 |
 |
 |
|
 |
 |
|
|
1.1. Сетьа Интернет и протокол IP
О технологии и сети Интернет и используемом в ней протоколе IP (Internet Protocol) имеется огромное количество информации, как в самом Интернете, так и в печатных изданиях, и желающие могут без труда ее найти. Далее приведены лишь основные концептуальные положения, которые необходимы для понимания возможностей применения сети Интернет и IP-протокола для передачи речевых сообщений.
Точное определение термина "Интернет" было дано в октябре 1995 г. федеральным Сетевым Советом США (FNC или Federal Networking Consul) в слендующей форме:
лИнтернет - это часть глобальной инфорнмационной системы, которая:
- логически связана унитарным адреснным пространством, основанном на IP-протоколе или на его перспективных расширениях/последователях;
- может поддерживать коммуникации, используя Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP) или его раснширениях/последователи и/или IP-совместимые протоколы;
- предоставляет, использует или делает доснтупными (для всех или конфиденциально) сервисы высокого уровня, основанные на коммуникациях и связанной с ними инфнраструктуре, здесь определенной╗.
Cоздатели технологии Интернет исходили из двух основополагающих соображений:
╖ невозможно создать единую физическую сеть, которая позволит удовлетворить потребности всех пользователей;
╖ пользователям нужен универсальный способ для установления соединений друг с другом.
В пределах каждой физической сети подсоединенные к ней компьютеры используют ту или иную технологию (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение типа "точка-точка", а в последнее время к этому списку добавились сеть АТМ и даже беспроводные технологии). Между механизмами коммуникаций, зависящими от данных физических сетей, и прикладными системами встраивается новое программное обеспечение, которое обеспечивает соединение различных физических сетей друг с другом. При этом детали этого соединения "скрыты" от пользователей и им предоставляется возможность работать как бы в одной большой физической сети. Такой способ соединения в единое целое множества физических сетей и получил названиеа технологии Интернет, на базе которой реализована одноименная сеть Интернет. Основной протокол, на базе которого строится сеть Интернет, называется Интернет-протоколом или протоколом IP.
Для соединения двух и более сетей в сети Интернет используются маршрутизаторы (routers) - компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают пакеты из одной сети в другую.
Технологияа Интернет не навязывает какой-то определенной топологии межсетевых соединений. Добавление новой сети к сети Интернет не влечет за собой ее подсоединения к некоторой центральной точке коммутации или установке непосредственных физических соединений со всеми уже входящими ва сеть Интернет сетями. Маршрутизатор "знает" топологию сети Интернет за пределами тех физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе сети назначения, передает пакет по тому или иному маршруту. В сети Интернет используются универсальные идентификаторы подсоединенных к ней компьютеров (адреса), поэтому любые две машины имеют возможность взаимодействовать друг с другом. Ва Интернет также должен быть реализован принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, то есть должно существовать множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех физических сетевых технологий.
Сетьа Интернет скрывает детали соединений сетей между собой, поэтому с точки зрения конечных пользователей и по отношению к прикладным программама сеть Интернет представляет собой единую виртуальную сеть, к которой подсоединены все компьютеры - независимо от их реальных физических соединений (рис. 1.1). Каждый компьютер должен иметь программное обеспечение доступа ка сети Интернет, которое позволяет прикладным программам использоватьа сеть Интернет как одну физическую сеть
Рис. 1.1. Сеть Интернет с точки зрения пользователя
Фундаментальным принципома Интернет является равнозначность всех объединенных с ее помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонента Интернет, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба. На рис. 1.2 использованы одинаковые обозначения для любых физических сетей, объединенных ва сеть Интернет (например, соединений типа "точка-точка", локальных сетей рабочей группы или больших корпоративных сетей).
Рис. 1.2. Внутренняя структура сети Интернет
Универсальная сеть Интернет строится на основе семейства протоколов ТСР/IP и включает в себя протоколы 4-х уровней коммуникаций (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Четыре уровня стека протоколов TCP/IPа
Уровень сетевого интерфейса отвечает за установление сетевого соединения в конкретной физической сети - компоненте сети Интернет, к которой подсоединен компьютер. На этом уровне работают драйвер устройства в операционной системе и соответствующая сетевая плата компьютера.
Сетевой уровень - основа стека протоколов ТСР/IP. Именно на этом уровне реализуется принцип межсетевого соединения, в частности маршрутизация пакетов поа сети Интернет. Протокол IP - основной протокол сетевого уровня, позволяющий реализовывать межсетевые соединения. Он используется обоими протоколами транспортного уровня – TCP и UDP. Протокол IP определяет базовую единицу передачи данных ва сети Интернет - IP-дейтаграмму, указывая точный формат всей информации, проходящей по сети TCP/IP. Программное обеспечение уровня IP выполняет функции маршрутизации, выбирая путь данных по соединениям физических сетей. Для определения маршрута поддерживаются специальные таблицы; выбор осуществляется на основе адреса сети, к которой подключен компьютер-адресат. Протокол IP определяет маршрут отдельно для каждого пакета данных, не гарантируя надежной доставки в нужном порядке. Он задает непосредственное отображение данных на нижележащий физический уровень передачи и реализует тем самым высокоэффективную доставку пакетов.
На сетевом уровне протокол IP реализует ненадежную службу доставки пакетов по сети от системы к системе без установления соединения (connectionless packet delivery service). Это означает, что будет выполнено все необходимое для доставки пакетов, однако эта доставка не гарантируется. Пакеты могут быть потеряны, переданы в неправильном порядке, продублированы и т.д. Протокол IP не обеспечивает надежности коммуникации. Не имеется механизма подтверждений ни между отправителем и получателем, ни между хост-компьютерами. Не имеется контроля ошибок для поля данных, только контрольная сумма для заголовка. Не поддерживается повторная передача, нет управления потоком. Обнаруженные ошибки могут быть оглашены посредством протокола ICMP (Internet Control Message Protocol).
Надежную передачу данных реализует следующий уровень, транспортный, на котором два основных протокола, TCP и UDP, осуществляют связь между машиной - отправителем пакетов и машиной-адресатом.
Наконец, прикладной уровень - это приложения типа клиент-сервер, базирующиеся на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и "не интересуются" способами передачи данных по сети. Среди основных приложений ТСР/IP, имеющихся практически в каждой его реализации, - протокол эмуляции терминала Telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол электронной почты SMTP, протокол управления сетью SNMP, используемый в системе World Wide Web (WWW) протокол передачи гипертекста НТТР и др.
Поскольку ва Интернет детали физических соединений скрыты от приложений, прикладной уровень совершенно "не заботится" о том, что клиент приложения работает в сети Ethernet, а сервер подключен к сети Token Ring. Между конечными системами может быть несколько десятков маршрутизаторов и множество промежуточных физических сетей различных типов, но приложение будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Это и обуславливает основную силу и привлекательность технологииа Интернет и протокола IP.
На базе протокола IP строится не только сеть Интернет, но и любые другие сети передачи данных (локальные, корпоративные), которые могут иметь или не иметь выход на глобальную сеть Интернет. Универсальность и гибкость сетей на базе протокола IP дает возможность применять их не только для передачи данных, но и другой мультимедийной информации. С недавних пор IP-сети стали использовать для передачи речевых сообщений. А вот как это происходит и будет рассмотрено в данной книге.
1.2. Терминология
В технической литературе используются три основных термина для обозначения технологии передачи речи по сетям с пакетной коммутацией на базе протокола IP (Internet Protocol):
╖ IP-телефония (IP Telephony);
╖ голос по IP-сетям (Voice over IP - VoIP);
╖ Интернет-телефония (Internet Telephony).
Хотя терминология в области IP-телефонии не устоялась окончательно, попробуем все-таки внести некоторую ясность хотя бы в рамках данной книги.
Под IP-телефонией будем понимать технологию, позволяющую использовать любую сеть c пакетной коммутацией на базе протокола IP (например, сеть Интернет) в качестве средства организации и ведения международных, междугородных и местных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.
За рубежом технология передачи голосовой информации с использованием протокола IP имеет устоявшееся название Voice оver IP (VоIP). В отношении сервисов и технологий между IP-телефонией и VoIP нет никакой разницы. Различные производители могут предпочитать один или другой термин либо использовать их в равной степени. С точки же зрения сетевых решений лIP-телефония╗, безусловно, - термин более содержательный, так как она реализуется не только на уровне каналов передачи (как глобальных, так и локальных), но и на уровне абонентского оборудования и, что немаловажно, учрежденческих автоматических телефонных станций (УАТС). Последнее действительно означает фактическую интеграцию телефонии в ее привычном понимании и IP-сетей.
Интернет-телефония - это частный случай IP-телефонии, когда в качестве каналов передачи пакетов телефонного трафика либо от абонента к оператору, либо на магистрали (либо на обоих названных участках) используются обычные каналы сети Интернет.
Спор о терминах в области IP-телефонии до сих пор не решен на международном уровне. Так организаторы семинара Международного Союза Электросвязи (ITU), посвященного IP-телефонии (Женева, 14 -16 июня 2000 г.),а выступили с предложением считать IP-телефонию общим понятием, включающим такие явления, как Интернет-телефония и VoIP.
Участникам семинара было предложено для обсуждения следующее различие технологий:
╖ Интернет-телефония - передача телефонных сообщений в сетях передачи данных общего пользования, т. е. в мало или неадминистрируемых сетях.
╖ VoIP - передача телефонных сообщений в корпоративных, т.е. в хорошо администрируемых сетях.
В процессе обсуждения документа выяснилось, что подходы стран-участниц ITU к тому, что есть IP-телефония и как с ней следует поступать, совершенно различны.
Существуют два противоположных взгляда на IP-телефонию:
╖ IP-телефония - явление аналогичное обратному вызову (call-back) и маршрутизации по наименьшей стоимости. В этом смысле она представляет угрозу для операторов традиционной телефонии, так как использует их сетевые ресурсы в обход системы международных расчетов и, следовательно, ее нужно запретить любой ценой.
╖ IP-телефония - это будущее сети общего пользования и, следовательно, ее нужно всемерно поддерживать и развивать.
Но даже при втором подходе возникли противоречия в определениях: IP-телефония - эта услуга реального или нереального времени? В некоторых странах для разделения услуг телефонной сети общего пользования (ТфОП) и IP-телефонии используются такие понятия как задержка и качество обслуживания. И отсюда возможны два подхода к определению IP-телефонии:
╖ IP-телефония - это самостоятельная услуга по передаче голоса, представляющая собой более дешевую альтернативу традиционной телефонии; или
╖ IP-телефония - наиболее простая для реализации услуга из пакета услуг, включая передачу данных и видео по протоколу IP. Более того, передача голоса - не самая значительная составляющая этого пакета. IP-телефония будет способствовать повсеместному распространению электронной торговли и добавлять в интерактивные сетевые игры или chat элемент живого общения.
В итоге участники семинара пришли к выводу, что право на жизнь имеет целый ряд терминов и определений, особенно, принимая во внимание быстрое развитие данной технологии.
1.3. Принципы пакетной передачи речи
алКлассические╗ телефонные сети основаны на технологии коммутации каналов (рис.1.4), которая для каждого телефонного разговора требует выделенного физического соединения. Следовательно, один телефонный разговор представляет собой одно физическое соединение телефонных каналов. В этом случае аналоговый сигнал шириной 3,1 кГц передается на ближайшую АТС, где он мультиплексируется по технологии временного разделения с сигналами, которые поступают от других абонентов, подключенных к этой АТС. Далее групповой сигнал передается по сети межстанционных каналов. Достигнув АТС назначения, сигнал демультиплексируется и доходит до адресата. Основным недостатком телефонных сетей с коммутацией каналов является неэффективное использование полосы канала - во время пауз в речи канал не несет никакой полезной нагрузки.
Рис. 1.4. Соединение в лклассической╗ телефонной сети
Переход от аналоговых к цифровым технологиям стал важным шагом для возникновения современных цифровых телекоммуникационных сетей. Одним из такиха шагов в развитии цифровой телефонии стал переход к пакетной коммутации. В сетях пакетной коммутации по каналам связи передаются единицы информации, которые не зависят от физического носителя. Такими единицами могут быть пакеты, кадры или ячейки (в зависимости от протокола), но в любом случае они передаются по разделяемой сети (рис. 1.5), более того - по отдельным виртуальным каналам, не зависящим от физической среды. Каждый пакет идентифицируется заголовком, который может содержать информацию об используемом им канале, его происхождении (т.е. об источнике или отправителе) и пункте назначения (о получателе или приемнике).
В сетях на основе протокола IP все данные - голос, текст, видео, компьютерные программы или информация в любой другой форме - передаются в виде пакетов. Любой компьютер и терминал такой сети имеет свой уникальный IP-адрес, и передаваемые пакеты маршрутизируются к получателю в соответствии с этим адресом, указываемом в заголовке. Данные могут передаваться одновременно между многими пользователями и процессами по одной и той же линии. При возникновении проблем IP-сети могут изменять маршрут для обхода неисправных участков. При этом протокол IP не требует выделенного канала для сигнализации.
В общем, процесс передачи голоса по IP-сети состоит из нескольких этапов.
На первом этапе осуществляется оцифровка голоса. Затем оцифрованные данные анализируются и обрабатываются с целью уменьшения физического объема данных, передаваемых получателю. Как правило, на этом этапе происходит подавление ненужных пауз и фонового шума, а также компрессирование.
На следующем этапе полученная последовательность данных разбивается на пакеты и к ней добавляется протокольная информация - адрес получателя, порядковый номер пакета на случай, если они будут доставлены не последовательно, и дополнительные данные для коррекции ошибок. При этом происходит временное накопление необходимого количества данных для образования пакета до его непосредственной отправки в сеть.
Рис. 1.5. Соединение в сети с коммутацией пакетов
Извлечение переданной голосовой информации из полученных пакетов также происходит в несколько этапов. Когда голосовые пакеты приходят на терминал получателя, то сначала проверяется их порядковая последовательность. Поскольку IP-сети не гарантируют время доставки, то пакеты со старшими порядковыми номерами могут прийти раньше, более того, интервал времени получения также может колебаться. Для восстановления исходной последовательности и синхронизации происходит временное накопление пакетов. Однако некоторые пакеты могут быть вообще потеряны при доставке, либо задержка их доставки превышает допустимый разброс. В обычных условиях приемный терминал запрашивает повторную передачу ошибочных либо потерянных данных. Но передача голоса слишком критична ко времени доставки, поэтому в этом случае либо включается алгоритм аппроксимации, позволяющий на основе полученных пакетов приблизительно восстановить потерянные, либо эти потери просто игнорируются, а пропуски заполняются данными случайным образом.
Полученная таким образом (не восстановленная!) последовательность данных декомпрессируется и преобразуется непосредственно в аудио-сигнал, несущий голосовую информацию получателю.
Таким образом, с большой степенью вероятности, полученная информация не соответствует исходной (искажена) и задержана (обработка на передающей и приемной стороне требует промежуточного накопления). Однако в некоторых пределах избыточность голосовой информации позволяет мириться с такими потерями.
Операторы сетей с пакетной коммутацией получают преимущества, присущие разделяемой инфраструктуре электросвязи по самой её природе. Проще говоря, они могут продать больше, чем в действительности имеют, основываясь на статистическом анализе работы сети. Поскольку предполагается, что абоненты не будут круглосуточно и ежедневно задействовать всю оплаченную полосу, можно обслужить больше абонентов, не расширяя магистральную инфраструктуру. Оборот и прибыль при этом увеличиваются.
Иными словами, абонент, оплативший полосу 64 Кбит/с, использует канал в среднем лишь на 25%. Следовательно, оператор способен продать имеющийся у него ресурс в четыре раза большему числу пользователей, не перегружая свою сеть. Такой сценарий выгоден обеим сторонам - и клиенту, и продавцу, - поскольку оператор увеличивает свои доходы и уменьшает абонентскую плату за счет снижения издержек. Это выигрышное решение уже признано в мире передачи данных, а теперь начинает использоваться и на рынке телефонии.
В настоящее время в IP-телефонии существует два основных способа передачи голосовых пакетов по IP-сети:
╖ через глобальную сеть Интернет (Интернет-телефония);
╖ используя сети передачи данных на базе выделенных каналов (IP-телефония).
В первом случае полоса пропускания напрямую зависит от загруженности сети Интернет пакетами, содержащими данные, голос, графику и т.д., а значит, задержки при прохождении пакетов могут быть самыми разными. При использовании выделенных каналов исключительно для голосовых пакетов можно гарантировать фиксированную (или почти фиксированную) скорость передачи. Ввиду широкого распространения сети Интернет особый интерес вызывает реализация системы Интернет-телефонии, хотя следует признать, что в этом случае качество телефонной связи оператором не гарантируется.
Для того, чтобы осуществить междугородную (международную) связь с помощью телефонных серверов, организация или оператор услуги должны иметь по серверу в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для международных переговоров.
Общий принцип действия телефонных серверов Интернет-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием протокола IP. Для пакетов, приходящих из сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций. Например, звонок телефон-компьютер или компьютер-телефон может обеспечивать один телефонный сервер. Для организации связи телефон (факс)-телефон (факс) нужно два сервера.
Основным сдерживающим фактором на пути масштабного внедрения IP-телефонии является отсутствие в протоколе IP механизмов обеспечения гарантированного качества услуг, что делает его пока не самым надежным транспортом для передачи голосового трафика. Сам протокол IP не гарантирует доставку пакетов, а также время их доставки, что вызывает такие проблемы, как “рваный голос” и просто провалы в разговоре. Сегодня эти проблемы решаются: организации по стандартизации разрабатывают новые протоколы, производители выпускают новое оборудование, но на этом уровне дела с совместимостью и стандартизацией обстоят уже не так хорошо, как с лупаковкой╗ речи в пакеты. Заметим, что если в рамках частной корпоративной сети некоторая потеря качества голосовой связи при сильной загруженности ресурсов вполне терпима при условии, что средний показатель будет вполне удовлетворительным, то в случае сети общего пользования все намного серьезнее.
Поскольку оператор предоставляет некоторый сервис и берет за него деньги, он обязан гарантировать его качество. Даже если клиент согласен (хотя в условиях жесткой конкуренции на рынке телекоммуникаций это маловероятно) время от времени мириться с не очень высоким уровнем качества, он может предъявить претензии в случае серьезных или длительных проблем. Как бы то ни было, оператор вынужден следить за качеством предоставляемых услуг, для чего в случае их масштабного предоставления ему требуется соответствующая аппаратура и программное обеспечение, которое достаточно дорого и имеется не во всех точках сети.
С точки зрения масштабируемости (если отвлечься от проблем с неконтролируемым ухудшением качества при росте нагрузки на сеть) IP-телефония представляется вполне законченным решением. Во-первых, поскольку соединение на базе протокола IP может начинаться (и заканчиваться) в любой точке сети от абонента до магистрали. Соответственно, IP-телефонию в сети можно вводить участок за участком, что, кстати, на руку и с точки зрения миграции, так как ее можно проводить лсверху вниз╗, лснизу вверх╗ или по любой другой схеме. Для решений IP-телефонии характерна определенная модульность: количество и мощность различных узлов - шлюзов, gatekeeper (“привратников” - так в терминологии VoIP именуются серверы обработки номерных планов) - можно наращивать практически независимо, в соответствии с текущими потребностями. Естественно, проблемы наращивания ресурсов собственно сетевой инфраструктуры мы сейчас не учитываем, поскольку узлы самой сети могут быть независимы от системы IP-телефонии, а могут и совмещать в себе их функции.
1.4. История и перспективы развития Интернет-телефонии
Существует мнение, что концепция передачи голоса по сети с помощью персонального компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США). В 1993 г. Чарли Кляйн выпустил в свет первую программу для передачи голоса по сети с помощью персонального компьютера Maven. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала программа видеоконференций CU-SeeMe для компьютеров Macintosh (Mac), разработанная в Корнельском университете.
В апреле 1994 г. во время полета космического челнока Endeavor Американское агенство по аэронавтике NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно, используя программу Maven, попробовали передавать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на компьютер Мас, соединенный с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео как для Мас, так и для персональных компьютеров (PC).
В феврале 1995 г. израильская компания VocalTec предложила первую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев мультимедийных PC, работающих под операционной системой Windows. Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии. VocalTec надеялась использовать очень популярные (текстовые) каналы Internet Relay Chat (IRC) в качестве двустороннего средства общения между людьми, имеющими сходные интересы. Но компании не удалось связаться с Eris Free Network (EFNet), курирующей IRC, и проинформировать о потенциально возможном увеличении трафика, поэтому доступ к этим общественным каналам для Internet Phone был закрыт. Через несколько недель компания VocalTec уладила свои разногласия с EFNet. За это время была создана частная сеть серверов Internet Phone, и уже тысячи людей загрузили эту программу с домашней страницы VocalTec и начали общаться.
В том же 1995 г. другие компании очень быстро оценили перспективы, которые открывала возможность разговаривать, находясь в разных полушариях и не платя при этом за международные звонки. На рынок обрушился поток продукции, предназначенной для телефонии через сеть Интернет.
В сентябре того же года в розничной продаже появилась первая из таких программ - DigiPhone, разработанная небольшой компанией в Далласе (штат Техас), которая предложила лдуплексные╗ возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь.
В марте 1996 г. произошло еще одно памятное событие. Тогда было объявлено о совместном проекте под названием лInternet Telephone Gateway╗ двух компаний: уже известной нам VocalTec и крупнейшего производителя программного обеспечения для компьютерной телефонии Dialogic. Целью было научить работать через Интернет обычный телефонный аппарат, для чего между сетью Интернет и ТфОП устанавливался специализированный шлюз. Последний получил название VTG (VocalTec Telephone Gateway) и представлял собой специализированную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic как интерфейс с обычными телефонными линиями. Многоканальные голосовые платы позволяли, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через сеть Интернет, а во-вторых, убрали проблему адресации, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в IP-адреса (и обратно). Для разговора одного пользователя в том продукте достаточно было ширины полосы канала порядка 11 Кбит/с (у современных продуктов она бывает другой). Вот так возможность высокого уплотнения канала и малая стоимость связи создали предпосылки для коренных изменений телекоммуникационного мира.
К настоящему времени уже сотни компаний предложили свои коммерческие решения для IP-телефонии. Одновременно практически все крупные телекоммуникационные компании, использующие традиционные средства для организации телефонных переговоров, почувствовав угрозу рынку предоставляемых ими услуг, начали интенсивные исследования с целью оценки её реальности и масштаба.
Прогресс внедрения технологии IP-телефонии характеризуют следующие цифры. В 1996 году IP-телефония за один год выросла на 997% (от оцененного в $1.8 миллионов рынка), но в 1997 г. объем рынка оборудования, программного обеспечения и услуг IP-телефонии оценен уже в 210 млн. дол. Доходы от предоставления услуг телефонной и факсимильной связи в IP-сетях составили 123 млн. дол. Хотя голосовой трафик IP-телефонии составляет менее 1% от всех междугородных и международных звонков, рынок Интернет-телефонии в 1999 году достиг $560 миллионов.
Стоит упомянуть о некоторых прогнозах развития рынка IP-телефонии. Их делают многие известные аналитические компании. Прогнозы по большей части оптимистические, но звучат и голоса пессимистов.
Так эксперты компании Killen&Associates предполагают 138% ежегодного прироста рынка до 2002 г., а эксперты Frost&Sullivan ориентируются на 149%. Аналитики Philips Group-InfoTech прогнозируют в 2004 г. достижение этим сегментом рынка уровня 1,9 млрд. долл. (при общем объеме рынка оборудования телефонных систем в 16 млрд. долл.).
Рис. 1.6. Состояние и прогноз трафика IP-телефонии в мире
(по данным фирмы Pulver)
По прогнозам компании Yankie Group доля междугородных и международных звонков (по времени), осуществляемых по IP-сетям, имеет большую тенденцию роста и достигнет, например, в США к 2005 г. 15% (рис. 1.7)
.
Рис. 1.7. Состояние и прогноз доли трафика IP-телефонии в США
(по данным фирмы Yankie Group)
В то же время, по оценкам компании TeleChoice, сотрудничающей с фирмой Lucent Technologiesа в области VoIP, сейчас рынок IP-телефонии составляет всего 0,1% от общего рынка речевых услуг. По прогнозам этой компании, через пять лет доля рынка IP-телефонии возрастет всего лишь до 2%. По прогнозу экспертов исследовательской компанииа Insight Research даже североамериканский рынок пакетной телефонии в 2004 г. составит лишь 10% оборота рынка услуг телефонной связи. Следует подчеркнуть, что под пакетной телефонией эксперты Insight Research понимали не только технологию IP-телефонии, но транспортировку голоса с помощью фреймов Frame Relay (VoFR) и ячеек АТМ (VoATM).
По данным фирмы Killen & Associatesа голосовой трафик IP-телефонии в 1998 году в компаниях, входящих в список Fortune 1000, составлял менее 1% от всех междугородных и международных звонков. Кроме того, по оценкам фирмы IDC, Link Research даже в 2001 году объем передачи голоса в сетях с коммутацией пакетов составит в США: международные звонки с территории США - 4 млрд. минут; звонки в пределах США - 8,5 млрд. минут. Это будет составлять 0,98% (менее одного процента) общего объема внутреннего (в пределах США) и международного трафика. Согласно данным Datamonitor доля IP-телефонии в общих доходах телефонных комапний в США и Европе пока еще очень мала и даже в перспективе не превысит 1% (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Доля IP-телефонии в общих доходах телефонных компаний
в США и Европе, % (по данным Datamonitor)
Независимо от приведенных прогнозов с уверенностью можно сказать, что IP-телефония в ближайшее время не станет полноценной альтернативой традиционной телефонии, но сможет занять определенное место особенно в корпоративном сегменте, где в полной мере проявит свое истинное преимущество - возможность сопровождения телефонными переговорами потока данных в едином канале связи. Сеансы одновременной работы с одной и той же информацией в корпоративных сетях, видеоконференции, Интернет-коммерция в режиме лон-лайн╗ - вот где IP-телефония несомненно займет достойное положение даже с пониженным качеством речи, поскольку основную смысловую нагрузку в этих случаяха будет нести информация на дисплее компьютера или видеоэкрана. При этом полностью используются преимущества мультимедийной связи: оперативность и эффективность делового общения, экономия канальных ресурсов и времени. При этом IP-телефония выступает в качестве вспомогательного средства коммуникации, дополняющего передачу данных, видеоизображений, WEB-страниц.
1.5. Виды соединений в сети IP-телефонии
Сети IP-телефонии предоставляют возможности для вызовов четырех основных типов:
алОт телефона к телефону╗ (рис. 1.9). Вызов идет с обычного телефонного аппарата к АТС, на один из выходов которой подключен шлюз IP-телефонии, и через IP-сеть доходит до другого шлюза, который осуществляет обратные преобразования.
Рис. 1.9. Схема связи лтелефон-телефон╗
лОт компьютера к телефону╗ (рис. 1.10). Мультимедийный компьютер, имеющий программное обеспечение IP-телефонии, звуковую плату (адаптер), микрофон и акустические системы, подключается к IP-сети или к сети Интернет и с другой стороны шлюз IP-телефонии имеет соединение через АТС с обычным телефонным аппаратом.
Следует отметить, что в соединениях 1 и 2 вместо телефоннных аппаратов могут быть включены факсимильные аппараты и в этом случае сеть IP-телефонии должна обеспечивать передачу факсимильных сообщений.
Рис.1.10. Схема связи лкомпьютер-телефон╗
лОт компьютера к компьютеру╗ (рис. 1.11). В этом случае соединение устанавливается между двумя мультимедийными компьютерами, оборудованными аппаратными и программными средствами для работы с IP-телефонией, через IP-сеть.
Рис. 1.11. Схема связи лкомпьютер-компьютер╗
лОт WEB браузера к телефону╗ (рис. 1.12). С развитием сети Интернет стал возможен доступ и к речевым услугам. Например, на WEB-странице некоторой компании в разделе лКонтакты╗ размещается кнопка лВызов╗, нажав на которую можно осуществить речевое соединение с представителем данной компании без набора телефонного номера. Стоимость такого звонка для вызывающего пользователя входит в стоимость работы в сети Интернет.
Рис. 1.12. Схема связи лWEB-браузер - телефон╗
1.6. Преимущества использования IP-телефонии
Конечный пользователь IP-телефонии не только сохранит имеющиеся преимущества телефонной сети общего пользования, которые включают широкий диапазон услуг, простоту использования, надежность и качество голоса, но и получит следующие дополнительные преимущества:
╖ более низкие цены на традиционные услуги телефонной связи;
╖ IP-телефония одновременно поддерживает голос и данные, удовлетворяя требованиям конвергенции.а Это означает, что клиенты получат дополнительные преимущества от экономии в развитии, возможныеа за счет использования единой сети, а так же за счет того, что объемы трафика и шаблоны быстро сменяются от данных к голосу и наоборот и это защищает клиента.
╖ феноменальная мобильность пользователя, которую обеспечивает сеть IP-телефонии: звонки и факсы автоматически перенаправляются в любую точку мира, пользователи будут иметь доступ к одному и тому же набору услуг вне зависимости от того, где и как они подключаются к сети.а Эта распределенная архитектура обеспечивает прекрасную гибкость и делает возможным отсутствие привязки к месту предоставления услуги.
╖ новый набор устройств доступа, от традиционных телефонов и факсов до компьютеров;
╖ доступ к новым услугам (голосовая почта, конференцсвязь, передача факса и др.)а через открытый интерфейс архитектуры на базе IP, что обеспечивает совместимость для широкого спектра разработчиков приложений;
╖ возможность настройки набора услуг;
╖ простота оплаты услуг IP-телефонии (обычно с помощью предоплаченных телефонных карточек);
╖ простота контроля пользователем состояния его расчетного счета (через сеть Интернет).
Наряду с провайдерами IP-телефонии Интернет-провайдеры также могут занять определенную нишу на рынке услуг IP-телефонии, так как существующая у них IP-инфраструктура дает хорошие возможности для внедрения услуг голосовой связи. Необходимые для этого аппаратные и программные средства можно устанавливать поэтапно. Интернет-провайдеры уже имеют точки присутствия, связанные с коммутаторами местных провайдеров и операторов сети общего пользования.
Для Интернет-провайдеров услуга Интернет-телефонии обеспечивает следующие преимущества:
- сбережение капитальных вложений за счет использования открытых компьютерных платформ;
- снижение эксплуатационных расходов как результат предоставления разнообразия услуг на единой сети;
- открытая среда разработчика услуги означает более конкурентную, а следовательно, менее дорогую разработку новых услуг.
- множество услуг может быть доступно через единственный канал с пользователем, что означает больше услуг (прибыли) в расчете на одного пользователя;
Операторы лклассических╗ телефонных сетей настороженно отнеслись к появлению IP-телефонии, так как передача речи по IP-сетям неизбежно вынуждает их снижать тарифы на междугородние и международные разговоры, что приведет к прямому сокращению их доходов. Так финансовые службы США обещают убытки крупнейшего поставщика традиционного телефонного сервиса - компании AT&T от 620 до 950 миллионов долларов на международных звонках от потери доли рынка в пользу средств IP-телефонии.
С появлением IP-телефонии в рядах операторов дальней связи начанлась легкая паника, которая вызвала пернвое и вполне логичное желание вытесннить с рынка появившихся конкурентов с помощью известных лоббистских приенмов, позволяющих оказывать давление на национальные администрации связи с целью ограничения лицензирования, а также с помощью повышения платы за доступ в Интернет. Некоторые американские операторы, например, пытались добиться запрета IP-телефонии через Федеральную комиссию связи, однако ввиду потеннциального ущемления прав потребителей все это успеха не имело.
В результате традиционные телефоннисты вынуждены были сами заняться IP-технологиями и, надо отдать им должное, довольно быстро преуспели в этом, иснпользуя IP-решения как минимум для сонздания резервных каналов для пропуска трафика на случай перегрузок или аванрий, что позволило получать им дополнительную принбыль. Одновременно в настоящее время проектируются универсальные магистнральные IP-сети, которые в будущем должны не то чтобы заменить традиционнные телефонные сети, но существенно их дополнить услугами передачи данных, видео и мультимедиа.
Тем временем оказалось, что, к сожаленнию, IP-телефония, не приводит к многократной экономии средств оператора, вкладываемых в передачу голосового трафика на дальние расстояния, как это на первый взгляд может показаться при анализе деятельности сегодняшних комнпаний, предоставляющих эти услуги. И камнем преткновения здесь является все то же качество передачи речи. В результате сегодня IP-технологии с успехом успешно применяются для создания выделенных мультисервисных корпоративных сетей связи. Но если речь идет о выходе в обнщедоступный Интернет, в котором рабонтают миллионы пользователей, - гараннтировать высокое качество передачи ренчевого трафика не берется никто. Ведь пенредача речи весьма чувствительна к зандержкам, а Интернет вовсе не гарантирунет не то что задержку, но простую доставнку всех посланных IP-пакетов, которые могут приходить в пункт назначения различными путями и совсем не в том порядке, в каком посылались. И то, что обычному пользователю Интернета, бродящему по Web-сайтам, порой незаметно, пользовантелю Интернет-телефонии очень даже мешает.
Крупные телекоммуникационные операнторы, обслуживающие тысячи и сотни тынсяч клиентов, вынуждены вкладывать для достижения качества, достойного их именни, такие средства, какие мало уступают инвестициям для созданния традиционной сетевой инфраструктунры. Речевой трафик множества абонентов нужно где-то собрать, преобразовать его в пакеты данных, передать в нужный регион по IP-сетиа и, преобразовав обратно в иснходный вид, подать в местную телефоннную сеть общего пользования (ТфОП). Для гарантии качества вместо каналов общедоступного Интернета нужны выделенные магистральные каналы (хотя и уплотненные с помощью технологии IP-телефонии) во все требуемые регионы и страны, нужна более мощнная местная телефонная сеть в местах уснтановки шлюза или требуется установка нескольких шлюзов (для этого нужно вкландывать в местную ТфОП соотвествующие инвенстиции) и многое другое. Именно так и ранботают сегодня серьезные поставщики уснлуг IP-телефонии. Таким образом, для крупных операторов IP-телефония сенгодня - это способ более эффективно использовать существующий сетевой ресурс и возможность предоставления своим клиентам современного спектра дополнительных услуг (голосовая почта, конференцсвязь, поиск номеров, контроль за расчетами и многое другое), которые не реализуемы в традиционной телефонной сети, и за счет которых оператор может получить дополнительную прибыль.
Поэтому, несмотря на имеющее сегодня в мире место превышение объемов трафика данных над объемами голосового трафика в ближайшие годы не ожидается каких-либо революционных изменений, например, как полное вытеснение традиционных технологий передачи голоса.
1.7. Правовое регулирование IP-телефонии
Статус IP-телефонии в законодательстве Европы
В Европе статус IP-телефонии рассматривается в контексте дерегулирования и демонополизации услуг традиционной "голосовой телефонии". 20 октября 1995г. специальная комиссия ЕЭС опубликовала Коммюнике, адресованное Европейскому Парламенту и Совету по поводу статуса и выполнения Директивы 90/388/ЕЭС о конкуренции на рынках телекоммуникационных услуг (95/C 275/02, OJ № C 275). В этом документе комиссия изложила свой подход к определению "голосовой телефонии", данному в Статье 1 Директивы 90/388/ЕЭС ( в данной Директиве описаны услуги, которые государства-члены ЕЭС могут сохранять за своими регулируемыми государством телекоммуникационными операторами).
В свете появления новых технологий передачи голоса через Интернет комиссия приняла новое Дополнение к Коммюнике по поводу таких услуг.
В документе OJ № C 6 от 10.1.1998 дается следующая оценка услуг интернет-телефонии на основании определения "голосовой телефонии" данного вышеуказанной Директивой 90/388/ЕЭС: "Комиссия считает, что определение "голосовой телефонии" в Директиве 90/388/ЕЭС, рассматриваемое вместе с существующими прецедентами, дает хорошее руководство для оценки позиции услуг по голосовому сообщению в Интернете в условиях около-либерализационной ситуации по отношению к имеющемуся законодательству. Услуги интернет-телефонии не могут рассматриваться как "голосовая телефония" в той трактовке, которая изложена в Директиве и, таким образом, они уже переходят в, так называемую, "свободную зону" дерегулирования". В заключении к этому документу также сказано: "на основании того, что голосовое сообщение в Интернете рассматривается как услуга отличная от услуги "голосовой телефонии" в трактовке Директивы, по нему не может быть затребовано никаких дополнительных сборов и лицензий от провайдеров услуг Интернет".
Статус IP-телефонии в законодательстве США
В США принято делить услуги связи на так называемые лбазовые╗ (basic services) и лрасширенные╗ (enhanced services). По определению Федеральной Комиссии США по Связи (FCC):
Базовые услуги - это обеспечение чистой передачи по линии связи, которая лпрозрачна╗ с точки зрения взаимодействия с информацией клиента.
Расширенные - это услуги, предлагаемые поверх существующих сетей связи (оказывающих базовые услуги), и/или
- использующие компьютерные приложения, изменяющие формат, содержание, код, протокол или любой другой атрибут информации клиента;
- предоставляющие дополнительную либо измененную информацию;
- требующие диалога пользователя для получения хранимой информации.
Иными словами, базовые услуги - это лпередача без изменений в электрических сигналах╗, а расширенные – лсоздание, удаление и изменение информации╗.
Первые подлежат строгому регулированию, вторые являются предметом свободной конкуренции провайдеров Интернет.
Вопрос относительно Интернет-телефонии рассматривался Федеральной Комиссии США по Связи на основании аналитической записки, подготовленной Коалицией передачи Голоса через Сети (Voice on the Net Coalition).
На основании этого документа и ранее рассмотренных прецедентов передача голоса через сети пакетной передачи данных относится к лрасширенным╗ поскольку:
- Компрессия и подавление пауз, используемые в интернет-телефонии - это есть анализ и удаление ллишней╗ информации, что не соответствует определению лбазовых услуг╗, поскольку связано с изменением первоначальных данных (Определение компрессии в руководящем документе FCC лComputer╗, том II, стр.420).
- Пакетизация и добавление протокольной информации на основании раздела 64.702 Правил и Ограничений FCC (документы 55 RR 2d 104 и 95 FCC 2d 584) есть лрасширенная услуга╗.
- Передача голоса через сети пакетной ПД связана с временным хранением информации в оборудовании оператора, что противоречит основному признаку лбазовых услуг╗ - лчистой передаче╗ информации, поскольку эта задержка не есть следствие самой передачи по сети, либо установленного пользователем приоритета.
- Компенсация потерянных пакетов и ошибок при передаче голоса по сетям пакетной ПД приводит к созданию дополнительной информации, не содержащейся первоначально в информации пользователя, что автоматически относит данный вид услуг к лрасширенным╗.
Таким образом, Федеральная Комиссия США по Связи (FCC) не относит Интернет-телефонию к лбазовым услугам╗, подлежащим специальному лицензированию или государственному регулированию и эти услуги являются предметом свободной конкуренции провайдеров Интернет.
Правовое регулирование IP-телефонии в России
В России деятельность по предоставлению услуг Интернет-телефонии подлежит лицензированию. Интернет-телефония в силу ряда технологических и потребительских особенностей отличается от традиционной телефонной связи. Эти отличия учитываются при решении вопроса лицензирования деятельности операторов по предоставлению услуг Интернет-телефонии. Именно поэтому Интернет-телефония классифицируется как разновидность услуг телематических служб.
Компаниям, которые планируют заниматься Интернет-телефонией и уже владеют какой-либо лицензией на любую другую телематическую службу, необходимо подать заявку на расширение имеющейся лицензии. При отсутствии лицензии подается заявка на новую лицензию.
Нормативные документы, регулирующие деятельность операторов Интернет-телефонии в России, разрабатываются рабочей группой "Интернет-телефония" при Ассоциации документальной электросвязи (АДЭ).
Ввиду необходимости сертификации оборудования, используемого для передачи речевой информации по протоколу IP, Гостелеком России 12.11.99 утвердил Руководящий Документ 45.046-99 лАппаратура связи, реализующая функции передачи речевой информации по сетям передачи данных с протоколом IP. Технические требования╗. Сертификационные испытания оборудования на соответствие утвержденным требованиям проводит Испытательный центр документальной электросвязи.
 |