--PAGE_BREAK--1.2. Перспективы развития ТфОП и IP-сетей
Продолжая анализ роста трафика данных и речи, представленного в виде графиков на рис.1 в предыдущем параграфе, авторы позволили себе привести прогноз роста количества абонентов (графики на рис.1.2а). Суть прогноза отнюдь не в том, что количество пользователей сетей стационарной связи, мобильной связи и Интернет к 2004-2006 годам достигнет миллиарда, а в том, что емкости этих сетей сближаются. В контексте данной главы последнее обстоятельство, согласно закону диалектики о переходе количества в качество, приводит к принципиально новым мыслям по поводу конвергенции этих сетей. Немаловажным стимулом таких мыслей является прогноз общемировых доходов от телекоммуникационных услуг, сделанный Dataquest(рис. 1.26), графическое представление которого почти совпадает с верхней кривой на рис. 1.2а. Пороговая величина в этом прогнозе составляет триллион долларов США совокупного дохода по сегментам рынка (речь, данные, мобильная связь), а переход за этот порог ожидается еще раньше — в 2002-2003 гг.
Рис.1.2.Рост численности абонентов, их перераспределение (а) и общемировые показатели доходов от телекоммуникационных услуг по сегментам рынка (б)
Одним из аспектов, способствующих упомянутой выше конвергенции, является ключевой принцип отделения организации услуг от транспортировки информации, составляющий основу идеи Интеллектуальных сетей. Суть концепции Интеллектуальной сети (IN) заключается в построении универсальной среды, обеспечивающей наибольшую эффективность создания и предоставления новых телефонных услуг. Постепенно эта концепция стала средством глобального нагнетания вычислительной мощности в телефонную сеть общего пользования (ТфОП), о чем немало сказано в только что вышедшей монографии [8].
Здесь же представляется полезным продолжить количественные оценки и попробовать представить себе краткосрочный и долговременный прогнозы развития телекоммуникационных услуг.
Краткосрочный прогноз авторы связывают с упомянутыми выше аспектами конвергенции сетей и услуг связи. Долгосрочный прогноз предполагает, что преобладание приложений типа клиент-сервер на основе IP-сетей (например, поиск информации, почта и др.) сохранится. Но в отдаленной перспективе внутренняя природа сети, базирующейся на протоколе IP, может стать тормозом для выполнения требований интерактивной мультимедиа: высокое быстродействие в реальном времени и «сквозная» широкополосная интерактивность. Для такого рода приложений в будущем потребуется более мощная платформа.
Рис.1.3 иллюстрирует эволюцию телекоммуникационных приложений на основе IP.
Приняв во внимание то обстоятельство, что IP-телефония является одним из важнейших приложений на базе протокола IP, на основании рис.1.3 читатель может принять решение о том, насколько целесообразно прочесть данную книгу. Основной вывод авторов из этого рисунка заключается в том, что InternetProtocolбезусловно будет доминирующим протоколом в сетях следующего поколения, которым предстоит поддерживать передачу речи, данных, факсимиле, видеоинформации и мультимедиа.
Рис. 1.3. Тенденции развития телекоммуникационных услуг
Первоочередная цель конвергенции сетей на базе протокола IP— это снижение общих расходов, складывающихся не только из капитальных затрат на приобретение и инсталляцию телекоммуникационного оборудования, но и из затрат на его содержание. Теоретически одна объединенная сеть уменьшила бы потребность в квалифицированном персонале — одни и те же люди стали бы заниматься и телефонией, и системами передачи данных. Наличие всего одного канала доступа к распределенной сети тоже основательно снизило бы ежемесячные расходы. Направляя речевой трафик через корпоративную магистральную сеть передачи данных, можно существенно уменьшить затраты на традиционные телефонные услуги. И, наконец, сокращение единиц используемого оборудования значительно уменьшит стоимость его технического обслуживания. Как отметил представитель одного международного оператора связи, переход на технологию IP-телефонии позволит ему сэкономить порядка 70% средств на капитальные затраты, 60–80% средств, выделяемых на организацию каналов доступа, и 50% средств на текущее обслуживание и ремонт сети [13].
Однако экономия на стоимости инфраструктуры — это не то, ради чего замышлялся переход к объединенным сетям. Революция произойдет тогда, когда появятся новые приложения, например, когда центры обслуживания клиентов смогут в реальном времени «сопровождать» каждого покупателя с момента его появления на домашней странице компании в сети Интернет до оформления заказа на покупку нужного продукта, «проводя» его через такие этапы, как демонстрация каталога предлагаемых изделий и выяснение неясных вопросов в ходе телефонного общения с представителем компании. Другой пример применения новых технологий — использование сотрудниками телефонного сервиса своей корпоративной УАТС независимо от того, где он и находятся, например, при работе дома. Кэтим применениям IP-телефонии авторы вернутся в главе 11.
При всех оптимистических прогнозах, изложенных выше, не следует забывать, что традиционная телефонная связь опирается на мощную базу, создававшуюся на протяжении многих десятилетий, и такая система не может не обладать определенной инерцией. Исходя из этого, вряд ли стоит ожидать, что не сегодня-завтра произойдет мгновенный революционный скачок в области связи, и Интернет-телефония вытеснит все остальные технологии. Скорее наоборот: на протяжении ближайших 5-10 лет традиционная телефония будет по-прежнему занимать доминирующие позиции. Переход на новые, более прогрессивные методы будет происходить постепенно эволюционным путем, в разных странах с разной скоростью. А это значит, что в течение длительного времени ТфОП и IP-сети будут вынуждены существовать параллельно, обеспечивая взаимную прозрачность и объединяя свои усилия в обслуживании разнородного абонентского трафика.
Согласно известной формуле о невозможности находиться в каком-то обществе и быть вне его законов, при вхождении IP-телефонии в давно сформировавшееся глобальное телефонное общество необходимо соблюдение основных законов существующей ТфОП:
эксплуатационная надежность с тремя девятками после запятой, жесткие нормы качества передачи речи в реальном времени и т.п.
Не менее законов, правил и норм важны традиции, сформировавшиеся за более чем столетний период существования ТфОП. И. Губерманом дана точная формулировка важности традиций:
Владыка наш — традиция. А в ней — свои благословенья и препоны;
неписаные правила сильней, чем самые свирепые законы.
Поэтому не менее важно сохранить все привычные для пользователя действия — набор номера, способ доступа к телефонным услугам и т. д. Таким образом, абонент не должен ощущать разницы между IP-телефонией и обычной телефонной связью ни по качеству речи, ни по алгоритму доступа.
По тем же причинам весьма желательно обеспечить между ТфОП и IP-сетями полную прозрачность передачи пользовательской информации и сигнализации. Дело в том, что в отличие, например, от большинства корпоративных сетей связи, сети общего пользования не имеют национальных и ведомственных границ. IP-телефония должна обладать возможностью поддерживать совместную работу и обеспечивать информационную прозрачность с множеством стандартов связи, принятых в разных странах мира. Речь идет не только об электрической стыковке — необходимо найти взаимоприемлемое решение таких задач, как взаимодействие протоколов верхних уровней и приложений, начисление платы и др.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.3. Транспортные технологии пакетной коммутации
Большинство производителей, располагающих широким ассортиментом продукции для пакетной телефонии, занимают «технологически нейтральное» положение и предоставляют покупателю возможность самому выбирать ту технологию, которая лучше всего соответствует его интеграционной стратегии.
Основные технологии пакетной передачи речи — FrameRelay, ATMи маршрутизация пакетов IP— различаются эффективностью использования каналов связи, степенью охвата разных участков сети, надежностью, управляемостью, защитой информации и доступа, а также стоимостью. Ограниченный объем книги не позволяет дать глубокий сравнительный анализ этих технологий с точки зрения передачи речи, поэтому здесь приводятся в наиболее компактной графической форме только результаты такого анализа (рис.1.4).
а) Речь по ATM
б) Речь по Frame Relay
в) Речь по IP
Рис. 1.4.Сравнение технологий пакетной передачи речи: a)VoATM, 6)VoFR, B)VolP
Транспортная технология ATMуже несколько лет успешно используется в магистральных сетях общего пользования и в корпоративных сетях, а сейчас ее начинают активно использовать и для высокоскоростного доступа по каналам xDSL(для небольших офисов) и SDH/ Sonet(для крупных предприятий). Главные преимущества этой технологии — ее зрелость, надежность и наличие развитых средств эксплуатационного управления сетью. В ней имеются непревзойденные по своей эффективности механизмы управления качеством обслуживания и контроля использования сетевых ресурсов. Однако ограниченная распространенность и высокая стоимость оборудования не позволяют считать ATMлучшим выбором для организации сквозных телефонных соединений от одного конечного узла до другого.
Технологии FrameRelayсуждено было сыграть в пакетной телефонии ту же роль, что и квазиэлектронным АТС в телефонии с коммутацией каналов: они показали пример эффективной программно управляемой техники, но имели ограниченные возможности дальнейшего развития. Пользователями недорогих услуг FrameRelay, обеспечивающих вполне предсказуемую производительность, стали многие корпоративные сети, и большинство из них вполне довольны своим выбором. В краткосрочной перспективе технология передачи речи по FrameRelayбудет вполне эффективна для организации мультисервисного доступа и каналов дальней связи. Но сети FrameRelayраспространены незначительно: как правило, на практике используются некоммутируемые соединения в режиме точка-точка.
Технология передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией пакетов IPпривлекает, в первую очередь, своей универсальностью — речь может быть преобразована в поток IP-пакетов в любой точке сетевой инфраструктуры: на магистрали сети оператора, на границе территориально распределенной сети, в корпоративной сети и даже непосредственно в терминале конечного пользователя. В конце концов, она станет наиболее широко распространенной технологией пакетной телефонии, поскольку способна охватить все сегменты рынка, будучи при этом хорошо адаптируемой к новым условиям применения. Несмотря на универсальность протокола IP, внедрение систем IP-телефонии сдерживается тем, что многие операторы считают их недостаточно надежными, плохо управляемыми и не очень эффективными. Но грамотно спроектированная сетевая инфраструктура с эффективными механизмами обеспечения качества обслуживания, рассматриваемыми в главе 10, делает эти недостатки малосущественными. В расчете на порт стоимость систем IP-телефонии находится на уровне (или немного ниже) стоимости систем FrameRelay, и заведомо ниже стоимости оборудования ATM. При этом уже сейчас видно, что цены на продукты IP-телефонии снижаются быстрее, чем на другие изделия, и что происходит значительное обострение конкуренции на этом рынке.
1.4. Уровни архитектуры IP-телефонии
Архитектура технологии VoiceoverIPможет быть упрощенно представлена в виде двух плоскостей. Нижняя плоскость — это базовая сеть с маршрутизацией пакетов IP, верхняя плоскость — это открытая архитектура управления обслуживанием вызовов (запросов связи).
Нижняя плоскость, говоря упрощенно, представляет собой комбинацию известных протоколов Интернет: Это — RTP(RealTimeTransportProtocol), который функционирует поверх протокола UDP(UserDatagramProtocol), расположенного, в свою очередь, в стеке протоколов TCP/IPнад протоколом IP. Таким образом, иерархия RTP/UDP/IPпредставляет собой своего рода транспортный механизм для речевого трафика. Этот механизм будет более подробно рассмотрен в главе 4, посвященной протоколам Интернет для передачи речи в реальном времени. Здесь же отметим, что в сетях с маршрутизацией пакетов IPдля передачи данных всегда предусматриваются механизмы повторной передачи пакетов в случае их потери. При передаче информации в реальном времени использование таких механизмов только ухудшит ситуацию, поэтому для передачи информации, чувствительной к задержкам, но менее чувствительной к потерям, такой как речь и видеоинформация, используется механизм негарантированной доставки информации RTP/UDPD/IP. Рекомендации ITU-Т допускают задержки водном направлении не превышающие 150 мс. Если приемная станция запросит повторную передачу пакета IP, то задержки при этом будут слишком велики. Эти проблемы более подробно рассматриваются в главе 10, посвященной качеству обслуживания.
Теперь перейдем к верхней плоскости управления обслуживанием запросов связи. Вообще говоря, управление обслуживанием вызова предусматривает принятие решений о том, куда вызов должен быть направлен, и каким образом должно быть установлено соединение между абонентами. Инструмент такого управления — телефонные системы сигнализации, начиная с систем, поддерживаемых декадно-шаговыми АТС и предусматривающих объединение функций маршрутизации и функций создания коммутируемого разговорного канала в одних и тех же декадно-шаговых искателях. Далее принципы сигнализации эволюционировали к системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам, к многочастотной сигнализации, к протоколам общеканальной сигнализации №7 [6, 7] и к передаче функций маршрутизации в соответствующие узлы обработки услуг Интеллектуальной сети [8].
В сетях с коммутацией пакетов ситуация более сложна. Сеть с маршрутизацией пакетов IPпринципиально поддерживает одновременно целый ряд разнообразных протоколов маршрутизации. Такими протоколами на сегодня являются: RIP — Routing Information Protocol, IGRP — Interior Gateway Routing Protocol, EIGRP — Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, IS-IS — Intermediate System-to-intermediate System, OSPF — Open Shortest Path First, BGP — Border Gateway Protocol и др. Точно так же и для IP-телефонии разработан целый ряд протоколов. Рассматриваемые в этой книге стандарты содержат положения, относящиеся к передаче речи по IP-сетям (глава 3) и к сигнализации для IP-телефонии (главы 6, 7, 8 и 9).
Наиболее распространенным является протокол, специфицированный в рекомендации H.323 ITU-T, в частности, потому, что он стал применяться раньше других протоколов, которых, к тому же, до внедрения H.323 вообще не существовало. Этот протокол подробно рассматривается в главах 5 и 6.
Другой протокол плоскости управления обслуживанием вызова — SIP— ориентирован на то, чтобы сделать оконечные устройства и шлюзы более интеллектуальными и поддерживать дополнительные услуги для пользователей. Этот протокол подробно рассматривается в главе 7.
Еще один протокол — SGCP— разрабатывался, начиная с 1998 года, для того, чтобы уменьшить стоимость шлюзов за счет реализации функций интеллектуальной обработки вызова в централизованном оборудовании. Протокол IPDCочень похож на SGCP, но имеет много больше, чем SGCP, механизмов эксплуатационного управления (ОАМ&Р). В конце 1998 года рабочая группа MEGACOкомитета IETFразработала протокол MGCP, базирующийся, в основном, на протоколе SGCP, но с некоторыми добавлениями в части ОАМ&Р. Протокол MGCPподробно рассматривается в главе 8.
Рабочая группа MEGACOне остановилась на достигнутом, продолжала совершенствовать протокол управления шлюзами и разработала более функциональный, чем MGCP, протокол MEGACO. Его адаптированный к H.323 вариант (под названием GatewayControlProtocol) ITU-Tпредлагает в рекомендации H.248. Протоколу MEGACO/H.248 посвящена глава 9.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.5. Различные подходы к построению сетей IP-телефонии
Чтобы стало понятно, чем конкретно отличаются друг от друга перечисленные в предыдущем параграфе протоколы, кратко рассмотрим архитектуру сетей, построенных на базе этих протоколов, и процедуры установления и завершения соединения с их использованием.
1.5.1. Построение сети по рекомендации H.323
Первый в истории подход к построению сетей IP-телефонии на стандартизованной основе предложен Международным союзом электросвязи (ITU) в рекомендации H.323 [42]. Сети на базе протоколов H.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на сети передачи данных. В частности, процедура установления соединения в таких сетях IP-телефонии базируется на рекомендации Q.931 [44] и аналогична процедуре, используемой в сетях ISDN.
Рекомендация H.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который предназначен не просто для передачи речевой информации по IP-сетям с коммутацией пакетов. Его цель — обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. Речевой трафик — это только одно из приложений H.323, наряду с видеоинформацией и данными. Атак как ничего в технике (как и в жизни) не достается даром, обеспечение совместимости с H.323 различных мультимедийных приложений требует весьма значительных усилий. Например, для реализации функции переключения связи (calltransfer) требуется отдельная спецификация Н.450.2.
Вариант построения сетей IP-телефонии, предложенный Международным союзом электросвязи в рекомендации H.323, хорошо подходит тем операторам местных телефонных сетей, которые заинтересованы в использовании сети с коммутацией пакетов (IP-сети) для предоставления услуг междугородной и международной связи. Протокол RAS, входящий в семейство протоколов H.323, обеспечивает контроль использования сетевых ресурсов, поддерживает аутентификацию пользователей и может обеспечивать начисление платы за услуги.
На рис 1.5. представлена архитектура сети на базе рекомендации H.323. Основными устройствами сети являются: терминал (Terminal), шлюз (Gateway), привратник (Gatekeeper) и устройство управления конференциями (MultipointControlUnit— MCU).
Рис. 1.5.Архитектура сети H.323
Терминал H.323 — оконечное устройство пользователя сети IP-телефонии, которое обеспечивает двухстороннюю речевую (мультимедийную) связь с другим терминалом H.323, шлюзом или устройством управления конференциями.
Шлюз IP-телефонии реализует передачу речевого трафика по сетям с маршрутизацией пакетов IPпо протоколу H.323. Основное назначение шлюза — преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТФОП, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP. Кроме того, шлюз преобразует сигнальные сообщения систем сигнализации DSS1 и ОКС7 в сигнальные сообщения H.323 и производит обратное преобразование в соответствии с рекомендацией ITUH.246.
В привратнике сосредоточен весь интеллект сети IP-телефонии. Сеть, построенная в соответствии с рекомендацией H.323, имеет зонную архитектуру (рис. 1.6). Привратник выполняет функции управления одной зоной сети IP-телефонии, в которую входят: терминалы, шлюзы, устройства управления конференциями, зарегистрированные у данного привратника. Отдельные фрагменты зоны сети H.323 могут быть территориально разнесены и соединяться друг с другом через маршрутизаторы.
Рис. 1.6.Зона сети H.323
Наиболее важными функциями привратника являются:
регистрация оконечных и других устройств; контроль доступа пользователей системы к услугам IP-телефонии при помощи сигнализации RAS; преобразование alias-псевдонима вызываемого пользователя (объявленного имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP(IPадрес + номер порта TCP); контроль, управление и резервирование пропускной способности сети; ретрансляция сигнальных сообщений H.323 между терминалами.
В одной сети IP-телефонии, отвечающей требованиям рекомендации ITUH.323, может находиться несколько привратников, взаимодействующих друг с другом по протоколу RAS.
Кроме основных функций, определенных рекомендацией H.323, привратник может отвечать за аутентификацию пользователей и начисление платы (биллинг) за телефонные соединения.
Устройство управления конференциями обеспечивает возможность организации связи между тремя или более участниками. Рекомендация H.323 предусматривает три вида конференции (рис. 1.7):
централизованная (т.е. управляемая MCU, с которым каждый участник конференции соединяется в режиме точка-точка), децентрализованная (когда каждый участник конференции соединяется с остальными ее участниками в режиме точка-группа точек) и смешанная.
Рис. 1.7.Виды конференции в сетях H.323
Преимуществом централизованной конференции является сравнительно простое терминальное оборудование, недостатком — большая стоимость устройства управления конференциями.
Для децентрализованной конференции требуется более сложное терминальное оборудование и желательно, чтобы в сети IPподдерживалась передача пакетов IPв режиме многоадресной рассылки (IPmulticasting). Если этот режим в сети не поддерживается, терминал должен передавать речевую информацию каждому из остальных участников конференции в режиме точка-точка.
Устройство управления конференциями состоит из одного обязательного элемента-контроллера конференций (MultipointController— МС), и, кроме того, может включать в себя один или более процессоров для обработки пользовательской информации (MultipointProcessor— МР). Контроллер может быть физически совмещен с привратником, шлюзом или устройством управления конференциями, а последнее, в свою очередь, может быть совмещено со шлюзом или привратником.
Контроллер конференций используется для организации конференции любого вида. Он организует обмен между участниками конференции данными о режимах, поддерживаемых их терминалами, и указывает, в каком режиме участники конференции могут передавать информацию, причем в ходе конференции этот режим может изменяться, например, при подключении к ней нового участника.
Так как контроллеров в сети может быть несколько, для каждой вновь создаваемой конференции должна быть проведена специальная процедура выявления того контроллера, который будет управлять данной конференцией.
При организации централизованной конференции, кроме контроллера МС, должен использоваться процессор МР, обрабатывающий пользовательскую информацию. Процессор МР отвечает за переключение или смешивание речевых потоков, видеоинформации и данных. Для децентрализованной конференции процессор не нужен.
Существует еще один элемент сети H.323 — прокси-сервер H.323, т.е. сервер-посредник. Этот сервер функционирует на прикладном уровне и может проверять пакеты с информацией, которой обмениваются два приложения. Прокси-сервер может определять, с каким приложением (H.323 или другим) ассоциирован вызов, и осуществлять нужное соединение. Прокси-сервер выполняет следующие ключевые функции:
• подключение через средства коммутируемого доступа или локальные сети терминалов, не поддерживающих протокол резервирования ресурсов (RSVP). Два таких прокси-сервера могут образовать в IP-сети туннельное соединение с заданным качеством обслуживания; маршрутизацию трафика H.323 отдельно от обычного трафика данных; обеспечение совместимости с преобразователем сетевых адресов, поскольку допускается размещение оборудования H.323 в сетях с пространством адресов частных сетей; защиту доступа — доступность только для трафика H.323.
Более подробно архитектура сети H.323 будет рассмотрена в главе 5, а сейчас целесообразно сказать несколько слов о протоколах сигнализации, входящих в семейство H.323.
Протокол RAS(Registration, Admission, Status) обеспечивает взаимодействие оконечных и других устройств с привратником. Основными функциями протокола являются: регистрация устройства в системе, контроль его доступа к сетевым ресурсам, изменение полосы пропускания в процессе связи, опрос и индикация текущего состояния устройства. В качестве транспортного протокола используется протокол с негарантированной доставкой информации UDP.
Протокол H.225.0 (Q.931) поддерживает процедуры установления, поддержания и разрушения соединения. В качестве транспортного протокола используется протокол с установлением соединения и гарантированной доставкой информации TCP.
По протоколу Н.245 происходит обмен между участниками соединения информацией, которая необходима для создания логических каналов. По этим каналам передается речевая информация, упакованная в пакеты RTP/UDP/IP, которые рассматриваются в главе 4.
Выполнение процедур, предусмотренных протоколом RAS, является начальной фазой установления соединения с использованием сигнализации H.323. Далее следуют фаза сигнализации H.225.0 (Q.931) и обмен управляющими сообщениями Н.245. Разрушение соединения происходит в обратной последовательности: в первую очередь закрывается управляющий канал Н.245 и сигнальный канал H.225.0, после чего привратник по каналу RASоповещается об освобождении ранее занимавшейся полосы пропускания.
Сложность протокола H.323 демонстрирует рис. 1.8, на котором представлен упрощенный сценарий установления соединения между двумя пользователями. В данном сценарии предполагается, что конечные пользователи уже знают IP-адреса друг друга. В обычном случае этапов бывает больше, поскольку в установлении соединения участвуют привратники и шлюзы; это будет рассмотрено в главе 6.
Рассмотрим шаг за шагом этот упрощенный сценарий.
Оконечное устройство пользователя А посылает запрос соединения — сообщение SETUP— к оконечному устройству пользователя ВнаТСР-порт 1720. Оконечное устройство вызываемого пользователя В отвечает на сообщение SETUPсообщением ALERTING, означающим, что устройство свободно, а вызываемому пользователю подается сигнал о входящем вызове. После того, как пользователь В принимает вызов, к вызывающей стороне А передается сообщение CONNECTс номером ТСР-порта управляющего канала Н.245. Оконечные устройства обмениваются по каналу Н.245 информацией о типах используемых речевых кодеков(G.729, G.723.1 и т.д.), а также о других функциональных возможностях оборудования, и оповещают друг друга о номерах портов RTP, на которые следует передавать информацию. Открываются логические каналы для передачи речевой информации. Речевая информация передаётся в обе стороны в сообщениях протокола RTP; кроме того, ведется контроль передачи информации при помощи протокола RTCP.
Рис. 1.8.Упрощённый сценарий установления соединения в сети H.323
Приведенная процедура обслуживания вызова базируется на протоколе H.323 версии 1. Версия 2 протокола H.323 позволяет передавать информацию, необходимую для создания логических каналов, непосредственно в сообщении SETUPпротокола H.225.0 без использования протокола Н.245. Такая процедура называется «быстрый старт» (FastStart) и позволяет сократить количество циклов обмена информацией при установлении соединения. Кроме организации базового соединения, в сетях H.323 предусмотрено предоставление дополнительных услуг в соответствии с рекомендациями ITUH.450.X. Более детальный обзор сигнализации H.323 приводится в главе 6.
Следует отметить еще одну важную проблему — качество обслуживания в сетях H.323. Оконечное устройство, запрашивающее у привратника разрешение на доступ, может, используя поле transportQoSв сообщении ARQпротокола RAS, сообщить о своей способности резервировать сетевые ресурсы. Рекомендация H.323 определяет протокол резервирования ресурсов (RSVP) как средство обеспечения гарантированного качества обслуживания, что предъявляет к терминалам требование поддержки протокола RSVP. К сожалению, протокол RSVPиспользуется отнюдь не повсеместно, что оставляет сети H.323 без основного механизма обеспечения гарантированного качества обслуживания. Это — общая проблема сетей IP-телефонии, характерная не только для сетей H.323.
Мониторинг качества обслуживания обеспечивается протоколом RTCP, однако обмен информацией RTCPпроисходит только между оконечными устройствами, участвующими в соединении. Более подробно эта проблематика рассматривается в главе 10, целиком посвященной качеству обслуживания вызовов IP-телефонии.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.5.2. Сеть на базе протокола SIP
Второй подход к построению сетей IP-телефонии, предложенный рабочей группой MMUSICкомитета IETFв документе RFC2543 [54], основан на использовании протокола SIP— SessionInitiationProtocol. SIPпредставляет собой текст — ориентированный протокол, который является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом InternetEngineeringTaskForce(IETF). Эта архитектура также включает в себя протокол резервирования ресурсов (ResourceReservationProtocol, RSVP, RFC2205), транспортный протокол реального времени (Real-TimeTransportProtocol, RTP, RFC1889), протокол передачи потоков в реальном времени (Real-TimeStreamingProtocol, RTSP, RFC2326), протокол описания параметров связи (SessionDescriptionProtocol, SDP, RFC2327), протокол уведомления о связи (SessionAnnouncementProtocol, SAP). Однако функции протокола SIPне зависят от любого из этих протоколов.
Сразу следует отметить, что хотя на сегодня наиболее широкое распространение получил протокол H.323, всё большее количество производителей старается предусмотреть в своих новых продуктах поддержку протокола SIP. Пока это — единичные явления и серьезной конкуренции протоколу H.323 они составить не могут. Однако, учитывая темпы роста популярности протокола SIP, весьма вероятно, что в ближайшем будущем решения на его базе займут значительную нишу рынка IP-телефонии.
Подход SIPк построению сетей IP-телефонии намного проще в реализации, чем H.323, но меньше подходит для организации взаимодействия с телефонными сетями. В основном это связано с тем, что протокол сигнализации SIP, базирующийся на протоколе HTTP, плохо согласуется с системами сигнализации, используемыми в ТфОП. Поэтому протокол SIPболее подходит поставщикам услуг Интернет для предоставления услуги IP-телефонии, причем эта услуга будет являться всего лишь частью пакета услуг.
Тем не менее, протокол SIPподдерживает услуги интеллектуальной сети (IN), такие как преобразование (мэппинг) имён, переадресация и маршрутизация [8], что существенно для использования SIPв качестве протокола сигнализации в сети общего пользования, где приоритетной задачей оператора является предоставление широкого спектра телефонных услуг. Другой важной особенностью протокола SIPявляется поддержка мобильности пользователя, т.е. его способности получать доступ к заказанным услугам в любом месте и с любого терминала, а также способности сети идентифицировать и аутентифицировать пользователя при его перемещении из одного места в другое. Это свойство SIPне уникально, и, например, протокол H.323 тоже в значительной степени поддерживает такую возможность. Сейчас настал момент, когда эта возможность станет главной привлекательной чертой сетей IP-телефонии нового поколения. Данный режим работы потребует дистанционной регистрации пользователей на сервере идентификации и аутентификации.
Перейдем непосредственно к архитектуре сетей, базирующихся на протоколе SIP(рис. 1.9).
Рис. 1.9.Пример сети на базе протокола SIP
Сеть SIPсодержит основные элементы трех видов: агенты пользователя, прокси-серверы и серверы переадресации.
Агенты пользователя (UserAgentили SIPclient) являются приложениями терминального оборудования и включают в себя две составляющие: агент пользователя — клиент (UserAgentClient— UAC) и агент пользователя — сервер (UserAgentServer— UAS), иначе известные как клиент и сервер соответственно. Клиент UACинициирует SIP-запросы, т.е. выступает в качестве вызывающей стороны. Сервер UASпринимает запросы и возвращает ответы, т.е. выступает в качестве вызываемой стороны.
Кроме того, существует два типа сетевых серверов SIP: прокси-серверы (серверы-посредники) и серверы переадресации. Серверы SIPмогут работать как в режиме с сохранением состояний текущих соединений (statefull), так и в режиме без сохранения состояний текущих соединений (stateless). Сервер SIP, функционирующий в режиме stateless, может обслужить сколь угодно большое количество пользователей, в отличие от привратника H.323, который может одновременно работать с ограниченным количеством пользователей.
Прокси-сервер (Proxy-server) действует «от имени других клиентов» и содержит функции клиента (UAC) и сервера (UAS). Этот сервер интерпретирует и может перезаписывать заголовки запросов перед отправкой их к другим серверам (рис. 1.10). Ответные сообщения следуют по тому же пути обратно к прокси-серверу, а не к клиенту.
Рис. 1.10.Сеть SIPс прокси-сервером
Ниже представлен алгоритм установления соединения с помощью протокола SIPпри участии прокси-сервера:
Прокси-сервер принимает запрос соединения INVITEот оборудования вызывающего пользователя. Прокси-сервер устанавливает местонахождение клиента с помощью сервера определения местоположения (locationserver). Прокси-сервер передает запрос INVITEвызываемому пользователю. Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает прокси-серверу сообщение о том, что запрос INVITEобрабатывается (код 100). Прокси-сервер, в свою очередь, направляет эту информацию оборудованию вызывающего пользователя. Когда вызываемый абонент принимает вызов, его оборудование извещает об этом прокси-сервер (код 200), который переправляет информацию о том, что вызов принят, к оборудованию вызывающего пользователя. Вызывающая сторона подтверждает установление соединения передачей запроса АСК, которое прокси-сервер переправляет вызываемой стороне. Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией.
Сервер переадресации (Redirectserver) определяет текущее местоположение вызываемого абонента и сообщает его вызывающему пользователю (рис. 1.11). Для определения текущего местоположения вызываемого абонента сервер переадресации обращается к серверу определения местоположения, принципы работы которого в документе RFC2543 не специфицированы.
Рис. 1.11.Сеть SIPс сервером переадресации
Алгоритм установления соединения с использованием протокола SIPпри участии сервера переадресации выглядит следующим образом:
Сервер переадресации принимает от вызывающей стороны запрос соединения INVITEи связывается с сервером определения местонахождения, который выдает текущий адрес вызываемого клиента. Сервер переадресации передает этот адрес вызывающей стороне. В отличие от прокси-сервера, запрос INVITEк оборудованию вызываемого пользователя сервер переадресации не передает. Оборудование вызывающего пользователя подтверждает завершение транзакции с сервером переадресации запросом АСК. Далее оборудование вызывающего пользователя передает запрос INVITEна адрес, полученный от сервера переадресации. Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает вызывающему оборудованию сообщение о том, что запрос INVITEобрабатывается (код 100). Когда вызываемый абонент принимает вызов, об этом извещается оборудование вызывающего пользователя (код 200). Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией.
Существует также и бессерверный вариант соединения, когда один терминал может передать запрос другому терминалу непосредственно.
Дадим краткую характеристику самого протокола SIP. Следует заметить, что сообщения SIPмогут переноситься как протоколом TCP, так и протоколом UDP.
Протокол SIPпредусматривает 6 запросов и ответов на них. Сигнализация SIPдает возможность пользовательским агентам и сетевым серверам определять местоположение, выдавать запросы и управлять соединениями.
INVITE— запрос привлекает пользователя или услугу к участию в сеансе связи и содержит описание параметров этой связи. С помощью этого запроса пользователь может определить функциональные возможности терминала своего партнера по связи и начать сеанс связи, используя ограниченное число сообщений и подтверждений их приема.
АСК — запрос подтверждает прием от вызываемой стороны ответа на команду INVITEи завершает транзакцию.
OPTIONS— запрос позволяет получить информацию о функциональных возможностях пользовательских агентов и сетевых серверов. Однако этот запрос не используется для организации сеансов связи.
BYE— запрос используется вызывающей и вызываемой сторонами для разрушения соединения. Перед тем как разрушить соединение, пользовательские агенты отправляют этот запрос к серверу, сообщая о намерении прекратить сеанс связи.
CANCEL— запрос позволяет пользовательским агентам и сетевым серверам отменить любой ранее переданный запрос, если ответ на нее еще не был получен.
REGISTER— запрос применяется клиентами для регистрации информации о местоположении с использованием серверов SIP.
Более подробная информация о протоколе SIPприведена в главе 7.
продолжение
--PAGE_BREAK--