Проектирование и внедрение IP телефонии в организации на базе платформы Asterisk

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет Заочного обучения

Направление (специальность) Информатика и вычислительная техника

Кафедра Программного обеспечения и управления в технических системах

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Проектирование и внедрение IP телефонии в организации на базе платформы Asterisk

Е.Г. Кошелев

Самара 2017

Введение

Сейчас в средствах связи происходит полная цифровизация, т.е. любой вид текстового, аудио и видео сообщения представляет собой цифровой сигнал - пакеты данных, состоящие из нулей и единиц. Поэтому в современном мире трудно представить жизнь без телефонной связи, на основе современных технических средств, автоматизирующих процесс получении и передачи данных при человеческом общении. Уже довольно давно привычное понятие офисной телефонной станции ушло в прошлое, ей на смену пришли программируемые цифровые АТС на базе различных платформ, основанных на UNIX`о подобных операционных системах. Цифровые АТС позволяют развернуть IP телефонию в крупных и мелких организациях.

IPтелефония имеет множество преимуществ перед традиционной. С ее помощью можно существенно сократить расходы на связь, внедрить последние технологии в области телефонии, значительно упростить внутреннюю коммуникацию предприятия. Кроме экономии на затратах на связь IP телефония позволяет объединить территориально разнесенные филиалы в единую сеть, что избавляет от необходимости покупки дополнительного оборудования. Виртуальная, или IP АТС обладает гибкой масштабируемостью, т.е. количество абонентов ничем не ограничено и может изменяться в зависимости от масштаба организации. Так же при использовании IP телефонии можно установить переадресацию с рабочего телефона на мобильный телефон сотрудника, таким образом, он всегда будет доступен для связи и сможет решать свои задачи более оперативно, без привязки к месту. IP телефония становиться очень популярной.

Невозможно представить нормальное функционирование любого предприятия без средств связи. Для любой коммерческой организации очень важно поддерживать постоянную связь с клиентами, поставщиками и другими организациями.

В России существует множество коммерческих организаций, работающих в различных отраслях легкой и тяжелой промышленности. Отрасль строительства всегда играла огромную роль в обществе, ведь строительные материалы людям нужны всегда.

Примером такой коммерческой организации служит завод железобетонных изделий Стройсервис. Организация занимается производством и продажей строительных материалов.

Важным этапом продажи готовой продукции является связь с покупателями. Менеджер по продажам всегда должен быть доступен, что бы проконсультировать покупателя. Кроме того, для оперативного решения внутренних задач отделов необходимо обеспечить внутреннею коммуникацию на предприятии. Огромную роль при этом играет стабильность и качество связи. IP телефония может обеспечить стабильную качественную связь и предоставить дополнительный функционал.

Актуальность темы исследования состоит в том, что все больше и больше людей и предприятий предпочитают IP телефонию традиционной. Практическим решением проблемы является проектирование и внедрение IP телефонии на базе платформы Asterisk.

Цель данной дипломной работы - проектирование и внедрение IP телефонии на базе платформы Asterisk в организации ООО «Стройсервис».

Объектом исследования является процесс проектирования IP телефонии под нужды конкретной организации с последующим внедрением.

Предметом исследования является платформа IP телефонии Asterisk и ее функциональные возможности.

Для выполнения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Провести анализ аналогов платформы Asterisk.

2. Спроектировать IT инфраструктуру предприятия, построить локально вычислительную сеть.

3. Выбрать программные и аппаратные средства, необходимые для достижения цели и обосновать выбор.

4. Выполнить установку и настройку под нужды организации Asterisk, установить и настроить телефонные аппараты.

5. Описать функционал платформы, принципы работы IP телефонии, вспомогательные технологии для внедрения.

В теоретических источниках сказано, что существует множество аналогичных работ по проектированию и внедрению IP телефонии. Большинство из них принадлежат компаниям, специализирующимся на оказании услуг в сфере IT. Примером таких компаний служат ООО НТЦ Спецсистемы и ООО «Итерра».

Дипломная работа состоит из Введения, Основной части и Заключения.

Во Введении приведено обоснование актуальности выбранной темы, определена основная задача, поставлены цели для ее решения.

Основная часть состоит из 4 глав:

В первой главе приводится описание существующих аналоговAsterisk: «FreeSWITCH», «SipXecs», «Yate», их сравнение по выбранным критериям.

Во второй главе описаны этапы проектирования IP телефонии в организации, выбор аппаратного и программного обеспечения для решения задачи. Так же в ней содержится описание организации, в которой проводилось проектирование и внедрение IP телефонии, описаны требования организации к внедряемому решению.

Третья глава описывает работу, проведенную при проектировании и внедрении IP телефонии: проектирование ЛВС, создание виртуальной машины, установку и настройку дистрибутива Asterisk-FreePBX. Так же в ней содержатся теоретические сведения. Четвертая глава описывает функциональные возможности Asterisk, прохождение звонков через цифровую АТС и практическую пользу от внедрения IP телефонии в организации. В Заключении представлены результаты проделанной работы.

1. Аналоги платформы Asterisk

1.1 Открытая телефонная платформа FreeSWITCH

FreeSWITCH -- это программный коммутатор, к созданию которого приложил руку один из разработчиков платформы Asterisk - Энтони Минессейлом в 2006 году. В процессе эксплуатации платформыAsterisk Энтони высказал ряд замечаний к базовой архитектуре системы и выдвинул ряд предложений по ее изменению, однако автор проекта Марк Спенсер отказался вносить предложение изменения, которые влекли за собой почти полное изменение ядра. Из-за возникших разногласий Энтони Минессейл вышел из состава разработчиков платформы Asterisk и создал «с нуля» свой продукт, который он назвал FreeSWITCH. При разработке FreeSWITCH авторы старались учесть все проблемы существующих открытых программных продуктов для IP телефонии.

Основными достоинствами FreeSWITCH стали масштабируемость, стабильность работы и кросс-платформенность, т.е. платформа может работать под управлением как Linux, так и Windows. Еще одной особенностью стало использование SIP стека sofia-sip от Nokia - самой лучшей открытой реализацией SIP протокола, распространяемой в исходном коде. SIP протокол стал основным протоколом FreeSWITCH, хотя также поддерживаются и драйверы PCI плат, необходимых для интеграции с традиционной телефонией и другие протоколы IP телефонии. Платформа может использоваться как SIP регистратор, SIP прокси, сервер конференций и голосовой почты, поддерживает функции перевода звонка, парковки вызова, перехвата, записи и прослушивания разговоров и многие другие.

Основным способом конфигурирования FreeSWITCH выступают текстовые файлы в формате XML, что частично затрудняет администрирование системы. Помимо этого обслуживание системы затрудняет отсутствие готовых к использованию графических интерфейсов управления. Не смотря на это, FreeSWITCH активно развивается. Пример добавления внутреннего номера представлен на рис. 1.1.

Рис.1.1 - Добавление внутреннего номера

Пример подключения SIP gateway VoIP провайдера представлен на рис.1.2.

Рис. 1.2 - Подключение SIPgateway

Пример маршрутизации входящего вызова на 2 номера одновременно представлен на рис.1.3.



Рис. 1.3 - Маршрутизация входящего вызова на два номера

Пример маршрутизации входящего вызова на группу представлен на рис.1.4.

Рис. 1.4 -Маршрутизация входящего вызова на группу

1.2 Программная АТС SipXecs

В основе SipXecs лежит исходный код ПО SipXpbx, добавленный в свободный доступ в 2004 году компанией PingTel. SipXecs стал одним из первых продуктов, при помощи которого успешно взаимодействовали SIP устройства от разных производителей. Компания PingTel по мимо бесплатного SipXpbx продолжала развивать коммерческий продукт, SIPxchange, добавляя время от времени в общий доступ различные части кода, обновляя таким образом SipXpbx. По мере подключения активных разработчиков к открытому проекту SipXpbx компании PingTel стало сложно поддерживать оба продукта. Для решения этой проблемы компанией были опубликованы в общий доступ все части исходного кода и объединены с SipXpbx. Таким образом, появился новый продукт, названный SipXecs.

Программное обеспечение SipXecs написано на С++ с использованием Java для написания SIP стэка с использованием библиотеки Jain SIP. Работает оно под управлением ОС Linux. SipXecs стал единственной открытой системой, в ядро которой изначально был включен WEB интерфейс по управлению. За счет того, что SipXecs управляется через WEB интерфейс, в нем, возможно, сделать только то, что предусмотрено разработчиками. Так же SipXecs является чистым SIP решением, так как поддерживает только SIP протокол. SipXecs представляет из себя SIP прокси, отвечающий за маршрутизацию SIP транзакций, не пропуская через себя медиа потоки, а замыкая их между IP телефонами.

Минусом данного метода реализации продукта является отсутствие записи разговоров и других важных функций. Кроме этого возникают проблемы,когда пользователь находится внутри сети с частными IP адресами -- проблема NAT, невозможно реализовать транскодинг там, где это необходимо, но в последних версиях SipXecs эти проблемы решаются при помощи пакета FreeSWITCH, органично вписавшегося в архитектуру SipXecs, выполняя такие функции, как сервер конференцсвязи и IVR сервер.

Пример добавления нового пользователя приведен на рис.1.5.

Рис. 1.5 - Добавление нового пользователя

Пример поиска устройств черезWEB интерфейс системы представлен на рис.1.6.

Рис. 1.6 - Поиск устройств через WEB интерфейс

1.3 Движок телефонииYate

Yate - это мультипротокольный коммутатор с очень гибкими правилами маршрутизации. Проект Yate поддерживает Linux, BSD, Windows, написан на С++.

Его главное отличие реализация SIP стека самостоятельно, без использования внешних SIP библиотек. Yate поддерживает перевод, удержание и парковку вызова, конференцсвязь, статистку звонков, музыку в режиме ожидания ответа, IVR. Для построения легко масштабируемых решений Yate включает в себя механизм кластеризации. Существует специальный свободный дистрибутив Yate с WEB интерфейсом по управлению - FreeSentral, включающий в себя интерфейс пользователя, где он может управлять своими настройками - переадресация, голосовая почта, записная книга, может просматривать статистику своих звонков. Среди всех рассмотренных продуктов Yate обладает наименьшим функционалом.

Пример web интерфейса FreeSentral приведен на рис.1.7.



Рис. 1.7 - Web интерфейс FreeSentral

Пример настройки VoIP транков представлен на рис.1.8.

Рис. 1.8 - Настройка VoIP транков

Пример настройки переадресации представлен на рис.1.9.

Рис. 1.9 -Настройка переадресации

1.4 Критерии сравнения аналогов платформы Asterisk

Офисная телефонная станция, независимо от ее вида (аналоговая или цифровая) обеспечивает коммутацию - установку, поддержку и разрыв соединения между абонентами, и позволяет разделять ограниченное число ресурсов между неограниченным числом внутренних пользователей. Аналоговые АТС осуществляют коммутацию путем переключения цепей электрического тока, цифровые АТС же коммутируют пакеты в сетях TSP/IP. Кроме того существуют гибридные АТС, которые являясь цифровыми могут осуществлять коммутацию аналоговых линий связи.

С развитием технологий IP телефония получила широкое распространение. Платформа Asterisk имеет множество конкурентно способных аналогов. Наиболее известными из них являются FreeSWITCH, SipXecs, Yate.

Сравнение этих аналогов проходило по ряду критериев. Для наглядности была составлена таблица этих критериев (табл.1.1).

Таблица 1.1 Описание критериев для сравнения аналогов платформы Asterisk

Название критерия	Описание критерия
Поддержка системой функции SIP регистратора	Необходима для получения сведений о местонахождении пользователей
Поддержка функции SIP прокси	Необходима для установления соединений между пользователями и поддержания информации о состоянии соединений.
Поддержка механизмов контроля над установленной SIP сессией	Необходима для осуществления прерывания текущей сессии в случае поступление более важного звонка, или для освобождения занятой линии при необходимости.
Поддержка проксирования RTP трафика	Необходима для пропуска через систему медиа потоков для записи разговоров
Дополнительные приложения доступные пользователям	Как правило, это голосовая почта, музыка в режиме ожидания ответа, конференцсвязь, статистика звонков, голосовое меню и другие

1.5 Сравнение аналогов платформы Asterisk

Сравнение аналогов проходило на основе приведенных выше критериев. При сравнении наилучшими оказались FreeSWITCH и Yate, но на самом деле Yate из всех, представленных аналогов обладает наименьшим функционалом. На последнем месте находится SipXecs из-за того, не имеет дополнительных приложений таких как, например, музыка в ожидании. Так же эта АТС не осуществляет проксирование RTP трафик, что лишает ее возможности вести запись звонков.

По итогам сравнения АТС FreeSWITCH показала себя наиболее эффективной, что можно объяснить тем, что ее разработчиком стал один из разработчиков платформы Asterisk. FreeSWITCH уступает платформе Asterisk в объеме предоставляемых дополнительных функций и графическом интерфейсе.

SipXecs уступает в ряде дополнительных функций, о которых говорилось ранее.

Yate уступает в предоставляемом функционале. Это объясняется тем, что Yate не поддерживает некоторые возможности и протоколы, однако, не смотря на это прекрасно справляется с основными функциями IP АТС.

Ниже представлены результаты сравнения IP АТС (табл.1.2.).

Таблица 1.2 Результат сравнение аналогов платформы Asterisk по представленным критериям

Критерий	FreeSWITCH	SipXecs	Yate
Поддержка системой функции SIP регистратора	Да	Да	Да
Поддержка функции SIP прокси	Да	Да	Да
Поддержка механизмов контроля над установленной SIP сессией	Да	Да	Да
Поддержка проксирования RTP трафика	Да	Нет	Да
Дополнительные приложения доступные пользователям	Да	Нет	Да

Все представленные IP АТС аналогичны по основному функционалу, а так же могут успешно работать в связке друг с другом. Вопрос, какое программное обеспечение использовать для внедрения IP телефонии индивидуален и зависит от нужд конкретного предприятия, квалификации обслуживающего IT сферу специалиста и имеющегося оборудования.

2. Проектирование IP телефонии

2.1 Описание организации

Рассмотрим процесс проектирования и внедрения IP телефонии в организации ООО «Стройсервис». Организация расположена по адресу г. Самара, поселок Красная Глинка, 41-км, дом 10, строение 1.

ООО «Стройсервис» - развивающаяся компания, которая появилась на рынке в 2002 году, но уже зарекомендовала себя как честный, грамотный, квалифицированный, обязательный и успешный партнер. Имеет хорошую репутацию.

Предприятие стремительно развивается. На данном этапе имеет производственную площадь в Самаре и торговую площадку «Стройка». На торговой площадке Вы и по сей день можете приобрести некондиционный металл производства завода «Электрощит»

С 2010 года в организации работает аттестованная испытательная лаборатория во главе с технологом, который разрабатывает и внедряет прогрессивные технологические процессы, выбирает оптимальный режим производства, обеспечивая тем самым конкурентоспособность продукции [12]

Организация занимается производством и продажей строительных материалов, таких как товарный бетон различных марок, тротуарная плитка, брусчатка, керамзитобетонные блоки, колодезные кольца и крышки, сухие строительные смести и т.д.

В число офисных работников входят сотрудники отделов: коммерческий отдел, бухгалтерия, секретариат, отдел логистики, директорат, лаборатория, кладовщики, отдел снабжения, экономисты. Каждому из них необходим телефон и компьютер для выполнения своих обязанностей. Организация имеет три городских номера. Два из них предназначены для клиентов и один для поставщиков сырья.

До 2015 года весь штат офисных работников был размещен в одном офисе. После пожара 2015 года сотрудники размещаются в двух офисах территориально удаленных друг от друга в пределах одного завода, а для кладовщиков и технолога были построены отдельные здания. В одном офисе находятся отдел продаж, бухгалтерия, секретарь, отдел доставки и директорат. В другом офисе снабжение, системный администратор и экономисты. Такое разделение было продиктовано рас положениями офисов. Офис, в котором находятся директора, менеджеры и т.д. расположен ближе ко входу и клиентам будет удобнее попадать в отдел продаж. В отделе продаж кроме менеджеров находится бухгалтер - кассир. Другой офис находится довольно далеко от входа и, как правило, кроме сотрудников туда никто не ходит. Там же находится серверное помещение, оборудованное по всем нормам безопасности пожарной сигнализацией, противопожарной дверью с магнитным замком, купольной IP видеокамерой для дистанционного контроля за помещением, двумя кондиционерами для охлаждения воздуха в помещении. Здания лаборатории и кладовщиков построено напротив офиса продаж. Это продиктовано необходимостью кладовщика заправлять автопарк и вести учет веса приезжающих и выезжающих машин, а склад ГСМ и весовая расположены рядом с этим офисом.

2.2 Поэтапное описание процесса проектирования и внедрения IP телефонии

Процесс проектирования и внедрения IP телефонии для организации в общем случае включает в себя следующие этапы:

· изучение имеющейся IT инфраструктуры предприятия, принципов построения конкретной ЛВС, либо проектирование всего этого «с нуля»;

· обсуждение пожеланий руководства, например, сохранение имеющегося номера, запись разговоров сотрудников, общее количество абонентов, группы вызовов, возможность переадресации звонка и т.д.;

· обсуждение и составление сроков на реализацию проекта;

· закупка недостающего оборудования при необходимости;

· установка и конфигурирования сервера управляющего платформой IP телефонии;

· установка и конфигурирование платформы;

· расстановка, подключение и конфигурирование IP телефонов;

· тестовый запуск системы, проверка основных функций;

· установка дополнительных приложений по желанию заказчика (музыка на ожидании, голосовая почта, голосовое меню и т.д.);

· обучение персонала работе с телефоном.

Рассмотрим каждый пункт подробнее.

Изучение имеющейся IT инфраструктуры и принципов построения конкретной ЛВС позволяет сделать выводы о необходимости закупки дополнительного оборудования, либо изменения конфигурации имеющегося сетевого оборудования, необходимости изменения структуры ЛВС, организации VLAN`ов (виртуальных локальных сетей), прокладке дополнительных кабелей, установки и подключения Ethernet розеток и т.д.

Обсуждение пожеланий руководства поможет лучше продумать оптимальную конфигурацию сервера и платформы IP телефонии, что позволит выполнить работу более качественно и, возможно раньше сроков, оговоренных с заказчиком. Так же на этом этапе определяется количество необходимых IP телефонов, список сотрудников, которым будет установлен телефон, и список внутренних номеров.

Обсуждение и составление сроков на реализацию проекта. Для любой организации самыми важными являются следующие критерии оценки эффективности IТ инфраструктуры:

· стоимость затрат на внедрение того или иного проекта;

· срок его окупаемости;

· быстрота выполнения работ по внедрению проекта;

· быстрота и качество обучения персонала работе с нововведением.

Как правило, все эти параметры либо прописываются в договоре с аутсорсингвой компанией, либо обсуждаются в устной форме между руководителем предприятия и штатным системным администратором. В любом случае, без утверждения сроков проведения работ невозможно говорить о последующей эффективности и пользе от внедрения того иди иного IT решения.

Закупка недостающего оборудования при необходимости. На этапе изучения IT инфраструктуры делается вывод о необходимости приобретения дополнительного оборудования. Это могут быть сетевые коммутаторы, Ethernet розетки, конекторы и многое другое, что необходимо для работы над проектом.

Установка и конфигурирования сервера управляющего платформой IP телефонии. Любая платформа IP телефонии работает под управлением операционной системы. Большинство из них работают под управление UNIX`оподобных ОС таких как Linux, FreeBSD, Ubuntuserver, CentOS и т.д. Выбор операционной системы сервера зависит от выбора платформы для IP телефонии.

Установка и конфигурирование платформы. Решение о выборе платформы принимается на этапе обсуждения пожеланий руководства предприятия о функционале платформы. После выбора платформы, установки и конфигурирования сервера управляющего платформой, необходимо установить на сервер и сконфигурировать выбранную платформу под нужды заказчика. На этом этапе происходит создание абонентов, присвоение им внутренних номеров, объединение их в группы вызовов. Подключение SIP транков, либо VoIP шлюза.

Расстановка, подключение и конфигурирование IP телефонов. Основная работа по внедрению на этом заканчивается. Конфигурация телефонов проходит по стандартному алгоритму, не зависимо от марки и модели аппарата. Указывается адрес сервера телефонии, для регистрации абонента, при необходимости в настройках так же указывается VLAN. Кроме этого устанавливаются настройки внутренних номеров, такие как внутренний номер, отображаемое имя, пароль абонента для регистрации на сервере.

Тестовый запуск системы, проверка основных функций. На этом этапе тестируется работоспособность сервера. Проверяется весь его функционал, а именно: регистрация телефонов в сети, звонки по внутренним номерам абонентов, звонки на мобильные номера, городские номера своего региона, городские номера других городов, возможность приема входящих звонков, проверка определяемого номера, проверка качества связи и т.д.

Установка дополнительных приложений по желанию заказчика. После проверки работоспособности системы при необходимости устанавливаются дополнительные приложения, такие как голосовая почта, музыка на ожидании, голосовое меню, электронная почта, факс и т.д. После установки приложений проводиться проверка их работоспособности.

Обучение персонала работе с телефоном. Необходимо обучить сотрудников функциям телефона, например как перенаправить вызов другому сотруднику, как организовать конференцию, включить громкую связь, настроить громкость и мелодию вызова и т.д. Тут все зависит от выбранной марки и модели телефона.

После успешного выполнения всех этих этапов проектирование внедрение IP телефонии в организации можно считать завершенным.

2.3 Требования организации к IP телефонии

Основными требованиями руководства при внедрении IP телефонии на заводе были:

· организация связи таким образом, что бы она была многоканальной. То есть каждый новый звонок клиента адресуется свободному менеджеру. Это позволяет избежать ситуации, когда клиент пытается дозвониться и все время слышит в трубке короткие гудки - «занято». Так же за счет этого менеджер не пропустит клиентский звонок разговаривая по внутреннему телефону например, с бухгалтерией. Внутренняя связь так же является многоканальной;

· возможность переадресации звонков на мобильные телефоны сотрудников. Необходимость переадресации была продиктована тем, что менеджер не всегда может находиться на рабочем месте. Он может уехать к клиенту или просто на время отойти от рабочего места. Кроме того кладовщики и системный администратор часто находятся не на своем рабочем месте, а в других местах завода. Постоянная поддержка связи с ними, так же как и связи клиентов с менеджером является очень важной;

· переключение входящего вызова между внутренними абонентами. Необходимо для оперативного перевода входящих звонков между разными отделами. Например, клиент хотел позвонить в отдел доставки, но ошибся и попал к менеджеру. Тот, в свою очередь может перевести звонок в нужный клиенту отдел нажатием нескольких кнопок на телефоне;

· объединение нескольких абонентов в группы вызовов. Это было сделано для того, чтобы звонки клиентов с двух клиентских номеров попадали в коммерческий отдел к менеджерам, а звонки поставщиков в отдел снабжения. Для других сотрудников например, кладовщиков входящие звонки поступать не должны;

· организовать интерактивное голосовое меню. Это меню должно приветствовать клиента и предоставлять ему возможность самому выбрать отдел, с которым он хочет связаться (отдел продаж, доставки, снабжения, бухгалтерия). Кроме того это меню позволит клиенту связаться с нужным ему сотрудником, набрав на своем телефоне в тональном режиме внутренний номер этого сотрудника. Так же меню может предоставляет справку об адресе и времени работы предприятия;

· сроки проведения работы. Спроектировать и внедрить IP телефонию требовалось в кратчайшие сроки, и с максимальной стабильностью работы.

2.4 Выбор программных и аппаратных средств для внедрения IP телефонии

Выбор необходимого оборудования и технических аспектов реализации проекта был полностью на мое усмотрение. В качестве серверной операционной системы, которая будет управлять платформой для IP телефонии была выбрана CentOS. Она относительно проста в установке, в отличии от Linux является полностью бесплатной, конфигурируется аналогичным образом и все продукты, которые рассчитаны на работу в среде Linux будут беспроблемно работать и тут. Не смотря на то, что CentOS разработана на базе Red Hat Enterprise Linux, она отличается повышенной стабильностью, она может работать, как на компьютерах с 64-битной архитектурой, так и 32-битной. Помимо этого CentOS обладает простыми минимальными системными требованиями, что при наличии хорошего сервера позволяет реализовать ее установка на виртуальную машину. Системные требования CentOS:минимальное количество памяти 1GB, рекомендуемое количество памяти на каждое ядро процессора 1GB, рекомендуемое место на диске 20 GB. Однако, не смотря на это, CentOS прекрасно работает и при 512MB памяти.

Так как обстоятельства требовали выполнения работы в кратчайшие сроки, в качестве платформы для IP телефонии был выбран Asterisk. Данная платформа прекрасно подходит для реализации требуемого функционала и обладает рядом преимуществ. В итоге был выбран готовый дистрибутив FreePBX, потому что он содержит в себе все необходимое для быстрого развертывания офисной IP АТС, а именно: диструбтив CentOS, уже настроенная платформа Asterisk, инструмент управления астериском через веб-интерфейс - FreePBX, а так же Fail2Ban, MySQL и т.п. Имеется всё необходимое для начала работы. В качестве IP телефонов были выбраны аппараты марки D-LinkDPH-150S\SE, так как они без проблем позволяют реализовать необходимые функции, просты в настройке и подключении. Эти телефоны оснащены 1 портом WAN, который предназначен для подключения к кабельному/DSL-модему или к широкополосному маршрутизатору. Другой порт LAN позволяет подключить персональный компьютер. При этом будет возможно одновременно разговаривать по IP-телефону и осуществлять поиск страниц в Интернет, отправлять электронную почту, передавать файлы и выполнять другие сетевые задачи на компьютере [9].

В качестве поставщика услуг связи была выбрана компания «АИСТ», так как альтернатива в районе расположения завода отсутствует.

Платформа Asterisk обладает всеми возможностями классической АТС, поддерживает множество VoIP протоколов и предоставляет функции голосовой почты, конференций, интерактивного голосового меню (IVR), центра обработки вызовов (постановка звонков в очередь и распределение их по агентам используя различные алгоритмы), и прочие функции.

Платформа Asterisk предоставляет достаточное количество протоколов для поддержки соединений между традиционными системами телефонии и IP сетями включая H.323, Session Initiation Protocol (SIP), Media Gateway Control Protocol (MGCP),Skinny Client Control Protocol (SCCP).

Также был разработан специальный Inter-Asterisk eXchange (IAX) VoIP протокол для связи между серверами Asterisk, который обеспечивает передачу голоса и данных прозрачно через различные гетерогенные сети. Использование IP-протокола позволяет платформе Asterisk посылать различные данные, такие как URL или картинки и фото в процессе разговора, интегрируя различные виды информации.

Платформа Asterisk не требует никакого специального оборудования для Voice over IP. Почти все устройства различных производителей VoIP оборудования можно подключить без особых проблем. Для использования цифрового и аналогового телефонного оборудования платформа Asterisk поддерживает широкий спектр оборудования, в котором особое место занимают PCI платы Digium, создателя платформы Asterisk.

Платформу Asterisk можно установить из пакетов, коллекции портов FreeBSD, исходников, или воспользоваться одним из готовых дистрибутивов. Популярными готовыми дистрибутивами являются FreePBX, TrixBox, PBX-in-a-Flash, Elastix, AstLinux.

2.5 Описание имеющегося на предприятии оборудования и внесенных в инфраструктуру изменений

На уже имеющемся сервере под управлением ОС WindowsServer 2012R2 с помощью стандартного диспетчера виртуализации Hyper-V была создана виртуальная машина для установки туда дистрибутива платформы Asterisk.

Сервер FujitsuPRIMERGYRX1330 M2 однопроцессорный стоечный сервер, разработанный для компаний с небольшим бюджетом, обеспечивающий высокую энергоэффективность и богатый выбор дополнительных компонентов, позволяя наилучшим образом удовлетворять индивидуальные требования заказчиков. Оптимизированный для поддержки инфраструктурных и коммуникационных приложений, а также приложений администрирования и работы с файлами, этот сервер высотой 1U предоставляет до 64 ГБ оперативной памяти, до 3 разъемов PCIe и до 10 жестких дисков [13]. Он обладал процессором Intel® Core™ i3. С увеличением нагрузки на сервер последний перестал должным образов выполнять свои прямые функции. Регулярно зависали терминальные подключения к 1С, виртуальный сервер IP телефонии. Для снижения нагрузки на сервер было принято решение перенести виртуальный сервер телефонии на физический. Специально для этого был подготовлен обычный офисный ПК на без процессора Intel Celeron G530 BOX. Виртуальный сервер IP телефонии был перенесен на этот ПК, который затем был подключен в сеть. После переноса скорость и стабильность работы телефонии осталась на должном уровне, но общую проблему это не решило.

Для подключения IP телефонов к сети необходим обычный прямой патч-корд с Ethernet разъемом RJ-45, обжатый по схеме T568B. Так как не во всех помещениях офиса было проложено необходимое количество кабелей, возникла необходимость в прокладке дополнительных кабелей и установке дополнительных Ethernet розеток. После прокладки дополнительных кабелей и установки дополнительных Ethernetрозеток каждое рабочее место было оснащено двумя розетками. Там где установить розетки было невозможно кабель подключался к телефону напрямую и аккуратно прятался в кабель канал.

Был приобретен дополнительный коммутатор на 24 порта для подключения телефонов. Для разграничения телефонов и рабочих станций на аппаратном межсетевом экране было создано несколько VLAN`ов (подстей) - пользовательская, телефонная, администраторская, с разными адресами сети класса В. В пользовательской подсети находились ПК сотрудников, виртуальный сервер 1С с находящейся на нем сетевой общей папкой. В телефонной подсети были IP телефоны сотрудников и сервер IP телефонии. В администраторскую подсеть были выделены ПК администратора, все сетевое оборудование и хост сервер на котором находились виртуальные сервера 1С, DC и виртуальный сервер IP телефонии до переноса на физический.

Данная системы была успешно внедрена в апреле 2013года и бесперебойно работала по январь 2015года до пожара в офисе, в результате которого все было полностью утрачено.

3. Проектирование и внедрение IP телефонии в конкретной организации

Проектирование и внедрение IP телефонии для ООО «Стройсервис» состояло из следующих этапов:

· проектирование ЛВС предприятия;

· поиск и закупка IPтелефонов, патч-кордов, серверов и коммутаторов;

· создание виртуальной машины на сервер хосте;

· установка дистрибутива FreePBX;

· настройка дистрибутива под нужды предприятия;

· расстановка, подключение и настройка IP телефонов, тестовая проверка работы телефонии и ее функционала.

Проектирование ЛВС предприятия.

Была спроектирована локально-вычислительная сеть предприятия с учетом различных проблем, которые могли возникнуть в ходе работы и возможного расширения штата

Поиск и закупка IPтелефонов, патч-кордов, серверов и коммутаторов.

Специально для развертки IP телефонии были закуплены телефонные аппараты D-LinkDPH-150S\SE, управляемые коммутаторы D-LinkDES 3200-26, хост сервер для установки виртуальных серверов. Сервер хост - HP PROLIANT DL360 GEN9 обладает памятью 32 ГБ и процессором IntelXeonCPUE-3 -1241v3 @ 3,50ГГц, пониженным электропотреблением и достаточно высокой производительностью. Так же для упрощения подключения техники к сети были закуплены заводские патч-корды длинной 2м и 5м.

Создание виртуальной машины на сервер хосте.

На сервере создается виртуальная машина, на которую будет установлен дистрибутив FreePBX.

Установка дистрибутива FreePBX.

Дистрибутив устанавливается на созданную ранее виртуальную машину.

Настройка дистрибутива под нужды предприятия.

Настройка происходит через web интерфейс. Создаются правила прохождения звонков, внутренние номера, подключаются SIP транки, устанавливаются дополнительные приложения.

Расстановка, подключение и настройка IP телефонов, тестовая проверка работ телефонии и ее функционала.

Телефоны устанавливаются на рабочие места сотрудников, подключаются к сети и поочередно настраиваются. Тестовая проверка работы телефонии, качества звука, перенаправления вызова осуществляется через совершение тестовых звонков на внутренние, мобильные, городские и междугородние номера. Так же проверяется качество связи и возможность перенаправления вызовов.

3.1 Проектирование ЛВС предприятия ООО «Стройсервис»

После пожара 2015г., в результате которого центральный офис и все оборудование были полностью утрачены, встал вопрос о проектирование всей ЛВС «с нуля». Сотрудники были размещены в двух территориально разнесенных офисах в пределах территории одного завода. В единую сеть офисы объединены оптоволоконным кабелем. В одном офисе находиться серверная, где размещено новое оборудование - коммутаторы, аппаратный межсетевой экран, сервера и т.д. В другом офисе находиться коммутационный шкаф, в котором размещены управляемый коммутатор на 24 порта с SFP портом, роутрер и switch. Назовем условно офис с серверной - офис 1, а другой соответственно офис 2. В обоих офисах ЛВС была спроектирована и проложена заново с учетом IP телефонии. Каждое рабочее место оснащено минимум двумя Ethernet розетками для подключения телефона и рабочей станции к сети. Заново были закуплены и установлены IP телефоны. Сервер IP телефонии так же был размещен на виртуальной машине (Hyper-V) Windows сервера 2012R2, с теми же параметрами что и раньше. Так же были организованы разграниченные подсети для администрирования сети, работы пользователей и IP телефонии. Основной задачей было выполнить все быстро и качественно. На проведение всех работ ушло чуть меньше месяца.

Структура ЛВС предприятия на данный момент представлена на рис.3.1.

Рис. 3.1 - Структура ЛВС организации

В офисе 1 интернет по оптоволоконному кабелю через SFP модуль подключается на оборудование провайдера, которое передает интернет на аппаратный межсетевой экран. Тот, в свою очередь передает интернет на сервер 1С, сервер хост, и на управляемый коммутатор. На аппаратном межсетевом экране настроены три подсети пользовательская, администраторская и телефонная. Коммутатор объединяет в единую сеть с доступом в интернет и доступом к 1С серверу все компьютеры и принтеры пользователей. Это и есть пользовательская подсеть. Коммутатор настроен таким образом, что один порт выделен для предоставления доступа в администраторскую подсеть для ПК администратора, и 12 портов для подключения IP телефонов. В этой подсети объединены все сервера - физические и виртуальные, ПК администратора и часть сетевого оборудования. На сервер хосте имеется два виртуальных сервера DC- домен контролер, и сервер IP телефонии. IP телефоны сотрудников и сервер телефонии объедены в единую телефонную подсеть. Беспрепятственный доступ из одной подсети в другую разрешен только для администраторской подсети. Офис 1 и офис 2 соединены между собой оптоволоконным кабелем, который предоставляет доступ к необходимой подсети. В офисе 2 на управляемом коммутаторе часть портов настроена так, что при подключении через них можно подключиться только к телефонной подсети. Остальные порты предоставляют доступ только к пользовательской подсети. В пользовательскую подсеть так же включен беспроводной Wi-Fi роутер. Для подключение телефонов и ПК сотрудников, сетевых устройств между собой используются обычные патч-корды. Выделить телефоны и пользовательскую технику в отдельные подсети было решено для дополнительной защиты данных, упрощения дальнейшей масштабируемости, исключения внутресетевых конфликтов между телефоном и ПК из-за получения одного и тоже адреса. Данная организация ЛВС предприятия позволяет значительно упростить процесс администрирования сети, и внедрения новых решений.

3.2 Виртуальная машина и средства виртуализации на базе Windows Server 2012 R2

3.2.1 Средства виртуализациина базе Windows Server 2012 R2

Microsoft Hyper-V -- это система аппаратной виртуализации для x64-систем на основе гипервизора. Система существует в двух вариантах: как отдельный продукт Microsoft Hyper-V Server и как роль на сервере. Через роль Hyper-V можно создавать виртуализованную среду с помощью технологии виртуализации, которая встроена в Windows Server, и управлять ею. При установке роли Hyper-V происходит установка необходимых компонентов, и средств управления. Впрочем, средства управления не являются обязательными. К необходимым компонентам, устанавливающимся вместе с ролью Hyper-V ставятся необходимые для работы компоненты. Это низкоуровневая оболочка Windows, служба управления виртуальными машинами Hyper-V, поставщик виртуализации WMI и компоненты виртуализации (шина VMbus, поставщик службы виртуализации (VSP) и драйвер виртуальной инфраструктуры (VID)). Установит Hyper-V можно двумя способами - через диспетчер серверов и командную строку Windows PowerShell. Если устанавливать роль Hyper-V через диспетчер серверов, средства управления будут включены, если не исключить их в явном виде. Если устанавливать роль Hyper-V используя Windows PowerShell, средства управления по умолчанию не включаются. Средствами управления для роли Hyper-V являются средства управления на основе графического интерфейса пользователя, а именно диспетчер Hyper-V, оснастка консоли управления (MMC) и подключение к виртуальной машине, обеспечивающие доступ к видеовыходу виртуальной машины, для взаимодействия пользователя с виртуальной машиной. Кроме этого управлять ролью можно через специализированные командлеты Hyper-V для Windows PowerShell. Windows Server 2012 включает модуль Hyper-V, который обеспечивает доступ из командной строки ко всем функциям, графического интерфейса пользователя, а также к функциям, недоступным через графический интерфейс пользователя. Технология Hyper-V виртуализирует оборудование, создавая среду, в которой на одном физическом компьютере могут одновременно могут быть запущены и выполнять свои задачи несколько операционных систем. Hyper-V позволяет создавать виртуальные машины и управлять ими и их ресурсами. Каждая виртуальная машина представляет их себя изолированную виртуализованную компьютерную систему, на которой выполняется собственная операционная система. Операционную систему, которая выполняется на виртуальной машине, называют гостевой.

Hyper-V предоставляет инфраструктуру, позволяющую осуществлять виртуализацию приложений и рабочих нагрузок. Это упрощает решение задач, направленных на повышение эффективности и снижение затрат предприятия. К таким задачам относятся эффективное использование оборудования. Используя технологию виртуализации можно создать виртуальные сервера для решения рабочих задач, например сервер IP телефонии или Traffic Inspector. Таким образом, рабочие нагрузки сосредотачиваются на нескольких мощных физических серверах. За счет этого сокращается потребление энергоресурсов и требуется меньше физического пространства для хранения оборудования. Повышается эффективности разработки и тестирования. Можно использовать виртуальные машины для эмуляции реальных компьютерных сред без необходимости приобретать и поддерживать все оборудование, которое понадобилось бы в противном случае.

Система Hyper-V предъявляет ряд требований к физическому оборудованию. У физического сервера (хоста) должен быть 64-разрядный процессор, позволяющий виртуализацию с использованием оборудования. Это возможно на процессорах, Intel Virtualization Technology (Intel VT) или AMD Virtualization (AMD-V). Эти технологии допускают виртуализацию. Кроме этого должна быть доступна и включена технология аппаратного предотвращения выполнения данных (DEP).

После установки роли Hyper-V архитектура системы сильно меняется. До установки ОС работала с памятью, процессором и аппаратными компонентами напрямую, то после установки распределением памяти и процессорного времени управляет гипервизор. Так же появляются некоторые новые компоненты. Это шина виртуальных устройств (VMBus) и провайдер сервисов виртуализации (VSP). После установки Hyper-V система создает изолированные окружения, в которых запускаются гостевые ОС. Хостовая ОС после установки Hyper-V так же работает в изолированном окружении, которое называется родительским. Окружения, в которых запускаются гостевые ОС называются дочерними.

Прямой доступ к аппаратному обеспечению сервера осуществляется только из родительского окружения. Все остальные окружения полностью изолированы друг от друга и от аппаратного обеспечения самого сервера. Взаимодействие с аппаратной компонентой происходит через драйверы, работающие внутри хостовой ОС. Виртуальная машина имеет набор виртуальных устройств (сетевой адаптер, видеоадаптер, контроллер дисков, и т.д.), которые взаимодействуют с родительским окружением через шину виртуальных устройств (VMBus). И уже в родительском окружении все обращения к виртуальным устройствам передаются драйверам аппаратной компоненты.

Архитектура виртуализации представлена на рис.3.2.

Рис. 3.2 -Архитектура виртуализации

Рассмотрим архитектуру среды Hyper-V с уставленными на виртуальных машинах гостевыми ОС. Итак, в родительском окружении, в пространстве пользователя, имеются: WMI-провайдеры - позволяют управлять виртуальными машинами как локально, так и удаленно; сервис управления виртуальными машинами (VMMS), управляющий виртуальными машинами; рабочие процессы виртуальных машин (VMWP) в которых выполняются все действия виртуальных машин, например, обращение к виртуальным устройствам. В пространстве ядра родительского окружения выполняются: драйвер виртуальной инфраструктуры (VID) - позволяет управлять окружениями, процессорами и памятью виртуальных машин; провайдер сервисов виртуализации (VSP) предоставляет специфические функции виртуальных устройств (так называемые «синтетические устройства) посредством VMBus и при наличии интеграционных компонент на стороне гостевой ОС; шина виртуальных устройств (VMBus) отвечает за обмен информацией между виртуальными устройствами, внутри дочерних окружений и родительского; драйверы устройств -только родительское окружение имеет прямой доступ к аппаратным устройствам, и му именно внутри нее работают все драйверы; Windows Kernel - ядро хостовой ОС.

Каждая виртуальная машина работает в своем изолированном окружении. Внутри виртуальной машины есть клиент сервиса виртуализации (VSC), предоставляющий гостевой ОС интерфейс виртуальных устройств, и осуществляющий их взаимодействие с родительским окружением через VMBus. Если внутри гостевой ОС установлены интеграционные компоненты,то могут использоваться так называемые синтетические устройства. Это виртуальные устройства, которые имеют определенный, специфичный для Hyper-V функционал. Например, поддержка VMQ виртуальным сетевым адаптером, или виртуальный SCSI-контроллер. Все они предоставляются провайдером сервисов виртуализации (VSP), работающем в родительском окружении. Так же он преобразует запросы от виртуальных машин, идущие через VMBus, и переадресует их драйверам физических устройств. Если интеграционные компоненты не поддерживаются гостевой ОС, или они не были установлены, используются эмулируемые устройства например, Legacy Network Adapter, Virtual IDE Controller, и т.д. В этом случае VMBus не используется, а гостевая ОС с помощью драйверов эмулируемых устройств обращается с гипервизором напрямую. Гипервизор переадресует эти запросы драйверам устройств в родительском окружении через рабочий процесс виртуальной машины (VMWP), выполняющийся не в пространстве ядра, а в пространстве пользователя. Их имеет смысл использовать только когда гостевая ОС не поддерживает установку интеграционных компонент, так эмуляция устройств существенно сказывается на производительности. Виртуальные машины могут взаимодействовать с хостовой ОС и между собой только через сетевые интерфейсы. Тут нет какого-либо «проброса устройств». Но если необходимо, что бы гостевая ОС использовала например, HASP-ключи или модем, можно «пробросить» USB через TCP/IP сеть. Это можно сделать с помощью стороннего ПО. Примером такой ситуации служит виртуальный север 1С, которому необходим HASP-ключ для работы.

За выделение памяти и процессорного времени отвечает гипервизор. Гостевые ОС не имеют прямого доступа к физическим процессорам и к прерываниям. Гипервизор играет роль планировщика, выделяя процессорное время для каждого окружения, в том числе и родительского, в соответствии с настройками. Гипервизор получает запросы на прерывания от окружений и транслирует их физическим процессорам, выделяет виртуальным машинам области памяти и транслирует адреса, получаемые от окружений в физические адреса. Управление окружениями осуществляется хостовой ОС через интерфейс гипервызовов. Пользовательский интерфейс для управления гипервизором предоставляют WMI-провайдеры посредством драйвера виртуальной инфраструктуры (VID).

Схема архитектуры среды Hyper-V с запущенными виртуальными машинами представлена на рис.3.3.



Рис. 3.3 - Архитектура среды Hyper- V с запущенными виртуальными машинами

3.2.2 Виртуальная машина

Виртуальная машина (от англ. virtual machine) --программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы и исполняющая программы для гостевой платформы на host-платформе или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы. Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код (например, байт-код, шитый код, p-код) или машинный код реального процессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального компьютера (включая BIOS, оперативную память, жёсткий диск и другие периферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на реальный компьютер, можно устанавливать операционные системы. Например, Windows можно запускать в виртуальной машине под Linux или наоборот. На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин. Обычно это используется для имитации нескольких серверов на одном реальном сервере с целью оптимизации использования ресурсов сервера.

3.3 Создание виртуальной машины

3.3.1 Установка Hyper-V

Прежде всего, для создания виртуальной машина на сервер необходимо установить Hyper-V. Это система аппаратной виртуализации для x64-систем на основе гипервизора. Именно эта система и позволяет создавать виртуальные сервера. Для установки Hyper-V необходимо следующее: наличие учетной записи пользователя с правами администратора, наличие достаточного объема памяти для работы всех виртуальных машин, которые планируется использовать одновременно, наличие носителя с программным обеспечением для установки на виртуальную машину.

Что бы установить Hyper-V на Windows сервере 2012R2 нужно поэтапна проделать следующие:

Открыть диспетчер серверов и в меню управление выбрать пункт добавить роли и компоненты. Как это сделать представлено на рис.3.4.

Рис. 3.4 - Окно диспетчера серверов

На странице перед началом работы нажимаем далее. На странице выбор типа установки выбираем установка ролей или компонентов и нажимаем далее. Как это сделать показано на рис.3.5.

Рис. 3.5 - Окно мастера добавления ролей и компонентов

На странице выбор целевого сервера выбираем сервер из пула серверов и нажимаем далее. На странице Выбор ролей сервера выбираем Hyper-V. Как это можно сделать показано на рис.3.6.

Рис. 3.6 - Окно с выбором ролей сервера

Можно добавить средства для создания виртуальных машин и управления ими, для этого нажимаем добавить компоненты. На странице компонентов нажимаем далее.

Затем выбираем нужные параметры на страницах создание виртуальных коммутаторов, миграция виртуальной машины и хранилища по умолчанию. На странице подтверждение выбранных элементов для установки выбираем автоматический перезапуск конечного сервера, если требуется и нажимаем установить. Откроется страница с ходом установки. По завершению установки Hyper-Vбудет доступна для работы.

Теперь перейдем к диспетчеру Hyper-V -- займемся настройкой виртуальных машин и коммутатора. Виртуальный коммутатор можно настраивать позднее, уже под конкретную задачу. Для настройки виртуального коммутатора открываем Hyper-V и в списке действий справа выбираем диспетчер виртуальных коммутаторов. Откроется окно создания виртуальных коммутаторов. Нужно создать внутренний виртуальный коммутатор. Выбираем этот пункт и нажимаем на кнопку создания виртуального коммутатора. На следующей странице задаем параметры коммутатора - имя, тип подключения и VLANID. Нажимаем кнопку ОК, виртуальный коммутатор создан.

3.3.2 Создание виртуальной машины

...