Экономика пакетной телефонии

Долгое время системы передачи голоса и данных развивались независимо, не пересекаясь друг с другом. В их объединении не видели особого смысла. Телефонная сеть представляет собой полностью сформировавшуюся самодостаточную структуру, которая охватывает шесть континентов и обеспечивает высоконадежную передачу голоса. Что же касается сетей передачи данных, изначально они были мало приспособлены для передачи голосовой и видеоинформации в режиме реального времени.

Почему же пакетная телефония приобрела такую популярность? Ответ прост: потому что она эффективнее традиционной сразу по двум причинам.

Во-первых, пакетные технологии позволяют значительно увеличить объемы информации, передаваемой по одним и тем же каналам связи. Это достигается за счет использования средств компрессии голоса и динамического перераспределения незанятой полосы пропускания. Здесь стоит отметить, что в реальных сетях городских телефонных операторов большую часть суток пропускная способность линий утилизируется не более чем на 18%.

Во-вторых, объединение передачи голоса и данных позволяет обойтись одной инфраструктурой там, где иначе пришлось бы прокладывать две независимые, неся при этом соответствующие расходы на обслуживание (зарплата персонала, стоимость обучения и пр.).

Рассмотрим экономические и технические особенности различных технологий пакетной телефонии — голос поверх Frame Relay (VoFR), поверх ATM (VoATM) и поверх IP (VoIP), а затем приведем примеры реальных проектов объединения сетевых инфраструктур передачи голоса и данных.

Голос поверх Frame Relay

Технология Frame Relay предназначена для построения глобальных сетей. В связи с обеспечиваемой ею высокой эффективностью использования полосы пропускания она нередко применяется для передачи голоса по спутниковым каналам. Данная технология может быть рекомендована для построения единых распределенных сетей предприятий или организаций, имеющих сильно удаленные друг от друга филиалы.

Очевидно, для реализации подобной сети необходим оператор связи, способный организовать подключение по Frame Relay во всех офисах заказчика. Как правило, это требование легко выполнимо — услуги сети Frame Relay предоставляются различными операторами.

Основными преимуществами VoFR являются:

• повсеместное распространение технологии Frame Relay, благодаря которому возможно создание распределенных сетей с самой широкой географией;
• относительно низкая стоимость аренды каналов Frame Relay;
• невысокие требования к полосе пропускания для передачи одного голосового канала.

К недостаткам рассматриваемой технологии можно отнести:

• ограничение максимальной пропускной способности канала связи до 2 Мбит/с (интерфейс HSSI, позволяющий повысить скорость передачи до 50 Мбит/с, мало распространен);
• недостаточную проработку стандартов и плохую совместимость оборудования разных производителей;
• отсутствие стандартов динамической маршрутизации.

Голос поверх ATM

Технология АТМ изначально создавалась как мультисервисная, то есть предназначенная для работы с разными типами трафика. В ATM-сетях каждому типу трафика присваивается свой класс обслуживания, характеризующийся определенными значениями таких параметров, как гарантируемая полоса пропускания, предельное время задержки и т. п. Однако ATM — дорогостоящая технология, поэтому она редко используется для построения локальных вычислительных сетей предприятий или для подключения удаленных филиалов. В основном АТМ применяется операторами связи при построении высокоскоростных опорных сетей, обеспечивающих в том числе предоставление услуг Frame Relay.

Перечислим преимущества VoАТМ:

• динамическое управление полосой пропускания в каналах связи;
• поддержка QoS для различных типов трафика;
• возможность резервирования каналов связи и оборудования, высокая надежность;
• использование каналов с высокой пропускной способностью;
• интеграция самых разных типов трафика, включая голос, данные, видео;
• гибкое использование имеющейся инфраструктуры;
• возможность эмуляции «прозрачных» каналов связи;
• совместимость с технологией Frame Relay и возможность предоставления сервисов ее пользователям;
• наличие технологии Tag Switching, позволяющей динамически коммутировать IP-трафик в масштабе реального времени. Благодаря этому сервис-провайдер может, соотнося уровни приоритизации VoIP и АТМ, предоставлять необходимый уровень обслуживания (QoS) клиентам, использующим VoIP.

В то же время VoАТМ имеет недостатки, такие как сложность реализации, относительная дороговизна оборудования, малое распространение опорных сетей ATM и высокий процент служебного трафика. Эти особенности мешают широкому использованию VoATM в корпоративных сетях.

Практически оно целесообразно лишь в тех случаях, когда у заказчика уже функционирует полноценная АТМ-сеть. Голосовые пакеты упаковываются в АТМ-ячейки по методу AAL1, что позволяет соединить офисные АТС предприятия, установленные в разных точках.

Голос поверх IP

Технология VoIP уже стала глобальной и начинает реально конкурировать с технологиями традиционной телефонии. С ее помощью сейчас передаются около 15% голосового трафика дальней связи. VoIP, в отличие от VoFR и VoATM, применяется не только в ядре сети, но и на всех ее уровнях — вплоть до конечных пользователей, которые могут работать с VoIP через IP-телефон или компьютерное приложение. Поэтому активно внедряемая офисная IP-телефония позволяет экономить средства не только на услугах дальней связи, но и за счет снижения совокупной стоимости владения (TCO) телекоммуникационной системы. В реальных проектах VoIP обеспечивает соединение с удаленными филиалами, услуги междугородной и международной голосовой связи и построение внутриофисных телефонных сетей.

Итак, основными положительными сторонами технологии VoIP являются:

• доступность на пользовательском уровне;
• повсеместная распространенность сетей IP;
• относительная простота стыковки сетей различных операторов;
• прекрасная совместимость оборудования разных производителей;
• возможность использования каналов как с низкой, так и с высокой пропускной способностью;
• возможность построения операторских сетей с распределенной маршрутизацией;
• относительная простота и известность технологии;
• возможность наложения сервисов практически на любую транспортную сеть, включая SDH, ATM и Frame Relay;
• совместимость с новыми технологиями построения опорных сетей на базе протокола IP (например, 10 Gigabit Ethernet, DPT).

Однако VoIP не лишена и определенных минусов:

• необходимость внедрения механизмов приоритизации трафика;
• относительно высокий процент служебного трафика.

Несмотря на все преимущества и кажущуюся простоту пакетной телефонии, ее внедрение является достаточно сложной задачей. Для него требуется комплексная проработка решения как с технической, так и экономической точки зрения.

Перечислим основные технические требования к передаче голоса по сетям данных:

• количество потерянных пакетов — менее 1%;
• задержка — менее 200 мс;
• джиттер (вариация задержки) — менее 30 мс;
• гарантированная полоса пропускания для одного соединения — от 10 до 126 Кбит/с (в зависимости от протокола передачи и метода кодирования).

В таблице приведены расчетные данные требуемой полосы пропускания для передачи одного голосового канала при отключенной функции VAD (вырезание пауз) и пакетизации голосового трафика с периодичностью 30 мс.

Проекты

В качестве примера обратимся к проекту создания распределенной сети связи золотодобывающего предприятия, основанной на технологии VoIP. Разработчикам требовалось связать центральный офис в Москве с представительством заказчика в Лондоне (его основные функции — продажа продукции, обеспечение выпуска и обращения акций компании) и пятью производственными объектами, расположенными в различных областях Дальневосточного федерального округа.

Организация связи была необходима для решения следующих бизнес-задач:

• автоматизации бизнес-процессов (SAP R/3);
• автоматизации производства (удаленный мониторинг технологических процессов, получение статистики);
• повышения оперативности контроля за параметрами технологических процессов;
• обеспечения обработки и анализа больших объемов информации, связанной с деятельностью основных и вспомогательных подразделений;
• организации единой сети корпоративной телефонии;
• обеспечения сотрудников международной и междугородной телефонной связью;
• сокращения издержек.

Чтобы осуществить задуманное, следовало построить локальные вычислительные сети на удаленных объектах и соединяющую все объекты мультисервисную распределенную сеть. Она была призвана обеспечить обмен голосовой информацией и трафиком данных между всеми объектами и офисами предприятия, сократить издержки на дальнюю связь.

При выборе технологии для построения распределенной сети сравнивались характеристики служб Frame Relay (VoFR) и IP VPN (VoIP). Об АТМ речь не шла, поскольку соответствующую услугу невозможно было получить во всех точках подключения.

Стоимость реализации проекта и эксплуатации сетей для VoFR и VoIP в данном случае оказалась одной и той же, поскольку предлагалось использовать идентичное оборудование и различался лишь способ организации соединений на WAN-интерфейсах. Тем не менее выбор пал на IP VPN (VoIP), что было обусловлено следующими причинами:

• оператор связи предлагал для соединения по IP более выгодные тарифы;
• трафик данных составлял в сети предприятия наибольший объем, использование технологии IP VPN позволяло снизить (по сравнению с применением Frame Relay) объем служебного трафика, возникающего из-за упаковки IP-пакетов в кадры Frame Relay.

В ходе проекта были созданы распределенная корпоративная сеть, основанная на технологии IP VPN (каналы с поддержкой MPLS), и ЛВС в производственных подразделениях. Поскольку на предприятии используется единая система управления, сеть сделала возможной ее эксплуатацию силами существующего персонала, то есть без привлечения высококвалифицированных сотрудников для работы на удаленных объектах.

Стоимость дополнительных затрат (проектирование, оборудование, установка и настройка) на реализацию передачи голоса по мультисервисной сети составила 28 тыс. долл. Если ранее компания платила за телефонные переговоры 3,2 тыс. долл. в месяц, то внедрение IP-телефонии позволило снизить эту сумму до 1 тыс. долл. Ежемесячные платежи оператору за передачу VoIP-трафика составляют 700 долл. Таким образом, ежемесячная экономия равна 1,5 тыс. долл. Нетрудно подсчитать, что расчетный срок окупаемости этого проекта (ROI) — 1 год и 7 месяцев.

Далее рассмотрим проект создания распределенной корпоративной сети финансового учреждения, реализованный на основе Frame Relay. Заказчиком был банк с головным офисом в Москве и разветвленной сетью филиалов, связь которых с центральным офисом осуществляется по выделенным спутниковым каналам «точка—точка». Для банка было необходимо построить распределенную сеть, обеспечивающую следующие возможности:

• высокое качество информационных услуг;
• поддержку финансовых операций, в том числе проведения электронных платежей;
• подключение распределенной сети банкоматов;
• организацию единой корпоративной телефонии.

При выборе технологии для построения сети рассматривались варианты с использованием ATM, IP и Frame Relay. Однако вариант с АТМ и в этом случае был отвергнут как неэффективный — из-за дороговизны оборудования и высокого процента накладных расходов. Как уже говорилось, стоимость реализации и обслуживания сетевой инфраструктуры на основе технологий IP и Frame Relay практически одинакова. Тем не менее в этом случае выбор был сделан в пользу технологии Frame Relay, поскольку она позволяет уменьшить накладные расходы (по сравнению с IP). Это было обусловлено следующими соображениями:

• процент служебного трафика при передаче голоса для Frame Relay значительно ниже, чем для IP;
• IP является протоколом сетевого уровня и требует наличия канального протокола (например, PPP, Frame Relay или HDLC); при этом процент служебного трафика Frame Relay оказывается сопоставимым с аналогичным процентом для других протоколов.

Последний пример — построение офисной сети с использованием IP-телефонии. Проект выполнялся для предприятия энергетики, которому понадобилось комплексное решение для оснащения офисного помещения на 160 сотрудников (СКС, ЛВС, телефония), организации подключения к городской телефонной сети по каналу Е1 и доступа к Internet.

Заказчику были предложены два решения, одинаково обеспечивающие его технические требования. Одно предполагало построение сети с использованием IP-телефонии, другое — на основе традиционной УАТС. Стоимость реализации первого проекта составляла примерно 153 тыс. долл., второго — 130 тыс. долл. Таким образом, «традиционный» вариант был существенно дешевле. Однако заказчик все же предпочел IP-телефонию, поскольку для него оказались важными следующие ее возможности:

• широкий спектр дополнительных функций (определение входящего номера, уведомление о вызове при разговоре, получение доступа к собственному номеру из любого места сети и т. д.) при сохрании бизнес-качества связи;
• простота пользования системой, ее поддержки и управления;
• значительное снижение стоимости владения за счет уменьшения числа обслуживаемых подсистем, сокращения численности обслуживающего персонала, затрат на его обучение и т. д.

По предварительной оценке, ежегодные расходы на поддержание инфраструктуры IP-телефонии должны быть на 14 тыс. долл. меньшими, чем при внедрении традиционной АТС. И это без учета вероятного сокращения расходов на междугородную связь. Таким образом, расчетный срок окупаемости проекта офисной IP-телефонии (ROI) составил менее двух лет.

Как видите, выбор технологии для обеспечения голосовой связи требует оценки целого ряда стоимостных и функциональных параметров будущей сети. При этом необходимо взвешенно подходить к определению текущих и перспективных задач, которые призван решить тот или иной проект.