MPLS i transmisja głosu

Techniczne zapewnienie odpowiedniej jakości usługi (QoS), gwarantującej niezawodną transmisję ruchu głosowego, jest jednym z głównych wyzwań projektantów sieci VoIP. Jedną ze skutecznych metod zagwarantowania niezawodności transmisji multimediów jest wpuszczenie tego ruchu do sieci MPLS (Multi-Protocol Label Switching).

Protokół MPLS gwarantuje dostępność wymaganego pasma, priorytetyzację ruchu, a także przesył pakietów z ominięciem uszkodzonych łączy, zatorów i wąskich gardeł. MPLS dedykowany jest właśnie do obsługi ruchu ze względu na różne wymagania, w tym także usług czasu rzeczywistego.

Sieci MPLS nie są dedykowane do samodzielnego zestawiania przez użytkowników końcowych, lecz muszą być tworzone przez operatorów. Routery MPLS umiejscawiane są w punktach brzegowych sieci, tzn. w miejscu styku prywatnej sieci firmowej z infrastrukturą dostawcy Internetu. Cały ruch do/z firmy wpuszczany jest do sieci MPLS, gdzie poszczególne protokoły i usługi otrzymują własne etykiety. Etykiety te (labels) definiują klasę obsługi i priorytet ruchu. Różnym etykietom może być przydzielona na sztywno odpowiednia ilość pasma. Zwykle sieci MPLS są tak konfigurowane, aby niewykorzystana w danym momencie część pasma przydzielona danej usłudze mogła być użytkowana w razie konieczności przez inną klasę usług. Sieci MPLS są rodzajem wirtualnych sieci prywatnych VPN. Określane są mianem „warstwy 2,5”, ponieważ funkcjonują pomiędzy warstwą łącza danych a warstwą sieci. Oferowane są przez niemal wszystkich większych operatorów w Polsce. MPLS jest standardem mającym za zadanie przyspieszyć strumienie ruchu sieciowego i ułatwić zarządzanie sieciami WAN.

Protokół MPLS oferuje funkcjonalność znaną z sieci ATM (Asynchronous Transfer Mode). Jednak w przeciwieństwie do dedykowanych, kosztownych łączy ATM, MPLS gwarantuje jakość usług, wykorzystując sieć szkieletową IP operatora. Możliwość zastosowania wspólnej infrastruktury do transmisji danych i strumieni komunikacyjnych pozwala zredukować koszty operacyjne i skonsolidować infrastrukturę.

Zalety wykorzystania sieci MPLS do transmisji wideo/głosu

Są dwie podstawowe korzyści z użycia MPLS w takich zastosowaniach:

• priorytetyzacja aplikacji: ruch VOIP otrzymuje wyższy priorytet i jest obsługiwany w pierwszej kolejności, pozostałe aplikacje są obsługiwane w odpowiednio dalszej kolejności;
• kratowa struktura połączeń (mesh): umożliwia bezpośrednie połączenia pomiędzy wszystkimi lokalizacjami, strumienie wideo/VoIP przesyłane są bezpośrednio pomiędzy rozmówcami.

Transmisja VoIP/wideo jest jednym z głównych czynników migracji do sieci MPLS. W większości przypadków tak naprawdę MPLS nie jest bardziej efektywny kosztowo od innych protokołów transportowych w sieciach rozległych WAN.

Aplikacje czasu rzeczywistego, takie jak video-over--IP i VoIP, są podatne na opóźnienia, jitter czy straty pakietów. Dlatego nie można wdrożyć tych usług w sieci, której nie jesteśmy w stanie zagwarantować dostarczenia pakietów na czas. Zbyt duże opóźnienie powoduje usunięcie pakietu, co podobnie jak jego strata oznacza ciszę w słuchawce. Suma opóźnień i jitter nie powinny przekraczać wartości tzw. buforu jittera, w którym pakiety oczekują w kolejce przed zamianą ich na głos. W sieci oczywiście mogą być przesyłane inne aplikacje podatne na opóźnienia (np. SAP), ale to wideo-głosowe muszą mieć najwyższą klasę usługi.

Działanie sieci MPLS

MPLS umożliwia tworzenie wirtualnych obwodów, podobnie jak w ATM. Definiowane są klasy usług CoS (Class of Service), określające przewidywaną jakość usługi QoS w szkielecie IP.

Pakiety określonej usługi, trafiając do sieci MPLS, zostają oznaczone odpowiednimi etykietami (labels) oznaczającymi klasę obsługi CoS. Pomimo że formalnie protokół określany jest jako wieloprotokołowe (IP Multi-Protocol), w praktyce stosowany jest wyłącznie w sieciach IP.

Pakiety z tą samą etykietą pokonują tę samą ścieżkę, zwaną LSP (Label Switched Path). Ponieważ etykiety wskazują ścieżki, a nie punkty końcowe, może się zdarzyć, że pakiety przesyłane do tego samego punktu pokonują odmienną drogę LSP.

Operatorzy różnią się pomiędzy sobą liczbą oferowanych klas CoS. Jednak każdy z nich dysponuje klasą dedykowaną dla VoIP. Zapewnia ona priorytetową obsługę pakietów z tą etykietą w porównaniu z innymi usługami, typu e-mail, SAP czy ftp.