Светлое будущее компьютерной телефонии

Появление новых, все более сложных, приложений и технологий укрепляет позиции компьютерной телефонии.

Вначале компьютерные сети и телефонные системы использовались для разных целей: по сети передавались данные, а по телефонной системе - голос. Но со временем границы между ними стали размываться.

Первоначально и голос, и данные передавались через телефонную сеть в аналоговой форме. Голосовой сигнал был аналоговым по своей природе и, соответственно, проходил через телефонные линии без изменений. Цифровые данные, напротив, преобразовывались в аналоговые сигналы с помощью модемов - только после этого информацию можно было передавать по аналоговой телефонной сети.

Со временем, однако, телефонная сеть перешла на цифровое представление информации; в значительной степени это стало возможным благодаря замене широкополосного коаксиального кабеля на волоконно-оптический. В наши дни голос преобразуется в цифровую форму посредством кодеков, а данные, изначально представляемые в цифровом виде, передаются по телефонным линиям без изменений.

Локальные сети претерпели аналогичные изменения. Предназначавшиеся только для передачи данных, локальные сети со временем начали поддерживать и другие виды информации. С появлением мультимедиа, голос и видео стали передаваться по компьютерным сетям, а развитие компьютерной телефонии (CTI) привело к появлению приложений типа "универсального почтового ящика" для электронной почты, факсимильных сообщений и голосовой почты. Сегодня сложные программы обработки телефонных вызовов с графическим интерфейсом позволяют управлять телефоном через персональный компьютер и локальную сеть. Настольный компьютер умеет сделать телефонный звонок, переключить вызов на другой номер или организовать телефонную конференцию.

Популярность компьютерной телефонии растет, что обусловлено появлением не только все более сложных приложений, но и легких в использовании инструментальных средств разработки. Приложения создаются теперь просто выполнением нескольких операций буксировки на экране компьютера. В этой статье мы поговорим о том, как работает компьютерная телефония и как она влияет на производительность локальной сети. Мы также рассмотрим некоторые из основных приложений компьютерной телефонии и средств разработки, имеющихся сегодня в продаже.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ТЕЛЕФОНИИ

В первых телефонных системах использовались станции с ручными щитовыми коммутаторами. При вызове оператор манипулировал кабелями, соединяющими линии сети. Такой коммутатор мог обслуживать одновременно несколько разговоров, при этом двое звонящих в одно место соединялись с ним только по очереди (очень похоже на используемые сегодня коммутаторы Ethernet!). Когда нужно было позвонить кому-то, подключенному к другой телефонной станции, телефонист соединял звонящего с одной из нескольких пар проводов, идущих в нужном направлении. Если все они оказывались заняты, звонящему приходилось ждать.

Вскоре обнаружилось, что несколько вызовов эффективнее передавать по одному и тому же кабелю. Однако простое помещение двух или более вызовов на одну линию привело бы к взаимному наложению телефонных переговоров. Необходимо было как-то разделить передаваемые по одному и тому же кабелю сигналы. С этой целью диапазоны частот каждого из них решено было развести. В результате телефонные разговоры стали передаваться каждый на своей собственной частоте.

Однако чтобы обеспечить определенное качество голосовой связи, необходимо было изучить частотный состав человеческого голоса. В ходе изучения выяснилось, что подавляющее большинство произносимых звуков имеет частоту от 200 циклов в секунду (cps) до 3000 cps. Поэтому общая полоса пропускания кабеля оказалась разделена на ряд диапазонов шириной 4000 cps. Для передачи первого вызова по кабелю использовалась его собственная частота, второй вызов сдвигался по частоте на 4000 cps. Процесс повторялся, пока общее число вызовов, передаваемых по линии, не достигало примерно 30. На другом конце линии происходил обратный процесс.

Этот метод применялся в течение нескольких десятилетий. Но когда количество вызовов заметно превысило возможности коаксиального кабеля, служившего основой системы телефонной связи, потребовалась новая технология. Телефонные компании перешли на оптический кабель, по которому можно передавать тысячи вызовов. Но при использовании оптического кабеля человеческие голоса необходимо преобразовать из обычной для них аналоговой формы в цифровую.

ТЕЛЕФОНИЯ В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Известная теорема Котельникова гласит, что аналоговый сигнал можно правильно восстановить, если частота дискретизации вдвое превышает частоту сигнала, а значит, аналоговый голосовой сигнал, ограниченный диапазоном шириной 4000 cps, может быть адекватно оцифрован, только когда его уровень измеряется 8000 раз в секунду.

Результат каждого измерения занимает один байт. Имеем: 8000 байт в секунду и 8 бит в каждом байте. Итого: емкость потока данных, передающего человеческий голос, составляет 64 000 бит в секунду, или 64 Кбит/с. Все сегодняшние цифровые линии имеют пропускную способность, либо равную 64 Кбит/с, либо кратную этой величине. Например, пропускная способность канала Т-1 - 1544 миллиона бит в секунду, что эквивалентно 24 соединениям по 64 Кбит/с каждый, плюс 8 Кбит/с для контроля и управления. Аналогично, линии ISDN BRI состоят из двух каналов на 64 Кбит/с и узкого управляющего канала.

Каким образом передаваемый по локальной сети оцифрованный голос влияет на ее производительность? При 64 Кбит/с на канал каждый голосовой поток занимает около одного процента эффективной пропускной способности локальной сети Ethernet. При таком соотношении один-два разговора никак не скажутся на работе сети, но десяток-другой могут оказать заметное влияние на сеть.

Понимание этого обстоятельства вдохновило производителей средств телефонии на эксперименты с теоремой Котельникова. Одно из предложенных ими решений состоит в снижении точности измерений уровня сигнала - в результате вместо восьми получаются всего шесть или семь бит. (Представьте себе дощатый забор, верх которого обрезан по кривой линии. Даже убрав четыре из каждых пяти досок, изгиб восстановить все еще можно.) Другое решение использует всего четыре бита, фиксируя при этом изменения, а не абсолютные значения уровня аналоговой волны. При применении таких методов уплотнения нельзя забывать об одном жестком правиле: высвобождение емкости, достигаемое с помощью этих или других способов сжатия, оплачивается качеством передачи звука.

ВЫБОР КОНФИГУРАЦИИ

На сегодняшний день существует две схемы включения телефонии в локальную сеть: Telephony Services API (TSAPI), предложенная Novell, и Telephony API (TAPI), разработанная Microsoft. И тот и другой стандарт принимает запросы

CTI-приложений и направляет их на телефонные устройства (телефон, PBX, модем), которые и выполняют команду, - разница между стандартами в том, как обрабатываются заявки. TSAPI проводит их обработку на файловом сервере, а TAPI - на рабочей станции.

TAPI работает как транслятор. Авторы телефонно-компьютерных приложений иногда предусматривают, какое оборудование должно использоваться их приложением - например, когда и компьютерное, и телефонное оборудование приобретается у одной компании в рамках одной поставки. Чаще, впрочем, они этого не делают, поскольку, с маркетинговой точки зрения, выгодно, чтобы программное обеспечение могло работать с самым разным оборудованием. Следовательно, эти разработчики нуждаются в общем интерфейсе, позволяющем их программному обеспечению обращаться к разнородным устройствам. Так на сцене появился TAPI.

TAPI представляет собой набор функций, позволяющий управлять с персонального компьютера под Windows разнообразными телефонными устройствами: скажем, отвечать на звонки, набирать нужный номер или переключать вызов. Программисты разрабатывают компьютерно-телефонные приложения, используя эти функции TAPI, которые, в свою очередь, дают возможность приложениям обращаться к TAPI-совместимым устройствам. Производители аппаратных телефонных средств поставляют свои устройства - например телефоны, факсы, модемы - с программными модулями или драйверами, основанными на интерфейсе TAPI Service Provider's Interface. Благодаря этому интерфейсу драйвер может обращаться к ПЗУ устройства.

А теперь посмотрим, как все это работает. Допустим, программист хочет написать приложение, в котором требуется, чтобы устройство (к примеру, телефон) инициировало телефонный вызов. Для этого программист определяет в TAPI функцию GetDialTone. В свою очередь, TAPI обращается к драйверу, поставляемому вместе с телефоном, и исполняет фрагмент программы, приказывающий телефону включиться и набрать номер. Реальные программы управления разными устройствами отличны друг от друга, но программист может по этому поводу не беспокоиться - написать код, отвечающий за выполнение задания, переданного через интерфейс TAPI, дело производителя устройства.

TSAPI (Novell) также используется для управления вызовами, однако в нем применяется иной подход. Программные приложения запускаются на рабочих станциях, как и при работе с TAPI, но заявки на телефонное обслуживание передаются через сетевой адаптер на файловый сервер. Сервер распознает запрос и отсылает соответствующий пакет данных на TSAPI-совместимый PBX для исполнения. Пакет содержит дополнительный телефонный номер этого пользователя и конкретный запрос. Если, например, пришел запрос на снятие трубки, PBX включит громкоговоритель телефона, и пользователь услышит гудок. Если у пользователя нет встроенной акустической системы, PBX просто заставит телефон зазвонить. Аналогично, если в запросе приложения указывается номер телефона, PBX наберет этот номер.

Те, кто работает под Windows NT 4.0, могут имитировать с помощью TAPI для Windows NT Server действия, аналогичные TSAPI компании Novell. Администраторам самим нужно решить, какая конфигурация для них удобнее.

Большое преимущество архитектуры TSAPI в том, что телефонные переговоры практически не загружают локальную сеть. Несколько пакетов управления вызовами, передаваемых по локальной сети, оказывают ничтожное влияние на пропускную способность по сравнению с потоком данных при двустороннем разговоре. TSAPI обеспечивает начало и завершение разговора и прочие функции управления вызовами, как, например, переключение вызова и организацию конференций. По выполнении запросов PBX и телефонная система продолжают работать в обычном режиме.

Выбор между TAPI- и TSAPI-приложениями определяется несколькими факторами. Во-первых, TSAPI - это NLM, так что без NetWare его запустить нельзя. Во-вторых, некоторые приложения поддерживают только один интерфейс; соответственно, выбор зависит от того, с каким приложением вам хочется работать.

Таким образом, если вы подключены к NetWare и выбранное приложение поддерживает и TAPI, и TSAPI, то решение зависит от степени загрузки сети. Для организации, устанавливающей новое оборудование, лучшими будут использование решения на базе TAPI и установка высокоскоростной локальной сети, такой, например, как Fast Ethernet или FDDI. Скоростная локальная сеть поддерживает передачу и голоса, и данных без проблем. При этом телефоны можно подключать прямо к персональному компьютеру, и сетевой сервер не будет перегружен телефонными вызовами.

Есть и другие выгоды этой конфигурации. Одна из них - экономия на телефонной проводке; другая - возможность покупать менее дорогие телефоны, поскольку всякие дополнительные функции (в частности автодозвон, повторный набор, краткий сигнал отключения (flash), режим ожидания (hold), телефонные конференции, счетчик времени, определитель номера) могут быть встроены в приложение, запускаемое с компьютера.

Для компании, уже имеющей телефонную систему и локальную сеть, с пропускной способностью, близкой к исчерпанию, лучшим решением будет TSAPI, так как при этом кабельная система локальной сети освобождается от голосовых потоков.

ПРИЛОЖЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕЛЕФОНИИ

Независимо от способа организации компьютерно-телефонной системы, полезным содержанием ее могут наполнить только приложения. В первые годы существования компьютерной телефонии созданием и установкой телефонных приложений занимались исключительно отделы информационных систем. Но сейчас, с появлением на рынке легких в использовании инструментальных средств разработки, ситуация изменилась.

Одним из наиболее популярных телефонно-компьютерных приложений являются системы интерактивного голосового ответа (IVR). Например, когда, звоня в банк, абонент слышит текст "нажмите 1, если вам нужно то-то; нажмите 2, если вам нужно то-то", он взаимодействует с IVR-приложением. Создание индивидуальных меню и голосовых ответов было поначалу трудной задачей, программы часто зависали - их отладка оставляла желать лучшего. Кроме того, изменить готовое приложение было непросто. Сегодня же легкие в употреблении инструментальные средства на основе Visual Basic делают разработку приложений настолько простой, что их могут создавать сами пользователи - участие сотрудников информационного отдела тут не требуется.

Например, рассмотрим отдел кадров, ежегодно в октябре-ноябре проводящий открытую регистрацию претендентов для участия в разнообразных перспективных проектах. До начала регистрации отделу нужен IVR, объясняющий по телефону тем, кто интересуется проектами, что следует подождать до октября-ноября. Однако во время регистрации необходим IVR, способный принять заявки и предоставить описание проекта. Дружественные генераторы IVR-приложений с графическим интерфейсом позволяют конечным пользователям в отделе вносить изменения в систему без участия специалистов-компьютерщиков. Продукт Show and Tell компании Technically Speaking - как раз такой генератор приложений.

В большинстве организаций пользователь, сидя за своим настольным компьютером, использует одно приложение для просмотра электронной почты, другое - для просмотра факсов перед их распечаткой, и телефон - для воспроизведения голосовых сообщений. Вне офиса голосовая почта самая доступная. Некоторые могут, позвонив, добраться до электронной почты, но факсы (особенно при ручной, а не электронной доставке) почти всегда должны дожидаться возвращения пользователя в контору. Важная область компьютерной телефонии под названием "универсальный почтовый ящик для входящей корреспонденции" позволяет улучшить ситуацию в этой области.

Во-первых, голосовая почта, факсы и электронная почта воспринимаются "универсальным почтовым ящиком" просто как файлы. Голосовая почта хранится как оцифрованный файл на жестком диске PBX. Аналогично, факс-сервер получает файл по телефону и сохраняет его на диске для печати или просмотра. Электронная почта представляется всегда как серия файлов или как записи в большой базе данных. Если установить компьютерно-телефонный голосовой сервер, то все это можно будет хранить в одном и том же месте. Приложение способно представить пользователю голосовую почту, факсы и электронную почту на одном экране и предложить ему самому решить, в каком порядке знакомиться с корреспонденцией. Отправители могут помечать свои послания как срочные, а пользователи имеют возможность указать, что письма с заданными обратными адресами - от начальства, членов семьи, важного клиента - автоматически являются срочными.

Находясь вне офиса, пользователи могут позвонить на голосовой сервер и прослушать голосовую почту обычным образом. Вдобавок пользователь может попросить сервер прочесть электронную почту, используя преобразование текст-речь, а также переслать часть факсов (или все) на другой номер. Некоторые приложения, например CallXpress 3 компании Applied Voice Technology, даже позволяют клиенту работать с меню при помощи голосовых команд, что очень удобно для звонящих по сотовому телефону. В CallXpress 3 есть команда Callback, по которой сервер CallXpress 3 звонит по номеру, указанному в сообщении. Представьте, что вы выслушиваете голосовое сообщение и затем говорите всего лишь - Callback. На соединение с тем, кто послал вам сообщение, времени понадобится в этом случае меньше, чем на запись и набор номера.

Изделия из серии Intuity Messaging компании Lucent Technologies Solutions позволяют просматривать голосовую и электронную почту, а также факсы из любого почтового ящика Internet, используя любой поддерживающий работу с фреймами Web-браузер. Пользователь должен просто указать своему браузеру IP-адрес SMTP-сервера. Организации, не желающие размещать свою систему сообщений в Internet - там она может стать объектом нападения хакеров и прочих субъектов, у кого таланта больше, чем чувства ответственности, - могут пользоваться программой Intuity для Intranet.

Еще одна проблема - многие сотрудники офиса так и не научились свободно пользоваться клавиатурой или предпочитают диктовать. Для них существуют программы, воспринимающие устную речь и переводящие ее в текст. По моему мнению, лучшая из них - Dragon Dictate компании Dragon System. Это приложение поставляется со словарем на 30 000 слов. Работающие в отраслях, где используется специальная терминология - как, например, медицина, юриспруденция, компьютерные технологии, - могут добавлять дополнительные словари. После относительно короткого периода, состоящего из изучения пользователем приложения и исследования приложением характера речи клиента - доля точного перевода речи в текст превышает 90%. При длительном использовании она превышает 98%. Для сравнения, соответствующая доля при традиционной записи под диктовку сначала составляет 85-90%, а при длительной работе едва переваливает за 90%.

Одна из самых популярных областей компьютерной телефонии - организация телефонной связи через Internet. Зачинателем в этой области стала компания VocalTec, чей доход с 46 тысяч долларов во втором квартале 1995 года вырос к второму кварталу 1996 года до 181 миллиона долларов. Для работы с InternetPhone компании VocalTec необходим мультимедийный компьютер с установленным программным обеспечением InternetPhone, а также связь с Internet-провайдером. На другом конце линии звонящему необходимо такое же оборудование. После установления связи переговоры ведутся в полудуплексном режиме, вынуждающим участников говорить поочередно.

Главное достоинство этого приложения состоит в том, что при его использовании затраты на телефонную связь падают до уровня стоимости локального доступа в Internet, обычно не зависящей от загрузки сети (как правило, в США это около 20 долларов в месяц). Один из конкурентов VocalTec, компания International Discount Telecommunications, недавно представил продукт Net2Phone, для работы с которым персональный компьютер не нужен. Пользователи IDT могут на своем обычном телефоне набрать местный или бесплатный междугородный номер, откуда вызовы передаются на входной коммутирующий сервер. Этот сервер преобразует телефонный вызов по сети с коммутацией каналов в Internet-вызов по сети с коммутацией пакетов. Затем система предлагает пользователю ввести свой личный номер и номер телефона, с которым он хочет связаться. Вызов передается по Internet на выходной коммутирующий сервер, расположенный в месте назначения или в непосредственной близости к нему. В свою очередь, тот сервер переключает вызов на местную телефонную сеть и обеспечивает тем самым соединение. Поскольку вызов передается по телефонной сети только на небольшое расстояние, общая стоимость звонка минимальна.

Небольшие предприятия заинтересуются новым продуктом Juggler компании PureSpeech. Это приложение способно узнавать абонентов по голосу. Его к тому же можно обучить реагировать на голос хозяина. Использовав микрофон персонального компьютера или позвонив по телефону, вы можете приказать ему позвонить кому-либо из вашей адресной книги (поддерживается любой DDE-совместимый электронный ежедневник). Просто скажите "позвони Фреду на работу" или "позвони Салли на ее сотовый телефон", и через секунду вас соединят. Juggler использует технологию Multimedia Extension (MMX) компании Intel для новых микросхем Pentium. Juggler может работать и без поддержки MMX, хотя количество различаемых им голосов будет значительно меньше.

БУДУЩЕЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕЛЕФОНИИ

В сентябре 1996 года в Нью-Йорке проходила конференция Talking Net. В ней приняли участие 240 человек, до отказа заполнившие зал заседаний. Гвоздем программы стала технология MMX компании Intel. MMX существенно улучшает архитектуру Intel и, соответственно, значительно повышает качество мультимедийных и телекоммуникационных приложений; ее применение позволяет одновременно выполнять различные действия в реальном времени. Например, эта технология дает возможность обслуживать несколько каналов передачи звука, высококачественного изображения или анимации, а также связи с Internet из одного и того же приложения или из нескольких приложений с одной и той же рабочей станции. Microsoft пообещала встроить поддержку MMX-кода в следующие версии своих операционных систем и компиляторов. Поставки Pentium-систем с MMX уже начались, а для более старых моделей Pentium можно будет использовать модули Overdrive, которые поступят в продажу в первом квартале 1997 года.

Технологии MMX полезны и для телефонно-компьютерных приложений, поскольку компьютерные системы теперь смогут лучше их обслуживать. Так что будущее выглядит все более светлым.