Технологии сотовой связи

IP-телефония

Айпизм как детская болезнь 
новых связистов

(с) Голышко Александр Викторович, главный менеджер по новым проектам ЗАО Компания МТУ-Информ, 

(с) Лескова Надежда Афанасьевна, инженер ГНТИ ОАО МГТС

 Впервые опубликовано в журнале "Вестник связи" 11/2000 года.

Не будь мудрецом в глазах твоих
Книга притчей Соломоновых (3:7)

Вводное замечание

Концепция вероятностей утверждает, что реальность неоднозначна. Как известно, в течение последних лет стремительно развивались IP-технологии, охватывая практически все стороны телекоммуникационной жизни и открывая новые и новые возможности для пропуска гетерогенного трафика по новой IP-среде. Одновременно росло подкрепленное впечатляющими успехами сети Интернет убеждение в том, что всемирная IP-инфраструктура это именно то, что нужно впредь прогрессивному телекоммуникационному человечеству и что вот она, мультисервисная сеть будущего. Но исторический опыт подсказывает, что, несмотря на всю свою привлекательность, идеальных универсальных решений для любой из сторон человеческой жизнедеятельности до сих пор создать, к сожалению, не удалось. А если обратиться к связистам, то один из аргументов противников концепции применения на сетях связи единственного протокола IP гласит, что все предыдущие попытки связистов применить единственную совершенную технологию потерпели крах. Согласитесь, что-то в этом есть 

Споры о видении сетей будущего идут уже давно и находят свое отражение на страницах многих изданий. В частности, в течение последнего года на страницах журнала IEEE Communications Magazine развернулась дискуссия с целью поиска ответа на неоднозначный вопрос о том, какие же технологии будут иметь приоритетное значение при перспективном сетевом строительстве. Сейчас у нас есть возможность представить одно из опубликованных там мнений (автор: Жозеф Любач из Варшавского Технологического Университета) об IP-технологиях, которое показалось нам очень интересным и полезным для отечественного читателя. Мы же, как представители крупнейших московских компаний-операторов, постараемся дополнить предлагаемый материал своими практическими соображениями из реальной телекоммуникационной жизни.

Призрак бродит по планете

История всех до сих пор существовавших сетей связи была историей борьбы телекоммуникационных технологий. 
Вышедшие из недр погибшей аналоговой инфраструктуры связи современные цифровые сети не уничтожили технологических противоречий. Они только поставили новые сетевые узлы, новые условия их взаимодействия и новые формы услуг на место старых. 
Наша эпоха, эпоха цифровой связи, отличается, однако, тем, что она упростила технологические противоречия: телекоммуникационное сообщество все более и более раскалывается на два больших враждебных лагеря, на два больших, стоящих друг против друга, класса коммутацию пакетов и коммутацию каналов. Так написали бы два гиганта мысли, Карл и Фридрих, будь они связистами в конце ХХ столетия.

А вот как выглядит сегодня цепь рассуждений целого ряда специалистов по вопросу будущего сетей связи. 
Отцы новой сетевой демократии, именуемой Интернет, считают, что неуклонное развитие информационной инфраструктуры ведет к развитию информационного общества, которое станет следующим важным шагом в развитии цивилизации вообще. В свою очередь, Интернет продемонстрировал, что он представляет собой средство информационной инфраструктуры, которая может и должна развиваться. Следовательно, Интернет является движущей силой в развитии новой эры цивилизации. Вот так просто и понятно.
К тому же среди всех видов сервиса Интернет держит мировую пальму первенства по времени охвата первых 50 млн. пользователей. Это заняло у него всего лишь 4 года! В свое время для достижения этой планки персональным компьютерам понадобилось 13 лет, телевидению 16, а радио целых 36. Многообещающее начало.

Приведенное выше максимально упрощенное толкование хождения Интернет в широкие массы ныне без конца повторяется прессой, экономистами, политиками, не говоря уже о продвинутых в телекоммуникационной сфере обывателях. И действительно, Интернет становится ныне скорее фетишем, чем просто технологическим решением. Чуть ли не центром новой идеологии. В контексте инфокоммуникационных технологий новый идеологический манифест свидетельствует о появлении и довольно широком распространении синдрома IP или этакого айпизма (хотя это и не буквально психический синдром), через увлечение которым прошли многие (и авторы настоящей статьи - не исключение).

Короче говоря, приверженцы айпизма считают, что IP-технология, а также ее модификации, производные и т.п. являются панацеей при создании и развитии будущей глобальной и универсальной информационной инфраструктуры, олицетворяющей собой лозунг everything over IP & IP over everything (дословно все по IP и IP по всему).

Давайте повнимательнее присмотримся к некоторым симптомам и потенциальным приложениям выявленного айпизма.

История болезни

Диаграмма развития телекоммуникаций, регулируемая и стимулируемая развитием технологий, ныне вполне справедливо подвергается критике: имели место неутешительные темпы развития ISDN, а также услуг и приложений широкополосной В-ISDN, несмотря на значительные концептуальные и технологические достижения. Причиной было пренебрежение разработчиков к спросу на услуги и приложения: ведь основные усилия направлялись по линии как вместо для чего и кому. А зря

Интернет более чем удачно вошел в слабое место услуг и приложений так эффективно и с таким стимулом, что трудно было избежать впечатления, будто наконец-то найден королевский путь к универсальной информационной инфраструктуре. И зарождение синдрома айпизма в этом контексте вполне объяснимо. Вера в IP подкреплена следующими известными аргументами:

- трафик данных растет так стремительно, что очень скоро голосовой трафик станет сравнительно небольшим, и может быть обработан IP сетью на фоне трафика данных; 
- так как рост трафика данных связан в основном с приложениями Интернет, то вполне очевидно, что средства транспорта информации, развивающиеся в рамках концепции телефонной сети общего пользования PSTN/ISDN/B-ISDN, должны в дальнейшем заменяться транспортными средствами на базе IP.

Дорога из желтого кирпича

А ведь приведенные выше аргументы логичны лишь при условии, что сравнение трафика данных с речевым трафиком произведено корректно. Скажем сразу, что все это имеет место до тех пор, пока термин данные относится исключительно к информационному потоку, связанному с услугами/приложениями, аналогичными по своей природе с данными, передаваемыми по сегодняшней сети Интернет, и которые, в основном, представляют собой взаимодействия типа человек-машина. 

Развлечения, образование, массовая электронная коммерция и многие другие приложения человеческой мультимедийной связи рано или поздно станут пользоваться таким спросом, что распространенные ныне взаимодействия типа дружественный пользователь отойдут на задний план. А ведь подобная связь уже потребует обязательного наличия высокой надежности в реальном времени и обмена аудио, видео и символьной информацией с очень высоким качеством. Причем визуальный компонент (динамично изменяющиеся изображения, видео и т.д.), вероятно, будет доминировать с точки зрения битовой скорости в общем гетерогенном мультимедийном трафике. Кстати, имея в виду такой тип трафика в качестве трафика данных, трафиком данных может называться вообще любой тип трафика. 

А вот термин данные потенциально вводит в заблуждение из-за его исторической ассоциации с приложениями компьютерных сетей. Подобная ассоциация, очевидно, и приводит многих к заключению, что технология компьютерной сети, и особенно IP-технология, представляет собой очевидное решение будущей универсальной информационной инфраструктуры. Это заключение основано на слишком упрощенной экстраполяции существующего роста трафика (принятое доминирование трафика данных связано с приложениями типа человек-машина) вместе с недооценкой важности будущих человеческих видов связи (и необязательно голосовых). А также на слишком поверхностном взгляде на технологии.

Похоже, что предоставление указанных выше (в том числе широкополосных) услуг связи через Интернет будет тормозиться относительно медленным прогрессом IP-технологий по обеспечению действительно высокого качества. В результате в ближайшем будущем развитие услуг и приложений опять будет происходить в соответствии с существующими возможностями IP-технологии. А если так, то развитие информационной инфраструктуры скорее будет стимулироваться технологиями, чем услугами и приложениями. То есть ее уверенная поступь (как в свое время в случае с ISDN и пр.) вновь может прерваться на тех же граблях, о которых мы говорили вначале. 
Парадоксально, но рыночные движущие силы по-прежнему находятся сегодня под давлением именно этой тенденции, так как при существующем буме в ближайшее время всем ASP и ISP весьма рискованно быть абсолютно уверенным в какой-либо другой технологии.

Утраченные иллюзии

Вот тут пора сделать небольшое отступление и напомнить приверженцам айпизма о так и не завоеванных вершинах. Возьмем IP-телефонию, обладающую, как оказалось, широко освещенными в прессе проблемами с совместимостью, надежностью, безопасностью, стоимостью и пр. Нам остается лишь немного добавить к этому списку и подвести черту.

К сожалению, оказалось, что IP-телефония, не приводит к многократной экономии средств оператора, вкладываемых в передачу голосового трафика на дальние расстояния, как это когда-то объявлялось и как на первый взгляд может показаться при анализе деятельности сегодняшних компаний, эти услуги предоставляющих. Коротко говоря, IP-технологии весьма успешно применяются для создания мультисервисных корпоративных сетей связи, но если речь идет о выходе в общедоступный Интернет, в котором работают миллионы пользователей, гарантировать, например, высокое качество передачи речи никто не возьмется. 

Для качественной передачи речи оператору необходимо прокладывать или арендовать выделенные каналы, собирать трафик, устанавливать шлюзы во всех точках выхода в ТфОП, умощнять в этих местах соединительные линии и пр. И еще соединяться с сетями таких же операторов за рубежом. То есть нести точно такие же затраты, как и традиционные телефонисты. Где же обещанная необычайная выгода? 

А вдруг поставщики сетевого оборудования на базе IP-технологий предлагают цены в десятки раз ниже? Мы оставим читателям право ответить на последний вопрос.

Вот поэтому внутри передачи самого голосового трафика в ближайшие годы не ожидается каких-либо революционных изменений, таких, как, например, полное вытеснение традиционных технологий передачи голоса, о чем говорили еще пару лет назад. 

В результате с точки зрения телекоммуникационных операторов (TELCO) технология IP-телефонии заняла одно из мест в ряду технологий уплотнения каналов связи. Правда, в свое время новые связисты напугали привыкших к размеренной жизни операторов дальней связи своими IP-прожектами по быстрому захвату рынка Интернет-телефонией. Было дело. И заставили-таки снизить тарифы, за что, конечно, многие им благодарны. Но это отнюдь не тот результат, который ожидался. Революции как-то не случилось. Впрочем, известно, что проводники маркетинга, не подкрепленного соответствующей технической базой и реальными предпосылками, обычно становится посмешищем. Просто понимают это не сразу.

А классическая Интернет-телефония оказалась уделом небольших компаний, обслуживающих незначительный голосовой трафик не слишком требовательных клиентов и не имеющих практически никакого телекоммуникационного оборудования. 

Если пойти дальше и затронуть передачу видео через Интернет в реальном времени, то указанные проблемы не только останутся и приобретут дополнительную остроту. К примеру, применительно к телемедицине далеко не все врачи в восторге от получаемого качества даже при использовании, казалось бы, самых хороших каналов Интернет. Вот выделенные IP-каналы это другое дело. А то и вовсе предпочитают пользоваться более дорогой видеоконференцией через ISDN. Потому что здоровье пациента еще дороже. Правда, если передавать анализы, то и Интернет вполне сгодится.

А вот если пользователи Интернет вдруг захотят в массовом порядке получать по индивидуальному заказу в реальном времени высококачественные видеопрограммы, то уровень нынешней пропускной способности Интернет-магистралей и бекбонов вообще окажется ближе к традиционной телефонной сети, чем к широкополосной сети будущего. 

Дым над водой

Нынешнее развитие рынка связи происходит настолько быстро, что стратегическое планирование сокращается до уровня перспективного на один год, а более отдаленного будущего просто не существует. Оставим рыночные проблемы в стороне, также как и психологический феномен, и сфокусируем внимание на технологических аспектах айпизма, окутывающего ныне всю перспективную телекоммуникационную инфраструктуру. 

Технические возможности сетей на базе IP, конечно, могут быть улучшены и усовершенствованы (с современными технологиями все можно сделать). Однако, скажем прямо, задача не из простых, и проблемы, связанные с IPv6, DiffServ, IntServ и т.д., показывают это совершенно ясно. Также становится понятным, что проблемы, которые предстоит решить, по существу, те же самые, с которыми сталкиваются, к примеру, разработчики сетей B-ISDN или АТМ. 

В конце концов, IP-технология - это лишь разновидность пакетной коммутации, и как таковая не обеспечивает какого-либо мгновенного чудодейственного решения задач, которые по наследству вовлекаются в развивающиеся телекоммуникационные услуги в здоровой рыночной среде: массовый охват, приемлемая стоимость, соответствующее QоS, управление услугами и сетями, биллинг, и т.д. И урегулирование вопросов управления, вероятно, будет самой трудной частью в развитии будущей информационной инфраструктуры.
Техническое сообщество операторов связи уже решало такие задачи, но только в спокойной монокультуре старой ТфОП. Поэтому уроки прошлого имеют довольно ограниченную ценность. Впрочем, техническое сообщество Интернет недавно столкнулось с этими проблемами.

Рассматривая вышесказанное, логично предположить, что выбор самого подходящего оборудования и механизмов связи будущей информационной инфраструктуры должен быть поставлен в зависимость от решения поднятый проблем обеспечения качества и пр., но не идти другим путем. 

IP, кажется, принимает пока последний подход.

Полюбите гармониста

Успех Интернет в оперативном предоставлении полезных и привлекательных новых услуг и приложений, очевидно, произвел впечатление, что вообще все проблемы могут быть решены, если и в будущем следовать примеру, который привел к успеху. 
Одним из этих примеров является отделение функциональности связи (транспорта) от функциональных возможностей услуг и приложений, что сделало возможным создание услуг и приложений (на границе сети) без изменения транспортных механизмов. Этакая гармония в простоте. Впрочем, простота издавна манила разного рода гармонистов.

Но методы Интернет хороши, пока транспортная сеть нейтральна по отношению к услугам и приложениям то есть прозрачна и имеет виртуально неограниченную емкость или нет специальных рекомендаций, касающихся ее возможностей. Первое условие пока нереалистично, а второе проблематично, ибо в конечном итоге потребуется найти компромисс между подходами Интернет и ТфОП/ISDN/B-ISDN. 

Сетевые функциональные возможности не могут быть слишком простыми и автономными от услуг и приложений, потому что это ограничивает контроль над исполнением (QоS, способность быть управляемым и т.д.), а, с другой стороны, их слишком тесная взаимосвязь с точки зрения дальнейшего развития сервиса делает негибкой всю систему в целом.

IP и АТМ

Сторонники технологии АТМ утверждают, что приверженцы IP не имеют лучших решений определенных выше проблем, чем это у них получается сегодня. Но концепции сетей IP, как, впрочем, и АТМ были рождены в технологических, сервисных, прикладных и рыночных условиях, которые существенно отличаются от сегодняшних. Конечно и АТМ и IP могут быть усовершенствованы и модифицированы, но совсем не очевидно, что это закончится решениями, которые и в будущем докажут свою правильность. Вообще зацикливание во веки веков на IP и АТМ может со временем привести к сверхперегруженным сетям, в рамках будет продлеваться жизнь технологий, которые так или иначе неизбежно придут к концу. 

По сравнению с сегодняшними транспортными сетями на базе TDM и до некоторой степени с сетями АТМ, их нынешние наследники в лице IP-сетей с наилучшей реализацией (best-effort) испытывают недостаток средств и возможностей, гарантирующих высокую гибкость и прогнозируемую производительность. А сама услуга best effort характеризуется непредсказуемой задержкой, неустойчивой синхронизацией и потерями пакетов. Все это плата за достижение максимального использования линий связи посредством статистического мультиплексирования.

Кстати, добавление сложности к IP сети находится в явном противоречии с одной из первоначальных причин феноменального успеха Интернет - простотой, да и поддержка жестких форматов АТМ, пожалуй, больше не обоснована в современных технологиях коммутации и маршрутизации.

Упрощение сетевой вертикали

Айпизм ведет к идеям типа IP поверх DWDM с удалением сетевых уровней SDH и АТМ. Сетевая инфраструктура упрощается, но выполняемые SDH и АТМ важные сетевые функции должны теперь поддерживаться IP-сетями. Это относится, главным образом, к разбиению каналов с высокой пропускной способностью на иерархические подканалы.

Построение больших и сложных сетей, которые могут эффективно управляться с точки зрения качества, безопасности, функциональности, доходности, развития и т.п. это, прежде всего, искусство структурной и функциональной декомпозиции. Сети IP поверх DWDM рискуют испытать недостаток структурной и функциональной ясности в управлении сетевыми ресурсами и трафиком. Пока разработчики сетей IP, кажется, верят, что всеми проблемами можно управлять с помощью быстрого протокола типа DiffServ или IntServ.

Специалисты, поддерживающие IP-сети, ссылаются на высокую эффективность и масштабируемость управления их высокоскоростным трафиком. Но, несмотря на существенные усилия по решению проблемы создания сложных протоколов, не очевидно, что воображаемые решения будут действительно работать в крупномасштабных мультисервисных сетях. В принципе, всегда имеется выбор между сложностью обработки трафика (вопросы эффективности, QоS и т.д.) и доступной сетевой пропускной способностью: больше пропускная способность - проще справиться с проблемами управления трафиком.

В современной технологической и рыночной среде доступная полоса пропускания транспорта информации растет быстрее, чем процессорная мощность, доступная на сетевых узлах. И эта тенденция еще долго сохранится. Поэтому кажется резонным заменять усложнение сетевых узлов умощнением пропускной способности сети. 

Получается, что более разумно разбазаривать емкость, чтобы достигнуть способности управления средствами структурирования сетевых ресурсов (иерархическое построение сетевых узлов, уровневое построение каналов передачи), чем усложнять сетевые протоколы связи в плоской сетевой структуре.

Выбрать правильный баланс - непростая задача. Как много емкости можем мы себе позволить разбазаривать, принимая во внимание, что любая имеющаяся в наличии емкость как-то необычайно быстро истощается при существующих аппетитах на новые услуги и приложения?

Управление сложностью

Функциональная сложность технических систем, особенно, в эру инфокоммуникационных технологий, выросла в несколько раз в течение последних 20 лет. Ныне признается, что сложность любой степени может быть осилена какой-нибудь очередной цифровой технологией. 
Тем не менее, парадоксально, что с цифровой технологией достигнуто большее совершенство в управлении, к примеру, космическим кораблем, чем метлой (роботы пока еще очень неуклюжи в выполнении задач, которые столь просты для людей и животных). Но стоит ли сводить попытки управления информационной инфраструктурой лишь к установлению еще одной цифровой системы поверх имеющейся? 

Вера, что цифровая технология является панацеей от всех бед не обоснована. В ближайшем будущем сложность цифровых систем, наслаивающихся друг на друга, может внушить людям такое же беспокойство, как и сегодняшнее промышленное загрязнение. Но, несмотря на эти проблемы, айпизм процветает.

Уникальный успех Интернет вызывает у некоторых такие эмоции и надежды на будущее, что даже простое игнорирование технологической и экономической рациональности IP рассматривается как поражение. Скептикам говорят что-нибудь типа: Или вы освоите Устав Красной Армии или одно из двух! (Эфраим Севела Моня Цацкес знаменосец). И даже очевидные проблемы, возникшие с крупномасштабным вводом технологии VoIP, касающиеся вопросов качества, не сумели погасить этот энтузиазм.
Стоимость акций предприятий, имеющих отношение к IP, - хорошая оценка этого оптимизма. Но игнорируемые проблемы не исчезают, а скорее накапливаются. Следите за курсом акций, господа!

Два сценария

В свете сказанного выше оптимистический сценарий может быть таким: указанные проблемы будут стимулировать развитие новых технологий, созданных на основе лучших характеристик IP, АТМ и пр.

Пессимистический сценарий состоит в том, что айпизм еще достаточно долго будет влиять на людей и будет заставлять их верить, что услуги и приложения IP-технологии смогут обеспечить наилучшие возможности в современной телекоммуникационной среде. Такой сценарий маловероятен и голос поверх IP вряд ли будет доминировать над IP вместо голоса. 

Впрочем, как известно, пессимисты это хорошо информированные оптимисты.

Исторические аналогии

В случае с IP новые связисты впервые стали создавать базовую сеть на основе не своих достижений, а разработок компьютерщиков, которые, в свою очередь, вряд ли подозревали, во что со временем выльются робкие попытки связать друг с другом компьютеры. Их дальнейшим достижениям сильно помогла незацикленность на телекоммуникационных шаблонах. Как показывает практика, дилетантам подчас удается многое. Будем надеяться, что и к указанным выше проблемам со временем также будут найдены нетрадиционные подходы. Сети будущего еще ждут своих героев Пользователям нечего в ней терять кроме своих IP-пакетов. Приобретут же они весь мир. 

Впрочем, многие проблемы уже не раз решались самым необычным образом. Вот типичный пример, который сегодня обязан знать каждый телефонист.

В 1860 г. Филипп Рейс, бедный учитель из Гнельгаузена (Германия), занимаясь исследованиями органов слуха, изобрел аппарат, названный им телефоном. Деталями первого в мире телефона (с очень низким QoS) служили пробка, вязальная спица, сломанная скрипка и гальванический элемент. А родилось изобретение лишь потому, что в XIX веке строение уха понимали неправильно. 26 октября 1861 года изобретение было представлено комиссии из членов Физического общества г. Франкфурта, которая вынесла такой вердикт: хорошая игрушка для детей. Цепь невероятных случайностей забросила позже одну из этих игрушек в Эдинбург, где Александр Грэхем Белл попытался применить ее для помощи глухим детям. И, как позднее признавался сам, именно благодаря тому, что был незнаком с электротехникой, сумел сделать чрезвычайно простое (по сравнению с ним сломанная скрипка была просто вершиной технологии), но более совершенное устройство, которое и запатентовал 14 февраля 1876г. И, между прочим, лишь на 2 часа опередил некоего Грея. 
Если вам доводилось посещать всемирную выставку 1876г. в Филадельфии, то вы наверняка заметили там два хита, привлекавшие массу публики: постоянно перегорающую лампочку Эдисона и телефон Белла, стреляющий на целых 100м.

А Филипп Рейс умер молодым и неизвестным широкой публике. Кто бы мог подумать, что в 1885г. в Гнельгаузене ему поставят памятник, а сам генеральный директор почт США пришлет по этому поводу следующую телеграмму: В чести, которую мир не оказал Филиппу Рейсу при его жизни, он не откажет ему теперь, когда его уже нет среди нас, ибо его великий дух жив и движет мир.

P.S.

Разработчики всех стран, соединяйтесь!

Ссылка: Библиотека СОТОВИК