Больше чем голос по IP

Перспективы протокола SIP.

SIP получает все более широкое признание как стандарт для протокола передачи голоса по IP.

Передача голоса по IP (Voice over IP, VoIP) все быстрее превращается из рыночной тенденции в господствующее решение. Соответственно растет спрос на аппаратное обеспечение с поддержкой IP: аналитики рынка из компании IDC исходят из того, что телефонные системы на базе IP к 2007 г. займут 40% рынка. Все именитые производители разработали и внедрили поддержку VoIP в свои телекоммуникационные системы. Однако подобные расширения за редким исключением лишь дополняют инфраструктуру соответствующего производителя и редко базируются на открытых стандартах. Протоколы (прежде всего из области группообразования или оконечных устройств), как и раньше, остаются нестандартными в целях распространения функциональных особенностей продуктов конкретной марки на область IP. Как следствие, в большинстве случаев гибридные системы также зависят от производителя.

SIP ПРОТИВ Н.323

В качестве решения проблемы предлагается использовать наиболее распространенный сегодня стандарт для IP-телефонии Н.323 и протокол инициирования сеансов (SIP). Первый определен международным союзом электросвязи (ITU), а второй является стандартом RFC рабочей группы проектирования Internet (IETF). SIP ориентирован на протоколы Internet — HTTP и SMTP, в то время как Н.323 пришел из мира телефонии и базируется на ином подходе.

Н.323 представляет собой зонтичный стандарт для IP-телефонии. Он описывает механизмы и стандартные протоколы, при помощи которых речь с надлежащими характеристиками может быть надежно передана по сети на базе пакетов. Так возник полный набор протоколов, где детально определяются все необходимые функции: кодеки, управление вызовами и конференц-связь в одном интегрированном стеке протоколов. В результате предложенный подход получился хотя и всеобъемлющим, но не гибким.

 

sip1.gif

 

В случае SIP ситуация выглядит иначе: это не набор протоколов, а отдельный протокол прикладного уровня для управления построением сеансов в сети IP (см. Рисунок 1). Он фокусируется на спецификации механизмов протекания сеансов (организация, завершение, изменение) и служит для оказания содействия инициатору сеанса при идентификации и локализации участников сеанса — причем независимо от местонахождения, разновидности оконечного устройства, типа доступа к сети и среды передачи, а также количества участников. Иными словами, SIP управляет не всеми процедурами соединения, а лишь помогает участникам найти друг друга. Последующий обмен данных протекает под контролем других протоколов, согласование которых происходит во время сигнализации. Тем самым SIP поддерживает различные сервисы и обеспечивает интегрированные мультимедийные услуги.

ОТКРЫТАЯ БАЗОВАЯ АРХИТЕКТУРА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

SIP был призван обеспечить открытую базовую архитектуру и максимальную совместимость. Для первой задачи он использует проверенные протоколы и технологии вместо определения новых. Важнейшие из них — НТТР для синтаксиса заголовка сообщения и кода завершения или ошибки, SMTP в качестве адресной схемы, RTP и RTCP как способ передачи данных реального времени, а также сообщений обратной связи для обеспечения качества услуг и RTSP для управления медиа-потоками.

Извещение о мультимедийных сеансах передает посредством многоадресной рассылки SIP при помощи протокола извещения о сеансах (Session Announcement Protocol, SAP), а аутентификация пользователя происходит благодаря пользовательской службе удаленного доступа по коммутируемой линии (Remote Access Dial-in User Service, RADIUS). Качество речи и совместную работу с традиционными телефонными сетями обеспечивает протокол резервирования ресурсов (ResourceReservation Protocol, RSVP). Любые будущие дополнения к SIP могут быть легко включены в существующие протоколы и приложения, как, например, электронная почта или браузеры Web, и в любой момент предоставлены через компоненты SIP. Тем самым стандарт гарантирует высокую совместимость.

Этот открытый подход упрощает структуру протокола и делает его широко применимым — не только для IP-телефонии, но и для других приложений, в том числе систем для проведения видеоконференций или немедленного обмена сообщениями. SIP гибко адаптируется к протоколам, системам и решениям различных производителей. По причине открытости и поддержки многочисленными производителями эксперты отрасли рассчитывают на быстрое распространение протокола. Так, по данным компании Canalys Forecast, в настоящий момент подключения на базе SIP составляют лишь 5% всего рынка Европы, Ближнего Востока и Африки объемом 2,37 млн подключений, а к 2009 г. рыночная доля SIP прогнозируется уже на уровне 61%. Во время переходного периода SIP и Н.323, как и другие протоколы VoIP, будут существовать параллельно, а производители станут предлагать решения по обеспечению совместимости.

ЭЛЕМЕНТЫ АРХИТЕКТУРЫ SIP

Архитектура SIP состоит из различных серверов и конечных устройств с поддержкой SIP. В рамках архитектуры клиент/сервер у серверов имеются необходимые функции, к примеру для сигнализации и локализации участников. В упрощенном представлении серверы образуют классическую телекоммуникационную систему с одним важным исключением: поток голосовых пакетов всегда проходит по сети передачи данных как одноранговый трафик. Типичными элементами архитектуры SIP являются:

  • пользовательский агент SIP (User Agent, UA), в роли которого выступают конечные устройства — IP-телефоны с поддержкой SIP, персональные компьютеры, мосты/шлюзы для конференц-связи или приложения, инициирующие запрос SIP;
  • proxy-сервер SIP. Этот функциональный узел в домене принимает запросы, отслеживает регистрацию или передает так называемые приглашения участникам либо серверу переадресации;
  • сервер переадресации SIP. Он направляет приглашения пользователям и proxy-серверу во внешних доменах, получает запросы SIP, ставит адрес в соответствие одному или нескольким новым адресам и отправляет обратно клиенту;
  • сервер регистрации. Этот сервер базы данных содержит информацию об отождествлении всех пользовательских агентов в домене, включая личность пользователя, имя и количество преобразований, а также доступ к информации о присутствии. Как правило, он находится поблизости от proxy-сервера или сервера переадресации и предлагает услуги по определению местоположения;
  • сервер определения местоположения. Это дополнительная служба, которую сервер переадресации или proxy-сервер могут использовать для получения информации о местонахождении пользовательских агентов.

ПРОТЕКАНИЕ СЕАНСА SIP

Элементы SIP взаимодействуют друг с другом по методу «запрос/ ответ», специфицированному в стандарте IETF RFC 3261 (см. Рисунок 2).

 

sip2.gif

 

Запрос SIP содержит строку запроса, поля заголовка и содержимое сообщения. В полях заголовка размещается информация о службах вызова, адресах и протоколе. Содержимое сообщения может иметь любой формат, к примеру протокола описания сеанса (Session Description Protocol, SDP). Важнейшими определенными в стандарте запросами SIP являются:

  • Invite — приглашение к участию в сеансе. Поля заголовка содержат адреса вызывающего и вызываемого агентов пользователей, содержимое вызова, приоритет, требования к маршрутизации вызова, предпочтения вызывающего, желательные параметры ответа, медиа-информацию о кодеках, портах и протоколах;
  • ACK — подтверждение готовности к сеансу в качестве ответа на приглашение;
  • Bye — завершение сеанса;
  • Options — информация о возможностях вызываемого агента пользователя;
  • Cancel — аннулирование текущего запроса (приглашения);
  • Register — передача информации о местонахождении сервера SIP. При помощи Register пользователь сообщает серверу SIP, каким образом он должен поставить входящий адрес в соответствие исходящему, ведущему к этому пользователю.

SIP определяет два типа ответов: «временные» и «окончательные». Временные ответы сообщаются сервером для индикации процесса; окончательные — завершают транзакцию. Ответы на запросы SIP передаются — как и в случае НТТР — в виде числовых кодов. Они содержат информацию о статусе, успехе или безуспешности запроса.

Если говорить более конкретно, то процесс построения и завершения вызова выглядит следующим образом: типичный запрос Invite включает в себя описание желательных сеансов при использовании SDP. Так, он показывает, приглашается ли вызываемая сторона для проведения конференции или для частного разговора. В поле «Тип среды» описывается поддерживаемая среда общения, к примеру текстовый диалог или телефонное соединение, без видеосвязи или с видео. Кроме того, запрос с приглашением уведомляет о предпочтительном транспортном протоколе — как правило, RTP. Вызываемый абонент подтверждает полученный запрос при помощи АСК, а при выходе из сеанса отсылает Bye.

Если вызывающий не знает адреса другой стороны, то он направляет приглашение на proxy-сервер своего домена. Связавшись с сервером определения местоположения, тот находит целевой адрес. Если в качестве ответа сообщается несколько возможных адресов, proxy-сервер посылает приглашения всем одновременно (Forking Proxy). Такие «веерные» proxy-серверы SIP в состоянии передавать запросы параллельно или последовательно в различных направлениях: они могут звонить пользователю в офис, на мобильный телефон или на альтернативный номер, пока не получат ответа. В идеальном случае пользователь сам определяет и настраивает эту функцию, причем возможен учет временных зависимостей — например, для переадресации звонка SIP на мобильный телефон по вечерам. Каждый пользователь может переопределять относящиеся к нему правила через страницу Web.

ДОСТИЖИМОСТЬ ПОСРЕДСТВОМ ФУНКЦИИ ПРИСУТСТВИЯ

Центральным элементом в коммуникационной модели SIP является концепция присутствия. Она базируется на информации реального времени о различной деятельности и различных состояниях. Эти данные позволяют установить, активно ли конечное устройство (телефон, персональный компьютер, КПК), проводится ли в данный момент сеанс (синхронный или асинхронный), в каком месте находится пользователь (в офисе, на предприятии, в пути). Они предлагаются сервером регистрации и могут быть выборочно доступны с любого конечного устройства SIP или из приложения с поддержкой SIP. Таким образом удается выяснить, доступен ли какой-либо абонент («подключен»), участвует ли он в совещании или находится вне здания — тем самым можно избежать заведомо обреченных на неудачу попыток установить связь.

Даже если когда-нибудь все сети станут базироваться на протоколах Internet, во время переходной фазы сети с коммутацией каналов и сети на базе пакетов будут существовать параллельно. Поэтому «бесшовное» сопряжение с существующими сетями очень важно. Для использования SIP вместе с традиционной телефонией необходимо, как правило, поддерживать типичные функции телекоммуникационной системы. Некоторые из них определяет IETF: в частности, удержание вызова, воспроизведение музыки при ожидании, перевод звонков с обратным запросом или фиксированную и переменную переадресацию вызовов. Они передаются при помощи протокола SIP по методу «запрос/ответ».

При переходе в существующие сети передачи голоса и данных преобразование сигнализации и медиа-потока берет на себя шлюз. Так, когда осуществляется переход в сеть ISDN, сигнализация SIP должна отображаться на канал D, а медиа-поток RTP — на каналы с кодово-импульсной модуляцией (Pulse-Code Modulation, PCM).

При совместной работе клиентов SIP (агентов пользователей) с традиционными телефонными системами звонки должны поступать независимо от среды передачи на все желательные и сконфигурированные конечные устройства — к примеру, и на клиент SIP, и на системный телефон или конечное устройство DECT. Тогда настольный аппарат — по причине более высокого качества воспроизведения речи — может использоваться для разговора, а персональный компьютер возьмет на себя мультимедийную часть. Оба оконечных устройства синхронизируются, поэтому вызов можно завершить как при помощи телефона, так и посредством компьютера.

КОНВЕРГЕНТНАЯ КОММУНИКАЦИОННАЯ СРЕДА НА БАЗЕ SIP

Своей растущей популярностью SIP обязан простой структуре, легкой расширяемости, открытости, т. е. преодолению ограничений прежних реализаций голоса по IP. Как коммуникационный протокол, он создает основу для интеграции услуг передачи голоса и данных, а также новых мультимедийных приложений в единую инфраструктуру на базе IP.

Применение новых мультимедийных приложений размывает границы между голосовой связью и обменом данными — равно как и между фиксированной и подвижной связью. В частности, функции, отвечающие за службы присутствия, совместную работу и маршрутизацию вызова, описывают мультимедийную коммуникационную среду, которая будет совершенствоваться и на следующих стадиях развития UMTS. При этом базу составляет мультимедийная подсистема IP (IP Multimedia Subsystem, IMS), специфицированная и стандартизированная проектом партнерства по сотовым сетям третьего поколения (3rd Generation Partnership Project, 3GPP) в рамках UMTS. Тем самым повсеместно станет возможным использование SIP в качестве стандартного протокола сигнализации.

Тогда приложения можно будет интегрировать посредством таких служб, как XML, CCXML или VXML. Nortel, например, уже предприняла некоторые действия для интеграции CRM от Siebel в архитектуру SIP. Microsoft поддерживает SIP для своих приложений, а Sun Microsystems и Nortel предлагают соответствующие программные интерфейсы приложений (Application Programming Interface, API). Так создаются условия для появления новых многосторонних приложений (см. врезку «Многочисленные варианты приложений на базе SIP»).

Благодаря своей простой открытой архитектуре SIP способствует развитию конвергенции сетей, а разработчикам программного обеспечения становится значительно легче заниматься расширением своих продуктов за счет поддержки приложений IP-телефонии. Таким образом, рынок, до сих пор открытый исключительно для производителей телекоммуникационного оборудования, сетевых операторов и провайдеров, становится доступным и для других игроков.

Мартин Руофф — менеджер по развитию бизнеса компании Nortel