo, ki je

36 QCIF – Quarter Common Intermediate Format 37 RAS – Register Admission and Status


naslednja: vzpostavitev, vzdrževanje, sprostitev, izmenjavo sporo�il med kon�nimi

to�kami in nadzornimi strežniki ter kontrolo pretoka multimedijskih podatkov.

Kompenzacijska enota (Receive Path Delay) – To je enota, ki skrbi za

kompenzacijo neenakomernih �asovnih razmikov med sprejetimi paketi. Skrbi tudi za

sinhronizacijo med pretoki podatkov razli�nih tipov.

Sloj H.225 – V tem sloju se sporo�ila iz enote za nadzor sistema in kompenzacijske

enote pretvarjajo v obliko primerno za omrežni vmesnik in obratno.

H.245 NADZORNA FUNKCIJA

Za prenos sporo�il med dvema kon�nima to�kama v H.323 omrežju se uporablja

nadzorni kanal H.245. Sporo�ila, ki se uporabljajo v H.245 nadzorni funkciji so: za

izmenjavo maksimalnih zmožnosti terminalov, vzpostavljanje in podiranje logi�nih

kanalov, zahteve po izbranem na�inu delovanja enot, sporo�ila za nadzor in kontrolo

podatkovnega pretoka in splošni ukazi ter indikatorji. Kon�na to�ka je lahko terminal,

vratar, prehod ali ve�to�kovna kontrolna enota. Nadzorni kanal se prenaša preko

logi�nega kanala 0. Ta mora biti stalno odprt in dostopen od trenutka vzpostavitve do

prekinitve nadzornega kanala. Poleg kon�nih to�k so med zvezo še kon�ni osebki, ki

omogo�ajo signalizacijo med kon�nimi to�kami. Kon�ni osebki so neodvisni protokoli,

sestavljeni iz nabora ukazov in procedur, ki dolo�ajo trenutke in primere izmenjave

sporo�il med kon�nimi to�kami z uporabniki. H.323 kon�na to�ka mora podpirati

naslednje kon�ne osebke:

Ugotavljanje nadrejeno-podrejenih kon�nih to�k uporabljamo, ko poskušata dve

kon�ni to�ki uveljaviti premo� v prevzemanju funkcije ve�to�kovnega kontrolorja ali

pri vzpostavljanju dvosmernega kanala.

Izmenjava zmožnosti – s to funkcijo se kon�ne to�ke dogovorijo o svojih

maksimalnih zmožnostih delovanja. Vsaka to�ka pošlje svoje zmožnosti za oddajo in


sprejem ostalim to�kam. Na ta na�in se izognemo primerom, ko nek terminal oddaja

podatkovni niz s hitrostjo, ki je prehod v zvezi ne more sprejemati.

Logi�ni kanal – naloga logi�nega kanala je prenesti informacijo od oddajnika do

sprejemnika. Lahko je enosmeren ali dvosmeren. Zahtevek za odprtje logi�nega kanala

vsebuje podatke o vrsti medija, uporabljenem algoritmu in možnih opcijah. Po

kon�anem prenosu se lahko logi�ni kanal zapre ali ostane odprt kot neaktiven kanal.

Zahteva po opisu stanja kon�ne to�ke – sprejemnik lahko od oddajnika zahteva

sporo�ilo o lastnem stanju.

Ugotovitev celotne zakasnitve - funkcija, ki izmeri �as RTT med dvema kon�nima

to�kama.

SIGNALIZACIJA RAS

Pri signalizaciji RAS uporabljamo sporo�ila H.225.0 za registracijo, dovoljenja,

spremembe pasovne širine in statusa ter prekinitvena sporo�ila med kon�nimi to�kami

in vratarji. Je neodvisna od kanala za signalizacijo klica H.225.0. Kanal RAS poteka

preko nezanesljivega UDP protokola. Uporabljen je samo v H.323 omrežjih z definirano

cono, za njegovo uporabo pa je nujno potreben vratar.

Iskanje vratarja je postopek pri katerem kon�na to�ka po priklju�itvi v omrežje

poiš�e vse sosednje vratarje z namenom registracije pri enem od vratarjev. Postopek se

izvede avtomatsko in je sestavljen iz treh sestavljenih sporo�il: GRQ (zahteva za

dodelitev vratarja), GCF (vratarjeva potrditev) in GRJ (vratarjeva zavrnitev). Vratar ima

višjo prioriteto od kon�ne to�ke, zato je on tisti, ki zahtevo sprejme ali zavrne.

Registracija kon�ne to�ke se izvede, ko kon�na to�ka najde vratarja, pri katerem se

bo registrirala. Vratar pa lahko zahtevo sprejme ali zavrne in pošlje odgovor.

Krmiljenje dostopa – je postopek izmenjave sporo�il o tipu klicev, pasovni širini,

dodatnih storitvah, prenosu podatkov. Uporabljajo se H.225.0 sporo�ila ARQ, ACF,

ARJ in modificirana Q.931 sporo�ila.


SIGNALIZACIJA KLICA H.225.0

Preko signalizacijskega kanala H.225.0 poteka nadzor klica, ki se vzpostavi med

dvema kon�nima to�kama. Signalizacijski kanal se odpre pred H.245 nadzorom in je

neodvisen od ostalih kanalov. V sloju H.225.0 je opisana celotna signalizacija, nadzor

klica in Q.931 sporo�ila.

Sporo�ila se po signalizacijskem kanalu prenašajo preko TCP protokola, ki omogo�a

zanesljiv prenos informacije med dvema kon�nima to�kama.

PREHOD

Prehod povezuje H.323 terminale v lokalnem omrežju z H.323 terminali v

globalnem omrežju. �e se terminala nahajata v istem omrežju prehod ni potreben.

Prehod se v komunikaciji uporablja v treh scenarijih zvez, ki so prikazani na slikah 12,

13 in 14.

Prehod ima naslednje funkcije:

- procesiranje signalov za kompresijo govora,

- kompenziranje odboja in izlo�evanje tišine,

- šifriranje,

- sprejem in sprememba pozivnih tonov PSTN omrežja v obliko, primerno za

paketno omrežje.


Slika 12: Klic IP terminal – IP terminal [19]

Slika 13: Klic IP terminal – navaden telefon [19]

Slika 14: Klic navaden telefon – navaden telefon [19]

NADZORNI STREŽNIK

Nadzorni strežnik ali gatekeeper nadzoruje in zagotavlja omrežne storitve H.323

terminalom, ve�to�kovnim kontrolnim enotam (MCU38) in prehodnim to�kam v

dolo�eni coni. H.323 enota preko nadzornega strežnika sprejema in pošilja klice.

Omogo�a dvosmerno komunikacijo med H.323 terminali v omrežju.

Njegove naloge so:

38 MCU – Multipoint Control Unit


- PRETVORBA NASLOVOV (Address Translation): skrbi za pretvorbo iz alias

naslovov H.323 enot v transportne naslove enot H.323.

- KONTROLA DOSTOPA (Admissions Control): naloga kontrole dostopa je, da

kon�ni to�ki dovoli ali pa ne dovoli uporabo omrežja s pomo�jo sporo�il

ARQ/ACF/ARJ.

- KONTROLA PASOVNE ŠIRINE: kon�ne to�ke lahko zaprosijo nadzorni

strežnik za spremembo pasovne širine, ki jo uporabljajo. Uporabljajo se sporo�ila

BRQ/BCF/BRJ.

- UPRAVLJANJE CONE: vse naštete naloge mora nadzorni strežnik upravljati za

vse ve�to�kovne kontrolne enote, prehodne to�ke in terminale, ki so se prijavili pri

njem.

Nadzorni strežnik lahko prevzame tudi naslednje funkcije:

- SIGNALIZACIJA ZA KONTROLO KLICA (Call Control Signalling) –

nadzorni strežnik je lahko vklju�en v signalizacijo kontrole klica.

- AVTORIZACIJA KLICA (Call Authorization) – nadzorni strežnik lahko tudi

zavrne klice iz dolo�enih terminalov.

- UPRAVLJANJE PASOVNE ŠIRINE (Bandwidth Management) – gre za nadzor

števila terminalov, ki v nekem trenutku dostopajo do omrežja in za ugotavljanje,

ali so zmožnosti omrežja presežene.

- UPRAVLJANJE KLICA (Call Management) – nadzorni strežnik lahko vzdržuje

seznam aktivnih klicev.

VE�TO�KOVNA KONTROLNA ENOTA

Ve�to�kovna kontrolna enota ali Multipoint Control Unit je kon�na to�ka v H.323

omrežju in omogo�a trem ali ve� H.323 terminalom ve�to�kovno konferenco.

Sestavljena je iz ve�to�kovnega nadzornika (Multipoint Controller) in ve�to�kovnih

procesorjev (Multipoint Processor) Ve�to�kovni nadzornik je lahko nameš�en v

terminalu, prehodni to�ki ali nadzornem strežniku. Njegova naloga je nadzor nad


zmogljivostjo terminalov v konferen�ni zvezi. V kolikor kateri od terminalov ne

izpolnjuje minimalne zahteve za sodelovanje v zvezi ga izlo�i iz konference. Naloge

ve�to�kovnega procesorja je sprejem govornih, video in podatkovnih vez.

VRATAR

Vratar ni obvezen element omrežja H.323. Naloga vratarja je nadzor ostalih

terminalov v omrežju. V omrežju se ponavadi pojavi kot samostojni programski paket,

nameš�en na strežniku. Nekateri proizvajalci pa vratarje dodajo v prehode kot dodaten

modul.

RTP in RTCP

RTP je transportni protokol v realnem �asu. RTCP pa je krmilni transportni protokol

v realnem �asu. Skupaj omogo�ata storitev za dostavo podatkov v realnem �asu med

dvema to�kama.

2.3.2 SIP priporo�ilo

SIP je signalizacijski protokol. Razvila ga je organizacija IETF leta 1996. Uporablja

se za vzpostavitev, spreminjanje in prekinitev sej med dvema ali ve� SIP terminali. V

za�etku se je SIP protokol uporabljal le v internetni telefoniji, kasneje pa se je razširil še

na druga podro�ja, kot so ve�predstavitvene konference, u�enje na daljavo. Za

medsebojno komunikacijo uporabljajo sodelujo�i v seji postopke na osnovi skupinskega

in usmerjenega oddajanja. SIP protokol podpira pet osnovnih postopkov, potrebnih za

vzpostavitev, upravljanje in nadzor ter prekinitev komunikacije zveze.


Postopki so naslednji:

- lociranje uporabnika,

- dolo�evanje uporabniških zmogljivosti,

- ugotavljanje razpoložljivosti uporabnika,

- vzpostavitev klica,

- nadzor ter upravljanje klica.

SIP protokol je v primerjavi s H.323 protokolom enostavnejši. Zasnovan je po

na�elu komunikacije odjemalec/strežnik s posredovanjem tekstovnih sporo�il na

aplikacijskem sloju. Pri odjemalcu se oblikujejo zahteve, katere se pošlejo strežniku.

Strežnik zahteve obdela in jo vrne odjemalcu. Izmenjavo zahteve imenujemo

transakcija.

V SIP omrežju lo�imo naslednje elemente:

- uporabniški odjemalci ali uporabniški agenti,

- registratorji,

- proksi strežniki,

- preusmeritveni strežniki.

Uporabniški agent je kon�na naprava, ki jo uporablja uporabnik. Sestavljen je iz

dveh elementov: odjemalca UAC39 in strežnika UAS40. UAC je odgovoren za izvorne

klice oziroma za pošiljanje zahtev, UAS pa za odgovarjanje na zahteve oziroma za

pošiljanje odgovorov. Tipi�ni primer uporabniških agentov so internetni telefoni in

druga konferen�na ve�predstavitvena programska oprema.

Naloga registratorja je, da skrbi za uporabnike, ki so dodeljeni v njegovo domeno.

Proksi strežniki posredujejo SIP zahteve in odgovore. Pri posredovanju SIP zahteve

spremeni vzglavje zahteve tako, da naslednji strežnik prepozna njega kot pobudnika

zahteve.

Preusmeritveni strežniki sprejemajo zahteve in vra�ajo odgovore o lokaciji

strežnikov in uporabnikov, kadar ti niso dosegljivi v doma�i domeni.

39 UAC – User Agent Client 40 UAS – User Agent Server


Elementi SIP omrežja, registrator, preusmeritveni in proksi strežniki so vgrajeni v

isti programski paket, namaš�en na nekem ra�unalniku, zato jih enostavno imenujemo

SIP strežniki. Funkcija SIP strežnikov je zelo podobna funkcijam, ki jih v H.323

omrežju opravljajo vratarji. Struktura SIP sporo�il je enostavnejša od strukture H.323

sporo�il, saj se prenašajo kot tekstovna sporo�ila. Ta sporo�ila so naslednja:

- INVITE (povabilo) s sporo�ilom SIP lahko v SIP sejo povabimo kateregakoli

uporabnika,

- ACK (potrditev) je odgovor na povabilo. Z njim odjemalec potrdi prejem

povabila v sejo,

- OPTIONS (opcije) omogo�ajo odjemalcem poizvedbe pri SIP strežniku o

zmogljivostih in posebnih lastnostih med odjemalci, vklju�enimi v sejo in tistih,

ki se jih v sejo šele vabi,

- BYE (adijo) s tem sporo�ilom odjemalec od strežnika zahteva prekinitev zveze,

- CANCEL (prekli�i) sporo�ilo, ki se uporablja za preklic že izdane, vendar še ne

izvršene zahteve,

- REGISTER (registriraj) je sporo�ilo, s katerim odjemalci prijavijo svojo

prisotnost v domeno.

SIP protokol torej poskrbi za vzpostavitev in prekinitev zveze. Ko je seja enkrat

vzpostavljena in s tem tudi zveza med dvema SIP terminaloma, prevzame funkcijo

nadzora in upravljanja SDP41 protokol. SDP protokol je namenjen opisu

ve�predstavitvene seje. SDP izvaja nadzor in upravljanje nad sejo in parametri seje.

Sprva je bil namenjen za aplikacije, ki temeljijo na skupinskemu oddajanju v internetu,

kasneje pa se je za�el uporabljati tudi za usmerjene povezave. Tudi SDP prenaša

informacije v preprosti tekstovni obliki. Pravzaprav je SDP le format opisa SIP sporo�il.

SIP sporo�ilo vsebuje za parametre SDP telo, v katerem so parametri za vzpostavitev ali

prekinitev zveze [17].

41 SDP – Session Description Protocol


3 IP TELEFONIJA IN NOVE STORITVE

IP telefonija je v velikem vzponu, tako v gospodinjstvih kot v poslovnem svetu.

Ponuja veliko ve� kot tehnologija ISDN in mobilna telefonija. Med sabo je že možno

povezati navadni stacionarni telefon, mobilni telefon, ra�unalnik z ustrezno programsko

opremo ter VoIP telefon. Naslednji korak je konvergenca omrežij (GPRS, UMTS,

WLAN, Wimax,…). Konvergenca omrežij bo uporabnikom omogo�ila neopazen

prehod med omrežji, tako se bo mogo�e povezati od kjer koli na svetu in uporabljati

napredne storitve IP telefonije.

V nadaljevanju sledi opis novih možnosti, ki jih lahko že danes ali pa v prihodnosti

prinese IP telefonija.

MEDMREŽNO NAKUPOVANJE IN SPLETNI KLICNI CENTER

Ogromno podjetij nudi možnost nakupa svojih izdelkov ali storitev preko Interneta.

Pri nekaterih podjetjih je internetni nakup edina možnost. Z namenom pospešitve

prodaje in omogo�enim dobrim stikom s kupcem, se vse ve� podjetji odlo�a za uvedbo

spletnih klicnih centrov, saj lahko kupcu nudijo ve� informacij o izdelku in mu

pomagajo pri spletnem nakupu. Delujejo na naslednji na�in: Ko kupec kupuje dolo�en

izdelek in bi želel dodatne informacije o samem izdelku ali na�inu nakupa, lahko preko

hipertekstne povezave zahteva pogovor s prodajnim agentom. V tem primeru se zažene

PC telefon na strani kupca in avtomatsko kli�e prodajnega agenta, zadolženega za

izbrani izdelek. Na ta na�in lahko dobi kupec dodatne informacije in se lažje odlo�i za

nakup.

Možnosti uporabe spletnega klicnega centra je veliko, na primer v javni upravi,

šolstvu, prometu, financah in drugih podro�jih.


KLIC NA KLIK

Storitev se uporablja v povezavi telefona z osebnim ra�unalnikom. Bistvo storitve je v

tem, da z enostavnim klikom na neko povezavo telefon za�ne izbirati številko, ki se pod

to povezavo skriva. Uporablja se v povezavi z web vmesniki in odjemalci elektronske

pošte.

TELEFONSKI IMENIK

Z nakupom javnega telefonskega imenika v tiskani izdaji ali na zgoš�enki, moramo

nekatere telefonske številke že takoj dopolnjevati z novimi, saj so se stare številke med

tem spremenile. Rešitev tega problema bi bila storitev javnega telefonskega imenika v

IP telefoniji. Ko bi nek neznanec poklical dolo�enega uporabnika, bi mu njegov IP

telefon posredoval vse podatke o neznancu. Da bi to lahko izvršil, bi moral telefon pri

dospelem klicu preveriti najprej lokalno podatkovno bazo in nato še poizvedbo v javno

podatkovno bazo. Ko bi ugotovil identiteto neznanca, bi lahko posredoval na zaslon IP

telefona vse podatke, dostopne iz javnega telefonskega imenika (imena, naslov sedeža

podjetja in morda še prikaz lokacije na primernem zemljevidu). Taka storitev bi

omogo�ala uporabo tudi v obratni smeri. Ko bi hoteli nekoga poklicati bi preko spleta

vnesli klju�ne besede za poizvedbo (ime in priimek) ter iz vrnjenih možnosti izbrali

pravo.

Na enak na�in, kot je javni telefonski imenik, bi lahko uporabljali lokalni telefonski

imenik (imenik znotraj podjetja, organizacije, osebni imenik).

LOKALNA RAPOREDITEV IN ORGANIZIRANOST POZIVOV

Razpršeno in skupinsko oddajanje sta funkciji IP omrežij, ki sta lahko v IP telefoniji

izredno koristni. Na ta na�in lahko kli�emo zaklju�ene skupine telefonov oziroma

uporabnikov. V klico�em telefonu se kreirajo skupine (oddelek v podjetju, vsi študentje


iste smeri, �lani društva). Uporabnik lahko na enostaven na�in pokli�e vse telefone

naenkrat ali vsakega posebej. S to storitvijo lahko na enostaven na�in vzpostavimo

konferen�no zvezo.

UNIVERZALNI SPORO�ILNI SISTEM

Univerzalni sporo�ilni sistem ali s tujko »Universal Mailbox«, je storitev pri kateri

so v en sam sistem integrirani govorna pošta, elektronska pošta, telefaks sporo�ila in

kratka sporo�ila iz mobilne telefonije (SMS42). Namenjena je mobilnim uporabnikom,

ki so veliko na poti, ali se ne morejo odzvati na sporo�ila in potrebujejo univerzalni

poštni predal. O prispelem sporo�ilu je uporabnik obveš�en v obliki telefonskega klica.

Uporabnik lahko pregleduje ali posluša sporo�ila preko telefonskega aparata ali

ra�unalnika kjer koli na svetu.

KLICNI CENTER

Najzahtevnejši uporabniki so zaposleni v klicnem centru v podjetju. Njihovo delo je

sprejemanje klicev ter posredovanje in preusmerjanje le-teh. Zelo pomembno je, da se te

aktivnosti ne izvajajo na slepo, saj se s tem lahko izgublja �as. Nujno je, da

posredovalec ve, kje najde želeno osebo in �e klicani lahko klic tudi prevzame.

PRISOTNOST

Znotraj protokola SIP je bilo razvita pomembna storitev prisotnost. Prisotnost je

širok pojem, kjer lo�imo vsaj tri razli�ne stopnje:

42 SMS – Short Messaging Service


- »Device Presence« ali status terminala (ponazarja stanje telefonskega priklju�ka

s prižiganjem ali utripanjem lu�ke ob funkcijski tipki, pod katero se skriva

številka opazovanega priklju�ka)

- »User Presence« ali dejanska prisotnost (pove, kje, za koga in na kakšen na�in je

oseba v dolo�enem trenutku dosegljiva)

- »Group Presence« ali prisotnost skupine (sporo�a dosegljivost vsaj enega od

�lanov dolo�ene skupine)

ODDALJEN DOSTOP

Z uporabo IP telefona je mogo�e uporabniku zagotoviti enako govorno storitev na

kateri koli želeni lokaciji, kot jo ima na svojem delovnem mestu v podjetju. �etudi so

zaposleni nameš�eni na razli�nih lokacijah, uporabljajo isto interno oštevil�enje in

enake dopolnilne storitve, kot �e bi sedeli na delovnem mestu v podjetju. Rešitev je

dobrodošla za vse primere, ko fizi�na prisotnost v podjetju ni mogo�a ali ni potrebna.

Za zagotovitev storitve je poleg osnovne povezljivosti potrebna še varna povezava tako,

da je komunikacija zaš�itena pred zlorabami.

MOBILNOST

IP terminal se lahko v omrežje vklju�i kjerkoli. Tako lahko mobilni telefon, PDA, ki

imajo vgrajeno možnost povezovanja preko Wi-Fi omrežja ter podporo SIP protokola,

uporabimo kot IP terminal. Tako zaposleni prenaša svoj službeni namizni telefon kar v

žepu. Na katerem koli koncu sveta (pogoj je povezava z internetom) ima neposredne,

brezpla�ne pogovore znotraj podjetja, dostop do vseh dopolnilnih storitev, kot bi sedel v

svoji pisarni.


NADZOR

IP telefonske centrale omogo�ajo popoln nadzor nad telefonskimi klici v podjetju.

Vsi pogovori se samo s klikom snemajo in s tem se zabeležijo vsi pogovori s strankami

in interni pogovori. Oseba z administratorskimi pravicami ter nadrejeni ima možnost

vklju�itve v pogovor in s tem lahko nadzira pogovor, se vklju�i in daje napotke za

pogovor s stranko, ne da bi stranka to slišala.

Vsi pogovori se beležijo, tako lahko v vsakem trenutku vidimo stroške za

posameznika, dolo�en oddelek ali celo podjetje.

OSTALE DODATNE STORITVE

- Pregled klicev preko WEB strani.

- Povezljivost IP telefona z odjemalci (npr. MS Outlook) in tako omogo�anje

lažjega urejanja imenika.

- FAX preko interneta (pošiljanje telefaks sporo�il z enim klikom miške preko

interneta. Prihranimo �as in denar, ki ga sedaj porabimo za tiskanje sporo�il).


3.1 ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI GOVORA PO IP OMREŽJU

Osnovna zahteva pri uvajanju prenosa govora po IP omrežju je, da mora biti

kvaliteta prenosa enaka, kot pri prenosu po klasi�nem telefonskem omrežju. Prenos

govora po IP omrežju ne zahteva izjemno visokih prenosnih hitrosti, pomembno pa je

zagotoviti prenos v realnem �asu. Prevelike zakasnitve govornih IP paketov v IP

omrežju povzro�ijo nesprejemljivo kvaliteto prenosa govora po IP omrežju.

Kakovost storitev ali QoS je definirana kot nabor pravil in parametrov prenosa, o

katerih se dogovorijo uporabniški terminali in omrežje med temi terminali. Parametri

prenosa se lahko dolo�ijo pred prenosom storitve in ostanejo ves �as zveze

nespremenjeni ali pa se med prenosom spreminjajo glede na razmere v omrežju.

Vrednosti parametrov so izbrane glede na razrede prenosa, ki jo zahtevata uporabniška

terminala. Parametri prenosa so:

- pasovna širina (zahtevana minimalna bitna hitrost); Pasovna širina je odvisna

od aplikacije. Pri prenosu govora je pasovna širina od nekaj kb/s do nekaj 10 kb/s.

�e želimo prenašati gibljive slike visoke lo�ljivosti, je potrebna višja pasovna

širina.

- zakasnitev je lahko med pogovorom zelo mote�a. Prva meja zakasnitve je 150

ms, kjer je zakasnitev dovolj majhna za katerekoli aplikacijo, zakasnitve med 150

ms in 400 ms so sprejemljive, zakasnitve višje od 400 ms pa so nesprejemljive.

- rezervacija pasovne širine je potrebna zaradi stalnega prometnega pretoka, ki

ga ustvarjajo aplikacije v kon�nih terminalih.

- verjetnost napak pri prenosu.

- razpoložljivost omrežja.

- varnost ter zasebnost podatkov.

Pogoji, ki morajo biti izpolnjeni za prenos govora v realnem �asu, so zelo zahtevni.

V zasebnem omrežju je najlažje zagotoviti vse pogoje za prenos govora v realnem �asu,

ker ga lahko poljubno dimenzioniramo in imamo nad njim nadzor. Težje je zagotoviti


pogoje, ko gre za javno omrežje (Internet). Internet omogo�a le storitve po najboljših

zmožnostih.

Pri prenosu paketov po omrežju IP nastajajo zakasnitve. Lo�imo dve vrsti

zakasnite

Documents

PREHOD NA IP TELEFONIJO - COnnecting REpositories · 2018. 8. 24. · 2 IP TELEFONIJA Najveji razlog za uvedbo IP telefonije je v optimiziranju stroškov telefonije v gospodarstvu