"Обеспечение качества услуг телефонной связи в сетях передачи данных"

Автор: Кузеванов Александр Андреевич
Источник: Технологии и средства связи No6, 2005 год.

Конкурентоспособность услуг, которые предоставляют современные операторы связи, в значительной степени определяется тем, насколько широк спектр предлагаемых ими для потребителей услуг и как высоко их качество. Потребитель зачастую требует предоставления "в одном пакете" интегрированных услуг передачи данных и речи. В недалеком будущем к ним, вероятно, прибавится и услуга передачи видеоинформации.

Сети связи на основе протокола IP уже стали общепринятой средой передачи данных, тогда как в области предоставления речевых телекоммуникационных услуг им приходится конкурировать с телефонной сетью общего пользования, которая, пройдя более чем столетний путь эволюционного развития, утвердила высочайшие стандарты качества услуги. Как правило, потребители, в особенности корпоративные, не готовы идти на компромиссы в области качества услуг телефонной связи, так как это негативно сказывается на успешности их коммерческой деятельности.

В настоящей статье рассматриваются организационные и технические меры обеспечения высокой надежности услуг телефонной связи, предоставляемых "поверх" IP-сети, хорошо зарекомендовавшие себя в сети передачи данных компании КРЕДО-ТЕЛЕКОМ.

Основные элементы схемы организации услуги

Услуга телефонной связи, в большинстве случаев, предоставляется путем подключения к специализированному телефонному адаптеру оконечного оборудования абонента: стандартных телефонных и факсимильных аппаратов, или же мини-АТС. Адаптер имеет несколько аналоговых телефонных портов (как правило, максимальное количество портов - 16), и два порта Ethernet. Один порт Ethernet используется для включения в сеть передачи данных. Второй порт Ethernet при необходимости может использоваться для предоставления услуг Интернет. Таким образом, телефонный адаптер подключается непосредственно к каналообразующему оборудованию поставщика услуг, минуя ЛВС сеть абонента, что исключает одну из возможных точек возникновения проблем с качеством речевой связи.

Шлюзы-коммутаторы оператора связи принимают исходящие звонки от абонентов сети, поступающие с адаптеров, и, в случае, если они адресованы во внешнюю телефонную сеть, передают их далее одному из операторов-партнеров; шлюзы также распределяют и входящие звонки, поступающие к абонентам сети, передавая вызовы на телефонные адаптеры. Производительность шлюзов выбрана такой, чтобы один шлюз был в состоянии взять на себя обработку вызовов всей телефонной сети даже в часы наибольшей нагрузки.

Поскольку через шлюзы-коммутаторы проходят все потоки речевых данных, они являются оптимальной точкой учета объема и качества телефонных услуг. Данные об услугах в режиме реального времени передается от шлюзов-коммутаторов в Информационную систему для управления деятельностью оператора связи (описание такой системы АСР "Экзакт" см., например, в ТСС No4 2005г.) Технические службы контроля оператора связи имеют доступ к этим данным, что позволяет оперативно следить за показателями качества работы телефонной сети.

Рис.1. Схема организации услуг телефонной связи, предоставляемых "поверх" IP-сети.

Основные меры обеспечения качества услуги

Помимо обычных средств повышения надежности каждого отдельного функционального элемента сети связи, надежность должна обеспечиваться на общесистемном уровне. На рисунке 1 иллюстрируется ключевой принцип обеспечения качества услуги телефонной связи – дублирование и разнесение важнейших элементов сети.

Принципиальным является совместное использование нескольких (в текущей реализации – двух) полнофункциональных шлюзов-коммутаторов вызовов, каждый из которых работает на собственной аппаратной основе. Они полностью независимы, размещены в разных дата-центрах оператора связи и подключены к независимым физическим и логическим сегментам сети. Шлюзы функционируют одновременно, а входящие вызовы поступают на них всегда параллельно, что дает возможность обслужить вызов любому из них. При плановой или аварийной остановке одного из шлюзов реконфигурация не требуется.

Телефонные адаптеры ассоциируются с обоими шлюзами так, что при недоступности одного из них, автоматически используется для выполнения исходящего звонка другой шлюз. Нужно отметить, что поскольку шлюзы физически и логически независимы, то вероятность их одновременного выхода из строя крайне низка.

Имея большой опыт построения и эксплуатации IP-сетей передачи данных, компания КРЕДО-ТЕЛЕКОМ дополнительно использовала и органически присущие этим сетям механизмы обеспечения отказоустойчивости. Сеть компании построена по технологии metroEthernet. Она имеет большое количество избыточных связей. В нее включены телефонные адаптеры абонентов. Надежность связи на участке "телефонный адаптер - шлюз" поддерживается протоколом STP, обеспечивающим автоматическое задействование в случае необходимости резервных линий связи.

Еще один уровень отказоустойчивости основан на протоколе динамической маршрутизации OSPF, который выполняет автоматическое перераспределение потоков данных (в том числе и речевых) таким образом, чтобы использовались оптимальные маршруты передачи даже в случае одновременного выхода из строя части промежуточных элементов сетевой инфраструктуры: не только каналов связи, но и маршрутизаторов.

Таким образом, реализована трехуровневая система обеспечения надежности предоставления услуги: на канальном уровне (протокол STP); на сетевом – (протокол OSPF); на уровне протокола доступа к услугам телефонной сети (альтернативный шлюз).

Также, многокомпонентная информационная система "Экзакт", взаимодействующая со шлюзами-коммутаторами, использует собственные специфические механизмы обеспечения отказоустойчивости.

Сопряжение с глобальной телефонной сетью

Для обеспечения высокого качества телефонной связи целесообразно заключить партнерские соглашения сразу с несколькими крупными операторами телефонной связи с тем, чтобы иметь возможность направлять звонки абонентов тому оператору, который предоставляет наилучшее качество услуг передачи речи по данному направлению вызова. Вместе с тем, сохраняется возможность автоматического переключения исходящих звонков на альтернативных операторов в случае аварийной ситуации в сети компании-партнера, сопровождающейся ухудшением качества предоставляемых ею услуг.

Такая схема обладает высокой масштабируемостью в том смысле, что при необходимости могут быть заключены соглашения с другими поставщиками услуг глобальной телефонной связи, переключение на которых совершенно "прозрачно" для абонентов и выполняется без перерыва в обслуживании.

Помимо этого работает и механизм обеспечения отказоустойчивости на основе динамической маршрутизации – на этот раз по протоколу BGP, который позволяет передавать трафик телефонии к операторам-партнерам через один из нескольких доступных каналов межоператорской связи так, что до тех пор, пока хотя бы один канал остается в рабочем режиме, услуга остается доступной.

Еще одной особенностью является то, что исходящие вызовы могут отправляться во внешние сети, а входящие, соответственно, приниматься, обоими шлюзами совершенно независимо. То есть интерфейс взаимодействия с внешними сетями является распределенным, что, в силу упомянутой выше независимости шлюзов-коммутаторов вызовов поднимает уровень обеспечения надежности работы еще выше.

Итак, нужно отметить, что на участке сопряжения с глобальной телефонной сетью также работают три уровня обеспечения надежности: наличие нескольких точек выхода в глобальную сеть (пул операторов телефонного сервиса); динамическое переключение путей доступа к этим точкам (маршрутизация BGP); резервирование устройств, инициирующих и принимающих эти вызовы (независимые шлюзы).

Решение проблемы "последней мили"

Задача достижения высокого качества IP-телефонии также может быть успешно решена в случае предоставления услуг операторами беспроводных сетей передачи данных, которые используют широкополосное радиооборудование для решения проблемы "последней мили". Компания КРЕДО-ТЕЛЕКОМ наглядно продемонстрировала возможности предоставления качественной беспроводной IP-телефонии на двух авторитетных международных форумах: "Форум Intel для разработчиков" (Москва, 11-12 октября 2005г.) и "Международная выставка радиоэлектронного оборудования и компонентов для систем связи и компьютерных технологий Mobile&Wireless 2005" (Москва, 22-24 ноября 2005г.) Посетителям было предложено оценить качество связи, проведя разговор посредством беспроводной IP-телефонии. Для этого был организован стенд, на котором посетитель мог бесплатно позвонить на любой московский телефонный номер по IP-телефону. Для решения проблемы "последней мили" использовалось радиооборудование широкополосной передачи данных, которое обеспечивает высокое качество передачи речевого сигнала за счет приоритезации голосового трафика и резервирования полосы пропускания.

Заключение

До сих пор многие потребители рассматривают IP-телефонию лишь в качестве средства выигрыша в стоимости услуги (в том числе и за счет снижения ее качества). Но это совсем не тот уровень сервиса, который требуется корпоративным потребителям, да и всем тем, кто не привык жертвовать качеством. Опыт компании КРЕДО-ТЕЛЕКОМ показал, что, к счастью, можно обойтись без жертв! При системном подходе к построению сети связи можно достичь необходимо высокого уровня качества услуги при сохранении экономического выигрыша, свойственного IP-телефонии. Это достигается за счет умелого использования обычных технических средств, доступных для любого оператора сетей передачи данных. В настоящее время услуга телефонной связи, предоставляемая "поверх" IP-сети, находится в коммерческой эксплуатации компании КРЕДО-ТЕЛЕКОМ около года. Корпоративные заказчики составляют 85 процентов всех пользователей этой услуги.