Publikování nebo šíření obsahu serveru bez předchozího písemného souhlasu je zakázáno!
Pro odfiltrování reklamních bannerů, použijte například "ABP".
Pro vyhledání použijte "Ctr F".
   
 
  IP telefonie-vyvoj

VÝVOJ IP TELEFONIE
Internetová telefonie - informace od odborníků

INTERNETOVÁ TELEFONIE
 

Co je VOIP?
Dříve světy - svět spojů a svět PC, žily svým vlastním životem, a hlavně si budovaly své vlastní přenosové sítě, lišící se jak technickými principy svého fungování, tak i celkovou filosofií. Svět spojů pokračoval v budování sítí, vycházejících z koncepce veřejné telefonní sítě - tedy sítí fungujících na principu přepojování okruhů, schopných garantovat kvalitu služeb, se značnou inteligencí v síti a minimální inteligencí na jejích okrajích. Naproti tomu ve světě počítačů se vývoj ubíral především cestou budování "hloupých sítí, s chytrými uzly na okrajích", sítí fungujících na paketovém principu, bez jakékoli garance kvality přenosových služeb, zato ale s výrazně výhodnějšími ekonomickými ukazateli. Snad největším příkladem takovéto sítě je právě dnešní Internet. Přitom již v době vzniku jeho technického řešení, tedy v době formování protokolů TCP/IP, byl velký důraz položen na možnost provozovat základní přenosový protokol IP (Internet Protocol) skutečně "kdekoli", nad jakoukoli fyzickou přenosovou technologií.Dnes jsou sklízeny opravdu šťavnaté plody tohoto snažení - dnešní Internet, fungující nad protokolem IP, skutečně může být provozován všude, v jakékoli počítačové síti, po prakticky libovolných spojích a přenosových cestách.

Prvotní motivace, kvůli které Internet vzniknul, přitom nijak nesouvisela
s tím, co nabízel a stále nabízí svět spojů. Tedy s hlasovými přenosy a přenosy obrazu, které musí probíhat v reálném čase. Tvůrcům Internetu šlo především o typické "datové" aplikace, tedy o možnost přenosu souborů, elektronické pošty, o možnost tzv. vzdáleného přihlašování apod., které na nějaké menší časové zpoždění nejsou citlivé, zatímco na živé přenosy zvuku a obrazu tehdy nikdo nemyslel (a také proto nikdo nic neudělal). Kvůli tomu se pak dlouhou dobu předpokládalo, že vzhledem ke způsobu fungování Internetu nebudou hlasové přenosy po této celosvětové síti sítí vůbec možné, alespoň ne v takové kvalitě, která by umožnila jejich praktické používání. Časem ale i toto dogma padlo a objevily se první technologie umožňující přenos živého lidského hlasu po Internetu, který k něčemu takovému nebyl vůbec určen.  Zajímavý byl i další vývoj těchto technologií - ty se s postupem času nejen zdokonalily,
ale také osamostatnily, v tom smyslu že je možné je nasadit všude tam, kde je provozován protokol IP, což zdaleka není jenom Internet. Obecně se tyto technologie, resp. řešení které z nich vychází, označují výmluvně jako VOIP (Voice Over IP). Lze je nasadit například i v privátních datových sítích na bázi protokolů TCP/IP, které si budují nejrůznější subjekty pro své vlastní potřeby.


Úvod

Vzájemně alternativní služby klasických telekomunikačních perátorů.
 

Ve výčtu možností volby, které mají uživatelé telekomunikačních služeb k dispozici, není samozřejmě moné zapomínat ani na "vnitřní" liberalizaci telekomunikačního trhu, a na existenci konkurence na tomto trhu.

Tam, kde je trh skutečně liberalizován, může vedle sebe existovat více operátorů, kteří poskytují stejnou "základní" službu klasické telefonie, přičemž uživatel si obvykle může vybírat mezi nimi "na větší vzdálenosti" - může se rozhodnout, komu svěří svůj dálkový hovor (zatímco v oblasti místních hovorů je takováto volba většinou předurčena druhem místní přípojky).  I tam, kde telekomunikační trh liberalizován ještě není, však mohou existovat určité možnosti volby - například mezi klasickou "pozemní" telefonii, a telefonií mobilní, například v rámci systému GSM.
Tato situace nastává i u nás, kde provozování "pozemní" telefonie stále není liberalizováno,
ale v oblasti mobilních telekomunikací už existuje konkurence, která dokázala ceny za hovory přes mobilní telefony výrazně snížit. Dnes je u nás v mnoha případech výhodnější telefonovat
meziměstsky či mezistátně právě přes mobilní telefony.

Příslušnou volbu mezi těmi možnostmi, které pro něj připadají v úvahu, si samozřejmě každý uživatel může zajistit sám, a sám tak optimalizovat své telefonní účty. Může ale tuto funkci svěřit i automaticky fungujícím zařízením, která pak sama zajišťují tzv. Least Cost Routing
(LCR, doslova: směrování podle nejmenších nákladů).
Takováto optimalizující zařízení mohou mít mnoho různých provedení
- mohou to být zcela samostatná zařízení, nebo mohou být zaintegrována v zařízeních "počítačového typu" (např. v inteligentních směrovačích či přímo celých telefonních serverech), ale stejně tak mohou být zaintegrována do zařízení "telefonního typu"
(do telefonních ústředen, zejména pobočkových).

Úvod

CTI - integrace počítačů a telefonů

Vzájemné prorůstání počítačů a klasické telefonie zdaleka není výhradní záležitostí internetové telefonie, či technologií VOIP obecně. Již poměrně dlouhou dobu dochází ke spolupráci počítačů a klasického telefonování pod praporem CTI (Computer Telephony Integration). Je ale dobré si zdůraznit,
že zde jde pouze o "koncové zpracování" telefonního hovoru pomocí počítačů, v širokém spektru možných kombinací. Například od používání "počítačových" záznamníků, přes počítačem řízené konverzační systémy,
až třeba po inteligentní směrování hovorů podle nejrůznějších kritérií a centra obsluhy volání. Podstatné ale je, že veškerá takováto integrace nijak nemění to, co je podstatné pro svět spojů - tedy faktické vedení telefonních hovorů skrz telefonní síť. To zůstává nadále v kompetenci světa spojů a hlavně v dosahu jeho tarifní politiky, a zejména pak zdrojů příjmu.

Integrace počítačů a telefonů začíná výrazněji "lézt do zelí" světu spojů až v okamžiku, kdy existují alternativní možnosti vedení telefonních hovorů, ať již díky existenci vzájemně alternativních telefonních operátorů nabízejících dálkové hovory, nebo díky možnosti směrovat některé telefonní hovory přes vlastní datovou síť. Pak je totiž rozhodnutí o volbě operátora plně na uživateli, který může brát v úvahu nejrůznější kritéria, samozřejmě včetně cenových.

Kam to všechno spěje?

Zajímavou otázkou jistě je, kam veškeré dění kolem možnosti přenosu živého hlasu po datových sítích a kolem možnosti volit způsob vedení telefonních hovorů spěje. V krátkodobém výhledu by asi bylo možné konstatovat, že cílem nejširší uživatelské veřejnosti je optimalizovat výdaje na telekomunikační poplatky, neboli ušetřit na nich. Vzhledem k tomu, jak velké tyto poplatky dnes obvykle jsou, to je opravdu silná motivace, a to samozřejmě i pro druhou stranu, pro poskytovatele klasických telefonních služeb. Pokud tito poskytovatelé začnou čím dál tím více přicházet o své příjmy, nutně je to donutí k reakci. Někteří možná zkrachují, ale většina se jich nejspíše přizpůsobí. Tlak na jejich efektivnější chování přichází již dnes, v souvislosti s liberalizací telekomunikační

 

ho trhu. Ale toto je pouze tlak "zevnitř", který příliš nemění základní principy dosavadního fungování světa spojů - nemění kvalitu, ale pouze kvantitu (díky konkurenci snižuje ceny, ale příliš nemění způsob fungování, zejména pokud jde o charakter sítí, které si k poskytování svých slueb svět spojů buduje, a v důsledku toho nemění ani povahu poskytovaných služeb). 


Větší vliv na chování a fungování subjektů ze světa spojů zřejmě bude mít až "vnější" konkurence, přicházející ze světa počítačů a využívající technologií VOIP a svých datových sítí (včetně Internetu). Je dosti pravděpodobné, že časem skutečně dojde k tomu, co se jako červená nit táhne celou historií vzájemné koexistence světa počítačů a světa spojů: k tzv. konvergenci, neboli ke sjednocení infrastruktury,
pomocí které oba světy poskytují své služby. Jestliže se ale dříve očekávalo, že k této konvergenci dojde jednostranným přizpůsobení se světa počítačů, dnes to vypadá spíše na opačný směr, tedy že budoucí jednotné sítě budou mít mnohem blíže k sítím typickým pro dnešní svět počítačů (a k jeho Internetu). Rozhodně to ale neznamená, že svět počítačů "porazí" svět spojů a sám se nebude muset nijak přizpůsobovat, to určitě ne. Ani dnešní Internet, coby největší trumf světa počítačů, není schopen plnohodnotně zastoupit dnešní svět spojů a převzít na svá bedra jeho služby. I on se bude muset vyvíjet, měnit a přizpůsobovat, a bude zajímavé sledovat, zda a jak snadno toho bude schopen.

V každém případě ale samotný princip konvergence se zdát být neodvratný: vývoj skutečně spěje k tomu, aby lidé používali jedinou přenosovou infrastrukturu pro uspokojení všech svých přenosových potřeb, bez ohledu na to, jaký je význam a smysl toho co se fakticky přenáší. Zřejmě to bude taková společná infrastruktura,

 

která bude spíše jednoduchá, přímočará a rychlá, zatímco veškerá "inteligence" potřebná pro její efektivní využití se zřejmě soustředí spíše do koncových bodů této sítě, neboli do připojených uzlů, resp. koncových zařízení. Tato koncová zařízení, která nejspíše budou mít blíže k chytrým počítačům než ke hloupým telefonům, pak budou moci nabídnout dnes ještě netušené možnosti a komfort, a celou oblast mezilidské komunikace posunout do zcela nových dimenzí. Právě toto celkové zkvalitnění a zdokonalení možností komunikace, pak je dlouhodobým cílem technologií VOIP a všech forem "datové telefonie".

Pokud jde o kvantitativní zhodnocení "datové telefonie", to je samozřejmě velmi obtížné, a lze jej učinit pouze jako předpověď - známá studie renomované firmy Phillips Tarifica předpovídá, že v roce 2003 bude na IP telefonii připadat 43% všech telefonických hovorů po celém světě.
A to už je skutečně významný podíl.


Úvod

 

Jak funguje digitální přenos hlasu
 

Veřejná telefonní síť začínala jako čistě analogová. To znamenalo, že účastnické telefonní přístroje byly analogové, ústředny byly analogové, a také veškeré přenosy se odehrávaly v analogové formě. Mezi každým účastnickým telefonním přístrojem a nejbližší ústřednou vždy vedl samostatný drát, takže tento úsek měl příslušný hovor jen a jen pro sebe. Zato mezi ústřednami musely být používány sdílené spoje, po kterých se přenášelo více hovorů najednou. Dělo se tak pomocí tzv. frekvenčního multiplexu, kdy se obrazně řečeno jednotlivé hovory "poskládaly na sebe", s pomocí vhodného frekvenčního posunutí. Přitom samozřejmě platilo, že čím užší frekvenční pásmo bude ten který hovor zabírat, tím více jednotlivých hovorů se podaří takovýmto způsobem "naskládat" do jednoho "tlustšího" spoje vedoucího mezi ústřednami. 

 

Představa frekvenčního multiplexu

Představa umělého frekvenčního omezení u běžné analogové telefonní přípojky (tzv. vanová křivka)



S postupem času začaly i veřejné telefonní sítě přecházet na digitální způsob fungování, a to směrem od středu postupně ke kraji. Jako první totiž začaly přecházet na digitální způsob fungování telefonní ústředny a spoje mezi nimi, zatímco koncové účastnické přípojky a telefonní přístroje na jejich koncích fungovaly ještě analogově.

Dnešní modemy dosahující rychlosti 33,6 jdou doslova "nadoraz", a kromě toho využívají i některé "boční" frekvence (nad 3400 Hz a pod 300 Hz), které nejsou umělým omezením dokonale eliminovány. Modemy pro 56 kbps pak fungují jen "proti" digitálním ústřednám, u kterých je možné umělé omezení šířky přenášeného frekvenčního pásmo efektivně vypnout. Teprve v další fázi došlo k "prodloužení digitalizace" až ke koncovým účastníkům, čímž vznikla síť ISDN.

 

 

  
Způsob digitalizace - PCM nebo něco lepšího? 
 

Způsob, jakým byl v ranných dobách digitalizace telefonní sítě vyřešen přechod analogového telefonního signálu na digitální, byl zvolen s ohledem na zmíněnou šířku frekvenčního pásma 3,1 kHz (která byla z technických důvodů poněkud rozšířena, na 4 kHz), a také s ohledem na maximální jednoduchost a nenáročnost. Celý postup digitalizace analogového signálu (telefonního hovoru) ilustruje obrázek 1: analogový signál je nejprve "vyvzorkován" (jsou sejmuty vzorky jeho momentální hodnoty), a tyto vzorky jsou "změřeny" (jejich amplituda je vyjádřena jako binární číslo). Vzhledem k výsledkům z oboru teorie informace přitom vyplývá, že analogový signál by měl být snímán dvakrát během každé své periody, aby jej bylo možné později optimálně rekonstruovat. Při zvoleném frekvenčním rozsahu 4000 Hz (4 kHz), který vznikl rozšířením a zaokrouhlením původních 3,1 kHz, to vychází na potřebu nasnímat 8000 vzorků každou sekundu (resp. jeden vzorek každých 125 mikrosekund). Hodnota každého vzorku (konkrétně jeho amplituda) je pak vyjádřena jako binární číslo v rozsahu tolika bitů, kolik jich je k tomuto účelu vyhrazeno - což je nejčastěji 8 bitů. Prostým vynásobením počtu vzorků za sekundu (8000) a počtu bitů (8) pak vychází potřebná přenosová rychlost, nutná pro přenos takto digitalizovaného lidského hlasu, a to 64 kbps. Právě tato přenosová rychlost 64 kbps je pak vyhrazena pro jeden hlasový kanál i v rámci dnešní digitální telefonie.

Představa digitalizace pomocí techniky PCM

Výše popsaný způsob digitalizace analogového signály odpovídá technice tzv. pulzně kódované modulace (PCM, Pulse Code Modulation). Je principiálně jednoduchý, ale značně nehospodárný, protože se nesnaží jakkoli šetřit přenosovou kapacitu. Dnes existuje celá řada jiných způsobů digitalizace hlasu, které se chovají úsporněji a produkují menší objemy digitálních dat, resp. dokáží vystačit s menší přenosovou rychlostí. Například techniky, používané ve světě mobilních telefonů GSM, vystačí s přenosovou rychlostí cca 12 až 13 kbps, a techniky používané pro potřeby IP telefonie dokonce vystačí i s rychlostmi těsně pod 10 kilobitů za sekundu. Faktem je, že extrémní snahy o zmenšení potřebné přenosové rychlosti mohou vést k určitému zhoršení kvality přenášeného lidského hlasu (hlavně pod hranicí 10 kbps), ale na druhé straně nesnažit se o vůbec žádnou úsporu je doslova plýtváním.

Ve světě spojů se různé "šetřící" techniky používají až u dálkových spojů, kde jsou telekomunikační
společnosti nuceny již dnes optimalizovat svoje náklady. Na okrajích své sítě však používají jen nejjednodušší možné metody digitalizace, jako výše popsanou techniku PCM - což ostatně souvisí i s celkovou koncepcí "chytré sítě a hloupých koncových zařízení", zmiňovanou v úvodním článku této série.

Naproti tomu výhodou IP telefonie (a tudíž i internetové telefonie, jako její podmnožiny) je předpoklad o použití chytrých koncových zařízení, která mohou provádět velmi účinnou kompresi a používat i jiné techniky, a tím srazit potřebu přenosové kapacity na dosti nízkou hodnotu.

  Právě toto je důvod, proč lidé od spojů měli tak eminentní zájem na tom, aby třeba i uměle zúžili rozsah frekvencí (frekvenční pásmo), ve kterých se bude běžný telefonní hovor odehrávat. Experimentálně si zjistili, že pro dostatečnou srozumitelnost hovoru postačí přenášet jen frekvence od cca 300 Hz do cca 3400Hz, neboli ve frekvenčním pásmu šířky 3100Hz, alias 3,1 kHz. Jak řekli, tak také učinili - na jednotlivé účastnické přípojky, vedoucí od telefonních přístrojů koncových účastníků k nejbližším ústřednám, instalovali umělé omezení, propouštějící právě oněch 3,1 kHz. Dodnes toto opatření zásadním způsobem ovlivňuje přenosovou rychlost, dosažitelnou sebelepším modemem na takovéto analogové přípojce - existuje dokonce teoretický výsledek (od Clauda Shannona, zakladatele teorie informace), který říká že žádný modem nemůže na takovémto přenosovém médiu dosáhnout vyšší rychlosti než cca 30 kilobitů za sekundu1.které si budují nejrůznější subjekty pro své vlastní potřeby. 

Úvod

Způsob přenosu - přepojování okruhů, nebo přepojování paketů?

Způsob digitalizace původně analogového signálu výrazně ovlivňuje i požadavky, které jsou posléze kladeny na přenos zdigitalizovaného hlasu. V případě že není použita žádná komprese, resp. žádná "šetřící" technika, jako například v případě PCM, jsou požadavky na kapacitu přenosové cesty rovnoměrné - ať už je původní zvukový signál jakýkoli, ať na sebe obě mluvící strany křičí nebo naopak významně mlčí, technika PCM pravidelně produkuje přesně stejné objemy dat. Právě toto je ostatně hlavní důvod, proč i digitální sítě ze světa spojů typicky pracují na principu přepojování okruhů - protože jen tento princip, na rozdíl od své alternativy (kterou je přepojování paketů) dokáže potřebnou přenosovou kapacitu garantovat, vždy ve stejné velikosti.

Pokud se ale použije nějaká "šetřící" technika, výsledkem budou nerovnoměrnosti
v objemu generovaných dat. Jen pro představu, pokud by byla použita nějaká technika komprese, její účinnost by se měnila v závislosti na průběhu hovoru, a podle toho by se měnil i objem dat, které by s pomocí této techniky byly generovány za časovou jednotku. Pokud by i v tomto případě byla použita přenosová síť fungující na principu přepojování okruhů, neboli síť která pevně přidělí oběma komunikujícím stranám určitou konkrétní přenosovou kapacitu (která se nedá dynamicky měnit), pak by veškerý efekt komprese a úspor přicházel vniveč - přenosová cesta by totiž musela být dimenzována podle nejhoršího případu, a v okamžicích kdy by díky kompresi docházelo ke generování menších objemů dat, by vlastně odpovídající část vyhrazené přenosové kapacity zůstávala nevyužita - s tím, že vzhledem k celkové povaze mechanismu přepojování okruhů tuto nevyužitou kapacitu není možné "přepustit" někomu jinému, kdo by ji třeba velmi naléhavě potřeboval. I toto je ostatně důvod, proč digitální telefonní síť nepoužívá žádnou kompresi či jinou "šetřící" techniku (kromě dálkových spojů s omezenou a drahou kapacitou, kde se vše řeší ještě trochu jinak).

Pokud by měla být využit "šetřící" efekt nejrůznějších technik, které při digitalizaci produkují nerovnoměrné objemy dat, pak příslušný přenos již nemůže být prováděn po síti fungující na principu přepojování okruhů (anglicky: circuit switching), kdy jsou data přenášena jako souvislý datový proud. Pro správné pochopení podstaty problému je dobré si představit přenosovou cestu fungující na zmíněném principu jako rouru která má všude stejný průměr, a data do ní z jedné strany vstupují, a z druhé zase ve stejném pořadí vystupují. Takováto data se přitom chovají jako "proud" (anglicky: stream), a nemusí být vůbec nijak členěna - mohou do pomyslné roury vstupovat doslova jako "štrůdl bitů či bajtů", který na druhé straně zase stejným způsobem vystupuje. Stejně tak nemusí být takováto data povahy proudu nijak specificky identifikována - jejich příjemcem je vždy ten, kdo "sedí" na druhém konci pomyslné roury.

Představa mechanismu přepojování okruhů

K tomu, aby bylo možné lépe hospodařit s dostupnou přenosovou kapacitou, konkrétně aby bylo možné dynamicky přepouštět momentálně nevyužitou přenosovou kapacitu někomu jinému, kdo ji právě potřebuje, je nutné změnit celkový koncept přenosu. Místo představy o pomyslných rourách s pevně danou přenosovou kapacitou, které jsou individuálně vyhrazeny každé komunikující dvojici k jejímu výhradnímu použití (resp. samostatně každému jednotlivému hovoru) je nutné přejít k představě jediné "tlustší" roury, společné pro všechny komunikující dvojice, resp. pro všechny hovory. Přenosová kapacita takovéto společné roury (vlastně celé přenosové cesty, která je k dispozici) se pak nebude fixně rozdělovat a přidělovat k výhradnímu použití jako v případě přepojování okruhů, ale bude tzv. sdílena, neboli využívána společně tím, kdo ji bude právě potřebovat. Takže v určitém časovém okamžiku, resp. časovém intervalu, bude přenášet data patřící jednomu hovoru, v jiném okamžiku data patřící jinému hovoru atd.

Aby však takovýto způsob využití byl možný, musí být změněna i představa o přenosu dat ve formě souvislého proudu - nyní je nutné rozlišovat, co jsou která data zač a komu patří. Místo souvislého proudu nijak nečleněných dat je proto nutné přejít k tzv. blokovanému přenosu, v rámci kterého jsou data rozdělena na vhodně velké bloky, a tyto jsou opatřeny potřebnými identifikačními
údaji (typu: adresy příjemce a odesilatele). Pak již lze takovéto bloky "pustit" do jedné společně sdílené přenosové cesty, v pořadí které odpovídá momentálním potřebám. Tím současně dochází i k naplnění původního záměru o přepouštění nevyužité přenosové kapacity - tento způsob přenosu přiděluje veškerou přenosovou kapacitu vždy tomu, kdo ji právě nejvíce potřebuje, a naopak nepřiděluje žádnou kapacitu tomu, kdo ji momentálně nepotřebuje.


Představa mechanismu přepojování paketů

Právě popsaný způsob přenosu odpovídá principu tzv. přepojování paketů (packet switching), který je alternativou k přepojování okruhů (circuit switching), a je charakteristický pro drtivou většinu přenosových sítí světa počítačů (zatímco mechanismus přepojování okruhů je typický pro svět spojů).

Princip přepojování paketů může být realizován na různých úrovních - například na úrovni síťové vrstvy, na které se příslušným datovým blokům říká pakety (a na této úrovni mj. funguje protokol IP z rodiny protokolů TCP/IP). Stejně tak ale bývá stejný princip použit i na úrovni bezprostředně nižší, na úrovni linkové vrstvy, kde se datovým blokům říká rámce (anglicky: frames). Příkladem mohou být tzv. Ethernetové rámce, protože právě Ethernet je jednou z technologií, které pracují na této úrovni. Další možností je blokovaný přenos v rámci ATM. Zde jsou příslušné bloky označovány jako tzv. buňky (anglicky: cells), a jsou charakteristick
é tím, že jsou velmi malé a mají konstantní velikost (zatímco třeba pakety protokolu IP nebo rámce Ethernetu mají proměnnou velikost, která je pouze shora ohraničena).

Úvod

Základní problém přenosu živého hlasu po paketových sítích

Způsob přenosu dat na principu přepojování paketů, tak jak je popsán v předchozím odstavci, sice dokáže velmi efektivně hospodařit s dostupnou přenosovou kapacitu (a tím dosahovat i výrazné ekonomické výhodnosti), ale má i jeden významný potenciální nedostatek. Je jím problém, ke kterému dochází v okamžiku kdy součet souběžných požadavků na přenesení datových bloků překročí celkovou dostupnou přenosovou kapacitu. Než se tak stane, může být uspokojena žádost každé komunikující dvojice, která potřebuje přenést mezi sebou nějaký datový blok. Jakmile však součet takovýchto požadavků překročí zmíněnou mez dostupné kapacitu, musí být požadavky nějakým způsobem kráceny. Jednou z možností krácení je okamžité zahození "přebývajícího" datového bloku, ale častější je spíše dočasné odložení (či spíše: "pozdržení") těch požadavků, které není možné okamžitě uspokojit. Zdůrazněme si přitom, že u mechanismu přepojování okruhů, kde je trvale vyhrazena konstantní přenosová kapacita, k takovéto situaci nemůže dojít.

V souvislosti s možností pozdržet přenos určitého datového bloku (paketu, rámce či buňky) je dobré si zdůraznit ještě jeden významný rozdíl mezi přepojováním okruhů a přepojováním paketů: jestliže jsme přepojování okruhů přirovnali k pomyslné rouře, vedoucí od zdroje dat až k jejich cíli, pak mechanismus přepojování paketů nutně musíme přirovnat k soustavě překladišť, které jsou mezi sebou propojeny obdobnými pomyslnými rourami. Datové bloky pak cestují od svého zdroje ke svému cíli přes tato překladiště (přestupní uzly, v praxi jde o směrovače, mosty či switche), a vzhledem k bytostné podstatě celého mechanismu přepojování paketů není předem známo, jak dlouho se ten který datový blok v tom kterém přestupním uzlu zdrží. Pokud konkrétní přestupní uzel zjistí, že dotyčný datový paket by měl být odeslán dál konkrétním směrem, přes konkrétní "odchozí" spoj, ale tento je momentálně využit, resp,. zaneprázdněn přenosem jiného bloku, pak musí být nový blok zařazen do fronty a čekat, až na něj dojde řada a bude moci být odeslán. Stav takovéto fronty, na kterém především závisí to jak dlouho se datový blok v přestupním uzlu zdrží, přitom není dost dobře možné předem predikovat, protože závisí na souběhu mnoha okolností. Je proto nutné jej považovat spíše za statistickou veličinu, která může vykazovat značný rozptyl.

Představa fungování přepojovacího uzlu v síti na principu přepojování paketů


Nyní se ale vraťme zpět k tomu, o co nám vlastně jde - k přenosu "živého hlasu" v digitální podobě. Lidský hlas je nejprve pomocí mikrofonu převeden na analogový signál, který je posléze digitalizován, čímž vzniká souvislý proud digitálních dat. Pokud není použita žádná "šetřící" technika typu komprese, je tento proud dat v každém okamžiku stejně velký, zatímco při použití nějaké šetřící techniky se může jeho velikost měnit v čase. Zde ale ještě není problém, ten je v jiné věci, a to v pravidelnosti doručování jednotlivých částí tohoto stálého proudu. Jednotlivé "kusy" dat totiž musí být doručovány na místo svého určení pravidelně, tak aby zde bylo možné zpětně rekonstruovat původní analogový signál, resp. generovat nasnímaný lidský hlas. Případné zdržení bude způsobovat výpadky, nebo musí být řešeno nějak jinak, například extrapolací - vztaženo na průběh telefonního hovoru by to v praxi znamenalo,
že hovor bude přerušován úseky kdy bude úplně ticho, nebo úseky kdy bude znít nějaký uměle vygenerovaný zvuk, například souvislý tón (díky extrapolaci). Obojí je samozřejmě velmi nežádoucí, protože to výrazně snižuje možnost dorozumění se vzájemně komunikujících účastníků. Pravdou je, že při použití různých šetřících technik včetně komprese lze poněkud snížit citlivost celého mechanismu přenosu hlasu na časové nerovnoměrnosti
doručování jednotlivých částí dat, ale rozhodně je nelze úplně odstranit. A právě zde je největší kámen úrazu, neboť klasické přenosové mechanismy světa počítačů, fungující na principu přepojování paketů, skutečně nedokáží garantovat pravidelnost v doručování jednotlivých částí dat, přičemž pro všechny "živé" přenosy (nejen hlasu, resp. zvuku, ale i obrazu) je tato pravidelnost nesmírně důležitá.

 
Protokol IP a kvalita služeb (QoS) 
 

Pokusy přenášet zdigitalizovaný lidský hlas "naživo" po sítích na bázi protokolu IP (tedy například po Internetu) nutně musí narážet na fakt, že teoreticky něco takového vlastně není možné. Jestliže totiž protokol IP, jako typický představitel přenosových mechanismů fungujících na principu přepojování paketů, nedokáže garantovat pravidelnost doručování jednotlivých částí zdigitalizovaného lidského hlasu, pak skutečně není použitelný pro potřeby IP telefonie, a už vůbec ne pro potřeby internetové telefonie. Naštěstí jen teoreticky, protože prakticky to přeci jen nějak jde. Jde to díky dvěma faktorům: Díky celkovému růstu disponibilní kapacity v Internetu, neboli tomu jak se zvětšuje celková propustnost přenosových cest. Díky pokrokům v "šetřících technikách", které jednak snižují bezprostřední citlivost na případné nerovnoměrnosti v čase doručování, ale hlavně snižují celkové nároky na objem přenesených dat

Oba tyto faktory sice stále ještě nemění základní princip - fakt že včasné doručení není garantováno - ale snižují pravděpodobnost
že se něco nestihne včas přenést. A právě zde je skryto vysvětlení toho, že dnes je telefonování po Internetu prakticky možné, i když teoreticky by možné být nemělo: statistické (průměrné) chování Internetu vůči přenášeným datům se v poslední době natolik zlepšilo, že se průměrná kvalita přenosu živého hlasu po Internetu stala únosnou. První serióznější pokusy o internetovou telefonii se datují do začátku roku 1995, kdy se objevuje první "Internetový telefon" (byť v čistě softwarovém provedení). Další vývoj se pak ubíral směrem k dalšímu zlepšování "průměrného chování" Internetu, takže kvalita internetové telefonie se díky tomu také zlepšuje.

Vraťme se ale k samotné příčině všech problémů s "živými" přenosy po paketových sítích, a zůstaňme konkrétně u protokolu IP, který nás bude zajímat nejvíce. Tento protokol je dnes možné provozovat prakticky nad jakoukoli fyzickou přenosovou technologií, a když se tedy podaří uspokojivě vyřešit přenos zdigitalizované
ho lidského hlasu po tomto protokolu, bude možné jej využít k telefonování prakticky po čemkoli. Proto také takový zájem o IP telefonii, a telefonii internetovou, která je jejím zvláštním případem.

Problém s protokolem IP je v tom, že se snaží být maximálně demokratický a chovat se vůči všem přenášeným datům stejně, nikoho nediskriminovat
, ani nikomu nenadržovat. Přesto ale v praxi existují a po protokolu IP cestují takové datové pakety, které patří například elektronické poště a nějaké časové zdržení jim vůbec nevadí. Vedle nich pak mohou existovat i takové datové pakety, které jsou na případná zpoždění nesmírně citlivé, ale protokol IP si toho nevšímá. Snaží se všem vyhovět v maximální možné míře, a pokud se mu to z objektivních důvodů nedaří, "krátí" všem stejně. To, co protokolu IP bytostně chybí, je schopnost poskytnout někomu (rozuměj: určitému druhu datového provozu) své služby v jiné kvalitě než někomu jinému. Nejlépe takovým způsobem, aby určitá úroveň služeb, resp. jejich kvalita mohla být garantována tomu, kdo je potřebuje (a podle možností pak buď poskytována nebo neposkytována tomu, kdo ji tak nutně nepotřebuje).

Ve světě spojů je tento koncept, označovaný obecně jako QoS (Quality of Service, kvalita služeb) značně rozšířený a podporovaný, zatímco ve světě počítačů a počítačových sítí je prakticky neznámý. Autoři protokolů TCP/IP nedostali v rámci svého zadání žádné požadavky spadající do této oblasti, a tak vytvořili takové protokoly (včetně protokolu IP) které fungují na principu upřímné maximální snahy, ale nikoli garantovaného chování.

Koncept QoS je ve skutečnosti značně široký a může zahrnovat velmi mnoho různých oblastí, parametrů a veličin, kterých se může týkat. Jednou z možností je například garance dostupné přenosové kapacity, dalším možným parametrem ke garantování může být maximální přenosové zpoždění na přenosové trase (tzv. latence), nebo rozptyl tohoto zpoždění, který je pro "živé" přenosy asi nejcitlivější a nejvýznamnější.

 
Jak na to?
  

Absenci jakékoli podpory pro garanci kvality služeb v rámci protokolu IP je možné řešit různými způsoby. Prvním z nich je přístup "hrubou silou": zvyšováním celkové kapacity přenosových cest, při zachování principu "maximální snahy" v praxi znamená, že eventuelních problémů bude statisticky méně. Toto lze kombinovat i s budováním přenosových cest, které jsou používány pouze pro potřeby "živých" přenosů, a jsou také podle toho dimenzovány - touto cestou se vydávají například specializovaní poskytovatelé internetové telefonie, když si budují vlastní přenosové sítě, založené na stejné technologii jako Internet, ale jsou vyhrazeny jen pro přenosy hlasu (u nás je takto řešena například služba Paegas Internet Call).

Další možný přístup je založen na mírné modifikaci "přestupních uzlů" v sítích s protokolem IP (tedy tzv. směrovačů, alias routerů), které budou rozlišovat mezi různými formami provozu a budou dávat větší prioritu tomu, co má mít přednost. Díky tomu pak mohou IP pakety obsahující zdigitalizovaný
telefonní hovor předbíhat ve výstupních frontách, a dostávat se na místo určení dříve než jiné druhy dat. Podstatné je to, že takováto úprava chování směrovačů je možná tak, kde vládu nad nimi má ten, kdo má současně i zájem na takovéto prioritizaci provozu - je to možné provést například v privátních sítích na bázi protokolů IP, nebo v těch částech veřejného Internetu, které jejich majitelé (provideři) sami chtějí lépe uzpůsobit možnostem internetové telefonie. V ostatních částech veřejného Internetu to ale možné není.

Konečně třetí možností, která se snaží řešit celý problém zásadním a principiálním způsobem, je změna vlastností protokolu IP, resp. celé rodiny protokolů TCP/IP. Snahy o takovéto řešení již značně pokročily, a na světě již jsou specifikace nových protokolů z rodiny TCP/IP, které by měly vycházet vstříc potřebám "živých" přenosů, požadujících alespoň nějakou garanci služeb. Konkrétně byl vyvinut protokol RTP (Real-time Transport Protocol), který doplňuje oba stávající transportní protokoly TCP/IP (konkrétně protokoly TCP a UDP), a právě on realizuje potřebné přenosy "v reálném čase", nad protokolem IP (neboli: sám k tomu využívá přenosových služeb protokolu IP). Vzhledem k tomu, co již bylo o protokolu IP řečeno, by k něčemu takovému nemohlo stačit pouhé vybudování nadstavby na protokolem IP - proto musel být vedle protokolu RTP vyvinut ještě protokol RSVP (Resource Reservation Protocol). Ten si lze představit jako "něco", co sedí v jednotlivých přestupních bodech sítě (ve směrovačích), a zde rezervuje určitou přenosovou kapacitu pro potřeby "živých" přenosů (přenosů v reálném čase), na úkor ostatních přenosů. Díky tomu je pak možné, aby protokol RTP, spolu s protokolem IP, skutečně garantoval pravidelnost doručování jednotlivých částí "živých" dat. Problém kolem protokolů RTP a RSVP je ale v tom, že jejich nasazení do praxe je dosti problematické. Příslušné standardy sice již jsou připraveny, ale praxe zatím tuto cestu řešení příliš nepřijala za svou.

 
Pozorování
 

Teoretické úvahy z předchozích odstavců můžeme nyní použít k odvození ryze praktických závěrů o IP telefonii a telefonii internetové.
Při telefonování pomocí technik VOIP je možné dosáhnout nejlepší kvality v takových sítích, kde lze nějak ovlivnit celkový objem provozu a jeho charakter. Nejlépe na tom asi jsou privátní datové sítě, jejichž provozovatelé si mohou zavést taková opatření, jaká považují za vhodné. Proto je také IP telefonie v rámci privátních sítí poměrně úspěšná, a rychle se rozvíjí. Podobně je tomu i u takových sítí, které sice nabízí IP telefonii k veřejnému použití, ale činí tak prostřednictvím
sítí specificky šitých na míru potřebám přenosu hlasu (viz Paegas Internet Call). V obou těchto případech lze dosáhnout toho, aby z pohledu uživatele byla výsledná kvalita hovoru srovnatelná s klasickým telefonním hovorem.

Poněkud hůře na tom je telefonování přes veřejný Internet, kde není dost dobře možné ovlivnit ostatní provoz (což je případ služeb Net2Phone či PhoneGlobe). Zde může být kvalita poněkud horší (ale nemusí). Na druhé straně právě v tomto případě, při využití veřejného Internetu, je zřejmě možné dosáhnout nejpříznivějšíc
h ekonomických parametrů (nejnižší ceny), alespoň pokud jde o "internetovou část" telefonního hovoru.

V dnešní době již existuje celá řada principiálních možností, jak telefonovat "jinak". Žádná ustálená klasifikace takovýchto možností však ještě neexistuje, a proto následující článek je spíše nesystematickým

 

pokusem o vyjmenování jednotlivých možností, které připadají v úvahu. Jednotlivé případy, které jsou dále uvažovány, navíc nemusí být zcela disjunktní - některé jsou zvláštními případy těch druhých, a jsou zde uváděny zejména pro zdůraznění některých konkrétních řešení hodných zřetele.

V tomto článku budeme pod pojmem "pevná síť" rozumět telefonní síť, určenou pro pevné (nepohybující se účastníky) - typickým příkladem může být veřejná telefonní síť (oficiálně: JTS, Jednotná telefonní síť), kterou provozuje náš SPT Telecom, ale stejně tak může jít i o privátní telefonní síť - důležitý je způsob fungování ("telefonní", a nikoli datový") a předpoklad toho, že telefonní přístroje účastníků se nepohybují. Mobilní sítí pak budeme rozumět takovou síť, u které se naopak mobilita předpokládá (tedy např. sítě GSM). Také mobilní síť přitom může být veřejná (u nás jde o sítě Paegas a Eurotel), nebo může jít i o síť privátní, kterou si dnes již mohou různé subjekty budovat pro své interní potřeby (typicky s "místním" dosahem). Datovou sítí pak budeme rozumět síť fungující na bázi protokolu IP, a opět může jít jak o veřejný Internet, tak i o privátní IP síť.

Pojem "ústředna" (se zkratkou PBX, od: Private Branch Exchange) zde také budeme chápat poněkud šířeji než je obvyklé - nejen jako klasickou "telefonní" ústřednu (veřejnou či privátní) pro pevnou síť, ale obecně jako zařízení schopné směrovat telefonní hovory, včetně hovorů v "datové" podobě či hovorů v mobilní síti. Může tedy jít i o běžné "počítačové" zařízení povahy směrovače, které je používáno pro vedení telefonních hovorů po datové síti. Další možností jsou různé kombinace mezi "telefonními" a "počítačovými" zařízeními - například telefonní ústředny se zabudovanou podporou pro IP telefonii, nebo naopak směrovače s moduly pro hlasovou telefonii, či specializované "telefonní servery" koncipované přímo jako hybrid obou světů apod. Pro lepší názornost však budou na obrázcích nezbytné převodní prvky (brány) pro převod mezi telefonní a datovou podobou hovoru kresleny samostatně.

U jednotlivých ústředen v rámci následujících příkladů může být podstatné také to, zda jsou vybaveny dodatečnou inteligencí sloužící k tomu, aby inteligentně směrovaly jednotlivé hovory podle předem stanovených pravidel (což obecně odpovídá technikám tzv. Least Cost Routingu, doslova: směrování podle nejnižší ceny). Takovéto ústředny budou na ilustračních obrázcích označovány jako PBX+LCR.

Možnost volby mezi různými operátory veřejných pevných sítí

Tato možnost předpokládá, že na telekomunikačním trhu existuje více subjektů oprávněných poskytovat veřejné telefonní služby - v praxi většinou na větší vzdálenosti, meziměstsky či mezistátně - a že uživatel si mezi nimi může svobodně vybírat, zejména asi podle jejich tarifní politiky. V praxi samozřejmě může velmi záležet na konkrétním způsobu připojení volajícího i volaného, které může některé možnosti vylučovat, ale v obecném případě vypadá situace jako na obrázku č.1: volající je ke vzájemně alternativním operátorům připojen pomocí vhodné ústředny (zařízení PBX), která by v sobě mělo kombinovat i funkce LCR (Least Cost Routing) - měla by tedy být vybaveno dostatečnou inteligencí k tomu, aby na základě čísla volaného dokázala vybrat nejvhodnějšího operátora, a přes jeho přenosovou síť pak hovor fakticky směrovat (v případě méně inteligentní ústředny je samozřejmě vždy možné, aby takovéto rozhodnutí prováděl volající sám). Ekonomická výhodnost této varianty je dána tím, že díky LCR jsou využívány momentálně nejvýhodnější tarify jednotlivých operátorů.



U nás tato varianta dříve nepřipadala v úvahu, protože na našem trhu měl na meziměstské
a mezistátní telefonní hovory (po pevné síti) SPT Telecom-Telefón
ica O2
(a navíc měla faktický monopol i v oblasti místní telefonie).
V současnosti je situace jiná.
V některých zemích světa jsou běžně specializovaná zařízení pro LCR (Least Cost Routing),
určená i pro koncové uživatele (a kombinující v sobě funkce jednoduché telefonní ústředny) .

  
Možnost volby mezi veřejnou a privátní pevnou sítí 
 

Zajímavou alternativou je situace, kdy určitý subjekt si sám provozuje svou vlastní pevnou telefonní síť
(což u nás může jen pro privátní účely, a nikoli pro poskytování veřejných služeb).
Pak totiž může na svých privátních ústřednách směrovat telefonní hovory podle toho,
zda volaný je v dosahu privátní sítě, nebo sítě veřejné.
Toto řešení je zřejmě i u nás v praxi běžně používáno, a to "většími" subjekty,
které mají více vlastních pobočkových telefonních ústředen a vyplatí se jim je propojit.

 
Možnost volby mezi pevnou a mobilní sítí
 

Tato možnost předpokládá existenci více druhů přenosových sítí - kromě pevné sítě i sítě mobilní (typicky GSM). Ústředna na straně volajícího směruje hovor buď podle toho, k jaké síti je připojen příjemce, nebo podle toho, která možnost je pro daný hovor nejvýhodnější (samozřejmě pokud je příjemce dosažitelný z obou sítí). Kromě toho je možné i to, aby ústředna na straně volajícího byla připojena k více sítím každého typu - u nás například k mobilním sítím Eurotel i Paegas. Ekonomický efekt této varianty vyplývá z rozdílných tarifů mezi různými druhy sítí i stejnými sítěmi navzájem - i u nás lze výhodně využít toho, že při meziměstském volání je výhodnější používat mobilní telefony. Dále je tímto způsobem možné uspořit i dosti vysoké poplatky při přestupu z jedné sítě do druhé - pokud například účastník pevné sítě volá jinému účastníkovi na mobilní telefon či naopak, platí za to dosti vysoké "přestupní" poplatky (rozhodně vyšší, než kdyby volal pouze v rámci jedné a téže sítě). Proto je výhodnější, aby již na straně volajícího zařízení zajišťující směrování telefonních hovorů nasměrovalo hovor do té sítě, ve které se nachází i volaný. K realizaci přitom stačí poměrně málo - řešení může být i jednostranné, v tom smyslu že směrování je prováděno jen na straně volajícího a jen podle toho, do jaké sítě je připojen volaný. Z hotových řešení, která jsou na našem trhu k dispozici, takovouto možnost fungování nabízí například komunikační systém Ateus-Omega firem 2N a Software602.

Možnost volby mezi pevnou, mobilní a datovou sítí

Velmi obecnou variantou je ta, která vznikne z předchozí kombinace pevné a mobilní sítě, a doplní se o možnost přenosu hovoru po síti datové. Beze změny přitom zůstává fakt, že volající i volaný komunikují prostřednictvím
klasických telefonů ("pevných", eventuelně i mobilních"), a rozdíl je pouze v tom, kudy je jejich hovor veden. Zde přibývá ještě možnost vedení hovoru po datové síti, což samozřejmě vyžaduje existenci vhodných bran převádějících hovor z jeho "telefonní" do "datové" podoby a naopak. Kromě toho existuje značná variabilita i v tom, jaká je datová síť sloužící k vedení telefonních hovorů v jejich datové podobě: může to být privátní síť na bázi protokolů TCP/IP, využívajících technologií VOIP, nebo to může být i veřejný Internet (viz diskuse na konci článku "Jak funguje digitální přenos hlasu?"). Podstata ekonomického efektu je stejná, jako u předchozí varianty: využívá se rozdílné výhodnosti jednotlivých sítí pro vedení hovorů.

Problémem tohoto řešení je konkrétní způsob jeho realizace, který musí být maximálně jednoduchý, tak aby volajícímu stačilo vytočit číslo volaného
(a eventuelně nějaký speciální prefix, kterým "napomůže" mechanismům LCR při volbě nejvhodnějšího transportního mechanismu), a nemusel již podnikat žádná další opatření. Toho je prozatím možné dosáhnout pouze
v rámci "uzavřených" řešení, kdy na jedné i druhé straně ústí datová síť do zařízení stejného typu, která se dokáží domluvit o všem potřebném sama mezi sebou. Komunikační systém Ateus-Omega, který je dostupný na našem trhu, umožňuje vybudovat celé takto obecně fungující řešení - má totiž v sobě zabudovanou i podporu internetové telefonie prostřednictvím
systému Aplio.

Možnost volby mezi veřejnou a privátní sítí, s vedením interních hovorů po datové síti.
 

Kombinací možností uvedených v bodě 2 a 4 je situace, kterou dokresluje obrázek č. 5: určitá organizace provozuje vlastní (tj. privátní) datovou síť, nejspíše proto aby mohla jejím prostřednictvím propojit lokální počítačové sítě ve svých geograficky vzdálených pobočkách (na obrázku naznačeno ve spodní části). Kromě toho si v jednotlivých pobočkách provozuje své privátní ústředny (nejspíše napojené na veřejnou telefonní síť), ale hovory vedoucí z jedné pobočky do druhé se snaží nesměrovat přes veřejnou síť. Místo toho, aby své pobočkové telefonní ústředny propojila "telefonním" způsobem, využívá k přenosu hovorů svou již existující datovou síť. Princip ekonomické výhodnosti je vcelku zřejmý - organizace šetří tím, že neplatí za přenos dálkových hovorů po veřejné síti, ale přenáší si je ve vlastní režii. Ta navíc může být významným způsobem snižována díky tomu, že organizace provozuje jedinou přenosovou síť (a to datovou) jak pro přenos "počítačových dat", tak i pro přenos telefonních hovorů z datové podobě. Tím vlastně tato organizace naplňuje princip konvergence (viz článek: O konvergenci). 
 

Internetová telefonie stylem "z telefonu na telefon".

Jednou ze základních forem internetové telefonie (ale obecně spíše IP telefonie) je řešení na obrázku č. 6. Jeho podstatou je to, že volající se napojí na vhodnou bránu převádějící "telefonní" podobu hovoru do podoby datové, přičemž na tuto bránu se napojí takovým způsobem, jaký je pro něj dostupný (třeba přes veřejnou telefonní síť, jak naznačuje obrázek). Podstatné je, že dále pokračuje hovor již v datové podobě po datové síti až co nejblíže k místu svého určení, kde zase musí být analogická brána zajišťující zpětný převod hovoru do jeho "telefonní" podoby. Podstata ekonomické výhodnosti je opět v tom, že hovor je na co možná největší vzdálenost veden po datové síti, jejíž provoz je lacinější.

Internetová telefonie stylem "z počítače na počítač".

Historicky nejstarší, a současně i výhledově nejperspektivnější variantou internetové telefonie je volání stylem "z počítače na počítač", neboli telefonování mezi dvěma uživateli počítačů. Nejstarší je proto, že první pokusy o přenos živého hlasu po datových sítích byly zcela zákonitě dělány mezi počítači, a teprve později se začalo pracovat na vývoji bran, které by umožnily přestup "datového" hovoru do běžné telefonní sítě a naopak. Nejperspektivnější je pak proto, že telefonování prostřednictvím počítače či zařízení jemu na roveň postavenému skýtá asi nejvíce možností jak prosté telefonování obohatit o nejrůznější další funkce. Ještě větší motivací pak může být snaha sjednotit prostředky, pomocí kterých lidé komunikují - proč by měli používat elektronickou poštu a další formy elektronické komunikace prostřednictvím počítačů, a současně s tím komunikovat ještě prostřednictvím jiného zařízení, klasického telefonu?

Také tato varianta internetové telefonie samozřejmě může být i IP telefonií - místo veřejného Internetu může být k přenosu hovoru použita v zásadě jakákoli datová síť na bázi protokolu IP, tedy třeba i privátní.

Jedním z nepříjemných problémů této varianty internetové telefonie je vzájemná kompatibilita "počítačových telefonních programů" (tato otázka je podrobněji diskutována v samostatném článku o standardu H.323). Ještě další nepříjemnou překážkou pak je i fakt, že počítač, na rozdíl od telefonu, nedokáže sám "zazvonit" a tím ohlásit přicházející hovor - dokáže to poměrně snadno v době kdy je zapnut, ale nikoli v době kdy ho jeho majitel má vypnutý. Ze stejného důvodu také zatím není příliš uvažována taková varianta internetové telefonie, která by umožňovala telefonování stylem "z telefonu na počítač".


Konvergence

Myšlenka konvergence, neboli myšlenka sjednocení dosud samostatných telekomunikační
ch a datových sítí, není nijak nová. První dva pokusy, stavějící na technologiích ISDN a ATM, byly neúspěšné. Uspěje třetí pokus o konvergenci na bázi technologií VOIP?

Skutečnost, že budování dvou samostatných a oddělených přenosových sítí není po ekonomické stránce zrovna nejvýhodnější řešení, je vcelku zřejmá a nevyžaduje žádné hlubší ekonomické rozvahy. Proto již poměrně dávno vznikla ve světě spojů myšlenka, že by se vybudovala jedna přenosová síť, která by sloužila jak potřebám světa spojů, tak i potřebám světa počítačů. Za základ této sítě se tehdy vzala již existující telefonní síť, nacházející se ve stádiu přechodu z analogového na digitální způsob fungování: vnitřek telefonní sítě, tedy její ústředny a spoje mezi nimi, již byly vesměs plně digitální, zatímco účastnické přípojky a koncové uživatelské přístroje (běžné telefony) fungovaly ještě postaru, analogovým způsobem. Když se ukázalo jako technicky schůdné "protáhnout" digitální způsob až ke koncovým uživatelům telefonní sítě, zrodila se v hlavách lidí ze světa spojů myšlenka ISDN - v zásadě myšlenka plně digitální telefonní sítě, která by svůj digitální způsob fungování využívala i k tomu, aby poskytovala i jiné služby než jen běžné telefonování, například služby charakteru datových přenosů. Šlo o to, že na digitálně fungující síť se "napasují" (resp. zaintegrují se do ní) nejrůznější další služby, které podle autorů této myšlenky pokryjí celé spektrum toho, co kdo kdy bude potřebovat. Podle této představy pak také byla celá koncepce pojmenována, jako ISDN, alias: Integrated Services Digital Network (doslova: digitální síť s integrovanými službami).

Představa vývoje veřejné telefonní sítě

 
První pokus o konvergenci – ISDN.
  

Charakteristickou vlastností ISDN je to, že pracuje s přenosovými kanály, dimenzovanými podle potřeb "telefonního" přenosu hlasu. Tyto kanály (označované jako kanály B. od: Bearer, ve smyslu: nosný kanál) mají pevně danou přenosovou rychlost, a to 64 kilobitů za sekundu - což přesně odpovídá způsobu digitalizace lidského hlasu v "telefonní kvalitě" technikou tzv. pulzně kódové modulace (podrobněji viz článek: Jak funguje digitální přenos hlasu). Takto dimenzovaná přenosová cesta, fungující plně digitálně, byť na principu přepojování okruhů, pak byla nabízena k využití i světu spojů, pro naplnění jeho přenosových potřeb. Důležité přitom bylo, že celá myšlenka ISDN vznikla v době, kdy světu počítačů dominovaly počítače s terminály, fungující v režimu host-terminál. Pro komunikaci mezi hostitelským počítačem a jeho znakovým terminálem bylo zmíněných 64 kilobitů za sekundu plně postačujících, takže původní představa autorů ISDN nebyla nijak nesmyslná - počítačový svět pracující výhradně se znakovými terminály skutečně mohl vystačit s tím, co mu nabízelo ISDN. Problém byl ale v tom, že než myšlenka ISDN stačila alespoň trochu uzrát a přinést první konkrétní implementace, svět počítačů byl už někde úplně jinde. Měl již k dispozici Ethernet a stavěl si lokální sítě z osobních počítačů. Na terminály se rychle zapomnělo, protože uživatelé si okamžitě zvykli na výhody grafických uživatelských rozhraní. Nabídka přechodu na ISDN pak fakticky vyznívala takto: zahoďte laciný desetimegabitový Ethernet, a pořiďte si dražší, zhruba stopadesátkát pomalejší ISDN! Lze se divit, že takováto představa o konvergenci směrem k ISDN nenašla ve světě počítačů pochopení?

Úvod

 

Druhý pokus o konvergenci – ATM
 

Skutečnost, že technologie ISDN nabízí příliš málo přenosové rychlosti (navíc za hodně peněz) si samozřejmě uvědomili i ve světě spojů. Proto se zrodila myšlenka tzv. širokopásmových sítí ISDN, které by nabízely výrazně vyšší přenosovou kapacitu. To ale znamenalo, že "vespod" už nemohla být klasická telefonní síť, dimenzovaná pro hlasové přenosy, jako je tomu v případě ISDN. Nyní bylo nutné vyvinout zcela novou přenosovou technologii, která by přenosy vyššími rychlostmi zvládala. Touto nově vyvinutou technologií, vzniklou v rámci širokopásmového ISDN (B-ISDN, od: broadband ISDN) a pro jeho potřeby, se stala technologie ATM (Asynchronous Transfer Mode). Prosadit širokopásmové ISDN do reálného života se ale moc nedaří - zato samotná technologie ATM se poměrně dobře prosadila i mimo rámec B-ISDN, a začala žít svým vlastním životem. Jistou dobu se dokonce zdálo, že se v této technologii doslova "shlédne" jak svět počítačů, tak i svět spojů, protože technologie ATM opravdu vychází stejnou měrou vstříc oběma stranám. Právě technologie ATM tedy byla druhým pokusem o konvergenci, který již nebyl zdaleka tak jednostranný a nevyvářený jako ISDN, a mnohem více vycházel vstříc potřebám obou stran.

  
Proč ATM mohlo zvítězit?
 

Důvod, kvůli kterému ATM dokázalo vyjít vstříc dosti odlišným potřebám obou světů, stojí za malou odbočku: ve světě počítačů je nejdůležitější efektivnost přenosu. Data jsou "rozkouskována" na části (datové bloky), a ty jsou opatřeny hlavičkou s údaji potřebnými pro doručení. Přitom čím větší bude velikost datového bloku, tím menší bude relativní režie připadající na nezbytnou hlavičku (a tím bude i vyšší využití sdílené přenosové kapacity). Ve světě spojů je naopak nejdůležitější včasnost odeslání, tedy to aby data mohla být odeslána co možná nejrychleji. Tomu nejlépe vyhovuje princip přepojování okruhů, kdy jsou data přenášena jako souvislý proud - pokud ale není možné tento princip přepojování okruhů dodržet a je nutné data přenášet "nakouskovaná" (členěná do bloků), je výhodné aby tyto bloky byly co možná nejmenší. Pokud totiž budou hodně malé, bude jich díky tomu hodně, a když bude nutně nějaká data rychle odeslat, bude větší pravděpodobnost že se podaří najít či vytvořit volný blok a do něj data vložit a přenést. Počítačový folklór praví, že když se stanovovala velikost ATM buňky (neboli datového bloku ve výše popsaném smyslu), zástupci světa počítačů chtěli bloky alespoň 64 bytů nebo větší. Naproti tomu zástupci světa spojů požadovali bloky velikosti 32 bytů nebo ještě menší. Výsledkem pak byl čistý aritmetický průměr, 48 bytů, který ATM dostala do vínku (a k tomu ještě pětibytovou hlavičku, takže celková velikost ATM buňky je 53 bytů).

Představa fungování ATM

Doslova miniaturní a navíc pevná velikost ATM buňky umožňuje něco, co ve světě počítačů nebylo až dosud možné - garantování určité kvality služeb. Například garanci toho, že určitý přenosový kanál bude mít vždy k dispozici pevně danou přenosovou kapacitu. Toho lze dosáhnout takovým způsobem, že každá n-tá buňka bude vyhrazena tomuto přenosovému kanálu, bez ohledu na to zda ji skutečně využije či nikoli. Tím vlastně vznikne iluze, že zmíněný přenosový kanál funguje nad "samostatným drátem", resp. využívá přenosovou službu fungující na principu přepojování okruhů (v terminologii ATM se tomu říká CBR, od: Constant Bit Rate). Analogicky je možné používat základní přenosový mechanismus ATM takovým způsobem, aby nevyhrazoval vždy stejně velkou přenosovou kapacitu, ale tak aby bylo zaručeno že různě velká data budou odeslána včas - představa dosažení této garance je taková, že je sice rezervována každá n-tá buňka, ale pokud není aktuálně zapotřebí, je využita pro přenos jiných dat (v terminologii ATM se tomu říká VBR, neboli Variable Bit Rate). Momentálně nevyužitá přenosová kapacita (právě volné ATM buňky) pak může být využita buď takovým způsobem, že je garantována alespoň minimální propustnost (tzv. ABR, Available Bit Rate), nebo tak že není garantováno vůbec nic (UBR, Unspecified Bit Rate) - přičemž právě tato poslední varianta (UBR) odpovídá svou filosofií tomu, co nabízí datové sítě fungující na principu přepojování paketů. Proto je tak snadné přenášet po ATM opravdu nejrůznější druhy provozu, od nekomprimovaného hlasu a obrazu (pomocí CBR), přes komprimované multimediální přenosy (pomocí VBR), až po čistě "datové" přenosu (typicky nad UBR).
ATM je tedy schopné chovat se k různým druhům přenosů různě, některým nabízet
"preferenční zacházení", a jiným nikoli.

 
Proč ATM nakonec nezvítězilo?
 

Časem se ale ukázalo, že ani nesmírně variabilní služba ATM, schopná podle potřeby fungovat tak jak kdo potřebuje, není opět zcela optimální. Bohatost jejích služeb je totiž vyvážena značnou komplikovaností - jen pro představu: před faktickým použitím výše popsaných služeb je potřeba uzavřít s ATM sítí cosi jako kontrakt (dohodu o poskytnutí přenosových služeb v takové a takové kvalitě), a s tím je nutně spojena určitá režie. Obecně se technologie ATM ukázala být hodně složitou, těžkopádnou a náročnou na implementaci i použití - což možná tolik nevadí při budování přenosových cest na větší vzdálenosti a pro potřeby světa spojů, ale je to značně nepříjemné na krátkých vzdálenostech ve světě počítačů, kde se záhy objevily mnohem jednodušší, lacinější a dokonce ještě výkonnější alternativy k ATM (například stomegabitový a gigabitový Ethernet). Hlavně se ale ukázalo, že koncepce ATM je dosti odlišná od toho, na co jsou zvyklé stávající aplikace ze světa počítačů (ATM například zcela postrádá tzv. všesměrové vysílání, které mnoho aplikací používá k hledání svých serverů a k dalším účelům). Případné přizpůsobení ATM obvyklým představám okolního "počítačového světa" cestou emulace je samozřejmě možné (například pomocí technik LANE či MPOA), ale je spojeno s dosti velkou režií, která pak degraduje celkovou výkonnost ATM.

Snad největším kamenem úrazu se ale stala jiná věc, a to využití kvality služeb, které ATM nabízí. Počítačové aplikace, které by dokázaly tuto možnost využít , totiž vůbec neexistují. Všechny aplikace, vzniklé ve světě počítačů, totiž vychází z představy, že přenosová infrastruktura žádnou garanci služeb neposkytuje, a tak ani žádnou nedokáží využít - takže když se takovéto aplikace "posadí" na ATM, které garanci služeb nabízí, aplikace je nedokáží využít. Přitom tzv. nativní ATM aplikace, které by byly šity na míru technologii ATM a jejím možnostem, ve světě počítačů nevznikají. Důvod je prostý, takovéto aplikace by totiž nemohly fungovat mimo sítě na bázi ATM (a těch je zatím většina).

Úvod

Třetí pokus o konvergenci: jednoduché IP sítě.


 

Technologie ATM se ve světě spojů i ve světě počítačů významně prosadila, ale zase nikoli tak, že by naprosto dominovala a vytlačila jakoukoli svou konkurenci. Praxe totiž ukázala, že taková řešení, která "usilují o vlastní dokonalost" (což je právě případ ATM), v praxi nemusí být vůbec optimální - táhnou totiž za sebou zátěž složitosti, komplexnosti a velké režie, které se nedokáží zbavit. To platí i pro technologii ATM, která se pro mnohá nasazení ukazuje jako zbytečný "overkill" - jak po stránce své ceny, tak i funkcí, které nabízí.

Reálná praxe ukazuje, že životaschopnějš
í jsou spíše řešení, založená na jednoduchosti, přímočarosti a jednoduchosti, která se v případě potřeby zdokonalují. V tomto ohledu je protokol IP skutečně ostrým protipólem protokolu ATM (i jiných protokolů ze světa spojů): je jednoduchý, přímočarý, zaměřený jen na jediný cíl (na to, aby dobře přenášel data), a činí tak s maximální snahou o korektní a včasné doručení každých jednotlivých dat. Nerozlišuje přitom, o jaká data se jedná a ke všem se chová stejně - nedokáže tedy nabízet různé úrovně kvality služeb, podobně jako to dokáže ATM. Všem datům nabízí stejné a rovné podmínky, a tyto podmínky jsou takové, že nezaručují téměř nic - pokud protokol IP zjistí, že nějaká data nedokáže z objektivních důvodů doručit, má právo je bez náhrady jednoduše zahodit.

Velkou výhodou protokolu IP je ale jeho doslovná všudypřítomnost
- díky své jednoduchosti může být implementován opravdu nad čímkoli, nad jakoukoli fyzickou přenosovou infrastrukturou. Přitom jde o protokol dostatečně "vyzrálý", přizpůsobivý, a jeho implementace je zvládnuta snad všemi výrobci, kteří se doslova předhání v nabídce vzájemně plně kompatibilních implementací tohoto protokolu. To zase blahodárně působí na cenu, která je konkurencí tlačena směrem dolů. Budování přenosových sítí na bázi protokolu IP, zamýšlených primárně k přenosu dat, proto dnes doslova "exploduje". Je ale stále nutné budovat tyto sítě odděleně od sítí určených pro potřeby přenosu hlasu a obrazu?

Technologie VOIP (Voice over IP) dnes umožňují přenášet po jednoduchých IP sítích i takové druhy provozu, které byly původně odkázány na samostatné a specifické sítě světa spojů. Činí tak bez toho, že by nabízely jakékoli "preferenční zacházení" či garantovaly různou kvalitu služeb různým druhům přenosu. Ukazují, že nedostatky v garanci kvality přenosových služeb lze do značné míry kompenzovat, a to jednak prostým zvyšováním celkové disponibilní přenosové kapacity, a jednak zvyšováním inteligence komunikujících uzlů (například účinnější kompresí). Tím současně naznačují i jeden opravdu významný trend - trend k budování relativně jednoduchých přenosových sítí s propracovanější
mi a výkonnějšími koncovými uzly (při troše nadsázky: hloupých sítí s inteligentními uzly) - zatímco dříve tomu bylo ve světě spojů přesně naopak.

Hlavně se ale ukazuje, že budování "počítačových" sítí na bázi protokolu IP a jejich provoz vychází levněji, než budování klasických telekomunikační
ch sítí, přičemž služby požadované uživateli lze v zásadě provozovat nad oběma druhy sítí. Lze se potom divit tomu, že dochází ke konvergenci směrem k "počítačovým" sítím na bázi protokolu IP? Že i velcí telekomunikační operátoři si začínají uvědomovat, že je pro ně výhodnější budovat a dále rozvíjet jen jeden druh sítě, a to IP sítě?

Bylo by ale velmi naivní myslet si, že právě popsaný třetí pokus o konvergenci, jakkoli nadějný, již nastal v plné své síle. Dnes jsme ještě ve stádiu prvních příznaků, zatímco masový nástup konvergence teprve přijde. Dnešní sítě na bázi protokolu IP ještě zdaleka nejsou připraveny důsledně převzít roli sítí světa spojů - ze všeho nejvíce pak na toto není připraven právě Internet, považovaný za základ všepronikající univerzální celosvětové komunikační infrastruktury.

  
H.323
 

Jednou z největších porodních bolestí internetové telefonie byla vzájemná nekompatibilita prvních řešení. Nyní je k dispozici již druhá verze standardu H.323, který by měl mnohé problémy s kompatibilitou vyřešit. Ale bude tomu skutečně tak?

Standard H.323 je "zastřešující" standard (sám se odkazuje na celou řadu dílčích standardů), pochází od Mezinárodní telekomunikační
unie (ITU), a týká se způsobů multimediálních komunikací v prostředí takových sítí LAN, které nenabízí žádnou garanci kvality služeb (QoS). Zabývá se poskytováním audio, video a datových komunikací, přičemž povinné jsou audio (hlasové) komunikace, a ostatní jsou nepovinné. Lze jej využít v sítích s prakticky jakoukoli topologií (typu point-to-point, multipoint, nebo třeba sběrnicové topologie se všesměrovým šířením apod.). Lze jej nasadit v jednoduchých segmentem sítí LAN, nebo i ve značně složitých soustavách vzájemně propojených sítí (internetech i Internetu), a podporuje dokonce i tzv. multicastový způsob přenosu (současné vysílání od jednoho zdroje k více příjemcům). Není vázán na žádnou systémovou platformu, a může tedy být nasazen skutečně kdekoli - dokonce nejen v klasických počítačích, ale také v různých zařízeních typu set-top boxů, IP telefonů apod. Hlavním úkolem tohoto standardu samozřejmě je zajistit vzájemnou kompatibilitu systémů, které nabízí multimediální přenosy (hlasu, volitelně i obrazu a dat). Je přitom poměrně pružný v tom smyslu, že umožňuje vzájemnou součinnost i mezi takovými systémy, které nemají stejné schopnosti - například videokonferenci
s obrazem i zvukem umožňuje sledovat i zařízením, která dokáží pracovat pouze se zvukem, ale nikoli s obrazem. Po stránce praktického fungování se zejména snaží vyrovnávat zejména s nepříjemnými efekty, které přináší absence podpory kvality přenosových služeb. Pamatuje však i na možnosti regulace zátěže, kterou takovéto komunikace způsobují přenosovým sítím.

   
Geneze standardu H.323
 

První verze tohoto standardu byla schválena v roce 1996 Skupinou 16 v rámci ITU (pod názvem: Visual telephone systems and equipment for local area networks which provide a non-quaranteed quality of service). V lednu 1998 pak byla přijata již druhá verze tohoto standardu, s poněkud zjednodušeným a zpřesněným názvem "Packet-based multimedia communication systems". Již z této postupné změny názvu lze vytušit jeden zajímavý fakt - že totiž standard H.323 původně vznikl zcela odděleně od snah o telefonování po Internetu (jako standard pro videokonference v sítích LAN), a teprve později byl (i kvůli určité naléhavosti) použit a dopracován pro potřeby IP telefonie. Používá se však i pro potřeby vedení videokonferencí po počítačových sítích. Dnes tento standard podporuje i drtivá většina firem ze světa počítačů, a je všeobecně považován za nejperspektivnější - i když samozřejmě k němu existují alternativy, a také kritické hlasy poukazující na jeho nedostatky. Například na to, že je možné aby dvě aplikace plně vyhovovaly tomuto standardu, a přesto nebyly vzájemně kompatibilní a schopné navzájem komunikovat.

Standard H.323 je přitom součástí širší skupiny standardů (formálně však pouze doporučení), které se snaží definovat chování dalších telekomunikační
ch sítí: například standard H.320 se zabývá fungováním ISDN, a H.324 se zabývá fungováním klasické telefonní sítě. Standard H.322 je svým zaměřením analogický standardu H.323, tj. zabývá se multimediálními
komunikacemi, ale v prostředí sítí které nabízí podporu kvality služeb (zatímco H.323 nikoliv). Samotný standard H.323 se pak sám odkazuje na další standardy, například na H.261 a H.263 pro fungování video kodeků, na G.711, G.722, G.728, G729 a G.723 pro fungování audio kodeků, a na T.120 jako multimediální protokol pro přenos dat atd.

 
Architektura H.323 verze 1
 

Standard H.3123 rozeznává čtyři hlavní části komunikačních systémů fungujících v síťovém prostředí:
Terminály (terminals), což jsou koncové uzly umožňující oboustrannou komunikaci v reálném čase
Brány (gateways), které jsou nepovinné a sloužím k propojení se sítěmi které pracují na principu přepojování okruhů (zatímco H.323 se týká sítí pracujících na paketovém principu).
Správci (gatekeepers), které si lze představit jako obdobu telefonních ústředen pro komunikace dle H.323
Jednotky MCU (Multipoint Control Unit), které zajišťují fungování přenosů konferenčního charakteru (tj. mezi více účastníky současně).

Terminály podle H.323 musí povinně podporovat práci se zvukem (hlasem), a volitelně i obraz a data. Standard H.323 přitom definuje konkrétní způsoby fungování nutné k tomu, aby si takovéto terminály rozuměly navzájem, a to i v případě že podporují různé druhy přenosů. Všechny terminály podle H.323 musí podporovat další standard H.245, sloužící k tomu aby se komunikující strany domluvily na schopnostech které budou vůči sobě používat a na způsobu využití komunikačního kanálu, který mezi nimi vede. Kromě toho je vyžadována ještě podpora tří dalších komponent: Q.931 pro vyzvánění a navazování spojení (Call signalling and call setup), dále podpora komunikace se správcem (protokol RAS, od: Registration/Ad
mission/Status), a dále podpora pro přenos audio a videopaketů (protokoly RTP a RTCP). Povinná je podpora audiokodeků (prostředků pro kódování a dekódování zvuku), nepovinná je podpora videokodeků a protokolů pro přenos dat v rámci konferencí (dle standardu T.120).

Brány (gateways) jsou nepovinná zařízení, která slouží k tomu, aby bylo možné propojit komunikační systému na bázi H.323, fungující v prostředí sítí na principu přepojování paketů, s obdobnými komunikačními systému které pracují v prostředí sítí s přepojováním okruhů - tedy například pro komunikaci se systémy pracujícími dle H.320 v prostředí ISDN, nebo dle H.324 v prostředí komutovaných telefonních sítí. Terminály s těmito bránami komunikují prostřednictvím
protokolů H.245 a Q.931.

Správce (gatekeeper) je nejdůležitější část celého komunikačního systému na bázi H.323. Každý takovýto správce má "kolem sebe" vymezenu určitou oblast působnosti (tzv. zónu), pro kterou funguje jako centrální řídící prvek (a jeho funkci lze přitom přirovnat k funkci telefonní ústředny). Slouží jednak jako centrální přepojovací bod pro jednotlivé hovory v rámci své zóny, a kromě toho poskytuje všem terminálům ze své zóny služby potřebné k navazování hovorů. Provádí například překlad mezi síťovými aliasy (neboli symbolickými jmény terminálů) a jejich IP či IPX adresami, podle informací které získává od terminálů pomocí protokolu RAS (viz výše). Dále zajišťuje i funkce týkající se regulace spotřeby přenosového pásma - pokud například provozovatel sítě stanoví určitý limit na počet souběžně probíhajících konferencí, správce může odmítnout zřízení dalších spojení, jakmile je nastavený limit dosažen. Smyslem samozřejmě je to, aby se omezila celková spotřeba přenosové kapacity sítě, a něco zbylo i na ostatní služby, jako je např. elektronická pošta, web apod.

Významnou, byť nepovinnou schopností správců je směrování telefonních hovorů (v tom smyslu, že hovory mezi jednotlivými terminály pak nejsou přenášeny přímo, ale přes správce). To může být velmi užitečné pro celkovou manipulaci s vedenými hovory, včetně jejich účtování poskytovateli telefonních služeb. Kromě toho je ale možné využít vedení hovorů skrz správce například i k jejich přesměrování podle momentální dostupnosti přenosových cest, podle jejich vytíženosti apod.

Také existence správců v sítích komunikujících na bázi H.323 je nepovinná - bez něj terminály musí komunikovat přímo. Pokud ale správce v síti přítomen je, jsou terminály povinné komunikovat přes něj.

Všechny terminály podle H.323 musí podporovat komunikaci stylem point-to-point (neboli mezi dvěma body). Komunikaci mezi více terminály současně přitom mohou zprostředkováva
t přímo správci příslušné zóny, nebo je mohou svěřit do péče jednotkám MCU (Multipoint Control Unit). Ty pak mohou rozesílat průběh konference jednotlivým terminálům právě stylem bod-bod, neboli převádět původní přenosy typu multicast na sérii přenosů unicastového typu a vést je k jednotlivým terminálům, aniž by k tomu byla zapotřebí nějaká specifická podpora od topologie sítě. Stejně tak mohou jednotky MCU fungovat i obráceně - přijímat více unicastových přenosů (typu bod-bod) a vytvářet z nich jeden výsledný multicastový proud dat, který je pak přenášen dále.

  
Standard H.323 verze 2
 

Autoři původní verze standardu H.323 neměli specificky na mysli potřeby internetové telefonie, ale spíše obecnější potřeby videokonferencí v prostředí počítačových sítí. Když se pak tento standard začal prosazovat i v oblasti bouřlivě se rozvíjející internetové telefonie, ukázalo se jako nezbytné dopracovat v něm některé věci. Šlo zejména o otázky zabezpečení (autentikace volajících, integrita hovoru, jeho utajení atd.), či zrychlené navazování spojení (původní verzi to trvalo často přes 30 sekund, což je špatně použitelné například při komutovaném přístupu), nebo větší integrace s datovými službami. Tato rozšíření se objevila až ve druhé verzi standardu H.323 z ledna 1998.

Nová verze standardu H.323 obsahuje také další vylepšení - například bránám převádějícím hovory z jejich "telefonní" do "datové" podoby a naopak umožňuje lépe se propojit se správci (gatekeepers), a lépe zajišťovat to, co uživatelé požadují - například bezproblémový a snadný přestup hovorů z datové sítě do sítě telefonní či naopak.

 
Není jenom H.323
 

Standard H.323 je často kritizován za svou nedokonalost, složitost a velikost - například za to, že spotřebovává mnoho systémových zdrojů a je tudíž málo efektivní. Všeobecně ale převládá názor, že standard tohoto typu je nezbytný, a tak když H.323 možná není zcela optimální, nemá vážnějšího konkurenta.

Na druhé straně není pravda, že by neexistovala žádná alternativa ke standardu H.323. Je jím protokol SIP (Session Initiation Protocol). Ten je připravován v rámci orgánu IETF (Internet Engineering Task Force), a tedy obvyklým způsobem kterým vzniká většina standardů Internetu (zatímco H.323 vznikla na zcela jiné půdě, na půdě světa spojů a jeho Mezinárodní Telekomunikační
Unie). Problém je ale v celkové "dotaženosti" protokolu SIP, který má zřejmě ještě velmi daleko k faktické standardizaci.

Co chybí Internetu k dokonalosti?
 

Při úvahách o konvergenci a o tom, že by dnešní Internet mohl časem nahradit klasické telefonní sítě, je nutné vzít v úvahu i jeho záporné stránky, které tomuto trendu stojí v cestě. Jde zejména o absenci kvality služeb, nepříliš vyhovující model placení za služby Internetu, jeho spolehlivost, a v neposlední řadě i "netrvalý" charakter většiny přípojek k Internetu.

O tom, co je potřeba pro dostatečně kvalitní přenos hlasu po datových sítí, podrobněji pojednává samostatný článek "Jak funguje digitální přenos hlasu". Jde zejména o tzv. kvalitu služeb (QoS, Quality of Service), která má mnoho dílčích aspektů, mezi které patří například garance přenosové kapacity, malé přenosové zpoždění či schopnost pravidelného doručování jednotlivých částí dat. Faktem je, že přenosové sítě světa spojů byly od začátku stavěny s tím, že budou poskytovat různé úrovně kvality služeb a dokáží je garantovat (samozřejmě za cenu toho, že jejich provoz je relativně dražší, a cena jejich služeb je samozřejmě závislá i na úrovni poskytované kvality služeb). Naproti tomu při vzniku Internetu se zcela záměrně počítalo s tím, že na všechna přenášená data by mělo být pohlíženo stejně - konkrétně tak, že bude sledována celková efektivita využití dostupných přenosových cest, a ne případné specifické požadavky různých druhů přenosů. Důsledkem je skutečnost, že dnešní Internet nedokáže garantovat takovou kvalitu přenosových služeb, jaká je zapotřebí pro skutečně kvalitní přenos telefonních hovorů, přičemž tato jeho vlastnost je opravdu velmi hluboko zakořeněna v samotné podstatě Internetu a protokolů TCP/IP, na kterých je postaven. Dnes se tento nedostatek řeší zejména tím, že se zvyšuje celková disponibilní přenosová kapacita, tak aby k nejvíce škodícím případům "nestíhání" přenosů docházelo statisticky co nejméně. Tím dochází ke statistickému (průměrnému) zlepšování kvality hlasových přenosů po Internetu, ale stále nikoli ke garanci této kvality.

Principiální řešení absence jakékoli podpory kvality v dnešním Internety by mohlo přinést až faktické prosazení protokolů RTP a RSVP do života (viz článek o digitalizaci hlasu) - což se ale nezdá být na obzoru.

Úvod

Problém se systémem placení

  Stížnosti na absenci kvality služeb v Internetu mají dva aspekty - prvním z nich je absence schopnosti Internetu jako přenosové sítě chovat se k různým druhům přenosů různě, a jiným aspektem je celkově nízká kvalita, poskytovaná stylem "všem stejně". Pokud by se podařilo nějak změnit první z obou těchto aspektů, a Internet by získal schopnost chovat se k různým druhům přenosů různě (například díky praktickému zavedení protokolů RTP a RSVP v masovém měřítku), pak by zcela jistě nemohl dále fungovat ani jeho stávající ekonomický model. Dnes se totiž platí za služby Internetu paušálním způsobem, resp. úměrně objemu přenesených dat, ale nikoli v závislosti na jakékoli prioritě, významu či odlišném zpracování některých druhů dat. Pokud by se tedy zavedlo jakékoli "preferenční zpracování" ve formě zvýšené kvality poskytovaných přenosových služeb, muselo by se také nějakým způsobem diferencovat jejich zpoplatňování - přednostně přenášená data by se přenášela za větší tarify, než data která tolik nespěchají. Dnešní Internet však není na takovéto připraven, a změna celkového způsobu jeho financování by byla opravdu velmi obtížná (nehledě již na samotnou režii diferencovaného zpoplatňování různých druhů provozu, které by nutně zvýšilo celkovou cenovou hladinu za služby Internetu).

 

 

  
Je potřeba zvýšit celkovou spolehlivost
 

Druhým aspektem je celková úroveň přenosových služeb, poskytovaná všem přenášeným datům bez rozdílu jejich významu. Tato úroveň je relativně nízká v tom smyslu, že data jsou přenášena bez jakékoli záruky - pokud se nějaká data po cestě poškodí, nebo dokonce zcela ztratí, není povinností přenosového mechanismu (konkrétně protokolu IP) postarat se o nápravu (o tu se starají vyšší vrstvy včetně aplikační, ale pouze tehdy, pokud to potřebují). Principiální změna takovéhoto chování by asi nebyla žádoucí z technických důvodů (přenosům dat "v reálném čase" by to rozhodně neprospělo). Důležité je spíše celkové zvýšení spolehlivosti, které sníží statistickou pravděpodobnost výpadků či chyb dat. To je jak otázka spolehlivosti přenosových cest, tak i otázka celkové správy tak obrovské celoplanetární sítě, jakou je Internet. Skutečnost, že tato celosvětová síť nemá jednoho konkrétního vlastníka, otázky správy dosti komplikuje. Obecně je ale možné konstatovat, že celková provozní spolehlivost dnešního Internetu je zřejmě menší než provozní spolehlivost telekomunikačních sítí, ale je to problém který je relativně snadno řešitelný.

  
Problém trvalé dostupnosti 
 

Dalším významným problémem, který stojí v cestě plnému využití Internetu coby náhrady telefonních sítí, je charakter připojení většiny uživatelů. Dnes totiž existují dva druhy přípojek, a to přípojky trvalé, existující trvale v čase, a přípojky dočasné, zřizované jen na dobu kdy jsou skutečně potřeba (jde zejména o komutované přípojky k Internetu, přes veřejnou telefonní síť). Při případném telefonování stylem "z počítače na počítač", či "z telefonu na počítač" je pak problém v tom, jak se "dovolat" k uživateli, který právě není se svým počítačem připojen k Internetu, resp. jak jej upozornit na přicházející hovor (stejný problém samozřejmě nastává u uživatelů s trvalým připojením, jejichž počítač není v daném okamžiku zapnut).

Tento problém není dost dobře řešitelný bez nějaké formy trvalého připojení k Internetu, či alespoň jiné formy trvalé dostupnosti (například přes paging či jinou službu).

  
Problém nízké penetrace
 

Statistiky o tom, kolik lidí je skutečně připojeno k Internetu a schopno využívat jeho služeb, se dosti podstatně různí. Přesto se ale všechny shodují na tom, že relativně jde jen o malou část celkové lidské populace. Přitom telefonování obecně je služba, jejíž užitná hodnota roste s tím, ke kolika lidem je možné se potenciálně dovolat. Tomu, aby Internet mohl fakticky nahradit dnešní telefonní sítě, proto stojí v cestě také jeho relativně nízká penetrace.

 
Problém kompatibility.
 

Pro úplnost je dobré se zmínit i o jednom dalším problému, kterým je kompatibilita nejrůznějších řešení pro internetovou telefonii. Ta původně nebyla téměř žádná, protože první řešení v této oblasti vznikala jako ryze proprietární. Teprve později, s výraznějším úspěchem a zájmem uživatelské veřejnosti, vzniknul tlak na vypracování potřebných standardů - což je ostatně typické pro většinu nových služeb, zřejmě nejen ve světě počítačů. Ještě do nedávna tedy platilo, že při telefonování po Internetu je nutné použít "proti sobě" vždy dva stejné programy, protože jiné programy si nebudou rozumět. Dnes se již začíná blýskat na lepší časy, a to zejména díky standardu H.323 od Mezinárodní telekomunikační unie. Podrobněji viz samostatný článek o standardu H.323.

  
Ekonomika alternativního telefonování. 

Snad nejzajímavějším aspektem všech možností alternativního telefonování, včetně internetové telefonie i celé IP telefonie a technologií VOIP, je jejich ekonomická výhodnost. Jak to ale je doopravdy s cenou za "datové telefonování", a proč může být někdy až tak neskutečně nízká? A neexistují ještě další možnosti jak šetřit na účtech za telekomunikační služby?

Je naprosto přirozené, že provozovatelé telekomunikační
ch služeb se snaží na předmětu svého podnikání co nejvíce vydělat (a to samé jistě platí obecně pro všechny druhy podnikání). Na druhé straně je přirozené i to, že uživatelé telekomunikační
ch služeb zase budou mít zájem na nich co nejvíce ušetřit - a internetová telefonie je jen jednou z možností, které se zde nabízí.

Úvod


Kolik lze ušetřit na možnosti volby vedení hovoru - ve světě?
 

Liberalizace telekomunikačního trhu umožňuje existenci více alternativních telekomunikačních operátorů, a uživatelům dává možnost rozhodovat o tom, kudy (resp. přes kterého operátora) bude jejich hovor fakticky veden. Různí operátoři přitom mohou nabízet různě výhodné tarify, často i v závislosti na denní či noční době, a poměrně velké úspory lze dosáhnout i využitím těchto rozdílů - ať již "ručně" volajícím, nebo automatizovaně zařízením, které realizuje funkce tzv. Least Cost Routingu (a provádí příslušná rozhodování sama, podle předem zadaných pravidel).

Kvantitativní údaje o tom, kolik lze tímto způsobem ušetřit, jsou zatím dostupné pouze v podobě odhadů, a pohybují se kolem 30 až 40 procent - pokud jde o možnost volby mezi alternativními operátory pevných sítí a hovorů "na větší vzdálenosti". U nás takováto možnost není, vzhledem k tomu, že náš telekomunikační
trh dosud není liberalizován (v oblasti veřejné telefonie).

 
Kolik lze ušetřit - u nás?
 

Pokud jde o situaci v naší republice, i zde je dnes možné efektivně šetřit na telekomunikačních poplatcích - například tím, že si volající pořídí kromě běžného (pevného) telefonu i mobilní telefony pro obě sítě, a pak je používá podle toho, ke které síti je připojen volaný. Již tímto způsobem lze ušetřit hodně na tom, že uživatel neplatí poměrně vysoké "přestupní" tarify při volání z jedné telekomunikační sítě do druhé. Samozřejmě k tomu lze přidat i využití služeb jako je Paegas Internet Call, pro volání do zahraničí, nebo i některou z nově nabízených služeb internetové telefonie pro volání typu "z počítače na telefon" (Net2Phone či PhoneGlobe).

Na letošním Invexu bylo představeno původní české řešení, které takovéto úspory umožňuje dosahovat bez toho, že by uživatel musel používat několik různých telefonů - jde o ústřednu Ateus-Omega, která se sama dokáže připojit k jednotlivým sítím (včetně Internetu) a sama směrovat hovory tak, aby byla optimalizována jejich cena. Konkrétní výše úspor je samozřejmě opět silně závislá na tom, jaké jsou "telefonní návyky" uživatele a komu a jak často potřebuje volat - v rámci předvádění nové ústředny přímo na Invexu výrobce pořádal pravidelné semináře, na kterých věnoval takovýmto odhadům velkou pozornost. Příklad, který zde byl uváděn, obnášel úsporu ve výši cca 50 procent!! A to na tuzemském trhu, kde zdaleka ještě nebují konkurence v oblasti telekomunikací,
s výjimkou mobilních, přičemž tyto úspory byly založeny především na eliminaci "přechodů" mezi sítěmi a na službě Paegas Internet Call.

Ještě další možnosti výrazných úspor pak nabízí intenzivnější používání internetové telefonie a IP telefonie obecně.

Úvod

Proč jsou datové přenosy lacinější?

Celkově nižší cenová hladina přenosů po datových sítích (oproti přenosům po sítích telekomunikačních) má zajímavé příčiny, které stojí za určité hlubší zamyšlení.

Základy telekomunikační
ch sítí světa spojů byly vybudovány už poměrně dávno, v době kdy platily zcela jiné cenové relace než dnes. Tehdy například lidská práce byla relativně laciná, a s nimi byla relativně nízká i cena kabelů a dalších přenosových médií, zatímco cena přepojovacích prvků (telefonních ústředen) byla velmi vysoká. To pak vedlo k tomu, že se příliš nešetřilo na vlastní přenosové kapacitě, jako spíše na způsobu zpracování v přepojovacích uzlech, které při jejich vysoké ceně nesměly být dále prodražovány. Důležité je také to, že mechanismus přepojování okruhů je technicky mnohem snáze realizovatelný (například pomocí relé, tedy technologií dostupnou dávnou před prvními počítači), zatímco přepojování paketů se neobejde bez poměrně výkonné výpočetní technologie. Proto ve světě spojů zcela logicky vsadili právě na přepojování okruhů, při kterém navíc příliš nešetřili na přenosové kapacitě (alespoň pokud jde o nenasazení různých komprimačních technik, které také vyžadují poměrně velkou výpočetní kapacitu).

Dnes je ovšem celková situace přesně opačná než v době, kdy vznikal základ sítí světa spojů. Dnes je naopak drahá lidská práce a pokládka kabelů či jiné budování přenosových cest. Tedy obecně je drahá přenosová kapacita, zatímco prostředky pro její zpracování (směrovače, přepínače jako analogie ústředen) jsou naopak relativně laciné. Proto si svět počítačů mohl dovolit od začátku fungovat na principu přepojování paketů, který se k celkovým disponibilním přenosovým kapacitám chová mnohem efektivněji (i když za cenu toho, že nedokáže garantovat kvalitu služeb - viz článek o "Jak funguje digitální přenos hlasu"). Konkrétní odhady cenové odlišnosti jsou samozřejmě obtížné, ale ty nejrealističtěj
ší se pohybují kolem poměru 1:4 (tj. přenos určitého objemu dat po síti s přepojováním okruhů je cca čtyřikrát dražší, než přenos stejného objemu dat, na stejnou vzdálenost, po síti s přepojováním paketů). I toto je samozřejmě nesmírně pádný argument pro konvergenci (viz článek "O konvergenci"), neboli pro to, aby si i dnešní svět spojů budoval své nové přenosové infrastruktury výhradně na bázi sítí s přepojováním paketů (a nejlépe na protokolu IP).

Úvod

Proč je svět spojů dražší než svět počítačů?
 

Při porovnávání cenových hladin mezi světem spojů a světem počítačů je nutné vzít do úvahy i četné další faktory, než jen samotnou efektivitu při přenosu dat. Jde mj. i o to, že většina sítí světa spojů byla budována relativně dávno, v době kdy ceny za "inteligentní prvky" ve středu sítě byly opravdu vysoké (zejména ceny za ústředny), protože se vyráběly v malých sériích a často a bez přítomnosti konkurence, která by jejich ceny dokázala vhodně snížit. Obrovské investice, které svět spojů musel vložit do pořízení takto nákladných komponent, se většinou dodnes promítají i do cen za poskytované služby, protože zmíněné investice ve svém důsledku musí tak jako tak zaplatit uživatel telekomunikačních služeb. Naproti tomu svět počítačů si své sítě může budovat z relativně lacinějších komponent.

Dalším zdrojem neefektivnosti je celková mentalita subjektů ze světa spojů, které mají tendenci být hodně velké (a tudíž obtížněji řiditelné a potenciálně méně efektivní než subjekty malé), a navíc mají velkou monopolistickou
tradici - příliš dlouho fungovaly v neliberalizovan
ém prostředí bez konkurence a se silným státním dozorem, kdy si často také nemohly dělat co by samy považovaly za vhodné. Dodnes jsou mnohé "telekomy" velké a neefektivně fungující kolosy.

Významným faktorem, který ovlivňuje ceny služeb ve světě spojů, jsou i tzv. propojovací poplatky, které si vyměřují jednotliví telekomunikační operátoři navzájem za to, že poskytují služby zákazníkům toho druhého (či se na těchto službách alespoň částečně podílí, například při mezistátních hovorech). Ačkoli by se tyto propojovací poplatky teoreticky mohly navzájem kompenzovat, ve skutečnosti fakticky zvedají celkovou cenovou hladinu tarifů za poskytované služby. Existence těchto propojovacích poplatků, spolu s faktem že v různých zemích jsou veřejné telefonní služby ještě dále státem zdaňovány, byla i jedním z argumentů světa spojů proti internetové telefonii: faktem je, že poskytovatelé internetových telefonních služeb takovéto poplatky ani specifické zdanění neplatí.

Příklady alternativních způsobů telefonování

 

       

 

      

 

      

 

Úvod


 

 

Kolik skutečně stojí Internetová telefonie?

O internetové telefonii se často říká, že je vlastně úplně zadarmo. To není pravda. Záleží samozřejmě i na její konkrétní podobě, ale žádná z nich není zcela zdarma. Například u internetové telefonie stylem "z počítače na počítač" je její cena dána tím, co uživatel platí za používání Internetu jako takového (a je v zásadě jedno, jestli jej používá např. k brouzdání, nebo k telefonování či k práci s elektronickou poštou). Za takovéto využití internetu uživatel řádně platí (svému providerovi), a telefonování po Internetu tuto cenu nijak nezvyšuje! Právě v tomto smyslu je nutné chápat obvyklé tvrzení o tom, že telefonování po Internetu je zadarmo, nebo jen za poplatek za místní telefonní spojení - nestojí nic navíc k "normálnímu" přístupu k Internetu. Fakt, že tento přístup k Internetu stojí relativně málo, lze vysvětlit celkovou efektivností fungování plně liberalizovaného světa Internetu oproti málo či vůbec neliberalizovanému světu spojů. Rozdíl může být skutečně i několikařádový, a propastné rozdíly lze dokumentovat ostatně i na rozdílech v tarifech telekomunikačních operátorů v plně liberalizovaném prostředí (např. v USA) a v prostředí ještě neliberalizovaném (např. v ČR). Snahy využít tento rozdíl pak dávají vzniknout těm druhů internetové telefonie, které se snaží využít výhodnějších telefonních tarifů v některých částech světa (jako například služby Net2Phone a PhoneGlobe) a dovést telefonní hovor až to těchto míst prostřednictvím veřejného či privátního Internetu (v rámci služeb pro volání stylem "z počítače na telefon").

Celkově ale lze očekávat, že finanční motivace pro internetovou telefonii jednou skončí, s tím jak dojde k vyrovnání cenových úrovní světa spojů i světa počítačů a jeho Internetu. Pak přetrvá dlouhodobější motivace, spočívající v možnosti komunikovat prostřednictvím
jediného zařízení (počítačového typu), s maximem nejrůznějších doplňkových funkcí a maximem možného komfortu.

 

 
NAVRCHOLU.cz
 
TOPlist
Dnešní datum a čas
 


Adresa IP :
54.162.159.33

TOPlist
TOPlist
Advertisement
 
Základní nabídka
 
ČTÚ - BRÁNY SMS | NET FIRMY PA
 
Firemní telefonní čísla PA
Pravda vítězí - rozhlasové vysílání ČR
 
Pravdavitezi.jpg
Měření Vašeho připojení k internetu
 
Měření internetu
SPEEDTEST

Měření internetu
 
Dnes jste: 141 visitors (379 hits) na těchto stránkách
=> Do you also want a homepage for free? Then click here! <=
Osobní, soukromé stránky. Pokud máte nějaký dotaz, přání, či připomínku - kontaktujte mne, děkuji! Víte proč je pevná linka stále dobrá a často lepší než hojně používané mobilní telefony?!