Ваша киска купила бы Cisco

Основы IP-телефонии и ее реализации на примере устройств фирмы Cisco.

Один мой приятель, в свое время сокурсник по высшему учебному заведению, а ныне весьма преуспевающий «купец по шмуткам», несмотря на то что радиоинженерами мы стали довольно давно, а к связи он теперь отношение имеет весьма отдаленное, буквально замучил меня просьбами типа: «Объясни-ка по-простому, на пальцах, что такое IP-телефония?» или (не менее сильная просьба) «Опять же на пальцах, но что такое Cisco?» Честно говоря, я оказался в замешательстве, особенно в отношении последнего вопроса. Во-первых, мне показалось, что имя собственное «Cisco» он употребляет уже как вполне нарицательное. Во-вторых, ну не рассказывать же об особенностях маршрутизаторов, коммутаторов, серверов доступа и т. п., зная, что ему вряд ли когда-нибудь придется с ними встретиться, как говорится, лицом к лицу? Впрочем, а почему бы и нет? И не только в личной беседе, но и на страницах журнала? Конечно, обо всех сетевых решениях Cisco в рамках двух полос рассказать не удастся, не хватит на это и целой темы номера (сделать которую нужно обязательно!), однако о наиболее «модных» устройствах от Cisco поговорить можно. А что сегодня в моде? Как раз IP-телефония!

С момента изобретения Александром Беллом в 1876 году телефона этот вид связи основан на коммутации каналов. Сначала каналы коммутировали барышни на телефонных станциях, затем автоматика разных видов и, наконец, электроника. Однако суть от этого не менялась. Для установления телефонной связи между абонентами необходимо их непосредственное соединение, а это весьма и весьма расточительно. Больше половины времени так называемого телефонного разговора приходится на паузы. В эти моменты оператор, предоставляющий услуги телефонной связи, впустую расходует пропускную способность своих каналов, а абонент щедро оплачивает свое молчание в телефонной трубке. Со временем был найден вариант решения этой проблемы, а именно - IP-телефония.

Конечно, IP-телефонию (или VoIP - Voice over IP) придумали не сотрудники компании Cisco. Хотя, безусловно, могли бы и они. Идея-то лежала на поверхности. Уже несколько десятков лет речь по магистральным линиям связи в телефонных сетях общего пользования, построенных на технологии коммутации каналов, передается в цифровом виде. Логичным выглядел и следующий шаг: попытаться передавать оцифрованную речь по сетям с коммутацией пакетов и прежде всего через Интернет. Ведь в этом случае пропускная способность каналов связи используется более рационально, и можно ожидать существенного (в несколько десятков раз) снижения тарифов на телефонные переговоры. Однако все оказалось не так просто. Возник целый ряд препятствий как технологического, так и, прямо скажем, политического свойства, вплоть до недавнего времени не позволявших IP-телефонии состояться.

Начнем с пропускной способности. Как правило, от телефонного аппарата абонента до современной цифровой АТС (коих и в нашей стране уже заметная доля) речь передается в аналоговом виде. Вариант цифровых телефонов опустим ввиду его относительно малой распространенности. На цифровой АТС сигнал преобразуется методом импульсно-кодовой модуляции в цифровой вид, после чего содержание речевого сигнала несет в себе, как правило, цифровой поток 64 кбит/с, обеспечивающий отличное качество. Затем несколько подобных потоков собираются в группы под мудреными названиями типа E1, T1, Т3 и т. п. и передаются по цифровым магистральным каналам связи. И, наконец, в пункте получения сигнала производится разборка групп, обратное преобразования цифры в аналоговый сигнал и, соответственно, передача этого сигнала на телефонный аппарат.

В сетях с коммутацией пакетов все несколько сложнее. Во-первых, существует вопрос «последней мили». Конечно, оборудование IP-телефонии можно установить на каждой АТС и подключить его к Сети. Для абонента ничего особенно не меняется, как звонил он по телефону, так и продолжает звонить. Однако в этом случае абонент лишается целого ряда полезных сервисов, например, возможности переговорить по телефону, установив соединение непосредственно в Web. Поэтому не лишним является обеспечение возможностей IP-телефонии непосредственно на компьютере пользователя. Большинство пользователей подключены к Сети по коммутируемым линиям связи с помощью модемов, которые обеспечивают пропускную способность весьма далекую от необходимых 64 кбит/с. А ведь по соединению с Интернет-провайдером передаются не только речевые данные! Да что там «последняя миля». Оборудование Интернет-провайдеров изначально не было рассчитано на интенсивные цифровые потоки. Значит, требования IP-телефонии к пропускной способности надо снижать, например, эффективно сжимая оцифрованную речь.

Еще один момент. Сети с коммутацией пакетов имеют неприятное свойство: весьма вероятны задержки в доставке пакетов, более того, от пакета к пакету задержки могут сильно меняться. Ведь пакеты от отправителя к получателю могут прийти каким угодно путем и в любом порядке, так как непосредственного соединения между абонентами не устанавливается. И последнее: часть пакетов по пути может вообще потеряться, так что собрать на приемном конце исходный сигнал будет довольно сложно.

Большинство этих проблем на сегодняшний день преодолено, и значительную роль сыграла здесь рекомендация H.323, энергично поддержанная Intel, Microsoft и другими гигантами индустрии. Рекомендация H.323 утверждена МСЭ/ITU (Международный союз электросвязи/International Telecommunications Union) в феврале 1998 года и предназначена для использования при реализации систем мультимедиа (голос, видео и т. п.) в сетях с коммутацией пакетов.

Н.323 (см. рис.) включает целый ряд важных рекомендаций. Например, G.711 и G.722 определяют способ аналого-цифрового преобразования без сжатия (G.711 - ИКМ, G.722 - кодирование со скоростью 64 кбит/с), остальные рекомендации включают в себя методы сжатия: применение рекомендации G.723 позволяет преобразовать речевой поток 64 кбит/c в поток 6,3 или 5,3 кбит/c, G.728 преобразует тот же поток в поток 16 кбит/с и менее и при этом обеспечивает малое время задержки. Рекомендация G.729 позволяет сжать речевой поток 64 кбит/с в 8 кбит/с. То есть требования к пропускной способности удалось несколько снизить, хотя, как это всегда бывает, за счет ухудшения качества телефонной связи. В IP-сетях, на основе которых построен Интернет, применяются также протоколы транспортного уровня RTP/RTCP (Real-Time Transport Protocol/Real-Time Control Protocol), помогающие справиться с задержками пакетов, и протокол RSVP (Resource Reservation Protocol), позволяющий резервировать некие ресурсы в сети (ту же пропускную способность) для нужд IP-телефонии. А теперь перейдем к практике.

Если у вас есть специализированный IP-телефон или мультимедийный ПК с установленным на нем программным обеспечением VocalTec InternetPhone, Microsoft NetMeeting или аналогичным и, второе условие, если связь осуществляется только между подобными устройствами, то для реализации IP-телефонии больше ничего и не нужно, кроме модема и доступа в Интернет. Иногда этот вариант даже не относят к IP-телефонии. Если же IP-телефонию необходимо организовать между компьютером и телефоном или между двумя обычными телефонами, потребуются специальные шлюзы (VoIP Gateways) и устройства управления доступом (Gatekeepers). Шлюзы предназначены для реализации взаимодействия между Интернетом и телефонной сетью общего пользования, включающего в себя аналого-цифровые преобразования сигналов, реализацию вызовов и многое другое. Часто шлюз строится на основе обычного ПК, и примером может служить один из первых шлюзов, появившихся на нашем рынке примерно года три назад, а именно VTG (VocalTech Telephony Gateway). Он состоит из программного обеспечения фирмы VocalTech и специализированной платы Voice Processing Board фирмы Dialogic и широко применяется до сих пор. Кстати, именно эти две фирмы - VocalTech и Dialogic (именно в такой последовательности) - справедливо считаются пионерами IP-телефонии. Из современных шлюзов, реализованных на платформе PC, можно назвать семейство шлюзов Clarent Carrier Gateway, включающих в себя обычный PC под управлением Microsoft Windows NT, аппаратное обеспечение фирмы Natural Microsystems для обработки речевого потока и интерфейса с телефонной сетью, а также программное обеспечение Gateway собственно от фирмы Clarent. Устройство управления доступом ведает, разумеется, доступом в Сеть, а также взаимодействием шлюзов, адресацией, выделением полосы пропускания и часто, что немаловажно, тарификацией и ведением счетов пользователей. В качестве примера приведу программный продукт опять же от фирмы Clarent, который так и называется - Clarent Gatekeeper.

Тем не менее, все больше операторов IP-телефонии, которых обычно называют ITSP (Internet Telephony Service Providers), предпочитают оборудование и программное обеспечение именно от фирмы Cisco. Конечно, свою роль играет само имя. Как-то спокойнее, когда покупаешь продукцию у компании, рыночная капитализация которой приближается к 600 млрд. долларов. Но важнее другое. Продукция Cisco, изначально модульная и масштабируемая, славится своей высокой производительностью и, что, наверное, самое главное, высокой надежностью. Кстати, некоторые конфигурации оборудования от Cisco имеют коэффициент готовности (отношение времени исправной работы к общему времени) порядка 0,9999, что сравнимо с системами военного назначения, построенными с большой избыточностью.

Для примера рассмотрим семейство самых популярных модульных маршрутизаторов 36хх (3620 или 3640), построенных на основе RISC-процессоров Motorola R4700 (80 или 100 МГц). Установив в свободные слоты расширения несколько специализированных сетевых модулей (NM) для IP-телефонии, мы получаем шлюз, поддерживающий от 60 до 240 голосовых портов. Еще более мощный маршрутизатор 3660 дает до 360 голосовых портов. На маршрутизаторы серии 36хх можно установить специальное программное обеспечение под названием Multimedia Conference Manager, превращающее устройство в развитый Gatekeeper. Это очень гибкие решения. В других случаях больше подойдет специализированный, но все равно модульный и расширяемый сервер доступа Cisco AS5300, поддерживающий до 120 голосовых портов, или модульные маршрутизаторы серий 26хх и другие. В принципе продуктовый ряд Cisco для VoIP практически полностью перекрывает возможные потребности клиентов.

Несколько слов о рыночных перспективах IP-телефонии. Сегодня, на рубеже тысячелетий, по Сети передается только несколько процентов телефонного трафика, однако IP-телефонию явно ожидает блестящее будущее. Буквально через пять-семь лет, по прогнозам аналитиков-оптимистов, до 50 процентов телефонных разговоров будет осуществляться через Интернет, а за ближайшую пару лет рынок VoIP сравнится по объему, например, с рынком микропроцессоров (около 30 млрд. долларов в год). Наибольшую угрозу этим оптимистичным планам и прогнозам представляют совершенно определенные политические и конкурентные факторы. Следует отметить, что развитие IP-телефонии вызывает, мягко говоря, раздражение у операторов дальней телефонной связи. Еще бы! ITSP, несмотря на более низкое качество услуг, уже составляют конкуренцию телефонным компаниям. Это стало возможным благодаря беспрецедентно низким тарифам на переговоры, что быстро оценили прежде всего на корпоративном рынке. Реакция не заставила себя ждать. Так, Ассоциация американских операторов сетей связи (America’s Carriers Telecommunication Association) уже неоднократно инициировала разбирательства в Федеральной комиссии по связи США (Federal Communications Commission), целью которых было распространение существующих в телефонной отрасли правил в том числе и на деятельность ITSP. Пока, впрочем, без особого успеха. Но вернемся к Cisco.

Эта компания входит в лидирующую группу поставщиков решений для IP-телефонии и планирует захватить львиную долю этого рынка точно так же, как в свое время она победила на рынке маршрутизаторов для Интернета (где ей принадлежит около 80 процентов). Шансов на это у Cisco довольно много. Конечно, конкуренция очень остра, так как IP-телефония в большой моде, но вряд ли стоит забывать и о том, что, в конце концов, и Cisco в сфере высоких технологий - очень модная компания.

P. S. Мой приятель после подобного разговора загорелся проблематикой VoIP и попросил прикинуть на бумажке, во сколько ему обойдется вхождение в бизнес предоставления услуг IP-телефонии. Видимо, он посчитал, что раз этот рынок совсем новый, то на нем еще можно успеть занять достойное место. Пришлось его огорчить, сообщив, что он опоздал года на полтора. Ныне только в Москве уже успешно действует несколько десятков крупных ITSP. Можно подключаться. Прямо сейчас.