IP-телефония
IP-телефония
30
Введение
IP-телефония - технология, позволяющая использовать Интернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.
Интернет-телефония - частный случай IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются каналы сети Интернета.
При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.
В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подключение.
При запросе же по Интернет, сжатые пакеты данных поступают в Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршрутам. Для адресата, пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала.
Интернет-телефония частный случай IP-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Интернет. В чистом виде IP-телефония, в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые каналы.
Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса.
Интернет-телефония частично основывается на существующей сети закреплённых телефонных линий. Но главное, она использует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует ёмкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.
1. История развития IP-телефонии
По мнению некоторых, концепция передачи голоса по сети с помощью профессионального компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США). В 1993 году Чарли Кляйн выпустил в свет Maven, первую программу для перестройки голоса с помощью РС. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac), разработанная в Корнельском Университете.
Апрель 1994 года. Во время полёта челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно попробовали передать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на Мае, соединённый с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео, как для Мае, так и для РС.
Февраль 1995 года. Израильская компания Vocal Tec предложила первую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев мультимедийных компьютеров, работающих под Windows. Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии! Vocal Tec надеялась использовать очень популярные каналы Internet Relay Chat (IRC) в качестве двустороннего средства общения между людьми, имеющими сходные интересы. Но компании не удалось связаться с Eras Free Network (Feet), курирующей IRC, и проинформировали о потенциально возможном увеличении графика, поэтому доступ к общественным каналам для Internet Phone был закрыт. Через несколько недель компания Vocal Tec уладила свои разногласия с EFNet. За это время была создана частная сеть серверов Internet Phone, и уже тысячи людей загрузили программу с домашней страницы Vocal Tec и начали общаться. Собственно, этим они занимаются до настоящего времени.
В том же 1995 г. Другие компании очень быстро оценили перспективы, которые открывали возможность разговаривать, находясь в разных полушарьях и не платя при этом за международные звонки!!! На рынок обрушилась гора продукции, предназначенной для телефонии через Сеть.
В сентябре того же года в розничной продаже появилась первая из таких программ - DigiPhone, разработанная небольшой компанией в Далласе (штате Техас), которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь. А нам, абонентам, какая собственно разница, каким именно способом передается речь.
Вскоре нашлись энтузиасты, которые с помощью программ подобного типа стали организовывать марафоны. Целью было научить работать через Интернет обычный телефонный аппарат типа «сеанс разговора», во время которых люди всей страны могли подключаться и говорить часами.
В марте 1996 г. произошло еще одно памятное событие. Тогда было объявлено о совместном проекте под названием «Internet Telephone Gate» двух компаний: уже известно нам Vocal Tec и крупнейшего производителя для компьютерной телефонный Dialogic, для чего между Сетью и телефоном устанавливается специализированный шлюз. Последний получил название (Vocal Tec Telephone Gateway) и представлял собой специализированную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic. Многоканальные голосовые платы позволяют, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через сеть, а во-вторых, убрали проблему адреса, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в IP-адрес и обратно. Для разговора одного пользователя в том продукте достаточно будет ширины полосы канала порядка 11 кбит/с. Вот так возможность высокого уплотнения канала и малая стоимость связи создали предпосылки для коренных изменений телекоммуникационного мира. Сегодня многое ясно, что ИТ - лишь шаг на пути к глобальной мультимедиа-связи.
Ёще через год стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов, находившихся в совершенно разных местах планеты. Вот так в течение всего каких-то двух лет стал на ноги альтернативный способ телефонной связи.
Принцип действия
Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его, значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием протокола Интернет (ТСР/|Р). Для пакетов, приходящих из сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплекационный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций. Допустим, звонок телефон-компьютер или компьютер-телефон может обеспечивать один телефонный сервер. (рис. 1) Для организации связи телефон(факс) - телефон(факс) нужно два сервера (рис. 2).
Рис. 1. Соединение компьютер-телефон
30
телефон-факс
30
Рис. 2. Система для звонков по телефону и посылки факсов средствами IP.
Междугородняя (международная) связь осуществляется с помощью телефонных серверов, организация или оператор услуги должны иметь сервер в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для международных переговоров.
Качество связи IP-телефонии
Телефонная сеть была создана таким образом, чтобы гарантировать высокое качество услуги даже при больших нагрузках IP-телефония, напротив, не гарантирует качества, причём при больших нагрузках оно значительно падает.
Стоимость любой услуги, как правило, и её качество прямо пропорциональны. Однако понятно и то, что в ряде случаев представляется неразумным сравнительно небольшое увеличение качества оплачивать относительно большим увеличением цены. Вряд ли праздничные поздравительные открытки целесообразно отправлять фельдъегерской связью: хорошо, да дорого.
Качество связи можно оценить следующими основными характеристиками:
- уровень искажения голоса;
- частота «пропадания» голосовых пакетов;
- время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом).
По первым двум характеристикам качество связи значительно улучшилось 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 достаточно легко. Понятно, что задержки влияют на темп беседы. Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии превышают этот предел, так что разговор похож на связь по обычной телефонной сети через спутник, которую обычно оценивают как связь вполне удовлетворительного качества, требующую лишь некоторого привыкания, после которого задержки для пользователя становятся неощутимы. Отметим, что даже в таком виде связи решения IP-телефонии вполне подходят для многих приложений.
Задержки можно уменьшить благодаря следующим трем факторам:
- Во-первых, совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы).
- Во-вторых, развиваются частные 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. Хотя на обновление роутеров по всему миру и на организационные мероприятия (например, решить вопрос, как в денежном выражении оценить сервис более высокого качества) потребуется некоторое время, мир Интернета, вне зависимости от вышесказанного, двигается очень быстро и в правильном направлении.
Оценить качество при использовании различных протоколов сжатия можно различными способами. Один из подходов для таких измерений - использование субъективных методов. В субъективных методах группа людей, обычно достаточно большая, оценивает качество связи по определенной стандартной процедуре. Самый известный субъективный метод - это метод общего мнения. В этом методе, качество связи оценивается большой группой разных людей, и затем их мнение усредняется.
Ниже приведена таблица оценок, которые просили проставить экспертов для оценки качества связи. Оценки могли колебаться от 1 (неприемлемо) до 5 (отлично - нет дискомфорта при прослушивании).
Качество Оценка МОS
Высокое 4.0 - 5.0
Стандартное телефонное 3.5 - 4.0
Приемлемое 3.0 - 3.5
Синтезированный звук 2.5 - 3.0
На графике (рис. 3) показана оценка методом общего мнения различных популярных звуковых кодер-декодеров. По горизонтальной оси отложена требуемая ширина канала для передачи речи, сжатой определённым кодером, по вертикальной оси - собственно оценка.
Рис. 3. Зависимость качества связи от ширины канала пропускания
Задержки являются главной проблемой Интернет-телефонии. Причин их возникновения несколько. Одни связаны с принципом построения сетей TCP/IP и особенностями коммутации пакетов, другие зависят от общей загрузки сети, качества линии связи и скорости модема, Если задержка превышает 250 мс, она становится заметной. Поскольку программа в суть разговора не вникает, паузы вклиниваются в беседу случайным образом - чаще на полуслове. Окончание слова возникает в наушниках или колонках после секундного затишья. Впрочем, к такому диалогу можно быстро привыкнуть. Повысить качество звука можно, лишь купив более быстрый модем и выбрав провайдера с мощными каналами связи. Рекомендуется также вести разговор в часы с наименьшей загрузкой (ночь-утро), ограничивая к тому же использование видеоизображений, и задержки досаждать не будут. Однако проблемы с качеством делают перспективы использования Интернет-телефонии вне сферы бытового и внутрикорпоративного общения достаточно туманными. Можно сэкономить несколько долларов, позвонив через оператора Интернет-телефонии бывшему сокурснику в Сан-Франциско, тетушке во Владивосток или коллеге в Санкт-Петербург, но при переговорах с деловыми партнерами ухудшение качества связи недопустимо. Вряд ли ваш клиент или заказчик одобрит подобное стремление к экономии, если в разговоре с ним «двадцать пять тысяч долларов» вдруг превратятся в «…цать пять» или «…пять».
На дальнейшее существенное повышение качества IP-телефонии только за счет совершенствования алгоритмов кодирования речи рассчитывать не приходится. Необходимо преодолевать фундаментальный недостаток сети Интернет - большие и непредсказуемые задержки при передаче пакетов через длинные цепочки маршрутизаторов. Здесь существует несколько возможных решений.
Первое из них основано на внедрении протоколов резервирования ресурсов (типа RSVP), Однако существуют сомнения в масштабируемости этого решения. В любом случае оно влечет дополнительные затраты, которые придется перенести на тарифы Интернет-телефонии.
Второе решение заключается в замене традиционно используемых программных маршрутизаторов на аппаратные маршрутизирующие коммутаторы. Сегодня технология аппаратных маршрутизирующих коммутаторов бурно развивается, но она все еще недостаточно опробована. Кроме того, это решение требует огромных инвестиций.
Третье решение состоит в дифференциации пакетов сети Интернет по требуемой срочности их доставки. Вскоре на смену привычному IP-протоколу должен прийти новый протокол IPv6. Он ликвидирует «равноправие» пакетов и позволит мультимедиа-данным (к которым относится и звук) добираться по назначению значительно быстрее. Голосовые пакеты получат высший приоритет, и все будут уступать им дорогу. Предполагается, что IPv6 полностью снимет многие проблемы Интернет-телефонии.
Существует и четвертое, самое радикальное решение. Оно состоит в отказе от плохо контролируемой сети Интернет как от среды передачи телефонных потоков. Дело в том, что шлюзы IP-телефонии могут связываться не только через Интернет, но и через выделенную высокоскоростную сеть с коммутацией ячеек или кадров (АТМ, Frame Relay), обеспечивающую гарантированное качество обслуживания. Использование сети с низкими и предсказуемыми задержками обеспечит более качественную передачу речи, но такое решение дороже обычной Интернет-телефонии. На создание глобальной высокоскоростной сети, параллельной Интернету, потребуются годы и десятки, если не сотни, миллиардов долларов. Тем не менее этот процесс уже. что называется, пошел.
В настоящее время прослеживаются три области приложения Интернет-телефонии:
- для конечных пользователей (экономия на междугородных звонках);
- для организаций (связь с удаленными филиалами);
- для Интернет-провайдеров (возможность предоставления клиентам дополнительной коммерческой услуги).
Во-первых, Интернет-телефония наверняка будет выгодна конечным пользователям. С ними все более или менее понятно - они получают телефонную связь при довольно низкой поминутной оплате. Но частные лица смогут воспользоваться услугами Интернет-телефонии только в том случае, если в их регионе имеется компьютерно-телефонный шлюз. Другими словами, услуга будет выгодной, только если за звонок на компьютерно-телефонный шлюз придется платить значительно меньше, чем за звонок собственно адресату. Поэтому для предоставления услуг конечным пользователям очень важно построить разветвленную сеть.
Другая категория потенциальных пользователей - корпоративные, Компаниям, имеющим удаленные филиалы, IP-технологии дают возможность обеспечения голосовой связи при помощи уже существующих корпоративных IP-сетей. Кроме того, Интернет-телефонию можно использовать в маркетинговых целях. Например, с этой зрения очень хороша услуга Surf'n'Call.
Но все же есть область, в которой Интернет-телефония имеет безусловное стратегическое преимущество перед обычным телефоном, - это возможность предоставления дополнительных услуг за счет тесной интеграции с мультимедийным компьютером и другими Интернет-приложениями. Так, например, с помощью Интернет-телефонии можно будет, обратившись к Web-странице виртуального магазина или службы технической поддержки и просмотрев представленные материалы, переговорить с представителем соответствующей фирмы, задать дополнительные вопросы и уточнить свой выбор.
2. Технические аспекты связи
Начнем с того, что попробуем рассеять некоторые распространенные заблуждения относительно самой технологии.
Во-первых, Интернет-телефония - это не компьютерная телефония. Понятие компьютерной телефонии предполагает возможность передачи голоса по компьютерным сетям передачи данных с помощью дополнительных аппаратных и программных средств, Под это определение попадают тысячи разнообразных приложений. В этом смысле оно значительно шире, чем просто передача голоса по Интернету, и охватывает различные офисные системы, центры телефонного обслуживания, системы регистрации переговоров, а также массу других приложений. Интернет телефония - лишь одно из них, характеризующееся тем, что голосовой трафик передается по пакетным сетям передачи данных на основе протокола IP. Правильнее называть эту область IP-телефонией или службой пакетных голосовых соединений, что звучит менее броско, зато наиболее точно отражает суть дела. Важно понимать, что IP-сеть является при этом носителем телефонного трафика, в то время как разговор происходит между абонентами городских или офисных АТС. Таким образом, этот процесс, безусловно, относящийся к области телефонии, в корне отличается от того, что сейчас в сетях передачи данных называется передачей голоса поверх IP-протокола.
Далее, существует целый ряд разновидностей Интернет-телефонии. Исторически пальма первенства принадлежит всевозможным Интернет-телефонам, благодаря которым можно было устраивать голосовые переговоры между двумя мультимедийными компьютерами. Оцифрованный голос просто упаковывался в IP-пакеты и пересылался через сеть Интернет без всякой гарантии. Качество было ужасающим, область применения - неясной.
Наконец, далеко не все из того, что относят к Интернет-телефонии, строго говоря, ею является. Термин «Интернет-телефония» часто применяют для обозначения технологий передачи голоса через все сети IP - как публичные, так и частные. Между тем слово «Интернет» относится именно к публичным сетям, Тем не менее, можно сказать, что IP-телефония и Интернет-телефония стали почти синонимами, и именно так мы их и будем использовать, хотя это и не вполне корректно.
Сейчас под Интернет-телефонией понимают в первую очередь такую технологию, в которой голосовой трафик частично передается через телефонную сеть общего пользования, а частично - через Интернет. Именно таким образом осуществляются звонки с телефона на телефон, с компьютера на телефон, с телефона на компьютер (здесь вместо номера телефона используется IP-адрес), а также ставший в последнее время особенно популярным Surf'n'Call - звонок с Web-браузера на телефон (просматривая какой-нибудь корпоративный Web-узел, пользователь нажимает мышкой на кнопку Call и получает телефонное соединение с офисом этой компании).
Ключевым элементом Интернет-телефонии является связка Шлюз - Интернет - Шлюз. Шлюз представляет собой компьютер-сервер, дополненный специальными платами расширения и соответствующим программным обеспечением. Он служит интерфейсом между передающим звук устройством пользователя (телефоном, компьютером и т.п.) и сетью Интернет. Шлюз обеспечивает прием и преобразование данных в форму, пригодную для пересылки по Сети (и обратное преобразование). Абоненту 1 всего лишь нужно связаться с ним тем или иным способом. Шлюз, имеющий выход в Интернет, передаст по Сети данные на другой такой же шлюз, ближайший к Абоненту 2, после чего, претерпев обратное преобразование, звук достигнет цели своего путешествия.
Рассмотрим варианты использования Интернет-телефонии и оценим воздействие Сети на качество звукового сигнала.
Телефон - телефон
Если вы еще не разучились пользоваться обыкновенным телефоном, то звонок через сеть Интернет с помощью телефонного аппарата не вызовет затруднений. Последовательность действий такова: необходимо набрать телефонный номер шлюза вашего провайдера Интернет-телефонии; затем, переключив телефонный аппарат в тоновый режим, набрать номер вызываемого абонента и свой идентификационный номер. При установлении связи вы даже не догадаетесь, что говорили через сеть Интернет, пока не сравните два счета: от телефонной компании и от провайдера Интернет-телефонии. Счет за разговор через сеть Интернет окажется значительно меньше (в ряде случаев на порядок) счета за идентичный по времени разговор по традиционному междугородному телефону!
Для связи в режиме «телефон - телефон» не нужен ни компьютер, ни модем. Подключение к сети Интернет и связанные с этим расходы тоже не потребуются. До шлюза сигнал добирается наравне с рядовыми телефонными звонками. При этом в него (как и в любой другой телефонный сигнал) могут примешаться помехи. С другой стороны, любые задержки на «последней миле» полностью отсутствуют. На уровень задержек, а следовательно, на комфортность и качество разговора в режиме «телефон - телефон» влияние оказывает лишь пропускная способность линий связи провайдера Интернет-телефонии и загруженность сети Интернет на маршруте следования пакетов. Проблема качества звука может решаться путем оптимизации задержек на пути следования сигнала. Из нескольких возможных маршрутов система выбирает наименее загруженные, а там, где это допустимо, повышает приоритет голосовых пакетов. За счет этих мер паузы в разговоре удается сделать практически незаметными даже в часы максимальной загрузки.
Если в непосредственной близости от абонента шлюза все-таки не оказалось, звонок отправляется по обычным телефонным маршрутам. Однако и в этом случае его стоимость оказывается существенно ниже стоимости прямой телефонной связи.
Провайдеры Интернет-телефонии уже добавляют к списку своих услуг и режим «факс - факс». Сама по себе передача факсов по сети Интернет проблемы не составляет. Однако факсовый сигнал несколько отличается от голосового, и способы его передачи тоже разнятся. Это требует от провайдера некоторых дополнительных затрат, в частности, выделения для факсов отдельной телефонной линии.
Компьютер - компьютер
Два компьютера, подключенные к сети Интернет, могут общаться без посредников:
Из общей схемы исчез шлюз, поскольку необходимость преобразования сигнала отпала (если быть более точным, в качестве шлюза выступает некая программа - Интернет-телефон, запущенная на обоих компьютерах). Данные сразу передаются по стандартным протоколам Интернета, поэтому помехи проникнуть в пакет данных не могут. Все, на что помехи способны, - это задержать пакеты в пути.
Будучи многофункциональным устройством, компьютер легко снимает ограничения на способы общения, которые присущи обыкновенному телефону. При разговоре можно не только слышать собеседника, но и видеть его. Если компьютер оснащен цифровой видеокамерой, образ появится на экране компьютера. Но и это не все! Компьютеры позволяют обмениваться текстовой информацией, вместе рисовать на «грифельной доске», пересылать друг другу файлы и звуковые письма. Связь «компьютер - компьютер» позволяет обойтись вовсе без услуг провайдера Интернет-телефонии. Однако в этом случае вы лишаетесь ряда полезных функций. Например, ни вы не сможете позвонить на обыкновенный телефон, ни вам невозможно будет позвонить с обычного телефона.
Компьютер - телефон (телефон - компьютер)
Установив на свой компьютер программу Интернет-телефонии. вы не утратите возможность связаться с человеком, у которого компьютера нет. Компьютер расширит ваши возможности и облегчит дозвон: теперь будет достаточно ввести лишь телефонный номер абонента в поле ввода программы или еще проще - выбрать его имя из телефонной книги. Чтобы в полной мере использовать возможности Интернет-телефонии, необходимо подписаться на услуги провайдера Интернет-телефонии.
Провайдеры Интернет-телефонии
По аналогии с провайдерами Интернет, тех, кто предоставляет услуги IP-телефонии, следует назвать ITSP (Internet Telephony Service Provider). Пока услуги Интернет-телефонии предоставляют, как правило, молодые альтернативные операторы (их сводный список можно найти на сервере фирмы Comptek). Однако многие традиционные операторы связи (AT&T, Deutsche Telekom, Telecom Finland и др.) также объявили о планах предоставления услуг IP-телефонии. Готовятся к предоставлению таких услуг и ведущие российские операторы. К сожалению, пока провайдеры не могут договориться об условиях обмена трафиком. Поэтому российские абоненты, пользующиеся какой-либо одной сетью, лишены возможности связываться с узлами другой (а это было бы весьма полезно, ведь, как ранее отмечалось, «АМТ-Линк» ориентирована в первую очередь на Запад, a Tario Trading - на Россию).
3. Экономические аспекты
Итак, как говорится в исторических исследованиях, первые упоминания о компьютерной телефонии относятся к 1996 году. Объем соответствующего рынка в том недалеком году исследовательская компания Prost & Sullivan оценила в 1,8 млн. долл. В 1999 году, по прогнозу IDC, он достигнет 560 млн. долл. и охватит 16 млн. пользователь в мире. Frost & Sullivan предсказывает ежегодный темп прироста на 149%, что может привести к увеличению объёма рынка компьютерной телефонии до 1990 млрд. долл. к 2001 году.
Корпорация IDC, в свою очередь. Сумела рассчитать, что суммарная длительность международных звонков с территории США по сетям с коммутацией пакетов составляет 4 млрд. минут, а в пределах США таких звонков набирается на 8.5 млрд. минут, что составит менее 1% общего объёма внутреннего и международного трафика. В 2010 году оборот средств на рынке Интернет-телефонии, по данным IDC, вырастет до 29,5 млрд. долл. и 11% всех телефонных звонков будет совершаться посредством IP-соединения.
Компания Killen&Associates в своих долгосрочных прогнозах более сдержана: она полагает, что объем рассматриваемого рынка достигнет к 2010 году лишь 8 млрд. долл. Поистине пророческий дар предвидения проявили компании ESSL Technologies и МС1. Так, ESSL Technologies предсказывает, что в 2006 году Интернет-телефония составит 36% всех международных и междугородных звонков. МС1 считает, что в 2010 году половина всех телефонных звонков будет осуществляться через Интернет.
IP-телефония, почти не существовавшая в 1997 году, к 2010 году, по прогнозам Forrester Research, станет настоящей индустрией с оборотом в 1 млрд, долл. Пока что этот сектор рынка отличается крайней нестабильностью. По мнению аналитиков, полная смена телефонной инфраструктуры потребует 10-20 лет. Ожидается всплеск интереса к факсимильной IP-связи, при этом наибольшей популярностью будет пользоваться передача речи и данных.
IP-телефония в России
Появления IP-телефонии ждали во всем мире. Не была исключением и Россия, где интерес к новой технологии имел особый практический смысл. Дело в том, что в нашей стране услуги международной телефонной связи традиционно дороже, чем на Западе. А использование IP-технологии подразумевает возможность ведения телефонных разговоров по единому, не зависящему от дальности связи тарифу, что позволяет сэкономить значительные средства уделенным на большие расстояния абонентам.
Начиная с 1997 г. в России стали реально строиться сети IP-телефонии. Спрос был большим. Правда, из-за неопределенности с лицензированием эта услуга предоставлялась с пометкой «в тестовом режиме». Тем не менее, технология широко рекламировалась в прессе и демонстрировалась на выставках. На стендах CompTek постоянно предоставлялась бесплатная возможность сделать городские, междугородные и международные звонки через систему IP-телефонии. Желающие позвонить выстраивались в огромные очереди. Представители компании VocalTec, в то время единственной фирмы, поставлявшей оборудование для IP-сетей, участвуя в различных семинарах и конференциях, неоднократно заявляли, что Россия обогнала многие страны на пути предоставления коммерческих услуг по междугородной и международной IP-связи.
Технический аспект состоял в несовершенстве существовавшего оборудования. Первые шлюзы поддерживали не более одного потока Е1 (до 30 одновременных звонков), а качество связи было низким, что приводило к значительному искажению голосовых сообщений.
Со временем эти проблемы были решены. 1998 г. ознаменовался радикальным скачком в развитии технологии. Так, для сжатия речи и формирования IP-пакетов стали использоваться DSP-процессоры. Это существенно повысило качество передачи голоса (практически до уровня обычного телефонного разговора). Кроме того, исчезло ограничение по пропускной способности шлюза. Благодаря использованию оборудования, разработанного фирмой Cisco, стало возможным поддержание до 84 потоков Е1 или до 2520 одновременных разговоров. Производители плат компьютерной телефонии также предложили новые решения. Например, фирма Dialogic выпустила линейку DSP-плат DM3 IPLink, аппаратно реализующих функции IP-телефонии. К ним были приложены расширенные Си-библиотеки. Таким образом, пользователь получил возможность самостоятельно запрограммировать систему IP-телефонии в соответствии с собственными требованиями. Все это значительно расширило технические и функциональные возможности IP-технологии.
Оборудование для Интернет-телефонии
1. Cisco Systems (www.cisco.ru, www.cisco.com)
Назначение: передача голоса через Интернет для небольших корпоративных приложений на базе маршрутизатора: Поддерживает: до 4 аналог, линии;
ПО: Cisco IOS; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: Н.323 / G729,
G.711 (8 Кбит/с нужно для 1 голос, канала);
Механизмы повышения качества соединений: RSVP, использование DSP, подавление пауз, симуляция шумов в линии;
Дополнительная информация: в слот расширения можно установить доп. модуль, который поддерживает до 4-х аналоговых окончаний (FXO, FXS, Е&М); протокол Т.30, передача голоса и факсов через один порт.
§ Cisco AS-2, AS-4, AS-8
Назначение: аналоговые шлюзы, обеспечивающие соединение корпоративной сети пакетной телефонии с аналоговыми телефонами и факсами; Поддерживают: соответственно 2. 4 или 8 каналов VolP на базе 2, 4 или 8 интерфейсных модулей POTS (FXS); ПО: Cisco IOS; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: Н.323 / G.711; G.723 в АТ-8;
Механизмы повышения качества соединений: подавление «эха», ограничено в рамках G.711 passthrough, Т.38 пока не поддерживается;
Дополнительная информация: поддержка клиента DHCP для IP-адресации, 10 BaseT, светодиодные индикаторы для всех линий VolP.
§ Cisco ОТ-24
Назначение: цифровой шлюз, обеспечивающий связь корпоративной сети пакетной телефонии с ТфОП или АТС с помощью линий PRI (SON; Поддерживает: до 23 линий VolP одновременно; ПО: Cisco IOS: Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: совместим с Н.323 при использовании с сервером CallManager / G.711;
Механизмы повышения качества соединении: определение / генерация тона, подавление «эха»;
Дополнительная информация: G. 723,1 для модуляции / демодуляции факсовой информации, поддержка клиента DHCP для IP-адресации, интерфейс PRI ISDN (T1) на базе коннекторов RJ-48C, идентификация звонящего, развитые телефонные сервисы, включая переадресацию звонка, конференции.
§ Cisco IP-телефон 30 VIP
Назначение: Интернет-телефон, который можно подключать непосредственно в стандартный разъем Ethernet; полнофункциональный IP-телефон для руководства и менеджеров; ПО: не
требуется устанавливать доп. ПО типа Cisco CallManager, ПО: поддерживает MS NetMeeting; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы. Н.323 / G.711;
Механизмы повышения качества соединений: микрофон с автоматическим подавлением «эха», G. 723,1;
Дополнительная информация: 10BaseT; LCD-экран на 40 символов, 26 программируемых клавиш, 4 режима (transfer, hold, display, redtal).
§ Cisco IP-телефон 12 SP+
Назначение: то же, что и 30 VIP, но для бизнесменов и офисной работы; ПО: см. 30 VIP; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: см. 30 VIP / см. 30 VIP;
Механизмы повышения качества соединений: см. 30 VIP;
Дополнительная информация: отличие от 30 VIP: 12 программируемых клавиш.
2. Nortel Networks (www.nortelnetworks.com)
§ Cenlrex Unlimited
Назначение: решение для сервис-провайдеров и предприятий любого размера, объединяющее IP-телефонию, беспроводной и модемный доступ; создан на основе традиционного варианта Centrex с радикально иными способами доступа: на базе 1 Мбит/с модема и беспроводного телефона;
Поддерживает: до 100 тыс. пользователей; ПО: в состав продукта входит Call Canter, дающий пользователям возможность взаимодействовать посредством электронной и голосовой почты, обмениваться факсами;
Дополнительная информация: мобильным пользователям доступны те же функции, что и работникам в офисе, включая голосовую почту и внутреннюю телефонную нумерацию, это возможно в результате применения схемы единого почтового ящика на базе репозитория данных, в который «складываются» все сообщения, адресованные данному абоненту; поддерживается стандарты сотовых сетей CDMA, TDMA, AMPS.
§ MultiService Connect
Назначение: полное решение доступа для сервис - провайдеров, включающее два продукта: мультисервисную платформу доступа Passport 4740 Multiservice Access Platforma, устанавливаемую на стороне корпоративной сети пользователя услуг, и шлюз пакетной телефонии Passport 8780 Packet Voice Gateway, устанавливаемый в точке присутствия провайдера;
Поддерживает: цифровые линии Т1/Е1, услуги Frame Relay, эмуляции каналов коммутации, IP-службы; одна полка Passport 8780 поддерживает до 3 тыс. голосовых каналов DS-0; ПО: система сетевого управления Nortel OMS, имеется интегрированный агент SNMP-управления;
Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: AAL-2 (ITU-T и АТМ Forum), обеспечивающие QoS; Поддержка Т1/Е1 АТМ WAN CSU, последовательные порты (V.35, V.36/RS-449/RS-530, V.24/V.28/RS - 232, Х.21), G.726 ADPCM voice over АТМ, G.164, G.165, G.168;
Механизмы повышения качества соединений: динамическое выделение полосы пропускания (АТМ); оптимизация доступа к соединениям T1 в режиме преобладания голосового графика; полоса пропускания 64 Кбит/с для поддержки модема: подавление «эха» (совместимое с G.165 и G.168); выявление тона (совместимое с G.164 и G.165);
Дополнительная информация: цифровые интерфейсы Т1/Е1 для АТС поддерживают сигнализацию CAS и CCS; UNI 3.1 и 4.0 с поддержкой АТМ PVC - соединений; CBR, VBR-rt, V6R-nrt, UBR с полной поддержкой OoS, полоса пропускания 64 Кбит/с для поддержки факса.
§ Succession Network
Назначение: решение, предназначенное для сервис - провайдеров; включает коммутатор уровня ядра АТМ Passport 15000-S, сервер обработки звонков, менеджер, мультисервисный шлюз;
Поддерживает: решение масштабируется от 672 до 512 тыс. портов в расчете на один сервер обработки звонков, который способен обслуживать 4 млн. звонков; поддерживаются интерфейсы: IP, TDM fDS-1, Т1/Е1, ОС-3, STM-1). АТМ (Ос-Зс, STM-1); ПО; поддержка виртуальных частных сетей, приложений электронной коммерции, служб управления корпоративной сетевой политикой; интерфейсы TNM 0.3 и SNMP; средства упрощенного конфигурирования системы и аудита установленного оборудования; включает систему учета данных AMANDS, совместимую с биллинговыми системами третьих фирм;
Стандарты/голосовые кодеки / интерфейсы: сигнализация SS7 для голоса, АТМ UNI 4,0, Q2931, ML 1. 2,5; протокол МбСР для шлюза; TNM Q.3 - для сетевого управления;
Механизмы повышения качества соединений: поддержка QoS, сетевое ядро системы может быть построено на базе IP, АТМ, WDM, SONET/SDH; Дополнительная информация: поддержка соединений SVC; Модель MultiService Gateway 5000 поддерживает также беспроводные соединения, ISDN, а также xDSL-доступ (G-Lite, ADSL, SDSL. НDSL, HDSL-II, VDSL и т.д.), приложения иекоммутируемых частных линий DS-x и услуги.
§ Frame Relay. V/IP Phone/Fax IP Gateway (продукт MICOM)
Назначение: для оцифровки, сжатия и маршрутизации трафика голоса и факса внутри корпоративной сети; соединения между УАТС и телефонами организуются с помощью специальных плат VIC (Voice Interface Card); поддерживаются аналоговые (Е&М, FXO, FXS) и цифровые соединения (Т1/Е1);
Поддерживает: от 4 до 24 каналов T1 или до 30 каналов Е1 (цифровые системы); ПО: имеются версии для ОС DOS, Windows. NetWare, полная SNMP-поддержка для централизованного управления; встроенная база данных идентифицирует серверы, распределенные по TCP/IP-сети; Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: RSVP / G729;
Механизмы повышения качества соединений: RSVP, подавление «тишины» и «эха», симуляция шума, применяются 40 MIPS DSP, защита от потерь пакетов с помощью FEC (Forward Error Correction), поддерживается автоматический выбор между графиком голоса и факса (Group 3); Дополнительная информация: использует внутреннюю базу данных Phone Directory Database для отображения IP-адресов на соответствующие удаленные шлюзы V/IP: V/IP занимает приблизительно 3% полосы пропускания 56 или 64 Кбит/с; аутентификация звонков; поддержка специфических сигнализаций; форматы DMTF и Pulse Tone; совместимость с сетевыми картами Ethernet компаний 3Com, Intel, SMC, Dlink, Eagle, Syslink. а также Token Ring компаний IBM. Madge/Lucent, Proteon.
§ Versalar Switch Router 15000
Назначение: маршрутизирующий коммутатор, высокопроизводительное устройство доступа для сервис-провайдеров; Поддерживает: до 2500 линий Т1 на одну стойку; может использоваться как в малых сетях (56 или 64 Кбит/с), так и в крупных (ТЗ. т.е. 45 Мбит/с); ПО: полнофункциональное ПО маршрутизации, оптимизированное для сервис-провайдеров; средства биллинга; конфигурирование и администрирование на основе SNMP;
Стандарты /голосовые кодеки / интерфейсы: IPv4, IPv6: РРР, протоколы глобальных сетей Frame Relay, ATM: Multicast (DVMRP, PIM-SM, MBGP, MSDP) / G.704, G.303 / от 64 Кбит/с до Т1, ТЗ, Е1, DS3; транковые интерфейсы OC-12c/STM ATM, OC-12c/STM Packet over SONET/SDH: Механизмы повышения качества соединений: поддержка QoS. очереди, взвешенный (weighted) режим обслуживания;
Дополнительная информация: дополнительная избыточность, обеспечивающая устойчивость функционирования; поддержка виртуальных частных сетей; таблица маршрутизации на болев чем 200 тыс. IP-маршрутов; поддержка более 250 узлов BGP4.
§ IPConnect
Назначение: продукт, комбинирующий современные телефонные услуги развитые средства передачи мультимедийных данных; для сервис-провайдеров, включает 5 составных частей: IPGonnect Call Engine, коммутатор доступа CVX 1800, универсальная точка сигнализации (USP), универсальный аудиосервер (UAS), система сетевого управления; ПО: механизм обработки звонков на базе Java;
Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: MGCP; сигнализация SS7; Механизмы повышения качества соединений: позволяет создать полнофункциональную мультисервисную сеть;
Дополнительная информация: реализованы телефонные службы 800/900, возможности интерактивного голосового ответа (1VR) и другие стандартные службы операторов телефонных сетей.
§ Internet Voice Button
Назначение: возможность осуществить телефонное соединение, нажав на кнопку на Web-странице; для любых приложений: домашних, корпоративных, у сервис-провайдера: для домашних целей нужен Web-браузер (MS Explorer v3 и выше, Netscape Navigator v3 и выше) или вторая телефонная линия или мультимедийный ПК с клиентом VolP, совместимым с Н.323; для сервис-провайдеров нужен PC-сервер, плата шлюза VolP, телефонная интерфейсная карта PRI, соединенная с телефонной сетью, интерфейсная карта Ethernet (ЮЛООВазеТ); ПО: можно использовать популярное ПО IP-телефонии, например, MS MetMeeling, Netscape Communicator; для сервис-провайдера нужна ОС Windows NT 4.0 с US и дополнительное фирменное ПО: Стандарты / голосовые кодеки / интерфейсы: Н.323.
Заключение
Надо признать, что за такое короткое время Интернет-телефония достигла замечательных успехов. Среди них основными стали усовершенствование алгоритмов кодирования речи и изобретение шлюзов, с помощью которых стало возможно вести переговоры не только посредством персональных компьютеров, но и по обычному телефону.
Но наивно думать, что традиционная телефония будет стоять на месте, и ждать своей смерти. Она наверняка вберет в себя все лучшие изобретения в области IP-телефонии. Речевые потоки между современными АТС и так уже передаются в оцифрованном виде. Ничто не мешает дополнительно ввести функцию компрессии оцифрованной речи (снизив требуемую полосу пропускания для одного речевого потока с 64 до, скажем, 1З Кбит/с обеспечивающих высокое качество передачи речи) и связать АТС между собой, не выделенными линиями связи, а виртуальными каналами через сеть АТМ. Это позволит снизить тарифы на дальнюю связь и сделать их не менее привлекательными, чем тарифы операторов IP-телефонии.
Таким образом, пока далеко не очевидно, что окажется выгоднее строить новые шлюзы IP-телефонии или модернизировать существующую инфраструктуру дальней связи.
Итак, подводя итог всему вышесказанному, необходимо отметить, что IP-телефония является одной из технологий такого процесса, как конвергенция, т.е. процесса интеграции информационных и коммуникационных технологий.
IP-телефония - технология, позволяющая использовать Internet или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Использует Internet-протокол для организации двусторонней голосовой связи. IP-телефония предусматривает соединения между телефонами пользователей при наличии соответствующих шлюзов с телефонной сетью, а также IP терминалами или IP терминалом и ТФОП.
Internet - международное объединение сетей, в котором пользователи ПК, при наличии прав доступа, могут получать информацию с любого другого компьютера в сети.
При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Internet другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.
Internet-телефония - частный случай IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются каналы сети Internet.
В отличие от обычного телефонного звонка (подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора; голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подключение), при запросе по Internet, сжатые пакеты данных поступают в Internet с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата по различным маршрутам. Для адресата пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала.
Так как Internet-телефония частный случай IP-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Internet. В чистом виде IP-телефония, в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые каналы.
В то время как, обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса.
А Internet-телефония частично основывается на существующей сети закреплённых телефонных линий. Но главное, она использует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует ёмкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.
Список литературы
1. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия Интернет 2003. - М: Олма-Пресс, 2003
2. Якубайтис Э.А., Информатика - электроника - сети. - М.: Финансы и статистика, 2007
| 
