Сегодня ни одна серьезная УАТС немыслима без поддержки протокола IP.

Даже если поверхностно знакомство с описаниями, которыми известные производители телекоммуникационного оборудования сопровождают свои телефонные станции, показывает, что большинство предпочитают называть их серверами. Более того, некоторые пошли еще дальше и говорят о новой архитектуре современных систем связи.

Такая метаморфоза в названии имеет свои корни. С одной стороны, это была дань моде на Internet и связанную с ним электронную коммерцию, с другой — современные станции давно переросли типовую функциональность телефонной связи и стали способны предоставлять абонентам массу новых услуг. Конечно, нельзя сбрасывать со счетов маркетинговую подоплеку смены классификационного названия, ведь все поставщики ратуют за инновации при сохранении ранее сделанных инвестиций.

Но какими бы ни были изначальные причины появления понятия «коммуникационный сервер», название прижилось и со временем стало наполняться реальным содержанием. Более того, пользователям предлагаются все новые приложения, и это, на мой взгляд, наиболее привлекательная тенденция происходящих изменений. Уже сегодня доступны универсальная почтовая служба (Unified Messaging), работа с каталогами, интеллектуальный поиск вызываемого абонента и некоторые другие возможности. По всей видимости, вскоре разработчики предпримут усилия по «интеллектуализации» обычных телефонных функций.

Особо следует выделить класс приложений, тесно связанных с непосредственной деятельностью компаний или с электронной коммерцией. Это включение в функциональность коммуникационного сервера поддержки центров обработки вызовов или операторских центров, а также, например, интеграция с прикладными пакетами планирования корпоративных ресурсов (Enterprise Resources Planning, ERP) и управления взаимоотношениями с клиентами (Customer Relationship Management, CRM). Упоминание о двух последних продуктах в контексте учрежденческих станций может вызвать недоумение, но любопытный факт — большинство ведущих производителей таких станций являются поставщиками бизнес-пакетов ERP и CRM. Некоторые производители пошли дальше и, применяя открытую архитектуру в своем оборудовании, привлекают к написанию перечисленных приложений третьи компании.

ДВА ПОДХОДА К КОНВЕРГЕНЦИИ

До сих пор еще не утихли споры между апологетами пакетных решений по передаче речи и традиционными телефонистами. Но время сделало свое дело — «традиционалисты» перестали отвергать технологии VoIP, а «прогрессисты», пришедшие из области передачи данных и набившие немало шишек на новом поприще, поумерили свои амбиции. Сейчас эти противоречия не столь остры, но продолжают сказываться на развитии современных средств связи, что выразилось в двух подходах к созданию конвергентных АТС. Я специально употребил это определение, так как оно, по моему мнению, наиболее полно отражает суть происходящих изменений. Технологии телефонии и данных взаимно дополняют друг друга, а это и есть основной признак процесса конвергенции.

На Рисунке 1 показана типовая IP-УАТС, которая полностью основана на технологиях VoIP, иначе говоря — IP-УАТС в «чистом» виде. Данного подхода к построению телефонной системы придерживается, например, компания Cisco Systems, но, вместе с тем, он принят на вооружение и другими производителями. Базой для построения такой телефонной системы стала инфраструктура сети IP, причем она может включать не только локальную сеть, но и глобальные сегменты. Это позволяет достаточно легко создавать удаленные рабочие места и объединять единой сетью территориально разнесенные подразделения компаний.

Устройство, которое условно названо сервером коммутации, выступает основным элементом IP-УАТС такого типа. В его задачи входят регистрация клиентского оборудования, отслеживание статуса соединения, управление шлюзами к другим сетям и выполнение многих других функций. Для повышения надежности работы очень часто предусматривается резервный сервер, он берет на себя управление при выходе из строя основного. Между обоими устройствами осуществляется постоянная синхронизация данных, что позволяет избежать отказов в установлении соединения при переключении на резервный сервер.

В такой телефонной системе преимущественно используются IP-телефоны, связанные непосредственно с сетью передачи данных. Наиболее распространен интерфейс Ethernet 10/100 BaseT. Абонентское оборудование, не имеющее такого интерфейса, например факсимильные аппараты, подключается с помощью специальных адаптеров. Взаимодействие с традиционными телефонными системами обеспечивается с помощью шлюзов.

Для эффективной работы этих IP-УАТС важен выбор системы управления и сигнализации. Наиболее часто применяется семейство рекомендаций Н.323, разработанных ITU-T. В последнее время популярен протокол SIP, созданный IETF, о поддержке которого заявили многие производители. Кроме того, как и в случае с традиционными телефонными системами, производители часто предлагают собственные нестандартные протоколы.

Соединение в телефонной системе, представленной на Рисунке 1, устанавливается в соответствии со следующим алгоритмом. При подключении к сети IP телефонного аппарата ему назначается соответствующий IP-адрес, который регистрируется на сервере коммутации. Практически во всех реализациях эта процедура максимально автоматизирована с помощью сервера DHCP, что обеспечивает мобильность абонентов и освобождает администратора сети от выполнения рутинных обязанностей. При установлении соединения вызывающая сторона посылает запрос серверу коммутации для получения исходных данных. К ним могут относиться сам факт регистрации вызываемого абонента в сети, его текущий статус и IP-адрес. Дополнительно может запрашиваться и другая информация.

На следующем этапе вызывающая сторона направляет запрос на установление соединения по полученному IP-адресу. В ответ вызываемая сторона посылает подтверждение и уведомляет сервер коммутации об изменении своего статуса. Далее оба абонента договариваются о таких параметрах соединения, как используемые речевые кодеки, скорость обмена, размер пакета данных и т. п. Только после этого начинается собственно передача голосового трафика, причем обычно с помощью связки протоколов RTP/RTCP; ресурсы сервера коммутации уже не используются. Последнее обстоятельство представляет существенное отличие систем пакетной телефонии от традиционных, где путь передачи голоса устанавливается через иерархические (в общем случае) коммутационные поля.

Производители традиционных УАТС предлагают свое решение по созданию конвергентных систем. На Рисунке 2 представлен его обобщенный вариант. В состав станции входит два новых функциональных типа модулей, условно их можно назвать IP-абонент и IP-транк. Иногда конструктивно они представляют единый модуль, иногда два отдельных, а порой — реализуются на основе нескольких плат.

Разделение на два функциональных типа связано с тем, что в традиционных станциях протоколы сигнализации на абонентских и соединительных линиях различны. Многие производители строят конвергентные решения с применением стандартных протоколов Н.323 и SIP, но при этом обеспечивают поддержку собственных и стандартных протоколов ISDN поверх сети IP.

В настоящее время решения на основе протокола IP для традиционных УАТС в большинстве случаев носят ограниченный характер. Они помогают организовать лишь абонентские и соединительные линии, а весь алгоритм работы остается практически без изменения. Например, при установлении соединений между двумя абонентами с IP-телефонами сигнализация Н.323 или SIP конвертируется на станции в традиционную, и путь для передачи голосовых сигналов устанавливается через коммутационное поле, даже если абоненты находятся в одном сегменте локальной сети. Правда, сейчас ситуация стала меняться, и некоторые производители отходят от такой схемы работы с протоколом IP.

Стоит отметить, что конвергентные решения позволили реализовать новые возможности для традиционных УАТС. Во-первых, это упрощение подключения удаленных абонентов. Если обычный цифровой телефонный интерфейс типа S позволяет организовать абонентскую линию протяженностью менее 1 км, а нестандартные цифровые интерфейсы позволяют увеличить это расстояние до 3—5 км, то протокол IP вообще снимает такие ограничения. Удаленного абонента можно подключить в любой точке, где есть сеть IP.

Во-вторых, использование единых каналов для создания корпоративных сетей данных и телефонии. Эта функциональность особенно востребована, когда необходимо связать головной офис с небольшими подразделениями, например при организации банковской сети.

И наконец, стала возможной бесшовная интеграция с решениями компьютерной телефонии, что важно при развертывании приложений электронной коммерции или центров обработки вызовов.

Хотя указанные функциональные особенности характерны для конвергентных решений, применяемых в традиционных УАТС, они без всякого сомнения присущи IP-УАТС в «чистом» виде.

БОЛЬШИЕ РОДИТЕЛИ

Сегодня практически все ведущие поставщики интегрируют средства работы с IP в свои традиционные продукты.

Alcatel. Решения на основе протоколов VoIP нашли свое применение в станции Alcatel OmniPCX 4400, ориентированной на создание средних и крупных корпоративных сетей, и станции Alcatel OmniPCX Office, разработанной для небольших компаний.

Коммуникационная система OmniPCX 4400 способна поддерживать до 5 тыс. пользователей, и на ее основе можно создавать сети с 50 тыс. абонентов. Она имеет распределенную структуру и содержит различные среды передачи, такие, как ISDN, PSTN, frame relay, ATM, IP и выделенные линии.

По протоколу IP станция OmniPCX 4400 обеспечивает подключение до 4 тыс. абонентов, использующих IP-телефоны, программные эмуляторы на мультимедийных персональных компьютерах и терминалы стандарта Н.323. Цифровые телефонные аппараты семейства Reflexes, которые компания Alcatel выпускает для станции ISDN, могут быть модернизированы для подключения к локальной сети за счет установки сменного адаптера IP. Он имеет интерфейс Ethernet 10/100BaseT, поддерживает речевые кодеки G.711, G.723.1, G.729.A и такие механизмы QoS, как IEEE 802.1p/Q, IP-TOS, DiffServ. Его конфигурация осуществляется с помощью внешнего или встроенного сервера DHCP. В адаптер встроен коммутатор с двумя портами: один из них служит для подключения к активному сетевому оборудованию, а другой - к компьютеру абонента. Стоит сказать, что такое решение уже стало неким стандартом де-факто, позволяющим рационально использовать кабельную инфраструктуру. Другим фактическим стандартом стало подключение IP-телефонов через внешнюю панель переключений, обеспечивающую их дистанционное электропитание.

IP-телефоны Alcatel работают не с протоколом Н.323, а с собственным протоколом АВС поверх протокола IP. Для подключения к станции терминалов Н.323 служит внешний контроллер домена (gatekeeper).

Относительно особенностей применения протокола IP на абонентской стороне Alcatel OmniPCX 4400 стоит сказать, что поддержка функции Direct RTP обеспечивает непосредственную пересылку голосовых пакетов между абонентами без обращения к ресурсам самой станции.

Для корпоративной сети эта станция имеет функцию IP-транкинга, что позволяет организовать соединение по сети IP двух или нескольких OmniPCX 4400. С помощью шлюза Н.323 возможно подключение традиционных станций других производителей. Выносные модули подсоединяются также по сети IP. При использовании сетей передачи данных для организации распределенной инфраструктуры применяются протоколы сжатия речи G.723.1 (6,4 Кбит/с), G.729.A (8 Кбит/с) и механизм подавления пауз (Voice Activity Detection, VAD).

Коммуникационный сервер Alcatel OmniPCX Office - универсальное устройство, обеспечивающее голосовую связь, обмен данными и подключение к Internet. Для поддержки IP-телефонии в нем реализованы протоколы VoIP на абонентских и соединительных линиях. Общее число поддерживаемых терминалов - 236, а количество IP-телефонов может доходить до 200. Само собой разумеется, что в составе этой станции применяются точно такие же аппараты, как и в OmniPCX 4400. По сети IP можно организовать до 120 соединительных линий на базе протоколов VoIP и Н.323, при этом обеспечивается полная поддержка телефонных функций в случае соединений между собой станций компании Alcatel. Также поддерживается трансляция по сети IP тональных сигналов DTMF. Взаимодействие со станциями других производителей по протоколу Н.323 ограничивается установлением базового вызова и совместимостью голосовых кодеков.

Avaya Communication. При создании конвергентных решений компания Avaya идет двумя путями. С одной стороны, добавление поддержки IP в коммуникационный сервер Definity, а с другой — создание принципиально новых решений, ориентированных на сеть IP.

Точно так же, как и другие вендоры, компания Avaya включила в свою станцию Definity решения на базе VoIP для абонентских и соединительных линий. В качестве терминальных устройств, использующих протокол IP для соединения с коммуникационным сервером, могут применяться телефонные аппараты серии 4600 и программные эмуляторы телефонов для персонального компьютера.

В настоящее время семейство 4600 насчитывает три вида аппаратов, созданных на основе рекомендаций H.323, и поддерживает речевые кодеки G.711, G.723.1 и G.729.А. Аппараты могут взаимодействовать с сервером DHCP, что позволяет автоматизировать подключение и инициализацию телефонов в сети, а также имеют встроенный концентратор с двумя разъемами Ethernet 10/100BaseT. В остальном они ничем не отличаются от цифровых телефонов станции Definity.

Программный эмулятор IP Softphone можно устанавливать на любой мультимедийный настольный или переносной компьютер под управлением операционной системы Windows 95 и выше. Эта программа способна работать в двух конфигурациях: Road Warrior и Dual Connect Phone. Их применение ориентировано на удаленного абонента. Первая позволяет использовать IP Softphone в локальной сети и для соединения с центральным офисом через Internet с получением доступа ко всем сервисным функциям. Во втором случае через сеть IP передается лишь сигнализация, а сам разговор происходит по традиционной телефонной сети. Такое решение позволяет не зависеть от качества сети данных при подключении удаленного абонента.

В состав коммуникационного сервера Definity входят модули C-LAN и IP Media Processor. С их помощью обеспечиваются функции контроллера домена и шлюза, поддерживается сервис RAS (Registration, Admission, Status) и кодирование речевых сигналов согласно рекомендациям G.711, G.723.1 и G.729.А. Модуль IP Media Processor способен обслуживать одновременно до 64 голосовых каналов.

Эти модули помогают организовать соединительные линии, называемые IP-транки полную поддержку собственного протокола Definity (Distributed Communication System, DCS) и стандартного протокола сигнализации Q-SIG. В IP-транк поддерживаются обработка приоритетов согласно IEEE 802.1p/Q, DiffServ и механизм VAD. При снижении качества связи ниже определенного уровня предусматривается возможность изменения маршрута в сети IP или переход на традиционные соединительные линии.

В состав коммуникационного сервера IP600, предназначенного для небольших офисов, входят модули C-LAN и IP Media Processor для поддержки протоколов IP, которые обеспечивают функциональность, аналогичную Definity.

Cisco Systems. Именно решения данной компании заставили говорить о широком использовании IP-телефонии в корпоративных системах. В конце 1999 г. была анонсирована интегрированная для архитектура голоса, видео и данных (Architecture for Voice, Video, Integrated Data, AVVID), охватывающая целый ряд продуктов. С их помощью можно создавать IP-УАТС, функциональная схема которых приведена на Рисунке 1.

Центральным ядром этой телефонной системы стал программный продукт CallManager, он выполняет роль описанного ранее сервера коммутации. Кроме общих функций по управлению телефонными вызовами он поддерживает аудиоконференции, универсальную почтовую систему, интерактивные голосовые меню и многие другие приложения. CallManager способен работать с протоколом Н.323 и собственной сигнализацией Cisco skinny. В роли аппаратной платформы выступают специализированные серверы Media Convergence Server — MCS-7825-800 и MCS-7835-1000, чье конструктивное решение обеспечивает высокую надежность и допускает «горячую» замену блоков питания и жестких дисков.

Любопытно отметить, что поначалу архитектура AVVID разрабатывалась как решение для небольших офисов, но сейчас Cisco позиционирует его в качестве основы для создания масштабных распределенных телефонных систем. До восьми CallManager могут быть объединены в кластеры, что позволяет обеспечить высокую отказоустойчивость и обслуживание до 10 тыс. абонентских устройств. Кластеры также могут объединяться, образуя аналог учрежденческих сетей традиционных станций, при этом возможное число абонентов способно удовлетворить запросы организаций с любым количеством персонала.

Сейчас пользователям предлагается три модификации IP-телефонов, не только отличающихся типами дисплеев и видами поддерживаемых функций, но и объединенных общими характеристиками: поддержкой электропитания по кабелям локальной сети, встроенным двухпортовым концентратором, работой с протоколами DHCP, DNS и механизмами QoS, использованием речевых кодеков G.711 и G.729.A. Функции удаленного электропитания реализуются с помощью некоторых моделей коммутаторов и специализированных панелей переключений.

Стоит отметить особую позицию компании относительно сервисных функций, доступных абонентам. Мы уже привыкли, что в станциях традиционных производителей счет их идет на сотни, а то и тысячи. В решении Cisco стандартные функции исчисляются всего лишь десятками, но одновременно предоставляются доступ к корпоративному каталогу абонентов и поддержка сервисных меню, реализуемых средствами языка XML. Это весьма интересный путь для адаптации телефонных систем под конкретного заказчика. Сейчас компания Cisco проводит конкурс по написанию приложений для своих IP-телефонов на базе XML.

Важное место в AVVID отводится голосовым шлюзам, которые используются при подключении к другим телефонным сетям и оконечному оборудованию. В их роли могут выступать многие устройства с необходимыми интерфейсами, производимые компанией.

Ericsson. Учрежденческая станция MD110 предоставляет ряд возможностей IP-телефонии. В ее состав может входить специализированный IP-телефон Dialog 3413, чья функциональность идентична телефонам серии 3200. Вместе с тем, он имеет интерфейс Ethernet 10/100 BaseT и поддерживает протокол Н.323. Голос кодируется с использованием кодеков G.711, G.723.1 и G.729.A. Для подключения IP-телефона к станции MD110 в нее необходимо установить плату IP LAN с интегрированным шлюзом.

Кроме того, соединительные линии могут быть организованы по сети IP с поддержкой приоритетов ToS в заголовке пакета IP. Это позволяет обеспечивать лучшие условия для передачи голосового трафика по пакетной сети. При недостаточном качестве связи текущий разговор несложно перевести на традиционные соединительные линии.

Для небольших офисов вполне подойдет оборудование семейства WebSwitch2000, оно представляет собой комбинацию шлюза IP с обычной офисной станцией. Это решение поддерживает передачу голоса по сети IP согласно протоколу Н.323. Три выпускаемые модели отличаются числом мест расширения. В систему может быть включено до 128 портов. Причем с обычными телефонами и IP-телефонами можно работать одновременно. Поддерживаемые кодеки включают G.711, G.723.1 и G.729.А.

Nortel Networks. В перечне продуктов этой компании решения VoIP занимают весомое место. В первую очередь стоит упомянуть о двух решениях для учрежденческой станции Meridian 1, Internet Telephony gateway (ITG) Trunk и ITG Line. И тот, и другой - элементы архитектуры High Performance Network Architecture.

Решение ITG Trunk разработано для организации соединительных линий поверх сети IP. При этом оно обеспечивает ту же функциональность, что и нестандартный протокол MCD для сетей станций Meridian, и поддерживает протокол Н.323. С помощью таких линий к станции Meridian 1 подключается система Succession CSE, полностью основанная на стандартах VoIP. Всего с помощью ITG Trunk на узле можно организовать до 384 транков с динамическим распределением кодеков между ними. ITG Trunk способен использовать кодеки G.711, G.723.1, G.729 и осуществлять передачу факсов стандарта Т.38 и группы 3. Для соединения с сетью IP предназначен интерфейс Ethernet 10/100 BaseT.

Подключение абонентов, в том числе и удаленных, у которых имеются IP-телефоны, осуществляется с помощью решения ITG Line. В отличие от способа организации IP-транков, этот абонентский модуль способен работать только с нестандартным протоколом UniStim. Поддержка Н.323 не предусмотрена специально, так как компания считает, что его применение не позволяет обеспечить полную функциональность, присущую станции Meridian 1. Собственно решение ITG Line состоит из двух компонентов: модуля ITG Line и телефона i2004 Internet Telephone. Модуль способен работать с 96 IP-телефонами, при этом в суммарной емкости системы он будет соответствовать 24 портам. Всего же в состав одной станции Meridian 1 может быть включено до 2 тыс. IP-телефонов.

Для работы с удаленными абонентами компания Nortel предлагает еще несколько решений. Работающему на дому сотруднику подойдет IP Telecommuter, с помощью которого тот сможет подключиться к офисной сети без специального оборудования или сервиса. Голосовые функции и работа с данными обеспечиваются мультимедийным персональным компьютером. Это решение основано на стандартном протоколе Н.323.

Применяя Remote Office 9150, несложно организовать небольшую телефонную систему филиала, включенную в корпоративную сеть, и обеспечить связью 32 абонента. Для связи со станцией Meridian 1 предлагается два типа линий — поверх сетей ISDN и IP. Это обеспечивает возможность создания резерва и выбора вариантов подключения. Базовый вариант подключения основан на сети IP, при ее отказе предусмотрен переход на ISDN. Кроме того, в Remote Office 9150 применяется местная коммутация, что существенно снижает нагрузку на соединительные линии.

Среди продуктов Nortel особое место занимает Succession CSE — полностью распределенная корпоративная телефонная система на базе протокола IP. По своей архитектуре она напоминает систему, представленную на Рисунке 1. В ее инфраструктуре используются коммуникационный сервер Succession Communication Server, два вида шлюзов Succession Media Gateway для подключения к сетям ISDN и ТфОП, базовые станции стандарта DECT. В качестве терминальных устройств выступают i2004 Internet Telephone, i2052 Software Phone, аналоговые и цифровые терминалы, аппараты DECT.

Siemens. Как и другие традиционные производители телефонных станций, Siemens предлагает конвергентные решения для уже выпускаемых продуктов. Коммуникационная система Hicom 150, ориентированная на небольшие компании, при желании превращается в многоцелевой сервер с помощью решения HiPath HG 1500. Благодаря этому в составе системы могут работать программный эмулятор IP-телефона optiClient 130 и терминалов Н.323, поддерживаться соединения с Internet и с удаленными рабочими местами, предоставляться сервисы компьютерной телефонии. Решение HiPath HG 1500 довольно универсально и включает в себя функции маршрутизатора и межсетевого экрана.

В этом году компания представила новую версию коммуникационной системы Hicom 300 H, которая относится к старшему модельному ряду, позволяет строить станции с числом абонентов свыше 5 тыс. и создавать масштабные сети. В новой версии большое внимание уделено интеграции IP и АТМ с услугами традиционной телефонии. Для соединения с сетью IP применяется шлюз HiPath RG 2500, предоставляющий возможность использовать IP-телефоны. Однако главное отличие Hicom 300 H заключается в интеграции с сетью АТМ, но эта тема выходит за рамки предмета нашей статьи.

Для создания средних телефонных систем до 500 абонентов на базе сетей IP компания Siemens предлагает семейство HiPath 5000 V2.5, объединяющее модели 5300 и 5500. Первая модель - это предварительно сконфигурированный аппаратно-программный комплекс, что в значительной мере упрощает установку системы. HiPath 5500 - программное решение, работающее под управлением операционной системы Windows NT. Обе модели содержат встроенный контроллер домена по протоколу Н.323. В качестве терминалов могут применяться IP-телефоны серии optiPoint 300 и optiClient. Доступ к телефонным сетям обеспечивает шлюз HiPath RG 2500, а подключение аналоговых терминалов — адаптер HiPath AP 1100. По своей архитектуре обе модели позволяют создавать телефонные системы, аналогичные представленной на Рисунке 1.

ДВЕ ТЕНДЕНЦИИ

Даже из этого небольшого обзора можно сделать вывод, что количество подходов к построению конвергентных УАТС соответствует числу производителей. Тем не менее отчетливо прослеживается две тенденции: интеграция в существующее оборудование функциональности, обеспечиваемой применением протокола IP, и расширение пользовательских возможностей путем создания телефонных систем с принципиально новой архитектурой.

Алексей Полунин - обозреватель журнала «Сети». С ним можно связаться по адресу: polunin@networld.ru.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями