Інструменти для аналізу та контролю якості мереж VoIP
Сьогодні ми детально розглянемо провідні інструменти, призначені для моніторингу мереж VoIP (голос через IP). Технологія Voice over IP (VoIP) є відносно новою, але швидко завойовує популярність. Її суть полягає в передачі голосових даних через IP-мережі. Це призвело до появи нових телефонних систем, які використовують для з’єднання мережу передачі даних. Однією з ключових переваг об’єднання голосу та даних в одній мережі є відсутність потреби у двох окремих комплектах кабелів.
З власного досвіду роботи молодшим спеціалістом служби технічної підтримки, я часто стикався з ситуаціями, коли користувачі скаржилися на відсутність підключення до мережі, що виявлялося наслідком підключення їхніх пристроїв до неправильного порту. Особливо це стосувалося старих ноутбуків з вбудованими модемами, де користувачі плутали телефонний роз’єм із мережевим. Крім того, підтримка двох окремих комплектів кабелів створювала додаткові витрати. Таким чином, перевага передачі голосового сигналу в мережах даних стала очевидною.
На відміну від даних, де пакети можуть прибувати до пункту призначення не по порядку і згодом збиратися у значущу інформацію, голосові дані повинні передаватися в реальному часі. Хоча вони також розбиваються на пакети (оскільки так працюють мережі передачі даних), ці пакети повинні надходити в правильному порядку та своєчасно. Фактично, VoIP вимагає бездоганної роботи мережі, і деякі аспекти, не настільки критичні для передачі даних, мають вирішальне значення для голосового трафіку. З цієї причини для моніторингу мереж VoIP потрібне спеціалізоване програмне забезпечення, здатне відстежувати ці важливі параметри.
Сьогодні ми розпочнемо з аналізу якості VoIP-дзвінків і факторів, що на неї впливають. Розглянемо параметри, які необхідно відстежувати, та систему MOS, яку використовує галузь телефонії для кількісної оцінки якості дзвінків. Насамкінець ми обговоримо найкращі інструменти для моніторингу мереж VoIP і надамо короткий огляд ключових функцій кожного з них.
Якість VoIP-дзвінків
Перед тим як заглибитися в технічні деталі, обговоримо важливість якості дзвінків. З моменту винайдення телефону в кінці XIX століття його технологія постійно вдосконалювалася. Сьогодні користувачі сприймають якісний зв’язок як належне і очікують чіткого та розбірливого звуку. Той факт, що деякі телефонні розмови використовують VoIP замість традиційної телефонії, не змінює цих вимог. Суб’єктивне враження користувача від розмови, яке називають якістю дзвінка, залежить від чіткості та зрозумілості мови. Якісний дзвінок характеризується відсутністю статичних перешкод та спотворень звуку.
Фактори, що впливають на якість мереж VoIP
З технологією VoIP, якість дзвінків залежить від багатьох факторів, пов’язаних як із вибором технології, так і з експлуатаційними характеристиками мережі. Розгляньмо основні з них:
Кодек
Кодек (Coder-Decoder) – це компонент, що перетворює аналоговий голосовий сигнал у цифрову інформацію для передачі через мережу даних і навпаки. Існують різні кодеки з різною ефективністю. Деякі забезпечують кращу якість дзвінків, але вимагають більшого розміру даних, тоді як інші зменшують розмір за рахунок зниження якості. Найвищою якістю серед кодеків VoIP характеризується G.711. Він забезпечує високу якість без стиснення даних, проте вимагає великої пропускної здатності – до 90 Кбіт/с на розмову. Також широко використовуються кодеки G.729, G.726 та G.723.
Пропускна здатність
На якість дзвінків також впливає доступна пропускна здатність. Зазвичай, мережі з гігабітними портами забезпечують кращу якість, ніж мережі зі 100-мегабітними портами. Хоча одна розмова споживає менше 100 Кбіт/с, перевантаження мережі може суттєво вплинути на якість. Оскільки мережі не завжди розраховані на VoIP, будь-яке надмірне використання може негативно позначитися на якості дзвінків.
Таким чином, мережа повинна мати достатню пропускну здатність для підтримки одночасного трафіку даних і голосу. Механізми QoS (якість обслуговування) дозволяють резервувати частину пропускної здатності для голосового трафіку та захищати його від перевантаження, але головне правило – це забезпечити достатню пропускну здатність та відсутність заторів. Інструменти моніторингу VoIP часто відстежують використання пропускної здатності.
Джиттер
Джиттер, або зміна затримки пакетів, – це нерегулярність часу доставки пакетів даних від джерела до місця призначення. В ідеальній мережі кожен пакет даних від певного джерела до пункту призначення доставлявся б за однаковий час. Але в реальності час у дорозі між пакетами часто відрізняється, що і називається джиттером.
Джиттер негативно впливає на якість дзвінків, оскільки VoIP-дані передаються в режимі реального часу. Хоча вони можуть певною мірою адаптуватися до джиттера, значні зміни часу доставки призводять до переривання отриманого мовлення. Переривчастий звук є однією з найпомітніших ознак поганої якості дзвінків.
Затримка
Затримка – це будь-яка затримка, яку зазнають дані на шляху від джерела до призначення. Теоретично дані рухаються зі швидкістю світла, і час їхнього переміщення з однієї точки в іншу є визначеним, але в реальності на затримку впливає багато факторів, таких як затори та черги, а також перевантаження обладнання.
Постійна затримка сама по собі може не мати значного впливу на якість дзвінків, але вона створює непотрібні затримки, які можуть сприйматися як проблеми з якістю. Особливо це актуально, коли затримка досягає тисяч мілісекунд. Тому затримку також необхідно відстежувати за допомогою інструментів моніторингу VoIP.
Втрата пакетів
Втрата пакетів є, мабуть, найбільшим ворогом VoIP. Трафік даних може відновлюватися після втрати пакетів шляхом повторного запиту відсутніх даних. Однак це неможливо у випадку з VoIP-трафіком, оскільки все відбувається в режимі реального часу. Будь-який втрачений пакет призводить до втрати звуку. Часова втрата пакетів може залишитися непомітною, але високий рівень втрат суттєво вплине на якість дзвінків, оскільки користувачі будуть пропускати частини розмови.
MOS Score – об’єктивна оцінка якості дзвінків
Якість дзвінків – поняття суб’єктивне. Один користувач може вважати прийнятним певний рівень погіршення якості звуку, тоді як інший наполягатиме на кришталево чистому звуці. Щоб зробити оцінку якості більш об’єктивною, індустрія телефонії ввела концепцію середньої оцінки думки (Mean Opinion Score, MOS).
MOS – це числове значення, що показує сприйняту якість голосу після передачі та стиснення за допомогою кодеків. Це значення є результатом впливу основних мережевих параметрів на потік даних. Воно допомагає прогнозувати якість дзвінків та виявляти проблеми, що можуть вплинути на VoIP.
Значення MOS коливаються від 1 до 5, де 4 і вище вказують на загалом задовільну якість дзвінка. Значення від 3 до 4 означають певний рівень незадоволення користувачів, а значення нижче 3 свідчать про неприйнятну якість. Деякі з найкращих інструментів моніторингу VoIP здатні обчислювати значення MOS.
Найкращі інструменти для моніторингу мереж VoIP
Маючи краще розуміння того, чим відрізняється моніторинг мереж VoIP від загального моніторингу, ми готові розглянути деякі з провідних інструментів. Деякі з них є спеціалізованими VoIP-інструментами, а інші є багатоцільовими системами моніторингу, що мають вбудовані функції моніторингу VoIP або спеціальні модулі.
1. SolarWinds VoIP та Network Quality Manager (безкоштовна пробна версія)
SolarWinds – це відома компанія серед мережевих адміністраторів. За останні 20 років вони розробили ряд першокласних інструментів для адміністрування мереж. Їхній флагманський продукт, Network Performance Monitor, – це платформа моніторингу SNMP, яка постійно займає провідні позиції на ринку. Компанія також відома своїми багатьма безкоштовними інструментами, які задовольняють специфічні потреби мережевих адміністраторів, наприклад, TFTP-сервер або калькулятор підмереж.
SolarWinds VoIP and Network Quality Manager – це спеціалізований інструмент для моніторингу VoIP, що має багато корисних функцій. Він дозволяє моніторити показники якості дзвінків, включаючи джиттер, затримку, втрату пакетів і MOS. Інструмент також використовується для виявлення несправностей, що впливають на продуктивність дзвінків VoIP, шляхом кореляції проблем з продуктивністю WAN. Система також забезпечує моніторинг глобальної мережі в реальному часі за допомогою технології Cisco IP SLA. Функція візуального відстеження шляху дзвінка VoIP дозволяє визначити проблеми у мережі.
Налаштування SolarWinds VoIP and Network Quality Manager є простим і займає кілька кліків. Система автоматично виявляє мережеві пристрої, що підтримують Cisco IP SLA, і розгортається зазвичай менше ніж за годину. Після цього вона надає детальну картину вашого мережевого середовища VoIP.
Інструмент забезпечує моніторинг продуктивності глобальної мережі між сайтами в режимі реального часу, а також має функції попередження про виникнення нестандартних ситуацій. Він допомагає переконатися, що схеми WAN працюють належним чином, використовуючи показники Cisco IP SLA, синтетичне тестування трафіку, а також спеціальні пороги продуктивності та сповіщення. Інструмент також має функцію візуального відстеження дзвінків VoIP, що є цінною функцією для виявлення несправностей.
SolarWinds VoIP та Network Quality Manager не лише відстежує канали WAN, але й відображає показники використання та продуктивності ваших VoIP-шлюзів та магістральних ліній PRI. Це допомагає у плануванні потужностей, дозволяючи вимірювати якість голосу перед розгортанням нових VoIP-рішень.
Ціна на SolarWinds VoIP and Network Quality Manager починається від 1615 доларів США за до 5 вихідних пристроїв IP SLA та 300 IP-телефонів. Є також інші рівні ліцензування, включаючи ліцензію без обмежень на пристрій. Доступна 30-денна безкоштовна пробна версія для тестування продукту.
2. PRTG
Paessler Router Traffic Grapher (PRTG) – відома система моніторингу мережі. Вона відстежує не лише використання пропускної здатності. Використовуючи датчики, PRTG можна використовувати для моніторингу різних параметрів мереж і систем. Інструмент може відстежувати будь-яку систему, пристрій, трафік і додаток у вашій IT-інфраструктурі. Для моніторингу VoIP є два спеціальні датчики. Датчик QoS вимірює такі параметри, як втрата пакетів UDP, джиттер, затримка Ethernet тощо. Для пристроїв Cisco з підтримкою IP-SLA є датчик IP-SLA, який зчитує аналогічні показники. Обидва методи дозволяють визначити якість VoIP-з’єднання та рівень затримки, джиттера тощо, який є прийнятним. У разі перевищення порогового значення користувач отримає сповіщення.
Paessler стверджує, що моніторинг за допомогою PRTG можна почати через кілька хвилин після встановлення. Система автоматичного виявлення сканує сегменти мережі та розпізнає пристрої. Потім вона створює датчики на основі шаблонів пристроїв. Потрібно буде лише налаштувати деякі датчики VoIP, що трохи подовжить процес, але це все одно один з найшвидших інструментів для налаштування.
PRTG доступний у безкоштовній повнофункціональній версії, яка обмежена 100 датчиками. У PRTG кожен контрольований параметр вважається одним датчиком. Наприклад, моніторинг пропускної здатності на кожному порту 48-портового комутатора буде вважатися 48 датчиками. Для моніторингу понад 100 датчиків потрібно придбати ліцензію. Також потрібен один датчик QoS або IP-SLA для кожного мережевого пристрою VoIP, який потрібно контролювати. Ціна залежить від кількості датчиків і починається від 1600 доларів США за 500 датчиків до 14500 доларів США за необмежену кількість датчиків. Доступна безкоштовна 30-денна пробна версія без обмежень на пристрої.
3. ManageEngine OpManager
ManageEngine OpManager є ще одним відомим інструментом моніторингу мережі. Він відстежує життєво важливі показники ваших серверів (фізичних і віртуальних), а також вашого мережевого обладнання і сповіщає вас про виникнення проблем. Інструмент має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, що дозволяє легко знаходити необхідну інформацію. Він має чудовий механізм звітності, а також ряд попередньо налаштованих та налаштовуваних звітів. Функції оповіщення системи також дуже розширені.
Щодо моніторингу VoIP, опція VoIP-монітора ManageEngine OpManager легко інтегрується з OpManager для моніторингу та звітності про здатність інфраструктури обробляти дзвінки VoIP. Інструмент використовує Cisco IP SLA для постійного моніторингу критичних параметрів QoS мереж VoIP. Параметри включають втрату пакетів, затримку, джиттер, середню оцінку думки (MOS) і час проходження (RTT).
Ціна ManageEngine OpManager залежить від кількості пристроїв, що контролюються. Ціни коливаються від 715 доларів США за 25 пристроїв до 14 995 доларів США за 1000 пристроїв. Опція моніторингу VoIP коштує додатково 125 доларів США на пристрій. Як і для більшості повнофункціональних комерційних інструментів моніторингу, є безкоштовна 30-денна пробна версія.
4. VoIP-монітор
VoIP-монітор – це мережевий аналізатор пакетів з відкритим кодом з комерційним інтерфейсом для моніторингу більшості протоколів VoIP. Інструмент, що працює на Linux, призначений для аналізу якості дзвінків VoIP на основі таких параметрів, як джиттер та втрата пакетів згідно з моделлю ITU-T G.107 E, яка прогнозує якість за шкалою MOS. Інформація про дзвінки та відповідна статистика зберігається у базі даних MySQL. Кожен виклик можна зберегти у файлі pcap (формат запису файлу, який можна відкрити за допомогою інших інструментів аналізу, наприклад Wireshark) лише за протоколом SIP або протоколами SIP, RTP, RTCP, T.38 та udptl. VoIPmonitor також може декодувати мовлення та відтворювати його через свій WEB GUI, а також зберігати його на диску як файл .WAV. Він підтримує кодеки alaw та ulaw G.711, а комерційні плагіни додають підтримку для G.722, G.729a, G.723, iLBC, Speex, GSM, Silk, iSAC та OPUS. VoIPmonitor також може конвертувати T.38 FAX в PDF.
Інтерфейс VoIPmonitor GUI доступний як локальний сервер за ціною від 42 доларів США на місяць за 10 каналів до 917 доларів США на місяць за 6000 каналів, або як хмарна послуга за ціною від 20 доларів США на місяць за 3 канали до 200 доларів США на місяць за 200 каналів. Обидві версії доступні у безкоштовній та необмеженій 30-денній пробній версії.
5. VQmon/EP
VQmon/EP відрізняється від інших інструментів моніторингу VoIP тим, що він інтегрований у ваші пристрої. Він стверджує, що є найбільш широко використовуваною технологією для моніторингу якості та продуктивності живих VoIP-дзвінків. Система інтегрована в ряд IP-телефонів, що продаються Avaya, Mitel, Polycom, Cisco та кількома іншими виробниками. Він забезпечує вбудовану підтримку стандартних протоколів звітності SIP QoE (RFC 6035) та RTCP XR (RFC 3611), що дозволяє адміністраторам мережі контролювати якість дзвінків скрізь у своїй мережі без використання зондів. VoIP Spear
VQmon/EP може виявляти втрату пакетів і події відкидання буфера джиттера. Він також може витягувати ключову інформацію з програмного забезпечення DSP і створювати оцінки якості дзвінків і діагностичні дані в режимі реального часу. Інструмент генерує оцінки MOS для прослуховування та якості розмови та R-фактори, а також широкий спектр діагностичних даних. VQmon/EP має пороги якості дзвінків у реальному часі, підтримуючи генерацію сповіщень або автоматичне налаштування.