Серия «Основы протокола SIP»

Чтобы понять значимость VoLTE, нужно вернуться на шаг назад. В сетях 2G и 3G голос передавался по технологиям коммутации каналов (Circuit Switched — CS). Это означало выделение физического канала на все время разговора, как в старых телефонных сетях.

Проблемы старого CS-подхода:

· Неэффективное использование ресурсов

· Невозможность одновременной передачи голоса и данных

· Ограниченное качество звука (узкополосный кодек AMR-NB)

· Сложность внедрения новых услуг

С приходом 4G/LTE инженеры столкнулись с проблемой: в чисто пакетных сетях LTE не было места для старых CS-технологий. Первым «костылем» стала технология CS Fallback — когда для звонка телефон переключался обратно на 3G. Это приводило к задержкам до 3-4 секунд и обрыву интернета во время разговора.

---

VoLTE: Голос, который всегда с данными 📲➡️🎧

VoLTE (Voice over LTE) — это не просто «голос поверх LTE», а комплексное решение, построенное на архитектуре IMS (IP Multimedia Subsystem). По сути, это тот же VoIP, но с жесткими требованиями к качеству и надежности, как в обычной связи.

Ключевые преимущества VoLTE:

🎵 1. Качество звука HD Voice

· Используются широкополосные кодеки (AMR-WB, EVS).

· Диапазон частот 50-7000 Гц вместо жужжащих 300-3400 Гц в 2G/3G.

· Ощущение, будто собеседник находится в одной комнате с вами.

⚡ 2. Скорость установки вызова

· Время от набора до звонка сокращается до 0.5-2 секунд.

· Нет переключения между технологиями — мгновенное соединение.

🔋 3. Энергоэффективность

· Плавный переход между LTE и 3G при ухудшении покрытия.

· Экономия батареи до 40% по сравнению с CS Fallback.

🌐 4. Голос + данные одновременно

· Главный плюс для пользователя! Можно говорить по телефону и одновременно листать ленту или смотреть карту.

---

Техническая магия: как работает VoLTE? 🧙‍♂️

В основе VoLTE лежит триада протоколов: прежде всего наш любимый протокол SIP (сигнализация), SDP (описание сессии) и RTP (передача голоса). Упрощенно процесс установки звонка выглядит так:

1. Предварительная регистрация телефона в IMS-ядре оператора.

2. Приглашение к разговору (SIP INVITE). Вот как выглядит упрощенное сообщение:

INVITE sip:+79161234567@operator.com SIP/2.0

From: <sip:+79059876543@operator.com>

To: <sip:+79161234567@operator.com>

P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRAN-TDD

3. Согласование кодеков по SDP — устройства договариваются, в каком формате лучше передавать голос.

4. Сеть выделяет «зеленый коридор» — специальный канал с наивысшим приоритетом (QCI=1) для голосовых пакетов.

5. Начало разговора — пакеты с голосом летят по выделенному IP каналу.

---

Кодеки: сердце HD-голоса ❤️

Именно от кодека зависит, как будет звучать ваш голос.

· AMR-WB: Стандарт для HD Voice. Частоты 50-7000 Гц. Качество «как в студии».

· EVS (Enhanced Voice Services): Сверхширокополосный звук (до 20 000 Гц!). Устойчив к помехам, идеален для музыки и сложных звуков. Качество «прозрачное, неотличимое от живого».

---

VoNR: Голос в эпоху 5G 🚀

С переходом к 5G технология эволюционирует в VoNR (Voice over New Radio). Радио новое (New Radio) и пакетная часть новая (5GC для SA), но принципы построения телефонной части те же, а именно - используется IMS с SIP протоколом, хотя и с улучшениями:

· Сверхнизкие задержки — 5-10 мс вместо 20-40 мс в LTE.

· Network Slicing — оператор может создать выделенный защищенный «срез» сети специально для голосовой связи.

· Еще более четкий голос и плавные переходы между вышками.

---

Что все это значит лично для вас? 🙋‍♂️

· Сценарий 1: Вы говорите по телефону и одновременно ищете адрес в Яндекс.Картах. VoLTE без переключения на 3G или даже 2G с потерей доступа к интернету 🙈

· Сценарий 2: Вы звоните, и трубка начинает звонить у собеседника меньше чем через секунду. VoLTE/VoNR.

· Сценарий 3: Вам кажется, что голос собеседника звучит нереально четко, будто он рядом. HD-кодек.

Как проверить, что вы используете VoLTE?

· На Android: Настройки → О телефоне → Статус SIM → Тип службы голоса.

· На iPhone: Настройки → Сотовая связь → Параметры данных → Включить LTE → «Голос и данные».

· Во время вызова: ищите иконку HD или VoLTE в строке статуса.

---

Заключение: Невидимая, но важная революция

VoLTE и VoNR — это не просто технологические обновления, а фундаментальное преобразование мобильной связи. Они превратили голос из отдельной услуги в неотъемлемую часть IP-инфраструктуры, открыв путь для новых сервисов и фантастического качества звука.

Следующие несколько лет мы увидим полный переход на VoNR в 5G-сетях, где голосовая связь станет еще более качественной, надежной и интегрированной со всем, что нас окружает.

---

P.S. Интересно, замечали ли вы разницу в качестве между обычным и HD-звонком? Делитесь в комментариях! 👇

SIP был разработан рабочей группой IETF MMUSIC и впервые стандартизирован в RFC 2543 в 1999 году, с последующей основной версией RFC 3261 в 2002. Изначально он создавался как простой способ установления мультимедийных сессий в интернете — для интернет звонков, видеоконференций и мгновенных сообщений. Его архитектура наследовала принципы HTTP — текстовые сообщения, коды ответов, методы запросов — что делало его понятным и легко реализуемым.

Однако настоящий прорыв произошел, когда индустрия телекоммуникаций осознала кризис устаревших TDM-сетей (Time-Division Multiplexing). TDM, технология коммутации каналов, доминировавшая десятилетиями, имела фундаментальные ограничения:

· Жёсткая привязка абонента к месту

· Неэффективное использование полосы пропускания

· Сложность масштабирования

· Высокая стоимость оборудования

Каждый разговор требовал выделенного 64 кбит/с канала, даже когда обе стороны молчали.

SIP предложил радикально иной подход — пакетную коммутацию, где голос превращается в обычные данные, передаваемые по IP-сетям. Это позволило:

· Разделить сигнализацию (управление вызовом) и медиапоток (непосредственно голос/видео)

· Обеспечить настоящую мобильность — пользователь может перемещаться между сетями, сохраняя свой идентификатор

· Существенно снизить стоимость инфраструктуры за счёт использования стандартного серверного оборудования

· Легко внедрять новые услуги через программные приложения

---

Архитектурная элегантность: как работает SIP

Красота SIP заключается в его относительной простоте. Рассмотрим базовый сценарий установления вызова между двумя абонентами:

1. INVITE — вызывающий абонент отправляет приглашение на сеанс связи, содержащее описание медиапараметров в SDP (кодеки, порты)

2. 100 Trying — промежуточный сервер подтверждает получение запроса

3. 180 Ringing — вызываемый абонент сигнализирует о состоянии «вызов осуществляется»

4. 200 OK — вызываемый абонент принимает вызов, отправляя свои медиапараметры

5. ACK — вызывающий подтверждает установление сеанса (получение финального ответа)

6. RTP/RTCP — начинается непосредственная передача голосового трафика

7. BYE — любая из сторон завершает вызов

8. 200 OK — подтверждение завершения

Вся эта последовательность представляет собой текстовые сообщения, которые легко анализировать и отлаживать.

Ключевые элементы архитектуры SIP:

· User Agent (UA) — конечное устройство (телефон, софтфон)

· Proxy Server — маршрутизатор запросов, может быть stateful или stateless

· Registrar Server — хранит информацию о текущем местоположении пользователей

· Redirect Server — предоставляет альтернативные адреса для маршрутизации

P.S. Есть еще B2BUA - об этом можно узнать на курсе про SIP

---

SIP в эпоху 5G и IMS: от VoIP к универсальным коммуникациям

Настоящее величие SIP раскрылось с появлением архитектуры IMS (IP Multimedia Subsystem), стандартизированной 3GPP. IMS стала фундаментом для всех услуг связи в сетях 4G/LTE и 5G, а SIP — её сердцем.

Когда вы совершаете обычный голосовой вызов в сети LTE (VoLTE), вы используете тот же протокол SIP, что и в корпоративной IP-АТС. Однако в контексте IMS SIP обогащается дополнительными заголовками и возможностями:

· P-Asserted-Identity — гарантированная идентификация вызывающего

· P-Access-Network-Info — информация о сети доступа

SIP стал основным протоколом не только для голоса, но и для:

· Видео (ViLTE)

· Обмена сообщениями (RCS)

· Услуг «New Calling» — передача файлов, видео и изображений во время разговора.

---

Почему SIP не сдаёт позиции?

В эпоху WebRTC и специализированных протоколов может показаться странным доминирование «устаревшего» SIP. Однако у этого есть веские причины:

1. Интероперабельность — SIP обеспечивает совместимость между оборудованием сотен вендоров.

2. Масштабируемость — от маленькой офисной АТС до национальных операторов связи.

3. Гибкость — возможность расширения через новые методы и заголовки в тексте

4. Экосистема — огромное количество готовых решений, устройств и экспертизы.

---

Заключение: SIP как цифровая ДНК современной связи

SIP — это не просто протокол, это философия построения коммуникаций. Его текстовый формат делает его прозрачным и понятным, а архитектурная гибкость позволяет адаптироваться к требованиям, которые его создатели не могли даже представить — от IoT-устройств до метавселенных.

Понимание SIP перестало быть уделом узких специалистов по телефонии — сегодня это обязательный навык для:

· Инженеров в области сетевых технологий

· Разработчиков коммуникационных сервисов

· Архитекторов облачных решений связи

Этот протокол продолжает эволюционировать, обрастая новыми расширениями и находя применение в самых современных телеком-системах.

Хотите не просто знать, как работает SIP, а понимать его роль в современных сетях? В моем курсе «Основы протокола SIP» мы не только разбираем теорию, но и показываем, как SIP интегрирован в актуальные технологические стеки — от классической телефонии до перспективных архитектур 5G и IMS. Присоединяйтесь, чтобы говорить на одном языке с современными телеком-системами!

by Konstantin Savin