Низкое качество связи — обычное явление для проектов VoIP и унифицированных коммуникаций. Не зря у многих пользователей технология Voice over IP ассоциируется с помехами во время разговоров и нестабильными соединениями.
Согласно результатам аналитических опросов, при использовании VoIP и видео на предприятиях наиболее часто возникают трудности с обеспечением надлежащего качества среды передачи данных, что напрямую сказывается на качестве голосовой связи. Так как системы VoIP, видео и UC работают в реальном времени, они более чувствительны к помехам при передаче данных. Если непрерывный мониторинг сетей отсутствует, служба поддержки замечает возникающие неполадки, только когда начинают поступать жалобы от пользователей.
Понятие «мониторинг» включает в себя все виды систематического сбора данных, их протоколирования и контроля над процессами с использованием технических средств. При этом все аналитические программы опираются на регулярное повторение одних и тех же операций, что позволяет делать выводы на основе сравнения результатов. Важная функция мониторинга заключается в возможности вмешаться в операцию или процесс для внесения в него необходимой коррективы, если ситуация развивается в нежелательном направлении или значения ключевых параметров выходят за пределы заданного диапазона. Здесь действует известный принцип: «Нельзя управлять тем, что невозможно измерить».
Приложения, работающие в реальном времени, приобретают все большее значение для деятельности предприятий, и чтобы их работа была бесперебойной, необходимо обеспечить всесторонний контроль за качеством передачи данных. При мониторинге речь идет главным образом о контроле за интерфейсами между потребителями и оборудованием. Анализ и управление выступают в качестве командного пункта, через который проходят все процессы и который должен находиться в центре внимания. Таким образом, мониторинг позволяет оптимизировать процессы и выполнить независимую проверку имеющихся коммуникационных инфраструктур.
Для обеспечения анализа и контроля мультимедийных приложений используемые инструменты должны осуществлять целенаправленный сбор информации в реальном времени и непрерывно ее анализировать. Собранные данные отражают текущее состояние мультимедийных приложений. Мониторинг мультимедийных систем состоит из следующих модулей:
Мониторинг VoIP. Неотъемлемым условием обеспечения работы систем VoIP является непрерывный анализ трафика VoIP. Контролю подлежат как процессы сигнализации, так и медийные потоки, в том числе потери пакетов, задержки, их вариация (Jitter), а также определяемые на основе потоков VoIP значения для усредненной оценки разборчивости речи (Mean Opinion Score, MOS) по модели E-Model.
Контроль трафика VoIP осуществляется на центральных узлах сети. При этом потоки данных, проходящие через сетевые узлы, посредством зеркалирования передаются системе мониторинга, где анализируются и документируются. Такой пассивный анализ не создает дополнительной нагрузки на сеть (см. Рисунок 1). Накапливаемые данные извлекаются из генерируемых пользователями потоков, анализируются и выдаются в виде подробных отчетов. Мониторинг обеспечивает постоянный контроль над сетью и позволяет получить наглядное отображение качества услуг VoIP в любое время дня и ночи. Это дает возможность следить за соблюдением соглашений об уровне сервиса (Service Level Agreements, SLA) для сети и мультимедийных приложений.
.png "Рисунок 1. Пассивный мониторинг не создает дополнительной нагрузки на сеть.") |
| Рисунок 1. Пассивный мониторинг не создает дополнительной нагрузки на сеть. |
Видео. Вслед за широким распространением технологии Voice over IP последовала вторая волна интеграции IP-сервисов в корпоративные сети. Теперь сетевые приложения включают в себя видео (системы для видеонаблюдения и видеоконференций), телевидение и IPTV. Тот факт, что эти приложения предъявляют чрезвычайно высокие требования к сетям, порождает новые проблемы.Реализация видео и телевидения в сети требует гарантированного обеспечения высокой пропускной способности. Это требование еще больше ужесточается для интерактивного видео, поскольку в этом случае необходимо обеспечить сквозные показатели качества при передаче данных с одного конечного устройства на другое.
Видеонаблюдение. Системы видеонаблюдения предназначены для контроля за помещениями и открытыми территориями. Часто эта форма наблюдения предусматривает запись и анализ полученных аудиовизуальных данных. Сигнал с камеры передается — как правило, посредством механизма одноадресной передачи (Unicast) — на центральный видеосервер, где осуществляется дальнейшая обработка данных.
Видеоконференции. Видеоконференции представляют собой синхронный обмен информацией между участниками, находящимися в разных местах и использующими технические средства для передачи изображения и голоса. Параметры настроек изображения и звука подбираются с учетом возможностей конечных устройств и могут изменяться. Что же касается виртуальных видеоконференций с эффектом телеприсутствия (Telepresence), то сложное и специальным образом размещенное оборудование порождает иллюзию личного общения. В результате создается практически полное ощущение того, что собеседники находятся в одном помещении. Улучшение технологий для видеоконференций, ставшее возможным благодаря появлению систем высокой четкости, способствует их популяризации. При использовании таких систем между участниками передаются индивидуальные потоки данных посредством одноадресной рассылки.
IPTV. Технология IPTV (Internet Protocol Television) предназначена для трансляции телевизионных программ и фильмов с помощью ресурсов IP. IPTV не является ни стандартом, ни даже концепцией — это лишь видовое понятие, и на практике реализуется во множестве различных вариантов.
Некоторые поставщики программного контента причисляют к IPTV транспортировку через Интернет общедоступных динамических изображений. Данные с серверов потокового вещания (Streaming Server) на стороне отправителя могут доставляться принимающей системе IPTV двумя методами: посредством одноадресной (Unicast) и многоадресной (или групповой) (Multicast) передачи.
При одноадресной передаче каждому зрителю направляется отдельный поток данных, и он может самостоятельно выбирать время для просмотра передач или других видеоматериалов (предоставление видео по требованию — Video on Demand). При множественной адресации отправитель передает одни и те же данные всем получателям одновременно, что позволяет реализовать только линейное вещание (когда пользователи не могут повлиять на порядок следования программ). Преимущество групповой передачи перед индивидуальной в том, что с увеличением количества участников сетевая нагрузка на отправителя возрастает не так сильно.
В процесс стандартизации алгоритмов кодирования видеоизображений вовлечены такие международные организации, как Moving Picture Experts Group (MPEG) и ITU. Поэтому за разными названиями (к примеру, ITU H.264, MPEG-4 Version 3 или MPEG-4 AVC) зачастую скрывается один и тот же кодек.
В области технологий видеосвязи и систем для IPTV по IP сегодня наиболее распространен кодек H.264. Этот высокоэффективный метод сжатия видео обладает в среднем в три раза большей эффективностью кодирования по сравнению с H.262 (MPEG-2) и пригоден для видео с высоким разрешением.
В стандарте HDTV кодек H.264 является обязательным методом сжатия видео для телевидения высокой четкости. С 2005 года пользователям доступны системы для видеоконференций, где используется кодек H.264.
Альтернатива пассивному мониторингу
Предоставление сервисов IP в современных сетях осложняется тем, что в состав сетевого оборудования входят устройства разного типа и от разных производителей. Комплексное же тестирование и мониторинг работоспособности предоставляемых ими услуг требуют использования специальных инструментов. Данная задача может быть решена разными способами.
Описанный в статье подход весьма эффективен и позволяет контролировать качество предоставляемых услуг даже в очень крупных сетях. Пассивный мониторинг обычно применяется, когда необходимо удостовериться в эффективности работы сетевого оборудования. При данном подходе система мониторинга (SA) представляет собой, как правило, высокопроизводительный и дорогой пробник (verifier), устанавливаемый рядом с центральным сервером услуг IP. Он не оказывает воздействия на сеть, а только следит за сетевым трафиком, фиксирует его параметры и вычисляет метрики качества услуг QoS.
Другой подход к решению данной задачи состоит в применении активного мониторинга. В таком случае в сети расставляются недорогие пробники низкой и средней производительности. Они обмениваются между собой специальным трафиком, что позволяет получить детализированную информацию о работе сетевых элементов и рассчитать на ее основе параметры QoS. Активные пробники способны эмулировать абонентские сеансы для определенных типов услуг, что позволяет оценить работу сервисов и оборудования с точки зрения пользователя. При этом дополнительный трафик в сети обычно не превышает 2–3% от ее пропускной способности.
На практике активный мониторинг оказывается эффективнее при решении задачи локализации, а главное — при устранении причины ухудшения качества предоставляемых услуг (SLA).
Сергей Шамаев — инженер компании 2test.
МОНИТОРИНГ В СЕТИ
Потоки данных через контролируемые сетевые узлы зеркалируются на систему мониторинга, где анализируются и документируются. Для оценки поступающих потоков VoIP система мониторинга использует модель E-Model (ITU-T Rec.G.107). Этот метод измерения оценивает поток RTP на основе содержащихся в нем параметров пакетов. Измерительное устройство для VoIP записывает потоки RTP, поступающие от телефона или УАТС, а затем анализирует их характеристики. При анализе рассматриваются следующие параметры: потеря пакетов, вариации задержки и метод кодирования. В итоге все три предоставляются алгоритму E-Model, с помощью которого можно определить значение параметра MOS для соответствующего потока RTP.
Дирк Христиансен — руководитель компании Nextragen.