Компания RAD предлагает оригинальный подход к плавной миграции от традиционных к IP-сетям.

Из-за взрывного роста числа IP-сетей и развития новых услуг на их основе многие компании оказываются перед выбором: предпочесть ли традиционные средства связи с уже зарекомендовавшим себя качеством или отдать дань новым технологическим веяниям? Наблюдается значительный интерес пользователей к средствам передачи голоса через IP. Специализированные издания пестрят такими аббревиатурами, как VoIP, LDAP, QoS, H323, SIP и др. Развитие сетей нового поколения на основе MPLS позволяет сторонникам IP-телефонии утверждать, что за последующие несколько лет произойдет массовый переход от технологии канальной коммутации к пакетной. Не оспаривая это утверждение, зададимся вопросом, что следует делать здесь и сейчас.

Не пора ли операторам связи, корпорациям, банкам и другим организациям со значительными потребностями в ресурсах связи переходить на VoIP? Безусловно, будущее сокращение расходов на ИТ-инфраструктуру, дешевый единый транспорт и сопутствующие услуги (например, видеоконференц-связь) привлекут многих. Однако на этом пути есть препятствия. Во-первых, несмотря на усилия производителей VoIP-оборудования, качество передачи голоса все еще оставляет желать лучшего. Во-вторых, переход на VoIP зачастую означает, что существующее телефонное оборудование необходимо заменить IP-системами. От прежних устройств придется избавиться, так как они не смогут работать в новых сетях. Отчасти поэтому темпы внедрения корпоративной IP-телефонии оказались значительно медленнее, а успехи — гораздо скромнее, чем предрекали многие эксперты.

Кроме того, традиционные телефонные системы достаточно сложны, и быстрая реализация на новой платформе сотен телефонных функций просто невозможна. Бесспорно, с момента появления в 1996 году первого коммерческого шлюза IP-телефонии проделан огромный путь. Но не случится ли так, что быстрое развитие рынка приведет к полному моральному устареванию закупленного «железа» уже через год-другой? Не исключено, что в будущем столь революционный подход принесет свои плоды, но сейчас он чреват значительными расходами с далеко не очевидным результатом.

В данной ситуации более разумным представляется не революционный (связанный с полной заменой старой инфраструктуры), а эволюционный подход. Он предполагает сохранение инвестиций в прежнюю инфраструктуру наряду с использованием преимуществ IP-сетей. В частности, разработанная и запатентованная компанией RAD Data Communications технология TDM over IP (TDMoIP) позволяет адаптировать старое оборудование к новым сетям. Предусматриваются эмуляция каналов TDM в среде IP и плавный переход от традиционных транспортных сетей (PDH, SDH) к сетям на основе протоколов Ethernet/IP. При этом гарантируются полное взаимодействие с традиционным телефонным оборудованием, таким как городские и учрежденческие АТС, а также сохранение привычных для пользователей функций и качества телефонной связи. О популярности технологии RAD свидетельствует тот факт, что со времени ее первого представления в 1999 году в мире установлено более 20 тыс. портов TDMoIP.

Прозрачные преобразования

Суть предложенной технологии явствует из названия: эмуляция традиционных каналов TDM (E1, T1, E3 или T3) в сетях IP. Чтобы понять, как осуществляется преобразование трафика сети с коммутацией каналов в трафик сети с пакетной коммутацией, обратимся к основам архитектуры TDM. Как известно, базовый «кирпичик» сетей TDM — поток E1 — формируется за счет временного мультиплексирования 32 каналов по 64 Кбит/с каждый. При этом каждый фрейм Е1 состоит из 32 временных интервалов (байт), два из которых обычно выделяются для служебных целей: один интервал для синхронизации, другой — для сигнализации.

Простейшая реализация технологии TDMoIP предполагает инкапсуляцию каждого фрейма Е1 в IP-пакет путем добавления к содержимому соответствующего заголовка. Поскольку биты/байты синхронизации не включаются в пакет, «полезная нагрузка» фрейма составляет 31 байт.

Для передачи трафика имеет смысл использовать протокол UDP и протокол реального времени RTP. Разумеется, гарантирующий доставку протокол TCP обеспечивает более надежную транспортировку данных, но при передаче речи пакет, пришедший слишком поздно (например, высланный повторно), будет отброшен. В то же время размер заголовков в UDP и RTP меньше, чем в TCP, а следовательно, доля служебной информации (избыточность) в таком трафике меньше.

Впрочем, избыточность и здесь отнюдь не маленькая: заголовок RTP занимает, по меньшей мере, 12 байт, заголовок UDP — 8 байт, а заголовок IP — 20 байт. Итого «набегает» 40 байт. При 31-байтной полезной нагрузке это слишком много. Но, к счастью, существуют по крайней мере два способа решения этой проблемы: использование алгоритмов сжатия заголовков или объединение нескольких фреймов в один мультифрейм, который затем укладывается в IP-пакет. Тогда избыточность служебной информации значительно сокращается. Имеется также возможность изменять соотношение полезной и избыточной информации, меняя размер формируемого IP-пакета от 100 до 1500 байт (чем больше размер пакета, тем меньше служебной информации передается по каналу связи) и управляя интервалом отправки пакетов.

Отметим, что простая инкапсуляция фреймов Е1 в IP-пакеты — далеко не единственный способ реализации технологии TDMoIP. Можно сначала кодировать TDM-трафик с помощью какого-либо другого протокола, а уж потом упаковывать его в IP. Зачем же добавлять еще один «слой» вычислений между TDM и IP? Причин здесь несколько. В частности, промежуточное кодирование может использоваться для согласования размеров фреймов TDM- и IP-пакетов, коррекции ошибок, обеспечения совместимости с другими системами, сжатия речи и реализации дополнительных механизмов качества обслуживания.

Но какими бы ни были детали реализации технологии, системы TDMoIP всегда обеспечивают прозрачную пересылку фреймов TDM, не пытаясь изменить ни временные интервалы, ни каналы сигнализации, ни передаваемую информацию. Поэтому их можно использовать для транспортировки по IP любого трафика TDM, даже если часть исходных каналов занята под данные или, скажем, поток Е1 представляет собой неструктурированный поток бит. Технология TDMoIP применима и для услуг Fractional E1: в этом случае для снижения объема трафика в IP-пакет включаются специальные информационные байты.

Сохранность передаваемой информации TDM гарантирует прозрачность всего тракта для сигналов синхронизации. Устройства TDMoIP поддерживают различные протоколы сигнализации, включая CCS (SS7, ISDN PRI, QSIG) и CAS (DTMF, R2/MFC).

Не конкуренция, а взаимовыручка

Помимо передачи сигнализации, важным вопросом интеграции сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов является синхронизация TDM-устройств. Проблема заключается в том, что, проходя по IP-сетям, пакеты испытывают определенную задержку, величина которой может сильно варьироваться (это называется «джиттером»). Для эмуляции в IP-сети работы сети TDM необходимо уменьшить джиттер до определенного уровня, обеспечивающего качественную голосовую связь. Задача решается с помощью сглаживающего буфера на устройстве-приемнике, но для его четкой работы необходим точный источник синхросигнала. Для интеграции с существующими телефонными сетями устройства TDMoIP принимают сигналы синхронизации от локальной АТС, внешнего источника или другого устройства (благодаря их регенерации).

Еще одно свойство TDMoIP — простота обслуживания. Будучи прозрачной для систем сигнализации и различных протоколов, в том числе фирменных, технология TDMoIP значительно проще IP-телефонии, в рамках которой приходится уделять много внимания преобразованию служебных сообщений из одного формата в другой. IP-телефония обещает пользователям множество новых приложений, но, вместе с тем, далеко не всегда способна унаследовать функциональность учрежденческих АТС и систем компьютерной телефонии (CTI). TDMoIP делает это автоматически. Да, поддерживаемые шлюзами IP-телефонии алгоритмы сжатия речи и подавления пауз позволяют экономить полосу пропускания, но платой за это становятся увеличение задержки пакетов и снижение качества связи.

Простота TDMoIP означает низкие расходы на внедрение и обслуживание соответствующего оборудования. Это является еще одним серьезным аргументом в пользу данной технологии, особенно для тех корпоративных заказчиков, которые не собираются заменять все свое традиционное TDM-оборудование и переобучать персонал.

Наконец, поставщик услуг связи может рассматривать TDMoIP и IP-телефонию не как конкурирующие, а как дополняющие друг друга технологии. Прозрачная «прокладка» TDM-каналов через IP-сеть значительно расширяет возможности предоставления услуг. Развернув в точке своего присутствия мощные шлюзы IP-телефонии и программные коммутаторы, поставщик услуг сможет «дотянуться» каналами TDM до абонентов, установив у них простые и недорогие терминальные устройства TDMoIP.

Итак, преимущества технологии TDMoIP перед VoIP вкратце заключаются в следующем: традиционно высокое качество голоса, небольшая задержка сигнала, прозрачная трансляция сигнализации, уменьшение доли служебной информации в трафике, простота эксплуатации и возможность эволюционного перехода к сетям IP. Вместе с другими ведущими производителями RAD Data Communications ведет работу по стандартизации протокола TDMoIP в рамках ITU, IETF и альянса MPLS/Frame Relay.

На пути к MPLS

Технология TDMoIP применима в разнообразных приложениях — от простой эмуляции каналов через сеть IP между двумя точками до предоставления широкого круга традиционных услуг связи на основе сети с коммутацией пакетов. Компания RAD выпускает семейство шлюзов TDMoIP IPmux, которое включает в себя широкий спектр оборудования — от небольших устройств для размещения на площадке пользователя (CLE) до высокопроизводительной техники для крупных корпоративных решений и операторских узлов связи.

Особый интерес представляет оборудование (в частности, семейство шлюзов — концентраторов голоса Vmux), которое помимо магистрального интерфейса IP имеет магистральный интерфейс TDM и позволяет передавать данные как по традиционным, так и по пакетным сетям, переключаясь между ними по мере необходимости. Это позволяет сделать переход традиционных услуг связи на новую сетевую инфраструктуру более плавным.

Дальнейшим развитием TDMoIP является эмуляция трафика TDM по сетям MPLS, набирающим популярность во всем мире. В рамках альянса MPLS/Frame Relay компания RAD ведет работу по совершенствованию методов транспортировки трафика TDM и голоса по MPLS. Специалисты RAD являются редакторами нескольких соглашений о реализации (Implementation Agreements, IA) этого альянса. Фирма RAD первой среди производителей решений доступа объявила о соответствии своего оборудования стандартам MPLS/Frame Relay в части передачи голоса и трафика TDM через сети MPLS.

В целом, технология TDMoIP/ MPLS представляет собой пример реализации эволюционного подхода, призванного сохранить инвестиции в прежнее оборудование и обеспечить плавный переход к сетям нового поколения при сохранении высокого качества передачи голоса. На сегодняшний день TDM-технологии себя не исчерпали. В связи с этим, в переходный период необходимо обеспечить мирное сосуществование новых и унаследованных систем, в чем бы это ни проявлялось — в предоставлении новаторских услуг по традиционным магистралям или традиционных услуг по новым магистралям. Интерес пользователей к оборудованию TDMoIP, в том числе в России, свидетельствует о востребованности такого подхода.

Сергей Истратов (sergey_i@rad.ru) - ведущий менеджер российского представительства RAD Data Communications

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями