TDMoIP vs VoIP. Взаимодополняющие альтернативы


Передача традиционного голоса, видео и данных по IP/Ethernet/MPLS сетям стала привлекательной альтернативой традиционной, параллельной передаче голоса и данных. Это снижает операционные и капитальные издержки и, в то же время, упрощает управление и повышает производительность. Перечисленные преимущества становятся возможными за счет конвергенции двух важных типов трафика в одну инфраструктуру, а также сочетания простоты и эффективности IP маршрутизации и Ethernet коммутации.

Достоинства VoIP услуг, в сравнении с традиционными TDM решениями, заключаются в сжатии голосового трафика с высоким коэффициентом компрессии. Это позволяет сократить стоимость передачи голоса, а также оптимизировать сетевую инфраструктуру, что особенно важно в приложениях, где функциональность существующих АТС ограничивается возможностями коммутаторов.

В середине 90-х, когда была впервые применена технология Voice over Internet Protocol (VoIP), многие специалисты ожидали её быстрое и широкое распространение и интерес к ней как со стороны операторов связи, так и корпоративных заказчиков. Однако многочисленность стандартов и технологическая незрелость на фоне недавнего экономического спада заметно снизили скорость адаптации VoIP.

В настоящее время наблюдается постоянный рост VoIP, но темп его в ближайшей перспективе будет сдерживаться консерватизмом операторов связи и, применительно к корпоративным сетям, огромной базой установленных АТС. Это может продолжаться до тех пор, пока не изменится экономическая ситуация и не будут решены технологические вопросы, или не обесценится существующее оборудование.

Сложившаяся ситуация создает предпосылки для применения более реалистичного, эволюционного варианта миграции на IP решения, который будет сочетать высокое качество услуг и многофункциональность традиционной технологии с преимуществами современных технологий.

В данной статье сравниваются технологии Time Division Multiplexing over the Internet Protocol (TDMolP) и VoIP. Показано, как технология TDMolP позволяет более эффективно использовать пропускную способность (до 60% по сравнению с решениями VoIP) и как её способность прозрачно передавать протоколы сигнализации снимает необходимость кардинальной модернизации АТС.

TDMolP - это разработанная и запатентованная компанией RAD Data Communications транспортная технология, которая прозрачно и экономично передает потоки данных TDM по сети с коммутацией пакетов. TDMolP позволяет сервис-провайдерам мигрировать на сети нового поколения с сохранением набора предоставляемых услуг.

Корпоративным заказчикам она позволяет передавать голос, видео и данные по IP/Ethernet сетям, сокращая затраты на обслуживание сети. Операторам связи технология TDMolP позволяет предлагать на основе IP такие прибыльные услуги, как выделенные линии, подключение базовых станций и передача голоса и данных на большие расстояния с сохранением высокого качества. Это максимизирует доходы от IP, Ethernet или MPLS инфраструктуры за счет предоставления дополнительных сервисов.

Существует два варианта этой технологии. TDMolP Circuit Emulation (СЕ) - передача потоков Е1 и ЕЗ по IP/Ethernet/MPLS. Технология идеально подходит для приложений, когда необходимо минимальное время установления соединения, а также высокое качество голоса, видео и данных. TDMolP (СЕ) требует передачи по сети постоянного потока пакетов с высоким приоритетом и гарантированным QoS. TDMolP (СЕ) - наиболее подходящая технология в сетевых средах, где пропускная способность не является ограничивающим фактором (кам-пусные или городские сети MAN с Fast Ethernet/Gigabit Ethernet). Технология TDMolP поддерживает синхронизацию, что позволяет передавать синхронный TDM поток по асинхронным IP/Ethernet сетям.

Технология TDMolP (СЕ) состоит в разбиении потока данныхTDM на IP пакеты и добавлении IP заголовков. Пакеты затем передаются по IP/Ethernet/MPLS сети. В пункте назначения восстанавливается исходный поток за счет удаления IP заголовков, последовательного соединения пакетов и восстановления часов.

Технология TDMolP Compressed Voice (CV) оптимизирована для передачи сжатого голоса и факсов Group III. Это оптимальная технология в среде с ограниченной пропускной способностью. Она поддерживает такие функции, как сжатие голоса с сохранением высокого качества, определение голосовой активности и генерация фонового шума. Технологию TDMolP можно представить как прозрачный VoIP. Она имеет много сходных с VoIP характеристик, но прозрачно передает протоколы сигнализации, более эффективно использует пропускную способность и более толерантна к потере пакетов. Некоторые из перечисленных дополнительных преимуществ - результат уникального способа агрегации и мультиплексирования голоса и сигнализации в единой IP связке. В технологии VoIP каждый из этих каналов передается независимо. Более того, технология TDMolP применима в таких прило-женях, как беспроводные сети (802.11b wireless), кабельные модемы, xDSL, Power Line Communications или даже Pablic Internet.

TDMolP (CV) превращает стандартный PCM голос и сигнализацию в пакеты, которые посылаются на мультиплексирующее устройство TDMolP, агрегирующее эти пакеты во фрейм. Когда фрейм достигает своего максимального размера, или достигнут интервал пакетизации, добавляется TDMolP заголовок для завершения структуры фрейма TDMolP. Агрегация пакетов из многочисленных каналов в единый фрейм с конфигурируемым размером позволяет более эффективно использовать пропускную способность, чем в решениях VoIP. Технология TDMolP (CV) также более толе-рантна к потере пакетов. Каждый фрейм состоит из распределенного контента из многочисленных каналов, таким образом эффект на отдельный канал минимизирован. Пакеты затем передаются по IP/Ethernet/MPLS. В пункте назначения исходные голосовые каналы и сигнализация восстанавливаются.

Таблица 1

Сравнительные характеристики технологий

TDMolP vsVolP TDMolP (СЕ) TDMolP (CV) VoIP
Стандарты (G.711, G.729a, G.723.1) G.711 Все Все
Время установления соединения 3 мс 45 мс 45 мс
Пропускная способность - минимум для голосового канала 74 kbps 3,8 kbps 10,4 kbps
Прозрачная передача любого стандартного или фирменного протокола сигнализации Да Да Нет
Передача факсов Group III со скоростями от 4,8 до 14,4 Кбит/с >28,8 kbps Да Да
Сохранение инвестиций в установленые АТС при миграции на IP решения Да Да Нет
Поддержка функциональности всех существующих АТС Да Да Нет
Передача потоков Е1 и ЕЗ по IP/Ethernet/MPLS Да Нет Нет

Технология TDMolP обеспечивает миграцию имеющихся услуг на сети с коммутацией пакетов, полностью поддерживая установленное оборудование, такое как коммутаторы 4 и 5 классов, АТС, телефонные коммутаторы и TDM мультиплексоры. Таким образом, вся функциональность телефонной сети сохраняется.

Технология VoIP отличается от TDMolP тем, что должна распознавать все необходимые протоколы сигнализации и конвертировать их в свои собственные протоколы (в то время, как TDMolP прозрачно передает протоколы сигнализации по IP). В этом случае, сложность перехода с традиционной телефонии на VoIP обусловлена множеством типов вовлеченных в процесс систем сигнализации. Дополнительное ограничение накладывает то, что VoIP шлюзы обычно поддерживают только часть функциональности АТС.

Преимущество VoIP заключается в совместимости несходных голосовых протоколов сигнализации на разных концах IP сети, если они оба сконвертированы в общий VoIP протокол сигнализации, такой как Н.323.

В таблице 1 представлены сравнительные характеристики рассматриваемых технологий. Ключевые различия: все три технологии поддерживают голос и факс, но только TDMolP (CV) и VoIP сжимают голосовой трафик для более эффективного использования пропускной способности;
  • отрицательная особенность этого дополнительного процесса состоит в увеличенном времени установления соединения и потере способности передавать потоки Е1 и ЕЗ;
  • оба варианта TDMolP прозрачно передают протоколы сигнализации, что позволяет полностью сохранить функциональность установленных АТС при миграции на IP инфраструктуру.
TDMolP и VoIP различаются внутренней структурой фрейма. Фрейм VoIP использует 18-ти-байтный заголовок, который содержит специфические AAL2 и голосового типа заголовки. Для сравнения, фрейм TDMolP содержит 11-ти-байтные заголовки.

При эквивалентном сжатии G.723.1 6.4 kbps, полезная нагрузка составляет 24 байта и для VoIP, и для TDMolP. Результирующая разница едва ли значима при обсуждении единичных каналов. Но, если рассматривать связку каналов, VoIP становится все менее и менее эффективной в сравнении с TDMolP.

TDMolP до 60% более эффективно использует пропускную способность, чем эквивалентное решение VoIP Все три технологии поддерживают стандартный G.711 РСМ голос, но только TDMolP (CV) и VoIP обладают способностью сжатия голоса. TDMolP (CV) и VoIP также поддерживают функции определения голосовой активности (VAD), подавления пауз и генерации фонового шума (CNG), (табл. 2).



Рис. Пропускная способность технологий

Таблица 2

Характеристики голоса

Голос
TDMolP (СЕ)
TDMolP (CV)
VoIP
Сжатие с сохранении высокого качества голоса (G.729a, G.723.1)
Нет
Да
Да
С коротким временем установления соединения, без сжатия, при сохранении высокого качества голоса (G.711)
Да
Ограничено
Ограничено
Минимальное время ожидания (через два шлюза, без задержек в сети)
3
45
45
Минимальная необходимая пропускная способность для голосового канала
74 Кбит/с
3,8 Кбит/с
10,4 Кбит/с
Пропускная способность по требованию (BOD)
Ограничена
Да
Да
Определение голосовой активности (VAD) и генерация фонового шума(CNG)
Нет
Да
Да
Поддержка факса и модема
Да
Ограничено
Ограничено
Передача факсов Group III со скоростями от 4,8 до 14,4 Кбит/с
Прозрачно
Да
Да
Эхоподавление (G.168)
Ограничено
Да
Да
Прозрачная передача любого стандартного и фирменного протокола сигнализации
Да
Да
Нет
Сигнализация DTMF/MFR2/MFC
Ограничено
Да
Да
Требуется конверсия в комплексные протоколы сигнализации Н.323, SIP, Megaco и MGCP
Нет
Нет
Да
Новые голосовые услуги
Нет
Нет
Да
Сквозная передача сжатого голоса (Super tandem)
Нет
Да
Да


Для TDMolP (СЕ) требуется пропускная способность как минимум 74 Кбит/с на голосовой канал (рис.), зато время установления соединения, от 3 мс,- значительно меньше, чем у TDMolP (CV) и VoIP (мин. 45 мс). Такое малое время установления соединения не требует эхопо-давления и очень важно для чувствительных к задержкам приложений. Сигнализация DTMF/MFR/MFC и передача факсов поддерживаются всеми тремя технологиями, прозрачно в случае TDMolP (СЕ).

Миграция на IP решения - инсталляция и поддержка - существенно легче при развертывании TDMolP (СЕ и CV). Обе технологии прозрачно передают протоколы сигнализации CAS и CCS, включая ISDN, Q.Sig, DPNSS и SS7. В случае же VoIP очень важно учитывать, какие используются сигнальные протоколы, чтобы убедиться, что VoIP шлюз их поддерживает.

С технологией TDMolP сохраняется вся функциональность АТС, в то время как в случае VoIP эти характеристики ограничены возможностями VoIP шлюза. Однако новые голосовые услуги, которые не поддерживаются существующими АТС, возможны при использовании технологии VoIP, например, поддержка IP телефонов.

TDMolP (CV) имеет уникальную функцию "super tandem" - сквозная передача сжатого голоса. Она позволяет избежать повторного сжатия и распаковки голоса при передаче через несколько TDMolP шлюзов и, как следствие, ухудшения качества голоса или возникновения задержек. Высокое качество голоса сохраняется, даже когда потеря пакетов достигает 5%.

TDMolP (СЕ) наиболее подходящая технология для передачи различных протоколов видео и данных по IP. (табл. 3.)

Таблица 3

Протоколы видео и данных

Протоколы видео и данных
TDMolP (СЕ)
TDMolP (CV)
VoIP
HDLC/Frame Relay/X.25/CDMA/SS7
Да
Ограничено
Нет
Сжатие данных в канале HDLC
Нет
Да
Нет
Асинхронные/синхронные протоколы, выключая ATM, Н.320 Video, GSM, и т.д.
Да
Нет
Нет
Поддержка синхронизации через асинхронные IP/Ethernet
Да
Нет
Нет
Поддержка интеграции фреймированных и нефреймированных потоков Е1
Да
Нет
Нет
Прозрачная к payload
(включая фреймирование, протоколы, encryption)
Да
Нет
Нет


TDMolP (СЕ) характеризуется наиболее, a TDMolP (CV), - наименее жесткими требованиями к сети. Это означает, что TDMolP (СЕ) не следует применять на сети, которая не может обеспечить как минимум требуемую пропускную способность TDM + 15% и соответствующее QoS. Для трафика TDMolP легче выставить высокий приоритет, так как, помимо поддержки стандартного VLAN tagging и ToS/Diffserv приоритеза-ции пакетов, используется единыйUDP порт назначения для упрощения классификации трафика, проходящего через маршрутизаторы и коммутаторы, (табл. 4.)

Еще один важный аспект, особенно для корпоративных пользователей, применение VoIP или TDMolP через firewall, без снижения уровня безопасности. В этой ситуации, TDMolP имеет значительное преимущество перед VoIP. В случае TDMolP, каждая связка каналов использует только один IP адрес и один номер UDP порта. VoIP требует отдельный IP адрес для каждого IP телефона. Кроме того, в случае VoIP есть два варианта: либо множество UDP портов должны оставаться открытыми, что подвергает внутренние сети возможным атакам, либо должна поддерживаться функция Н.323/SIР для открытия портов динамически, что добавляет сложность и увеличивает время установления соединения. Все три технологии применимы в сетях с избыточной пропускной способностью, коротким временем установления соединения, QoS. Технология TDMolP (СЕ) уникальна тем, что передает Е1 или ЕЗ. Это очень важно в таких приложениях, как межстанционные соединения. Для надежности этого потока необходима и надежная инфраструктура. В TDMolP (CV) и VoIP не требуется поддержка сквозной синхронизации.

Технологии намного более терпимы к потере пакетов, фазовому дрожанию и времени установления соединения, а также подходят для сетей с ограниченной пропускной способностью, например DSL, беспроводные или спутниковые сети (табл. 5). В случае Public Internet, который не гарантирует QoS, TDMolP - лучшее решение из-за более эффективного использования пропускной способности и способа мультиплексирования многочисленных каналов и агрегирования их в большие IP пакеты.

Таблица 4

Сетевые требования

Сетевые требования
TDMolP (СЕ)
TDMolP (CV)
VoIP
Необходимая пропускная способность
В избытке
Небольшая
Средняя
QoS: чувствительность к времени ожидания
Обычно высокая
Обычно низкая
Обычно низкая
QoS: чувствительность к потере пакетов
Высокая
Низкая
Низкая
QoS: требуется приоритизация
Да
Да
Да
Минимальное PPS, необходимое для 60 каналов
364
33.3
1000
Многие UDP порты должны оставаться открытыми
Нет
Нет
Да
IP адреса
Единые IP адреса для многочис­ленных Е1
Единые IP адреса для многочис­ленных Е1
IP адреса на каждый IP телефон


Применительно к капитальным и операционным издержкам, обе технологии, VoIP и TDMolP, снижают расходы благодаря переходу на более эффективное IP и Ethernet оборудование (табл. 6). TDMolP (CV) и VoIP дополнительно сокращают расходы на передачу трафика и обеспечивают максимально эффективное использование пропускной способности имеющейся инфраструктуры. Это достигается за счет алгоритмов компрессии с сохранением высокого качества голоса и механизма определения голосовой активности. TDMolP снижает капитальные издержки, полностью сохраняя функциональность установленных АТС и снимая необходимость переподготовки персонала для работы с новой телефонной системой. TDMolP сокращает эксплуатационные расходы. Гораздо легче установить и поддерживать простое транспортное решение, чем достаточно сложную систему VoIP.

Таблица 5

Целевые рынки

Сфера применения
TDMolP (СЕ)
TDMolP (CV)
VoIP
Корпоративные сети
Да
Да
Да
Metro Ethernet
Да
Да
Да
Предприятия/Utelco Ethernet/Оптические сети
Да
Да
Да
DSL
В зависимости от пропускной способности
Да
Да
Кабель
Гибридные (HFC) сети, использующие Docsis 1.1 модемы
Да
Да
Да
Гибридные (поддерживающие Fast или, как минимум, FDX Ethernet)
Да
Да
Да
Большие расстояния/международные сети (WAN)
В зависимости от пропускной способности
Да
Да
Беспроводные сети
(точка - точка/ точка - многоточка)
В зависимости от пропускной способности
Да
Да
Спутниковые
В зависимости от пропускной способности
Да
Да
Public Internet
с минимальной пропускной способностью и терпимостью к потере пакетов
Нет
В зависимости от пропускной способности
В зависимости от пропускной способности


TDMolP можно охарактеризовать как менее радикальную, эволюционную альтернативу VoIP. Технология позволяет адаптировать уже имеющееся оборудование к сетям нового поколения, сохраняя при этом высокое качество голоса, присущее традиционным телефонным сетям.

TDMolP и VoIP - взаимодополняющие технологии. VoIP - приоритетное решение для приложений, когда требуется функциональность, не поддерживаемая уже установленными АТС.

TDMolP - приоритетное решение для заказчиков, которые хотели бы сократить расходы за счет передачи всего трафика по единой IP, Ethernet или MPLS сети, сохраняя при этом весь спектр предоставляемых услуг. TDMolP позволяет более эффективно использовать пропускную способность (до 60% по сравнению с решениями VoIP), а способность прозрачно передавать протоколы сигнализации снимает необходимость кардинальной модернизации АТС.

Таблица 6

Возврат инвестиций

Возврат инвестиций
TDMolP (СЕ)
TDMolP (CV)
VoIP
Миграция на IP-защита инвестиций в установленные АТС
Да
Да
Ограничено
Поддержка функциональности АТС, не требуется переподготовки персонала
Да
Да
Нет
Сокращение операционных издержек, легкость установки и поддержки
Да
Да
Нет
Низкие капитальные издержки
Да
Да
Ограничено
Снижение стоимости сети за счет более эффективного IP и Ethernet оборудования
Да
Да
Да
Компрессия голоса и определение голосовой активности (VAD) снижает стоимость передачи трафика за счет более эффективного использования пропускной способности
Нет
Да
Да
Защите инвестиций в TDM оборудование
Да
Нет
Нет


Последнее с форума
Ответов: [4]
04.24.17 16:39 / umka911
Последний ответ:
04.26.17 10:08 / umka911
Ответов: [0]
04.18.17 06:44 / Wladivan
Последний ответ:
04.18.17 06:44 / Wladivan
Ответов: [1]
03.15.17 02:33 / Vinogradov_AS
Последний ответ:
03.15.17 11:14 / Krutikov
Ответов: [2]
02.22.17 04:49 / NetEye
Последний ответ:
03.02.17 10:15 / NetEye
Ответов: [3]
02.10.17 08:37 / Andrei
Последний ответ:
02.13.17 10:32 / evgeny62
Ответов: [3]
01.13.17 06:04 / pavelt
Последний ответ:
01.13.17 14:05 / Krutikov
Нужна дополнительная информация? Задайте вопрос специалисту!
Имя:*
E-mail:*
Телефон:
Вопрос:*

Обновить картинку

Введите код с картинки (4 цифры):*