Дмитрий Сабаев. «Новая волна VoIP»

Широкое развитие альтернативных технологий передачи речи зачастую обусловлено жесткими условиями конкуренции на телекоммуникационном рынке и попыткой операторов снизить цены на предоставляемые услуги связи. В такой ситуации поставщики услуг связи и Интернет неизбежно обращают свое внимание на дешевые и конкурентоспособные решения по передаче речи поверх IP. Именно для продавцов трафика VoIP предназначена статья Дмитрия Сабаева, начальника отдела корпоративных сетей компании INLINE Technologies.

Сложности бизнеса VoIP

Ведение бизнеса по предоставлению услуг телефонной связи на базе сетей передачи данных имеет множество нюансов. Операторам VoIP всегда нужно знать, когда и куда лучше направлять приходящий вызов для уменьшения себестоимости разговора. Технически приходящий вызов VoIP проще направить в сеть традиционной телефонии, однако далеко не всегда это будет самым дешевым соединением, ведь где-то рядом существует другой оператор VoIP с более низкими тарифами на услуги связи по нужным направлениям. Но как правильно обеспечить передачу вызовов своих клиентов в сеть другого оператора VoIP?

При передаче речи поверх IP возникают различные проблемы. Одной из самых существенных следует назвать сложность подсчета стоимости разговоров в сетях IP. Представьте себе ситуацию, когда вы, провайдер, предоставляющий услуги VoIP, имеете в своем распоряжении номерную емкость (АТС) и IP-каналы к вышестоящему провайдеру (рис. 1). Вы предоставляете соединение из сети традиционной телефонии к клиентам по VoIP и в обратную сторону. В этом случае подсчет стоимости разговоров может корректно производиться на АТС или телефонном шлюзе. Проблема с подсчетом стоимости разговора начинает возникать тогда, когда вам необходимо соединить своего клиента с вышестоящим оператором VoIP при том, что и оператор и клиенты подключены по протоколу IP. Дело в том, что традиционный привратник (gatekeeper) компании Cisco Systems (а на сегодня ее оборудование является самым распространенным в IP-сетях) не получает корректной информации о длительности разговоров, поскольку не пропускает через себя речевой поток RPT, а только участвует в установлении соединения.

Получение корректной биллинговой информации возможно лишь на телефонных шлюзах, которые непосредственно обрабатывают речевой поток и сигнальную информацию, однако для развитой сети со многими шлюзами это очень неудобно. Ситуация становилась совершенно бесконтрольной, если телефонный шлюз принадлежал клиенту. В этом случае, получать с него биллинговую информацию было практически невозможно, так как он мог обслуживаться непосредственно клиентом и находиться на его территории. До недавнего времени для решения проблемы подсчета стоимости услуг VoIP можно было предложить два способа.

Первый заключается в построении back-to-back шлюзов, которые принимают клиентский трафик VoIP, перенаправляют его в АТС, а затем передают обратно в сеть VoIP, в сторону вышестоящего оператора. Такое техническое решение позволяет корректно производить подсчет трафика на АТС или телефонном шлюзе, однако оно громоздко, стоит дорого и заметно ухудшает качество передаваемой речи из-за лишних перекодировок голосового потока.

Вторым решением этой проблемы является использование прокси-серверов или привратников с функцией прокси, которые пропускают через себя голосовой RTP-поток и поэтому имеют корректную информацию о длительности разговоров. Такое оборудование выпускают несколько компаний (см.: "Коротко об альтернативных решениях"), однако его стоимость высока, и оно не по карману многим провайдерам.

Как мы видим, вести бизнес по продаже трафика VoIP при стыковке с вышестоящим оператором по IP достаточно затруднительно, так как для корректного подсчета объема трафика должны быть использованы достаточно дорогостоящие и сложные схемы.

Шлюз IP-to-IP

Для решения проблем транзитного проключения клиентов к вышестоящим операторам VoIP или для стыковки сетей операторов VoIP по протоколу IP компания Cisco Systems разработала новый продукт, получивший название IP-to-IP Gateway. По сути, это не только новое программное обеспечение для маршрутизаторов, но и еще целая концепция развития и взаимодействия операторов VoIP.

Теперь, используя шлюз IP-to-IP, операторы VoIP имеют возможность терминировать речевой трафик от клиента, и переустанавливать соединение с другим оператором, корректно считая при этом биллинговую информацию, а также определять свои правила маршрутизации транзитных вызовов. В этом случае ресурс голосовых процессоров (DSP) не будет использоваться и качество речи останется неизменным.

Для стыковки крупных операторских сетей Cisco Systems предлагает концепцию построения (рис. 2), основанную на использовании нового шлюза и организации взаимодействия привратников различных операторов (введение межзонного привратника – GKVIA). Таким образом, создается некая межзонная структура (зона 2, рис. 2), обеспечивающая взаимодействие провайдеров VoIP. Эта структура может принадлежать одному из провайдеров или иметь собственный, независимый статус. Например, это может быть структура по обмену телефонным трафиком между операторами VoIP (клирингхаус).

Помимо организации стыка между операторами, новый продукт найдет свое применение и у компаний, которые предоставляют услуги VoIP корпоративным клиентам как альтернативу традиционной телефонной связи. В качестве шлюза IP-to-IP могут использоваться маршрутизаторы серий 265x, 26xx-XM, 3660, 3725, 3745, а в качестве привратника – маршрутизаторы 2600, 3600, MC3810 и 7200.

Чтобы понять принцип работы концепции IP-to-IP Gateway, рассмотрим взаимодействие компонентов схемы на рис. 2 при установлении соединения от абонента 100 к абоненту 200:

1. Абонент 100 набирает номер 200, который поступает на шлюз 1.
2. Шлюз 1 "обращается" к привратнику 1 с просьбой проанализировать номер 200 (запрос ARQ – Admission Request).
3. Привратник 1 "знает", что номер 200 принадлежит зоне, обслуживаемой привратником GKVIA, и посылает ему запрос LRQ (Location Request).
4. GKVIA "отвечает", что для соединения с номером 200 необходимо обратиться к шлюзу IP-to-IP.
5. Шлюз 1 посылает запрос на установление соединения шлюзу IP-to-IP.
6. Шлюз IP-to-IP имеет сконфигурированный план набора для номера 200, предполагающий использование RAS-сервера на привратнике GKVIA, и отправляет ему запрос об установлении соединения.
7. GKVIA "знает", что номер 200 принадлежит зоне привратника 2 и посылает ему запрос LRQ.
8. Привратник 2 направляет на шлюз IP-to-IP информацию о конечном шлюзе 2.
9. Шлюз IP-to-IP устанавливает соединение с шлюзом 2.
10. Шлюз 2 устанавливает соединение с телефонным номером 200.
11. Соединение между абонентами 100 и 200 установлено.

Таким образом, IP-to-IP Gateway выступает в роли промежуточного шлюза при организации взаимодействия сетей операторов VoIP. По сути, он пропускает через себя голосовой поток RTP и обрабатывает сигнальную информацию, что необходимо для корректного подсчета длительности разговоров.

Преимущества использования такого решения очевидны; к ним относятся возможность корректного подсчета межоператорского (транзитного) телефонного трафика на шлюзе IP-to-IP, гибкий контроль и маршрутизация этого трафика. Продукт позволяет сохранить "закрытость" внутренней структуры сети оператора от клиентов и других операторов, что очень важно с коммерческой точки зрения. Шлюз IP-to-IP позволяет также ограничивать число одновременных голосовых сессий и запрещать использование широкополосных кодеков при установлении исходящего соединения. Естественно, при использовании продукта не вызывает затруднения прозрачная передача факсов и тонов DTMF. Важно, что перекодирование голосового трафика отсутствует и, как следствие, сохраняется качество передаваемой речи.

Однако существуют отдельные моменты, ограничивающие или усложняющие применение данного решения. Во-первых, это усложнение схемы при использовании шлюзов других производителей, и отсутствие, на данный момент, поддержки в качестве шлюзов оборудования Cisco ATA-186 и Cisco CallManager. Во-вторых, это невозможность использовать описанную схему при наличии TDM-каналов для передачи речи (поддерживаются только Ethernet-интерфейсы).

Если говорить о производительности маршрутизаторов, работающих в качестве шлюза IP-to-IP, то ситуация здесь следующая: в зависимости от конкретной платформы возможно обслуживание до 500 одновременных вызовов. Это позволит применять продукт в сетях крупных операторов VoIP и иметь достаточный запас ресурсов при развитии сети компаний среднего размера.

Решение для операторов VoIP

Рассмотрим типовую схему узла оператора VoIP с использованием шлюза IP-to-IP (рис. 3). Предоставление услуг VoIP клиентам начинается с установки клиентского шлюза, в нашем примере это самый дешевый (из наделенных функцией телефонного шлюза) маршрутизатор Cisco 827-V или Cisco 1751-V. В качестве клиентского телефонного оборудования могут использоваться телефонные аппараты или офисная АТС. На "последней мили" многие провайдеры применяют сегодня оборудование ADSL.

Клиентские устройства должны иметь выход в местную телефонную сеть через шлюз, установленный в центральном узле (на рис. 3 это устройство Cisco AS5350). Такое соединение обеспечит клиентов услугами местной телефонной связи. Номерной план сети провайдера VoIP хранится на привратнике (Cisco 2620). С его помощью осуществляется маршрутизация телефонных вызовов внутри сети провайдера. Для предоставления клиентам услуг междугородной и международной связи по низким тарифам целесообразно подключится к нескольким операторам VoIP (Оператор VoIP 1 и Оператор VoIP 2) и распределять звонки в соответствии с их тарифами. Для этого используются шлюз IP-to-IP и межзонный привратник GKVIA. Эта часть узла провайдера обеспечивает стыковку с внешними операторами VoIP. Биллинговая система, установленная на центральном узле, получает информацию о местных соединениях с шлюза Cisco AS5350, а о междугородных и международных соединениях – с шлюза IP-to-IP. Как видно из описанного выше, мы получаем структуру телефонной станции, "разнесенной" по разным устройствам. Такая структура позволяет гибко направлять вызовы клиентов VoIP.

Продукт IP-to-IP Gateway, по сути, открывает новый бизнес для провайдеров VoIP, позволяя им ставить в качестве клиентских устройств дешевое оборудование и пропускать клиентские вызовы в сеть вышестоящих операторов. Естественно, при этом они не теряют возможности корректно подсчитывать свои доходы.

Таким образом, шлюз IP-to-IP Gateway хорошо вписывается в существующую инфраструктуру операторов VoIP и, что самое главное, предоставляет им гораздо большие возможности по маршрутизации трафика. Важно, что вся сеть будет являться "закрытой" для вышестоящего оператора VoIP, что поможет сохранить конфиденциальной информацию о внутренней структуре сети и ее клиентах.

Шлюз IP-to-IP и клирингхаус

Как было сказано выше, решение IP-to-IP Gateway, помимо площадок операторов VoIP, может быть использовано в некоей сетевой структуре, предоставляющей услуги по взаимодействию операторов. Межоператорское взаимодействие, перенаправление транзитного трафика и его подсчет могут быть реализованы в составе клирингхауса (Clearing House), и такое решение может стать началом для создания новых компаний на рынке услуг связи. Гибкость структуры IP-to-IP Gateway позволяет решать задачи по стыковке нескольких операторов и корректно подсчитывать трафик между ними. При этом могут быть использованы существующие биллинговые системы, поддерживающие протокол RADIUS. Для увеличения производительности этого решения возможна организация пула шлюзов IP-to-IP с динамическим распределением нагрузки между ними.

Тестирование IP-to-IP Gateway

Конфигурация IP-to-IP Gateway была протестирована в лаборатории компании "INLINE Technologies". В качестве шлюза IP-to-IP использовался маршрутизатор Cisco 3662, а в качестве клиентских устройств – маршрутизаторы Cisco 2620 и Cisco 1751-v с телефонными портами FXS. Программное обеспечение маршрутизаторов (бета-версия) для IP-to-IP Gateway и GKVIA было предоставлено компанией Cisco Systems. Для биллинга была использована система "БИЛЛ-МАСТЕР" производства компании "INLINE Technologies". Целью тестирования являлось получение информации о заявленной функциональности продукта. В результате проведенного тестирования была получена корректная информация о реальной длительности разговора.

В заключение хотелось бы отметить следующее: концепция взаимодействия операторов и продукт IP-to-IP Gateway, разработанные компанией Cisco, еще раз подтверждают, что рынок услуг передачи речи поверх IP продолжает свое развитие. С помощью этого продукта можно создавать гибкую структуру взаимодействия операторов VoIP, что несомненно приведет к новой волне распространения сетей VoIP.