Dtmf в рации что это
Ликбез о радиосвязи
-Зачем они нужны?
-диапазоны частот. Что это такое и какой выбрать?
-субтоны, почему они не “подканалы”;
-дальность радиосвязи (мощность, антенна и рельеф);
-энергопотребление и вес. Важная для туристов тема;
-аксессуары. гарнитуры и ларингофоны;
-как общаться.
Раньше все ходили без них, но рации добавляют чрезвычайно много удобства и безопасности в ваших приключениях. Например:
Теперь ближе к делу.
Про частоты.
Немного физики. Совсем чуть-чуть.
Все же видели волны? Для тех, кто не видел, вот они: 
А вот собственно физика. То, как часто волнуются волны измеряют в Герцах (Гц). 
Всё! Вся физика!
С дальнейшим выбором количества герц нам помогает наше государство (Россия), где разрешены для всеобщего безлицензионного использования следующие диапазоны:
Другими диапазонами пользоваться нельзя. Они для самолетов, моряков, полиции и т.д. Там за хулиганство будут наказывать, ибо вы будете реально мешать (например, по незнанию балаболя на частоте 16 морского канала, который служит для подачи сигнала SOS).
Физика, показанная выше, говорит нам, что CB будет лучше работать в условиях пересеченной местности, но:
-рации в этом диапазоне большие, в карман не положишь, требуют много напряжения для работы, тяжелые.
Рация CB слева и рация LPD справа
-мало моделей и они дорогие. Мне известна продукция фирмы КБ Беркут (на фото выше слева), качество сборки которой оставляет желать лучшего, и, найденная на просторах интернета, модель Алан 42, которая выглядит адекватной, но дорогая.
Рации СВ диапазона получили распространение у водителей-дальнобойщиков, для которых вес и питание не являются лимитирующими факторами. Туристам, альпинистам и прочим outdoor’щикам подавай что поменьше.
Рации диапазонов LPD и PMR как раз компактные, дешевые (утопить не так жалко) и моделей куча на вкус и цвет. В основном о них и будем вести дальнейший разговор.
Разницы между ними особой нет. Только LPD запрещен в половине стран Европы, поэтому, собираясь кататься куда-нибудь в Швейцарию, возьмите PMR, а рядом во Франции или Германии уже можно пользоваться LPD.
Вот двухдиапазонная рация, настроенная на прием одновременно частоты в LPD диапазоне (верхняя строчка) и PMR (нижняя строчка) 
И сделали рации, в которых можно выставить только номер канала, в них даже нет клавиатуры или ручек, чтобы выставлять произвольную частоту.
Теперь достаточно сказать просто “Вася, переходи на одиннадцатый”. Если у Васи вот такая канальная рация, то ему даже не надо знать, о том, что такое LPD, какие у него частоты и прочую лабуду. Даже о том, что у него именно LPD, ему знать, как правило, не надо. Надо просто выбрать цифру 11 на экранчике. 
Канальная рация фирмы Midland LPD диапазона с выбранным 11 каналом
Обычно на таких канальных рациях канал выбирается двумя кнопочками со стрелками, путем “пролистывания” цифр по кругу.
Важный момент: обратите внимание, каналы LPD и PMR не пересекаются друг с другом! Если у одного человека канальная рация LPD, а у другого канальная PMR, то они не смогут связаться!
Кто хочет иметь возможность общаться во всех диапазонах, купите себе канальную рацию с LPD и PMR (например, Midland GXT-850) или частотную рацию. Например у меня частотная Baofeng UV-5R, что на фотографии выше, она еще и в двухметровый диапазон может залазить. В этой рации есть два режима (переключаются рыжей кнопкой сверху).
1. Частотный режим. В нем я на клавиатуре рации набираю цифры той частоты в которой я собираюсь работать. Как в телефоне номер. 
В верхней строке рации слева (частотной) набрана частота 2 канала LPD, который выбран на рации справа (канальной). Теперь по этим двум рациям можно общаться друг с другом.
2.Режим выбора предзаписанных каналов. В этой рации есть 128 ячеек памяти в каждую из которых я могу записать с компьютера с помощью специального проводка свои частоты и дать им своё имя. Во-первых это полезно тогда, когда я хочу связаться с канальной рацией какого-то диапазона, но не помню наизусть тот страшный длинный номер частоты. Я запишу в рацию традиционную сетку LPD и PMR и при необходимости выберу нужный канал. Во-вторых ведь никто не осудит меня, если я вдруг захочу общаться со своими друзьями не в общепринятом канале, а на частоте между каналами например, и мне лень каждый раз ее вводить руками. Я могу записать её в рацию и дать имя “DRUH 1” например. Или в моей тусовке принято общаться на канале с определенным субтоном (что это такое пойдет ниже), я тоже это могу записать с компьютера, а потом выбирать стрелочками как на удобной и простой канальной рации.
Есть даже рации вообще без экранчиков. 
Туда каналы заливаются только через провод с компьютера и выбираются на ней отдельным тумблером. Такие рации самые дешевые, но перенастроить их в поле уже не выйдет, а чтобы сконтачиться с владельцем иной настраиваемой рации (хоть канальной, хоть частотной) надо помнить наизусть, что туда внутрь ее электронной памяти записано. Тогда человек с настраиваемой рацией получит шанс с вами законектиться.
Субтоны
(неправильное название: “подканалы”, “допканалы”) Что это такое и зачем нужны?
Если каналы придумали, чтобы было удобнее сконектиться с кем-то, то субтоны придумали, чтобы от этого кого-то отконектиться 🙂
Каждый, включавший рацию, всякий раз слышал строителей, таксистов, охранников магазинов, при этом слышать он их не хотел. Для таких случаев и придумали субтоны.
Включив один из аналоговых (CTCSS) или цифровых (DCS) субтонов (кодов, как их еще называют), вы перестанете слышать всех остальных у кого не включен тот же набор: канал+субтон.
Например у моей рации Midland GXT 1050 (канальная LPD) 38 аналоговых и 104 цифровых субтона. Если я использую один из каналов LPD, вероятность того, что в выбранном мною канале уже кто-то общается равна 1/69, а если я включу один из аналоговых субтонов, то такая вероятность будет 1/2622. Кажется я буду в тишине 🙂 А еще с субтоном хаотичные “ПШШШ” практически исчезают. 
Второй канал LPD и пятый аналоговый субтон на рации Midland
С субтонами есть такая проблема, что если частоты каналов приняли одинаково во всем мире, и все производители делают одинаковые каналы, то субтоны делает кто как хочет. Т.е. чтобы сконектить по субтонам рации одной модели надо лишь выставить на каждой одинаковое значение его, а чтобы сконектить разные модели надо поплясать с бубном. Мне приходится так плясать, так как у меня рации разных производителей. Модели мои очень популярные, и вопрос может часто возникнуть не только у меня: “Как же совместить субтоны разных производителей?” Вот встретитесь вы с кем-то в лесу.
Та же самая ерунда, что с аналоговыми, только производители еще и не договорились какой импульс считать нулем, а какой единицей (двоичная система понимаешь ли). В результате появились обозначения «n» («прямой») и «i» (инверсный). Это не два разных несовместимых мира. Для каждого прямого есть полностью совместимый инверсный. А некоторые, как тот же Midland, просто дали им порядковые номера (выглядеть это будет как на той же фотке «Midland c пятым аналоговым субтоном», только над номером субтона будет надпись не «CTCSS», а «DCS»).
Мощность радиостанции
Существует два заблуждения:
-PMR работает на более дальние дистанции, т.к. его максимальная разрешенная мощность в РФ в 100 раз больше LPD (10 мВт LPD и 0.5Вт PMR);
-чем мощнее радиостанция, тем круче.
То есть на самом деле мощность рации что LPD, что PMR одинакова. Как правило большинство моделей имеет мощность около 5 Вт.
Теперь про мощность рации вообще. Расстояние на котором слышно рацию пропорционально квадратному корню от мощности. Т.е. чтобы увеличить дальность в два раза, мощность надо увеличить в 4.
Пример: Рация 5 Вт (таких большинство) добивает в определенной местности, предположим, на 3 км. Такая же рация 8 Вт будет добивать всего на 3,7 км. А батарейку 8 Вт жрет сильно быстрее, чем 5 Вт. Стоят ли 700 метров этого? И вас с более мощной рацией слышать то будут чуть дальше, а вот вы остальных “неудачников” с маломощными рациями будете слышать также. Кстати, все равно рации в LPD и PMR диапазонах работают в зоне прямой видимости. За домами, изгибами рельефа все равно никто ничего не услышат, какая бы там мощность не была. Хотя в теории можно связаться с МКС, пролетающей у вас над головой.
Да и нужна ли вам вообще дальность? На практике, не часто. Из перечисленных мною вариантов использования радиосвязи дальность нужна только при радиальном выходе части группы либо при поисковых работах.
Энергопотребление
Актуальная тема для туристов и тех, кто долго работает с рациями вдали от розетки. Тут есть свои нюансы.
Сразу скажу, ответа на вопрос: «А на сколько аккума хватает?» Вам точного никто не даст. Все зависит от характера использования. На прием рация «ест» в разы меньше, чем на передачу. Вы больше любите слушать или говорить?
Носимые рации бывают работают от батареек/аккумуляторов АА/ААА (как моя рация Midland GXT 1050, работающая от любимых мною аккумуляторов АА) или от собственных аккумуляторов (как мой Baofeng UV-5R).
Казалось бы, для автономного похода надо брать Midland и всё тут. Но на самом деле, если задуматься, все чуточку сложнее.
Ниже я приведу расчеты для своих раций. Конечно, не обязательно, что у вас будет точно такой же выбор, но выводы будут интересные, и вы сможете по аналогии изучить свои варианты (хотя Baofeng UV-5R ОЧЕНЬ популярная рация, да и среди канальных часто вижу свой Midland или чуть более младшие модели, не очень отличающиеся от него). Тут реально есть, над чем подумать.
Вес снаряженной рации Midland 277 грамм, вес Baofeng UV-5R 212 грамм или 221 с увеличенной антенной.
Вес 1 аккума IKEA (2450 mAh) или Eneloop pro (2500 mAh) 31 грамм. В рации Midland их надо 4 штуки, т.е. комплект весит 124 грамма.
Вес 1 стандартного аккума Баофенга UV-5R 79 грамм.
Т.е. брать аккумы к Баофенгу легче. Но…
Рация Baofeng UV-5r и расширенный аккумулятор или батарейный блок АА
Открытый батарейный блок для АА
Табличка весов аккумов Baofeng UV-5r. В батблоки вставлялись аккумы IKEA LADDA, но вы можете вставить что захотите.
Предположим, я ухожу жить в тайгу, в поход 6 кс, в общем на очень долгое время вне цивилизации, и беру с собой рации, рассчитывая заряжать их.
В случае Midland я достаю из него 4 элемента АА и подсоединяю их к ROBITON MobileCharger, который может заряжать 4 АА/ААА сразу.
А если я беру Baofeng UV-5R?
Вариант 1. Я беру к нему батарейный блок. Не важно для АА или для ААА формата.
И в том и в другом 6 элементов питания. Тут мне точно придется использовать минимум два выхода USB. Один для ROBITON MobileCharger и 4х аккумов, другой например для «ляшугки» ROBITON SmartCharger Traveller для еще двух. (и то и то я ношу в своём походном комплекте электроники) А если первое устройство будет занято, то тогда я смогу зарядить с помощью двух “лягушек” только ⅔ рации. Печально.
Вариант 2. Я беру Baofeng UV-5R со стандартным аккумулятором. И такой аккумулятор я могу заряжать одной лягушкой ROBITON SmartCharger Traveller, но что дико не удобно (аккумы баофенга там плохо держатся). Так что я возьму стакан для зарядки аккума баофенга от USB. 
Зарядник от USB слева, справа зарядник идущий в стандартном наборе при покупке.
Вот такая математика. Мораль вышеизложенного: Выбирайте рацию исходя из ваших задач, условий и имеющегося снаряжения.
Полезные приблуды
Подсумки. В теории сохраняют рации жизнь и не дают потеряться. Хотя и в нагрудном кармане курток прекрасно она себя чувствует. Удобно держать рацию на лямке рюкзака, может вам туда и подсумок прилепить захочется? В любом случае шнурок самостраховки с карабинчиком/петлей, возможно, вам покажется уместным.
Гермы. Влезают туда все видимые мною рации, кроме здоровых СB (27Мгц). Оттуда и слышно, и можно говорить. Шнурок регулируемый удобный.
Ларингофоны. В теории прикольно тем, что ветер не дует в микрофон. Эта штука снимает голос с шеи. Но надо научиться пользоваться и держать на нужном месте.
Тангенты. Не всегда выносная кнопочка PTT объединена с микрофоном (тогда это гарнитура). Такую удобно прикрепить на руль велосипеда.
Как использовать девайс-то?!
Из того, что надо знать для самого просто ведения переговоров вне зависимости от модели и всего на свете.
Что это было? ”Да, развязывай” или “Не развязывай”?
Дабы понять собеседнику, что вы окончили передачу информации, и сейчас ваша рация перейдет в режим приема (вы отпустите тангенту), в конце фразы принято говорить “Прием”
— У нас все хорошо, как приняли? Прием.
— Понял, у вас все хорошо, отбой. конец связи.
В начале сеанса связи хорошо бы убедиться, что собеседник вас слышит и, если вас более двух в рабочей группе, сообщить ему кого и кто вызывает (сначала позывной того, кого хотят услышать, а потом свой).
— Петя, ответь Васе, как слышишь меня. Прием.
В этот момент Петя понимает, что из клапана его рюкзака раздается какой-то звук. Он вспоминает, что у него есть рация, что наверняка он пропустил сеанс связи. Петя начинает снимать рюкзак и выуживать оттуда рацию. Вася не выдерживает и повторяет.
— Петя, ответь Васе, как слышишь меня. Прием.
Dtmf в рации что это
Тональный набор, тональный сигнал (англ. Dual-Tone Multi-Frequency, DTMF) — двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера, а также для различных интерактивных систем, например голосового автоответа. По используемой полосе частот сигнал соответствует телефонии. Сигнал DTMF является суммой отрезков двух гармонических колебаний, частоты которых соответствуют номеру строки и столбцу цифры номеронабирателя обычного телефона. А попросту говоря, нажимая на цифры номеронабирателя, каждая кнопка издает звук разной тональности, по этому звуку на другом конце определяют, какая цифра нажата например когда предлагается «Нажмите кнопку 1, если вы хотите…, кнопку 2 если вы хотите…, для возврата в предыдущее меню нажмите 0»…
Нашла эта технология и применение в эхолинке. Можно дистанционно управлять линк-узлом, входить на другие узлы, конференции, индивидуальные линки и после сеанса связи выходить из них. DTMF сигнал управления может быть послан из эфира на локальный линк или через сеть интернет с удаленной станции (если эта функция разрешена системным администратором). При помощи DTMF команд можно соединиться с любой активной станций подключенной к системе эхолинк, разорвать соединения, активизировать или дезактивировать программу и.т.д.
DTMF Decoder: Эта опция содержит переключатели External, Internal, Disabled при помощи которых можно выбрать тип DTMF-декодера или отключить его.
External: Внешний аппаратный DTMF-декодер реализован в i-link интерфейсах конструкции WB2REM или VA3TO. Если используется именно такой тип интерфейса, можно выбрать эту функцию, если вы убедились в надежности аппаратного декодирования применительно к вашему управляющему трансиверу.
Подключение по номеру ноды осуществляется простым набором DTMF-команды.
Назначение¶
Модуль Распознавание (DSM-032) позволяет распознавать звуковые образы, DTMF- и высокочастотные метки в ретранслируемом сигнале для организации ретранслирующего вещания с автоматическим переключением на собственное вещание.
Распознавание образа¶
В автоматическом режиме модуль постоянно сканирует ретранслируемый сигнал с целью выявления в нем одного из ранее определенных образов звуковых сигналов. При обнаружении образа он вырабатывает команду переключения на собственное вещание (или возврата на ретрансляцию) для модуля Плеер ретрансляции 777. Образами, вызывающими переключение вещания, служат записанные ранее фрагменты ретранслируемого сигнала (обычно это джинглы, расположенные в начале и конце рекламного блока федеральной радиостанции).
Распознавание DTMF-меток¶
DTMF-метки — это стандартный способ управления ретранслирующими станциями из центра. DTMF-метка представляет собой комбинацию из двух частот слышимого диапазона. Каждая из частот может принимать 4 значения, таким образом, существует 16 различных DTMF-меток. При этом составляющие частоты подобраны так, чтобы с минимальными потерями передаваться в эфирном сигнале и безошибочно декодироваться. По принципу работы DTMF-метки аналогичны тональному набору в телефонии.
Логика коммутации по DTMF-метке аналогична логике коммутации по образу: при обнаружении заранее определенной метки вырабатывается команда для коммутатора на переключение к собственному вещанию или возврат к ретрансляции. Единственное существенное различие заключается в том, что DTMF-метка в ретранслируемом сигнале может присутствовать как в середине джингла, так и в любом другом его месте, при этом коммутация должна выполняться в конце. Поэтому для каждой DTMF-метки в настройках модуля задается задержка срабатывания.
Распознавание высокочастотных меток¶
Логика коммутации по высокочастотным меткам аналогична логике коммутации по звуковым образам и DTMF-меткам. Основное преимущество высокочастотных меток по сравнению с DTMF в том, что первые принадлежат диапазону, который обрезается стандартными FM-процессорами. Таким образом, высокочастотные метки, в отличие от DTMF, не слышны радиослушателям. Высокочастотные метки используются на радиостанциях, имеющих техническую возможность передавать в регионы сигнал частоты выше 15 КГц (соответственно регионы должны иметь техническую возможность принимать такой сигнал).
Интерфейс¶
В окне расположен список образов — DTMF-меток и звуковых образцов.
Примечание. Если ни в одном из столбцов не установлен флажок, то данный звуковой образец (или DTMF-метка) не будет участвовать в процессе распознавания.
Далее расположены кнопки:
В первом поле вводятся символы DTMF-метки (это могут быть не только цифры от 0 до 9 и буквы A, B, C, D, E, F, но и символы «*» и «#», которые интерпретируются, соответственно, как E и F.), во втором — задержка исполнения (в миллисекундах).
Ниже расположен пункт Порог распознавания, значения которого изменять не рекомендуется:
Справа расположена кнопка Настройка DTMF, которая открывает окно Настройки DTMF-декодера:
В данном окне производится настройка модуля распознавания. В этом окне настраивается:
Если порог слишком высокий, сигналы DTMF могут быть не обнаружены. Если порог слишком низкий, то программа начинает распознавать «ложные» DTMF. Поскольку в программе уровень считается по среднеквадратичному значению, это не то же самое, что уровень сигнала на сигналограмме (в идеале разница между ними — 3 дБ, на практике немного больше). Если задано, что DTMF-сигналы сделаны в противофазе, обрабатывается сигнал разности в двух каналах, то есть уровень полезного сигнала повышается примерно на 6 дБ. В итоге, если есть сигналограмма сигнала с DTMF, порог следует выставлять децибел на 6 дБ ниже уровня DTMF на сигналограмме.
Режим распознавания может работать:
Справа расположены пункты, которые не рекомендуется отключать (они включены по умолчанию):
Статистика распознавания DTMF и образов¶
В окне отображается информацию:
Все распознанные метки отображаются в окне статистики независимо от того, была ли на метку какая-нибудь реакция плеера.
Статистику можно очистить.
В случае распознавания метки в момент, когда окно открыто, статистика автоматически обновляется.
Особенности работы¶
Последняя обнаруженная последовательность DTMF также отображается на закладке Тестовые переменные окна Cообщения.
IP-телефония: от медных проводов до цифровой обработки сигнала
Если в один прекрасный день вам придется на скорую руку разобраться, что есть VoIP (voice over IP) и что значат все эти дикие аббревиатуры, надеюсь, эта методичка поможет. Сразу замечу, что вопросы конфигурирования дополнительных видов обслуживания телефонии (такие как перевод вызова, голосовая почта, конференц-связь и т.п.) здесь не рассматриваются.
1. Базовые понятия телефонии
В общем виде схема подключения локального абонента к телефонному провайдеру по обычной телефонной линии выглядит следующим образом:
На стороне провайдера (АТС) установлен телефонный модуль с портом FXS (Foreign eXchange Subscriber). Дома или в офисе установлен телефон или факс с портом FXO (Foreign eXchange Office) и модуль номеронабирателя.
По внешнему виду порты FXS и FXO никак не отличаются, это обычные 6-выводные RJ11-разъемы. Но с помощью вольтметра отличить их очень просто — на FXS-порте всегда будет какое-то напряжение: 48/60 В, когда трубка положена, или 6–15 В во время разговора. На FXO, если он не подключен к линии, напряжение всегда 0.
Для передачи данных по телефонной линии на стороне провайдера нужна дополнительная логика, которую можно реализовать на модуле SLIC (subscriber line interface circuit), а на стороне абонента — с помощью модуля DAA (Direct Access Arrangement).
Сейчас довольно популярны беспроводные DECT-телефоны (Digital European Cordless Telecommunications). По устройству они аналогичны обычным телефонным аппаратам: в них тоже есть FXO-порт и модуль номеронабирателя, но еще добавлен модуль беспроводной связи станции и трубки на частоте 1,9 ГГц.
Абоненты подключаются к PSTN-сети (Public Switched Telephone Network) — телефонной сети общего пользования, она же ТСОП, ТфОП. PSTN-сеть может быть организована с использованием разных технологий: ISDN, оптики, POTS, Ethernet. Частный случай PSTN, когда используется обычная аналоговая/медная линия — POTS (Plain Old Telephone Service) — простая старая телефонная система.
С развитием Интернета телефонная связь перешла на новый уровень. Стационарные телефонные аппараты все реже используются, в основном по служебным нуждам. DECT-телефоны немного удобнее, но ограничены периметром дома. GSM-телефоны еще удобнее, но ограничены пределами страны (роуминг — дело дорогое). А вот для IP-телефонов, они же cофтфоны (SoftPhone), никаких ограничений, кроме доступа к интернету, нет.
Skype — самый известный пример софтфона. Он может много чего, но имеет два важных недостатка: закрытая архитектура и прослушка известно какими органами. Из-за первого нет возможности создать свою телефонную микросеть. А из-за второго — не очень приятно, когда за вами подсматривают, особенно при личных и коммерческих разговорах.
К счастью есть открытые протоколы для создания своих коммуникационных сетей с плюшками — это SIP и H.323. Софтфонов на SIP-протоколе несколько больше чем на H.323, что можно объяснить его сравнительной простотой и гибкостью. Но иногда эта гибкость может вставлять большие палки в колёса. Оба протокола SIP и H.323 используют RTP-протокол для передачи медиаданных.
Рассмотрим базовые принципы протокола SIP, чтобы разобраться, как происходит соединения двух абонентов.
2. Описание связки SIP/SDP/RTP-протоколов
SIP (Session Initiation Protocol) — протокол установления сессии (не только телефонной) — это текстовый протокол поверх UDP. Также есть возможность использовать SIP поверх TCP, но это редкие случаи.
SDP (Session Description Protocol) — протокол согласования типа передаваемых данных (для звука и видео это кодеки и их форматы, для факсов — скорость передачи и коррекция ошибок) и адреса их назначения (IP и порт). Это также текстовый протокол. Параметры SDP передаются в теле SIP-пакетов.
RTP (Real-time Transport Protocol) — протокол передачи аудио/видеоданных. Это бинарный протокол поверх UDP.
Общая структура SIP-пакетов:
Вот пример двух SIP-пакетов для одной частой процедуры — установления вызова:
Слева изображено содержимое пакета SIP INVITE, справа — ответ на него — SIP 200 OK.
Основные поля выделены рамками:
SDP-сообщение состоит из строк, содержащих пары ПОЛЕ=ЗНАЧЕНИЕ. Из основных полей можно отметить:
RTP-пакеты содержат аудио/видеоданные, закодированные в определенном формате. Данный формат указывается в поле PT (payload type). Таблица соответствия значения данного поля конкретному формату приведена в https://en.wikipedia.org/wiki/RTP_audio_video_profile.
Также в RTP-пакетах указывается уникальный SSRC-идентификатор (определяет источник RTP-потока) и метка времени (timestamp, используется для равномерного проигрывания звука или видео).
Пример взаимодействия двух SIP-абонентов через SIP-сервер (Asterisk):
Как только запускается SIP-телефон, первым делом он регистрируется на удаленном сервере (SIP Registar), отправляет ему сообщение SIP REGISTER.
При вызове абонента отправляется сообщение SIP INVITE, в теле которого вложено SDP-сообщение, в котором указываются параметры передачи звука/видео (какие кодеки поддерживаются, на какой IP и порт отправлять звук и др.).
Когда удаленный абонент поднимает трубку, нам приходит сообщение SIP 200 OK также с параметрами SDP, только удаленного абонента. Используя отправленные и полученные SDP-параметры можно устанавливать RTP-сессию передачи звука/видео или T.38-сессию передачи факсов.
Если полученные параметры SDP нас не устроили, или промежуточный SIP-сервер решил не пропускать через себя RTP-трафик, то выполняется процедура повторного согласования SDP, так называемый REINVITE. Кстати, именно из-за этой процедуры у бесплатных SIP-прокси-серверов есть один недостаток — если оба абонента находятся в одной локальной сети, а прокси-сервер находится за NAT’ом, то после перенаправления RTP-трафика ни один из абонентов не будет слышать другого.
После окончания разговора, абонент положивший трубку, отправляет сообщение SIP BYE.
3. Передача информации о нажатых кнопках
Иногда после установления сессии, во время разговора, требуется доступ к дополнительным видам обслуживания (ДВО) — удержание вызова, перевод, голосовая почта и т.п. — которые реагируют на определенные сочетания нажатых кнопок.
Так, в обычной телефонной линии есть два способа набора номера:
Во время разговора импульсный способ неудобен для передачи нажатой кнопки. Так, на передачу «0» требуется приблизительно 1 секунда (10 импульсов по 100 мс: 60 мс — разрыв линии, 40 мс — замыкание линии) плюс 200 мс на паузу между цифрами. К тому же во время импульсного набора будут часто слышны характерные щелчки. Поэтому в обычной телефонии используется только тоновый режим доступа к ДВО.
В VoIP-телефонии информация о нажатых кнопках может передаваться тремя способами:
Передача DTMF внутри аудиоданных(Inband) имеет несколько недостатков — это накладные ресурсы при генерации/встраивании тонов и при их детектировании, ограничения некоторых кодеков, которые могут исказить DTMF-коды, и слабая надежность при передаче (если потеряется часть пакетов, то может произойти детектирование двойного нажатия одной и той же клавиши).
Главное различие между DTMF RFC2833 и SIP INFO: если на SIP-прокси-сервере включена возможность передачи RTP непосредственно между абонентами минуя сам сервер (например, canreinvite=yes в asterisk), то сервер не заметит RFC2833-пакеты, вследствие чего становятся недоступными сервисы ДВО. Передача SIP-пакетов всегда осуществляется через SIP-прокси-серверы, поэтому ДВО всегда будут работать.
4. Передача голоса и факсов
Как уже упоминалось, для передачи медиаданных используются RTP-протокол. В RTP-пакетах всегда указывается формат передаваемых данных (кодек).
Для передачи голоса существует много разнообразных кодеков, с разными соотношениями битрейт/качество/сложность, есть открытые и закрытые. В любом софтфоне обязательно есть поддержка G.711 alaw/ulaw-кодеков, их реализация очень простая, качество звука неплохое, но они требуют пропускной способности в 64 кбит/с. Например, G.729-кодек требует только 8 кбит/с, но очень сильно загружает процессор, к тому же он не бесплатный.
Для передачи факсов обычно используется либо G.711-кодек, либо T.38-протокол. Передача факсов по G.711-кодеку соответствует передаче факса по T.30-протоколу, как будто факс передается по обычной телефонной линии, но при этом аналоговый сигнал с линии оцифровывается по alaw/ulaw-закону. Это также называется передачей факса Inband T.30.
Факсы по T.30-протоколу выполняют согласование своих параметров: скорости передачи, размера дейтаграмм, тип коррекции ошибок. T.38-протокол базируется на протоколе T.30, но в отличие от Inband-передачи, происходит анализ генерируемых и принятых T.30-команд. Таким образом передаются не сырые данные, а распознанные команды управления факсом.
Для передачи команд T.38 используется UDPTL-протокол, это протокол на базе UDP, он используется только для T.38. Для передачи комманд T.38 можно ещё использовать протоколы TCP и RTP, но они используются гораздо реже.
Основные достоинства T.38 — снижение нагрузки на сеть и большая надежность по сравнению с Inband-передачей факса.
Процедура передачи факса в режиме T.38 выглядит следующим образом:
Передавать факсы по интернету желательно в T.38. Если же факс нужно передать внутри офиса или между объектами, имеющими стабильное соединение, то можно использовать передачу факса Inband T.30. При этом перед передачей факса обязательно должна быть отключена процедура эхоподавления, чтобы не вносить дополнительные искажения.
Очень подробно про передачу факсов написано в книге «Fax, Modem, and Text for IP Telephony», авторы — David Hanes и Gonzalo Salgueiro.
5. Цифровая обработка сигналов (ЦОС). Обеспечение качества звука в IP-телефонии, примеры тестирования
С протоколами установления сеанса разговора (SIP/SDP) и методе передачи звука по RTP-каналу мы разобрались. Остался один немаловажный вопрос — качество звука. С одной стороны, качество звука определяется выбранным кодеком. Но с другой, необходимы еще дополнительные процедуры DSP (ЦОС — цифровой обработки сигналов). Данные процедуры учитывают особенности работы VoIP-телефонии: не всегда используется качественная гарнитура, в интернете бывают пропадания пакетов, иногда пакеты приходят неравномерно, пропускная способность сети тоже не резиновая.
Основные процедуры, улучшающие качество звука:
VAD (Voice activity detector) — процедура определения фреймов, которые содержат голос (активный голосовой фрейм) или тишину (неактивный голосовой фрейм). Такое разделение позволяет заметно снизить загрузку сети, поскольку передача информации о тишине требует гораздо меньше данных (достаточно лишь передать уровень шума или вообще ничего не передавать).
Некоторые кодеки уже содержат внутри себя процедуры VAD (GSM, G.729), для других же (G.711, G.722, G.726) нужно их реализовывать.
Если VAD настроен на передачу информации об уровне шума, то передаются специальные SID-пакеты (Silence Insertion Descriptor) в 13м RTP-формате CN (Comfort Noise).
Стоит заметить, что SID-пакеты могут быть отброшены SIP-прокси-серверами, поэтому для проверки желательно настраивать передачу RTP-трафика мимо SIP-серверов.
CNG (сomfort noise generation) — процедура генерации комфортного шума на базе сведений из SID-пакетов. Таким образом, VAD и CNG работают в связке, но CNG-процедура гораздо менее востребована, поскольку заметить работу CNG-можно не всегда, особенно при малой громкости.
PLC (packet loss concealment) — процедура восстановления звукового потока при потере пакетов. Даже при 50% потере пакетов хороший алгоритм PLC позволяет добиться приемлемого качества речи. Искажения, конечно, будут, но слова разобрать можно.
Простейший способ эмуляции потери пакетов (в Linux) — воспользоваться утилитой tc из пакета iproute с модулем netem. Она выполняет шейпинг только исходящего трафика.
Пример запуска эмуляции сети с потерей 50% пакетов:
Jitter buffer — процедура избавления от jitter-эффекта, когда интервал между принятыми пакетами очень сильно меняется, и что в худшем случае ведет к неверному порядку принимаемых пакетов. Также данный эффект приводит к прерываниям речи. Для устранения jitter-эффекта необходимо на принимаемой стороне реализовать буфер пакетов с размером, достаточным для восстановления исходного порядка отправления пакетов с заданным интервалом.
Эмулировать jitter-эффект также можно с помощью утилиты tc (интервал между ожидаемым моментом прихода пакета и фактическим может достигать 500 мс):
LEC (Line Echo Canceller) — процедура устранения локального эха, когда удаленный абонент начинает слышать собственный голос. Ее суть заключается в том, чтобы вычесть из передаваемого сигнала принимаемый сигнал с некоторым коэффициентом.
Эхо может возникать по нескольким причинам:
Выяснить причину (акустическое или электрическое эхо) несложно: абоненту, на чьей стороне создается эхо, необходимо отключить микрофон. Если эхо все равно возникает — значит оно электрическое.
Более подробно о VoIP и процедурах ЦОС написано в книге VoIP Voice and Fax Signal Processing. Предпросмотр доступен на Google Books.
На этом поверхностный теоретический обзор VoIP завершен. Если интересно, то пример практической реализации мини-АТС на реальной аппаратной платформе можно будет рассмотреть в следующей статье.
[!?] Вопросы и комментарии приветствуются. На них будет отвечать автор статьи Дмитрий Валенто, инженер-программист дизайн-центра электроники Promwad.