Обозрение подготовлено при поддержке 

Технологии, компании, решения

Системы биллинга, мониторинга и управления Технологии IP-телефонии (протоколы, стандарты)

Системы биллинга, мониторинга и управления

Вряд ли кто станет оспаривать тот факт, что биллинговая система является одним из основных элементов инфраструктуры провайдера практически любых телекоммуникационных услуг. IP-телефония не является исключением. С появлением операторов услуг VoIP и расширением числа предоставляемых услуг за счет IP-сервисов у операторов традиционной телефонии и администраторов корпоративных сетей возникла необходимость в создании универсального тарификационного продукта по расчётам с клиентами и партнёрами и внутрикорпоративному учету, способному обсчитывать трафик традиционной телефонии, Dial-Up подключений, соединений по выделенной линии и трафик IP-телефонии. Среди всех решений, представленных сегодня на российском рынке выделяется продукт, активно продвигаемый дистрибьютором сетевого и телекоммуникационного оборудования компанией CompTek.

IPSoft billing

Прошло более одного года с тех пор, как CompTek сообщил о начале продаж системы биллинга IP-телефонии IPSoft billing — программного комплекса, разработанного компанией IPSoft в сотрудничестве со специалистами CompTek (помимо продаж, компания взяла на себя функции технической поддержки и обучения работе с биллинговой системой). Продукт позиционируется как полнофункциональная система «малобюджетного» биллинга для IP-телефонии на базе голосовых шлюзов Cisco — стоимость этого решения в базовой версии (на один цифровой поток или неограниченное количество аналоговых интерфейсов) составила всего $4 тысячи. Таким образом, IPSoft billing ориентирована, в первую очередь, для использования небольшими и начинающими операторами IP-телефонии, которым доступны такие функции, как учет абонентского трафика и автоматизации расчетов с клиентами, а также учет трафика VoIP в корпоративных сетях. Однако при этом архитектура системы позволяет масштабировать ее для поддержки и крупных сетей VoIP.

В базовом варианте (первой версии) IPSoft billing может хранить и обрабатывать до 300 000 звонков в месяц, поддерживая до 10 000 активных абонентов. Время авторизации пользователя и тарификации звонка не превышает 100 мс при количестве одновременных звонков до 10 в секунду. Базовый вариант позволяет запускать одновременно 3 рабочих места пользователей системы.

Итак, можно говорить о том, что компания CompTek заняла пустующую в то время нишу на российском рынке биллинговых систем — имеющиеся тогда решения в силу своей дороговизны (цена биллинга очень часто оказывалась существенно выше, чем цена шлюза) и привязанности к сети продавца (как правило, также оператора IP-телефонии) фактически не позволяли начинающим провайдерам эффективно развивать свой бизнес.

Доступная год назад версия v.1.2.1 IPSoft billing работала только с системами IP-телефонии, построенными на шлюзах Cisco Systems, и планировалось, что последующие версии программного комплекса смогут осуществлять биллинг dial-up подключений, соединений по выделенной линии и будет обладать множеством дополнительных функций.

Действительно, позднее, на выставке «Связь-Экспокомм 2002» CompTek и «Рексофт», разработчик популярного биллинга «Барсум» для традиционных АТС, представили универсальную биллинговую систему, позволяющую обеспечивать тарификацию как традиционной, так и IP-телефонии. Это решение предназначено, в первую очередь, для корпоративных заказчиков, эксплуатирующих традиционные офисные АТС с возможностью предоставления VoIP-сервисов. Кроме того, система должна заинтересовать и операторов связи, так как данное ПО может обсчитывать, помимо голосового трафика, также dial-up подключения и соединения по выделенным линиям. Это решение базируется на «традиционной» системе «Барсум» фирмы «Рексофт», ставшей, по мнению директора по развитию бизнеса CompTek Игоря Масленникова, стандартом де-факто для станций Definity, а также продукта IPSoft, предназначенного для тарификации IP-телефонного трафика. Новый продукт, по словам разработчиков, сочетает в себе универсальность, учет российской специфики и существенно более низкую стоимость по сравнению с западными аналогами.

Итак, автоматизированная система расчетов (АСР) IPSoft Billing (версия 1.5) предназначена для построения систем предоставления услуг IP-телефонии, коммутируемого доступа в интернет (DialUp) и учета трафика. Она построена на основе технологии клиент-сервер, а основными структурными элементами системы являются:

• база данных, функционирующая под управлением СУБД Sybase Adaptive Server Anywhere, Sybase Adaptive Server Enterprise или Microsoft SQL Server;
• сервер реального времени, выполняющий функции авторизации, регистрации биллинговых событий, учета объема трафика (для сбора информации сервер использует сетевые протоколы RADIUS, NetFlow, SNMP, Telnet);
• клиентское приложение, реализующее функции рабочего места администратора, оператора и менеджера;
• веб-интерфейс, позволяющий получить информацию о клиенте из интернета.

Серверная часть системы функционирует под управлением операционных систем Windows NT, Windows 2000 и выше, клиентская часть — под управлением операционной системы Windows 98 и выше.

Нагрузочная способность системы составляет:

• до 10 000 000 звонков в месяц;
• до 100 000 активных абонентов;
• до 900 голосовых каналов (30 потоков E1);
• до 10 000 000 DialUp сессий в месяц;
• до 5 000 Гб трафика в месяц.

АСР поддерживает реализацию следующих основных функций:

Абонентский учет, в том числе:

• ведение справочника абонентов;
• поддержка корпоративных клиентов (возможность иметь древовидную структуру счетов для одного клиента);
• учет персональной информации и реквизитов для юридических лиц;
• различные способы оплаты: предоплата, кредит, ограниченный кредит;
• автоматическая генерация Voip и DialUp карт;
• возможность идентификации абонента по номеру телефона;
• управление счетами абонента — блокировка и разблокировка, ведение истории состояния счета.

Тарификация услуг, в том числе:

• ведение справочника кодов доступа (междугородных и международных);
• ведение справочника тарифных зон провайдеров;
• ведение справочника тарифных зон трафика;
• поддержка сетей Private Network при учете трафика;
• гибкая система настройки тарифных планов;
• возможность перерасчета стоимости предоставленных услуг;

Расчеты с абонентами, в том числе:

• формирование счета для клиентов, работающих в кредит;
• счет-фактура с возможностью настройки печатной формы;
• ввод и учет платежей абонента;
• поддержка нескольких валют.

Расчеты с партнерами, в том числе:

• ведение справочника провайдеров;
• учет объема услуг, предоставленных провайдером;
• учет объема услуг, предоставленных провайдеру;
• подсчет себестоимости услуг.

Формирование аналитической и статистической отчетности, в том числе:

• отчет о звонках пользователя за период (детализация счета);
• распределение звонков по тарифным зонам;
• распределение звонков по времени суток, дням недели, месяцам;
• распределение звонков по провайдерам;
• распределение звонков по серверам доступа (NAS);
• распределение DialUp сессий по времени суток, дням недели, месяцам;
• отчет о DialUp сессиях пользователя за период;
• отчет об объеме трафика пользователя за период;
• распределение объема трафика по тарифным зонам.

Администрирование системы, в том числе:

• ведение справочника пользователей;
• разграничение прав пользователей в системе;
• импорт кодов доступа, платежей, VoIP и DialUp карт из текстового файла;
• экспорт любой выборки в текстовый файл или файл Microsoft Excel.

23 сентября этого года выпущена обновленная версия продукта IPSoft Billing (версия 2.0), среди возможностей которой — проведение взаиморасчетов с дилерами (ведение справочника дилеров; возможность назначения индивидуальных скидок дилеру; ведение справочника профилей скидок для дилеров; внесение сведений о платежах дилера и контроль задолженности; регистрация проданных дилеру сервисных карт; получение отчетов для каждого дилера о состоянии счета, внесенных платежах, проданных и активированных картах; получение статистики по всем дилерам в табличном и графическом виде), а также встроенный файл справки и контекстная справка.

ОСС-2000

Другой продукт в области биллинга — автоматизированная система расчетов (АСР) «ОСС-2000» — впервые была представлена широкой общественности «Корпорацией О.С.С.» на выставке «Биллинг телекоммуникаций — 2000». Эта полнофункциональная автоматизированная система расчетов для провайдеров интернет и провайдеров IP-телефонии позволяет учитывать трафик клиентов, партнеров, отслеживать продажи, выставлять счета и т.п. Система работает в сети «OSS-Net» с конца 1999 года и, по словам разработчиков, на настоящий момент является единственной в России отработанной и сертифицированной системой расчетов.

АСР «ОСС-2000» позволяет наряду с традиционной кредитной формой оплаты за услуги связи, осуществлять авансовую оплату, ликвидирующую значительную дебиторскую задолженность и позволяющую сократить объем выставляемых счетов абонентам. Применение же предоплаченных карт позволяет организовать предоставление услуг не только постоянным, но и временным пользователям, на основе гибкой системы тарифов и разнообразных категорий услуг. При этом АСР «ОСС-2000» позволяет контролировать работу распространителей карт (дилеров) и создает основу для организации клиринговых операций за счет автоматизации обмена информацией через интернет (интранет) в реальном времени. Кроме того, ОСС-2000 обладает способностью интеграции практически с любым типом телекоммуникационного оборудования, используемого для предоставления абонентам услуг телефонии, передачи данных, телематических служб и службы передачи речевой информации.

Система построена в соответствии со следующими основными принципами: модульность (прикладное программное обеспечение (ПО) имеет модульную структуру, что позволяет корректировать существующие и добавлять новые функции без изменения ядра прикладного ПО); наращиваемость (поэтапное расширение функциональных и информационных возможностей системы); доступность (одновременная работа с информацией всех пользователей в on-line режиме); масштабируемость (отсутствие внутренних ограничений на размеры базы данных (БД), емкости сети, количества рабочих мест и т.д.); конфиденциальность (предоставление информации пользователям в объеме, соответствующем их полномочиям и правам доступа); защищенность (обеспечение защиты от несанкционированного доступа, ведение аудита действий пользователей с предоставлением протокола администратору, защита от неквалифицированных действий); наглядность (удобный интерфейс для пользования и администрирования системы).

АСР «ОСС-2000» сертифицирована на обслуживание до 200 тысяч клиентов, обеспечивает адаптацию и интеграцию с другими системами технологического процесса оказания услуг и управления предприятием связи, ориентирована на проведение расчетов за услуги электросвязи, предоставляемые операторами различных сетей, в любом сочетании, т.е. является универсальной. Кроме того, система является тиражируемой, что предполагает ее внедрение на сетях многих операторов связи.

«Билл-Мастер»

Еще одно российское решение — АСР «Билл-Мастер» — представляет собой современную биллинговую систему для среднего и крупного оператора связи, в том числе и с территориально распределенной структурой. По словам разработчиков, она характеризуется надежностью, удобством работы, наличием веб-интерфейса, масштабируемостью, четким следованием стандартам и поддержкой новых технологий, например VoIP. АСР «Билл-Мастер» воплотила многолетний опыт работы технических специалистов INLINE Technologies с телекоммуникационным оборудованием компании Cisco Systems и других производителей при разработке и реализации проектов сетей операторов связи.

АСР «Билл-Мастер» позволяет выполнять следующие операции: осуществлять централизованное управление учетными записями (аккаунтами ) пользователей; автоматизировать процедуры по обслуживанию оборудования и программного обеспечения; учитывать платежи; выписывать, импортировать, экспортировать счета и счета-фактуры; предоставлять отчеты.

Система характеризуется высокой степенью открытости кода: открыта и описана структура базы данных, открыт интерфейс и доступны программы взаимодействия между ними (Perl-скрипты). Таким образом, заказчик может добавлять свои таблицы, поля (MySQL позволяет вставлять колонки в таблицы без остановки системы), отчеты, легко создавать собственные программы анализа работы узла доступа и разрабатывать специфические дополнения, даже не обращаясь к INLINE Technologies. По словам разработчиков, все средства, с помощью которых создавалась система — кроссплатформенны, поэтому она может быть перенесена на другую версию UNIX/Linux.

Биллинговая система может работать и с дебитными счетами, так и в кредит. Последняя функция важна для организаций, которые оплачивают услуги операторам связи «по факту». В этом случае система позволяет устанавливать границу доверия (сумму, которую клиент может потратить в долг), при пересечении ее пользователь отключается автоматически . Клиент может пользоваться услугой сразу же после ее создания оператором, при этом не требуются перезагрузка сервера или дополнительные действия.

АСР «Билл-Мастер» имеет развитый механизм поддержки карточного доступа. Она обеспечивает управление сериями сгенерированных карт, их старением, деактивацией. Карты могут быть комплексными и включать использование нескольких услуг одновременно, например, VoIP и dialup доступ.

Система ведет полный журнал действий операторов и программ, который не доступен для изменения операторами, но в тоже время позволяет администратору легко отследить любые движения средств на счетах. В АСР нет ограничений на количество мест операторов.

АСР «Билл-Мастер» поддерживает Voice-over-IP на оборудованиии Cisco Systems. Она позволяет учитывать как межоператорский трафик (терминирование телефонного трафика), так и организовать доступ пользователей по карточкам, которые могут быть как дебитные, так и корпоративные, с оплатой «по факту». Система поддерживает функцию ограничения доступа с определенных номеров городской телефонной сети (например, для спаммеров).

АСР «Билл-Мастер» имеет модульную структуру: базовый модуль (обязателен); модуль коммутируемых линий (dialup); модуль выделенных линий (leased line); модуль Voice over IP для оборудования Cisco Systems.

VocalTec Network Manager 100

Что касается систем управления и мониторинга, то в качестве примера можно привести такой продукт, как сетевой менеджер VocalTec — VocalTec Network Manager 100 (VNM 100), который позиционируется как инструмент централизованного администрирования, управления, технического обслуживания и эксплуатации (OAM&P) для администрирования отдельных элементов архитектуры VocalTec. Пользовательский графический интерфейс VNM 100 предоставляет администраторам сети необходимые возможности мониторинга и управления крупномасштабными, распределенными операторскими сетями IP-телефонии. В качестве его основных функций стоит отметить следующие. VNM 100 обеспечивает централизованное дистанционное управление услугами VoIP и элементами сети; поддерживает управление базовыми и дополнительными услугами VocalTec; позволяет осуществлять централизованную обработку оповещений об авариях в реальном времени; содержит средства анализа функционирования сети и статистику по параметрам качества обслуживания (QoS); обеспечивает безопасное управление как на корпоративных сетях, так и на сетях общего пользования; имеет возможность мониторинга в реальном времени до 300 устройств, соответствующих рекомендациям H.323, и до 1000 зарегистрированных элементов сети; совместим с телефонными шлюзами и гейткиперами VocalTec, а также с телефонными шлюзами, соответствующих H.323, других производителей и др.

xPGK

Среди большого числа решений операторского класса хотелось бы отметить продукт российской компании «МЕРА НН» (она позиционирует себя как крупнейший офшорный разработчик программного обеспечения) для управления мультимедийными потоками в IP-сетях — проксирующий гейткипер xPGK, широкие возможности которого в области концентрации и транзита VoIP-трафика позволяют отнести его к категории продукции Light SoftSwitch. В настоящее время xPGK используется в сетях таких российских VoIP-операторов, как RGC, Elvis Telecom, Мостком, Интернет-Архангельск, LANCK Telecom и др.

В частности, xPGK предоставляет удобную возможность производить централизованный биллинг и авторизацию непосредственно в точке концентрации трафика, обладает широкими возможностями взаимодействия со стандартными биллинговыми системами, поддерживает схемы prepaid и postpaid. xPGK генерирует детальные биллинговые записи для каждого звонка, которые синхронно сохраняет в структурированных текстовых файлах в удобной для обработки форме. Реализована поддержка RADIUS, которая облегчает администрирование системы биллинга и авторизации.

Технологии IP-телефонии (протоколы, стандарты)

Традиционная телефонная связь, по современным понятиям, это непозволительная роскошь. Ситуация, при которой абоненты «тотально» оккупируют четырехкилогерцовый телефонный канал, замыкая электрическую цепь на время всего разговора, постепенно уходит в прошлое. Такой вывод можно сделать, углубляясь в технические тонкости технологий традиционной телефонной связи и VoIP — Voice over IP — передаче голосовых сообщений с использованием интернет-протокола. Последний позволяет более эффективно (а следовательно и экономично) использовать дорогой частотный спектр с минимальными потерями (в некоторых случаях практически без потери) качества связи.

Одним из наиболее выдающихся достижений интернет-телефонии является возможность голосовой связи вида «телефон-телефон» — способа общения, который не меняется уже более ста лет. Меняется лишь сама технология. Однако все же не следует забывать, что IP-телефония — это всего лишь одна из многих способов уплотнения каналов связи, разновидность пакетной коммутации.

Конечному «домашнему» пользователю нет особой нужды заниматься изучением технологий IP-телефонии — никакого дополнительного оборудования ему не требуется. Достаточно иметь лишь телефон с возможностью тонального набора. Это нужно для того, чтобы дозвонившись до оператора, ввести свой код в тональном режиме, а дальше действия абонента ничем не отличаются от привычных.

Монстр под именем H.323

В настоящее время для IP-телефонии чаще всего используется стандарт Н.323, определяющий технические требования для передачи аудио- и видеоданных по сетям передачи данных. H.323, рекомендованный Международным Союзом по Телекоммуникациям (International Telecommunications Union, ITU), включает в себя стандарты на видео кодер/декодеры, на голосовые кодер/декодеры, на общедоступные приложения, на управление вызовами и стандарты на управление системой.

Технические требования к голосовым кодерам включают такие требования, как малая полоса пропускания, высокое качество голоса, небольшие задержки, возможность реконструкции потерянных пакетов и др.

Семейство H.32x. Немного истории

В 1990 году был одобрен первый международный стандарт в области видеоконференцсвязи — спецификация H.320 для поддержки видеоконференций по ISDN. Затем ITU одобрил еще целую серию рекомендаций, относящихся к видеоконференцсвязи. Эта серия рекомендаций, часто называемая H.32x, помимо H.320, включает в себя стандарты H.321-H.324, которые предназначены для различных типов сетей. Во второй половине 90-х годов интенсивное развитие получили IP сети и интернет. Они превратились в экономичную среду передачи данных и стали практически повсеместными. Однако, в отличие от ISDN, IP сети плохо приспособлены для передачи аудио и видеопотоков. Стремление использовать сложившуюся структуру IP сетей привело к появлению в 1996 году стандарта H.323 (Visual Telephone Systems and Terminal Equipment for Local Area Networks which Provide a Non-Guaranteed Quality of Service, Видеотелефоны и терминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качеством обслуживания). В 1998 году была одобрена вторая версия этого стандарта H.323 v.2 (Packet-based multimedia communication systems, Мультимедийные системы связи для сетей с коммутаций пакетов), в сентябре 1999 года была одобрена третья версия рекомендаций, а в ноябре 2001 года — четвертая.

Сейчас H.323 — один из важнейших стандартов из этой серии. H.323 — это рекомендации ITU-T для мультимедийных приложений в вычислительных сетях, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания (QoS). Такие сети включают в себя сети пакетной коммутации IP и IPX на базе Ethernet, Fast Ethernet и Token Ring

Рекомендации H.323

Рекомендации H.323 предусматривают:

• Управление полосой пропускания
• Возможность взаимодействия сетей
• Платформенную независимость
• Поддержку многоточечных конференций
• Поддержку многоадресной передачи
• Стандарты для кодеков
• Поддержку групповой адресации

Управление полосой пропускания

Передача аудио- и видеоинформации весьма интенсивно нагружает каналы связи, и, если не следить за ростом этой нагрузки, работоспособность критически важных сетевых сервисов может быть нарушена. Поэтому рекомендации H.323 предусматривают управление полосой пропускания. Можно ограничить как число одновременных соединений, так и суммарную полосу пропускания для всех приложений H.323. Эти ограничения помогают сохранить необходимые ресурсы для работы других сетевых приложений. Каждый терминал H.323 может управлять своей полосой пропускания в конкретной сессии конференции.

Межсетевые конференции

Рекомендации H.323 предлагают средство соединения участников видеоконференции в разнородных сетях (например, IP и ISDN, IP и PSTN).

Платформенная независимость

H.323 не привязан ни к каким технологическим решениям, связанным с оборудованием или программным обеспечением. Взаимодействующие между собой приложения могут создаваться на основе разных платформ, с разными операционными системами.

Поддержка многоточечных конференций

Рекомендации H.323 позволяют организовывать конференцию с тремя или более участниками. Многоточечные конференции могут проводиться как с использованием центрального MCU (устройства многоточечной конференции), так и без него.

Поддержка многоадресной передачи

H.323 поддерживает многоадресную передачу в многоточечной конференции, если сеть поддерживает протокол управления групповой адресацией (такой, как IGMP). При многоадресной передаче один пакет информации отравляется всем необходимым адресатам без лишнего дублирования. Многоадресная передача использует полосу пропускания гораздо более эффективно, поскольку всем адресатам — участникам списка рассылки отправляется ровно один поток.

Стандарты для кодеков

H.323 устанавливает стандарты для кодирования и декодирования аудио- и видеопотоков с целью обеспечения совместимости оборудования разных производителей. Вместе с тем стандарт достаточно гибок. Существуют требования, выполнение которых обязательно, и существуют опциональные возможности, в случае использования которых также необходимо строго следовать стандарту. Помимо этого, производитель может включать в мультимедийные продукты и приложения дополнительные возможности, если они не противоречат обязательным и опциональным требованиям стандарта.

Совместимость

Участники конференции хотят общаться друг с другом, не заботясь о вопросах совместимости между собой. РекомендацииH.323 поддерживают выяснение общих возможностей оборудования конечных пользователей и устанавливают наилучшие из общих для участников конференции протоколов кодирования, вызова и управления.

Гибкость

H.323 конференция может включать участников, конечное оборудование которых обладает различными возможностями. Например, один из участников может использовать терминал лишь только с аудио- возможностями, в то время как остальные участники конференции могут обладать возможностями передачи/приема также видео и данных.

Базовая архитектура H.323

В число «объектов» H.323 включаются терминалы, мультимедиа шлюзы, устройства управления многоточечными конференциями и контроллеры зоны или гейткипперы (gatekeeper).

Рис. 1. Базовая архитектура H.323

Терминал H.323 может представлять собой ПК или автономное устройство, способное выполнять мультимедиа-приложение. Он обязан обеспечивать голосовую связь и может дополнительно поддерживать передачу видео или данных. Вследствие того, что основной функцией терминала H.323 является передача голоса, он играет ключевую роль в предоставлении сервиса IP-телефонии. H.323-терминал должен поддерживать протоколы:

• H.245 — согласование параметров соединения,
• Q.931 — для установления соединения и согласования параметров этого соединения,
• RAS (Registration/Admission/Status) — взаимодействия с контроллером зоны (gatekeeper),
• RTP/RTCP — для работы с потоками аудио и видео пакетов,
• семейство протоколов Н.450,
• аудиокодеки для сжатия аудиопотока.

Протокол управления мультимедийной конференцией H.245 обеспечивает:

• согласование возможностей компонентов;
• установление и разрыв логических каналов;
• передачу запросов на установление приоритета;
• управление потоком (загрузкой канала);
• передачу общих команд и индикаторов.

Сообщения протокола H.245 передаются по H.245-каналу управления. Это логический канал «0», который, в отличие от каналов обмена мультимедиа-потоками, постоянно открыт. Межтерминальный обмен параметрами позволяет согласовывать режимы работы и форматы кодирования информации, что обеспечивает взаимодействие терминалов от разных производителей. В процессе обмена сообщениями о параметрах уточняются возможности терминалов принимать и передавать различные виды трафика.

Протокол сигнализации Q.931 используется для установления и разрыва соединений между двумя терминалами H.323, а также между терминалом и шлюзом. Служебные сообщения этого протокола передаются поверх TCP.

Протокол сигнализации RAS (регистрации, подтверждения и состояния) применяется для передачи служебных сообщений между терминалами и контроллером зоны. RAS-сообщения служат для регистрации терминалов, допуска их к сеансу связи, изменения используемой полосы пропускания, информирования о состоянии сеанса и его прекращении. В отсутствии контроллера зоны протокол RAS не задействуется.

Протокол RTP (RFC 1889) обеспечивает в IP-сетях доставку адресатам аудио- и видеопотоков в масштабе реального времени. Согласно стандарту H.323, в сетях с негарантированной полосой пропускания с целью минимизации задержек и максимального использования имеющейся полосы пропускания для передачи аудио- и видеопотоков, а также сигнализации RAS применяется протокол User Datagram Protocol (UDP). Этот протокол задействует механизм многоадресной рассылки (IP Multicast) для негарантированной доставки звука и видео определенному числу пользователей. Поверх IP Multicast работает RTP, который создает необходимые условия для нормального воспроизведения полученных потоков на абонентских терминалах. RTP идентифицирует тип и номер пакета, устанавливает в него метку синхронизации. На основе этой информации приемный терминал синхронизирует звук, видео и данные, осуществляет их последовательное и непрерывное воспроизведение. Корректное функционирование RTP возможно при наличии в абонентских терминалах механизмов буферизации принимаемой информации. Транспортный протокол управления передачей в режиме реального времени RTCP (RFC 1889) контролирует реализацию функций RTP. Он также отслеживает качество обслуживания и снабжает соответствующей информацией компоненты, участвующие в конференции.

Дополнительные услуги в сетях Н.323 определяет семейство рекомендаций Н.450. Так, 450.1 описывает протокол сигнализации между двумя компонентами сети, позволяющий предоставлять дополнительные услуги, а Н.450.2 — механизмы услуги трансформации вызова (Call Transfer), благодаря которой соединение между терминалами А и Б преобразуется в соединение между Б и В. Дополнительная услуга Call Diversion, которую определяет рекомендация Н.450.3, предоставляет возможность переадресовать вызов в тех случаях, когда вызываемый абонент занят, не отвечает или когда предварительно установлен соответствующий параметр.

Аудиокодек предназначен для оцифровки аналогового звукового сигнала и сжатия полученного цифрового сигнала, а также проведения обратной операции. СтандартомH.323 предусмотрена возможность использования пяти кодеков — G.711 (преобразование 3,1-кГц аналогового сигнала для передачи в цифровой форме на скоростях 48, 56 или 64 кбит/с), G.722 (7 кГц; 48, 56 или 64 кбит/с), G.723 (3,1 кГц; 5,3 или 6,3 кбит/с), G.728 (3,1 кГц; 16 кбит/с) и G.729 (3,1 кГц; 8 кбит/с). Каждый терминал должен поддерживать по крайней мере один аудиокодек.

Мультимедиа шлюз (Gateway) H.323 — устройство, предназначенное для преобразования мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей. Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. СогласноH.323, мультимедиа шлюз — это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией являются задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). ШлюзыH.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN).

Устройство управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit — MCU) — предназначено для организации конференций с участием трех и более участников

Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник, Конференц-менеджер)

Это рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции. Контроллер зоны (gatekeeper) — важнейший компонент H.323-сети и центральная точка для всех обращений внутри одной зоны. H.323-зона — это совокупность терминалов, шлюзов и серверов MCU, управляемых одним контроллером. В зоне присутствует по крайней мере один терминал, а кроме того, она может включать сегменты ЛВС, объединенные маршрутизаторами. Контроллер зоны — необязательный компонент сети H.323, однако если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. Отметим, что он может быть выполнен как часть шлюза или сервера MCU.

Стандарт H.323 определяет основные (обязательные) и дополнительные функции контроллера зоны. К первой группе относятся трансляция адресов, контроль за установлением соединений между терминалами, а также последних с шлюзами и серверами MCU, управление полосой пропускания и др. Во вторую группу входит, в частности, такая важная функция, как маршрутизация вызовов. Она позволяет повысить эффективность работы сети, поскольку контроллер способен выбирать маршрут соединения на основе, например, данных о загрузке шлюзов своей зоны. Эта функция может служить и для переадресации вызова при отсутствии возможности установить соединение с вызываемым абонентом.

Устройство управления многоточечной конференцией
(Multipoint Control Units (MCU))

Устройство MCU предназначено для поддержки конференции между тремя и более участниками. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC), и, возможно, процессоры Multipoint Processors (MP). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

Конфигурация многоточечной конференции может быть централизованной, децентрализованной, гибридной и смешанной.

H.323 — проблемы и решения

Следует отметить, что H.323 был первоначально разработан для локальных вычислительных сетей с фиксированной шириной полосы частот и временем задержки — того, чего в публичных каналах интернет, естественно, нет. Известно, что при передаче в режиме реального времени до 30% пакетов могут потеряться или опоздать (что в режиме реального времени одно и то же). Поэтому хорошее приложение IP-телефонии должно возместить нехватку пакетов, восстановив потерянные данные; кроме того на восстановление данных определенное влияние оказывает сам алгоритм кодировки. Фактором, ограничивающим сложность последнего, является стоимость необходимого оборудования.

Оцифрованный голосовой сигнал сжимается при помощи одного из методов компрессии. Впрочем, в кодеке G.711 сжатия голоса не происходит, но цена этому — непомерно большая для большинства интернет-пользователей полоса пропускания: за секунду разговора формируется 8000 восьмибитных отсчетов, требующих 64 Кбит/с. Для сравнения, наиболее популярный алгоритм кодирования — G.723.1 — занимает полосу 5,3/6,3 Кбит/с.

Кроме G.711 и G.723.1, стандарт H.323 определяет звуковые кодер-декодеры G.722, G.723, MPEG1, G.728 и G.729, из которых кодек G.729 вполне подходит для использования в интернет — он требует всего 8 Кбит/с.

В условиях публичных сетей интернет почти все используемые сейчас кодеки оказались весьма восприимчивы как к задержкам, так и к потерям пакетов. Так, по оценкам MOS (Mean Opinion Score — усредненное мнение экспертов) при задержках более 150–200 мс начинается заметное ухудшение качества связи, а при «массовых потерях» IP-пакетов, когда теряется существенная часть предыстории временного ряда (оцифрованных голосовых отсчетов) в канале можно услышать лишь неразборчивое «бульканье». В таких случаях, как правило, делают ставку на кодек G.711, «пожирающий» значительную долю частотного спектра, причем дополнительно используют так называемый алгоритм сокрытия потерь (PLC, Packet Loss Concealment). Но и в этом случае несколько или даже многие «усредненные эксперты» оказываются на грани неудовлетворенности.

Поэтому в настоящее время большие надежды возлагают на новые кодеки, рассчитанные на интернет-среду (такие как GIPS), а также IP-телефоны их поддерживающие (такие как PingTel).

Global IP Sound, компания-разработчик кодека GIPS представила свои программные решения, которые основаны на модифицированной версии G.711, позволяющие достичь качества голосовой связи, сопоставимое с традиционной телефонной связью, а в некоторых случаях даже превзойти ее.

Разработчикам алгоритмов кодирования речи постоянно приходится искать компромисс между взаимоисключающими факторами, определяющими качество связи. Например, увеличение частоты (скорости) компрессии (compresion rate) с целью приближения реконструированного голосового сигнала к оригиналу «уширяет» канал, но зато приводит к упрощению самого алгоритма сжатия (кодека), что снижает требования к вычислительным ресурсам, т.е. стоимости оборудования, и повышает устойчивость системы к потерям пакетов (табл. 1).

Таблица 1

Но разработчики кодеков не сидят сложа руки и тестируют наиболее оптимальные для пакетных сетей алгоритмы кодирования. Один из таких кодеков — iLBC — призван обеспечить хорошую устойчивость к потерям пакетов на скорости 14 Кбит/с. Пока же сайт, на котором обещано представить и сами драфты, и исходные тексты кодеков, все еще находится в стадии разработки.

Помимо «изобретения» новых кодеков существуют и другие подходы к решению извечной проблемы IP-телефонии — обеспечению требуемого качества связи (QoS). Это, в частности, обеспечение необходимой полосы пропускания приоритизацией трафика (протокол DiffServ) или просто предоставлением достаточно «толстого» канала.

Кстати, вышеуказанных проблем, связанных с потерями IP-пакетов, в локальных корпоративных сетях зачастую просто не существует, и здесь намечается развитие новых широкополосных кодеков, способных обеспечить качество голосовой связи, заметно превышающее качество ТфОП (например, широкополосные голосовые решения GIPS). По мнению ряда аналитиков, с появлением методов оптической коммутации каналов этот подход, в принципе, может быть масштабирован и до глобальных сетей.

MPLS versus ATM?

До последнего времени наиболее развитые средства управления трафиком предоставляла технология ATM, что неудивительно — она с самого начала разрабатывалась именно для передачи мультимедийной информации. АТМ использовалась как для построения провайдерских сетей («КОМКОР», «ПТТ-Телепорт», «Связьинформ» Челябинской обл., «Транстелеком» и др.), так и для корпоративных («Би Лайн», РАО «ЕЭС», «Татнефть» и др.). В последнем случае сеть использовалась не только внутри корпорации, но и для продажи трафика внешним пользователям. Фактически АТМ, которая прекрасно себя зарекомендовала, представляет собой готовую базу для построения мультисервисных сетей общего пользования.

Однако прогресс не стоит на месте, и в настоящее время разрабатывается более общий протокол многопротокольной коммутации с использованием меток (MPLS), который призван окончательно решить проблемы с передачей IP-трафика на магистральном уровне. По сути дела, в технологии MPLS сохранено все лучшее из архитектуры IP-over-ATM (эффективные мультиплексирование и моделирование трафика, высокая производительность), и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. Кроме того, MPLS может использоваться не только с АТМ, но и с любой другой технологией канального уровня, что дает предпосылки для перехода к новому поколению волоконно-оптических интернет-магистралей на основе SONET/WDM или IP/WDM.

В результате должна родиться технология, поддерживающая и Frame Relay, и ATM, и передачу голоса посредством протокола Voice over MPLS. Последний позволяет пакетировать голос без традиционных для IP «побочных эффектов» (преобразований компрессии/декомпрессии производить не нужно), компрессирует паузы в разговоре и освобождает при этом область спектра для других абонентов, осуществляет динамическое переключение каналов необходимой пропускной способности между абонентами и преобразование голосового трафика в наиболее удобную для магистралей форму. В итоге разница между традиционной и IP-телефонией, по крайней мере, в части качества передачи речи, должна исчезнуть.

Что касается оборудования, то, к примеру, еще на выставке CeBIT Lucent Technologies представила новый магистральный коммутатор TMX 880 MPLS — платформу межсетевого взаимодействия на базе технологий АТМ и MPLS, позволяющую организовать единую магистраль с интеграцией и масштабированием традиционных и перспективных услуг. На седьмой ежегодной конференции ATM Migration Challenge, в частности, отмечалось, что технология MPLS приобрела более широкую поддержку производителей. А участники выставки SuperComm, проходившей в июне, успешно демонстрировали интероперабельность различного оборудования MPLS.

Операторы начинают понимать привлекательность таких решений, и в России уже есть конкретные примеры. Как уже было отмечено в этом обзоре (см. главу 2), «Южная телекоммуникационная компания» развернула на базе оборудования Cisco Systems первую в России мультисервисную MPLS-сеть.

Между тем сети более половины российских интернет-провайдеров построены или строятся на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (ATM или Frame Relay) и независимо от нее. Проблемы, возникающие при таком подходе, связаны со сложностью взаимного отображения двух различных архитектур друг на друга, которое требует построения и поддержания двух различных топологий, адресных пространств, протоколов маршрутизации и сигнализации и т.п. Появление методов многоуровневой коммутации и в конечном итоге MPLS — это один из возможных шагов на пути развития сетей в сторону упрощения инфраструктуры.

Тем не менее, хотя ясно, что базой для создания будущих приложений является технология IP, и что лучшие годы ATM остались в прошлом, это не означает, что последняя канет в лету. В немалой степени этому будет способствовать неблагоприятная экономическая ситуация в мире, в результате которой, по некоторым оценкам, за последние два года расходы телекоммуникационных операторов на оборудование сократились на 40%. Так что технология ATM проживет еще довольно долго.

Пока же разработчики заняты решением вопросов взаимодействия сетей ATM и MPLS. Рабочие группы ATM Forum и IETF уже предложили ряд решений, позволяющих ATM функционировать поверх MPLS, и активно отстаивали свою позицию перед органами стандартизации ITU.

Have a great SIP!

Такими словами заканчиваются все послания Тома Мьюика (Tom Mueck), одного из организаторов SIP-Форума — некоммерческой ассоциации, миссия которой состоит в информировании сервис-провайдеров, производителей оборудования, аналитических агентств и других участников рынка о преимуществах и возможностях протокола Session Initiation Protocol (SIP).

По сути дела, в настоящее время существует два конкурирующих стандарта установления голосовых (а также и любых мультимедийных) соединений в пакетных сетях — H.323 и SIP. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, которые подробно описаны в соответствующей литературе (например, в книге «IP Telephony: Packet-Based Multimedia Communications Systems», Olivier Hersent, David Gurle, Jean-Pierre Petit, Addison-Wesley, 456 рр., 1999). Впрочем SIP, по мнению разработчиков, не претендует на роль главенствующего стандарта, а лишь дополняет и работает «в сотрудничестве» с другими протоколами.

Протокол Session Initiation Protocol (SIP) был разработан в середине 1990-х годов ассоциацией IETF. Эта телекоммуникационная технология, предназначавшаяся для передачи голоса по сетям IP в режиме реального времени, получила достаточно широкое распространение в приложениях обработки видео и мгновенной пересылки сообщений. Что касается передачи голоса, протокол обеспечивает выполнение базовых задач управления вызовом, таких как открытие и завершение сеанса, а также обработку сигналов при инициализации вызовов (размещение в очереди, обеспечение идентификации абонента и пересылку вызовов). Его задачи аналогичны тем, которые присущи протоколу Signaling System 7 (SS7) в обычной телефонии, и технологиям H.323 и Media Gateway Control Protocol в IP-телефонии. По словам сторонников SIP, протокол позволяет предоставлять интегрированные и унифицированные услуги, к которым относится, в частности, ведение переговоров с одновременной передачей голоса и изображения. Как и HTTP, SIP реализован с помощью текстовых тегов, что упрощает его использование в приложениях. Телефонные приложения SIP обеспечивают привнесение дополнительной интеллектуальности в процедуру организации вызова, расширение возможностей сетевых устройств и агентов потребителя — IP-телефонов и ПК, оснащенных ПО передачи голоса или мгновенной пересылки сообщений. Пользовательские агенты SIP обладают дополнительными функциональными возможностями и взаимодействуют в основном по принципу «каждый с каждым». В традиционной телефонии и телефонии H.323 применяются телефоны, не воспринимающие текстовую информацию, а большая часть функций обработки вызовов и управления возлагается на центральный коммутатор или сервер.

В настоящее время большинство корпоративных приложений VoIP по-прежнему задействуют протоколы H.323 и Media Gateway Control Protocol, а в целом клиентская база SIP несоизмеримо меньше, чем число пользователей других протоколов VoIP.

«Пока не слышно, чтобы корпоративные клиенты в массовом порядке внедряли у себя технологию SIP, — заметил аналитик IDC Том Валович. — Большая часть виртуальных частных сетей IP ориентирована на H.323. Не думаю, что крупные предприятия возлагают свои надежды именно на SIP».

Представители Avaya утверждают, что готовы перевести своих клиентов на SIP, но сначала должен сформироваться достаточный спрос. «У нас имеются IP-телефоны, поддерживающие SIP, — сообщил директор Avaya по продуктам VoIP Венкатеш Кришнасвами. — Оборудование, совместимое с SIP, прошло все необходимые испытания и готово к внедрению, но пока мы не видим желающих установить его у себя».

Тем не менее, многие аналитики полагают, что SIP должен прийти на смену протоколу H.323, который применяется сегодня подавляющим большинством продуктов VoIP. Одно из основных преимуществ SIP перед его предшественником заключается в обеспечении интероперабельности виртуальных частных сетей, телефонных систем и шлюзов, поддерживающих данную технологию.

На прошедшей в июне этого года выставке SuperСomm была продемонстрирована интероперабельность оборудования различных производителей, сделавших ставку на SIP. Среди них Convedia, Hotsip, Lucent, Mitel, Nortel Networks, Pingtel, Radvision. Демонстрационная сеть была соединена с публичной сетью интернет и ТфОП при помощи VoIP-шлюзов.

А Quarry Technologies, начинающая компания из штата Массачусетс, показала возможность обрабатывать SIP- и H.323-пакеты, что позволяет организовывать VoIP-связь и видеоконференции в виртуальных частных сетях (VPN). Благодаря поддержке обоих протоколов архитектура коммутатора позволяет пропускать в VPN видео- и голосовые потоки, отсеивая все остальные. Кроме того, поддержка даст операторам возможность трансляции сетевых адресов (NAT) для потоков SIP и H.323, входящих внутрь VPN.

Протоколом SIP интересуются такие гиганты, как, скажем, корпорация Microsoft. Год назад интегрированное в приложение Windows Messenger средство передачи голоса, видео и мгновенной пересылки по IP-сетям сообщений, реализованное на базе SIP, увидело свет в составе операционной системы Windows XP. А вот теперь стало известно, что на основе этой технологии агентство Reuters запустило сеть Instant Messaging Network для обеспечения ряда финансовых услуг.

Nortel Networks, тем временем, продемонстрировала свой новый продукт — Interactive Multimedia Server (IMS) — основанный на SIP-протоколе распределенную IP-телефонную систему, которая предназначена средним и крупным предприятиям и учереждениям, а также сервис-провайдерам. IMS соединяет воедино стандартные настольные телефоны, ПК голосовую/видеотелефонию, сотовую голосовую связь и беспроводный мобильный доступ к сети передачи данных.

Cisco нашел GRIP

По сути дела все технологические нововведения, совершаемые различными вендорами, направлены на то, чтобы приблизить характеристики IP-сетей к тем, которые присущи традиционной телефонии с коммутацией каналов. В IP-сетях все чаще и чаще применяются приложения, для которых задержка при передаче пакетов является критически важным параметром. В связи в этим компания Cisco Systems намерена до конца года ввести новую функциональность в ПО Internet Operating System (IOS), благодаря чему отказы и сбои сетей должны стать практически незаметными для конечных пользователей. Эти функции реализованы на базе Cisco Globally Resilient Internet Protocol (GRIP) — протокола, который позволит маршрутизаторам Cisco и каналам связи между ними продолжать работу в случае сбоев и при проведении плановых обновлений оборудования и ПО. Поскольку в различных IP-маршрутизаторах Cisco применяется одинаковый софт, то появляется возможность реализовать единую функциональность и общий пользовательский интерфейс во всей сети. Основой новых возможностей ОС стала идея, в соответствии с которой поддержку надежности корпоративных сетей IP необходимо организовывать на канальном уровне.

Планируется, что сначала функциональность GRIP IOS появится в маршрутизаторах серий 12000, 10000 и 7500, ориентированных на сервис-провайдеров, а затем, до конца текущего года, эти возможности будут введены в коммутаторы семейства Catalyst 6500 и маршрутизаторы серии 7600, предназначенные для работы в корпоративных сетях крупных предприятий.

И другие…

Существуют также протоколы «улучшения» стандартных транспортных возможностей стека TCP/IP, позволяющие передавать голос не только эффективно, но и с приемлемым качеством, — RTP/RTCP, RSVP, DiffServ, протоколы многоадресной маршрутизации DVMPR, PIM и BGMP. Разработкой стандартов на качество обслуживания IP-сетей занимается IETF (Internet Engineering Task Force), в составе которой созданы две рабочие группы, каждая из которых разрабатывает свою модель обеспечения QoS: «Интегрированное обслуживание» (IntServ) и «Дифференцированное обслуживание» (DiffServ).

Модель IntServ основана на протоколе протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP), который был разработан специально для того, чтобы обеспечивать гарантированное качество обслуживания потоков данных в интернет между конечными точками. RSVP представляет собой попытку обеспечить производительность, соответствующую потребностям таких мультимедийных приложений, как видеоконференции, многоадресная рассылка в реальном времени и интернет-телефония. RSVP является протоколом сигнализации и управления, который не оперирует прикладными данными. Он действует на транспортном уровне поверх стека IP в эталонной архитектуре взаимодействия открытых систем OSI. Прикладные программы используют RSVP, чтобы запросить для отдельных потоков данных необходимые им параметры сетевого обслуживания, в частности гарантированную пропускную способность. Запрос качества обслуживания (QoS) пересылается маршрутизаторам, расположенным в узлах ретрансляционных участков по всему пути следования потока данных. И в каждом устройстве процесс RSVP стремится установить и сохранить статус резервирования, необходимый для обеспечения запрошенных параметров.

Сообщения со свежей сигнальной информацией периодически отправляются хост-узлами на маршрутизаторы, чтобы последние сохраняли нужный статус в течение всего времени передачи данных. Установленный статус снимается, когда оконечный узел присылает сообщение «отбой» по окончании принятия всех данных. Протокол RSVP учитывает также топологию маршрутизации и изменение состава группы получателей при многоадресной рассылке.

В то время как RSVP обеспечивает качество обслуживания QoS для различных приложений, он не меняет существующие протоколы маршрутизации, которые определяют, куда следует направлять те или иные пакеты. Для получения информации о маршрутах RSVP обращается к базе данных существующих маршрутов IP. При обработке двунаправленных потоков данных протокол рассматривает каждый поток независимо и проводит резервирование пропускной способности в каждом направлении. За инициацию и сохранение статуса резервирования для потока несет ответственность хост-узел получателя. Подход, при котором внимание фокусируется на получателе, отвечает требованиям динамического членства в группе, предъявляемым приложениями с многоадресной IP-рассылкой. Он также удовлетворяет требованиям со стороны получателей, располагающих несколькими адресами.

При использовании модели DiffServe весь сетевой трафик разделяется на несколько категорий обслуживания (COS), предъявляющих свои требования к QoS. Информация о том, к какому классу обслуживания относится тот или иной пакет, содержится в его заголовке. Поскольку, в отличие от IntServ, в DiffServ отсутствует фаза дополнительного резервирования ресурсов, она вносит некоторую долю непредсказуемости. Можно сказать, что эта модель не пытается гарантировать определенный уровень сервиса, а скорее стремится упорядочить весь трафик, распределив его таким образом, чтобы каждая группа получила определенный уровень обслуживания по отношению к остальным в соответствии с определенными правилами.

Добавить в Избранное