Voice over DSL: в поисках нового Клондайка

Идея, положенная в основу VoDSL, на удивление проста: совместить методы пакетной передачи голосового трафика с технологией резкого увеличения пропускной способности обычных телефонных линий (благодаря расширению рабочей области спектра и применению специальных алгоритмов линейного кодирования). Раз уж потоки данных могут передаваться по линиям xDSL с мегабитными скоростями, часть полосы пропускания без большого ущерба для основного дела можно отвести под голосовой трафик. Более того, пакетная передача позволяет организовать не один, а сразу несколько логических телефонных каналов на базе единственной физической телефонной линии.

Первая проблема, возникающая в ходе реализации данной идеи, связана с выбором протокола пакетной передачи голоса. Претенденты на эту роль хорошо известны: IP, frame relay и ATM.

Безусловным достоинством протокола IP является его широкая распространенность. Между тем даже после появления технологий MPLS и Diffserv и дополнительных алгоритмов приоритизации трафика в IPv6 эффективность методов обеспечения гарантированного качества сервиса (QoS) в IP-сетях оставляет желать лучшего. Отсутствие ориентации на установление соединений выливается в серьезные проблемы при попытке зарезервировать часть полосы пропускания для высокоприоритетного голосового трафика (VoIP), а внедрение механизмов QoS в этих сетях обычно ведет к снижению общей производительности.

Существенным недостатком VoIP является также высокая доля «накладных расходов» на полезный трафик. Их удается скомпенсировать только путем «мультиплексирования» в IP-пакеты потоков, поступающих минимум по пяти голосовым каналам. Ставка на технологию VoIP влечет за собой усложнение инфраструктуры: если в среде ATM для передачи голосовых ячеек с гарантированным QoS достаточно организовать еще один виртуальный канал (VC), то в IP-сети операции разделения смешанного трафика и его приоритизации приходится выполнять IP-маршрутизатору. Наконец, отдельную проблему представляет собой управление IP-адресами конечных пользователей и защитой данных.

Сильными сторонами технологии Voice over frame relay (VoFR) являются простота реализации (особенно в том случае, если оператор уже предоставляет своим клиентам услуги кадровой ретрансляции) и высокая эффективность транспорта (за счет передачи голоса и данных по одному соединению). В сетях frame relay фактически используется тот же метод передачи голоса и сигнальной информации (FRF.11), что и в IP-сетях (Real Time Protocol, RTP). Среди недостатков технологии VoFR упомянем отсутствие эффективного стандартизованного механизма приоритизации трафика в FR-коммутаторах и значительную длину пакетов (по сравнению с ячейками ATM), которая увеличивает задержку их передачи по сети.

Что же касается технологии АТМ, то к ее явным преимуществам следует отнести наличие встроенных средств поддержки разных уровней качества сервиса — они были предусмотрены на самых ранних стадиях проектирования. Мало того, постоянная длина ATM-ячеек (в отличие от IP- и FR-пакетов) обеспечивает более точное проектирование механизма буферизации трафика при сетевых перегрузках и гарантирует меньшую вариабельность сетевой задержки, к которой особенно чувствителен голосовой трафик. В противоположность альтернативным вариантам используемые в сетях ATM виртуальные каналы позволяют снять с повестки дня проблемы безопасности и управления адресами.

Все эти соображения были приняты во внимание Международным союзом электросвязи (МСЭ) и консорциумом ADSL Forum при определении транспортной технологии для реализации услуг VoDSL (по крайней мере на первой фазе). Неудивительно, что выбор пал на ATM*.

Экскурс в недалекое прошлое

Идея передавать телефонный или смешанный (голос + данные) трафик по каналам DSL, мягко говоря, не нова. Предложенная еще в начале 80-х технология ISDN (непосредственный предшественник HDSL) обеспечивала транспортировку такого трафика на абонентском участке сети. Появившиеся впоследствии члены DSL-семейства — HDSL и SDSL — естественным образом подхватили эту «инициативу». Ее практической реализации мешала лишь непомерно высокая стоимость мультиплексоров, которые приходилось устанавливать на обоих концах линии DSL. Ценовой барьер не позволял операторам охватить цифровыми каналами связи представителей малого бизнеса, телекоммуникационные потребности которых ограничиваются максимум десятью телефонными линиями и широкополосным доступом к Internet. По-видимому, последней каплей оказалось появление во второй половине 90-х недорогих ADSL- и SDSL-модемов, благодаря которым высокоскоростной передачей данных по «последней миле» смогли пользоваться широкие слои потребителей, тогда как одновременная транспортировка по ней голосового трафика оставалась для многих непозволительной роскошью.

Решение (в виде интегрированных устройств доступа — Integrated Access Device, IAD) не заставило себя долго ждать. Любопытно, что базовая технология — VoATM — была предложена значительно раньше, но до поры до времени находилась в тени: традиционные телефонные сети обладали массой функциональных возможностей и высокой надежностью, поэтому в пакетной передаче голоса не было острой необходимости. По идее, ситуация должна была измениться в связи со стремительным развитием конкурирующих разработок, VoIP и VoFR, но операторы и сервис-провайдеры по-прежнему не спешили внедрять VoATM в своих сетях. «Флегматичность» операторов объяснялась тем, что стандарты в области VoATM, разработанные и утвержденные ATM Forum в середине 90-х, далеко не сразу стали общедоступными. «Лед тронулся» только после возникновения сильной экономической мотивации, обусловленной появлением технологии VoDSL.

Принятые в 1995 году спецификации сервиса эмуляции каналов (Circuit Emulation Service, CES) определяли статическое преобразование трафика T1 или T3 в поток ATM-ячеек, передаваемых с постоянной скоростью (Constant Bit Rate, CBR) по соединению виртуального канала (Virtual Channel Connection, VCC). Сервис CES, опирающийся на протокол ATM Adaptation Layer 1 (AAL1), широко распространен и по сей день. Основная сфера его применения — передача значительных объемов данных, например при организации прозрачной связи между несколькими учрежденческими АТС или локальными сетями. Однако для передачи голосового трафика от индивидуальных абонентов AAL1 не подходит, поскольку выделенная VCC полоса пропускания остается постоянной и должна оплачиваться в полном объеме, независимо от степени ее реального использования.

В целях устранения этого недостатка в 1997 году ATM Forum предложил вариант CES с динамическим распределение полосы (Dynamic Bandwidth CES, DB-CES). Теперь полоса пропускания могла увеличиваться или уменьшаться с шагом DS0 в зависимости от интенсивности телефонного трафика. Тогда же увидела свет спецификация на технологию транспортировки голоса по сетям ATM (VoATM), совмещающую в себе черты CES и AAL1. Фактически то была первая законченная архитектура, в которую входили протоколы сигнализации и которая позволяла организовать взаимодействие сетей с временным разделением каналов (TDM) и ATM. Причем появилась она одновременно с резким всплеском популярности технологий пакетной передачи голосового трафика.

По правде говоря, спецификации VoATM решили только половину задачи. В них отсутствовали какие-либо указания на эффективные способы транспортировки трафика с переменной скоростью (Variable Bit Rate, VBR), способные обеспечить гарантированный уровень QoS для приложений реального времени, а без поддержки механизмов QoS роль сетей ATM в пакетной передаче голосового трафика оставалась сильно ограниченной.

Выход был найден: в иерархическую модель ATM был включен второй адаптационный уровень (AAL2). Протокол AAL2 Common Part Sublayer (CPS), определенный МСЭ в рекомендациях I.363.2, способен обрабатывать заголовки голосовых пакетов. Последние могут использоваться и для передачи в режиме реального времени потоков других типов, например видео. Кроме того, упомянутые рекомендации устанавливали способ сжатия пакетов AAL2 и их преобразования в поток 53-байтных ячеек ATM.

Гибкая инфраструктура AAL2 позволила манипулировать и короткими пакетами, и пакетами переменной длины, следующими по сети с невысокой скоростью, — типичная ситуация для голосовых и факсимильных приложений. Внедрение такой инфраструктуры привело к заметному повышению эффективности использования суммарной полосы пропускания канала — благодаря возможностям ее динамического распределения и подавления речевых пауз.

Преимущества технологии пакетной передачи на базе AAL2 перед первоначальным вариантом VoATM этим не ограничиваются. За счет поддержки потоков, в которых варьируется интервал между моментами прибытия последовательных пакетов, удалось добиться одновременной поддержки трафика от нескольких источников (например, от кодеков, работающих на разных скоростях). Границы самих пакетов могут не совпадать с границами ячеек ATM (что повышает эффективность процедур пакетизации); для минимизации флуктуаций задержки и достижения гарантированных времен отклика разрешается формировать частично заполненные ячейки ATM. Наконец, в один постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC) путем мультиплексирования можно объединить несколько соединений.

Казалось бы, задача решена и теперь дело за производителями. Но в действительности технология VoATM «кое в чем не дотягивала» до VoIP и VoFR: в спецификациях AAL2 остался неопределенным стандартный способ транспортировки по каналу AAL2 голосового трафика, сигналов тональной частоты, кодов набранных на тастатуре цифр и сообщений сигнализации. А без этого широкомасштабное внедрение технологии VoATM теряло смысл. Решение было сформулировано в виде рекомендации МСЭ I.366.2 (AAL2 Service Specific Convergence Sublayer for Trunking), которая наделяла виртуальный канал AAL2 функциональностью обычной линии ТфОП. Появившаяся тогда же рекомендация I.366.1 (AAL2 Service Specific Convergence Sublayer for Frame Data) регламентировала транспортировку значительных объемов данных и внешней сигнализации по каналам AAL2. Собственно, эта пара документов и завершила стандартизацию технологии VoATM в ее современном виде (табл. 1, рис. 1).

Иерархическая структура протокола AAL2: DTMF - сигнал тональной частоты, ADT - аналого-цифровое преобразование, SAR - сегментация и сборка пакетов

Секреты технологии

Как ни странно, название VoDSL обязано своим появлением преимущественно интересам маркетинга, поскольку в техническом плане оно не несет какой-либо уникальной смысловой нагрузки. За этой аббревиатурой скрывается тот или иной вариант технологии сетевого транспорта ATM over ADSL (подробнее см. «Сети», 2000, № 3, с. 16), однако теперь с ее помощью передаются не только данные, но и телефонный трафик. Большинство зарубежных операторов, предоставляющих сегодня услуги ADSL-доступа, изначально сделали ставку на технологию ATM over ADSL. Они словно предвидели, что вслед за высокоскоростной передачей данных значительную популярность приобретет транспортировка по «последней миле» смешанного трафика, для которой технология асинхронной передачи приспособлена как нельзя лучше.

Впрочем, и маркетинговую составляющую не следует сбрасывать со счетов. Рыночный успех VoDSL напрямую зависит от эффективности использования уже имеющихся сетевой инфраструктуры, сервисов и оборудования, а также от возможности реализовать на основе этой технологии новые услуги. Базовые требования к любому решению VoDSL можно сформулировать следующим образом:

• передача голосового трафика с уровнем качества, аналогичным таковому в традиционных телефонных сетях;
• реализация привычных голосовых функций вроде ожидания вызова и идентификации абонента;
• возможность использования операторами и абонентами уже установленных DSL-оборудования (например, мультиплексоров DSLAM), устройств передачи данных (в магистральных и локальных сетях) и средств телефонии (обычных телефонных аппаратов, офисных мини-АТС, а в идеале — полнофункциональных учрежденческих телефонных станций);
• возможность организации модемных соединений и сеансов факсимильной передачи по любому телефонному каналу;
• поддержка абонентским оборудованием стандартных сетевых интерфейсов, а также современных функций маршрутизации, динамического распределения адресов (скажем, средствами протоколов NAT и DHCP) и защиты данных (в частности, реализуемых в виртуальных частных сетях).

И с технической, и с маркетинговой точки зрения из перечисленных требований наиболее существенным, пожалуй, является первое. Качество передачи голоса зависит как от суммарного значения задержки, так и от нестабильности (флуктуаций) этой величины. Согласно международным стандартам, при следовании трафика в одном направлении совокупная задержка в традиционной телефонной сети не должна превышать 25 мс, поскольку в таком случае она не воспринимается человеческим ухом. В системах IP-телефонии, как известно, значение данного параметра примерно на порядок выше.

Суммарная задержка в сети пакетной передачи обусловлена несколькими операциями — формированием ячеек данных (пакетизацией), кодированием/сжатием пакетов, ожиданием пакетом своей очереди на обработку и «размораживанием» канала (freeze-out). Задержка пакетизации определяется временными затратами на формирование пакета перед его отправкой в сеть. Вычислительные процедуры, необходимые для дискретизации, оцифровки и сжатия сигнала, дают задержку, которая больше всего зависит от применяемого алгоритма сжатия. Задержка ожидания возникает только при наличии перегрузки в сети или на отдельном сетевом устройстве.

При отсутствии перегрузки на первый план выходит задержка, связанная с «размораживанием» каналов. Она возникает в случае полной занятости канала в то время, когда необходима передача очередного пакета. Скажем, если голосовые пакеты от двух абонентских устройств транспортируются по какому-либо каналу DSL, то перед отправкой очередных пакетов одно из этих устройств вынуждено дожидаться освобождения канала, занятого другим. Задержку на «размораживание» можно грубо оценить делением пропускной способности канала, выраженной в битах в секунду, на размер пакета в битах. Полученное значение следует рассматривать как оценку снизу общей задержки передачи голосового трафика. Ее зависимость от пропускной способности канала для 53-байтных ячеек ATM, 500-байтных кадров frame relay и 4000-байтных IP-пакетов показана на рис. 2.

Задержка на «размораживание» канала для различных транспортных протоколов

Представленный график наглядно демонстрирует преимущества VoATM перед другими технологиями с точки зрения обеспечения высокого качества передачи голоса. В связи с малым размером ячеек ATM уже при полосе пропускания линии DSL, составляющей несколько сотен килобит в секунду, величина задержки «размораживания» канала не превышает требуемых 25 мс. Как свидетельствуют результаты многочисленных тестов, в сетях frame relay этот показатель даже в лабораторных условиях не опускается ниже 90 мс.

Задача обеспечения голосовому трафику высокого уровня QoS непосредственно связана с динамическим распределением полосы пропускания канала DSL. Такое распределение стало возможным в сетях ATM только после появления спецификаций AAL2. Как известно, в сетях с временным разделением каналов, к которым относятся и сети ATM AAL1 (отсюда другое название — TDM-over-ATM), часть полосы пропускания жестко закрепляется за услугами телефонии (как и за любыми другими) и не подлежит перераспределению. В сети, предоставляющей услуги VoDSL, необходимая доля суммарной пропускной способности выделяется под голосовой трафик лишь на период существования активного телефонного соединения, в остальное же время полоса полностью свободна для иных сервисов, например для доступа в Internet. Если говорить точнее, то голосовой трафик всегда получает требуемую часть полосы пропускания, а для транспортировки данных ресурсы выделяются по остаточному принципу. К счастью, телефонный трафик отличается крайней неравномерностью, поэтому средняя скорость передачи данных все равно остается довольно высокой. Более того, спецификациями AAL2 предусмотрена возможность подавления речевых пауз, на которые, по статистике, приходится до 50% общей продолжительности телефонных разговоров. При возникновении паузы вместо генерации пустых «голосовых» ATM-ячеек абонентское оборудование заполняет промежуток пакетами данных.

На рис. 3 показано реальное распределение полосы пропускания 768-кбит/с симметричной линии SDSL в течение рабочего дня: даже при организации восьми телефонных каналов, обслуживающих мини-АТС на 32 внутренних номера, средняя скорость передачи данных составила 550 кбит/с. Динамический механизм распределения полосы пропускания позволяет поставщикам услуг VoDSL, во-первых, достичь того же качества передачи голосового трафика, который характерен для ТфОП, а во-вторых, повысить эффективность использования ресурсов линии DSL.

В большинстве случаев технология VoDSL дает возможность организовать в каждой линии DSL сразу 12-16 телефонных каналов при сохранении скорости передачи данных на уровне нескольких сотен килобит в секунду. Как показывает зарубежный опыт, этого вполне достаточно для 95% компаний малого бизнеса**. Если же нынешнее ограничение в 16 телефонных линий (при заданном качестве услуг) оказывается критичным, оператор может задействовать дополнительное DSL-соединение.

Конечно, приведенные оценки носят обобщенный характер. Реальное число каналов зависит от суммарной пропускной способности линии DSL, а также от степени сжатия голосового трафика, которую обеспечивает оператор (и которая устраивает абонентов). Предельные величины, соответствующие передаче голосового трафика без сжатия и с максимальным сжатием при разных значениях пропускной способности, представлены в табл. 2. Понятно, что число формируемых телефонных каналов должно находиться в средней части приведенных диапазонов. Многое определяется и тем, какая средняя полоса пропускания требуется для транспортировки данных.

В системах VoDSL на базе технологии ADSL пакетные телефонные каналы дополняют традиционный телефонный сервис, использующий частоты от 300 Гц до 3,4 кГц. Если же в последнем нет необходимости, вместо асимметричной ADSL могут использоваться другие представители этого семейства технологий. В частности, весьма многообещающим представляется симметричный вариант G.shdsl, который должен быть стандартизован МСЭ в феврале (рекомендация I.991.2).

В многоуровневой структуре протоколов, соответствующей технологии VoDSL, принципиальное значение имеет выбор протокола сетевого уровня; как уже говорилось, пока предпочтение отдано ATM. Над ним расположен уровень кодирования голоса, а еще выше — уровень сигнализации. Сегодня ADSL Forum предлагает использовать для управления сервисами канальную сигнализацию (Channel Associated Signaling, CAS). Венчает пирамиду сервисный уровень, отвечающий за предоставление различных телефонных функций (тональный набор, ожидание вызова и пр.) и реализуемый в коммутационном оборудовании.

Аппаратный дуэт

Сетевая инфраструктура, необходимая для предоставления услуг VoDSL, показана на рис. 4. Читатель, знакомый с принципами построения традиционных DSL-сетей доступа, без труда заметит в ней два новшества — интегрированное устройство доступа (IAD) на абонентском конце линии и телефонный (голосовой) шлюз в центральном офисе оператора.

Архитектура системы VoDSL

Устройство IAD выступает в роли пакетного мультиплексора, установленного между линией DSL и пользовательским оборудованием. Оно выполняет сразу несколько функций: упаковывает отправляемый голосовой трафик в ячейки ATM AAL2 (или пакеты иного формата) и осуществляет обратную операцию по отношению к принимаемым потокам ячеек, присваивает голосовым пакетам более высокий приоритет, нежели пакетам данных. Во многих случаях IAD выполняет и функции обычного DSL-модема, но иногда такой модем присутствует как самостоятельное устройство, расположенное между линией DSL и IAD и соединенное с последним через интерфейс Ethernet или ATM25.

Со стороны пользователя IAD, как правило, имеет порт Ethernet, ATM или USB, позволяющий подключать одиночный компьютер или коммутатор локальной сети, являющийся источником трафика данных, а также несколько портов для телефонных линий, каждая из которых соответствует отдельному каналу VoDSL. Некоторые модели IAD допускают подсоединение установленных у пользователя маршрутизаторов или оборудования frame relay. Через телефонные порты могут работать не только аналоговые телефонные, но и факсимильные аппараты, аналоговые модемы, цифровые телефоны и — в отдельных случаях — цифровые мини-АТС. Лучшие модели IAD поддерживают 12 - 16 аналоговых и до 24 цифровых телефонных каналов.

Как и в традиционной сети доступа DSL, трафик от нескольких абонентских линий поступает в мультиплексор DSLAM, а из него — в коммутатор, где происходит отделение голосового трафика от потока данных. Первый пересылается на телефонный шлюз, а второй — в сеть передачи данных (например, Internet).

Телефонный шлюз — второй компонент, без применения которого корректная передача смешанного трафика по линии DSL оказывается невозможной. Он играет роль моста между пакетной сетью доступа на базе DSL и ТфОП с коммутацией каналов. Функции шлюза сводятся к «депакетизации» восходящего голосового трафика, его преобразованию в формат, понятный телефонным станциям (например, в V5.2), и отправке на ближайшую городскую (в редких случаях — на учрежденческую) АТС с использованием интерфейсов E1 или ISDN PRI. Вызов к абоненту VoDSL, поступивший из ТфОП, обрабатывается в обратной последовательности. Телефонный шлюз отвечает также за генерацию и обработку сигнальных сообщений, которые необходимы для взаимодействия интерфейса xDSL и интерфейсов телефонной станции.

Установка телефонного шлюза представляет собой наиболее эффективный способ совмещения традиционных услуг, оказываемых по телефонной сети общего пользования, с сервисом VoDSL. Между тем использование шлюза в качестве компонента архитектуры VoDSL не исключает внедрения его функций в другие аппаратные средства. К последним можно отнести мультиплексоры DSLAM, телефонные станции, так называемые шлюзы выбора сервиса (Service Selection Gateway, SSG) и системы управления абонентами (Subscriber Management System, SMS). В зависимости от реализации устройств SSG/SMS они оказываются аналогичными серверам удаленного доступа (вроде Cisco 6400, семейства SMS фирмы Redback Networks и Shasta 5000 BSN корпорации Nortel Networks) или дорогостоящим многофункциональным граничным маршрутизаторам, которые разрабатываются молодыми компаниями CoSine Communicaitons (модель IPSX 9000) и Spring Tide Networks (продукт IP Service Switch 5000; в сентябре прошлого года Spring Tide стала частью корпорации Lucent Technologies).

Компании и продукты

Интегрированные устройства доступа и голосовые шлюзы, позволяющие организовать пакетную передачу голосового трафика по цифровой абонентской линии, сегодня предлагают десятки компаний. А начиналось все с горстки мало кому известных фирм, на свой страх и риск решивших специализироваться на технологии, рыночные перспективы которой поначалу были далеко не очевидны.

На рубеже 1997 - 1998 годов сразу несколько молодых компаний, включая CopperCom, Jetstream Communications, TollBridge Technologies и Accelerated Networks, взялись за разработку оборудования, позволяющего формировать несколько цифровых телефонных каналов на одной линии DSL. Первые три из них уже в середине 1999 года выпустили на рынок готовые изделия; в новом сегменте стали активно продвигать свою продукцию и AccessLAN, Hypercom, MCK, Nuera, другие фирмы. Эти события буквально взорвали рынок: в течение каких-нибудь трех-четырех месяцев в новостных лентах промелькнуло более 30 сообщений о формировании альянсов, нацеленных на скорейшую практическую реализацию технологии VoDSL. Новыми разработками заинтересовались такие титаны телекоммуникационной индустрии, как 3Com, Alсatel, Lucent, Nortel и Paradyne, а также ряд компаний калибром помельче — Copper Mountain, Orckit, PairGain. За первоначальными соглашениями о сотрудничестве последовали более решительные действия: Nortel купила фирмы Promatory Communications и Sonoma Systems, Cisco Systems — компанию Transmedia (видимо, череда поглощений на этом не закончится).

Дальнейшее развитие рынка VoDSL полностью подтвердило правильность стратегии, выбранной его первопроходцами. Расчет оказался верным: установив на своих АТС DSL-мультиплексоры доступа, многие операторы местной связи приступили к предоставлению недорогих услуг телефонии и высокоскоростной передачи данных на базе технологии ADSL. После этого вполне естественно было сделать следующий шаг: перейти от единственного и к тому же аналогового телефонного канала, образованного линией ADSL, к нескольким цифровым.

Нарастающий спрос на оборудование VoDSL привел к тому, что в списке его поставщиков сегодня фигурируют около 40 компаний. Даже краткий обзор выпускаемых ими продуктов требует самостоятельной публикации. Поэтому ограничимся перечислением изготовителей основных категорий оборудования. Производством абонентских интегрированных устройств доступа, помимо упомянутых выше Accelerated Networks и Jetstream, занимаются фирмы IPAXS, Infineon, Lucent, Netopia, Polycom и др. Телефонные шлюзы предлагают Accelerated, CopperCom, ECI Telecom, Jetstream, Lucent.

В феврале прошлого года поступило сообщение о первой в России сертификации VoDSL-системы — семейства IPTL, разработанного израильской компанией RADWIZ (летом 1999 года фирму купила американская корпорация Terayon Communication Systems). Несколько месяцев спустя стало известно, что отечественные компании «Омнибэнд Групп» и «Телеком» подписали соглашение о выпуске систем IPTL в России на лицензионной основе.

Рост числа VoDSL-устройств от разных производителей поставил на повестку дня вопрос об их совместимости друг с другом, а также с различными устройствами сетей DSL и телефонии. После первых успешных тестов, проведенных в США в лабораторных условиях, испытания были перенесены в действующие сети. Не в последнюю очередь операторов интересовало качество передачи голоса при использовании различных методов сжатия. В большинстве выпускаемых шлюзов VoDSL реализован адаптивный алгоритм дифференциальной импульсно-кодовой модуляции 32K AD-PCM, однако то, какую степень сжатия способны поддерживать эти шлюзы в реальных условиях без ущерба для качества передачи голоса, можно было выявить только в ходе испытаний.

Отдельные фирмы продолжают тестирование по сей день, но уже в прошлом году американские операторы приступили к предоставлению услуг VoDSL на коммерческой основе. Летом 2000 года таких компаний было около 15, сегодня их — 50.

Значительная часть этих фирм предлагает услуги в одном или нескольких американских штатах, хотя ряд операторов (BTI, Genuity, Intermedia Communications, LightNetworks, Telocity и др.) оказывают услуги на всей территории США. Мало того, география VoDSL-сервиса вышла за границы США. Так, операторы C1 Communications и ClearWorks.net работают в Канаде, а PWCC, SingTel и Korea Telecom приступили к выполнению пилотных проектов в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Операторы и абоненты

Выгоды, которые новая технология сулит пользователям, более чем очевидны. Во-первых, становится возможным значительное увеличение числа телефонных каналов без прокладки нового кабеля. Во-вторых, множество услуг теперь предоставляет один провайдер, а значит, уменьшается количество подлежащих оплате счетов, можно рассчитывать на льготные тарифы и появляется единая «точка обслуживания» (идет ли речь об инсталляции нового оборудования, техническом сопровождении или о получении дополнительных сервисов). В-третьих, подписка на услуги VoDSL позволяет заметно сократить временные затраты, необходимые для контроля за выполнением оператором всех положений контракта на обслуживание (SLA) и для урегулирования возникающих спорных ситуаций. В-четвертых, интеграция телефонного трафика и потоков данных в сети доступа со временем обеспечит корпоративным пользователям большую свободу в выборе поставщика.

Организации-клиенту остается лишь следить за техническим состоянием единственного канала связи с «внешним» миром. Правда, делегирование всех телекоммуникационных полномочий в одни руки приводит к снижению надежности коммуникационной инфраструктуры. Время от времени даже крупные операторы сталкиваются с серьезными техническими и финансовыми проблемами, которые для подписчиков на услуги VoDSL могут обернуться полной изоляцией от внешнего мира: останется надежда только на старый добрый аналоговый телефон.

Клиент сервиса VoDSL должен обзавестись резервными источниками питания телефонных линий на случай сбоев в офисной электросети и не исключать вероятности того, что некоторые привычные ему функции (вроде определения номера вызывающего абонента) окажутся недоступными из-за их высокой чувствительности к суммарным задержкам передачи. Впрочем, на рынке существует по крайней мере одно абонентское устройство (IPair из разработанного RADWIZ семейства IPTL), допускающее дистанционное электропитание по патентованной технологии E-sDSL, а несколько производителей и операторов прорабатывают возможность реализации в рамках VoDSL функций, которые типичны для учрежденческих ATC (соответствующая услуга в английском варианте именуется IP Centrex). Если учесть эти два замечания, станет очевидно, что многочисленные преимущества услуг VoDSL уверенно перевешивают потенциальные технические проблемы, связанные с их «потреблением».

А вот для операторов ситуация не так однозначна. Конечно, передача голосового трафика по линиям ADSL позволяет резко поднять суммарные доходы и чистую прибыль. Однако практическая реализация этой идеи рискует натолкнуться на ряд подводных камней, о существовании которых операторы порой и не подозревают.

Если говорить о финансовой стороне дела, то перспективы рассматриваемой технологии представляются исключительно в розовом свете. Согласно оценкам экспертов, добавление к услугам широкополосного xDSL-доступа сервиса передачи голоса обеспечит четырехкратное увеличение дохода от каждого абонента. Столь существенный финансовый «запас прочности» позволяет оператору реализовать пакеты услуг, нацеленных на значительный рост абонентской базы (причем за счет тех пользователей, которые вовсе не являются убежденными приверженцами технологии DSL). Подобный пакет может включать в себя, например, услуги местной телефонной связи по льготным тарифам и постоянного высокоскоростного доступа в Internet, предоставляемого за символическую плату или вообще бесплатно. Кроме того, наличие пакетов услуг обещает стать эффективным средством удержания существующих клиентов: их вряд ли сумеет переманить конкурирующая компания, предлагающая всего один сервис, пусть и по крайне привлекательной цене.

Согласно расчетам специалистов Nokia, оператор, к оборудованию центрального офиса которого подключено 500 DSL-линий со средней скоростью передачи трафика 384 кбит/с, при предоставлении только услуг транспортировки данных имеет среднюю рентабельность на уровне 36%. Добавление сервиса передачи телефонного трафика на базе той же инфраструктуры позволит поднять указанный показатель сразу до 51% (т. е. чуть ли не в полтора раза!), тогда как прибыльность собственного голосового сервиса равна 63%. Правда, при проецировании подобных оценок на каждый конкретный случай не стоит упускать из виду, что расходы оператора связаны не только с установкой IAD-устройств у абонентов и телефонного шлюза в центральном офисе, но и с добавочными затратами на сетевое управление и на увеличение пропускной способности канала от коммутатора доступа к ближайшей АТС (поскольку отсутствовавший прежде голосовой трафик должен обрабатываться с высоким QoS). Тем не менее приведенные цифры наглядно показывают, что реализация сервиса VoDSL в уже развернутой сети доступа на базе ADSL сулит рекордно короткие сроки окупаемости инвестиций.

Применяя одну и ту же сетевую инфраструктуру для передачи голоса и данных, оператор сумеет реализовать более интеллектуальные дополнительные услуги и сократить эксплуатационные расходы. Пожалуй, еще важнее — повышение эффективности использования суммарной полосы пропускания магистральных каналов. Скажем, при установке устройств доступа по каналам E1 альтернативному провайдеру придется формировать в опорной сети, соединяющей его базовое оборудование с центральным офисом традиционного телефонного оператора, индивидуальные логические каналы E1 для каждого абонента. Такие каналы могут исчисляться тысячами, а использоваться крайне неэффективно. Переход на VoDSL обеспечит замену множества каналов на единственное соединение, предназначенное для передачи телефонного трафика и потоков данных сразу ото всех абонентов.

Теоретически появление технологии VoDSL оказывается на руку операторам всех типов. Различные аналитические материалы (которые относятся преимущественно к американскому рынку) свидетельствуют о том, что с ее помощью альтернативные провайдеры смогут значительно поднять собственную прибыль, традиционные — повысить конкурентоспособность в борьбе с операторами кабельного телевидения, а компании, специализирующиеся на обмене магистральным трафиком, — получить доступ к телефонному абонентскому шлейфу.

У нас ситуация выглядит несколько иначе. Основной интерес к новой технологии должны проявить фирмы, уже построившие сети доступа на базе ADSL или предполагающие это сделать в ближайшем будущем. С экономической точки зрения наиболее оправданным представляется развертывание новых услуг в густонаселенных районах с высоким уровнем телефонизации. Неудивительно, что из отечественных компаний оборудование VoDSL уже приобрели «Совинтел» и «Глобал Один».

Может показаться, что наибольшую выгоду извлекут операторы, располагающие собственными крупными территориальнораспределенными транспортными сетями на базе ATM. Однако их потенциальные сверхприбыли неизбежно будут ограничены услугами местной связи, ведь по существующим нормам передача любого междугородного трафика должна осуществляться через каналы «Ростелекома».

Объединяй и властвуй!

Проблемы оператора на этом, мягко говоря, не заканчиваются. Очень многое зависит от того, из какого мира пришел он к комбинированному решению — традиционной телефонии или сетей передачи данных.

Первая проблема — необходимость обеспечить качество обработки речевого трафика, сопоставимое с таковым для обычной телефонной сети. Это требование является принципиально новым для компаний, изначально специализировавшихся на передаче данных, и несмотря на уникальные возможности технологии VoATM, не будет удовлетворено автоматически.

Вторая проблема связана с надежностью. В контрактах SLA, заключаемых операторами сетей передачи данных с их клиентами, обычно фигурируют такие параметры, как пропускная способность при транспортировке пакетов данных, задержки передачи и доступность сервиса. К этому перечню предстоит добавить характеристики, относящиеся к телефонному трафику, и затем обеспечить их поддержание на необходимом уровне. Как показывает практика, доступность услуг передачи данных очень редко соответствует сакраментальной формуле 7*24 или пяти «девяткам», а в телефонии они стали общим местом.

Третья проблема обусловлена жесткостью требований, предъявляемых в телефонии к оперативности замены или ремонта вышедшего из строя оборудования. Скажем, за рубежом время отклика и замены неисправного оборудования (Mean Time To Respond and Repair, MTTR&R), фигурирующее в контрактах на обслуживание, не превышает двух часов.

Было бы ошибкой воспринимать эти безоговорочные требования как чью-то прихоть. Малый бизнес сегодня в гораздо большей степени зависит от качества и надежности телефонной связи, нежели от безотказности электронной почты или скорости доступа к Всемирной сети. Поэтому он вряд ли «клюнет» на заманчивое ценовое предложение, если по качеству услуг VoDSL будет уступать традиционной телефонии.

Конечно, применительно к российским реалиям последний тезис нуждается в корректировке. Плачевное состояние телефонной связи во многих регионах и высокая стоимость прокладки дополнительных линий позволяют утверждать, что услуги VoDSL, имеющие посредственное качество, но предлагаемые по конкурентоспособным тарифам, будут восприняты многими организациями как манна небесная. Впрочем, все это до поры до времени: все больше компаний начинают ощущать преимущества современной цифровой телефонной связи, поэтому их требования к альтернативным решениям неизбежно ужесточаются.

Еще одна трудность связана с детальной тарификацией и учетом предоставляемых услуг. Операторы сетей передачи данных, как правило, имеют меньше клиентов, а стоимость основной массы своих услуг рассчитывают по фиксированным тарифам. В телефонии ситуация иная. Используемые здесь сложные биллинговые системы учитывают продолжительность местных вызовов, отдельно тарифицируют услуги дальней связи и скрупулезно исчисляют стоимость различных дополнительных услуг — и все это для огромного числа абонентов. Сказанное означает, что необходимость применения современной многофункциональной биллинговой системы грозит стать камнем преткновения для VoDSL-провайдеров.

Может сложиться впечатление, что телефонные операторы гораздо лучше подготовлены к предоставлению услуг VoDSL, чем компании, привыкшие иметь дело с потоками данных. На самом деле это не так. У большинства телефонных операторов отсутствует опыт проектирования, развертывания и эксплуатации территориально распределенных сетей передачи данных, да и техническая поддержка клиентов в СПД на порядок сложнее. Готовясь к марш-броску в мир xDSL, «телефонисты» столкнутся с острой нехваткой специалистов по многочисленным сетевым архитектурам и протоколам, сетевому администрированию и т. д., поскольку количество стандартных протоколов, используемых в их традиционной деятельности, можно пересчитать по пальцам.

Кроме того, альтернативным телефонным операторам придется пересмотреть некоторые стороны своего бизнеса, чтобы обеспечить приемлемый уровень прибыльности при продаже десяти, а то и меньшего числа телефонных номеров мелким фирмам. Потребуется модернизировать уже имеющиеся биллинговые системы, а также четко разграничить зоны ответственности со своими партнерами из числа операторов СПД и Internet-провайдеров. Отдельная задача — обеспечение в удаленных офисах (в рамках сервиса VoDSL) того же набора функций, который предоставляет учрежденческая АТС сотрудникам центрального офиса (услуга IP Centrex); необходимость ее решения в значительной мере диктуется соображениями маркетингового характера.

Взгляд за горизонт

Технология VoDSL относится к числу самых последних разработок в области широкополосного доступа, и о ее массовом распространении пока не идет речь даже за рубежом (см. врезку «Прогнозы, прогнозы...»). Операторы проявляют вполне оправданную осторожность, стремясь всесторонне изучить потенциальные возможности и скрытые недостатки VoDSL, прежде чем броситься в бой. Несмотря на идейную простоту принципов, на которых базируется новая технология, ее разработку пока нельзя признать завершенной. И большая часть проблем относится к сфере стандартизации.

Предстоит не только обогатить функциональное наполнение услуг VoDSL, но и обеспечить корректную обработку смешанного трафика при достижении им первого же коммутирующего устройства. В этой связи консорциуму ATM Forum придется доработать существующие спецификации на канальную сигнализацию CAS. Для сети доступа с услугами VoDSL кандидатом на такую доработку является стандарт на IP-шлюзы MEGACO/H.248, согласованный в августе прошлого года МСЭ и IETF, а для магистралей может потребоваться поддержка коммутационным оборудованием технологии управления вызовами независимо от несущей (Bearer-Independent Call Control, BICC). Не исключено, что увидят свет дополнительные рекомендации, посвященные адаптационным уровням ATM, в частности организации эффективного подавления эха, которое возникает при пакетизации голосового трафика и отчетливо слышимо участниками телефонного разговора.

Архитектура будущих сетей, обеспечивающих услуги VoDSL, должна предоставить операторам гораздо больше гибкости благодаря использованию возможностей распределенной коммутационной модели. Последняя базируется на уже упоминавшемся новом управляющем протоколе пакетной передачи MEGACO/H.248, который призван стать альтернативой традиционным патентованным средствам управления телефонными станциями. Он обеспечит разобщение операций обслуживания вызовов от коммутационных процедур и одновременно контроль за функциями интеллектуальной обработки трафика (коммутацией и маршрутизацией) на уровне пакетного интерфейса граничных устройств (телефонных шлюзов и даже абонентского оборудования).

Архитектура сети следующего поколения, основанная на спецификациях MEGACO/H.248, показана на рис. 5. Ключевая роль в ней отводится вызывающим агентам (Call Agent, CA), которые предоставляют шлюзам необходимые функции интеллектуальной обработки трафика, управляют их работой и установлением соединений, отвечают за взаимодействие с ТфОП на уровне протоколов сигнализации и поддерживают пакетную передачу голоса и данных по единой линии DSL.

Если вызываемый абонент находится в сети общего пользования, шлюз обрабатывает вызов стандартным образом. Если же такой абонент относится к сети пакетной передачи, например к IP-сети, то телефонный шлюз взаимодействует с так называемым программным коммутатором (softswitch), в результате чего голосовой трафик транспортируется в пакетном виде на всем соединении между абонентами (концепция программной коммутации сегодня реализована в продукции компаний IPAXS и ipVerse, а вызывающих агентов - в продукции фирм IPAXS и PacketPort.com). Последнее означает, что в будущем услуги VoDSL превратятся в самостоятельный независимый сервис. Рост числа абонентов со всей остротой поставит перед операторами вопрос его масштабирования, тогда как потребность во взаимодействии сетей пакетной передачи и ТфОП начнет ослабевать.

Впрочем, кардинальные перемены наблюдаются не только в технологической области, но и в расстановке сил на рынке сетевых услуг. Развитие технологий пакетной передачи голосового трафика не в последнюю очередь способствовало появлению нового класса провайдеров, а именно поставщиков интегрированных телекоммуникационных услуг (Integrated Communication Provider, ICP). В число предлагаемых ими сервисов могут входить как высокоскоростной доступ в Internet и местная телефонная связь, так и услуги дальней связи, поддержка функций современных центров обработки вызовов и номеров бесплатной связи, организация виртуальных частных сетей (VNP), охват корпоративной сетью удаленных филиалов компаний и работающих дома сотрудников. Здесь технология VoDSL открывает поистине безграничные возможности.

Но не только она. Как отмечалось в начале данного материала, решения VoDSL, по сути дела, базируются на сочетании двух технологий — широкополосного доступа и пакетной передачи данных. Это означает, что аналогичные комбинированные системы могут строиться и на основе иной коммуникационной инфраструктуры. Наиболее реальными конкурентами линий xDSL являются сети кабельного телевидения и беспроводные решения. Недаром та же TollBridge Technologies, открывая в прошлом году представительство в Европе, в первую очередь заявила о намерении продвигать в сотрудничестве с Nortel Networks свое оборудование пакетной передачи голоса среди операторов КТВ.

Термины VoCATV и VoWLL уже введены в обиход, и не исключено, что в самое ближайшее время по своей популярности они не будут уступать VoDSL. Но это уже совсем другая история.

Прогнозы, прогнозы...

Структура и стандартные интерфейсы сети TETRA

Вернуться

Вернуться

Дополнительные источники информации

Вернуться