Problemy z jakością - QoS

Kluczowymi parametrami sieci telekomunikacyjnej z punktu widzenia przekazów VoIP są jej przepływność oraz jakość obsługi - QoS (Quality of Service) - w odniesieniu do aplikacji głosowych. Aby sieć telekomunikacyjna realizowała usługi z gwarantowaną jakością - czyli spełniała postawione jej wymagania QoS - należy zaimplementować w niej odpowiednie mechanizmy transportu i sygnalizacji, umożliwiające sterowanie przebiegiem transmisji w bezpołączeniowym trybie pracy środowiska sieci pakietowej IP.

Funkcja QoS determinuje odpowiednie oprogramowanie i rozwiązania sprzętowe, zapewniające właściwą identyfikację, klasyfikację i przekaz pakietów należących do danego (konkretnego) strumienia danych, zgodnie z narzuconymi wymaganiami co do jakości ich przekazu przez sieć. Inaczej mówiąc, realizacja funkcji QoS wymaga wprowadzenia w ruterach IP wielu mechanizmów kolejkowania i odpowiednich algorytmów do ich obsługi na trasie przekazu głosowego (uwzględniających opóźnienia pakietów, zmienność tego opóźnienia, prawdopodobieństwo utraty pakietów czy chwilowego przeciążenia węzłów sieci IP).

Podczas gdy w tradycyjnej telefonii podstawową funkcję sterowania łączem telefonicznym spełniają dobrze działające protokoły SS7 (Signalling System 7), w środowisku sieci pakietowych z protokołem IP za sygnalizację odpowiada cały zestaw nowych protokołów czasu rzeczywistego. Używany do tej pory w sieciach IPv4 protokół czasu rzeczywistego RTP (Real Time Transport Protocol) niestety nie zawiera żadnych mechanizmów rezerwowania zasobów sieciowych, co praktycznie oznacza, że nie może on zapewniać transmisji strumieni danych z wymaganą i gwarantowaną QoS. Zbyt duże straty pakietów głosowych oraz znaczące i niekontrolowane opóźnienia w sieci, a także niewłaściwa kolejność skomprymowanego i spakietowanego sygnału mowy mogą niedopuszczalnie pogorszyć jakość odbieranego sygnału głosowego po stronie odbiorczej.

Jednym ze sposobów uniknięcia tej sytuacji jest stosowanie protokołu RSVP (Resource Reservation Protocol), umożliwiającego rezerwację pasma o wymaganej przepływności dla strumieni transmitowanych w sieciach z protokołem IP. Dzięki temu mechanizmowi na całej trasie przekazu głosu można wstępnie ustalić właściwe zasoby sieci - niezbędne do uzyskania i utrzymania gwarantowanej jakości usługi głosowej QoS między dowolnymi punktami końcowymi sieci.

Nowe generacje sieci IP

Dotychczasowe rozwiązania usprawniające sygnalizację sieciową telefonii internetowej, oparte na powszechnie stosowanym zaleceniu H. 323 (ITU), stopniowo ustępują miejsca konkurencyjnemu rozwiązaniu protokołu sygnalizacyjnego SIP (Session Initiation Protocol), opracowanego przez grupę roboczą IETF MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control). Bardziej uniwersalna struktura nowego protokołu SIP umożliwia pełną kontrolę (zestawianie, modyfikację i likwidację łącza) przebiegu nie tylko internetowych sesji głosowych, ale również telekonferencji multimedialnych wraz z multimedialną transmisją rozsiewczą. Daje także możliwość obsługi użytkowników mobilnych oraz zapewnia mechanizmy negocjowania warunków sesyjnych. Protokół ten jest więc coraz częściej instalowany w systemach komutacyjnych IPABX, przystosowanych do współpracy z Internetem.

Jednakże podstawowym elementem niezbędnym do utrzymania właściwej jakości usługi QoS w sieciach IP - a wiec do prowadzenia transmisji głosowych VoIP w czasie rzeczywistym - jest implementacja właściwej architektury sieciowej IP. Współcześnie definiuje się dwie alternatywne architektury nowej generacji dla sieci IP najbliższej przyszłości. Pierwszą z nich jest rozwiązanie z rezerwacją zasobów IntServ (Integrated Services), w którym decydującą rolę odgrywa protokół sygnalizacyjny RSVP wraz z mechanizmami klasyfikacji strumieni danych i kolejkowania pakietów. Jego alternatywę stanowi nowa architektura zwana DiffServ (Differentiated Services) - z priorytetowaniem strumieni danych w ruterach sieciowych, bardziej przydatna do przesyłania głosu w środowisku internetowym.