Что такое VoIP? Это реальная возможность значительно снизить ваши затраты на телефонную связь.

VoIP — проверка реальностью

Все чаще звучат заявления о том, что «старомодная» коммутация каналов лежит вне русла развития телефонной сети, а ей на смену идет передача голоса по протоколу IP. Человечеству обещают безоблачное цифровое будущее с передачей по сетям IP всего, что только можно. Но суждено ли этим пророчествам сбыться?

Если кричат: «Да здравствует прогресс!», всегда справляйся: «Прогресс чего?»
Станислав Ежи Лец.

IP-телефония нынче в моде. Инвесторы активно вкладывают деньги в создание и развитие VoIP-ориентированных компаний, а ведущие производители в погоне за модой спешат выпустить на рынок VoIP-совместимое оборудование, практически прекратив разработку новых устройств TDM и другой аппаратуры для традиционных сетей с коммутацией каналов. Однако прежде, чем окончательно поставить крест на «традиционной» цифровой телефонии (о которой еще два десятилетия назад так много говорили), стоит повнимательнее присмотреться к ее конкуренту — IP-телефонии (VoIP, Internet-телефонии).

Что же понимается под термином «IP-телефония»? Прежде всего речь идет о способе передачи голосового трафика по сетям с использованием семейства протоколов TCP/IP. В англоязычной литературе для ее обозначения применяется термин Voice over IP (сокращенно VoIP). Помимо собственно технологии имеется в виду и соответствующее оборудование — телефонные аппараты для передачи голосового трафика и сигнализации, а также сама услуга — возможность совершать междугородные и международные звонки по более низким, по сравнению с расценками операторов традиционной телефонной связи, тарифам.

Противостояние VoIP и традиционных телефонных сетей происходит в русле борьбы сторонников IP за перевод всех коммуникаций на этот протокол. Протокол IP представляет собой основу VoIP и обуславливает большинство принципиальных особенностей IP-телефонии. Надо сказать, что стек протоколов TCP/IP (довольно часто именуемый технологией IP) не является в полном смысле слова технологией передачи данных. Применительно к тематике статьи под технологией понимается «целостная система, способная удовлетворить заданным требованиям». ATM, к примеру, представляет собой единый транспортный механизм для передачи разнородного трафика (голоса и данных), при этом он охватывает физический, канальный и сетевой уровни в терминах модели OSI (точное соответствие уровней определить затруднительно, поскольку технология АТМ использует свою собственную модель организации взаимодействия).

Стек протоколов TCP/IP не зависит от физической среды передачи, работая на третьем, сетевом (IP), и четвертом, транспортном (ТСР), уровнях модели OSI. Ни физический, ни канальный уровни при этом не определены, но именно от них зависят скорость и качество передачи данных. В принципе, транспортом для IP может служить любая технология канального уровня. Однако, в зависимости от выбранной транспортной технологии — Ethernet, ATM, SDH и т. д., — реализуемые решения оказываются несопоставимы по стоимости и надежности.

Вот почему сравнение VoIP и традиционной телефонии, или технологии TDM, представляется некорректным в принципе. Однако пользователям, то есть нам с вами, эти принципиальные различия совершенно неинтересны. От новой технологии (пусть она и не является таковой) ожидают обеспечения привычного комплекса телефонных услуг с качеством и надежностью как минимум не хуже, чем у предыдущей, и с более низкой, если верить рекламе, стоимостью — других причин к смене технологии я не вижу. А сможет ли VoIP предоставить этот самый «привычный минимум»?

В своей технической реализации VoIP намного сложнее традиционной телефонии на базе TDM, и потому ее внедрение требует больших затрат: заголовок каждого пакета необходимо буферизовать и обработать, а стек протоколов охватывает несколько уровней, что ведет к росту накладных расходов и неэффективному использованию доступной пропускной способности канала. Для компенсации в IP-телефонии выполняется сжатие, однако оно ухудшает качество передачи голоса. Если, как утверждается, стоимость пропускной способности для IP пренебрежимо мала, то зачем же тогда сжимать «исконные» 64 Кбит/с голоса до 6 Кбит/с? Наилучшее качество связи демонстрируют системы VoIP, где голос передается без компрессии, но тогда для одного звонка, с учетом обработки заголовков и буферизации, понадобится около 100 Кбит/с. Например, минимальная рекомендованная пропускная способность для сервиса VoIP компании AT&T составляет 90 Кбит/с в обоих направлениях.

TDM выгодно отличается от IP-телефонии именно эффективностью использования пропускной способности благодаря отсутствию технической необходимости в буферизации заголовков пакетов. Причем коммутация каналов при помощи коммутаторов TDM осуществляется несравненно проще — схемы коммутации строятся на базе недорогих цифровых устройств. Например, микросхемы для коммутаторов TDM компании Zarlik Semiconductor позволяют коммутировать 32768х32768 каналов, при этом цена их не превышает 100 долларов. Естественно, производителям оборудования и микросхем выгоднее предлагать существенно более сложные и дорогие продукты VoIP.

Сравнивать внедрение IP-телефонии с преобладающими сейчас в телефонных сетях системами TDM не совсем честно. Многие работающие (и хорошо работающие!) коммутаторы были произведены и установлены уже довольно давно — такое оборудование стареет медленно... Нынешние коммутаторы, разработанные с учетом современных требований к построению оборудования, позволяют поддерживать сети TDM и VoIP, а иногда и АТМ; они более компактны и экономичны по сравнению с «бегемотами» от оборудования, доставшимися в наследство от прошлых лет. Однако меньшая стоимость объясняется вовсе не использованием IP-телефонии, а скорее различиями между конструктивными решениями 80-х и устройствами, собранными из современных комплектующих.

Иногда внедрение IP-телефонии может оказаться дешевле, чем применение TDM. Одно из объяснений этому — стоимость унаследованных интерфейсов TDM. Объемы производства комплектующих для TDM, как правило, не велики. Но даже с учетом всех обстоятельств высокопроизводительные порты коммутаторов TDM не так уж дороги.

Адептам «технологии IP» светлое IP-будущее представляется как возможность организации единой сети IP для передачи разнородного трафика, в том числе голосового. Для этих целей целесообразно было бы иметь единую транспортную технологию на канальном уровне (второй уровень модели OSI). Однако коммутацию пакетов придумали как раз потому, что требования к передаче неравномерного по времени, не чувствительного к потерям потока данных отличаются от требований к передаче и более равномерного, и чувствительного к потерям трафика «реального времени» — голосового, видео и т. п. Передача по IP наиболее эффективна как раз для неравномерного, пакетного трафика. Контроль потока в ТСР (Transmission Control Protocol, протокол регулирования передачи — один из основных протоколов в стеке ТСР/IP) реализуется путем отбрасывания пакетов, что неизбежно приводит к ухудшению качества голоса. Справедливости ради нужно отметить, что TCP в настоящее время используется лишь для сигнализации, а для передачи собственно потока данных реального времени был разработан протокол RTP/RTCP, работающий поверх UDP.

Однако все принимаемые меры в целях решения конкретных проблем (избыточность заголовков, обеспечение качества обслуживания) не решают фундаментальную проблему неприспособленности протокола ТСР/IP для передачи трафика реального времени. А разработка протокола резервирования ресурсов для контроля качества обслуживания (RSVP) фактически означает возврат к принципу предварительной сигнализации и установления соединения с заданными параметрами, как это и происходит в сетях традиционной телефонии.

Как одно из возможных решений предлагается использование АТМ в качестве транспорта и MPLS для обеспечения качества обслуживания. Но почему бы просто не использовать технологию ATM, изначально приспособленную для решения подобных задач?

Однако, надо признать, разработчики и маркетологи индустрии VoIP хорошо потрудились над различными технологическими решениями. Современная технология «программных коммутаторов» (softswitch) по большей части предназначена для нужд IP-телефонии. Программное обеспечение таких коммутаторов позволяет определить маршрут передачи телефонных звонков и программно реализовать многие другие функции, традиционно осуществляемые на аппаратном уровне «тяжелым» дорогостоящим оборудованием. Протоколы управления и сигнализации в сетях VoIP, например протокол инициирования сеансов (Session Initiation Protocol, SIP), протокол управления шлюзом между средами (MGCP) и Megaco (Н.248), теоретически открывают операторам возможность строить гибкие конвергентные сети и, кроме того, обеспечить трансляцию сигнализации ОКС7 (SS7) или ISDN из телефонной сети в сеть IP.

Но это — теоретически. А на практике сети операторов VoIP остаются изолированными «островками» из-за несовместимости оборудования разных производителей.

Наконец, многие эксперты предупреждают о необходимости тщательного тестирования оборудования перед развертыванием проектов VoIP, особенно крупного масштаба. Причем проверяться должно не только и не столько само оборудование, сколько работоспособность решения в целом. Во времена «доткомовского» бума пилотные проверки проектов часто проводились по сокращенной программе или не проводились вовсе — продукт требовалось поскорее выпустить на рынок. Администраторы вынуждены были «вживую» устанавливать новое оборудование и настраивать сеть на лету. Некритичные к задержкам приложения еще могут «перенести» такой подход, но для VoIP он неприемлем, качество речи слишком чувствительно к параметрам сети IP, поэтому администраторам еще до развертывания системы неплохо было бы убедиться в том, что их сеть вообще способна обслуживать голосовой трафик.

Однако все эти предостережения фактически заглушаются массовой эйфорией.

Станислав Бильдер
LAN, #08/2004