Текст книги "Журнал PC Magazine/RE №10/2008"

Технологии будущего

Есть экзоскелет – готов к приключениям

Максим Белоус

XOS Exoskeleton компании Sarcos – в исходном для надевания положении

Термин «экзоскелет» наверняка смутно памятен многим еще из школьных уроков биологии. Так называют внешний несущий каркас некоторых организмов (хитиновый панцирь насекомых, например), отличая его от внутреннего (такого, как у млекопитающих). Однако куда более на слуху сейчас другое значение этого термина: (электро)механический каркас, предназначенный для увеличения мускульных усилий человека. Появилось оно на страницах фантастических романов, но теперь, похоже, экзоскелеты уверенно вступают в реальность, в отличие от множества других элементов НФ-антуража вроде фазеров, гипертяги и заселенных тоскующими нимфоманками планет.

Существующие экзоскелеты и их перспективные разработки очень похожи на свои прототипы из космобоевиков и космоопер (первым на ум приходит, конечно, «Чужой»; сцена сражения с тварью в корабельном шлюзе). Что и неудивительно: в фантастике ли, в реальности – внутри такого устройства находится человек, и само оно служит (не)естественным продолжением его костей и слоев мускульной ткани. Так что экзоскелеты находят применение во всех областях, где естественной мышечной силы человека недостает.

Медицина

Самым, наверное, очевидным из таких применений оказывается медицинское. Современные инвалидные кресла – весьма совершенные устройства, но не для всех обездвиженных больных они одинаково полезны. Если ноги у человека не полностью отнялись, отсутствие двигательной нагрузки (неизбежное при постоянном пользовании креслом) способно привести к полной атрофии мышц вернее, чем сама болезнь. Но дозировать эту нагрузку, с силой опираясь при ходьбе на костыли, больному без привычки совсем не просто. Как же быть?

Еще недавно ответ был один: регулярный, продолжительный лечебный массаж в сочетании с лечебной физкультурой. Теперь (по крайней мере, у некоторых больных) появилась возможность воспользоваться медицинским экзоскелетом ReWalk. Он создан небольшой израильской фирмой Argo Medical Technologies и проходит сейчас клинические испытания в одном из медицинских центров Тель-Авива.

Экзоскелет этот не полнофункциональный, но со своими задачами справляется как следует. Он представляет собой сочетание собственно ходовой части (шинно-шарнирной конструкции, поддерживающей ноги и помогающей им двигаться) и небольшого рюкзака, где размещен электронный блок управления и контроля. Амит Гофер, инженер основавший Argo Medical Technologies, сам парализован – и потому очень остро ощущает необходимость в такого рода устройствах.

Управляется ReWalk с наручного браслета; перемещение по горизонтали вперед активизируется простым наклоном корпуса. Доступны также режимы восхождения и спуска по лестнице. Давняя проблема шагающих роботов – удержание равновесия – в данном случае решена пассивно: предполагается, что у человека в экзоскелете работают руки и плечевой пояс, что позволяет ему пользоваться костылями в качестве страховочных подпорок и для ускорения перемещения. Помимо прочего, такой подход заметно удешевляет конструкцию, делая ее более доступной для тех, кому она действительно необходима.

Помимо экзоскелетов для опорно-двигательного аппарата существуют проекты, призванные помочь больным с нарушениями функций управления руками. Такая конструкция разрабатывается, в частности, в Институте роботехники Университета Карнеги-Меллона. Электромеханический протез для руки (кисти и предплечья) помогает пациентам с нарушениями в верхнем спинном мозге брать и удерживать предметы, в том числе достаточно тяжелые, а также довольно уверенно совершать тонкие движения пальцами.

Работа

Работать поменьше, а результатов получать побольше – одно из вековых мечтаний человечества. Благодаря ему на свет появились полиспаст, фомка, подъемный кран и шагающий экскаватор. Плодом этого же направления инженерных изысканий становятся экзоскелеты, предназначенные для увеличения мускульной силы здорового человека. Бульдозеры и дизельные лебедки, конечно, прекрасны, но не во всякой ситуации им можно найти применение. Разбирать, к примеру, завалы в пострадавшем от землетрясения городе или вести спасательные работы в осыпающемся шахтном стволе удобнее, все-таки не раздумывая, пройдет ли в этот пролом тяжелая инженерная техника и выдержит ли ее подстилающая поверхность. Здесь увеличить силовые возможности человека, не меняя значительно его габаритов и способа перемещения в пространстве, было бы очень кстати.

Впрочем, первые действующие образцы «рабочих» экзоскелетов невесомостью не отличались. Еще в 1960-х гг. General Electric спроектировала электрогидравлическую конструкцию под названием Hardiman – она с готовностью могла позировать для обложек фантастических романов, однако при массе около тонны и чудовищном энергопотреблении так и осталась бесперспективной. Прошло несколько десятилетий, прежде чем в распоряжении инженеров оказались новые материалы и технологии, которые позволили приблизить подобные разработки к реальности.

Компания Berkeley Bionics, активно сотрудничающая с Министерством обороны США, к 2005 г. подготовила два прототипа серийного экзоскелета, пригодных для настоящей работы – как минимум, для переноски серьезных тяжестей. Наиболее совершенный вариант конструкции под названием ExoClimber уверенно справляется с лестницами и пологими подъемами, масса ее немногим более 20 кг (включая блок аккумуляторов и управляющий компьютер), и она позволяет оператору справляться с грузами до 70 кг словно с набитыми пухом подушками. Инертная масса грузов при этом, правда, никуда не девается, хотя гравитационную экзоскелет для человека компенсирует, – это необходимо учитывать при поворотах и наклонах.

Ранний прототип (скорее даже, тактический макет) армейского экзоскелета: начало 2000-х гг.

Судя по информации на сайте Berkeley Bionics, на 2008 г. запланирована демонстрация сразу нескольких полнофункциональных прототипов экзоскелета нового поколения – HULC. Он, правда, не зеленого цвета, да и трогательные синие штанишки для оператора в комплект не входят, зато, в отличие от предшествующих образцов, он не только компенсирует массу поднимаемого груза (до 90 кг), но и делает своего оператора более выносливым. Детали технологических наработок Berkeley Bionics не разглашаются, однако декларируется, что оператор, благодаря HULC, расходует меньше кислорода и получает меньшую нагрузку на сердце, чем обычный человек в аналогичных условиях (или же в экзоскелете другой модели). Разработчики утверждают, что при движении со скоростью около 3,5 км/ч без нагрузки потребление кислорода оператором HULC снижается на 5–12 % по сравнению с тем, как если бы он перемещался на своих двоих. Именно это направление (повышение выносливости) компания намерена сделать главной областью своих изысканий на ближайшее время.

Чуть более узкую задачу поставили перед собой исследователи из группы биомехатроники Массачусетсского технологического института (MIT Media Lab’s Biomechatronics Group). Их детище напоминает творение Argo Medical Technologies – этот экзоскелет также рассчитан на облегчение работы лишь нижних конечностей; он представляет собой сочетание каркаса с датчиками и приводами для ног и рюкзака на спине. В рюкзаке в этом случае, однако, располагается не только электроника: оператор в таком экзоскелете способен нести груз массой около 40 кг, практически не ощущая его.

Тот самый экзоскелет BLEEX, который в 2004 г. был признан лучшим на тот момент проектом из нескольких финансировавшихся DARPA

Но здесь есть свои тонкости. Разработка группы биомехатроники отлично компенсирует усилия, затрачиваемые на ходьбу в экзоскелете с грузом: системы пружин и суставных компенсаторов с готовностью откликаются на движения человеческих ног, затрачивая на каждый шаг фантастически малое количество энергии – около 1 Вт. Мощность же, требуемая другими существующими экзоскелетами, может в данном случае достигать и 3000 Вт.

Прототип экзоскелета, разрабатываемого в MIT

Оборотная сторона достижения исследователей из MIT – снижение, как ни парадоксально, выносливости оператора экзоскелета. Компенсация массы груза в случае их устройства приводит к тому, что движения становятся крайне непривычными для человека – и хотя прямая нагрузка на мышцы снижается многократно, неудобство перемещения заставляет оператора активнее потреблять кислород, ускоряет его метаболизм и в итоге заметно его утомляет. В настоящее время группа работает над тем, чтобы от первого грубого приближения электромеханической конструкции (к реальной человеческой ноге с ее непростой мускульно-костной механикой) перейти к более детальному воспроизведению ее перемещений в пространстве при ходьбе. Когда нагрузку при этих перемещениях удастся настолько же удачно скомпенсировать, насколько это происходит в конечности человека естественным образом, экзоскелет данного типа может стать эталоном для серийных образцов.

Служба

Сегодня существует, пожалуй, единственный вполне работоспособный, доведенный даже до серийного производства экзоскелет. Это HAL-5 (Hybrid Assistive Limb), более десяти лет разрабатывавшийся группой Йосиюки Санкаи, инженера из университета города Цукуба. По цене автомобиля (от 15 тыс. долл. и выше, в зависимости от модификации) желающие могут заказать экземпляр в личное пользование или арендовать его за несколько сотен долларов в месяц. Как предполагают его создатели, в скором времени такие устройства станут в Японии актуальнее автомобилей: если в 2004 г. доля людей пенсионного возраста в стране не превышала 20 %, то к 2050-му она достигнет 35 %. Беспомощным по сегодняшним меркам людям волей-неволей придется заботиться о себе самим – и экзоскелеты им придутся как нельзя кстати.

«Цивильный» вариант экзоскелета BLEEX – c крайне уязвимыми сочленениями

HAL-5 полностью соответствует высокому званию экзоскелета, принимая на себя значительную (до 100 кг) нагрузку, поднимать и переносить которую берется заключенный в него человек. Да и самому человеку в таком робокостюме куда комфортнее передвигаться, чем привычным образом. В августе 2006 г. это продемонстрировал 43-летний Сэйдзи Утида, уже несколько лет к тому времени не поднимавшийся с инвалидного кресла. Благодаря экзоскелету он в буквальном смысле на своих двоих одолел полпути до вершины 4,5-км горы Брейтхорн в Швейцарских Альпах.

HAL-5: на прогулке и в работе

Масса экзоскелета Йосиюки Санкаи (сейчас его продвижением занимается компания Cyberdyne, специально организованная ради коммерциализации уникальной разработки) всего 21 кг благодаря применению легчайших сплавов молибдена, никеля и алюминия, армирующих пластиковую основу. Правда, чрезмерная прочность и надежность ему не требуются; применять робокости предполагается в довольно-таки щадящих условиях современного города.

Экзоскелет ExoClimber компании Berkeley Bionics: почти мечта геолога, если не считать потребности в электропитании

Управляющий компьютер HAL-5 (на ОС Linux) размещается в небольшом контейнере на поясе; рядом – батарейный блок, обеспечивающий около 2,5 ч непрерывной работы устройства. Система контроля за движениями базируется на расположенных на коже оператора (вблизи суставов) электромиографических датчиках: они непрерывно фиксируют сигналы, проходящие по мускульной ткани и несущие информацию о движениях человеческого тела. Данные этой системы накладываются на заложенные в память управляющего компьютера шаблоны различных движений: шагом по горизонтальной поверхности, вверх или вниз по лестнице и т. п. Электромиограмма конкретного оператора позволяет проводить тонкую подстройку шаблонных движений в каждый момент времени и тем самым добиваться эффекта полной неощутимости экзоскелета как инородного тела.

В Японии еще несколько групп работают над аналогичными проектами: например, в токийском Университете сельского хозяйства и технологий создали прототип экзоскелета, предназначенного для фермеров. Этот легкий (8 кг) и недорогой (около 2 тыс. долл.) суперкостюм должен помочь человеку в нелегком крестьянском труде, по-прежнему во многом ручном. Возможности этого экзоскелета поскромнее, чем у HAL-5, зато потенциальная доступность при выходе в серию – повыше.

Война

Огромные боевые человекоподобные роботы (меха), так любимые создателями и поклонниками японской анимации, в строгом смысле слова экзоскелетами не являются, хотя и управляются естественными движениями сидящего в кабине человека (пилот поднимает руку – робот делает то же самое). Здесь связь человеческих конечностей и суставов с машинными опосредована; с тем же успехом меха могли бы контролироваться дистанционно из какого-нибудь безопасного бункера. Кстати, судя по нынешним тенденциям в военной инженерии передовых западных стран, дело к тому и идет. Через два-три десятка лет на поле боя, вполне возможно, будут гибнуть лишь солдаты, чьи правительства окажутся не в состоянии позволить себе беспилотные боевые аппараты самых различных типов.

А пока в странах НАТО активно разрабатываются боевые варианты экзоскелетов, связь которых с пилотом-оператором самая непосредственная. Человек с электромеханической мускулатурой и внешним костяком из металла становится существенно мощнее. Среди безусловных плюсов экзоскелета с точки зрения военного применения увеличение выносливости бойца (доступны долгие марши с серьезной нагрузкой), возможность снабдить пехотинца тяжелым вооружением и солидным боезапасом. Из минусов можно назвать громоздкость конструкции (спринтерскую дистанцию в экзоскелете не выиграть – проблематично удерживать равновесие на большой скорости), ее тяжеловесность (о марш-бросках через болота можно забыть) и потребность в электропитании. Вышедший из строя или просто обесточенный экзоскелет мгновенно превращается в ловушку для бойца.

Агентство перспективных исследований Министерства обороны США (то самое DARPA, в недрах которого зародился когда-то Интернет) с 2000 г. разрабатывает боевой экзоскелет. На программу его создания выделено 75 млн. долл., и первые работо-, точнее, боеспособные ее результаты ожидаются уже в этом году. Разработки во многом основаны, конечно же, на существующих прототипах общего назначения, таких, как экзоскелеты Berkley Bionics. Например, продемонстрированная военным в 2004 г. конструкция представляла собой 45-кг стальной каркас с почти полусотней двигательных и сенсорных узлов, а также с бортовым комплексом электроники, позволяющим динамически перераспределять нагрузку и поддерживать равновесие.

Работать по-человечески, но с куда большими выносливостью и силой – вот предназначение экзоскелетов

Предполагается, в частности, что боец в экзоскелете все-таки сможет быстрее бегать и дальше прыгать, чем обычный солдат, что позволит значительно повысить мобильность пехотных соединений. Суперкостюм пригодится и для вспомогательных работ, особенно в горной местности: затащить безоткатное орудие на удобную скалу или столкнуть в пропасть заглохший на «серпантине» танк, мешающий стремительному продвижению колонны, куда удобнее в экзоскелете, чем без него.

Для стороннего наблюдателя XOS без оператора выглядит пострашнее, чем Терминатор первой модели без покровных тканей

Одна из компаний, получившая в 2000 г. финансирование по программе создания экзоскелета, – это Sarcos (Солт-Лейк-Сити, шт. Юта), ныне подразделение более крупной Raytheon Company. Ее разработка, XOS Exoskeleton (нынешняя версия – 4.0) была признана DARPA наиболее перспективной с самого начала. Еще восемь лет назад Стив Якобсен, главный идеолог Sarcos, смог создать весьма оперативно действовавшую систему датчиков и сервоприводов, благодаря которой экзоскелет стремительно реагировал на движения заключенного в него человека.

«Фермерский» экзоскелет, созданный токийскими инженерами

Нынешняя модель XOS Exoskeleton хотя и превосходит множество конкурентных разработок по скорости реакции, но все еще не удовлетворяет поставленным DARPA требованиям. Она ограничивает движения оператора (что в бою недопустимо) и потребляет больше энергии, чем ожидается. Тем не менее на 2009 г. запланированы армейские испытания очередной версии этого экзоскелета.

Боевой экзоскелет пока существует лишь на правах перспективной разработки – впрочем, перспективы эти до сей поры довольно туманны. Одной из главных проблем конструкции остается надежность. Если в лабораторных условиях устройство проявляет себя вполне достойно, то в приближенной к боевой обстановке все уже не так гладко. Песок и грязь, забиваясь в сочленения, снижают подвижность конструкции и даже способны вывести ее из строя. До тех пор пока проблема шарниров не будет радикально решена, вряд ли можно ожидать появления экзоскелетов (равно как и шагающих боевых роботов, в том числе и огромных человекоподобных) на реальном поле боя.

Будущее смотрится вполне оптимистично, когда на помощь человеку приходит не гипотетический искусственный интеллект со сверхспособностями, а экзоскелет – генератор сверхспособностей для самого человека

Решение же этой проблемы лежит за пределами концепции классического экзоскелета, привычного нам по нынешним разработкам и фантастическим боевикам. Американские исследователи работают сейчас над динамической наноброней – комплексным защитно-вспомогательным снаряжением солдата ближайшего будущего. Предполагается, что достаточно тонкий слой такой брони будет иметь сложную, способную к управляемой модификации молекулярную структуру. К примеру, прочностных свойств наноброни хватит, как и у кевлара, чтобы не прорваться от попадания пули, однако, если удар придется в кость, неизбежны перелом и разрыв тканей. Это определят встроенные в суперкостюм медицинские датчики, и в ответ наноструктура ткани вблизи поврежденного места преобразуется так, что из гибкой оболочки превратится в жесткую шину, одновременно фиксирующую сломанную кость и блокирующую кровотечение. А вот холодного оружия можно будет и вовсе не опасаться: скорость движения штыка куда меньше, чем пули, и реакции датчиков должно хватить на то, чтобы контактный участок наноброни моментально затвердел, рассеивая кинетическую энергию удара.

Реальные экзоскелеты будоражили умы инженеров и военных давно: еще в 1980 г. к созданию такого устройства пытались подступиться в Лос-Аламосской национальной лаборатории, однако тот проект так и остался на бумаге. Вплоть до наших дней воплощение идеи робокостюма в жизнь сдерживалось как минимум тремя факторами. Не существовало достаточно легких и прочных материалов, которые позволили бы снизить массу самого устройства не в ущерб его надежности. Не было компьютеров такой компактности и мощности, чтобы в реальном времени реагировать на движения тела оператора и отрабатывать их соответствующими перемещениями экзоскелета, делая его неощущаемым продолжением человеческого тела. И наконец, отсутствовали в природе емкие и легкие источники питания, необходимые для длительной автономной работы устройства.

Судя по всему, все эти ограничения перестанут быть актуальными в ближайшие годы, если не месяцы. Тогда мы и увидим настоящую зарю эры экзоскелетов. Быть может, и в самом деле изобретение колеса и вся прочая история технологий окажутся лишь промежуточным этапом, и наиболее совершенным инструментом человеческой деятельности предстанет сам человек – но только в сверхвысокотехнологичной упаковке?

Новости. С 15 по 15

Программы

Корпорация Symantec (www.symantec.ru) объявила о расширении услуг, доступных в рамках службы Symantec Protection Network. Выпущено клиентское ПО Symantec Online Remote Access, благодаря которому предприятия СМБ получают возможность безопасно обращаться к программам и файлам, хранящимся на их компьютерах, где бы те ни находились физически. Служба Symantec Online Remote Access построена на основе продукта Symantec pcAnywhere. В бета-версии Symantec Online Remote Access предусматриваются средства для организации дистанционного доступа на основе модели централизованного взаимодействия Symantec, двусторонняя передача файлов, дистанционная печать, возможность генерации отчетов, криптозащиты данных.

Проблемы и решения
Советы и секреты: pcmag.ru/solutions/

Интернет-телефония: дома и в офисе

Алексей Айларов

Возможность передачи голосовых сообщений по сети с пакетной коммутацией впервые была реализована в 1993 г., а технология получила название VoIP (Voice over IP). Одно из частных ее приложений – IP-телефония, т. е. услуга по передаче телефонных разговоров по протоколу IP.

Первыми использовать IP-телефонию стали организации. Им она предоставляла новые возможности для соединения удаленных офисов и обслуживания клиентов с уменьшением затрат на телефонную связь. Офисы на разных континентах можно было объединить с помощью глобальной сети, а стоимость разговоров между такими офисами сводилась к стоимости Интернет-трафика более дешевого, чем международная или междугородняя телефонная связь.

Технология оказалась успешной, и ее развитие привело к созданию массовых сервисов IP-телефонии, таких, как карточная телефония. Каждый мог купить карточку со специальным кодом, позвонить на специальный телефонный номер, где его просили ввести данный код. После авторизации можно было звонить по низким тарифам, так как соединение осуществлялось с помощью VoIP-технологии. Данный вид IP-телефонии и сегодня остается востребованным многими людьми, у которых нет компьютера для использования программ и различных сервисов IP-телефонии или нет достаточно широкого канала доступа в Интернет.

Что же такое современные сервисы IP-телефонии? Доступ к большей части из них можно получить только с помощью компьютера или специальных IP-телефонов, подключенных к Интернету. Некоторые пытаются работать и на мобильных телефонах, чаще всего это так называемые callback-сервисы, когда можно ввести два номера, один из которых ваш, а второй – вызываемого абонента, после чего удаленная система вызовет обоих абонентов и соединит их. Когда были созданы мобильные сети третьего поколения (3G), для мобильных телефонов стали появляться приложения, которые позволяют звонить с мобильного телефона через IP. Несмотря на кажущуюся простоту, IP-телефония остается сложной для освоения многими пользователями ПК. Из-за конкуренции на рынке VoIP-решений появилось множество стандартов и сервисов, плохо совместимых или несовместимых вообще. С одной стороны, можно понять компании, которым невыгодно терять клиентов, ведь если бы все сервисы и системы были абсолютно совместимы, то переход от одного поставщика услуг к другому не составлял бы никакой проблемы для пользователей. С другой – по этой причине для многих пользователей IP-телефония остается непонятной и слишком сложной.

Один из сервисов, который смог стать для многих синонимом IP-телефонии, – Skype. Самая главная особенность Skype – звонки между пользователями сложных настроек. Однако Skype далеко не идеален.

В отличие от многих других программ IP-телефонии, Skype использует для передачи данных собственную, закрытую P2P-архитектуру. Каталог абонентов Skype распределен по компьютерам пользователей сети Skype, что позволяет ей легко масштабироваться до очень больших размеров (в данный момент более 100 млн. пользователей, 5–10 млн. онлайн) без дорогой инфраструктуры централизованных серверов.

Кроме того, Skype может маршрутизировать звонки через компьютеры других пользователей. Это позволяет соединяться друг с другом пользователям, находящимся за NAT или брандмауэром, но создает дополнительную нагрузку на компьютеры и каналы пользователей, подключенных к Интернету напрямую.

Используемый Skype алгоритм сжатия данных ILBC позволяет в большинстве случаев получать лучшее качество, чем у обычной телефонной связи. Однако низкокачественные микрофоны, широко распространенные сейчас на рынке ПК, сводят это преимущество на нет.

Владельцы компьютеров с «белым», или «реальным», IP-адресом и «широким» каналом связи, пользуясь Skype, волей-неволей становятся посредниками для соединения других пользователей, находящихся за NAT или брандмауэром. Весь голосовой трафик проходит через ваш ПК, что не очень-то приятно (особенно, если тарифный план лимитирует объем трафика).

VoIP-протокол Skype закрыт и используется только оригинальным ПО Skype. У специалистов в области информационной безопасности в Сети это вызывает подозрения: никто не знает, что может делать Skype в то время, когда просто «висит в трее». Разработчики уверяют, что Skype не используется для передачи ваших конфиденциальных данных, – правда, желающих верить на слово немного. Российские пользователи испытывают проблемы с оплатой услуг, которые предоставляет Skype, например звонков на телефонные номера по всему миру, называемых SkypeOut: недавно введенные безлимитные тарифные планы вообще недоступны нашим пользователям. Skype достаточно требователен к ресурсам компьютера, при звонках на обычные телефонные номера качество связи часто оставляет желать лучшего. При соединении двух пользователей, находящихся за NAT, обмен информацией идет через третьего пользователя-посредника, что может привести к большой задержке.

Однажды весь мир уже стал свидетелем полной неработоспособности сервиса (это случилось 16 августа 2007 г.). Было невозможно пользоваться услугами Skype в течение суток. Никто не может быть уверен, что такое не будет повторяться в будущем.

В итоге многие, разочаровавшись в Skype, переметнулись в лагерь сторонников другого стандарта IP-телефонии SIP (Session Initiation Protocol – протокол установления сеанса). Это протокол прикладного уровня, разработанный IETF MMUSIC Working Group, и предлагаемый стандарт на способ установки, изменения и завершения пользовательского сеанса, содержащего мультимедийные элементы, такие, как видео или голос, мгновенные сообщения (instant messaging), онлайновые игры и виртуальную реальность.

Системы IP-телефонии, работающие по протоколу SIP, сейчас приобретают все большую популярность как за рубежом, так и в России. Уже существует множество поставщиков услуг SIP-телефонии, а также приложений и аппаратных устройств, совместимых с SIP. Так как SIP – открытый стандарт, то создание таких приложений и устройств не вызывает проблем, что положительно влияет на развитие IP-телефонии.

FlashPhone: SIP-телефония в формате Flash

Как показывает практика, даже такой простейший набор настроек иногда оказывается для пользователей очень сложным, особенно если они до сих пор ничего не слышали про SIP-телефонию. Часто возникают проблемы с брандмауэрами, так как для транспорта медиа-данных используется протокол UDP. Наконец, некоторые просто не любят устанавливать непонятное ПО.

Пользователи, которые не хотят инсталлировать на свой ПК лишнее ПО, могут воспользоваться бесплатным Web-сервисом flashphone (http://flashphone.ru). На сайте необходимо пройти простейшую процедуру регистрации, после чего в панели управления учетной записью пользователя можно добавить учетную запись своего SIP-провайдера и начинать звонить или принимать звонки. Особенность сервиса в том, что он построен на базе технологии Adobe Flash. Для нормальной работы также необходима гарнитура (наушники и микрофон).

В качестве бонуса служба (на момент написания статьи) позволяет бесплатно звонить на номера Москвы и Санкт-Петербурга. В ближайшее время появится возможность видеозвонков как между пользователями, так и по SIP. В планах также внедрение обмена сообщениями по SIP. Сервис может работать даже при подключении через прокси-сервер, инкапсулируя голосовой трафик в протокол HTTP, что освобождает от проблем с NAT и firewall. Этот проект весьма примечателен еще и тем, что компания Adobe (владелец технологии Flash), ранее заявившая о намерениях расширить поддержку VoIP, до сих пор так и не представила программный VoIP-телефон на Flash.

SIP изнутри

Главная задача разработки SIP – создание сигнального протокола и протокола установления соединений для IP-коммуникаций, которые предоставляют расширенный набор функций обработки вызова и услуг в существующей ТфОП. Сам протокол SIP не определяет этих функций, а сосредоточен только на процедурах установления вызова и сигнализации. При этом он должен обеспечивать создание таких функций элементов сети, как прокси-серверы (Proxy Servers) и пользовательские агенты (User Agents). Эти элементы позволяют осуществлять базовые телефонные операции: набор номера, звонок телефонного аппарата, возможность после набора услышать длинные или короткие гудки. В мире SIP реализация этих функций и используемая терминология иные, чем в традиционной телефонии, но для конечного пользователя поведение остается прежним.

Клиенты SIP-совместимых систем традиционно используют порт 5060 TCP и UDP для соединения c серверами или другими клиентами SIP. В основном SIP используется для установления и разъединения голосовых и видеозвонков. Существует большое количество RFC, относящихся к SIP и определяющих поведение таких приложений. Для передачи самих голосовых и видеоданных применяют другие транспортные протоколы, чаще всего Real-time Transport Protocol (RTP).

Несмотря на то что существует много других сигнальных протоколов VoIP, SIP характеризуется его сторонниками как относящийся к сообществу IP, а не к телекоммуникационной индустрии. Этот протокол стандартизирован и контролируется главным образом IETF (The Internet Engineering Task Force).

SIP используется вместе с несколькими другими протоколами и участвует только в сигнальной части сеанса связи: выполняет роль носителя для SDP, описывающего медиа-данные в рамках сессии – например, какие порты IP должны быть использованы, какой применять кодек. В типичном применении «сеансы» SIP – это просто потоки пакетов RTP, непосредственного носителя голосовых и видеоданных.

Первая предложенная версия стандарта (SIP 2.0) была определена в RFC 2543. Протокол был дополнительно уточнен в RFC 3261, хотя многие реализации по-прежнему основаны на промежуточных версиях стандарта. Обратите внимание, что номер версии остался 2.0.

В настоящее время SIP-телефония используется повсеместно, просто мало кто об этом знает. Например, масса контакт-центров таких изготовителей, как Cisco, Avaya, Genesys и др., совместима с SIP. При звонке в какой-нибудь банк для получения справки можно услышать музыкальное приветствие, голосовые меню (IVR) либо набирать нужные добавочные номера, при этом велика вероятность, что произошло соединение именно с IP-контакт-центром, который уже потом по SIP взаимодействует с клиентскими устройствами операторов. Сервисы карточной телефонии также могут быть реализованы с использованием SIP.