VoIP выходит на новый виток развития

Начнем от Адама

История IP-телефонии на сегодняшний день насчитывает около восьми лет. Отправная точка развития этой технологии -- начало 1995 г., когда компания VocalTec выпустила первую программу, с помощью которой пользователи двух мультимедиа-компьютеров, оснащенных микрофонами и динамиками, могли организовать между собой переговоры. Собственно основным преимуществом решений на базе VoIP является не создание голосового канала между персональными компьютерами как такового, а именно способность пересылки голосового трафика по сетям передачи данных, работающим на базе протокола IP. Ведь при этом используется весьма доступная среда, а инфраструктура Internet, развиваясь стремительными темпами, к тому времени уже справлялась с таким ресурсоемким приложением, как голосовая связь.

Правда, надо признать, что новой технологии на первых порах пришлось непросто: она прокладывала себе дорогу "сквозь тернии" Всемирной Сети, преодолевая многочисленные проблемы. И одна из самых сложных среди них, лежащая в основе самой организации Internet, -- независимый характер движения пакетов между узлами.

Схема организации IP-телефонии на базе спецификации H.323

Дело в том, что после оцифровки поток голосовых данных разбивается на отдельные пакеты, которые пересылаются между двумя компьютерами по произвольным маршрутам. Из-за этого в пункт назначения пакеты приходят в разные временные промежутки, и при их сборке и восстановлении в режиме реального времени обратно в аналоговую форму может наблюдаться значительное искажение голоса либо просто выпадение отдельных участков разговора. Целый год понадобился разработчикам для достижения такого качества передачи, при котором разговор двух людей, организованный с помощью IP-телефонии, не вызывал бы у них неприятных ощущений. Причем совершенствование шло сразу по нескольким направлениям.

Прежде всего специалисты поработали над алгоритмами голосовых кодеков и особенно над их устойчивостью к выпадению или несвоевременному прибытию (что в данном случае одно и то же) некоторых пакетов. Кроме того, за счет компрессии пауз в речи между отдельными словами и предложениями, а также связанных с дыханием человека, оказалось возможным значительно сократить объем передаваемой информации.

Исследования в этой области продолжаются и в настоящее время, но именно успехи, достигнутые на раннем этапе развития IP-телефонии, позволили добиться удовлетворительной разборчивости речи. А это, в свою очередь, послужило залогом последующего широкого распространения данной технологии.

Обеспечение качества связано и с эффектами задержек, возникающими при передаче голоса по IP-сети. Человек их не замечает, если они не превышают 250 мс. Сегодня продукты IP-телефонии удовлетворяют такому требованию, и в худшем варианте разговор напоминает случай, когда соединение происходит с помощью спутникового канала. Но совершенствование технологии продолжается как за счет доводки характеристик IP-шлюзов, так и путем использования аппаратуры для построения инфраструктуры Internet, поддерживающей резервирование полосы пропускания (Reservation Protocol -- RSVP) для этого типа трафика.

Следующая важная веха в истории IP-телефонии связана уже с названиями двух известных компаний. В марте 1996 г. VocalTec объявила о начале совместной разработки с Dialogic, входящей ныне в состав корпорации Intel. Этот проект по выпуску первого шлюза для IP-телефонии открыл для нее новые горизонты и поднял технологию на качественно иной уровень. Поэтому мы остановимся подробнее на предложенной данными компаниями архитектуре.

Архитектура SIP предельно проста: взаимодействие peer-to-peer с участием нескольких серверов

До сих пор обмен голосовым трафиком происходил между ПК, оборудованными звуковыми картами. Но специалисты VocalTec и Dialogic увидели принципиальную возможность реализовать такую же передачу и между обычными телефонными аппаратами либо в смешанных парах компьютер -- телефон. Для этих целей и предназначены шлюзы. С одной стороны, они соединяются с телефонной сетью общего назначения (PSTN) коммутируемого типа, а с другой -- подключены к пакетной сети передачи данных (Internet).

Шлюз принимает вызов с обычного телефонного аппарата, преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, сжимает его, разбивает на последовательные пакеты IP-протокола и снабжает их необходимой управляющей информацией в соответствии с требованиями IP-телефонии. Указанный поток достигает аналогичного шлюза, расположенного вблизи от вызываемого абонента, где производятся сборка пакетов и обратное их преобразование в аналоговую форму. Полученный таким образом сигнал поступает в телефонную сеть, а уже оттуда -- на аппарат второго участника соединения. При этом в функции шлюза входит и формирование всех необходимых управляющих сигналов для работы в PSTN. И вся эта схема функционирует в режиме полного дуплекса.

В 1998 г. Международный телекоммуникационный союз (International Telecommunication Union -- ITU) утвердил стандарт H.323, определивший необходимый набор компонентов системы для двунаправленной передачи мультимедиа-сообщений (видео, аудио, данных и факсов) в пакетных сетях и правила их взаимодействия. Первая версия этой спецификации создавалась с расчетом на работу видеоконференций в небольших и средних сетях. По мере того как развивалось сообщество разработчиков IP-телефонии, происходила и адаптация этого стандарта под системы VoIP. В частности, в версиях 2 и 3 он был дополнен некоторыми сервисами и поддержкой больших распределенных сетей. Последняя, четвертая версия H.323 утверждена в ноябре 2000 г. В ней был подведен итог четырехлетним разработкам систем VoIP.

Строительными блоками этих решений, согласно H.323, являются четыре типа устройств: шлюзы, терминалы, привратники (или посредники -- gatekeepers) и многоточечные устройства управления (Multipoint Control Unit -- MCU).

SIP является протоколом прикладного уровня и базируется на UDP либо на TCP

Если с функциями терминалов и шлюзов мы уже познакомились, то привратники представляют собой серверы, выполняющие функции определения адресов, управления полосой пропускания и выбором шлюзов при формировании соединения. Они также осуществляют биллинг и диагностику.

Естественно, самым выгодным применением для IP-телефонии стало обеспечение междугородных и международных звонков. При этом экономия средств достигается за счет того, что местные вызовы транслируются по сети Internet в другой город или страну. А расценки по передаче данных по Internet оказываются гораздо ниже, чем тариф обычной коммутируемой связи.

Провайдеры услуг IP-телефонии стараются уменьшить расходы на связь, организуя схему соединения таким образом, чтобы как можно меньшая его часть проходила по коммутируемой телефонной сети. Например, если вы звоните во Флориду, то желательно, чтобы шлюз, с которого ваш вызов попадет в американскую PSTN, располагался не просто в США, а именно в том штате, а может быть даже и в том городе, где находится ваш абонент.

SIP -- следующий виток спирали развития VoIP

Заметим, что спецификация H.323 ориентирована на использование "тупых" терминалов, а все функции управления и сервисы здесь выполняются на центральных серверах. На первых этапах развития систем VoIP эта ее особенность воспринималась вполне естественно, ведь они, по сути, являлись преемниками обычных телефонных сервисов. Но согласитесь, что в эпоху Internet подобная архитектура уже кажется архаичной. Ведь в ней нет места такому многообразию возможностей по наращиванию функций и сервисов, какие дает сегодня Всемирная Сеть. И как веление времени появилась новая модель построения систем VoIP, базирующаяся на открытом протоколе Session Initiation Protocol (SIP) и на Java.

SIP позволяет организовать взаимодействие интеллектуальных клиентов с многочисленными Web-сервисами и приложениями на ПК

Авторство спецификации SIP принадлежит Internet Engineering Task Force (IETF). Этот протокол служит не только для организации голосового соединения в IP-сетях, но и для передачи данных и мультимедиа. SIP представляет собой протокол уровня приложений и базируется на UDP, но может использовать и TCP. SIP, как и H.323, относится к классу peer-to-peer, но в отличие от последнего его базовой структурой являются интеллектуальные устройства, выполняющие функции и клиентов (User Agent Client -- UAC), и серверов (User Agent Server -- UAS). UAC служит для инициации вызова, тогда как UAS -- это программа, работающая с запросами SIP. К числу серверов SIP относится также Location Server -- аналог DNS-сервера. Его назначение -- получать IP-адреса абонента по его имени, представляемом самыми различными способами. Существует также proxy-серверы и серверы переадресации (Redirect Server). Последние перенаправляют получаемые вызовы по новым адресам, хранящимся в их картах. И четвертый тип -- сервер регистрирования (Register), позволяющий обрабатывать запросы proxy- либо сервера переназначения с тем, чтобы они узнали новое место нахождения пользователя.

Таким образом, в SIP уделяется много внимания работе с адресами. И это не случайно. Дело в том, что каждый пользователь в SIP характеризуется уникальным идентификатором, представляемым в любой удобной для применения форме. Он может строиться и на базе его адреса электронной почты, и на основе телефонного номера. Например, SIP:[email protected] или SIP:[email protected]. И оба эти написания равнозначны.

Как видите, приведенные адреса очень похожи на HTTP URL, только вместо протокола HTTP в них указан SIP. Преимущество данной схемы заключается в том, что нет необходимости в новой структуре каталогов, и эти адреса будут обрабатываться существующими IP-серверами. Да и пользователи смогут применять для своих звонков как адреса электронной почты и URL, так и обычные телефонные номера.

Главными особенностями протокола являются его открытость и простота. А это, по убеждению специалистов, позволит наполнить его новыми сервисами и приложениями. Что касается простоты, то достаточно сказать, что все используемые в SIP сообщения имеют текстовый формат и поддерживают вложение любых типов данных. Поэтому голосовое соединение может сопровождаться обменом данными и приложениями. Так, разговор по протоколу SIP свободно дополняется передачей одного абонента другому, например электронной визитки, цифровых фотографий либо MP3-файла.

Указанные выше преимущества SIP выглядят очень привлекательно, но все же самой важной чертой этой архитектуры является использование в ней интеллектуальных устройств, способных выполнять самые различные приложения. Так, на новом витке своей истории технология VoIP опять вернулась к тем самым мультимедиа-ПК, с которых она начала свой путь. Но по замыслу разработчиков, это не обязательно должны быть персональные компьютеры, благо, что сегодня уже не является проблемой наделить вычислительной мощью любое устройство, включая и телефон.

В связи с этим большие надежды разработчиками протокола SIP возложены на поддержку в клиентах Java и взаимодействия с различными Web-сервисами. В числе приложений следующего поколения, которые наполнят жизнью данную архитектуру, в частности называют и службы мгновенного обмена сообщениями (Instant Messaging -- IM) и определения местонахождения, а также многообразные программы класса WTI (Web-Telephony Integration). Возможности последних включают, например, заказ билетов и поиск самых выгодных предложений в электронных магазинах.

Действительно, сегодня еще сложно предсказать, что именно принесут в технологию VoIP открытость SIP и его способность к взаимодействию, которые стали когда-то залогом успеха Internet. Однако все наблюдатели считают, что будущее VoIP -- именно за развитием по спецификации SIP. Правда, сейчас мы пока еще находимся на начальном этапе. Хотя все ведущие производители объявили о поддержке этой спецификации в своих продуктах, но крупных внедрений в Европе пока еще нет. Поэтому выглядит впечатляющим тот факт, что Microsoft уже включила SIP в свою новую операционную систему Windows XP. Так, ПО Messenger, пришедшее на смену Net Meeting и предназначенное для организаций видеоконференций, базируется именно на протоколе SIP. Поэтому можно ожидать, что такой пример заставит всю индустрию быстрее перейти на рельсы SIP и в области IP-телефонии.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365