ISDN. Цифровая телефония XX века
Когда мы говорим «цифровая телефония», то первым делом на ум приходит протокол SIP. Олды, вздрогнув, вспомнят про H.323 и танцы с бубном при его настройке на АТС абонента. И мало кто знает, что цифровая голосовая связь это не всегда VoIP. Далеко не всегда.
Скажу более, идея передачи голоса абонента телефонной сети в цифре и цифровой же обработки информации сетью была высказана еще в далёком 1959 году, а к середине 1970-х годов заработали первые мощные цифровые телефонные коммутаторы. Так, шаг за шагом рождалась легендарная технология ISDN, чей расцвет пришёлся на 80–90-е годы (а у нас в 90-е и начало 2000-х). Её стандарты по сей день являются эталонными в цифровой телефонии. И вы ещё неоднократно встретите приветы из той эпохи, настраивая карточки Digium или номерной план очередного Зойпера.
Как всё начиналось
Нужда в цифре появилась не на пустом месте. Аналоговая телефония не могла должным образом обеспечить ни приемлемое качество передачи голоса на большие расстояния, ни достаточно быструю и точную коммутацию каналов связи при лавинообразном росте числа подключённых абонентов. Телефонная сеть — это по сути обеспечение возможности соединить каналом передачи голоса двух любых человек — абонентов этой сети. Первое решение — очевидное и невозможное — соединить всех со всеми телефонными проводами. Второе — поняв, что абоненты в основном молчат, — отделить каналы от абонентов (рассчитав необходимое число каналов) и подключать их по мере надобности. «Барышня, дайте Смольный!» — это как раз про это.
Когда барышень, вручную подключающих телефонные шнуры, стало не хватать, то их быстро заменили электромеханическими устройствами. Однако это отнюдь не могло решить проблем телефонной сети. Потому что устройства эти продолжали всего лишь давать «длинный провод» от абонента к абоненту со всеми вытекающими последствиями. С появлением первых ЭВМ довольно быстро стало понятно, что отличить 1 от 0 гораздо, гораздо проще, нежели разобрать шёпот абонента Alice среди хрипов умирающих конденсаторов. И заменить покрытые окислами лапки реле управляющими командами, летящими на субсветовой скорости — тоже передовая идея.
Уже в начале 1960 годов в США для передачи цифровых данных между АТС стали применяться
линии T1. А к 1970 году их использование стало там повсеместным. Линия Т1 состояла из 24 каналов по 64 кбит/с, мультиплексируемых для передачи речи и данных. Кстати, и до сих пор кое где подключают выделенные линии T1 к примеру всего за $600 в месяц.
В январе 1976 года в Чикаго компанией Western Electric был продемонстрирован первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4ESS. Его разработка началась в 1970 году в Лабораториях Белла, а последняя инсталляция случилась в 1999 году силами компании AT&T, преемницы Bell. На фотографии ниже инженер Билл Холланд тестирует отдельную секцию суперкоммутатора 4ESS:
ISDN расшифровывается как «цифровая сеть интегрированных служб» и первым делом как раз произошла интеграция передачи голоса и коммутации каналов этой самой передачи.
1980 году появился стандарт G.705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I, весьма противоречивой и приведшей, к примеру к различиям в реализации на практике (о чём чуть ниже). В 1988 году рекомендации серии I были пересмотрены и приобрели более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились.
Рядовым пользователям сети ISDN она открывается своими интерфейсами передачи данных: BRI и PRI. Эти аббревиатуры знакомы уже многим. Интерфейс BRI подразумевает интегрированную линию, в которую входит канал передачи пакетизированных данных (D-канал) для управления соединением и два канала по 64 кбит/с для собственно, данных, например, закодированного звука. И кодек тот был придуман в 1988 году и звался G.711 (в двух модификациях — A-law и U-law). Интерфейс PRI помимо бессменного D-канала поддерживает 30 («европейский стандарт» E1) или 23 («японский/американский стандарт» T1) B-каналов. Таким образом, например, линия E1 это уже весомые 1,875 Мбит в секунду. На дворе был 1990 год.
Умное железо
Не забываем, что сеть ISDN — это про данные вообще, а не только про телефонию. Что закодировали, то и передают. Например, видео (1992 год, аппарат AT&T):
А вот, например, довольно современный видеотелефон Siemens T-View 100 ISDN, подключаемый к АТС Siemens HiPath 11xx:
Глобальные протоколы WAN X.25 и FrameRelay тоже имеют отношение к ISDN и могут обеспечивать связь между оборудованием ISDN.
Но нас в первую очередь интересует телефония. Сколько раз мне приходилось слышать, что после перехода на SIP качество телефонной связи «с городом» в какой-либо конторе ухудшилось. Для меня это верный признак того что там от провайдера подходил поток PRI по отдельной линии, и стоит там АТС типа Samsung OfficeServ 100:
или даже Panasonic TDA 200:
И я их прекрасно понимаю. Сеть ISDN — это сеть с коммутацией каналов. Поэтому, если канал занят телефонией, то под голосовой трафик гарантированно отдан весь канал и ни байтом меньше. Конечно, и в IP сети можно настроить приоритезацию и QoS, но можно ведь и не настроить…
Именно в корпоративном сегменте ISDN телефония получила самое широкое распространение, и даже по сей день большинство из вас время от времени пользуется устройствами, работающими по одному из протоколов ISDN. Я в первую очередь говорю о проприетарных реализациях BRI и «системных телефонах» офисных АТС. Это которые обычно стоят на ресепшне, такие «с лампочками», и с которых можно не только звонить, но и программировать АТС. Это счастье как раз и обеспечивается тем, что связь с АТС осуществляется по полноценному цифровому протоколу. Вот типичный представитель, Panasonic KX-T7630:
Лампочки BLF, такие удобные, уже перекочевали в новые SIP-телефоны.
Питание этих аппаратов идёт по тем же двум (!) проводам, что и передача голоса и данных. При очень большом желании к подобному аппарату можно пристыковать USB модуль, а к нему — ваш ноутбук, например, подключившись тем самым ноутом к АТС. На расстоянии 200 метров от неё, например.
Также на основе плат с интерфейсами BRI можно развернуть наиболее качественный из доступных по цене тип микросотовой DECT связи на 100 человек и покрыв площадь целого учреждения. На уже приведённой ранее фотографии Panasonic KX-TDA200 есть и эти платы.
К ним подключаются такие вот «базы»:
… через которые к АТС внезапно можно подключить даже некоторые модели бытовых DECT трубок.
Немного о телефонных номерах
ISDN — это всё-таки сеть, а поэтому в ней возможна передача информации об абоненте и сквозная нумерация. Технология ISDN разрабатывалась как основа всемирной телекоммуникационной сети, позволяющей связывать как телефонных абонентов, так и абонентов других глобальных сетей — компьютерных, телексных и пр. Поэтому при разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было:
- сделать эту схему достаточно емкой для всемирной адресации
- сделать её совместимой со схемами адресации других сетей, чтобы их абоненты в случае соединения своих сетей через сеть ISDN могли бы пользоваться привычными форматами адресов
Разработчики технологии ISDN (например, в отличии от разработчиков стека TCP/IP) решили добиться использования в адресе ISDN адресов объединяемых сетей.
Основное назначение ISDN — это передача телефонного трафика. Поэтому за основу адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров, описанный в стандарте ITU-T E.163. Однако этот формат был расширен для поддержки большего числа абонентов и для использования в нем адреса других сетей, например Х.25. Стандарт адресации в сетях ISDN получил номер E.164. Знакомые символы, верно? Их вы можете увидеть, настраивая диалплан практически любого SIP телефона или софта.
Формат Е.163 предусматривает до 12 десятичных цифр в номере, а формат адреса ISDN в стандарте Е.164 расширен до 55 десятичных цифр. Это позволяет включить в набираемый номер «донабор» местного абонента (пресловутый «добавочный 123») или вызове абонентов из сети, не относящейся к ISDN (я про ту же X.25) при помощи системы префиксов, описываемой стандартом ISO 7498.
Короче говоря, когда настраиваешь АТС-ку с E1/PRI самая большая возня именно с настройкой диалпланов. И это неспроста: после того, как всё правильно настроено, можно звонить откуда угодно куда угодно, и к тому же научить АТС переключать вызовы как по донабору звонящего абонента, так и в зависимости от прилетающей информации об этом самом абоненте. То есть в 1995 году Alice, заключив, например, контракт с Bob, могла уже звонить ему «напрямую» минуя ресепшн или голосовые меню. Просто набрав номер офиса Боба, даже без донаборов. Кто сказал CRM?
Большое плавание
Помимо обслуживание абонентов ISDN, разумеется, в полной мере обеспечивает коммутацию в глобальных масштабах — для того и создавалась. В телефонных стойках местечковых и не очень провайдеров надолго расположилось оборудование операторского класса, например блок коммутации МР-256 АТС МТА М-200:
Эта железяка обеспечивает коммутацию 256 подключений Е1, в каждом из которых, напомню, 30 каналов. Хороший такой крупный опорно-транзитный узел можно из таких собрать.
С появлением стека TCP/IP и сетей на его основе появилась возможность «разрывать» линию передачи данных, обеспечивая прохождение трафика E1 через сети с пакетной коммутацией. Называется это интересное дело «pseudowire» и позволяет передавать PRI, например, даже через публичный (вплоть до мобильного) интернет по VPN туннелям. Ощущения, правда, странные. Обычно Е1 не любит такого насилия по отношению к себе и через некоторое время падает, до последнего сохраняя отменное качество передачи голоса.
С течением времени всё чаще проявляются именно минусы E1/PRI как то: дороговизна в обслуживании, низкая скорость передачи данных, сложности с масштабированием и отсутствие возможности добавлять поддержку новых услуг в протоколы. То ли дело новый SIP. Пропал пакет, да и пёс с ним — UDP же, у меня джиттер ого-го какой — Элис дозвонится до Боба вовремя*. Так что в дальнейшем цифровая телефония ХХ века останется лишь в заповедных углах транзитных узлов и многочисленных «пасхалках» внутри новых услуг связи.
Наши виртуалки можно использовать для разработки веб-сайтов.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!
