Migracja do aplikacji IP

Dzięki takim rozwiązaniom rozmowy telefoniczne stają się tańsze od telefonii klasycznej, co powoduje, że coraz większa część ruchu głosowego trafia do sieci danych IP. Podłożem zachodzących zmian są więc efekty ekonomiczne, a dokładniej: możliwość szybkiego pomnażania zysków przez operatorów sieci i uzyskiwanie oszczędności związanych z upraszczaniem infrastruktury telekomunikacyjnej.

Zainteresowanie telefonią VoIP rośnie. Pod koniec 2003 r. jedynie 2,5% linii telefonicznych w przedsiębiorstwach wykorzystywało protokół IP, co odpowiadało ok. 10 mln łączy telefonicznych klasy VoIP. Prognozy organizacji badawczej IDATE wskazują, że na koniec 2009 r. odsetek ten wzrośnie do 40%, czyli ok. 180 mln portów. Oznacza to, że ok. jednej trzeciej firmowych łączy analogowych oraz istniejących linii cyfrowych ISDN po prostu ulegnie likwidacji. Główną zachętą do korzystania w firmach z technologii głosowej VoIP są oszczędności, przekraczające umowną granicę 20%, poza którą usługi te zaczynają się opłacać mimo pokaźnych początkowo kosztów instalacyjnych.

Według IDATE na początku 2004 r. 23% japońskich firm używało aplikacji VoIP (w USA 25-30%), a do 2010 r. rozmowy będą stanowić ponad połowę całego światowego ruchu w sieciach IP. W Europie już powstało wiele przedsięwzięć technologii VoIP kierowanych do klientów końcowych, oferowanych przez telewizje kablowe, operatorów DSL czy wirtualnych operatorów, takich jak Skype czy Vonage. W tym roku operator telefonii internetowej Skype podał, że zarejestrował ponad 400 tys. aktywnych użytkowników, a aplikacja ta nadal zdobywa nowych klientów.

Wymagania dla sieci

Sprzętowe i programowe wymagania dla sieci LAN/WAN transmitujących głos w pakietach są identyczne zarówno dla technologii VoIP, jak i rozwiązań telefonii IP. Współczesne sieci szkieletowe zapewniają już przekaz głosu o jakości lepszej niż uzyskuje się w sieciach publicznych z komutowaniem kanałów (G.711). Cechą technologii VoIP jest przesyłanie głosu przez sieć rozległą wykorzystującą protokół IP w taki sposób, aby średnia wartość opóźnienia pakietu dla sygnałów głosowych nie przekraczała łącznie 150 ms (300 ms dla przesyłania obrazu), a kolejne pakiety przybywały w komplecie do odbiorcy w możliwie równych odstępach czasu. Niespełnienie jednego z tych warunków powoduje nieakceptowalne pogorszenie jakości głosu transmitowanego przez sieć.

Uzyskanie odpowiedniej jakości głosu stawia wysokie wymagania sieciom rozległym, przy czym zasadniczy wpływ na jakość transmitowanego głosu ma tylko kilka czynników:

Opóźnienia sieci. Istotny wpływ na jakość głosu wywołują opóźnienia sygnału w sieci komunikacyjnej, które umownie podzielono na trzy klasy:

• jednokierunkowe opóźnienie do 80 ms - praktycznie niezauważalne przez rozmówców (dwukierunkowo łącznie do ok. 150 ms);
• jednokierunkowe opóźnienia w granicach od 80 ms do 180 ms - charakterystyczne dla biznesowej jakości transmisji głosowych i powszechnie akceptowane w komunikacji pakietowej między przedsiębiorstwami (średnio 150 ms, dwukierunkowo 300 ms);
• jednokierunkowe opóźnienie powyżej 180 ms - nadal akceptowalne w niektórych aplikacjach głosowych o niewielkich wymaganiach.

Echo sygnału. Ubocznym elementem występowania opóźnień jest echo sygnału, które pojawia się w sytuacji, gdy jednokierunkowe opóźnienie sygnału jest za duże. Przy wartości 250 ms (w wyższych) powoduje ono zniekształcanie rozmowy i trudności w jej rozumieniu, gdyż następuje nakładanie się słów wypowiadanych przez rozmówców po obydwu stronach kanału. Systemy IP zwykle nie są w stanie całkowicie zlikwidować jednokierunkowego echa powyżej 250 ms.

Zmienność opóźnienia (jitter). Ponieważ poszczególne pakiety IP zawierające głos przybywają do odbiorcy z różnym opóźnieniem, po stronie odbiorcy potrzebne są bufory pozwalające gromadzić pakiety aż do chwili, gdy dotrze najwolniejszy (lub ostatni) pakiet głosowy. Do uzyskania zadowalającej jakości rozmowy, średni czas zmienności opóźnienia (jitter) nie powinien przekraczać 20 ms lub połowy czasu transmisji pojedynczego pakietu. Zmienność silnie zależy od sposobu obsługi bufora kompensującego oraz jego relacji z buforami innych routerów sieci, a także od wielkości transmitowanych pakietów głosowych. Instalacja bufora o odpowiednio dużej pojemności daje gwarancję, że pakiety będą odbierane w takiej samej kolejności jak były nadawane, ale wadą rozwiązania jest wprowadzanie dodatkowego opóźnienia stałego, którego wielkość zależy od charakteru sieci.

Utrata pakietów. Nieprzewidywalne z natury rzeczy zachowanie się sieci IP powoduje, że nie ma żadnych gwarancji dostarczenia pakietów głosowych do miejsca przeznaczenia na czas ani zapewnienia odpowiedniej ich kolejności u odbiorcy. Powoduje to straty pakietów głosowych w sieciach IP, które ogólnie są klasyfikowane w następujących grupach:

• przy utracie pakietów do 1% uzyskuje się rozmowy o wysokiej jakości, o ile są spełnione pozostałe warunki transportu pakietów przez sieć;
• straty do 3% dają rozmowy dobrej jakości dla sektora biznesowego;
• straty od 3% do 10% są akceptowalne, ale ich jakość jest niska;
• przy stratach powyżej 10% przekaz głosu staje się niezrozumiały.