Csomag alapú hálózatok alapjai

Áttekintés

A telefon, több mint 100 éves fejlödése alatt a fejlett társadalmak egyik alappillérévé vált. Nélküle elképzelhetetlen lenne az üzleti élet. A nyilvános telefonhálózat tarifarendszerek szövevényéböl épül fel. S bár az egyes hívások költsége nem túl magas, a vállalatok költségvetésében a rengeteg telefonálás jelentös összegként jelenik meg. A legtöbb vállalat esetében ezek a költségek drasztikusan csökkenthetök lehetnének. Sok vállalat bérelt vonalakkal próbálja meg lefaragni a telefon számláit, de ez a megoldás is komoly összegekbe kerül. Napjaink számítógépes hálózatai, jó néhány alternatív megoldást nyújtanak mind a hagyományos telefon, mind pedig a bérelt vonali szolgáltatások kiváltására. A legtöbb elönnyel kecsegtetö megoldást azok a hálózati technológiák jelentik, melyeknél a különbözö típusú hangátvitelt csomagok /packet voice/ szállításával oldják meg. Ez azért elönyös, mert így a számítógépes hálózatok a hangcsomagokat ugyanúgy továbbítják, mint 212i85c a hagyományos adatcsomagokat. Ugyanazokat az átviteli utakat használják, melyeket eddig adattovábbításra használtak, és melyek költségei sokkal alacsonyabbak. A hangcsomagok sokkal kisebb sávszélességet igényelnek, mint a hagyományos hang, és ez megmutatkozik az átviteli költségekben is. Miközben a telefonok 64.000 bps-ot (bit/sec) igényelnek, a hangcsomagok alkalmazásánál kevesebb, mint 10.000 bps is elég. Sok vállalat tartalék kapacitásokkal rendelkezik az adatátviteli hálózatában, így az ezen továbbított hang számukra nem jelenne meg költségként, azaz "ingyenes" lenne.

A legtöbb esetben még akkor is megéri a hangot csomagokban szállítani, ha bövíteni kell ehhez az átviteli hálózat kapacitását. A nyilvános telefonhálózat többnyire távolság alapú tarifarendszerrel dolgozik, melyben a helyi hívás alapdíjához a hívás távolságának függvényében további költségek adódnak. A hang adathálózaton keresztül történö továbbításával ezek a költségek csökkenthetök. Még a nem távolságfüggö tarifa rendszer esetén is, a hang csomagokban történö szállítása 20 szoros, vagy még nagyobb sávszélesség kihasználást tesz lehetövé szemben a hagyományos digitális hang-átvitellel.

Az adat hálózatokon történö hangtovábbításnak is ára van. A jó minöségü hangátvitel csak olyan adat hálózatokon lehetséges melyek szigorú minöségi követelményeknek /QoS/ tesznek eleget. Amennyiben a hálózat nem képes eleget tenni ezeknek a követelményeknek, az átvitt hang minösége rossz lesz. Ez a jelenség figyelhetö meg amikor a hang nyilvános hálózaton keresztül továbbítódik, pl.: Interneten keresztül, ahol a felhasználóknak csak igen korlátozott lehetöségek állnak rendelkezésre, a két végpont közötti szolgáltatás minöségének biztosítására.

A QoS gondok ellenére, a hangcsomagok alkalmazása robbanásszerüen terjed, a hatalmas költségmegtakarítások eredményeként. Még az Egyesült Államokban is, ahol a telekommunikációs költségek alacsonyak, a vállalatok csomagok alkalmazásával felére, harmadára tudják csökkenteni a költségeket.

Bevezetés

Minden csomag alapú hangátviteli rendszer azonos modellt követ, melynek egyszerüsített ábrája az 1. Ábrán látható. A csomag alapú hálózat, mely lehet IP, Frame Relay, illetve ATM /Asynchronous Transfer Mode/, az ábrán felhöként jelenik meg. A hálózat szélein lévö eszközöket, berendezéseket "voice agent"-eknek nevezzük. Ezen berendezések összekötö funkciót látnak el és az a dolguk, hogy a hagyományos telefonhálózatokban használt formára alakítsák a hangot tartalmazó csomagokat.

1. Ábra Csomag alapú hálózati modell

A hálózat átadja a csomagot a voice agent-nek, mely azt ha szükséges átalakítja, azután tovább küldi a hozzá csatlakoztatott berendezések /PBX, fax, számítógép/ felé.

A voice agent kapcsolati modell felvet két igen fontos kérdést:

Az elsö kérdés a hang kódolására vonatkozik: Hogyan kerül be a csomagokba a hang, és hogyan alakul vissza késöbb ismét hanggá?

A második kérdés: Milyen jelzésrendszert használjunk ahhoz, hogy megállapítsuk ki volt a hívó, ki a hívott, és hogy hol helyezkednek el a hálózatban?

Kódolás

Az emberi hang, és persze minden más amit hallunk normális esetben analóg formában érkezik a fülünkbe. Az elsö telefon rendszerekben is analóg módon továbbították a beszédinformációt. Bár az emberi test jól fel van szerelkezve az analóg kommunikációhoz /száj, fül /, az analóg jeltovábbítás nem túl hatékony módszer. Ha az analóg jel megsérül, nehéz elkülöníteni a jel összetett struktúráját a véletlenszerü átviteli zajtól. Az analóg jel erösítésekor a zaj is erösödik, ezért az analóg kapcsolatoknál nagy az átviteli zaj. A digitális jelek diszkrét jelekböl állnak: a két jel /"1" és "0"/ a zajtól és egymástól is egyaránt könnyen elkülöníthetö, és a jel erösítése nem növeli a zaj szintjét. Mivel a digitális kódolás sokkal védettebb a zajok ellen már régóta ezt használják a nagytávolságú összeköttetéseknél, a világ kommunikációs rendszerei a digitális átvitelt kezdték alkalmazni és elsöként az impulzus kód modulációt /PCM/ honosították meg. A PCM kódolás során a hangból mintát vesznek /8000 mintavétel másodpercenként /, majd minden egyes mintát kódolnak. A 8000 minta/másodperc (125 ms a minták között) abból adódott, hogy az emberi beszéd felsö frekvenciája kb.: 4000 Hz, és ha a jel frekvenciájának kétszeresével mintákat veszünk a jelböl, akkor az eredeti jel pontosan visszaállítható a vett mintákból.

A mintavételezés után, tehát a minták digitális jelekké kódolódnak. A szabványos PCM kódolás 8 bites kódot használ, ami 64 kbps-ot jelent. Más kódolási szabványok, pl.: ADPCM /adaptív differenciális PCM/ 4 bitet használ és ez 32 kbps-ot jelent. Az ADPCM kódolást leginkább nagytávolságú kapcsolatoknál használják.

Többnyire a telefonos alkalmazások PCM ill. ADPCM kódolást használnak a szinkronizált digitális csatornákon, ez azt jelenti, hogy a csatornán áthaladó bitfolyam állandó, akkor is ha van társalgás, akkor is ha nincs. Egy átlagos társalgásban több ezer rövid szünet található, és minden egyes kis szünet kidobott pénz a felhasználó számára. A szabványos telefonhálózat nem nyújt semmilyen megoldást az ilyen pazarlások ellen.

Amennyiben csomagokat alkalmazunk ez a probléma nem merül fel. A csomagokban történö hangátvitel esetén a beszéd adatcsomagként utazik a hálózaton, és csak akkor jön létre egy-egy csomag, ha valóban folyik társalgás. Azzal, hogy csak akkor van csomagküldés, ha van információ, kevesebb mint egyharmadára csökken a kommunikációhoz szükséges sávszélesség.

Kódolási szabványok

Az átvitelhez szükséges sávszélességet más módszerekkel tovább lehet csökkenteni. Az ITU /International Tellecommunication Union/ számos szabvány hang kódolást definiált, ezek között található a fentebb említett 64 kbps PCM illetve a 32 kbps ADPCM kódolás is. Ahhoz, hogy a hangot csomagokban továbbítani tudjuk, nem árt tisztában lenni a hang kódolási szabványokban használt kódolási stratégiákkal. Az elsö a szabványok közül a "fix-mintavételezés", mely a G.711 családba tartozik. Ez a szabvány a már fentebb leírt 8000 minta/másodperc stratégiát alkalmazza. Minden mintavételnél a kódoló eltárolja a hang pillanatnyi amplitúdó értékét. A mintákból azután a túloldalon visszanyerhetö az eredeti jel.

2. Ábra PCM kódolás

A mintavételezési stratégia problémája az, hogy az átvitelhez szükséges sávszélesség csökkentése miatt, egyre kevesebb bittel kell kódolnunk a mintákat. Nyolc bit használatakor 256 különbözö amplitúdó szintet tudunk megkülönböztetni. Ahhoz, hogy 32 kbps sávszélességet használhassunk, négy bitet használunk /64 db szint/, a 16 kbps-os ADPCM pedig már csak 2 bitet használ /4 érték/. Sajnos minél kevesebb szintet használunk, annál rosszabb lesz a hang minösége.

A szabványok másik csoportja jobb hang tömörítést végez, miközben jobb minöséget garantál. Ezekben a szabványokban olyan speciális algoritmusokat használnak a kódoláshoz /pl.: LPC (Linear Predictive Code)/, melyek az emberi beszédet modellezik.

A legtöbb LPC berendezés 64 kbps PCM kódot vár input jelként, a következö okok miatt:

Mivel ez a legáltalánosabban elterjedt hang formátum melyet a digitális PBX-ek és a telefon switch-ek használnak.

A PCM kódoló chip-ek olcsók, és igen elterjedtek a telefonhálózatokban.

Mind az LPC, mind pedig a PCM/ADPCM kódolás az ITU szabványok G-sorozatában került ajánlásra. Melyben a telefonos világ és a csomagokban történö hangátvitel legtöbbet használt hang kódolási szabványai találhatók meg. Ezek a szabványok a következök:

G.711        64 kbps PCM hangkódolás, átalakítás nélkül továbbítható a nyilvános telefonhálózat felé illetve PBX-ek felé.

G.726        40, 32, 24 és 16 kbps sebességü ADPCM kódolás. Az ADPCM kódolással kódolt hang is alkalmazható csomag alapú, nyilvános telefonhálózatokon, illetve alközponti hálózatokban.

G.728        a 16 kbps sebességü LD-CELP tömörítés, kódolást írja le. Ez a hangkódolás, nyilvános telefonhálózatokban történö alkalmazás esetén, általában konverziót igényel.

G.729        8 kbps adaptív CELP tömörítés. Két formája van a szabványnak, de mindkettö ugyanolyan jó hang minöséget nyújt, mint a 32 kbps ADPCM.

G.723.1     beszéd és más audió jelek nagy arányú tömörítésére használják. A H.324 szabvány része, és két különbözö sebességet tartalmaz:
-6.3 kbps sebességü, mely MP-MLQ kódolást használ
- 5.3 kbps sebességü, mely CELP kódolást használ

Tömörítés minösége

A tömörítések alkalmazásánál arra kell figyelni, hogy elkerüljük a tandem kódolást, kapcsolást. A tandem kódolás esetén a hang miközben a hálózaton keresztül utazik többszöri ki-be tömörítésen, vagy akár többszöri AD/DA (Analóg, Digitális) átalakításon megy keresztül, mire eléri a célberendezést.

A tömörítési stratégia hang minöségét mérni szokták, a leginkább elterjed mérési rendszer Mean Opinion Score (MOS). A beszéd és a hang szubjektív jellemzök, minden hallgató más-más módon ítéli meg az összeköttetés minöségét. A MOS skálán, a nulla jelenti a legrosszabb minöséget, az 5 pedig a jó értéket, a szabványos PCM kódolás 4.4 -et ért el ezen a skálán, a G.726 ADPCM kódolás 32 kbps-es verziója 4.2-öt kapott az értékeléskor.

G.728 CELP kódolás 4.2, és a G.729 ugyancsak 4.2-t kapott. Az 1. Táblázatban feltüntettünk néhány kódoláshoz tartozó MOS értéket.

1. Táblázat Különbözö kódolások MOS és késleltetési értékei

Késleltetés

A késleltetésnek nagy jelentösége van a tömörített hang esetében. A hangok csomagokba történö tömörítése idöbe telik. A fenti táblázat mutatja az átlagos késleltetés összefüggését azon elterjedt kódolási szabványok esetében melyekröl korábban már szó volt. Nagy késleltetés esetén visszhangtörlésre van szükség, azért hogy ne alakulhasson ki zavaró mértékü visszhang. A legtöbb hangcsomagokat elöállító berendezés használ valamiféle visszhangtörlést.

Két fö forrása van a késleltetésnek a hagyományos telefonhálózatokban és a csomag alapú hálózatokban egyaránt: a jelterjedési késleltetés és a jelfeldolgozási késleltetés.

Az elsö tényezö a fény, illetve egyéb hullámok korlátos terjedési sebességével függ össze. A fény terjedési sebessége megközelítöleg 300000 km/s vákuumban az elektronok sebessége pedig 161000 km/s, ez azt jelenti, hogy például egy fél földet átívelö optikai kábelen (kb.: 20900 km) csak 70 msec késleltetést lehetne mérni. Ez a típusú késleltetés tehát elenyészöen kicsi, és nem okoz komoly problémát.

A késleltetések kezelése hatással van a hagyományos hang hálózatokra. Minden E1/T1/J1 keret összeállítása és elküldése a megfelelö vonalon 125 ms -ot igényel, feltételezve azt, hogy minden keret a saját sebességével van elküldve (1.544, vagy 2.048 Mbps). Ezek az apró késleltetési idök /ún. sorba állítási késleltetés (serialization delay)/ összeadódnak, ahogy a keret utazik át a hálózaton. A teljes késleltetés megnöhet akár 20, vagy még több msec-ra, a kontinensek közötti vonalak esetében. A sorba állítási késleltetés hozzáadva a terjedési késleltetéshez már elérheti a 100 msec-ot, amit már a legtöbb ember észrevesz, bár még nem rontja a beszélgetés minöségét.

Összefoglalva, a hang csomag kódolás javítja a hálózat gazdaságosságát két okból kifolyólag; elöször azért, mert lecsökkenti a hang átviteléhez szükséges sávszélességet, másodszor azért, mert kiszüri a csend periódusokat. Ahhoz, hogy az ebböl adódó elönyöket kihasználhassuk, az átvitelért felelös hálózat képes kell, hogy legyen kis sávszélességü forgalmakat is lebonyolítani és más forgalmakkal szemben elönyben részesíteni a gyors továbbítást igénylö hang csomagokat. Ezek a képességek leginkább a hálózat típusától függnek.

Visszhang

A hagyományos telefonhálózatokban a visszhangot többnyire a hálózatban használt 4 vezetékes rendszer és az elöfizetöi hurokban használatos 2 vezetékes rendszer impedanciájának a rossz illesztése okozza. Alapesetben kívánatos és a beszélgetök komfortérzetét növeli az, hogy ha a beszélö hallja a saját hangját telefonkagylóban. Azonban ha a saját hangunkat 25 ms-nál hosszabb idö elteltével halljuk vissza az zavaróan hat és élvezhetetlenné teszi a beszélgetést. A nyilvános telefonhálózatokban (PSTN) (amennyiben a késleltetés ezt szükségessé teszi) a visszhang kezelésére visszhangtörlö áramköröket alkalmaznak, valamint a csatlakozási pontokon megfelelö impedancia illesztéssel csökkentik a visszhang mértékét. A mai csomag alapú hanghálózatokban a visszhangtörlö áramkörök az alacsony sebességü kódolók DSP áramköreibe vannak beépítve. A visszhangtörlö áramkörök müködéséhez szükséges a visszhang keletkezésének az ismerete.

Vegyük azt az esetet, amikor 'A' beszél 'B'-vel, és 'A'-nak a 'B' irányú beszéde 'G'. Ha 'G' beleütközik valamilyen visszhangkeltö eszközbe (pl. rossz impedancia illesztés) visszajut az 'A'-hoz. 'A' ezután meghallja a saját hangját a telefonkagylóban néhány milliszekundummal késöbb, mint azt valójában mondta.

A visszhang, vonali eltávolításához az eszköznek, amelyen keresztül 'A' beszél ('A' router), meg kell örizni 'A' beszédének az inverzét, ('-G'), egy bizonyos ideig. Az 'A' router visszhangtörlö áramköre a 'B' felöl jövö beszédböl kivonja a '-G'-t eltávolítva ezzel a visszhangot.

A visszhangtörlö áramkörök csak bizonyos ideig képesek raktározni a beszéd információt, és ezáltal eltüntetni a vonalról a visszhangot. Az ezen idön túl visszaverödö beszéd nem törlödik ki a visszhangtörlö áramkörön.

Csomag alapú hangtovábbítás transzport lehetöségei

Az elözöekböl világosan kitünik, hogy a tandem-kódolás /kettös kódolás/, a késleltetés és a idözítés, szinkronizáció elvesztése komoly gondot jelent a hangátvitel szempontjából. Miközben minden csomag alapú hálózatnak szembe kell néznie ezekkel a problémákkal, az egyes csomag alapú hálózatokban a megoldási lehetöségek különbözöek. A csomagokban történö hangátvitel tervezésénél figyelembe kell venni az átvitel technológiáját.

Hangcsomagok az alábbi WAN hálózat összeköttetési típusokon továbbíthatók:

Bérelt vonali hálózatok
Ezek a hálózatok többnyire a szolgáltató által bérbe adott T1/E1/J1 trönkökön alapulnak, fix sávszélességgel.

ATM állandó átviteli sebességü (CBR) virtuális áramköri szolgáltatás, illetve áramkör emulációs összeköttetések. Ezek az összeköttetések a vonalkapcsolt hálózati kapcsolt összeköttetéseket emulálják, néha szokták öket ATM Class A szolgálatnak is nevezni.

VBR /Variable Bit Rate/, ABR /Available Bit Rate/, UBR /Unspecified Bit Rate/ ATM szolgáltatási osztályú összeköttetések.

Frame Relay hálózatok, mind a nyilvános szolgáltatói, mind pedig a cégek által kiépített magán FR hálózatok

Nyilvános csomagkapcsolt (X.25) hálózatok, melyek nyilvános adatszolgáltatást nyújtanak sok nemzetközi alkalmazásban és gyakran használják nemzetközi adathálózatokként pl.: Európában. Ez inkább elméleti, mint gyakorlati lehetöség.

Nyilvános IP hálózat, beleértve az Internetet is

A magán hálózatok legtöbb típusa

Ezeket a hálózat típusokat jellemzöik alapján a következö nagyobb csoportokra bonthatjuk:

Szinkron vonalkapcsolt hálózatok

A szinkrón vonalkapcsolt technológiák, mint például a bérelt vonali hálózatok és az állandó átviteli sebességü ATM szolgáltatások, ugyanazokkal az átviteli tulajdonságokkal rendelkeznek, mint amilyet a hagyományos távbeszélö hálózatok jelenleg használnak, így a hang továbbítása nem jár semmilyen kockázattal. Ha a hálózati "felhö" az 1. Ábrán ilyen hálózatból van kialakítva, akkor a hangtovábbítás a normál telefonos hálózatoknál megszokott módon történik, és általában nincs szükség speciális voice agent-re a hálózatban. A legtöbb országos, illetve nemzetközi magán hálózat vonalkapcsolt technológián alapul, és a hang forgalom fix sávszélességgel, idörésekben bonyolítódik. Az átvitelnek ez a módszere, mivel megegyezik a hagyományos telefóniában használttal, pazarolja a sávszélességet. Ha hang csomagkódolást használunk a vonalkapcsolt hálózatokon, az egyedüli megtakarítás, a tömörítés miatt fellépö, alacsonyabb átviteli sebesség (például G.729-nél 8 kbps) lesz. A gazdaságosság mértéke ilyenkor nagyban függ attól, hogy a hálózat tudja kezelni a 64 kbps-nál kisebb idöréseket /subrate multiplexing/, vagy sem.

Az ATM hálózatban, a CBR szolgáltatások tudják támogatni a 32, 16, vagy 8 kbps összeköttetéseket. Sok ATM hálózat csak 64 kbps-en áramkör emulációs összeköttetést biztosít /mivel az 1997-ben az ATM Forum által kiadott szabvány az ATM-en keresztül történö hangátvitelhez a G.711 kódolást ajánlották/, és ezáltal a hang tömörítéssel nyert alacsonyabb sávszélesség elveszik az átvitel során.

Keret/cella hálózatok

Keret/cella hálózatok, Frame Relay-t használnak, vagy változó átviteli sebességü ATM-et, kódolt, tömörített hang szállítására. Ezekhez a hálózatokhoz voice agent szükséges, mely a hangot cellákba, vagy keretekbe kódolja a szállításhoz, majd dekódolja a cellákat/kereteket a célállomásnál. A voice agent-nek minden telefon jelzést meg kell értenie, melyet a hang küldöje és fogadója alkalmaz ahhoz, hogy azonosíthassa a hívott számát és kézbesítse a hívási folyamat jelzéseit. Tudnia kell a hálózat jelzési és címzési sajátosságait, ahhoz, hogy elérje a céloldalon lévö különféle voice agent-eket. Ez a képesség különösen a hagyományos hang hálózatok és a keret/cella hálózatok közötti kapcsolatoknál igen jelentös.

A Frame Relay, vagy ATM hálózatokban a hálózat késleltetését és a késleltetés idejének ingadozását sok esetben maguk a switch-ek vezérlik, amennyiben mindegyik switch és végpont ugyanahhoz a közös, forráshoz, vagy PRS-hez van szinkronizálódva a hálózatban. Rendszerint, a késleltetés idejének ingadozása a hálózatban olyan kicsi, hogy a kijövö hang csomagok idözítése jól megközelíti az input oldali beszédet, és a csomagok idözítéséhez nincs szükség speciális idöbélyegek alkalmazására. Kivételt képeznek ez alól a szinkronizációhoz nem közös referencia forrást alkalmazó hálózatok. A gyakorlatban azt, ha egy ATM cellához idöbélyeget adunk SRTS-nek /Synchronous Residual Time Stamp/ nevezzük, melynek segítségével idözítési információk továbbíthatók két végpont között.

Néhány ATM és Frame Relay switch és multiplexer támogatja a változó átviteli sebességü ATM hang kódolást, így ezek voice agent-ként is müködhetnek. Mivel a Frame Relay és az ATM szabvány még fejlödik, vásárláskor körültekintönek kell lennie a berendezés kiválasztásánál. Meg kell bizonyosodni arról, hogy a berendezés támogatja-e ezt az opciót és, hogy a tervezett alkalmazások által támasztott követelményeknek megfelel-e.

IP hálózatok

A csomag kapcsolt adat hálózatoknál /pl.:belsö IP intranetek és az Internet/, ugyanazok a kódolási és címzési problémák merülnek fel mint a keret/cella hálózatoknál. Az ilyen típusú hálózatoknál, nincs garantált mértékü késleltetés illetve késleltetési idö váltakozás, és emiatt biztosítani kell a hálózat késleltetési idejének állandó, lehetöleg minél alacsonyabb szintjét. Például a magas szintü protokollok, úgyis mint TCP /Transmission Control Protocol/ folyamat vezérlést és hibajavítást nyújt, melyek kombinációja jelentös késleltetési idö ingadozást okozhat. Emiatt a TCP-t nem szokták hang átvitelnél használni.

Helyette a hang forgalmat UDP-vel /User Datagram Protocol/ oldják meg, sajnos ilyenkor nincs idö bélyeg alkalmazási lehetöség az idözítés kontrollálásához, és már a késleltetés idejének kismértékü változása is rontja a beszéd érthetöségét. A probléma megoldására a H.323 szabvány az IP-n keresztül történö hangtovábbításhoz az RTP-t alkalmazza, mely az UDP tetején helyezkedik el. Az RTP idö bélyeg szolgálatot nyújt, és lehetövé teszi (RTCP-n /Real Time Control Protocol/ keresztül pont-multipont hang összeköttetések létrehozását is. Napjaink hálózatai egyre növekvö számban kínálnak garantált szolgáltatási szinteket. Ezek a hálózatok jellemzöen RSVP-t /Resource Reservation Protocol/ használnak. Az RSVP egy jelzés protokoll, melynek segítségével a switch-ek és router-ek utasíthatók arra, hogy tartsanak fent bizonyos forgalom számára eröforrásokat. Ezáltal lecsökkenthetö a késleltetés, valamint a késleltetési idö ingadozása, mely az eröforrásokért folytatott verseny miatt alakulna ki.

X.25 hálózatok

Azok a nyilvános adat hálózatok amelyek X.25 csomagok szállításán alapulnak, a második rétegben beépített hiba javítással és a harmadik rétegben beépített forgalom vezérléssel rendelkeznek, melyet nem lehet kikapcsolni. Az ilyen hálózatok általában nagyon nagy kihasználtsági fokkal üzemelnek. Ezen okok miatt a hangcsomag szállítás ilyen típusú hálózatokon, sokszor csak rossz minöségben lehetséges. Ezek a hálózatok túlnyomórészt nem alkalmasak hang továbbításra.

Magán adat hálózatok

A magán adat hálózatokat aszerint kell osztályoznunk, hogy melyik nagyobb hálózati típusba tartozik:

a csomag alapú, összeköttetés mentes IP modellbe /Novell SPX/IPX, OSI, IEE 802.2 bridging, és így tovább/

a kapcsolat orientált X.25 modellbe /IBM SNA, DEC LAT, és így tovább/

Mivel az IP alapú hálózatok általában megengedik a felhasználónak, hogy kikerüljék a hibajavítást és a forgalom irányítást, ezért az ilyen típusú hálózatok alkalmasak hang továbbításra, amennyiben más késleltetést növelö tényezök ezt lehetövé teszik. Általánosságban elmondhatjuk, hogy az összes kapcsolat orientált magán adat hálózati protokoll megköveteli a hibajavítást és a forgalom irányítást, ami miatt többnyire nem használhatóak hang továbbításra.

Azok a hálózatok melyek alkalmasak hang továbbításra, felmerül a kérdés, vajon a hálózat milyen elönyöket nyújt ha hangot is továbbít. A válasz a hang csomag hálózat és a nyilvános telefon hálózat gazdaságossága közötti viszonytól függ, valamint a hang alkalmazásoktól, melyek behatárolják az átvitel minimális minöségét.

A legtöbb alkalmazás esetében a késleltetés jelenti a legnagyobb problémát. Az LPC hang kódolással, melyet a G.729 is alkalmaz, a hang csomag minösége kis késleltetésü hálózat esetén megegyezik a szabványos nyilvános telefonhálózatokban megtalálható hangminöséggel. A Frame Relay és az ATM hálózatok jellegükböl adódóan olyanok, hogy a lehetö legkisebb késleltetéssel továbbítják az adatot. Speciális késleltetés menedzsment mérésekre ritkán van szükség, akkor is legfeljebb csak ott, ahol a voice agent kapcsolódik a hálózathoz.

Az IP alapú hálózatok esetében, a késleltetés sok féle módon menedzselhetö. Ahogy arról már korábban szó volt, az RSVP-n keresztül sok routert utasítani lehet arra, hogy tartson fent elkülönített eröforrás mennyiséget, és nagyobb prioritással kezeljen bizonyos típusú forgalmat, aminek köszönhetöen a hangcsomagok késleltetése a hálózat forgalmától függetlenebbé válik.

Másik megoldás az lehet, hogy mindig nagyobb eröforrás mennyiséget biztosítunk a forgalom számára, mint amekkora az igényel, ezáltal elkerülhetjük a prioritás kezelést. A 70% feletti utilizációs szinten rohamosan nö a torlódások miatt fellépö késleltetési idö. A magas utilizációs szinttel rendelkezö hálózatok nagy valószínüséggel beszéd minöség romlással számolhatnak.

A hálózat gazdaságossága nagy részt a magas utilizációs szinttöl függ, ezért a router alapú menedzsment stratégiák sokkal inkább elterjedtek.

Jelzésrendszer: A hang összeköttetés létrehozása

A csomag alapú hang összeköttetéseknek és jelzésrendszereknek két fö modellje van.

A transzport modell - Ebben a modellben, két voice agent egy trönkön keresztül kapcsolódik a szállítást végzö hálózati felhöhöz. Minden hívás ami az elsö voice agent-en kezdödik, a második voice agent-en kell hogy befejezödjön, így minden hang forgalom, amelyet az egyik létrehozott, a másik felé irányul. Ezt a modellt gyakran használják pont-pont hang kapcsolatoknál az Interneten. Hasonló a PBX bérelt vonali modelljéhez, ahol a kapcsolások és az összeköttetés teljes egészében a PBX dolga.

A transzlációs modell- ebben a modellben, akárhány voice agent kapcsolódhat a felhöhöz, abban az esetben, ha megérti az alkalmazott címzési és jelzés rendszert. A voice agent leképezi a natív telefon számokat az ATM, Frame Relay, vagy IP címekre, például egy telefonkönyvbe, vagy dial plan-ba, ahol az egyes címekhez /telefonszám, mellék/ be van jegyezve az is, hogy melyik voice agent-en keresztül lehet elérni. A dial plan-t mindig a kezdeményezö voice agent használja arra, hogy megtudja, melyik másik voice agent felügyeli a hívandó számot, és melyik kapcsolaton keresztül lehet elérni azt a voice agent-et. Ez a modell tehát a hálózatot virtuális hang telefonközponttá, tandem kapcsolóvá alakítja.

3. Ábra Összeköttetés és jelzésrendszer modellek

A fenti 3. Ábra mutatja a két egymástól teljesen eltérö jelzésrendszer kapcsolatot a csomag alapú hálózatokban. Az elsö jelzésmódot külsö jelzésrendszernek nevezzük /external signaling/, a voice agent és a hang berendezés között foglal helyet. Mivel ezek a hang berendezések arra készülnek, hogy hang hálózatokban üzemeljenek, ezért a külsö jelzés a telefon szabványokon alapul. A másik típusa a jelzéseknek a voice agent és a hálózat között foglal helyet. Ez a belsö jelzésrendszer /internal signaling/, mely a transzport hálózat, vagy a voice agent saját szabványán alapul.

Külsö jelzésrendszer

Négy lehetséges alternatíva van a külsö jelzésrendszerre melyeket általánosan támogatnak a csomag alapú hangátviteli rendszerek.

Szabványos DTMF, vagy analóg impulzus jelzés, melyeket a telefonokban is használnak. Ez a típusú jelzés alkalmas olyan csomag alapú alkalmazásoknál, ahol szabványos telefonkészülékeket kapcsolnak közvetlenül a voice agent-hez.

Analóg társközponti fövonal jelzésrendszer, más néven E&M jelzésrendszer, leginkább négy eres analóg trönköknél használatos.

Digitális közös csatornás jelzésrendszer, más néven CAS /Channel Associated Signaling/, digitális T1/E1 trönkökön szokták használni. A CAS szabványok földrészenként változnak, CAS esetén a jelzés információ ugyanazon az úton halad, mint maga a hang.

Digitális sávon kívüli jelzésrendszer, más néven CCS /Common Channel Signaling/, melynél minden egyes digitális trönk (T1/E1/J1) jelzése egyetlen, vagy több közös csatornában továbbítódik, külön választva a továbbított hangtól. Ez a módszer általánosan elterjedt a PBX-eknél . /például: DPNSS, illetve QSIG, ISDN D csatorna/

Más formát használnak a nyilvános telefonhálózattal való összeköttetéshez. Az SS7 /Signaling System 7/ jelzésrendszer egy belsö protokol, sávon kívüli jelzést használ a hálózat egyes elemei között az összeköttetésekhez és a speciális szolgáltatások kérésénél /például ingyenes telefonszámok dekódolásánál/. A jövöbeni csomag alapú hangátviteli termékek valószínüleg támogatni fogják a SS7-et, mint külsö jelzés protokollt.

Belsö jelzésrendszer

A belsö jelzésnek két sajátsággal kell rendelkeznie: összeköttetés vezérlés és hívás folyamat, illetve állapot információk.

Az összeköttetés vezérlés jelzésrendszere a kapcsolatok, vagy a voice agent-ek közötti utak létrehozásához a hangcsomagok áramlásának engedélyezésére szolgál. A hívási folyamat, illetve állapot információkat a voice agent-ek egymással kicserélik, ezzel jelezve a csengetést, a foglaltságot, és így tovább.

A hangcsomag hálózatok transzport modelljében, a belsö jelzésrendszert elsödlegesen arra használják, hogy elkerüljék az állandó kapcsolatokat a transzport hálózaton keresztül, hogy támogassák a hívásokat a voice agent-ek között. A transzport modell belsö összeköttetés jelzésrendszere összetartozik a kapcsolat orientált hálózatokkal, melyek fix sávszélesség eröforrásokat allokálnak. A csomagkapcsolt hálózatokon, nincs szükség összeköttetések létrehozására, hiszen a voice agent-ek egyszerüen csak megcímzik egymás felé a csomagokat, ha van átviendö információ.

A legtöbb hálózati típusnak /például ATM, Frame Relay, és IP / megvan a saját szabvány jelzésrendszere. Ezek az eltérö szabványok speciális voice agent-eket igényelnek.

A belsö jelzésrendszer elfogadott modellje / összeköttetés, hívás lebonyolítás, / IP alapú hálózatok esetében a H.323 szabvány. A H.323 népszerü csomag alapú videó szabvány, és egy sor multimédiás kommunikáció szabványt definiál. A H.323 teljes multimédia hálózatot definiál, a berendezésektöl kezdve egészen az alkalmazott protokollokig.

A H.323 kifejezéstárában, a voice agent-ek terminálok. A H.323 egy gatekeeper funkciót is definiál, mely cím fordítást és lookup-ot végez, a transzlációs modell számára.

Ha a hálózat különbözö típusú transzport hálózatokból épül fel, a H.323 definiál egy gateway funkciót a hálózatok között, mely elvégzi a formátum fordítást és a jelzés fordítást melyek szükségesek a hálózati határokon keresztül történö szállításhoz.

A hangcsomag alkalmazások modellje mindig a felhasználó hálózatától függ. Ahol a csomag alapú összeköttetés társközponti fövonalként jelenik meg, a transzport modell és a szabványos hang kódolás és jelzésrendszer alkalmazása ajánlott.

Ahol a több voice agent helyezkedik el a hálózati felhö körül, a transzlációs modell alkalmazása gazdaságosabb és nagyobb rugalmasságot biztosít. Ha a voice agent-ek különbözö fajtájúak, rendkívül fontos, hogy a teljes rendszer a H.323 szabványon alapuljon, És ezzel biztosítva legyen a voice agent-ek és a katalógus funkciók /terminálok, gatekeeper-ek és gateway-ek/ kompatibilitása. Ilyenkor, a vásárlónak biztosnak kell lennie abban, hogy a H.323 részegységek támogatják a kiegészítö hang kódolási szabványokat, ha ezek szükségesek ahhoz, hogy biztosítsuk a hang minöségének szintjét és a hálózat gazdaságosságát.

A magán hálózatok esetében célszerü a H.323 alapú, homogén hálózatra törekedni a csomag alapú videó berendezések beszerzésénél, abban az esetben, ha a berendezések különbözö gyártóktól származnak, ügyelni kell az egyes egységek közötti együttmüködésre /tesztelés/. Mint ahogy más nemzetközi szabványok esetében is elöfordul, a H.323 sok plusz funkciót enged meg, köztük sok igen hasznos hang tömörítési eljárást. Azonban az opcionális funkciók nem tartoznak bele szorosan a szabványba emiatt egyes berendezések nem feltétlenül rendelkeznek vele.

Gyakran elöfordul, hogy a hálózat több szintü; IP szállítás Frame Relay-on, illetve ATM-en keresztül. Az ilyen típusú hálózatok esetében lehetöség van hangcsomagok küldésére bármelyik szinten, célszerü a szállításra legalkalmasabb szintet kiválasztani.

Csomag alapú hang hálózatok alkalmazása

A csomag alapú hang hálózatokat két nagy tényezö alapján lehet jól felbontani: földrajzi fekvés alapján és a kiszolgált felhasználók típusai alapján. A hálózat gazdaságossága és az alkalmazott technológia nem befolyásolja ezeket a tényezöket, de lehetnek törvényes kényszerek sok térségben, ennek a két tényezönek bizonyos kombinációinál.

A telekommunikáció országhatárokon belül és nemzetközi szinten egyaránt szigorúan szabályozott. Néhány országban, például az USA-ban többféle szintje van a szabályozásnak. Minden esetben szerzödésekben rögzítettek a nemzetközi kapcsolatok szabályai, sebességei. Fontos minden hangátvitelre alkalmas hálózat tervezésénél, hogy ismerjük és betartsuk az ide vonatkozó elöírásokat. A jelenlegi általános szabályozást a következöképpen foglalhatjuk össze:

A nemzeti szabályozás, illetve a távközlési törvények szinte minden esetben lehetövé teszik a vállalatok számára, hogy saját telephelyeiken hangátvitelre alkalmas csomag alapú hálózatokat építsenek ki.

Többnyire olyan hívások is szállíthatók ezeken a hálózatokon keresztül, melyek forrása hagyományos telefonhálózatban van.

Ha az ide vonatkozó elöírások lehetövé teszik, más /akár másik országban lévö/ vállalatokkal létesített hangcsomag hálózati összeköttetések is megengedettek.

Olyan esetben ha egy külsö, telefonhálózatból érkezö hívás hang csomag hálózaton keresztül másik országba jut át, nemzeti monopóliumokat sérthet.

Amennyiben a hang csomag hálózat kapcsolja össze a vállalatot a nyilvános telefonhálózattal, a hangcsomag szolgáltató alapvetöen helyi, illetve nemzetközi telefon szolgáltatást nyújt, melyre konkrét rendszabályok vonatkoznak.

Ha a hangcsomag hálózat nyilvános, országok közötti hívást tesz lehetövé, a hangcsomag szolgáltatóra nemcsak hazai, hanem a nemzetközi elöírások is érvényesek.

A C&C Technológia

A C&C rövidítés, a Kommunikáció és Együttmüködés /Communication and Collaboration/ szavakból származik. A C&C technológián belül öt fö területet különböztethetünk meg:

Valós idejü együttmüködési technológia /Real Time Collaboration Technology/

A valós idejü együttmüködési technológia megoldásokat nyújt az egyidöben, együtt dolgozó emberek egymás közötti kommunikációjának javítására.

CTI technológia

Számítógép és telefon integráció /Computer Telephony Integration /, mely számítógépek segítségével irányítja a telefonokat. Hang és adat integráció.

Videó és dokumentum konferencia /Video és Document Conferencing/

Kiegészíti a CTI technológiát osztott vizuális munkahelyekkel. Ezeken a munkahelyeken több ember folytathat megbeszélést, hívásokat fogadhat, illetve kezdeményezhet és vizuális információkat szolgáltathat, valamint valós idöben manipulálhatja a meg osztott anyagokat.

Tárol és továbbít együttmüködési technológia /Store-and-Forward Collaboration Technology/

A nagy távolságok miatt valós idejü együttmüködésre nincs lehetöség. A tárol és továbbít technológia lehetöséget nyújt az emberek közötti együttmüködésre, eltérö idö és hely esetén is.

Üzenetküldés /Messaging/

Magában foglalja az elektronikus leveleket, faxokat, hang üzeneteket és egyéb információkat, melyeket az egyik ember küld másik /lehet több/ embernek, és az információ érkezése és küldése idöben egymástól kellöen elkülönül.

Megjelenítés és tallózás /Publishing and browsing/

A megjelenítés és tallózás technológiák kiegészítik az üzenetküldési technológiákat. Az üzenetküldés direkt információ küldés, a megjelenítés és a tallózás technológiák esetén indirekt módon jutnak el az információk a személyekhez. Az információk azoknak áll rendelkezésére, akiknek jogosultságuk van a hozzáféréshez. Az Internet World Wide Web-je kiváló példa erre.

Az 5 fö terület közül az utóbbi idöben leglátványosabb fejlödést, a CTI technológia produkált.

A CTI technológiának 3 aspektus van:

Hívás irányítás /Call control/
A hívás irányítás az a képesség, mellyel figyeljük és irányítjuk a telefonhívásokat, a kapcsolásokat és az állapotot, az ACD-ket és az ACD agent-eket, és olyan eröforrásokat használunk, mint pl: tone generátor, és tone detector.

Telefon vezérlés /Telephone Control/
A telefon vezérlés az a képesség, mellyel figyeljük és irányítjuk a ténylegesen létezö telefon berendezéseket, illetve a számítógép perifériákat.

Eszköz hozzáférés /Media Access/
Az eszköz hozzáférés magában foglalja a telefonhívások összekötését más médiákkal. /Pl: hang feldolgozás, fax feldolgozás, videókonferencia és telekommunikáció/.

CTI megoldástípusok

Hívás könyvelés
Hívás könyvelö alkalmazások, melyek követik a hívásokat /hívott fél, hívó fél, hívás ideje, hívás idötartalma, stb./ figyelik a telefonok forgalmát, kihasználtságát, a szolgáltatások díját, stb.

Automata-hívás
Automata hívásokkal képessé válik a számítógép használója, hogy egyszerüen jelezze az igényét hogy beszélni akar valakivel. A CTI szoftver magára vállalja a teljes folyamatot. Kikeresi a megfelelö személyt, kikeresi a hozzátartozó telefonszámot, meghatározza a hívás legoptimálisabb útvonalát /az idözóna, földrajzi hely, stb. függvényében/. Tárcsázza a számot és a számlázási információkat is lekezeli. Ezeknek az alkalmazásoknak elsösorban az idömegtakarítás szempontjából van jelentösége.

Az automatikus tárcsázás 1-10 másodpercet vesz igénybe, míg ez normális tárcsázás esetén /telefonszám kikeresése, tárcsázás, stb./ 15 másodperctöl egészen 1 percig is terjedhet. A vállalatok napi sok száz telefonhívása esetén ez már havi lebontásban is hatalmas idö (és természetesen pénz) megtakarítást jelent!

Képernyö alapú telefon SBT /Screen-based telephony/
A képernyö alapú /screen-based/ telefonok, olyan szoftverek, melyek telefonnal egyenértékü felületet nyújtanak a felhasználónak. Az ilyen típusú telefonok ugyanúgy viselkednek, mint hagyományos társaik, többnyire /implementálhatóságukból adódóan/ több plusz funkcióval rendelkeznek. Fontos tulajdonságuk, hogy a felhasználók egyéni igényeihez adaptálhatók (változtatható külsö megjelenés, több/kevesebb funkció)
A megfigyelések azt bizonyítják, hogy a felhasználók sokkal több funkciót használnak telefonáláskor, mint a hagyományos asztali készülékek esetében (hívásvárakoztatás, parkoltatás, pick up/partner csoport, visszahíváskérés). Ez elsösorban az egyszerübb használat miatt van, hiszen a hagyományos telefonok sok esetben (*, illetve # beütése után) csak bonyolult számkombinációk után hajtották végre ezen funkciókat.

Ablakfeldobás /screen pop/
A bejövö hívások, automatikusan a számítógép képernyöjére irányíthatók. Ilyenkor az ablakban megjelennek a hívó adatai, ami lehetövé teszi a számítógép mellett ülönek, hogy felkészüljön a hívás fogadására, illetve tovább irányítsa más kollégákhoz, vagy a hangposta felé.

Programozható telefon
A számítógépben beállított jellemzök alapján a telefon vezérlése. Az alkalmazás lehet csak egy egyszerü bejövö hívás tiltás egy megadott telefonszámról, de lehet egy igen bonyolult interaktív válaszoló rendszer is, mely képes egy személyi titkárnö funkcióját ellátni.

Hangfeldolgozás
A programozható telefonok része, mely különbözö médiák segítségével reagál a hívásra. Az egyszerübb alkalmazások zenét játszanak le a várakozási idö alatt, hang üzenetet rögzítenek, a bonyolultabbak már hang infomációkat is képesek értelmezni.

Hívás irányítás /Call routing/
A programozható telefonok lehetöségei közé tartozik. Automatikus hívás továbbításra képes, adott telefonszámra. A hívás a telefon rendszer által szolgáltatott plusz információk alapján történik, vagy a hangfeldolgozás valamilyen müvelete alapján.

Hívás megjelenítés /Call screening/
Lehetövé teszi a CTI technológia alkalmazásával a hívások szürését és lekezelését. A hívások sorsa a hívó fél jellemzöitöl /pl telefonszám/, a hívó és a hívott szándékától egyaránt függnek. A felügyeleti hívás megjelenítés /Attended call screening/ ablakfeldobást használó megoldás. A képernyön megjelenö információk alapján a felhasználó rögtön eldöntheti: szeretné-e fogadni a hívást. A döntést, a hívó telefonszáma alapján teszi meg.

Automatikus kezelö /Auto attendant/
Hang felismerés segítségével, hasonlóan a régi telefonos kezelökhöz, kapcsolatba kerül a hívóval, és a kapott információk alapján a kívánt személyhez irányítja a hívást.

Információs visszakeresö /Information retrieval/
Hang felismerö képességével megválaszolja /pl. visszajátsza/ a kért információkat, automatikusan, emberi beavatkozás nélkül. Alkalmazására intelligens üzenetrögzítöknél láthatunk példákat, ahol az üzeneteket parancsok kiadása után lehet lejátszatni, visszajátszani.

Fax visszaküldés /Fax-back/
Információ szolgáltatás faxon keresztül, melynek során a kérések faxhívások útján kerülnek megválaszolásra.

Összefoglalás

Napjaink nyilvános telefon hálózata sok szempontból ugyanolyan mint a 80'-as években elején volt. Ez idö alatt, robbanásszerü fejlödésen mentek keresztül az adathálózatok terén alkalmazott technológiák, melyek hatására az adat hálózatok gazdaságossága és az átvitel minösége egyre jobbá vált. Ez a fejlödés napjainkban is tart, az új irányt a hangátvitelt csomag alapú hálózatokon keresztül megoldó rendszerek jelentik. A hangcsomagok szállítása fejlett tömörítési algoritmusokat igényel, mint például az ACELP-alapú G.729, mely közel 16x kisebb sávszélességet igényel a hagyományos telefonhálózatokban alkalmazott PCM-hez képest. A felhasználók a már kiépített adat hálózatukon keresztül könnyen továbbíthatja a hang forgalmukat is, minimális költségekkel, illetve akár költségek nélkül. A vonalkapcsolt T1/E1/J1 hang hálózatok felhasználói a hangcsomag hálózat átvitellel plusz sávszélességet, tudnak felszabadítania a hang trönkökröl, melyet akár adattovábbításra is felhasználhatnak.

Nem minden hálózat és nem minden felhasználó képes a csomag alapú hálózatok segítségével lecsökkenteni a telefonköltségeit. Néhány hálózat nem rendelkezik elégséges eröforrás tartalékkal a betömörített hang továbbítására. Az ilyen hálózatok fejlesztése a hangátvitel érdekében, elözetes pénzügyi analízist igényelnek. Leszögezhetjük, hogy a hangátvitelre alkalmas csomag alapú hálózatok sosem lesznek drágábbak mint a hagyományos vonalkapcsolt hálózatok, többnyire messze elmaradnak azok költségeitöl és ezáltal rövid és hosszú távon egyaránt megéri öket megvalósítani.