Koncepcja sieci konwergentnych – łączących transmisję danych, głosu i innych sygnałów przez jeden interfejs – powstała już kilka dekad temu. Rozwój technologii internetowych oraz upowszechnienie się protokołu IP sprawiają, że ta wizja staje się rzeczywistością.
Żeby lepiej zrozumieć koncepcję sieci konwergentnej, najpierw trzeba wiedzieć, jaka jest specyfika transmisji danych i transmisji głosu. Aby nawiązać połączenie głosowe, dzwoniący wysyła informację o parametrach sieciowych połączenia, które inicjują zestawienie ścieżki sieciowej pomiędzy lokalizacją źródłową i docelową. Gdy sesja zostanie nawiązana, jej charakterystyka pozostaje statyczna podczas całego połączenia. Tego rodzaju sieci określane się mianem sieci komutowanych lub sieci z komutacją połączeń.
Natomiast transmisja danych odbywa się z wykorzystaniem pakietów. Każdy pakiet zawiera informacje o nadawcy i odbiorcy, które pozwalają urządzeniom sieciowym przesłać je przez sieć do właściwej lokalizacji. Nie ma procesu komutacji połączenia i rezerwowania zasobów, dlatego sieci z przełączeniem pakietów oferują mniejszą niezawodność i dodatkowe zakłócenia, np. zmienne opóźnienia. W efekcie transmisja czasu rzeczywistego, jak rozmowy głosowe, staje się większym wyzwaniem.
Sieci konwergentne to infrastruktura, która potrafi w oparciu o przełączanie pakietów przesyłać zarówno dane i głos. Sięc taka oferuje istotne korzyści ekonomiczne (m.in. redukcję kosztów połączeń międzynarodowych, niższe koszty zarządzania siecią, wsparcie dla nowych aplikacji). W konsekwencji firmy bardzo interesują się tego rodzaju technologiami.
Jednak protokół IP, zaprojektowany z myślą o transmisji danych, sam nie wystarczy, żeby zapewnić odpowiednie warunki do transmisji głosu i wideo. Dlatego trzeba korzystać z dodatkowych protokołów bazujących na IP, które uzupełnią braki.
Technologie i standardy
Sieci komunikacyjne dzieli się na zorientowane na połączenie (connection-oriented) oraz bezpołączeniowe (connectionless). Typowym przykładem sieci zorientowanej na połączenie są sieci PSTN (Public Switched Telephone Network). Gdy dzwoniący inicjuje połączenie, wybierając numer telefoniczny, w sieci zostaje zestawione połączenie między urządzeniami końcowymi i zarezerwowane pasmo do transmisji głosu. Jest to konsekwencją natury tej transmisji (first in, first out), wymogu stałych opóźnień na ścieżce, itd.
Inną ważną cechą sieci zorientowanych na połączenie jest ich niezawodność. Przykładowo, sieć PSTN tradycyjnie zapewnia dostępność na poziomie 99,999%, które często określa się jako „pięć dziewiątek”. Wartość ta wzięła się z przełączników instalowanych w centralach, które były projektowane tak, żeby czas przestoju wyniósł nie więcej niż 2 godziny w ciągu 40 lat użytkowania. Dlatego sieci zorientowane na połączenie, a w szczególności sieci PSTN, są określane mianem sieci niezawodnych.
Dla porównania, typowym przykładem sieci bezpołączeniowych jest poczta elektroniczna. Użytkownik pisze wiadomość, umieszcza w niej dane adresowe adresata i wysyła ją. Wiadomość ta zostaje następnie przekazana przez sieć do odbiorcy. Tę koncepcję nazywa się przełączeniem pakietów. Duża ilość danych zostaje umieszczona w jednej jednostce, zwanej pakietem i przesłana przez sieć. Niestety, charakterystyka sieci bezpołączeniowej sprawia, że nie jest ona niezawodna – dane mogą zostać utracone pod drodze, np. w skutek przeciążenia routerów. Poza tym taka sieć nie gwarantuje, że pakiety dotrą w takiej kolejności, w jakiej zostały wysłane. Tego rodzaju sieć określa się również terminem „best effort”- sieć będzie podejmować wysiłki w celu dostarczenia pakietu do odbiorcy, ale nie gwarantuje sukcesu.
Wiele organizacji pracowało i pracuje nad tym, żeby rozwiązać ten problem. Należą do nich przede wszystkim European Telecommunications Standards Institute (ETSI), Internet Engineering Task Force (IETF) oraz ITU-T. Oto kilka przykładów wysiłków tych organizacji:
- ETSI: Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON),
- ITU-T: standardy H.225.0, H.323 oraz H.245 do komunikacji multimedialnej,
- IETF: Resource Reservation Protocol (RSVP), Real Time Protocol (RTP), oraz Session Initiation Protocol (SIP) do komunikacji multimedialnej w sieciach IP.
Standardy dają gwarancję, że produkty różnych producentów będą ze sobą współpracować. Te standardy i protokoły są także konieczne, żeby rozszerzyć funkcjonalność IP. Poza tym firmy muszą wdrożyć dodatkowe urządzenia, jak bramki, w celu dalszej integracji w jednej sieci głosu i danych.
O co tyle szumu wokół sieci konwergentnych?
Ankieta przeprowadzona wśród naszych czytelników pokazało, że 51% polskich firma ma już własną infrastrukturę VoIP. Mniejszym powodzeniem cieszą się rozwiązania do wideokonferenecji, ale aż 40% firm planuje ich wdrożenie.
Jak widać, jest duże zainteresowanie rozwiązaniami konwergentnymi. Pierwsze firmy, korzystające z VoIP były postrzegane jako hobbyści eksperymentujący z transmisją głosu i wideo przez Internet. Jednak ich zaangażowanie pokazało potencjał tkwiący w tej technologii i szybko przyciągnęło uwagę producentów.
Producenci sprzętu sieciowego (routerów, przełączników) zauważyli, że brakuje im doświadczeń związanych z transmisją głosu i zaczęli przejmować mniejsze firmy wyspecjalizowane w tego typu produktach. Natomiast producenci PBX’ów zauważyli, że muszą pilnie przyjrzeć się technologiom przełączania pakietów. Producenci z tych dwóch dużych branży – sieci głosowych i sieci danych – zaczęli się okopywać w tych segmentach, w który czuli się silni.
Również operatorzy odkrywają zalety konwergentnych sieci w swoich infrastrukturach. Wielu operatorów wykorzystuje szybkie sieci pakietowe w szkielecie sieci. Zachęcając swoich klientów do wykorzystania sieci pakietowej do obsługi wszystkich rodzajów mediów – danych, głosu, wideo – zmniejszają liczbę konwersji między formatami i zwiększają ogólną wydajność. Wielu operatorów, określanych mianem Internet Telephony Service Providers (ITSPs), wdrożyło łącza optyczne w swoich sieciach z myślą o tym, żeby dostarczać klientom wspólny interfejs do transmisji wszystkich mediów.
Korzyści
Jakie korzyści może przynieść jeden interfejs do komunikacji firmy ze światem zewnętrznym? Takie rozwiązanie oznacza mniej okablowania i mniej pracy związanej z zarządzaniem siecią. Jeśli wystąpią jakieś problemy, jest tylko jeden dostawca, do którego pomocy technicznej trzeba zadzwonić. Sieć konwergentna umożliwia zdalne administrowanie nie tylko lokalną centralką, ale także aparatami telefonicznymi. Natomiast w małych firmach takie rozwiązanie może być zarządzane zdalnie przez firmę zewnętrzną czy administratora zatrudnionego na część etatu.
Aplikacje działające w komputerach użytkowników mogą służyć zarówno do transmisji danych, jak i komunikacji głosowej. Może to być poczta głosowa, aplikacja do obsługi faksów (faksów mogą przekazywane na skrzynkę pocztową) czy strona internetowa zintegrowana z centrum obsługi klientów, aby ułatwić obsługę zakupów on-line.
Jednak głównym celem wdrożenia sieci konwergentnej jest redukcja kosztów, dlatego należy je starannie oszacować. Jeśli oszacuje się korzyści z sieci konwergentnej dla jednego użytkownika, a następnie rozszerzy je na całą korporacje, okaże się jasne, że nastąpi redukcja kosztów i uproszczenie zarządzania siecią. Należy spodziewać się również innych korzyści ekonomicznych, ponieważ koszty jednego łącza o dużej przepustowości są tańsze niższa kilka łączy o mniejszej szybkości.
Oczywiście, nie ma dwóch takich samych sieci i każda firma musi przeprowadzić indywidualną analizę. Jakkolwiek, nawet jeśli uda się osiągnąć tylko część z wymienionych korzyści, jest bardzo prawdopodobne, że wdrożenie konwergentnej sieci zostanie uznane za sukces.
Wyzwania
Protokół IP, który jest fundamentem dostarczania pakietów w Internecie, jest protokołem bezpołączeniowym. Pierwotnie został zaprojektowany do przenoszenia danych, nie głosu, dlatego zadanie zapewnienia niezawodności połączenia należy do protokołów wyższych warstw, np. do TCP (Transmission Control Protocol). Niezawodność dla lokalnych i rozległych sieci IP przyjmuje różne wartości, ale można statycznie przyjąć, że oscyluje wokół wartości 99.999%, czyli jest zbliżona do sieci PSTN.
Głównym wyzwaniem związanym z sieciami konwergentnymi jest przystosowanie aplikacji zorientowanych na połączenie (głos, wideo) do transmisji w sieciach bezpołączeniowych (sieci IP, Internet), przede wszystkim, żeby zapewnić niezawodność. Na ten problem można spojrzeć z trzech perspektyw: infrastruktury sieciowej, ciągłości zarządzania siecią oraz jakość usług dostarczanych użytkownikom końcowym.
Z reguły infrastruktura sieciowa jest projektowana z myślą o transmisji danych albo głosu, raczej nie obu tych typów. Inaczej mówiąc, problem polega na tym, jak dodać usługi głosowe i wideo do istniejącej sieci IP. Czy sieć ma wystarczającą wydajność, żeby obsłużyć te dodatkowe, wymagające znacznych przepustowości aplikacje?
Z punktu widzenia osób zarządzających siecią, jednym z kluczowych wyzwań może być edukacja. Większość oddzielonych od siebie sieci telekomunikacyjnych i sieci IP ma również oddzielny personel do ich obsługi. Dlatego administrator rozległej sieci telekomunikacyjnej tylko marginalnie jest angażowany do zarządzania lokalną siecią IP. W efekcie nie stanie się ekspertem od technologii LAN. Jeśli natomiast pracownik odpowiada za obie sieci, musi rozwijać swoje kompetencje w obu tych dziedzinach.
Jednak chyba największym wyzwaniem jest sprawienie, żeby użytkownicy byli zadowoleni z dostarczanych im usług. Wprawdzie użytkownicy końcowi z reguły nie są specjalistami, którzy znają się na sieciach komputerowych i systemach telekomunikacyjnych, jednak wiedzą, jak korzystać z telefonu i wiedzą, jak niezawodne jest to urządzenie. Usługa poniżej oczekiwań użytkownika prawdopodobnie nie zostanie zaakceptowana. Te trzy wyzwania – infrastrukturę, zarządzanie i jakoś usług – omówimy szerzej w kolejnych artykułach.
