Перспективы развития VoIP

Николай Никольский,
системный инженер компании Cisco Systems

Первый телефонный звонок с использованием VoIP был совершен между двумя компьютерами в 1995 г. В течение нескольких лет эта технология завоевала заметную популярность и уже к концу 2000-х гг. передача речи через IP-сети перестала считаться чем-то новым, превратившись в господствующую тенденцию. Только в России в 2009 г., согласно информации компании J'son & Partners, доля VoIP в телефонном трафике составила 15%. В западных странах пакетная передача речи еще более распространена. Например, по данным TeleGeography, крупнейшим игроком на рынке международной телефонии по итогам 2009 г. оказался Skype, чей трафик составил 54 млрд. минут, или 12% всего рынка.

Несмотря на использование принципиально иного способа передачи информации и огромную популярность, по своей сути услуга VoIP продолжает копировать традиционную услугу телефонной сети общего пользования (ТфОП). В то же время интеграция с сетями передачи данных дает возможность реализовывать принципиально иные сервисы на базе VoIP, что дает повод многим специалистам говорить о начале второй фазы развития телефонии. На этой фазе, за счет использования новых возможностей, предоставляемых IP-сетями, будут происходить заметные изменения как технологических, так и бизнес-моделей предоставления операторами голосовых услуг.

Широкополосное аудио
Говоря о дальнейшем развитии VoIP, прежде всего стоит отметить явную тенденцию повышения качества передачи речи. На начальных этапах развития IP-телефония позиционировалась как дешевая технология, позволяющая за счет использования более совершенных кодеков снизить стоимость телефонных разговоров. Действительно, использование таких кодеков как G.729 или G.723 позволяло в разы сократить занимаемую одним вызовом пропускную полосу, однако это достигалось за счет определенного ухудшения качества передачи речи. Использование же традиционного для телефонных сетей кодека G.711 вело к увеличению требований по пропускной полосе по сравнению с TDM (за счет дополнительных заголовков IP).

С тех пор стоимость передачи трафика упала на порядок, поэтому если раньше компании старались максимально экономить, используя в своих телефонных сетях кодеки с высокой степенью сжатия речи, то сейчас все большую популярность начинают приобретать Hi-Fi-аудиокодеки, обеспечива ющие передачу голоса с качеством, превышающим уровень традиционных телефонных сетей. Для описания этой технологии Cisco использует термин «широкополосное аудио» (wideband audio), а другие производители – более эффектный, но менее точный с технической точки зрения термин «HD Voice». Вне зависимости от названия, эта технология позволяет значительно улучшить качество телефонного разговора, делает речь собеседника более разборчивой, а ее звучание более естественным.

Суть технологии широкополосного аудио состоит в расширении звукового диапазона, передаваемого при телефонном разговоре. Звуковой диапазон для традиционных телефонных вызовов составляет 3100 Гц и лежит в интервале от 300 до 3400 Гц. Эти цифры появились еще во времена аналоговых систем связи и не изменились до настоящего момента. Большинство классических кодеков в сетях IP-телефонии (G.729, G.723, G.711) работают именно с таким спектром сигнала.

В то же время известно, что внятность и разборчивость речи увеличивается с увеличением передаваемого спектра частот. Еще в 1988 г. МСЭ-Т была принята рекомендация G.722, описывающая кодек, предназначенный для передачи вдвое большей, по сравнению со стандартной, полосы частот. Более того, за счет использования адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM) кодек G.722 использует такую же пропускную полосу, как и стандартный кодек G.711 – 64 кбит/c.

По сути, технология широкополосного аудио сводится к использованию на сети нового кодека. Тем не менее для использования G.722 необходима его поддержка всеми элементами сети IP-телефонии, начиная от телефонных аппаратов и заканчиваяпрограммными коммутаторами. И если с точки зрения элементов, обрабатывающих телефонную сигнализацию, поддержка нового кодека не представляет из себя никакой сложности, то для оконечного оборудования необходима определенная модификация.

В последнее время появляется все большее число телефонных аппаратов, поддерживающих широкополосное аудио. Большинство последних моделей IP-телефонов Cisco поддерживают кодек G.722, и по этому же пути следуют и другие производители. Кроме фиксированных терминалов, поддержка широкополосного аудио появляется и в некоторых мобильных телефонах, а в мире уже существует несколько сетей сотовой связи, поддерживающих использование широкополосных кодеков. Это является еще одним подтверждением устойчивой тенденции к распространению технологий широкополосного аудио.

Новые приложения
Хотя сам по себе термин VoIP подразумевает только передачу голоса, самое большое преимущество этой технологии заключается в новых приложениях. Именно приложения будут основным локомотивом роста VoIP-трафика в ближайшем будущем, а VoIP в свою очередь станет одним из многих web-приложений. Наиболее характерной иллюстрацией интеграции web-приложения и телефонии может служить Webex – платформа для проведения мультимедийных совещаний (аудио, видео, web) через Интернет.

Действительно: с одной стороны, Webex – это чистой воды web-приложение. Доступ к услуге осуществляется через обычный браузер, без необходимости установки какого-либо специального аппаратного или программного обеспечения (в отличие от того же Skype, также позволяющего организовать совместную работу, но являющегося отдельным приложением). С другой стороны, сложность и уровень развития голосовой подсистемы у Webex сравнимы с сетью полноценного телефонного оператора. Для подключения к аудиоподсистеме участник Webex-конференции может использовать один из четырех вариантов: дозвон на номер 8-800 (выбор 50% клиентов), call-back со стороны Webex на прямой номер участника (30%), использование встроенного Webex VoIP клиента (10%) или использование корпоративной системы аудиоконференцсвязи (10%).

Модель тарификации услуг у Webex также комбинированная и может быть описана как «подписка на сервис» или SaaS (Software as a Service), что означает оплату клиентом услуг только в объеме реального использования. Конечные клиенты заключают прямой договор с Webex, согласно которому в конце каждого месяца они получают счет на оплату. В состав счета включена стоимость ежемесячной подписки, а также счет за голосовые минуты, размер которого зависит от того, по какому варианту абоненты подключались к конференции.

Популярность приложений Webex уже сейчас достаточно высока, и на то есть объективные причины: все большая глобализация мировой экономики, выливающаяся во все больший спрос на эффективные приложения, позволяющие организовать совместную работу людей, находящихся на расстоянии тысяч километров друг от друга. Подтверждением тому служит тот факт, что более 90% компаний, входящих в список Fortune 500, используют Webex. Ключевой цифрой является объем передаваемого голосового трафика по сети Webex. Так, за последний год через нее было передано около 10 млрд. минут, что сравнимо с показателями крупнейших международных телефонных операторов.

Вместе с тем очевидно, что приложения, подобные Webex, только начинают набирать популярность, и в будущем объемы трафика в них будут расти экспоненциально.
Advanced Multimedia Subsystem (AMS) Если смотреть на развитие технологий VoIP более глобально, то рост популярности новых приложений, в которых телефония является лишь одной из составляющих, неизбежно повлечет за собой и изменение архитектуры сетей связи. Это процесс хорошо виден, если взглянуть на историю развития сетей пакетной телефонии.

В конце 90-х гг., когда стало ясно, что для передачи телефонного трафика можно использовать пакетные сети, впервые появилось понятие Next Generation Networks (NGN). В то время термин NGN в основном воспринимался лишь как обозначение новой технологии развития ТфОП, позволяющей передавать телефонный трафик более эффективно. По мере дальнейшего роста популярности IP-технологий и развития телекоммуникационного рынка понятие NGN трансформировалось и стало обозначать конвергентную сеть, предназначенную для предоставления разнообразных услуг (голос, видео, передача мгновенных сообщений и др.). Чтобы обеспечить доступ всех пользователей к этим услугам, вне зависимости от используемой ими технологии подключения к сети и типа терминалов, в начале 2000-х гг. началась работа над новой сетевой архитектурой, получившей название IP Multimedia Subsystem (IMS). Создатели IMS ставили перед собой задачу максимально упростить и унифицировать доступ абонентов к услугам, создаваемых оператором или независимыми разработчиками.

Несмотря на такие цели, стандарт IMS до сих пор остается ориентированным в основном на предоставление голосовых (сессионных) услуг. Определенную роль в этом сыграл и сам процесс его принятия. Так, в первых версиях IMS (3GPP R5) говорится об унификации доступа преимущественно к голосовым и видеоуслугам, и лишь в последующих релизах 3GPP к услугам добавляются web, передача данных и т.п. На практике первоначальная ориентация на голос затрудняет предоставление принципиально иных приложений в IMS-сети. В большинстве инсталляций в мире доминирующей услугой IMS до сих пор остается SIP-телефония, и тенденций, свидетельствующих о возможности скорого изменения такой ситуации нет. Более того, ряд операторов, предоставляющих услуги SIP-телефонии (например, NTT), для распространения медиатрафика применяют вовсе не механизмы IMS, а протоколы типа UPnP и подобные.

Желание создать новую сетевую архитектуру, одинаково хорошо приспособленную как для голоса, так и для других приложений, привело несколько лет назад к образованию в МСЭ-Т новой рабочей группы. Эта группа взялась за разработку архитектуры, получившей название Advanced Multimedia System (AMS) и также ставшей известной как проект H.325.

Для максимального расширения возможностей новой сети по предоставлению разнообразных сервисов архитектура AMS была разделена на два основных функциональных уровня: уровень приложений и уровень транспорта. Уровень приложений состоит из программных приложений, которые взаимодействуют друг с другом и обеспечивают реализацию услуги. Уровень транспорта состоит из функций сигнализации и функций медиатранспорта, обеспечивающих передачу трафика реального времени. Традиционные протоколы, используемые для организации сеансов связи (например, SIP), стандартизируют только транспортный уровень.

Стандартизация уровня приложений – это новая особенность, которую приносит AMS. Уровень приложений в AMS представляет собой набор приложений, каждое из которых выполняет определенную специфическую задачу. Такими задачами могут быть аутентификация, учет трафика, управление конфигурацией, определение местоположения и т.п. Приложения также могут выполнять и более экзотические задачи – например, являться интерфейсом в компьютерную игру, в социальную сеть или управлять робототехническими устройствами. Все задачи, которые могут выполняться приложениями, регистрируются в реестре приложений, за счет чего приложения получают возможность обращаться и использовать результаты работы друг друга. Например, приложение социальной сети может использовать данные о местоположении абонентов, предоставляемые LBS (Location Based Services) приложением, для того чтобы сообщить двум друзьям, когда они окажутся рядом.

Интерфейс приложений специально структурирован для того, чтобы создать открытую среду, в которой разработчики могут создавать легкие, простые специализированные приложения без необходимости поддержки всей телекоммуникационной инфраструктуры. Естественно, что и абоненты смогут также легко собирать приложения, которые им
интересны, и тем самым самостоятельно формировать пакеты потребляемых услуг.

Транспортный уровень AMS позволяет приложениям использовать для связи уже существующие транспортные протоколы. Например, транспортные агенты SIP, H.323, XMPP могут зарегистрироваться на транспортном интерфейсе AMS и обеспечивать обмен сообщениями между различными сетями в своем формате. Кроме того, в AMS определен свой собственный транспортный агент и транспортный протокол, оптимизированный для динамической среды, свойственной этой архитектуре.

Развитие рынка связи происходит под влиянием объективных процессов, игнорировать которые операторы не могут. Наиболее сильной тенденцией в настоящий момент является рост популярности независимых поставщиков приложений, работающих поверх инфраструктуры оператора, и смещение многих сервис-провайдеров в сторону модели «bit pipe» (предоставление абонентам больших объемов пропускной полосы и неучастие в работе приложений, потребляющих эту полосу). Некоторые операторы пытаются блокировать подобные over-the-top приложения, но эта тактика в долгосрочном плане бесперспективна. Компания, рекламирующая доступ в Интернет на скорости
1 Мбит/c, в сети которой не работает сервис Skype, требующий скорости 24 кбит/c, рано или поздно либо оказывается втянутой в судебный процесс,либо начинает терять абонентов. Необходимость сотрудничать с независимыми поставщиками приложений уже осознают западные операторы, и некоторые из них даже предпринимают определенные действия. Примером может служить компания Verizon Wireless, объявившая недавно об официальной поддержке Skype в своей мобильной сети.

AMS, в отличие от IMS, позволит операторам организовать работу с приложениями в своей сети на новом уровне, с одной стороны – предоставляя абонентам такую же гибкость в плане выбора и разработки услуг, как и открытая интернет-среда, а с другой – давая возможность оператору получать часть доходов от этих услуг. По словам разработчиков, AMS обещает быть существенно дешевле для операторов, чем IMS, что должно еще больше стимулировать переход на эту архитектуру. В то же время, несмотря на все эти преимущества, перспективы развития AMS в настоящий момент не ясны. Как такового стандарта H.325 в настоящий момент не существует, а есть только концепция будущей сети с минимальной документацией. К тому же, на телекоммуникационном рынке пока нет ни одной крупной компании, которая бы активно
занималась разработкой и продвигала AMS.

В свое время технология VoIP превратилась из интересной новинки, разработанной компьютерными энтузиастами, в базовую отраслевую технологию не столько за счет поддержки больших производителей оборудования, сколько за счет дешевизны и популярности в массах. Возможно, AMS будет развиваться по такому же принципу, и
именно эта архитектура станет следующим эволюционным этапом развития сетей VoIP. Время покажет.