Глава 19. Назначение сети Internet

Глобальная связь в глобальной сети Интернет. Региональные и глобальные компьютерные сети, предназначенные в основном для передачи данных, уже начинают использоваться для передачи речи. Наиболее привлекательна с этой точки зрения глобальная компью­терная сеть Интернет, представляющая собой совокупность локаль­ных сетей и хост-компьютеров, связанных между собой спутниковыми и радиоканалами, обычными телефонными сетями и ISDN. Их объе­диняет то, что все они используют стандартный комплекс протоколов Интернет TCP/IP.

Вначале телефонные компании и производители телекоммуни­кационного оборудования скептически относились к инициативе пе­редачи речи по Интернету. Но согласно прогнозам некоторых иссле­довательских фирм в ближайшее время на Интернет-телефонию бу­дет приходиться до 40 % рынка международных телефонных перего­воров. Интернет-телефонию называют IP-телефонией по названию протокола, используемого в Интернете.

Рис. 19.1 Связь двух компьютеров сети

В компьютерной сети Интернет, для того чтобы осуществить связь (рис. 19.1), пользователи двух компьютеров должны соединиться со своим провайдером, запустить программное обеспечение, например Internet Phone (Интернет-Телефон), и найти необходимого абонента в списке активных пользователей, также использующих эту програм­му. Оба компьютера должны быть включены и на них загружено оди­наковое ПО. Конечно, такую передачу речи нельзя назвать в полной мере телефонной связью. Это связь между абонентами Интернета, обладающими компьютерами. Распространению технологии теле­фонной связи по компьютерным сетям может способствовать воз­можность разговаривать пользователям, имеющим в своем распоря­жении не только компьютеры, но и обычные телефоны. Для этого принимаются специальные шлюзы, реализующие связь Интернета и телефонных сетей (рис.19.2).

Функция шлюза - это компрессия, аналого-цифровое преобразо­вание сигнала и разбиение его на IP-пакеты, а также выполнение об­ратного процесса. Шлюзы подключаются с одной стороны к телефон­ной сети, а с другой - к Интернету. При вызове с телефона на компь­ютер вызов передается через телефонную сеть на шлюз. Затем шлюз посылает вызов компьютеру, сжимая и упаковывая телефонный сиг­нал в пакеты для передачи по IP-сети. Если на обоих концах линии установлены телефоны, то речевой сигнал первого абонента посыла­ется по телефонной сети на ближайший шлюз, где разбивается на IP-пакеты, а затем передается по Интернету на второй шлюз, ближай­ший ко второму абоненту. Этот шлюз принимает пакеты, восстанав­ливает из них исходный сигнал и посылает его по телефонной сети вызываемому абоненту.

В основном компьютерная телефония в Интернете не сильно отличается от телефонии и локальной сети. Но есть и особенности. Одной из основных задач при управлении потоком речевой инфор­мации по Интернету становится обеспечение небольшой, и главное, постоянной задержки.

Рис.19.2. Связь абонентов телефонной сети через Интернет

В сетях ПД постоянную и предсказуе­мую задержку информации должны обеспечивать коммутаторы или маршрутизаторы. Для этого при обработке очередей пакетов каж­дый коммутатор или маршрутизаторы для каждого пакета должен знать приоритет и допустимое время нахождения в очереди. В се­тях с коммутацией пакетов, где используется виртуальное соеди­нение, известны параметры соединения, включая сведения о мар­шруте и числе транзитных узлов, и поэтому каждый узел имеет возможность определить динамический приоритет пакета и допус­тимое время на его обработку.

В сетях с маршрутизацией, к числу которых принадлежит Интер­нет, транзитный узел (маршрутизатор), как правило, не знает, через какое количество транзитных узлов предстоит пройти пакету, пока он не достигнет адресата. Поэтому у транзитного узла отсутствуют дан­ные, необходимые для определения допустимого времени обработки пакета. Кроме того, маршрутизация пакетов требует более продолжи­тельного времени обработки пакета на узле. Это время не является постоянным и носит случайный характер. Также имеет значение и ди­намический режим, применяемый в Интернете, когда маршрут пере­дачи последующего пакета может отличаться от маршрута, по кото­рому был передан предыдущий. Это может привести к нарушению порядка следования пакетов и необходимости их сортировки на при­емной стороне, что также оказывает влияние на увеличение задерж­ки. Если добавить общую проблему перегруженности транспортных узлов Интернета, то обеспечение небольшой и постоянной задержки еще более затруднено.

Существует два способа решения этой проблемы: — резервирование части пропускной способности сети для передачи пакетов с речевой информацией; — построение магистральной транспортной сети Интернет на основе

технологии Frame Relay или ATM.

Согласно первому способу, для того чтобы более эффективно ис­пользовать зарезервированную полосу пропускания, на оконечном или шлюзовом оборудовании должна осуществляться предваритель­ная концентрация речевой информации. При этом IP- пакеты должны формироваться не по мере поступления речевых сигналов, а с неко­торой задержкой, достаточной для сборки информационного блока больших размеров. Передача речи в больших информационных бло­ках упрощает процедуру управления очередями на транзитных узлах, что существенно в связи с неразвитой системой приоритетов прото­кола IP. Однако реализация этого подхода приводит к появлению до­полнительной задержки. Для резервирования полосы пропускания в сети IP может использоваться метод WFQ (Weighted Fair Queuing) или протокол RSVP (Resource Reservation Protocol), разрабатываемый группой перспективных разработчиков Интернета IETF (Internet Engi­neering Task Force).

Метод WFQ позволяет для каждого вида сообщений выделить оп­ределенную часть полосы пропускания. Оператор через систему ад­министративного управления может задать количество очередей (до 10 очередей для ПД и одну очередь для системных сообщений). В случае, если одна очередь не использует полностью выделенную ей полосу пропускания, то свободный резерв полосы пропускания может задействоваться для передачи информации из следующей очереди. Этот метод позволяет гибко использовать ресурсы сети. На­пример, если для очереди с речевой информацией зарезервировано 50 % пропускной способности, а используется 30 %, то следующая очередь будет получать в свое распоряжение дополнительно 20 % до тех пор, пока эта пропускная способность снова не потребуется оче­реди с речевой информацией.

Протокол RSVP предназначен только для резервирования части пропускной способности. Используя RSVP, отправитель периодически информирует получателя о своем количестве ресурсов сообщением «RSVP Resv», передаваемым в обратном направлении. Если ресур­сов достаточно, то отправитель начинает передачу. Если ресурсов не достаточно, получатель должен снизить требования или прекратить передачу информации. Как альтернатива может использоваться ал­горитм управления потоками на основе системы приоритетов. Меха­низм управления приоритетами предусматривает введение до 16 приоритетов, а также возможность организации нескольких логиче­ских потоков в рамках одного физического соединения.

Рис.19.3. Использование в Интернете технологий ATM и Frame Relay

Согласно второму способу (рис.19.3), пограничные узлы IP взаи­модействуют друг с другом через виртуальное соединение сети Frame Relay или ATM, для которых обеспечиваются параметры нагрузки и качества обслуживания такие, как скорость передачи, время задержки, время отклонения величины задержки и т.д. Использование Frame Relay или ATM позволяет отказываться от применения тран­зитных маршрутов IP. При этом возможно более эффективное ис­пользование полосы пропускания за счет установления соединения для каждого телефонного разговора.

Развитие технологии передачи речи по сети Интернет затрагивает интересы операторов телефонных сетей, поскольку эта технология начала применяться в качестве альтернативы традиционной между­городной и международной связи.