Сравнение IP-Телефонии и TDM-телефонии с Коммутацией каналов

По материалам Костюковича А.Е. и  Костюковича Н.Ф.

Итак, прежде всего давайте с Вами определим основные особенности речевых услуг, для которых существуют данные технологии (TDM, VoIP):

   Речевые услуги могут предоставляться в реальном времени (диалоговая интерактивная передача речи) или в отложенном времени (речевая почта)

   Передача речи в реальном времени может:

1. По сети с коммутацией каналов (вики);

2. По сети с коммутацией пакетов (вики).

т.е. без разницы по какой среде передается сигнал (медная пара, оптоволокно, радио сигнал).

Коммутация каналов - старейшая технология, часто ассоциируемая "с сетью передачи голоса" или "связи", терминология TDM, ISDN, E1 происходит отсюда.

На существующих телефонных сетях общего пользования (ТфОП) сегодня наиболее распространенным способом коммутации является коммутация каналов.

Этот способ характеризуется тем, что на все время передачи информации в реальном масштабе времени между передатчиком и приемником предоставляется физический канал (тракт).

Основные недостатки данной технологии:

• тракт, используется неэффективно, так как речевая информация обладает высокой избыточностью (паузы, различный темп речи и т.п.)
• это требует увеличения числа каналов на сети ($$)

Коммутация пакетов 

При коммутации пакетов сообщение разбивается на части одинакового объема, называемые пакетом.

Каждому пакету присваивается номер пакета и адрес получателя.

Передача пакетов одного сообщения может осуществляться по одному пути или разным путям.

В последнем узле или оконечном пункте пакеты собираются и выдаются адресату.

Основные недостатки данной технологии: задержка пакетов может превышать допустимые для речи значения (более 250…400 мс). 

По сетям с коммутацией пактов передача речи осуществляется не по специализированной сети, построенной только для речи (как ТфОП), а по мультисервисной сети, способной перевозить все виды информации, включая речь!

Важно понимать, что свойства передаваемой информации определяют требования к транспортным сетям.

Исторически первые пакетные сети (Arpanet, X.25, CCS-7, Internet) проектировались и строились исключительно для трафика передачи данных, допускающего значительные (до 1 с и более) задержки.

Первые попытки передачи речи по этим сетям не обеспечили качества телефонных услуг и поэтому сложилось мнение, что пакетные сети – только для передачи данных, а речевой трафик – только по сетям с коммутации каналов.

Этому способствовало развитие цифровых сетей передачи данных с 64 кбит/с структурой. 

Широкая реализация алгоритмов сжатия речевого трафика до скоростей меньше 64 кбит/с в массовых дешевых терминалах стала возможна только в 90-е годы.

В 90-е годы, благодаря внедрению ВОЛС, увеличению производительности систем передачи и систем коммутации, появилась возможность уменьшить задержки в пакетных сетях до значений, незаметных для речевой услуги (до 150 мс и меньше).

Таким образом, в 90-е годы дилемма – как передавать речь – по сети с коммутацией каналов или с коммутацией пакетов, разрешилась в пользу последних)

Следующие преимущества сетей с коммутацией пакетов определили выбор этой технологии  в качестве основы мультисервисных сетей, способных качественно обслуживать любой трафик:

1. Высокая эффективность использования полосы пропускания сети передачи данных за счет статистического мультиплексирования;
2. Эффективное использование сетевых ресурсов за счет протоколов динамической маршрутизации;
3. Использование высокоинтеллектуальных сетевых устройств (серверов), позволяющих значительно расширять спектр предоставляемых услуг, не ограничиваясь только транспортировкой информации;
4. Низкие эксплуатационные затраты за счет автоматизации процессов управления сетью.

Почему именно IP?

Этому послужили несколько причин:

• Необычайно широкое развитие сетей Интернет в 90-е годы - вследствие этого низкая стоимость коммуникационных платформ на базе IP;
• Абсолютное большинство новых терминалов (PC) ориентированы на встроенную поддержку в качестве коммуникационных протоколов – TCP­UDP/IP;
• Принципиально, стек TCP-UDP/IP имел мультисервисные возможности, но существующие сети на базе этой технологии (Интернет), не поддерживали требуемого качества для трафика реального времени. Однако это не вина стека TCP-UDP/IP;
• Демократичность развития сети Интернет (простота подключения, минимальные требования к лицензиату, относительно дешевые и информативные сервисы);
• Неудача с массовым внедрением более оптимальных для речевого трафика технологий АТМ;
• Успех протоколов TCP/IP объясняется их способностью согласования почти с любой из базовых коммуникационных технологий (SLIP, PPP, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, ATM, SDH…);
• Огромное количество программ и приложений, использующих TCP/IP ­протоколы;
• Глобальное использование TCP/IP в Интернете - маркетинговые усилия некоторых поставщиков и операторов в области IP­телефонии – на повышение качества передачи речи по сетям IP (Cisco, Lucent, …), а потом и международных организаций по стандартизации – IETF, IEEE, ITU-T, ISO. 

Финалом этих усилий стала разработка серии рекомендаций и стандартов ITU-T, подводящих законодательную базу под свершившуюся конвергенцию на базе IP.