Дмитрий Ганьжа

Тема объединения сетей передачи голоса и данных поднимается на страницах специализированных изданий вновь и вновь вот уже в течение многих лет. Интерес к ней не случаен, так как дискуссия по этим вопросам отражает реально происходящие процессы - все более тесную интеграцию различных видов трафика; не говоря уже о том, что сама идея единой сети звучит весьма привлекательно. Не так давно главным претендентом на место основной технологии для объединенной сети считали ATM. С технической точки зрения АТМ одинаково хорошо приспособлен как для передачи речи, так и для передачи данных, к тому же он с равным успехом может применяться как в локальных, так и в глобальных сетях. Однако во многих случаях его возможности оказались на тот момент чрезмерными, в особенности в локальных сетях, да и сама технология была достаточно незрелой и сложной, поэтому пользователи зачастую предпочитали хорошо знакомые, апробированные, простые и недорогие решения. И хотя ATM продолжает развиваться, сейчас мало кто всерьез рассматривает его как возможную основу для единой сети.

Между тем появился новый кандидат на эту роль - протокол IP. Он не имеет таких возможностей по обеспечению качества обслуживания для различных видов трафика, как ATM, но зато может использовать в качестве транспорта практически любой нижележащий протокол, в том числе и ATM, и широко применяется как в локальных, так и в глобальных сетях. К тому же активные усилия IETF по разработке стандартов на DiffServ и MPLS, а также на IPv6 позволяют надеяться, что поддержка QoS - это лишь дело времени.

Телефонная сеть плохо приспособлена для передачи трафика данных. Между тем, это далеко не единственный недостаток: в мире открытых технологий телефония остается одной из наиболее закрытых областей. Цифровой телефон одного производителя нельзя подключить к УАТС другого, программное обеспечение для одной УАТС нельзя установить на другую и т. д. Конечно, отрасль с более чем столетней историей не может не быть консервативной, однако в современном мире потребности пользователей меняются очень быстро, поэтому нужно незамедлительно реагировать на изменение спроса и предлагать новые виды услуг. Однако даже с появлением интеллектуальных сетей внедрение новой услуги требует времени, к тому же абонент в этом отношении оказывается полностью зависим от оператора связи, тогда как в компьютерной сети всем заинтересованным пользователям почти всегда достаточно просто установить у себя на компьютере необходимые приложения. Вместе с тем объем трафика данных растет опережающими темпами. Эти и другие факторы заставляют искать кандидата для единой сети именно среди технологий для сетей передачи данных. Как бы то ни было, IP-телефония пока делает свои первые шаги, и для успешной конкуренции с обычной телефонией она должна не только обеспечивать сравнимое качество речи, но и поддерживать традиционно предлагаемые услуги. Для этого IP-телефония должна быть совместима с системой сигнализации ?7.

ИНТЕГРАЦИЯ IP И SS7

Одним из этапов на пути к конвергенции телефонных и IP-сетей - или, если говорить обобщенно, сетей передачи голоса и данных, так как они представляют собой две доминирующих технологии передачи соответствующих видов трафика, - является интеграция IP с интеллектуальным сетями. Современное поколение шлюзов IP-телефонии не способно обращаться к базам данным телефонной сети ввиду отсутствия у них поддержки сигнальной системы ?7. В результате пользователь может позвонить с H.323-совместимого терминала, только если он знает прямой телефонный номер вызываемого абонента. Иначе говоря, он не может воспользоваться услугами интеллектуальной сети, такими, как переадресация звонка по номеру для бесплатных звонков на реальный телефонный номер, потому что шлюз IP-телефонии не способен запросить соответствующий сервис у телефонной сети. В принципе, подобную базу данных можно было бы организовать и внутри сети IP, но это привело бы к ненужному дублированию, к тому же стандарт на подобный каталог пока отсутствует. Поэтому внедрение поддержки SS7 в шлюзы IP-телефонии представляется в конечном итоге неизбежным. Первый этап интеграции состоит во внедрении в шлюзы IP-телефонии поддержки пользовательской части ISDN (ISDN User Part, ISUP, - напомним, что, несмотря на свое название, этот протокол используется не только для обслуживания ISDN-, но и всех остальных вызовов), чтобы они могли создавать, контролировать и закрывать соединения с конечными точками в телефонной сети. Шлюз обменивается сообщениями с телефонным коммутатором (точкой коммутации сервиса в терминологии SS7) по выделенным сигнальным каналам, причем, ввиду их важности, они в обязательном порядке дублируются на случай выхода из строя одного из них.

Основной недостаток подобной реализации состоит в том, что в настоящее время шлюзы IP-телефонии не поддерживают достаточное количество голосовых линий для того, чтобы организация канала SS7 в телефонную сеть была оправдана. Для сравнения, одна избыточная пара сигнальных каналов на 64 Кбит/с способна обслуживать несколько тысяч голосовых линий! Поэтому наиболее целесообразным решением представляется реализация шлюза между IP и SS7 для обслуживания нескольких шлюзов IP-телефонии.

Рис.1. Шлюзы и привратники H.323 вместе со шлюзом SS7 составляют точку коммутации сервиса Internet-телефонии.

Однако внедрение поддержки ISUP не обеспечивает доступа к базам данных интеллектуальной сети, а только позволяет не занимать телефонные каналы при установлении соединения. Поэтому второй этап интеграции должен состоять в реализации прикладной части поддержки транзакций (Transaction Capabilities Application Part, TCAP) в виде так называемой точки коммутации сервиса IP-телефонии (IP Telephony Service Switching Point, IT-SSP). IT-SSP объединяет в себе шлюзы и привратников IP-телефонии, а также шлюз из IP в SS7 с поддержкой SS7 ISUP и TCAP (см. Рисунок 1).

Шлюз из IP в SS7 (ниже для краткости мы будем называть его просто шлюз SS7) может подавать запросы TCAP к базам данных интеллектуальной сети на точках контроля сервиса (Service Control Point, SCP). Например, он может проверить идентификационный номер карты связи. При этом коммутаторами пакетов сети SS7 (Signal Transfer Point, STP) запрос маршрутизируется на основании содержащейся в нем информации в базу данных, где он может быть разрешен. Иными словами, благодаря шлюзу SS7 пользователи терминалов H.323 получают доступ ко всем услугам интеллектуальной сети.

Полная поддержка SS7 реализована, например, в коммутаторе IP-телефонии Nuvo компании Mockingbird Networks. В частности, чтобы воспользоваться услугами провайдера Internet-телефонии, абоненту не нужно больше набирать местный телефонный номер провайдера, вводить свой идентификационный номер и только затем номер вызываемого абонента. Теперь ему достаточно набрать номер вызываемого абонента, и, если звонящий подписался на услуги IP-сети, интеллектуальная сеть автоматически перенаправит вызов на шлюз Nuvo у провайдера услуг Internet-телефонии. После завершения звонка Nuvo автоматически перешлет информацию об его продолжительности в консолидированную систему учета вызовов. В результате абонент получит один счет, а не два, как раньше (один от телефонной компании, другой - от провайдера).

ЗВОНОК С ТЕРМИНАЛА H.323

Ниже мы рассмотрим, как устанавливается соединение при звонке с терминала H.323 абоненту в телефонной сети общего пользования на примере вызова по номеру для бесплатных звонков (см. Рисунок 1). При этом шлюзу приходится задействовать как TCAP (для обращения к базе данных и получения ответа), так и ISUP (для установления и разрыва соединения по телефонной сети). После введения абонентом IP-телефонии номера для бесплатных звонков, с терминала H.323, например с компьютера или IP-телефона, он передается в IP-пакете предопределенному привратнику. Вызывающий привратник определяет, что набранный номер соответствует номеру для бесплатных звонков, и поэтому необходимо обратиться к базе данных о таких номерах через шлюз SS7. Получив запрос от привратника, шлюз SS7 преобразует его в сообщение SS7 TCAP и отправляет по сигнальному каналу на STP, а та уже маршрутизирует его через другие STP в соответствующую SCP для определения реального телефонного номера на основании набранного.

После получения ответа от SCP шлюз SS7 преобразует его в надлежащий формат и отправляет привратнику в IP-пакете. (С этого момента процедура установления соединения в точности совпадает с ситуацией, когда набирается прямой телефонный номер.) По полученному телефонному номеру вызывающий привратник определяет IP-адрес вызываемого и посылает ему запрос относительно доступности вызываемого шлюза. Получив информацию о вызываемом шлюзе, вызывающий привратник передает его IP-адрес терминалу H.323, а тот устанавливает виртуальное соединение с вызываемым шлюзом.

Вызываемый шлюз IP-телефонии выбирает исходящую телефонную линию и передает информацию вызываемому шлюзу SS7 в IP-пакете. Последний составляет сообщение SS7 ISUP и отправляет его телефонному коммутатору для установления соединения по набранному телефонному номеру. Получив от телефонного коммутатора подтверждение того, что соединение успешно установлено и вызываемый абонент ответил, шлюз SS7 посылает в IP-пакете соответствующее сообщение вызывающему привратнику, а он уже уведомляет об этом терминал H.323.

ДОСТУП В INTERNET

Внедрение поддержки SS7 полезно не только с точки зрения глобальной интеграции IP и интеллектуальных сетей, но и для решения более локальных и насущных задач, таких, как разгрузка телефонных коммутаторов при доступе к провайдеру Internet.

Большинство пользователей Internet используют для доступа к провайдеру модемы и обычные телефонные линии. Однако если типичный разговор по телефону длится 2-3 минуты, то соединение с Internet устанавливается в среднем на 20-40 минут. При этом соединение занимает ресурсы не только на входном, ближайшем к пользователю, коммутаторе, но и на всех транзитных коммутаторах на пути к провайдеру Internet. Емкости телефонных коммутаторов не рассчитаны на такую загрузку, в результате коммутатор будет вынужден отказать в обслуживании другим абонентам (т. е., попросту, они услышат короткие гудки при наборе номера из-за отсутствия свободных входящих (или исходящих) портов).

Рис.2. Поддержка SS7 позволяет направлять звонки прямо на серверы удаленного доступа провайдера Internet, не занимая ресурсов транзитных телефонных коммутаторов.

Компания Stratus предложила решение проблемы с использованием шлюзов SS7. Оно состоит в маршрутизации всех предназначенных провайдеру Internet вызовов напрямую на сервер удаленного доступа у провайдера в обход транзитных коммутаторов через выделенные для этого на входном коммутаторе порты (см. Рисунок 2).

В соответствии с данной схемой серверы доступа в сеть провайдера Internet - или, в терминологии компании, серверы доступа к сети (Network Access Server, NAS) - могут размещаться как на телефонных станциях, так и централизованно у провайдера. Каждый звонок провайдеру идентифицируется по набранному номеру и направляется на одну из выделенных линий, ведущих к банку модемов (т. е. к NAS). Идентификация номера производится средствами интеллектуальной сети, например с помощью триггеров. Сообщения ISUP для этого вызова маршрутизируются через STP на шлюз SS7. Шлюз преобразует их в эквивалентные сообщения и передает по выделенной глобальной сети IP на соответствующее устройство NAS. Один шлюз SS7 способен обслуживать множество устройств NAS с сотнями и тысячами портов. Сами серверы NAS подключаются к двум глобальным сетям (хотя это, в общем, не обязательно) - к одной для обмена информацией между шлюзом SS7 и NAS, а к другой - для передачи данных между конечным пользователем и провайдером Internet.

IP КАК ЕДИНАЯ СЕТЬ?

Интеграция IP с SS7 предполагает параллельное существование IP и телефонных сетей и использование IP в качестве своего рода вспомогательного маршрута в обход телефонной сети для сокращения общих расходов на телефонный трафик. Между тем самые ревностные приверженцы IP-телефонии считают, что это лишь промежуточный этап на пути реализации единой сети передачи голоса и данных на базе IP и что в будущем телефонная сеть будет периферийной по отношению к сети IP. Мы не будем заниматься прогнозами и обсуждать реальность подобной перспективы, а просто попытаемся перечислить преимущества, которые пользователи могли бы получить при условии, естественно, что провайдерам услуг Internet-телефонии удастся добиться сравнимого с обычной телефонией качества передачи речи.

Главным преимуществом передачи голосового трафика по сети IP называют обычно намного более низкую стоимость звонка. Однако на деле такую выгоду могут получить, как правило, лишь компании с избыточной пропускной способностью собственной корпоративной сети IP. У провайдеров услуг Internet-телефонии стоимость звонка оказывается реально немногим ниже при ощутимо худшем качестве звука (это связано со многими причинами - отсутствием собственной инфраструктуры, стремлением продать услугу как можно большему числу абонентов и т. д.).

Тем не менее в долгосрочной перспективе IP-телефония способна дать заметную экономию за счет сокращения затрат на обслуживание в результате консолидации всех соединений глобальной сети, доступа в Internet, местных, междугородных и международных звонков в одном шлюзе. Кроме того, продукты IP-телефонии, в том числе шлюзы и псевдо-УАТС, строятся на базе стандартных компонентов, а это ведет к росту конкуренции и снижению цен. К тому же устаревшие компоненты могут быть без труда заменены на новые.

Само администрирование станет проще. Так, например, перемещение телефона предполагает обычно перепрограммирование УАТС (внесение изменений в базу данных), тогда как Internet-телефон автоматически получил бы новый IP-адрес по DHCP. Однако, наверное, наиболее важное преимущество состоит в появлении в результате интеграции новых возможностей и приложений, например доступа к информации с одновременным звонком из Web, а также ускорении процесса их практической реализации.