Все чаще звучат заявления о том, что «старомодная» коммутация каналов лежит вне русла развития телефонной сети, а ей на смену идет передача голоса по протоколу IP. Человечеству обещают безоблачное цифровое будущее с передачей по сетям IP всего, что только можно. Но суждено ли этим пророчествам сбыться?
Если кричат: «Да здравствует прогресс!», всегда справляйся: «Прогресс чего?»
Станислав Ежи Лец.
IP-телефония нынче в моде. Инвесторы активно вкладывают деньги в создание и развитие VoIP-ориентированных компаний, а ведущие производители в погоне за модой спешат выпустить на рынок VoIP-совместимое оборудование, практически прекратив разработку новых устройств TDM и другой аппаратуры для традиционных сетей с коммутацией каналов. Однако прежде, чем окончательно поставить крест на «традиционной» цифровой телефонии (о которой еще два десятилетия назад так много говорили), стоит повнимательнее присмотреться к ее конкуренту — IP-телефонии (VoIP, Internet-телефонии).
Что же понимается под термином «IP-телефония»? Прежде всего речь идет о способе передачи голосового трафика по сетям с использованием семейства протоколов TCP/IP. В англоязычной литературе для ее обозначения применяется термин Voice over IP (сокращенно VoIP). Помимо собственно технологии имеется в виду и соответствующее оборудование — телефонные аппараты для передачи голосового трафика и сигнализации, а также сама услуга — возможность совершать междугородные и международные звонки по более низким, по сравнению с расценками операторов традиционной телефонной связи, тарифам.
Противостояние VoIP и традиционных телефонных сетей происходит в русле борьбы сторонников IP за перевод всех коммуникаций на этот протокол. Протокол IP представляет собой основу VoIP и обуславливает большинство принципиальных особенностей IP-телефонии. Надо сказать, что стек протоколов TCP/IP (довольно часто именуемый технологией IP) не является в полном смысле слова технологией передачи данных. Применительно к тематике статьи под технологией понимается «целостная система, способная удовлетворить заданным требованиям». ATM, к примеру, представляет собой единый транспортный механизм для передачи разнородного трафика (голоса и данных), при этом он охватывает физический, канальный и сетевой уровни в терминах модели OSI (точное соответствие уровней определить затруднительно, поскольку технология АТМ использует свою собственную модель организации взаимодействия).
Стек протоколов TCP/IP не зависит от физической среды передачи, работая на третьем, сетевом (IP), и четвертом, транспортном (ТСР), уровнях модели OSI. Ни физический, ни канальный уровни при этом не определены, но именно от них зависят скорость и качество передачи данных. В принципе, транспортом для IP может служить любая технология канального уровня. Однако, в зависимости от выбранной транспортной технологии — Ethernet, ATM, SDH и т. д., — реализуемые решения оказываются несопоставимы по стоимости и надежности.
Вот почему сравнение VoIP и традиционной телефонии, или технологии TDM, представляется некорректным в принципе. Однако пользователям, то есть нам с вами, эти принципиальные различия совершенно неинтересны. От новой технологии (пусть она и не является таковой) ожидают обеспечения привычного комплекса телефонных услуг с качеством и надежностью как минимум не хуже, чем у предыдущей, и с более низкой, если верить рекламе, стоимостью — других причин к смене технологии я не вижу. А сможет ли VoIP предоставить этот самый «привычный минимум»?
В своей технической реализации VoIP намного сложнее традиционной телефонии на базе TDM, и потому ее внедрение требует больших затрат: заголовок каждого пакета необходимо буферизовать и обработать, а стек протоколов охватывает несколько уровней, что ведет к росту накладных расходов и неэффективному использованию доступной пропускной способности канала. Для компенсации в IP-телефонии выполняется сжатие, однако оно ухудшает качество передачи голоса. Если, как утверждается, стоимость пропускной способности для IP пренебрежимо мала, то зачем же тогда сжимать «исконные» 64 Кбит/с голоса до 6 Кбит/с? Наилучшее качество связи демонстрируют системы VoIP, где голос передается без компрессии, но тогда для одного звонка, с учетом обработки заголовков и буферизации, понадобится около 100 Кбит/с. Например, минимальная рекомендованная пропускная способность для сервиса VoIP компании AT&T составляет 90 Кбит/с в обоих направлениях.
TDM выгодно отличается от IP-телефонии именно эффективностью использования пропускной способности благодаря отсутствию технической необходимости в буферизации заголовков пакетов. Причем коммутация каналов при помощи коммутаторов TDM осуществляется несравненно проще — схемы коммутации строятся на базе недорогих цифровых устройств. Например, микросхемы для коммутаторов TDM компании Zarlik Semiconductor позволяют коммутировать 32768х32768 каналов, при этом цена их не превышает 100 долларов. Естественно, производителям оборудования и микросхем выгоднее предлагать существенно более сложные и дорогие продукты VoIP.
Сравнивать внедрение IP-телефонии с преобладающими сейчас в телефонных сетях системами TDM не совсем честно. Многие работающие (и хорошо работающие!) коммутаторы были произведены и установлены уже довольно давно — такое оборудование стареет медленно... Нынешние коммутаторы, разработанные с учетом современных требований к построению оборудования, позволяют поддерживать сети TDM и VoIP, а иногда и АТМ; они более компактны и экономичны по сравнению с «бегемотами» от оборудования, доставшимися в наследство от прошлых лет. Однако меньшая стоимость объясняется вовсе не использованием IP-телефонии, а скорее различиями между конструктивными решениями 80-х и устройствами, собранными из современных комплектующих.
Иногда внедрение IP-телефонии может оказаться дешевле, чем применение TDM. Одно из объяснений этому — стоимость унаследованных интерфейсов TDM. Объемы производства комплектующих для TDM, как правило, не велики. Но даже с учетом всех обстоятельств высокопроизводительные порты коммутаторов TDM не так уж дороги.
Адептам «технологии IP» светлое IP-будущее представляется как возможность организации единой сети IP для передачи разнородного трафика, в том числе голосового. Для этих целей целесообразно было бы иметь единую транспортную технологию на канальном уровне (второй уровень модели OSI). Однако коммутацию пакетов придумали как раз потому, что требования к передаче неравномерного по времени, не чувствительного к потерям потока данных отличаются от требований к передаче и более равномерного, и чувствительного к потерям трафика «реального времени» — голосового, видео и т. п. Передача по IP наиболее эффективна как раз для неравномерного, пакетного трафика. Контроль потока в ТСР (Transmission Control Protocol, протокол регулирования передачи — один из основных протоколов в стеке ТСР/IP) реализуется путем отбрасывания пакетов, что неизбежно приводит к ухудшению качества голоса. Справедливости ради нужно отметить, что TCP в настоящее время используется лишь для сигнализации, а для передачи собственно потока данных реального времени был разработан протокол RTP/RTCP, работающий поверх UDP.
Однако все принимаемые меры в целях решения конкретных проблем (избыточность заголовков, обеспечение качества обслуживания) не решают фундаментальную проблему неприспособленности протокола ТСР/IP для передачи трафика реального времени. А разработка протокола резервирования ресурсов для контроля качества обслуживания (RSVP) фактически означает возврат к принципу предварительной сигнализации и установления соединения с заданными параметрами, как это и происходит в сетях традиционной телефонии.
Как одно из возможных решений предлагается использование АТМ в качестве транспорта и MPLS для обеспечения качества обслуживания. Но почему бы просто не использовать технологию ATM, изначально приспособленную для решения подобных задач?
Однако, надо признать, разработчики и маркетологи индустрии VoIP хорошо потрудились над различными технологическими решениями. Современная технология «программных коммутаторов» (softswitch) по большей части предназначена для нужд IP-телефонии. Программное обеспечение таких коммутаторов позволяет определить маршрут передачи телефонных звонков и программно реализовать многие другие функции, традиционно осуществляемые на аппаратном уровне «тяжелым» дорогостоящим оборудованием. Протоколы управления и сигнализации в сетях VoIP, например протокол инициирования сеансов (Session Initiation Protocol, SIP), протокол управления шлюзом между средами (MGCP) и Megaco (Н.248), теоретически открывают операторам возможность строить гибкие конвергентные сети и, кроме того, обеспечить трансляцию сигнализации ОКС7 (SS7) или ISDN из телефонной сети в сеть IP.
Но это — теоретически. А на практике сети операторов VoIP остаются изолированными «островками» из-за несовместимости оборудования разных производителей.
Наконец, многие эксперты предупреждают о необходимости тщательного тестирования оборудования перед развертыванием проектов VoIP, особенно крупного масштаба. Причем проверяться должно не только и не столько само оборудование, сколько работоспособность решения в целом. Во времена «доткомовского» бума пилотные проверки проектов часто проводились по сокращенной программе или не проводились вовсе — продукт требовалось поскорее выпустить на рынок. Администраторы вынуждены были «вживую» устанавливать новое оборудование и настраивать сеть на лету. Некритичные к задержкам приложения еще могут «перенести» такой подход, но для VoIP он неприемлем, качество речи слишком чувствительно к параметрам сети IP, поэтому администраторам еще до развертывания системы неплохо было бы убедиться в том, что их сеть вообще способна обслуживать голосовой трафик.
Однако все эти предостережения фактически заглушаются массовой эйфорией.
ЧТО НАМ СТОИТ БЕСПЛАТНО ПОЗВОНИТЬ
А Балда приговаривал с укоризной: «Не гонялся бы ты, поп, за дешевизной».
А. С. Пушкин
Одним из главных преимуществ IP-телефонии обычно называют более низкие, чем в традиционных телефонных сетях, тарифы — и во многих случаях это действительно так.
При определении стоимости традиционных звонков телефонные компании являются хозяевами положения, очень часто варьируя тарифы в зависимости от того, кто звонит, куда, откуда, когда и каким образом. Подобная (иногда искусственная) сложность расчетов хоть и прибыльна для операторов, но вызывает закономерное раздражение у клиентов — чрезмерно усложненные тарифные планы затрудняют сверку счетов и позволяют операторам производить «округления» в свою пользу. Наивно было бы полагать, что такие возможности не используются.
У операторов сетей передачи данных, как правило, клиентов меньше, а стоимость основной массы услуг рассчитывается по фиксированным тарифам. Некоторые операторы широкополосного доступа (например, Vonage) применяют подобную тарифную схему и к телефонии (при оплате широкополосного доступа). Естественно, что голосовой трафик при этом идет по IP, мимо операторов дальней междугородной и международной связи — и чем дальше, тем больше.
Модель ценообразования IP-телефонии исходит из определения стоимости доступа к Internet и удобно иллюстрируется на примере тарифов за проезд в городском общественном транспорте. Далеко или близко мы едем — стоимость проезда составляет некоторую фиксированную сумму. Чем больше протяженность маршрута — тем, в среднем, выше тариф. Причем тариф возрастает дискретно, с условными градациями «близко» и «далеко». Ближе — дешевле, дальше — дороже. Сервис в общественном транспорте не идеален: доставка не гарантирована, задержки не определены, никакого соглашения о качестве нет и в помине (пресловутая теснота). Методы доступа к транспортной среде могут быть как вероятностными (у кого крепче локти), так и на основе неких правил (очередь на конечных остановках). Контроль пассажиропотока осуществляется путем отказа в поездке «лишним пассажирам».
Желаете доставку с гарантированным качеством сервиса и комфорта? Пожалуйста, такси. Правда, услуга разовая, обходится в десятки раз дороже, но зато с комфортом и быстро (как правило). В принципе, со схожим комфортом и скоростью можно проехать и в общественном транспорте — в незагруженные часы. Но нам-то нужно именно в часы пик! Вам это ничего не напоминает? А, вы вспомнили метро! Сеть с коммутацией вагонов... Почти ATM, ибо асинхронна. В основе — очень дорогая, сложная и надежная инфраструктура. Время окупаемости гораздо больше, однако и качество сервиса несопоставимо — помнут, но довезут вовремя. Вагоны фиксированного размера перемещаются по фиксированным каналам с известной задержкой.
Если продолжать в том же духе, то аналогией синхронному транспорту SDH может служить канатная дорога... Все еще ничего не напоминает? Так же и в IP-телефонии с Internet — усредненный тариф практически никогда не зависит от нагрузки и расстояния — следовательно, стоимость звонка не дифференцируется. На самом же деле «ничего не берется из ниоткуда» — дополнительные нагрузки неизменно приводят к ухудшению производительности и к потребности в более дорогом канале доступа с большей пропускной способностью. Расширение канала — экстенсивный, но практически единственный способ при текущем положении дел с обеспечением качества сервиса в сетях IP. И платить за это будут потребители, причем весьма скоро.
Да, IP-телефония дешевле. Но какой ценой? Меньшая надежность, худшее качество связи, дорогое и сложное в настройке и обслуживании оборудование. Нет общепринятых стандартов, а значит, налицо плохая совместимость устройств разных производителей. Отсутствие контроля со стороны регулирующих органов, с одной стороны, уменьшает затраты компаний, а с другой — делает невозможным аудит операторов VoIP (что, впрочем, ненадолго).
Не все хорошее дешево. Начавшись как развлечение, VoIP не может обеспечить надежность, защищенность и качество сервиса традиционной телефонии — именно этим объясняется кажущаяся дешевизна технологии. Однако крупные корпоративные клиенты будут требовать от более дорогого решения как минимум не худшего, чем в традиционной телефонии, качества связи. Постепенно «всплывут» многие неочевидные на данный момент проблемы с защищенностью сетей VoIP — проблемы с безопасностью IP столь фундаментальны, что иначе, как изменением протокола, их не решить.
Рожденный ползать если вдруг и полетит, то низко и плохо. Попытаться же «дорастить» возможности IP-телефонии до уровня традиционной телефонной сети во много раз дороже, при заведомо худшем качестве.
QUI PRODEST — ИЩИ КОМУ ВЫГОДНО
«Прогресс человечества основывается на желании каждого человека жить не по средствам».
С. Батлер
Так кому же выгодно? В первую очередь, производителям и продавцам оборудования. Осуществить поставку дорогой и сложной IP-АТС с IP-телефонами, а потом предлагать за плату обновления ПО, несомненно, выгоднее, чем продать обычную офисную АТС, где уже ничего кардинально нового не придумаешь. При плохой совместимости устройств за расширением придется обращаться к тому же самому производителю.
Выгодно поставщикам самой услуги, которые, фактически предоставляя телефонный доступ, не считаются телефонными операторами (но и это временно). Выгодно рекламным компаниям, в чьих карманах оседает немалая часть оборота производителей оборудования VoIP и операторов VoIP, — новую технологию надо как следует продвигать, для чего требуется постоянное и назойливо жужжать в уши потребителям.
Выгодно различным продавцам трафика. Особенно владельцам магистралей, которые во времена бума настроили их с избытком в расчете на дальнейший бурный рост. Однако магистрали так и остались недогруженными. Вот тут очень вовремя подоспела VoIP, чье качество работы проще всего повысить расширением пропускной способности.
Наличие подобной технологии оказалось выгодно государствам и спецслужбам, но тут — особый разговор.
К началу 2003 г. на VoIP приходилось около 10% всех звонков в США, и количество клиентов, привлеченных низкими тарифами, все росло. Но традиционная связь в США, да и вообще в мире — слишком прибыльный и влиятельный бизнес, чтобы мириться с подобным положением вещей. С увеличением доходности отрасли VoIP возрастает и количество заинтересованных лиц: государственные структуры не досчитываются миллиардных налоговых поступлений от операторов связи, а силовые ведомства, такие, как ФБР, начинают жаловаться своим правительствам, что не могут прослушивать переговоры по VoIP...
Все увеличивающаяся доля IP-телефонных звонков, когда дорогой международный трафик идет мимо них, не могла оставить традиционных операторов равнодушными. Поэтому в начале 2003 г. такие монстры традиционной телефонии, как Verizon Communications, BellSouth и Qwest Communications International, обратились в федеральные регулирующие организации, дабы те привели новичков к общему знаменателю. Основанием послужило требование контроля за распределением номеров (операторы VoIP владели свободными номерными емкостями, переданными им другими компаниями, и распоряжались ими по собственному усмотрению), но фактически это был повод для начала регулирования деятельности в области IP-телефонии.
С одной стороны, американские операторы «традиционной» телефонной связи, уже давно обеспокоенные ростом конкуренции, требуют признать в операторах VoIP телефонные компании со всеми вытекающими для них печальными последствиями: обеспечением работы федеральной экстренной службы 911 и предоставлением спецслужбам гарантированного доступа для прослушивания трафика. С другой стороны, крупные операторы, в том числе AT&T, Verizon и Qwest, получив неутешительные прогнозы от аналитиков, поспешили добавить в свои сети возможности коммутации пакетов (читай — сервисы IP), заключив миллиардные контракты с производителями оборудования.
К лету 2003 г. в ФБР всерьез обеспокоились увеличением популярности VoIP. Заявив, что звонки через Internet представляют угрозу национальной безопасности США, оно попросило Федеральную комиссию связи США (Federal Communication Commission, FCC) посодействовать принятию новых правил «прослушивания» Internet. Причем ФБР мастерски воспользовалось как ситуацией в мире, так и безапелляционными прогнозами скорого перевода всех коммуникаций на IP.
«Без контроля террористы, шпионы и вредители смогут избегать законного надзора! Поэтому новые правила совершенно необходимы», — рассудительно заявили в ФБР. Подобные разговоры начались еще 10 лет назад, когда под его давлением Конгресс США принял спорный закон «О содействии правоохранительным органам в сфере телекоммуникаций» (Сommunications Assistance for Law Enforcement Act, CALEA). При этом FCC получила право выбирать типы компаний, подпадающие под требования CALEA. Теперь же различные силовые ведомства объединенными усилиями пытаются повлиять на FCC, чтобы та распространила действие CALEA на операторов широкополосного доступа. (В существующем виде он не распространяется на информационные интерактивные сервисы.) Если FCC этого не сделает, то, возможно, дело передадут в Конгресс, и закон будет дорабатываться «с учетом изменившихся условий».
Отдельной темой стали технические трудности перехвата и дешифровки VoIP-трафика. Операторы VoIP всячески демонстрируют свою лояльность, заявляя, что они не хотят, чтобы их сетями пользовались террористы, просто у них якобы нет технической возможности обеспечить «прослушивание». Однако спецслужбы США уже давно способны перехватывать трафик Internet — с этими задачами отлично справляется специально спроектированная система DCS1000, известная как Carnivore, которая находится в ведении все того же ФБР. Логично предположить, что такие системы в том или ином виде наверняка присутствуют в большинстве стран. Так в чем, собственно, проблема? Разумеется, сортировка перехваченного потока данных — сложная задача, и к Carnivore необходимо добавить модули для «распаковки» протокола SIP, обслуживающего VoIP, IM. Но куда легче обязать самих операторов предоставить возможности «прослушивания» VoIP.
В ответ поднялась волна протеста против регулирования и прослушивания VoIP. Дело вовсе не в защите эфемерных прав и свобод, хотя операторы VoIP, объединяясь против регулирования, всячески на этом спекулируют. На самом деле сталкиваются сугубо коммерческие интересы традиционных телефонных операторов, операторов широкополосного доступа, а также государства... Однако VoIP в чистом виде ничем не отличается от сервисов электронной почты или программ «мгновенных сообщений» (Instant Messaging, IM) наподобие ICQ. Прецедент с VoIP повлечет за собой тотальный контроль за всеми интерактивными сервисами — ответственные лица это отлично понимают и избегают принятия радикальных решений.
Однако, качнувшись в одну сторону, маятник вполне может качнуться и в другую. Когда (и если) рядовые потребители осознают все «прелести» подобного контроля, против всеобщей и полной перлюстрации любых коммуникаций может развернуться нешуточная борьба. Пока же FCC резонно не считает VoIP — те звонки, которые передаются только через Internet без взаимодействия с телефонными сетями общего пользования, — собственно телефонией, и, следовательно, на таких операторов не распространяется влияние регулирующих организаций и соответствующих налогов. Однако государственное регулирование VoIP — дело времени. Манипуляции общественным мнением легко могут привести к тому, что регулирование будет введено «по просьбам трудящихся» — достаточно обвал небоскребов списать на невозможность прослушать разговор террористов по VoIP.
А оплачивать новое оборудование для «прослушки», строительство магистралей, судебные издержки компаний, рекламу вновь разработанных технологий будем именно мы — конечные пользователи и потребители этих самых усердно навязываемых сервисов. И окажемся в роли подопытных кроликов при «обкатке» новых технологий и способов, и снова — за наши деньги. Все это аккуратнейшим образом будет включаться в счет за услуги якобы дешевой IP-телефонии.
КЛОК С ОВЦЫ
IP-телефония часто преподносится как средство экономии денег, поскольку избавляет от необходимости использования двух различных сетей — речи и данных. Однако сам факт применения одной сети означает, что в случае отказа системы обработки данных передача речи тоже становится невозможной, про что многие вообще забывают.
Да, бесплатного сыра не бывает... Простенький струйный принтер, к примеру, стоит сущие пустяки. Однако попробуйте посчитать, сколько надо купить картриджей для замены, чтобы оплатить его полную стоимость, обязательно попробуйте! Впрочем, пока IP-телефония стоит дешевле, такое положение дел наверняка стимулирует телефонные компании пересматривать свои тарифы — несомненный плюс для потребителей. И разговорами о качестве народ не проймешь: качество — оно субъективное, а вот цена — объективней не бывает.
Естественно, кажущаяся дешевизна и легкость установки приведут к появлению фантастического количества непрофессионалов в данной области, а знаменитая надежность телефонных сетей вполне может отойти в область ностальгических воспоминаний. Такая тенденция прослеживается во многих отраслях, бывших изначально узкопрофессиональными.
Хотя, с другой стороны... Была у нас только качественная и профессиональная телефония. Она же — монопольная, ко всему прочему. А теперь будет еще и некачественная и, до поры до времени, дешевая. Своего потребителя она все равно найдет. Китайские товары по цене вторсырья часто имеют сомнительное качество и пользуются тем не менее завидным спросом. Все течет, все изменяется. Будет теперь и связь подешевле, да похуже. Что касается бизнеса и спецслужб, то с ними все ясно — они в любом случае не в накладе: первый извлекает из VoIP прибыль (ведь это и есть цель любого бизнеса), а вторые, как им и положено, «хватают и не пущают».
Перевозка пассажиров для «Аэрофлота» и предоставление услуг связи для «Укртелекома» — лишь средства для извлечения той самой прибыли, и, таким образом, перспективы IP-телефонии в этом отношении весьма привлекательны. Так что пользователям остается только попытаться ухватить свой клок с той самой овцы. Кто-то решит сыграть акциями операторов VoIP, кто-то попробует воспользоваться IP-телефонией по прямому назначению, если устроит соотношение цена/качество. А кому IP-телефония совсем не нравится, то выход один — не связываться. Не хотите IP-телефонии — просто не пользуйтесь ею. Не будет спроса — не будет и предложения.
Время расставит все по местам. Энтузиазм в отношении молодой и не регулируемой технологии связи вполне объясним — это вольница для операторов и дешевизна для абонентов и новый оперативный простор для производителей оборудования... Пока же разрекламированная, но не обеспеченная должным образом технология VoIP имеет все шансы повторить славный путь доткомов и прочих мыльных пузырей. Надеюсь, что несколько прокатившихся подряд волн финансовых катаклизмов нас всех хоть чему-то научили. Поэтому главное — будьте осмотрительнее, если уж вы все-таки решили воспользоваться ситуацией.
За помощь в подготовке материала автор выражает благодарность Людмиле Щегольской.
Станислав Бильдер — начальник технического отдела «АЕСП-Украина». С ним можно связаться по адресу: stas_bilder@ukr.net.