IP-телефония находит свой голос

IP стал доминирующим протоколом передачи данных. Теперь он используется и для голосовых коммуникаций, что расширяет ваши возможности связи.

СТАНДАРТЫ IP-ТЕЛЕФОНИИ
Выходя на стрежень

В наши дни IP-телефонии уделяется довольно много внимания - и вполне заслуженно: со времен раздела AT&T в 1984 году отрасль связи не испытывала подобного потрясения. В начале 80-х американцы привыкали обращаться за телефонными услугами к дочерним компаниям Bell. Теперь, в конце 90-х, многие обращаются за этими услугами к провайдерам Internet.

Как бы это невероятно не звучало, голосовой трафик и Internet нашли друг друга, и их совместные дела идут весьма успешно. IP-телефония (общий термин для голоса по IP) включает и другие технологии, такие как факс и мультимедиа по IP. Технология обрела популярность главным образом благодаря тому, что она позволяет сэкономить компаниям тысячи долларов при дальних звонках.

Однако выгоду получают не только конечные пользователи. Операторы связи и провайдеры Internet собираются предлагать данную услугу за дополнительную плату, а производители продуктов для IP-телефонии - занять перспективный быстро растущий рынок.

Согласно докладу "Мировой рынок продуктов для IP-телефонии" компании Frost&Sullivan, опубликованному летом 1997 года, данный рынок будет составлять 1,81 млрд долларов в 2001 году. Такая цифра просто поражает воображение, особенно если учесть, что рынка этого три года назад еще не существовало как такового.

Консалтинговая компания в области IP-телефонии, Pulver.com, заявляет, что продажи продуктов для IP-телефонии возрастут с 80 млн в 1997 г. до 500 млн долларов в 1999 г. Кроме того, согласно прогнозам компании, корпоративный рынок опередит по темпу роста рынок пользователей домашних ПК (см. Таблицу 1).

Учитывая консервативность корпоративных пользователей, для столь молодого рынка такие перспективы просто поразительны.

ПОЗВОНИ МНЕ, ПОЗВОНИ

Головокружительный дебют IP-телефонии состоялся в начале 1995 года, когда VocalTec представила клиента Internet Phone. Хотя компания и не была изобретателем концепции голоса по IP, она первой стала успешно продвигать эту технологию на рынке.

"До VocalTel желающие передавать голосовой трафик по IP вынуждены были придумывать свои собственные решения, - говорит Идо Ганор, директор по маркетингу продукта в VocalTel. - Благодаря продукту VocalTel пользователи двух ПК получили возможность разговаривать друг с другом по локальной сети. Вскоре мы обнаружили, что спрос на аналогичный продукт для глобальных сетей весьма высок, поэтому было решено разработать решение для Internet".

Имея клиентское программное обеспечение Internet Phone, один пользователь с мультимедийным ПК может передать телефонный вызов через Internet другому пользователю с мультимедийным ПК. Для этого он должен установить соединение со своим провайдером Internet, запустить клиентское программное обеспечение Internet Phone, а затем просмотреть список других активных пользователей, использующих данное программное обеспечение.

Несмотря на то что Internet Phone стал настоящим прорывом в области IP-телефонии, он был не без недостатков. Например, многие пользователи, особенно работающие с программным обеспечением на дому, не имеют постоянного IP-адреса и получают адрес динамически каждый раз при регистрации. Этот фактор способен заметно усложнить нахождение нужного абонента.

Кроме того, чтобы связь между двумя ПК была возможна, они оба должны быть включены, а программное обеспечение IP-телефонии запущено. На практике это зачастую означает, что одному абоненту необходимо предварительно позвонить другому обычным образом. Ранние версии поддерживали только полудуплексную связь, в результате качество было как при разговорах радиолюбителей. Даже когда более поздние версии стали поддерживать полнодуплексный режим работы, качество оставалось намного ниже, чем при обычной телефонной связи.

К тому же программное обеспечение IP-телефонии разных поставщиков не взаимодействовало друг с другом, а это означало, что вы и ваши друзья должны были иметь один и тот же продукт для общения друг с другом.

С учетом этих недостатков IP-телефония была скорее занятной новинкой, с помощью которой вы могли позвонить родственникам по другую сторону океана, а уж никак не технологией, позволяющей сэкономить значительные средства. Чтобы вывести технологию на корпоративный рынок, производители решили воспользоваться имеющейся обычной телефонной сетью и объединиться с телекоммуникационными компаниями.

МОСТ НАД ПРОПАСТЬЮ

Для преодоления ограничений IP-телефонии производители начали выпускать так называемые мосты, с помощью которых пользователи как ПК, так и обычных телефонов могли отправить вызов через Internet. Первые шлюзы появились в конце 1996 года.

"Шлюзы позволяют разговаривать с кем угодно, вне зависимости от компьютерной оснащенности, - говорит Рави Гурурай, менеджер программы проекта Internet в Dialogic. - Абонент должен иметь возможность произвести звонок с любого корпоративного телефона на любое другое телефонизированное устройство - ПК или телефон. Нет ничего хорошего в том, если телефон подключен к портативному компьютеру, но никто не может связаться с вами".

Шлюзы дали мощный толчок развитию IP-телефонии. Теперь мощный мультимедийный ПК со звуковой платой, колонками и микрофоном для размещения вызова или ответа на звонок по Internet абоненту не нужен. Шлюзы наводят мосты между такой сетью коммутации пакетов, как Internet, и традиционной телефонной инфраструктурой с коммутацией каналов (см. Рисунок 1).

Шлюзы подключаются к обычной телефонной сети, с одной стороны, и к Internet, с другой стороны. При звонке с телефона на ПК телефонный вызов передается через телефонную сеть, включая УАТС, на шлюз. Если телефонный сигнал аналоговый, то шлюз оцифровывает его, сжимает и упаковывает для передачи на IP. Затем шлюз посылает вызов непосредственно вызываемому ПК.

Если оба конечных устройства телефоны, то голосовой сигнал, нарезанный на пакеты, поступает сначала через телефонную сеть на ближайший шлюз IP-телефонии, а затем передается через Internet на второй шлюз вблизи от другого абонента; этот шлюз принимает вызов и посылает его по телефонной сети соответствующему абоненту. Традиционным голосовым вызовам требуется пропускная способность в 64 Кбит/с, но со сжатием они занимают 8-12 Кбит/с.

Шлюзы имеются для множества платформ, но многие производители предпочитают Windows NT. Так, продукты и VocalTec, и Clarent работают под управлением операционной системы Microsoft. Что касается оборудования, VocalTec использует для преобразования голоса платы производства Dialogic, а Clarent - платы Natural Microsystems.

Среди других производителей шлюзов для IP-телефонии - Micom, чей V/IP Phone/Fax IP Gateway может функционировать на серверах или настольных ПК под управлением DOS, Windows 95 и NetWare. Шлюз Access Plus F200ip от Nuera Communi-cations предназначен для передачи голоса как по IP, так и по frame relay.

Шлюзы можно разместить в самых разных местах, в том числе в филиалах и центрах телефонного обслуживания, причем они могут быть подключены напрямую к ПК или опосредованно к телефону по обычной телефонной сети (см. Рисунок 2).

Рисунок 2.
Для передачи голоса по IP компании могут установить собственные шлюзы в стратегических точках или приобрести права доступа к шлюзам сервис-провайдеров IP-телефонии для своих пользователей.

С появлением на рынке множества продуктов для IP-телефонии производители столкнулись с задачей обеспечения взаимодействия между ними. По мнению Ганора из VocalTec, интероперабельность необходима для ускорения развития рынка и превращения технологии в жизнеспособное с коммерческой точки зрения решение.

В начале 1996 г. группа компаний образовала форум "Голос по IP" (Voice over IP, VOIP). Цель форума - определение стандартной реализации VOIP, которой бы все производители стали придерживаться. Эта инициатива поддерживает стандарт H.323, определяющий передачу мультимедиа по IP. Дополнительную информацию об этом стандарте и его роли в IP-телефонии можно найти во врезке "Выходя на стрежень".

В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Как вы, вероятно, знаете, Internet, в отличие от телефонной сети, далеко не самая лучшая среда для коммуникаций в реальном времени. Голосовые пакеты сталкиваются с такими проблемами, как заторы и задержки трафика при передаче по IP-сети. Для ликвидации этих недостатков производители начинают оснащать свои продукты функциями, благодаря которым IP-телефония становится так же надежна, как и традиционные телефонные системы. Кроме того, потребители со своей стороны тоже предпринимают усилия, направленные на то, чтобы голосовые вызовы по Internet доставлялись адресату, причем неповрежденными.

При пересылке пакетов данных по IP прибытие пакетов в ином по сравнению с исходным порядке не имеет существенного значения. В случае голосового трафика реального времени пакеты следует отправлять в определенном порядке, причем во время прохождения по Internet они должны следовать в том же порядке и прибывать с возможно меньшей задержкой. Если речевые пакеты на своем пути к получателю минуют множество маршрутизаторов, то вероятность задержки значительно возрастает.

Чем больше задержка, тем бесполезнее передача голосовых пакетов. Исследования показали, что человеческое ухо не терпимо к задержкам свыше 300-600 мс. "Мы считаем, что задержка в 150 мс - это очень хорошее качество, - говорит Гурурай из Dialogic. - Задержка от 150 до 300 мс почти не воспринимается на слух, но если она превышает эту величину, то речь начинает звучать как при плохой сотовой связи".

Задержка может иметь место на любом из этапов подготовки и отправки голосового трафика по Internet. Эти этапы включают кодирование (сжатие) голосового сигнала, передачу по сети и декодирование на другом конце. Если голосовой трафик передается по сети Intranet, то компания имеет полный контроль над задержкой в сети, поскольку она владеет всеми маршрутизаторами и устройствами в сети и может конфигурировать их по своему усмотрению.

Если сокращение задержки позволяет улучшить качество воспроизведения речи, то обеспечение достаточной пропускной способности позволяет гарантировать доставку пакетов по месту назначения. Ввиду того, что трафик IP-телефонии разделяет среду передачи с трафиком данных, администраторы сетей (практически наверняка именно им будет поручено внедрение данной технологии внутри компании) должны со вниманием отнестись к распределению пропускной способности и заданию приоритетов для трафика.

Один из подходов к контролю использования пропускной способности состоит в реализации таких протоколов, как RSVP, для резервирования определенной доли пропускной способности для некоторых приложений. В случае IP-телефонии RSVP служит для обеспечения необходимой речевому трафику пропускной способности.

Создание высокоскоростной сети требует немалых затрат. Но если пропускная способность позволяет, то компании могут отправлять избыточные голосовые пакеты для компенсации утерянных или испорченных при передаче. Однако это никак не вяжется с задачей IP-телефонии по сокращению голосового трафика с 64 до 10 Кбит/с. Если вы начинаете передавать несколько копий пакетов по сети, то экономия пропускной способности при передаче IP-вызова практически сходит на нет.

Более экономичный подход к вопросу использования пропускной способности состоит в повышении приоритета голосового трафика. Один из способов сделать это - передавать голосовой трафик по UDP, а не TCP. TCP нумерует пакеты в порядке их отправки и ожидает, что принимающий узел подтвердит получение каждого пакета. Если такие накладные расходы на обработку имеют смысл при передаче данных ввиду необходимости сохранения их целостности, то в случае транспортировки речи они могут иметь отрицательный эффект. UDP не предусматривает подтверждения получения каждого пакета, поэтому он лучше подходит для передачи таких данных, как голос в реальном времени.

Учитывая вышесказанное, неудивительно, что в качестве основного транспортного протокола многие компании предпочитают использовать UDP, приписывая речевые пакеты портам UDP на маршрутизаторе. Традиционно трафик UDP рассматривается как имеющий более высокий приоритет, а конфигурация маршрутизаторов не представляет каких-либо трудностей, поскольку они, как правило, поддерживают этот протокол. Как и TCP, UDP передает пакеты по очереди, так что потерю пакетов при передаче обнаружить очень просто.

Вы можете принять и другие меры для оптимизации голосового трафика. Например, в целях эффективного маневрирования шлюзы должны иметь различное число портов в зависимости от требований. Таким образом, вы можете обойтись линией T-1 (24 голосовых канала) в главном офисе и, возможно, 8-портовым решением в филиалах.

Внимание необходимо уделить и постоянной доступности, которую мы воспринимаем как нечто само собой разумеющееся в телефонном мире. При маршрутизации голосового трафика по имеющейся сети вы должны убедиться, что сеть так же надежна, как и УАТС. Для этого компании, может быть, придется модернизировать свою корпоративную магистраль.

СЕРВИС, КАК У ОПЕРАТОРА СВЯЗИ

Достоинства использования Internet для передачи голосового трафика привлекают прежде всего тех, кто заинтересован в сокращении заоблачных расходов на международную связь. Однако IP-телефония нацелена не только на интернациональные корпорации с огромными расходами на телефонную связь - выигрыш от технологии получат и операторы связи, телекоммуникационные компании и даже провайдеры Internet.

По большей части только крупные интернациональные компании имеют время и деньги для установки шлюзов для IP-телефонии в каждом офисе. Однако если не тратиться на шлюзы или не заниматься их конфигурацией, то вариантов использования Internet в целях передачи голосового трафика остается немного. Однако свято место пусто не бывает: провайдеры Internet начинают устанавливать шлюзы в своих "точках присутствия", а операторы связи - в центральных офисах, в результате их клиенты могут воспользоваться всеми преимуществами Internet.

Это новое поколение сервис-провайдеров, так называемые сервис-провайдеры Internet-телефонии (Internet Telephony Service Provider, ITSP), уже появилось на свет. В августе 1997 года компания VocalTec объявила программу в области телефонии следующего поколения NextGen Telephony Program, совместное соглашение по маркетингу IP-телефонии во всем мире с несколькими ITSP, среди которых Delta Three, Biztrans Technology, PacificNet, NetTel, Halidon и Access Power.

Благодаря данной программе пользователи Internet Phone 5 (последняя версия клиентского программного обеспечения IP-телефонии компании VocalTec) могут позвонить одному из этих ITSP и использовать его шлюз для связи с обычным телефоном. Эта услуга доступна во многих странах и городах, в том числе Гонконге, Лондоне, Париже, Москве, Токио и крупнейших городах США. Хотя данная программа нацелена на организацию связи между ПК и телефоном с помощью программного обеспечения и шлюзов VocalTec, отдельные ITSP могут также представлять услуги по установлению соединения между телефонами и даже использовать шлюзы других поставщиков, хотя в этом случае интероперабельность оказывается под большим вопросом.

В июле 1997 года компания Global Exchange Carrier, занимающаяся предоставлением услуг дальней связи по Internet, и 11 провайдеров Internet объявили о создании глобальной сети для передачи голоса по IP. Эта сеть охватывает многие страны, в том числе США, Англию, Швейцарию, Германию, Австралию, Новую Зеландию, Японию, Корею и Израиль.

Кроме того, образованная в июле 1997 года компания ITXC (Internet Telephony Exchange Carrier) занялась предоставлением услуг ITSP. Она была создана Томом Эвслином и поддерживается AT&T и VocalTec, так как ее основатель - выходец из AT&T WorldNet Service.

ITXC собирается создать свою собственную сеть Intranet, к которой шлюзы для IP-телефонии могут подключаться по выделенным линиям. Голосовой трафик от шлюзов будет помещаться в пакеты и посылаться по IP-сети ITXC на ближайший к вызываемому абоненту шлюз. Голосовой трафик передается по частной IP-сети ITXC (она предназначается только для передачи голоса по IP), а не общедоступной сети Internet, поэтому качество голосового сигнала должно быть выше.

Провайдерами Internet-телефонии становятся самые разные компании, в том числе обычные провайдеры Internet, телекоммуникационные компании и даже компании кабельного телевидения. Некоторые компании специализируются исключительно на услугах в области

IP-телефонии, причем многие производители средств для IP-телефонии специально разрабатывают продукты для существующих сервис-провайдеров.

Например, компания Clarent продает свою продукцию на корпоративном рынке, однако значительная часть ее бизнеса связана с телекоммуникационными компаниями. "Мы ожидали, что корпоративный рынок первым проявит интерес к этой технологии, - говорит Хейди Берсин, вице-президент по маркетингу в Clarent. - Но оказалось, что операторы связи не столь отрицательно к нему настроены, как мы думали". Сlarent продает свое оборудование операторам связи, телекоммуникационным компаниям и ITSP. Она проникла даже в те страны, где услуги связи могут предоставлять только телекоммуникационные компании. По словам Берсин, в таких странах Азиатско-Тихоокеанского региона, как Корея, Япония, Сингапур, Гонконг и Малайзия, несмотря на то, что правительства занялись изменением законодательства в области связи, цена международных звонков по-прежнему остается высока. Такая ситуация делает эти рынки основными кандидатами на внедрение IP-телефонии, особенно в случае компаний со значительными объемами международного речевого трафика между фиксированными местами. Однако для доступности IP-телефонии в любой точке мира шлюзы должны быть установлены в как можно большем числе регионов, а это наверняка займет много времени.

БОЛЬШОЙ БРАТ И БОЛЬШОЙ БИЗНЕС

Во всем мире либо телефонные компании принадлежат государству, либо их деятельность жестко регулируется правительством. Ввиду того, что IP-телефония вторгается на традиционную территорию телефонной связи, она, скорее всего, будет подвержена правительственному регулированию.

Однако производители уверены, что и "Большой Брат" не помешает развитию IP-телефонии во всем мире. "Я полагаю, что правительства станут регулировать деятельность сервис-провайдеров, если последние будут предоставлять услуги связи между телефонами, - считает Ганор из VocalTec. - Это закономерно, так как IP-телефония является альтернативой обычной телефонной связи. Сегодня при установлении соединения между телефонами я не знаю, каким образом оно осуществляется - через спутник или по физической линии. Вследствие независимости от среды передачи телефонная связь с помощью IP должна рассматриваться наряду с любым другим телефонным соединением".

Ганор полагает, однако, что правительства не будут регулировать звонки с ПК на телефон и с ПК на ПК. "Регулировать какие-либо другие звонки, помимо звонков с телефона на телефон, вряд ли разумно, поскольку инициатора звонка установить при этом невозможно", - говорит он.

Гурурай считает, что отношение правительства к IP-телефонии не должно отличаться от отношения к другим услугам Internet. "Этот рынок будет расти столь быстро, что компании станут направлять свои инвестиции в те регионы мира, где их деятельность могла бы происходить на законных основаниях. Однако следует отметить, что эти регионы будут испытывать чрезвычайное давление против введения регулирующих актов", - добавляет он.

Если правительства во всем мире еще не вполне понимают, как относиться к IP-телефонии, то большой бизнес уже определился со своим отношением к ней. Приобретая шлюзы IP-телефонии или возлагая эту задачу на ITSP, компании ожидают получить отдачу от вложений в тысячи долларов.

Сегодня цена служит основным стимулом развития IP-телефонии, но впоследствии возможность использовать мультимедиа и другие услуги должна перевесить значимость фактора экономии.

Что касается телекоммуникационных компаний, то вместо того, чтобы тратить миллионы долларов на инфраструктуру и эксплуатацию центральных станций, операторы связи могут потратить сотни долларов на развертывание и поддержку сети шлюзов для IP-телефонии.

Весьма вероятно, в будущем телекоммуникационные компании станут предоставлять как услуги обычной телефонной связи, так и IP-телефонии, а у абонентов появится возможность выбора различных типов сервисов.

Сегодня IP-телефония только набирает темп, но эта технология весьма многообещающа. При таком крупном калибре поддерживающих ее производителей, сервис-провайдеров и многонациональных компаний она способна коренным образом изменить сам способ нашей связи со всем миром.

СТАНДАРТЫ IP-ТЕЛЕФОНИИ

Выходя на стрежень

Как правило, технология не может выйти на широкий рынок, пока отрасль не договорится о стандартах и не добьется интероперабельности продуктов. IP-телефония в этом смысле не исключение. В настоящее время шлюзы и клиентское программное обеспечение являются по большей части нестандартными. Если оба компонента не представлены одной компанией, то, скорее всего, вы не сможете использовать IP-телефонию для звонка другому абоненту.

Здесь приходит на помощь стандарт Н.323, определяющий передачу видео и аудио по сетям с негарантированным качеством услуг, таким как Ethernet и IP. H.323 описывает несколько элементов, в том числе аудио- и видеокодеки (кодеры/декодеры), коммуникационные протоколы и синхронизацию пакетов.

Первоначально стандарт разрабатывался для рынка видеоконференций в качестве альтернативы сеансов по ISDN, но теперь сообщество IP-телефонии адаптировало стандарт для своих собственных нужд.

В 1996 году группа из 40 производителей, в том числе Cisco, Dialogic, Micom, Microsoft, NetSpeak, Nortel, Nuera, Vienna Systems, VocalTec и VoxWare, образовала форум "Голос по IP" (Voice over IP, VOIP), очевидная цель которого состоит в обеспечении интероперабельности продуктов IP-телефонии.

Форум VOIP, вошедший затем в Международный консорциум по мультимедийным конференциям (International Multimedia Teleconferencing Consortium, IMTC), решил поддерживать H.323 и проголосовал за принятие G.723.1 в качестве стандарта на кодек для преобразования речевых и видеосигналов в цифровой формат и обратно. Стандарт поддерживается Microsoft и Intel, однако это не помешало решению VOIP принять его в качестве основного кодека.

Но из-за того, что H.323 разрабатывался не для IP-телефонии, далеко не всякий шлюз и клиент IP-телефонии поддерживают стандарт. Тем не менее эта ситуация постепенно меняется, так как число производителей, высказывающихся в пользу стандартов и работающих над их оптимизацией для IP-телефонии, неуклонно растет.

Среди компаний, заявивших о поддержке H.323, VocalTec, Clarent, Dialogic, Array Telecom, Micom, Microsoft, Inter-Tel, Brooktrout и Intel. В сентябре 1997 года на конференции "Голос по сети" в Бостоне производители из всех областей рынка IP-телефонии приняли участие в крупнейшей публичной демонстрации интероперабельности H.323.

Несмотря на некоторые недостатки, которые должны быть устранены, H.323 достаточно надежный и широко поддерживаемый стандарт передачи голоса по Internet.