Текст книги "Бесплатные звонки через Интернет. Skype и не только"

Одна из самых неприятных помех во время разговора через VoIP-телефонию – это задержка сигнала, когда вы слышите своего собеседника не в тот момент, когда он говорит, а через некоторое время. Собеседнику ваш голос тоже приходит с опозданием. В результате этого между вашими фразами появляется пауза, а когда вы начинаете говорить, то можете обнаружить, что к вам как раз начал поступать голос собеседника. Даже если задержка совсем небольшая, она существенно затрудняет разговор.

Характерным недостатком VoIP-телефонии также является искажение сигнала под названием джиттер, то есть дрожание. Джиттер возникает из-за разброса во времени доставки VoIP-пакетов, которые по умолчанию должны приходить один за другим непрерывным потоком.

Задержки сигнала возникали с момента появления VoIP-телефонии. При трафике через Интернет невозможно гарантировать мгновенную доставку голоса собеседнику. На пути трафика обязательно возникает узкое место, где образуются пробки из информационных пакетов (в Интернете тоже бывают пробки, как и в любом крупном городе). Отличие только в том, что в Интернете их устранить легче, чем на автомобильных дорогах – каналы постоянно расширяются, и на них устанавливается более скоростное оборудование.

В 1995 г. каналы связи, оборудование для коммутации и сетевые настройки были настолько слабыми, что задержки сигнала при VoIP-связи составляли 400-4000 миллисекунд, то есть 0,4–4 секунды. На сегодня ситуация улучшилась, но задержки до сих пор имеют место. Крупнейшие провайдеры VoIP-телефонии декларируют максимальный уровень задержки в 150 миллисекунд и стараются это обеспечить.

Реальный уровень задержки зависит от многих факторов: перегруженность Сети в данный момент, количество пользователей, расстояние между собеседниками, тип соединения и даже тип оборудования, через которое проходит трафик.

После прочтения раздела «Протоколы, кодеки, алгоритмы» вы поймете, что в мире VoIP до сих пор нет единых стандартов. Связисты в лице ITU (International Telecommunication Union – Международный Телекоммуникационный Союз) продвигают стандарт Н.323. Компьютерщики придумали открытый стандарт SIP и создают все новые сервисы на его основе. Бизнесмены идут своим путем, создавая нестандартные сервисы и пытаясь заработать на них. Например, создатели нестандартной программы Skype (а это шведские бизнесмены и эстонские программисты) заработали около двух миллиардов долларов. Их программа приобрела популярность, и бизнес удалось продать за огромные деньги. Эстонские программисты, впрочем, не получили своих миллионов, потому что трудились исключительно за зарплату.

Закрытые интернет-пейджеры с поддержкой VoIP выпускают крупнейшие интернет-корпорации – Yahoo! Google, MSN и AOL. Программу Skype также можно занести в этот список, потому что теперь она принадлежит богатейшей интернет-корпорации eBay. Каждое из этих приложений закрыто от других, но корпорации вкладывают миллионы долларов в развитие и продвижение именно своей программы. Это настоящая битва стандартов на фоне конкуренции между финансовыми гигантами.

К сожалению, приверженцы открытых стандартов не обладают такими огромными финансовыми ресурсами, поэтому VoIP-программы, работающие на открытых стандартах и совместимые друг с другом, такие как Gizmo или SIPphone, пока не получили широкого распространения. Однако многие эксперты считают, что будущее именно за ними.

Протоколы, кодеки, алгоритмы

Разберемся, каким образом работает интернет-телефония. Общая схема такова.

1. Голос переводится в цифровую форму (оцифровка) и сжимается (компрессия).

2. Цифровой поток разбивается на пакеты, которые отправляются по компьютерной сети в пункт назначения.

3. Система адресата получает пакеты с голосовым потоком, осуществляет их «сборку», после чего переводит информацию обратно из цифровой формы в аналоговую.

Расскажем подробнее о каждом из этих этапов.

Оцифровка аналогового сигнала означает, что колебания воздуха превращаются в ряд нулей и единиц. На первом этапе колебания воздуха ваш голос фиксируется мембраной микрофона. На втором этапе задействован обычно блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) звуковой карты компьютера.

Процесс оцифровки имеет следующие стадии.

1. Выборка.

2. Квантование сигнала.

3. Кодирование.

Самый известный стандарт кодирования звука называется PCM (Pulse Code Modulation – импульсно-кодовая модуляция), известный также как стандарт G.711. Он предполагает выборку 8000 образцов речи в секунду. Каждый из образцов имеет размер 8 бит, так что результатом работы PCM является цифровой поток 64 000 бит/с (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Запись голосового сигнала на компьютере после оцифровки

Одновременно с оцифровкой звука кодек PCM обеспечивает и эффективное сжатие цифрового сигнала. Основной принцип сжатия звука основан на том, что человеческое ухо не воспринимает большую часть звукового спектра. Кроме того, голос человека занимает лишь узкую полосу в диапазоне всех слышимых звуков.

Диапазон слышимых частот составляет примерно 200-20 000 Гц. Частоты человеческого голоса лежат в пределах 200-10 000 Гц, а типичные частоты телефонного сигнала – в диапазоне 300-3000 Гц.

Только за счет эффективной выборки частот уже можно сжать сигнал в несколько раз. Применяются и другие, более сложные методы компрессии. Как уже было сказано, кодек PCM обеспечивает цифровой поток 64 000 бит/с. Существуют и другие стандарты оцифровки звукового сигнала. Вот некоторые из кодеков, которые входят в базовый набор Н.323 (рис. 1.2):

• G.711 (PCM) – 64 Кбит/с;

• G.721 (ADPCM) – 32 Кбит/с;

• G.723 (ADPCM) – 24 Кбит/с;

• G.726 (ADPCM) – 16 Кбит/с;

• G.728 (LD-CELP) – 16 Кбит/с;

• G.729 (CS-ACELP) – 8 Кбит/с.

Рис. 1.2. Архитектура Н.323 и основные стандарты, входящие в этот набор

Набор стандартов Н.323 используется в некоторых программах для интернет-телефонии, таких как NetMeeting и Ekiga. Однако сегодня Н.323 не является единственным общепризнанным стандартом, хотя и рекомендован к использованию ITU.

Существует еще стандарт SIP (о нем будет рассказано позже), а также различные кодеки и коммерческие протоколы для передачи трафика, которые не являются признанными стандартами. Сегодня в мире насчитывается более 650 различных VoIP-сервисов, зачастую несовместимых между собой. Самый известный – это Skype. Существуют национальные VoIP-сервисы, например в России.

Закрытые протоколы Skype – это нестандартные протоколы связи и кодеки. Несмотря на это, сервису удалось добиться популярности. По оценкам экспертов, пользователи Skype составляют не менее 20 % всей аудитории пользователей сервисов VoIP в мире. На данный момент это самая популярная в мире VoIP-программа.

Транспортировка цифрового трафика через Интернет осуществляется с помощью TCP/IP – набора технологий и прикладных программ, связанных с передачей данных через Интернет. Это протоколы TCP и IP, вспомогательные протоколы DNS (Domen Name System – система доменных имен), UDP (User Datagram Protocol – протокол пользовательских датаграмм), ARP(Address Resolution Protocol – протокол разрешения адресов) и многие другие. Сегодня TCP/IP – это целое семейство технологий, но на заре Интернета это были только два протокола – TCP и IP.

TCP и IP – это два базовых протокола Сети, которые были изобретены более 25 лет назад. Их функция заключается в объединении миллионов разнородных компьютерных систем, разбросанных по всему миру, в единую сеть, которая и называется Интернет.

Информация в Интернете, как уже говорилось ранее, перемещается в виде пакетов. Протокол IP обеспечивает адресацию сетевых пакетов. С помощью этого протокола прокладывается маршрут среди миллионов компьютеров, играющих роль шлюзов. Каждый из этих компьютеров работает как звено в цепи, получая пакеты от одного соседа и передавая их другому.

Протокол TCP обеспечивает установку надежного соединения между двумя компьютерами. С его помощью контролируется оптимальный размер пакетов передаваемых данных, а также осуществляется, например, повторная посылка пакета в случае сбоя. С помощью протокола TCP передается основная часть всего трафика в Интернете, кроме голосового.

Для голосового трафика вместо TCP используется протокол UDP. Он же используется для организации видеоконференций в Сети. Интернет-телефония не является приложением TCP/IP, но принято говорить именно так, потому что сам протокол UDP всегда рассматривается как часть TCP/IP.

Главное различие между транспортировкой в Интернете обычной информации (тексты, веб-страницы) и голосовым трафиком – это использование разных транспортных протоколов. В первом случае используется TCP, во втором – UDP, который наряду с IP-протоколом является базовым для транспортировки голосового трафика. Поверх UDP работают еще три специальных протокола:

• NTP (Network Time Protocol – протокол сетевого времени) – отвечает за синхронизацию времени на компьютерах адресата и получателя, чтобы передавать голосовые пакеты в правильной последовательности и в заданное время. Это важно для качества связи;

• RTP (Real-Time Transport Protocol – транспортный протокол реального времени) – это транспортный протокол реального времени, предназначенный для передачи через Интернет мультимедийных данных, в том числе аудио и видео. RTP выполняет такие функции, как идентификация типа полезной нагрузки, нумерация последовательности пакетов и присвоение временных меток. RTP был разработан для многоадресного вещания, но он подходит и для организации сессий типа «точка – точка», то есть для VoIP-телефонии (подробнее об этом протоколе можно прочитать по адресу http://www.compdoc.ru/network/internet/videopotoki);

• RTCP (Real-Time Transport Control Protocol – протокол управления передачей в реальном времени) – это протокол управления передачей, который работает в паре с RTP и помогает следить за качеством передаваемого сигнала, уровнем перегрузки канала связи, а также утерей пакетов.

Все три протокола службы UDP работают вместе и гарантируют транспортировку VoIP-пакетов точно по адресу в заданное время (чтобы задержки почти не были уловимы на слух) с максимально возможным качеством.

При передаче голосового трафика через Интернет пакеты VoIP помещаются внутрь пакетов RTP, а те, в свою очередь, – в пакеты UDP-IP.

Отдельно отметим протокол SIP, который сейчас является одной из самых современных и популярных технологий для реализации VoIP-сервисов. Он обеспечивает не только передачу VoIP, но и передачу видео, мгновенных сообщений, информации в онлайновых играх и внутри виртуальной реальности. Это универсальная технология.

Набор SIP включает в себя большое количество различных спецификаций, которые приближают VoIP к традиционной телефонной связи по качеству и надежности. Эти спецификации также добавляют новые функции VoIP. Например, если во время разговора поступает входящий вызов от другого абонента, то протокол SIP позволяет принять его в разговор (устроить трехстороннюю связь), либо отклонить вызов, либо поставить его на удержание. При помощи SIP пользователь также может изменить характеристики звонка прямо во время сеанса связи. Например, если сеанс связи был инициирован как «только голосовой», то в процессе можно подключить и функцию передачи видео. Это очень удобно также, если к разговору подключается, скажем, третий участник и хочет передать файл.

Протокол SIP предусматривает передачу данных в пиринговой сети (от англ. peer-to-peer, P2P – равный с равным). Участники такой сети автоматически устанавливают между собой прямые соединения и обеспечивают передачу трафика от одного абонента к другому. Работа SIP-приложений осуществляется через специальные прокси-серверы (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Передача данных по протоколу SIP осуществляется через специальные прокси-серверы

В данный момент стандарт SIP поддерживают многие популярные VoIP-программы, в том числе Microsoft Windows Messenger, Apple iChat AV, OpenWengo, Gizmo и др.

Глава 2
Аппаратное обеспечение

Популярность услуг IP-телефонии растет с каждым днем – появляются новые операторы, услуги и программы для общения через Интернет. Производители аппаратных средств не отстают – спрос рождает предложение. На рынке высоких технологий сегодня представлены телефоны, подключающиеся к USB-порту компьютера, и аппараты, которые могут подключаться к сети напрямую. Существует также высокотехнологичная аппаратура, которая обеспечивает целый спектр услуг – голосовые конференции, видеоканал, передачу данных и т. д. Выбор настолько богат, что пользователь может просто растеряться.

Эта глава поможет вам сориентироваться во всем многообразии средств связи для VoIP-телефонии. Вы узнаете, какой минимальный набор оборудования нужен для общения через Интернет и какие существуют альтернативы для обеспечения большей функциональности. Прочитав эту главу, вы будете ясно представлять, что нужно приобрести и для чего.

Звуковая карта, микрофон и наушники

Звуковая карта, микрофон и наушники – это минимальный набор для голосового общения через Интернет. В данном разделе будет описано это оборудование, различия между моделями, а также способы подключения устройств к компьютеру.

Звуковые карты являются незаменимой частью современного компьютера. Они служат для преобразования звука в цифровой сигнал или сигнала в звук. Практически все современные системные (материнские) платы имеют встроенную звуковую карту, обеспечивающую достойные звуковые параметры.

Выходы звуковой платы находятся на задней панели компьютера (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Выходы звуковой платы (выделены овалом)

Некоторые современные материнские платы оснащены многоканальными звуковыми картами, имеющими не три, а шесть выходов (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Выходы многоканальной звуковой платы (выделены овалом)

Многих пользователей не устраивают возможности встроенных карт обработки звука, поэтому они устанавливают звуковые платы, приобретенные отдельно (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Отдельная звуковая карта

Теперь вы знаете основные виды звуковых карт и найдете нужные выходы. Разберемся, за что отвечает каждый выход. Выходы различаются по цветам, так что найти нужный нетрудно, к тому же возле каждого выхода находится значок, информирующий о предназначении канала.

Например, чтобы подключить микрофон, найдите выход со значком микрофона, обычно он розового цвета. Наушники либо колонки подключаются к линейному выходу, он обычно зеленый. Более подробную информацию можно найти в соответствующей документации. Будем считать, что звуковая карта у вас есть. При определенных условиях можно разговаривать без звуковой карты, но об этом позже.

Чтобы слышать собеседника, вам необходимо устройство воспроизведения голоса. Стандартные настольные колонки подойдут, но лучшим решением будет использование наушников. Это дает сразу несколько преимуществ: вы избавляете себя от постороннего шума, что позволит сосредоточиться на разговоре, а также избавляете окружающих от необходимости слушать вашего собеседника.

Можно использовать любые наушники, например от плеера CD или Flash-MP3, но если вы хотите полностью изолироваться от шума, лучше использовать наушники закрытого типа (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Наушники закрытого типа

Качество наушников определяет качество звука, но для общения подойдут практически любые, так как человеческий голос затрагивает ограниченный диапазон частот, который хорошо воспроизводят даже недорогие модели.

Для общения с собеседником вам понадобится микрофон для передачи собственного голоса. Подойдет практически любой, но для удобства лучше использовать специальные компьютерные микрофоны, оснащенные удобной подставкой, которая позволяет регулировать высоту и угол наклона (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Компьютерный микрофон с подставкой

Существуют микрофоны, крепящиеся на одежду, или с оголовьем – их не нужно будет переставлять, если вы повернетесь. Подберите себе оптимальный вариант.

Использование наушников (колонок) и микрофона в отдельности имеет свои преимущества, но в большинстве случаев удобнее использовать совмещенные устройства – гарнитуры. Внешне они напоминают наушники, к которым приделан микрофон (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Аналоговая гарнитура

На конце провода находятся два штекера. Один из них вставляется в разъем для микрофона, другой – в разъем для наушников. Получается удобное устройство для переговоров.

В некоторых случаях во время разговора с собеседником вам может понадобиться общаться и с окружающими, тогда удобнее использовать гарнитуру с одним наушником (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Гарнитура с одним наушником

Использование такого устройства дает возможность одновременно слышать и собеседника по IP-телефонии, и окружающих людей.

Обратите внимание, что рассмотренная аппаратура имеет аналоговый интерфейс, то есть подключаются к звуковой карте. Существуют также цифровые устройства, позволяющие обходиться без звуковой карты (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Цифровая гарнитура

Такая гарнитура подключается через интерфейс USB без необходимости использовать звуковую карту. Определите сами, какое устройство вам подходит больше.

При использовании на компьютере одновременно гарнитуры и аудио-колонок вы наверняка сталкивались с проблемой переключения сигнала между этими устройствами. Переключатель, разработанный фирмой Plantronics, решает проблему. PC Headset Speaker Switch – это компактное и стильное устройство, которое располагается в любом удобном месте и переключает аудиосигнал с гарнитуры на колонки и обратно одним нажатием клавиши.

Переключатель подсоединяется к разъему звуковой карты компьютера, не требует предварительных настроек и используется со звуковыми картами любых производителей.

IP-телефоны

Для ведения беседы через Интернет достаточно наушников и микрофона, но с развитием IP-телефонии появились более функциональные устройства. Многие производители стали выпускать аппараты, получившие общее название IP-телефоны. Внешне они напоминают обычные стационарные или мобильные телефоны, так что пользоваться ими просто. При частом пользовании услугами IP-телефонии приобретение подобного телефона вполне оправданно.

Все устройства, предназначенные для использования в IP-телефонии, можно разделить на две группы: те, которые подключаются к компьютеру, и те, которые подсоединяются непосредственно к телефонной сети. телефоны также различаются по своим функциональным возможностям: одни из них могут только передавать голос, другие же способны проводить целые видеоконференции.

В данном разделе будет описана первая группа – устройства, подключающиеся к компьютеру посредством интерфейса USB, который есть на всех современных компьютерах. Преимуществом подобных устройств является простота в подключении и использовании. Большинство таких телефонов являются «клонами» мобильных или стационарных – например USB-телефон @Phone EX-B (рис. 2.9).

Рис. 2.9. USB-телефон @Phone EX-B

Аппарат, изображенный на фото, практически идентичен мобильному телефону (похож на ранние модели Nokia), что делает его использование простым и удобным. На телефоне расположены цифровые клавиши, позволяющие набирать номер телефона без использования клавиатуры, а также клавиши приема и отмены вызовов. Миниатюрные размеры (120 х 50 х 26 мм) позволяют взять его с собой в поездку и при наличии номера и ноутбука пользоваться услугами IP-телефонии из любой точки мира.

Еще одна модель USB-телефона называется Orange Phone. Этот аппарат обладает оригинальным дизайном, что делает его не только полезным, но еще и внешне привлекательным для пользователей. На корпусе телефона расположена цифровая клавиатура, с помощью которой можно набрать номер нужного абонента. Благодаря цифровой обработке сигнала достигается высокое качество голоса.

Следующего представителя USB-телефонов можно отнести к потомкам стационарных устройств – он полностью повторяет дизайн современных стационарных телефонов (рис. 2.10).

Рис. 2.10. USB-телефон P4K

Модель P4K также подключается к интерфейсу USB, но, в отличие от описанных выше моделей, обладает большими возможностями. Например, встроенный спикерфон позволяет вести разговор без поднятия трубки. Телефон также обладает функцией АОН для звонков из сети Skype и создает списки Skype-абонентов. Модель P4K идеально подходит для звонков в сети Skype, но может успешно использоваться и в любых других сетях.

USB-телефоны являются прекрасной альтернативой наушникам и микрофону. Используя такой телефон, вы получаете клавиатуру для набора номера, цифровое устройство обработки звука, а также дополнительные возможности, которых не обеспечивают обычные гарнитуры.