09.06.2006. IP-телефония

IP-телефония
Итак, что же такое IP-телефония? IP-телефония – это технология, которая связывает воедино преимущества телефонии и Интернет. До недавнего времени сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов (IP-сети) существовали практически независимо друг от друга и использовались для различных целей. Телефонные сети использовались только для передачи голосовой информации, а IP-сети – для передачи данных. Технология IP-телефонии объединяет эти сети посредством устройства, называемого шлюз или gateway. Шлюз представляет собой устройство, в которое с одной стороны включаются телефонные линии, а с другой стороны – IP-сеть (например, Интернет).

В общих чертах передача голоса в IP-сети происходит следующим образом. Входящий звонок и сигнальная информация из телефонной сети передаются на пограничное сетевое устройство, называемое телефонным шлюзом, и обрабатываются специальной картой устройства голосового обслуживания. Шлюз, используя управляющие протоколы семейства H.323, перенаправляет сигнальную информацию другому шлюзу, находящемуся на приемной стороне IP-сети. Приемный шлюз обеспечивает передачу сигнальной информации на приемное телефонное оборудование согласно плану номеров, гарантируя сквозное соединение. После установления соединения голос на входном сетевом устройстве оцифровывается (если он не был цифровым), кодируется в соответствии со стандартными алгоритмами ITU, такими как G.711 или G.729, сжимается, инкапсулируется в пакеты и отправляется по назначению на удаленное устройство с использованием стека протоколов TCP/IP. Приходящие на приемный шлюз IP-пакеты преобразуются обратно в телефонный сигнал и принимающий абонент получает вызов. Конечные потребители услуги могут даже не догадываться о том, КАК осуществляется этот звонок.

Поскольку при IP-телефонном звонке никак не задействован международный (междугородний) телефонный оператор, стоимость этого звонка на порядок меньше стоимости традиционного телефонного соединения.

Однако звонок Телефон-Телефон является самым очевидным, но далеко не единственным сервисом, который может предоставлять оператор IP-телефонии. Используя IP-сеть, можно обмениваться цифровой информацией для пересылки голосовых или факсимильных сообщений между двумя компьютерами в режиме реального времени. Применение Internet позволит реализовать данную службу в глобальном масштабе. Для IP-телефонии чаще всего используется стандарт Н.323, определяющий передачу видео и аудио по сетям с негарантированным качеством услуг, таким как Ethernet и IP. Н.323 описывает несколько элементов, в том числе аудио- и видеокодеки (кодеры/декодеры), коммуникационные протоколы и синхронизацию пакетов.

Виды IP-телефонии
Голосовая связь через IP-сеть может осуществляться различными способами:

1. «Компьютер - компьютер». Данный вариант не является примером IP-телефонии, так как голос передается только по сети передачи данных, без выхода в телефонную сеть. Для организации передачи трафика пользователь приобретает необходимое оборудование и программное обеспечение, а также платит провайдеру за эксплуатацию канала связи. Достоинство этого варианта заключается в максимальной экономии средств. Недостаток – минимальное качество связи.

2. «Телефон - телефон». Для организации такой связи необходимо наличие определенных сетевых устройств и механизмов взаимодействия. Голосовой трафик передается через IP-сеть, как правило, на отдельном дорогостоящем участке. Устройствами, организующими взаимодействие, являются шлюзы, состыкованные, с одной стороны, с телефонной сетью общего пользования, а с другой – с IP-сетью. Голосовая связь в таком режиме, по сравнению с вариантом «компьютер - компьютер», стоит дороже, однако качество ее значительно выше и пользоваться ею удобнее. Для того чтобы воспользоваться этой услугой, надо позвонить провайдеру, обслуживающему шлюз, ввести с телефонного аппарата код и номер вызываемого абонента и разговаривать так же, как при обычной телефонной связи. Все необходимые операции по маршрутизации вызова выполнит шлюз.

3. «Компьютер - телефон». Здесь открывается больше возможностей использования для корпоративных пользователей, так как чаще всего применяется корпоративная сеть, обслуживающая вызовы от компьютеров до шлюза, которые уже затем передаются по телефонной сети общего пользования. Корпоративные решения с использованием связи «компьютер-телефон» могут помочь сэкономить деньги, а необходимое для этого оборудование будет рассмотрено ниже. Конечному пользователю никакого дополнительного оборудования не требуется. Достаточно иметь под рукой телефон с возможностью тонального набора. Это нужно для того, чтобы, дозвонившись до оператора, ввести свой код в тональном режиме, а дальше действия абонента ничем не отличаются от привычных. В большинстве современных телефонных аппаратов, включая таксофоны и мобильные телефоны, эта функция предусмотрена. Если такого телефона почему-то нет, то с функцией набора может справиться бипер или, в крайнем случае, специальная программа, которую можно скачать из Интернета.

4. «WEB - телефон». Еще одна новая услуга, которую предоставляют провайдеры IP-телефонии – это звонок с Вэб-сайта или Surf&Call – решение компании VocalTec в области веб-телефонии, позволяющее осуществлять вызов, выбрав со страницы Интернет ссылку на имя вызываемого абонента. Это решение направлено, прежде всего, на расширение возможностей электронной коммерции. Surf&Call позволяет пользователям Интернет напрямую поговорить, например, с торговым представителем либо со специалистом технической поддержки интересующей его фирмы. Установление телефонного соединения происходит при нажатии курсором на ссылку, представляющую собой, например, название компании, имя вызываемого абонента и т. д. на странице Интернет. При этом пользователю не требуется вторая телефонная линия или прерывание работы в Интернет, необходимо лишь загрузить небольшое клиентское программное обеспечение, которое обычно можно найти на той же WEB-странице, и которое устанавливается автоматически. С другой стороны Surf&Call позволяет представителям компаний отвечать на вопросы, демонстрировать WEB-страницы, передавать необходимую информацию, улучшая тем самым качество предоставляемых услуг.

Преимущества IP-телефонии
Удешевление телефонных переговоров. Внедрение технологии VOIP в рамках вычислительной сети позволяет уменьшить суммарные расходы, связанные с ведением международных и междугородних телефонных переговоров, а также начать процесс миграции к технологиям пакетной передачи мультимедийных данных. Кроме того, учитывая возможность выхода на городскую телефонную сеть, использование этой технологии может свести к минимуму аренду обычных телефонных линий.

Улучшенное качество связи. Качество связи можно оценить, используя следующие основные характеристики: уровень искажения голоса; частота «пропадания» голосовых пакетов; время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом). По всем перечисленным характеристикам качество связи значительно увеличилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи. Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных пакетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами настолько хорошо, что собеседники не догадываются, что соединение происходит по технологии IP-телефонии. Понятно, что задержки влияют на темп беседы. Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии не превышают этот предел, так что разговор фактически не отличается от связи по обычной телефонной сети. Кроме этого, задержки уменьшаются благодаря следующим трем факторам:

Во-первых, совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы).
Во-вторых, развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки).
В-третьих, развивается сама сеть Интернет – современный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени. The Internet Engineering Task Force (IETF) вместе с операторами сетей Интернет предлагают новые технологии, такие, как Reservation Protocol (RSVP), которые позволяют резервировать полосу пропускания.
Решение проблемы занятой линии. Уже давно любители бороздить всемирную сеть сталкиваются с проблемой занятости телефонных линий во время сеанса Dial-up. IP-телефония позволяет очень элегантно решить эту проблему. Единственное, что должен сделать абонент – это заказать на своей АТС переадресацию по сигналу «занято» на телефонный номер сервера IP-телефонии. При звонке на номер абонента во время Интернет-сессии вызов переадресуется на сервер IP-телефонии, который преобразовывает его в IP-пакеты и отправляет на компьютер абонента. На компьютере абонента появляется иконка «Входящий звонок», кликнув на которую он может поговорить со звонящим.

Повышение качества факсимильной связи. Так как, по сути факсимильное сообщение – поток цифровых данных, а в технологии VoIP данные передаются в цифровом виде, поэтому передача факсимильных сообщений по аналоговым линиям сокращается до минимума. А за счет того, что оборудование имеет возможность демодулировать сигнал перед передачей по IP-сети и передавать закодированное в 64Кбитном формате факс-сообщение в полосе 9,6 Кбит, снижается нагрузка на каналы.

Интеграция филиалов в единую информационную структуру. В последнее время с развитием информационных технологий и увеличением пропускной способности каналов все для наиболее оперативного решения деловых задач филиалы компании объединяют в одно целое, образуя интрасеть. Так как предлагаемая технология использует для передачи голоса как раз сети передачи данных, то появляется возможность объединять не только компьютерные сети, но и телефонные.

Виртуальные частные сети (VPN). IP-телефония является идеальной технологией для построения виртуальных частных сетей предприятия. Главная черта технологии VPN – использование IP-сети в качестве магистрали для передачи корпоративного IP-трафика. Сети VPN решают задачи подключения корпоративного пользователя к удаленной сети и соединения нескольких удаленных ЛВС и АТС в единую корпоративную сеть передачи голоса и данных.

Глобальный роуминг. IP-телефония позволяет операторам связи очень просто и с минимальными затратами организовать роуминг услуг связи. Это особенно актуально для операторов мобильной связи – решение, построенное на технологиях IP-телефонии, на порядок дешевле традиционного, и обладает гораздо большей гибкостью.

Совмещенный доступ в Интернет. Голосовые данные, факсимильные сообщения передаются с использованием IP - основного набора протоколов Интернет, данное решение само собой подразумевает доступ к ресурсам Сети и очевидная экономия на аренду линий связи и оплату услуг.

Минимальные вложения в оборудование. Если Вы используете оборудование Cisco Systems, отвечающее всем современным стандартам, то Вам не потребуется прибегать к каким либо затратам на дополнительное оборудование, как телефонное так и коммутационное. Кроме того, продукция Cisco обладает достаточной гибкостью и масштабируемостью, то есть наращивать мощность, производительность и функциональные возможности можно постепенно, отвечая развивающимся потребностям.

Оборудование ДЛЯ IP-телефонии
Компания Cisco Systems в настоящее время является лидером на рынке систем IP-телефонии, так как около 92% трифика VoIP передается по ее оборудованию. Недавно фирма обнародовала собственную стратегию развития пакетной телефонии, в рамках которой планируется реализация технологий VoIP, VoFR и даже VoIP over ATM, обеспечивающая качество голоса на уровне требований, предъявляемых к оборудованию телекоммуникационных операторов (carrier-class quality). Компания предлагает комплексный подход к созданию архитектурных систем с интеграцией голоса, видео и данных Cisco AVVID (Architecture for Voice, Video and Integrated Data), включающих сетевую инфраструктуру, клиентские места, серверные и пользовательские приложения.

Решение Cisco IP-телефонии состоит из следующих компонентов: специализированные цифровые IP-телефоны (серии 7960/7940, 7910/7910+SW); управляющий сервер Cisco CallManager (на основе серверов MCS 7815-1000, MCS 7825-1133, MCS 7835-1266); голосовые шлюзы для стыковки IP-сетей с телефонной сетью общего пользования (модели Cisco 1750, 1760, VG200, 2600, 3600, 3700, Cisco 7200, AS5350, шлюзовые модули Catalyst 6000/6500, 4000), а также пользовательские голосовые приложения. Область применения предлагаемых VoIP-решений охватывает пользовательское оконечное оборудование (CPE), платформы коммутируемого доступа, изделия для линий xDSL, кабельные инфраструктуры и системы выделенного доступа, обеспечивающих полную обработку трафика.

Будущее IP-телефонии
В своем развитии IP-телефония прошла три этапа. На первом это была, скорее, Internet-игрушка, пригодная только для квакающей и шипящей связи двух энтузиастов. Два компьютера, оснащенные микрофонами, динамиками, звуковыми картами и не очень сложным программным обеспечением, позволяли вести двусторонний диалог через Internet в реальном времени. Однако до удобств обычной телефонной услуги такой способ общения явно недотягивал: абонентам нужно было знать IP-адрес компьютера собеседника, договариваться о времени разговора, выбирать момент для более качественной передачи речи, когда трафик Internet не сталкивался с большими перегрузками и задержками. Кроме того, при отсутствии стандартов на обоих компьютерах требовалось установить такое программное обеспечение, чтобы способ кодирования голоса и упаковки его в пакеты был одним и тем же. Взаимодействие между компьютером и телефоном, подключенным к обычной телефонной сети, не предполагалось. Зато затраты ограничивались небольшой платой провайдеру Internet.

Второй этап ознаменовался появлением стандартов IP-телефонии, прежде всего – стандартов группы H.323. Разработчики этих протоколов исходили из того, что две сети – телефонная и IP – будут сосуществовать бок о бок достаточно длительное время, а значит, важно регламентировать их взаимодействие с учетом существующих в традиционных телефонных сетях процедур установления соединения, а также договориться о способе передачи вызова и самого голоса по сети IP. В стандартах H.323 определяется две группы протоколов – протоколы транспортной плоскости (transport plane), называемой также пользовательской плоскостью (user plane), и протоколы плоскости управления вызовами (call control plane). На этом этапе развития IP-телефонии сеть IP (Internet или частная) широко использовалась в качестве транзитной между двумя местными телефонными сетями. Данная схема реализации общедоступных услуг IP-телефонии стала достаточно популярна во всем мире. Для ее реализации оператору связи не надо создавать собственную дорогостоящую транспортную инфраструктуру и иметь непосредственный доступ к абонентам. Однако стратегические перспективы такого подхода – оставляют желать лучшего из-за невысокой степени масштабируемости и узкого спектра услуг.

Масштабируемость ограничивается несколькими факторами. Во-первых, провайдеру приходится устанавливать многочисленные одноранговые связи со своими друзьями-соперниками по бизнесу. Во-вторых, протоколы обеих плоскостей необходимо реализовывать во всех элементах сети IP-телефонии: и в привратниках, и в шлюзах, и в терминалах, что приводит к излишней сложности и дороговизне всех этих устройств. И, наконец, пользователям предоставляются только базовые услуги по обработке вызовов, поскольку взаимодействие с протоколами межстанционной сигнализации SS7 и с услугами интеллектуальной сети IN отсутствует.

Кроме того, диалог с сервером интерактивного голосового ответа при аутентификации абонента и задании номера вызываемого абонента достаточно утомителен – гораздо удобнее просто набрать этот номер с небольшой приставкой вроде 8-20 и получить доступ к услугам международной IP-телефонии. Но для этого провайдеру нужен прямой доступ к абоненту или договоренность с местными операторами о переадресации таких вызовов на шлюз IPTP с помощью средств интеллектуальной сети (а они пока поддерживаются далеко не всеми местными операторами).

Таким образом, для выхода IP-телефонии на более высокий уровень национального или международного оператора требуются другие стандарты и оборудование, чтобы сети, построенные на базе протокола IP, могли равноправно соседствовать с традиционными телефонными сетями.

Многие из необходимых стандартов уже появились и воплощены в новом поколении оборудования, служащим основой для третьего этапа развития IP-телефонии. Такая сеть может поддерживать собственных абонентов и служить транзитной сетью для традиционных телефонных сетей с оказанием полного спектра услуг, включая услуги интеллектуальной сети IN. В узлах IP-телефонии нового поколения произошло четкое разделение функций на три группы – транспортную, управления вызовами и прикладных сервисов. На этом этапе поддерживается весь спектр дополнительных услуг, которые могут предоставлять для абонентов развитые телефонные коммутаторы городского типа, в том числе и с помощью интеллектуальной сети: переадресацию вызовов в соответствии с различными условиями, телеголосование, бесплатный звонок, звонок по специальному тарифу, сокращенный набор и т. п.

Очень важно, что взаимодействие между уровнями осуществляется через стандартные интерфейсы, а это создает серьезные предпосылки для построения телефонных узлов IP-телефонии на основе продуктов разных производителей с применением общепринятых способов обработки вызовов.

Очевидно, что у IP-телефонии есть будущее, но в какой последовательности и когда будет осуществляться широкомасштабный переход к ней пока неизвестно, да и общий кризис телекоммуникационной отрасли этому явно не способствует. Тем не менее будем надеяться, что потенциал IP-телефонии, набравший по многим признакам достаточную критическую массу, будет в скором времени реализован, и рядовые пользователи и многочисленные провайдеры смогут воспользоваться всеми ее преимуществами.