Модернизация ЛВС администрации г. Краснодар: подсистема поддержки цифровой телефонии на основе VoIP

Ниже приведена таблица оценок, которые просили проставить экспертов для оценки качества связи. Оценки могли колебаться от 1 (неприемлемо) до 5 (отлично - нет дискомфорта при прослушивании).

Качество Оценка МОS

Высокое 4.0 - 5.0

Стандартное телефонное 3.5 - 4.0

Приемлемое 3.0 - 3.5

Синтезированный звук 2.5 - 3.0

На графике (рис. 6.1.) показана оценка методом общего мнения различных популярных звуковых кодер-декодеров. По горизонтальной оси отложена требуемая ширина канала для передачи речи, сжатой определённым кодером, по вертикальной оси - собственно оценка.



Рис. 6.1. Зависимость качества связи от ширины канала пропускания

Задержки являются главной проблемой Интернет-телефонии. Причин их возникновения несколько. Одни связаны с принципом построения сетей TCP/IP и особенностями коммутации пакетов, другие зависят от общей загрузки сети, качества линии связи и скорости модема, Если задержка превышает 250 мс, она становится заметной. Поскольку программа в суть разговора не вникает, паузы вклиниваются в беседу случайным образом - чаще на полуслове. Окончание слова возникает в наушниках или колонках после секундного затишья. Впрочем, к такому диалогу можно быстро привыкнуть. Повысить качество звука можно, лишь купив более быстрый модем и выбрав провайдера с мощными каналами связи. Рекомендуется также вести разговор в часы с наименьшей загрузкой (ночь-утро), ограничивая к тому же использование видеоизображений, и задержки досаждать не будут. Однако проблемы с качеством делают перспективы использования Интернет-телефонии вне сферы бытового и внутрикорпоративного общения достаточно туманными. Можно сэкономить несколько долларов, позвонив через оператора Интернет-телефонии бывшему сокурснику в Сан-Франциско, тетушке во Владивосток или коллеге в Санкт-Петербург, но при переговорах с деловыми партнерами ухудшение качества связи недопустимо. Вряд ли ваш клиент или заказчик одобрит подобное стремление к экономии, если в разговоре с ним «двадцать пять тысяч долларов» вдруг превратятся в «…цать пять» или «…пять».

На дальнейшее существенное повышение качества IP-телефонии только за счет совершенствования алгоритмов кодирования речи рассчитывать не приходится. Необходимо преодолевать фундаментальный недостаток сети Интернет - большие и непредсказуемые задержки при передаче пакетов через длинные цепочки маршрутизаторов. Здесь существует несколько возможных решений.

Первое из них основано на внедрении протоколов резервирования ресурсов (типа RSVP), Однако существуют сомнения в масштабируемости этого решения. В любом случае оно влечет дополнительные затраты, которые придется перенести на тарифы Интернет-телефонии.

Второе решение заключается в замене традиционно используемых программных маршрутизаторов на аппаратные маршрутизирующие коммутаторы. Сегодня технология аппаратных маршрутизирующих коммутаторов бурно развивается, но она все еще недостаточно опробована. Кроме того, это решение требует огромных инвестиций.

Третье решение состоит в дифференциации пакетов сети Интернет по требуемой срочности их доставки. Вскоре на смену привычному IP-протоколу должен прийти новый протокол IPv6. Он ликвидирует «равноправие» пакетов и позволит мультимедиа-данным (к которым относится и звук) добираться по назначению значительно быстрее. Голосовые пакеты получат высший приоритет, и все будут уступать им дорогу. Предполагается, что IPv6 полностью снимет многие проблемы Интернет-телефонии.

Существует и четвертое, самое радикальное решение. Оно состоит в отказе от плохо контролируемой сети Интернет как от среды передачи телефонных потоков. Дело в том, что шлюзы IP-телефонии могут связываться не только через Интернет, но и через выделенную высокоскоростную сеть с коммутацией ячеек или кадров (АТМ, Frame Relay), обеспечивающую гарантированное качество обслуживания. Использование сети с низкими и предсказуемыми задержками обеспечит более качественную передачу речи, но такое решение дороже обычной Интернет-телефонии. На создание глобальной высокоскоростной сети, параллельной Интернету, потребуются годы и десятки, если не сотни, миллиардов долларов. Тем не менее этот процесс уже что называется, пошел.

В настоящее время прослеживаются три области приложения Интернет-телефонии:

- для конечных пользователей (экономия на междугородных звонках);

- для организаций (связь с удаленными филиалами);

- для Интернет-провайдеров (возможность предоставления клиентам дополнительной коммерческой услуги).

Во-первых, Интернет-телефония наверняка будет выгодна конечным пользователям. С ними все более или менее понятно - они получают телефонную связь при довольно низкой поминутной оплате. Но частные лица смогут воспользоваться услугами Интернет-телефонии только в том случае, если в их регионе имеется компьютерно-телефонный шлюз. Другими словами, услуга будет выгодной, только если за звонок на компьютерно-телефонный шлюз придется платить значительно меньше, чем за звонок собственно адресату. Поэтому для предоставления услуг конечным пользователям очень важно построить разветвленную сеть.

Другая категория потенциальных пользователей - корпоративные, Компаниям, имеющим удаленные филиалы, IP-технологии дают возможность обеспечения голосовой связи при помощи уже существующих корпоративных IP-сетей. Кроме того, Интернет-телефонию можно использовать в маркетинговых целях. Например, с этой зрения очень хороша услуга Surf'n'Call.

Но все же есть область, в которой Интернет-телефония имеет безусловное стратегическое преимущество перед обычным телефоном, - это возможность предоставления дополнительных услуг за счет тесной интеграции с мультимедийным компьютером и другими Интернет-приложениями. Так, например, с помощью Интернет-телефонии можно будет, обратившись к Web-странице виртуального магазина или службы технической поддержки и просмотрев представленные материалы, переговорить с представителем соответствующей фирмы, задать дополнительные вопросы и уточнить свой выбор.

6.3 Технические аспекты связи

Начнем с того, что попробуем рассеять некоторые распространенные заблуждения относительно самой технологии.

Во-первых, Интернет-телефония - это не компьютерная телефония. Понятие компьютерной телефонии предполагает возможность передачи голоса по компьютерным сетям передачи данных с помощью дополнительных аппаратных и программных средств, Под это определение попадают тысячи разнообразных приложений. В этом смысле оно значительно шире, чем просто передача голоса по Интернету, и охватывает различные офисные системы, центры телефонного обслуживания, системы регистрации переговоров, а также массу других приложений. Интернет телефония - лишь одно из них, характеризующееся тем, что голосовой трафик передается по пакетным сетям передачи данных на основе протокола IP. Правильнее называть эту область IP-телефонией или службой пакетных голосовых соединений, что звучит менее броско, зато наиболее точно отражает суть дела. Важно понимать, что IP-сеть является при этом носителем телефонного трафика, в то время как разговор происходит между абонентами городских или офисных АТС. Таким образом, этот процесс, безусловно, относящийся к области телефонии, в корне отличается от того, что сейчас в сетях передачи данных называется передачей голоса поверх IP-протокола.

Далее, существует целый ряд разновидностей Интернет-телефонии. Исторически пальма первенства принадлежит всевозможным Интернет-телефонам, благодаря которым можно было устраивать голосовые переговоры между двумя мультимедийными компьютерами. Оцифрованный голос просто упаковывался в IP-пакеты и пересылался через сеть Интернет без всякой гарантии. Качество было ужасающим, область применения - неясной.

Наконец, далеко не все из того, что относят к Интернет-телефонии, строго говоря, ею является. Термин «Интернет-телефония» часто применяют для обозначения технологий передачи голоса через все сети IP - как публичные, так и частные. Между тем слово «Интернет» относится именно к публичным сетям, Тем не менее, можно сказать, что IP-телефония и Интернет-телефония стали почти синонимами, и именно так мы их и будем использовать, хотя это и не вполне корректно.

Сейчас под Интернет-телефонией понимают в первую очередь такую технологию, в которой голосовой трафик частично передается через телефонную сеть общего пользования, а частично - через Интернет. Именно таким образом осуществляются звонки с телефона на телефон, с компьютера на телефон, с телефона на компьютер (здесь вместо номера телефона используется IP-адрес), а также ставший в последнее время особенно популярным Surf'n'Call - звонок с Web-браузера на телефон (просматривая какой-нибудь корпоративный Web-узел, пользователь нажимает мышкой на кнопку Call и получает телефонное соединение с офисом этой компании).

Ключевым элементом Интернет-телефонии является связка Шлюз - Интернет - Шлюз. Шлюз представляет собой компьютер-сервер, дополненный специальными платами расширения и соответствующим программным обеспечением. Он служит интерфейсом между передающим звук устройством пользователя (телефоном, компьютером и т.п.) и сетью Интернет. Шлюз обеспечивает прием и преобразование данных в форму, пригодную для пересылки по Сети (и обратное преобразование). Абоненту 1 всего лишь нужно связаться с ним тем или иным способом. Шлюз, имеющий выход в Интернет, передаст по Сети данные на другой такой же шлюз, ближайший к Абоненту 2, после чего, претерпев обратное преобразование, звук достигнет цели своего путешествия.

Рассмотрим варианты использования Интернет-телефонии и оценим воздействие Сети на качество звукового сигнала.

Телефон - телефон

Если вы еще не разучились пользоваться обыкновенным телефоном, то звонок через сеть Интернет с помощью телефонного аппарата не вызовет затруднений. Последовательность действий такова: необходимо набрать телефонный номер шлюза вашего провайдера Интернет-телефонии; затем, переключив телефонный аппарат в тоновый режим, набрать номер вызываемого абонента и свой идентификационный номер. При установлении связи вы даже не догадаетесь, что говорили через сеть Интернет, пока не сравните два счета: от телефонной компании и от провайдера Интернет-телефонии. Счет за разговор через сеть Интернет окажется значительно меньше (в ряде случаев на порядок) счета за идентичный по времени разговор по традиционному междугородному телефону!

Для связи в режиме «телефон - телефон» не нужен ни компьютер, ни модем. Подключение к сети Интернет и связанные с этим расходы тоже не потребуются. До шлюза сигнал добирается наравне с рядовыми телефонными звонками. При этом в него (как и в любой другой телефонный сигнал) могут примешаться помехи. С другой стороны, любые задержки на «последней миле» полностью отсутствуют. На уровень задержек, а следовательно, на комфортность и качество разговора в режиме «телефон - телефон» влияние оказывает лишь пропускная способность линий связи провайдера Интернет-телефонии и загруженность сети Интернет на маршруте следования пакетов. Проблема качества звука может решаться путем оптимизации задержек на пути следования сигнала. Из нескольких возможных маршрутов система выбирает наименее загруженные, а там, где это допустимо, повышает приоритет голосовых пакетов. За счет этих мер паузы в разговоре удается сделать практически незаметными даже в часы максимальной загрузки.

Если в непосредственной близости от абонента шлюза все-таки не оказалось, звонок отправляется по обычным телефонным маршрутам. Однако и в этом случае его стоимость оказывается существенно ниже стоимости прямой телефонной связи.

Провайдеры Интернет-телефонии уже добавляют к списку своих услуг и режим «факс - факс». Сама по себе передача факсов по сети Интернет проблемы не составляет. Однако факсовый сигнал несколько отличается отголосового, и способы его передачи тоже разнятся. Это требует от провайдера некоторых дополнительных затрат, в частности, выделения для факсов отдельной телефонной линии.

Компьютер - компьютер

Два компьютера, подключенные к сети Интернет, могут общаться без посредников:

Из общей схемы исчез шлюз, поскольку необходимость преобразования сигнала отпала (если быть более точным, в качестве шлюза выступает некая программа - Интернет-телефон, запущенная на обоих компьютерах). Данные сразу передаются по стандартным протоколам Интернета, поэтому помехи проникнуть в пакет данных не могут. Все, на что помехи способны, - это задержать пакеты в пути.

Будучи многофункциональным устройством, компьютер легко снимает ограничения на способы общения, которые присущи обыкновенному телефону. При разговоре можно не только слышать собеседника, но и видеть его. Если компьютер оснащен цифровой видеокамерой, образ появится на экране компьютера. Но и это не все! Компьютеры позволяют обмениваться текстовой информацией, вместе рисовать на «грифельной доске», пересылать друг другу файлы и звуковые письма. Связь «компьютер - компьютер» позволяет обойтись вовсе без услуг провайдера Интернет-телефонии. Однако в этом случае вы лишаетесь ряда полезных функций. Например, ни вы не сможете позвонить на обыкновенный телефон, ни вам невозможно будет позвонить с обычного телефона.

Компьютер - телефон (телефон - компьютер)

Установив на свой компьютер программу Интернет-телефонии.вы не утратите возможность связаться с человеком, у которого компьютера нет. Компьютер расширит ваши возможности и облегчит дозвон: теперь будет достаточно ввести лишь телефонный номер абонента в поле ввода программы или еще проще - выбрать его имя из телефонной книги. Чтобы в полной мере использовать возможности Интернет-телефонии, необходимо подписаться на услуги провайдера Интернет-телефонии.



7. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ

7.1 Компании представляющие решения IP-телефонии

На мой взгляд, на рынке продуктов IP-телефонии масштаба предприятия можно выделить несколько компаний-лидеров, которые в совокупности представляют решения, удовлетворяющие практически весь спрос на этом рынке.

Компания Avaya

Компания Avaya предлагает на рынке решения, основой которых служит телекоммуникационный сервер Definity. Эти решения являются универсальными и подходят не только компаниям, создающим корпоративную телефонную сеть "с нуля", но и уже имеющим собственную инфраструктуру. Кроме того, решения на базе Definity допускают использование различного оборудования (в том числе от разных производителей) для полной интеграции телефонии и передачи данных. Это обеспечивается за счет применения протокола Н.323, на котором основаны решения компании Avaya.

Решения IP-телефонии на базе телекоммуникационного сервера Definity можно разделить на два направления:

Definity Trunk (используется для построения частных телефонных сетей на базе сети передачи данных и стандарта Н.323)

Definity IP Абонент (используется для передачи голоса по IP-сети от абонентского терминала к станции).

Решения компании Avaya в области IP-телефонии поддерживают абонентов, которые реализованы двумя способами: аппаратным (телефонные аппараты Avaya) и программным (IP Soft Phone и Centre Vu IP Agent).

Использование телекоммуникационного сервера Definity обеспечивает полный набор услуг и функций, характерных для ведомственной сети связи (оповещение абонентов, голосовая почта, мониторинг сети и т. д.). Кроме этого, пользователи системы могут получить дополнительные преимущества от использования IP-телефонии. В пределах каждого сетевого домена (условно выделенного фрагмента IP-сети, через который осуществляется связь между станциями или между станцией и H.323-абонентами) может обеспечиваться определенный уровень качества предоставления услуг (QoS). Конфигурация сервера позволяет определить критические значения качества разговора (задержки, процент потери пакетов и т.д.), тем самым поддерживая необходимый уровень качества связи. Следует отметить, что компанией Avaya разработаны специальные механизмы, обеспечивающие QoS: Diff Serv, приоритезация трафика и алгоритмы обхода IP-транка при ухудшении параметров канала связи.

Компания Avaya представила также новое решение ECLIPS, предназначенное для создания системы связи как в небольших офисах, так и в более крупных организациях. Это решение позволяет абонентам получить доступ к любым услугам связи, связывая при этом в единое целое телефонные и IP сети общего и внутреннего (корпоративного) пользования. Последующее масштабирование комплекса на базе ECLIPS может производиться без дополнительных инвестиций, что существенно сокращает расходы на содержание и расширение внутренней сети.

Совместимость решений компании Avaya с VoIP-оборудованием различных поставщиков по протоколу H.323 обеспечивает дополнительные конкурентные преимущества. В тоже время, рассматривая различные стандарты, можно с уверенностью сказать, что протокол SIP является более удобным и простым в реализации инструментом при разработке приложений на базе IP-телефонии. Если сравнивать возможности SIP и H.323, то последний обладает большей функциональностью и весьма распространен в глобальных сетях.

Таким образом, решения компании Avaya наиболее эффективно применять в тех организациях, где параллельно с функционированием традиционной телефонной сети требуется построить дополнительную сеть, обладающую более широкими возможностями и отвечающую требованиям заказчика.

Компания 3COM

Компания 3Com представляет на российском рынке два решения в области IP-телефонии: офисную телефонную систему 3Com NBX 100 Communication System и более мощную платформу Super Stack 3 NBX Networked Telephony Solution.

Отличительной чертой данных решений является то, что они реализованы на основе принципов Ethernet-телефонии. Другими словами, в сети для определения абонента используются не IP-адреса, а физические MAC-адреса устройств. Такой подход, по сравнению с IP-телефонией, упрощает процедуры установления соединения между абонентами и существенно сокращает требования к производительности платформ. Следует отметить, что применение протокола H.323 в этом случае становится необязательным. По этой причине взаимодействие между абонентскими телефонами и коммутационным сервером осуществляется по специальному протоколу, разработанному компанией 3Com.

Система NBX 100 является одним из популярных решений в области Ethernet-телефонии. Простота использования NBX 100 связана с тем, что вся система состоит из центрального блока, поддерживающего до 200 линий и работающего под управлением специализированного программного обеспечения, а также абонентских терминалов. Последние могут быть представлены в виде Ethernet-телефонов от компании 3Com, либо в виде приложения NBX PC Telephone, установленного на пользовательский компьютер. NBX 100 предоставляет абонентам разнообразные средства обработки звонков, а также преимущества использования локальной сети Ethernet. В данной системе с помощью программных шлюзов может поддерживается протокол Н.323, который позволяет интегрировать в сеть дополнительное оборудование от разных производителей, поддерживающих этот стандарт. Система NBX 100 ориентирована на предприятия и организации малого и среднего бизнеса, обеспечивая при этом оптимальное соотношение цена/функциональность.

Коммуникационный сервер самостоятельно инициализирует новый телефонный аппарат, подключаемый к локальной сети, то есть система NBX 100 практически реализует концепцию plug-and-play. Для управления офисной телефонной сетью не требуется специально подготовленный специалист. Коммуникационный сервер самостоятельно инициализирует новый телефонный аппарат, подключаемый к локальной сети, то есть система NBX 100 практически реализует концепцию plug-and-play. Для управления офисной телефонной сетью не требуется специально подготовленный специалист. Коммуникационный сервер самостоятельно инициализирует новый телефонный аппарат, подключаемый к локальной сети, то есть система NBX 100 практически реализует концепцию plug-and-play. Для управления офисной телефонной сетью не требуется специально подготовленный специалист.

Super Stack 3 NBX - одно из новых решений компании 3Com, в котором также реализованы принципы Ethernet-телефонии. Данное решение максимально позволяет подключить 750 линий, из которых 600 могут предоставляться внутренним пользователям. Super Stack 3 NBX позволяет своим абонентам использовать дополнительные сервисы, такие как: универсальный почтовый ящик (Unified Messaging), посылка уведомления о входящих сообщениях и звонках, интерактивный автоответчик и прочие.

Компания 3Com, поставляя свои продукты на рынок, ориентируется на полную замену офисных телефонных сетей на новую телекоммуникационную систему, основанную на решениях 3Com.

Таким образом, решения компании 3Com оптимально подходят в случае создания новой телекоммуникационной системы на предприятиях малого и среднего бизнеса. Эффективность решений обеспечивается за счет быстрой окупаемости инвестиций и предоставления достаточно широкого спектра услуг связи.

Компания Cisco

Компания Cisco представляет на рынке законченное решение для создания мультисервисных сетей, основанное на единой архитектуре AVVID (Architecture for Voice, Video and Integrated Data - архитектура для передачи голоса, видео и интегрированных данных). При внедрении данного решения осуществляется комплексный подход к проблемам и требованиям заказчика. Компания Cisco поставляет полный перечень оборудования, позволяющий на базе корпоративной сети построить единое информационное пространство, предоставляющее пользователям всевозможные телекоммуникационные услуги.

Архитектура представлена следующими компонентами:

· Центрами управления и контроля соединений

· IP-маршрутизаторами, выполняющие функции шлюзов VoIP

· Серверами приложений для предоставления услуг пользователям

Основой решения является хорошо масштабируемая платформа Cisco Call Manager, позволяющая строить корпоративные телефонные сети с различным количеством пользователей. Число обслуживаемых абонентов может колебаться от 1 до 10 000 000 (в распределенных решениях), при этом сохраняя единый план нумерации. Система IP-телефонии, основанная на одном сервере Call Manager и обслуживающая в данный момент десять абонентов, может быть легко расширена до 2500 пользователей. Дальнейший рост числа абонентов может производиться за счет создания кластера из нескольких серверов.

За счет применения стандартных протоколов Cisco Call Manager может взаимодействовать как с традиционными телефонными станциями, так и с программными продуктами других производителей. Интеграция Cisco Call Manager в корпоративную сеть позволяет абонентам телефонной сети получить доступ к базам данных и к различным корпоративным ресурсам, а также создавать новые приложения и настраивать отображаемую на экранах IP-телефонов информацию.

Кроме стандартных функций УАТС решения компании Cisco обладают множеством преимуществ. Среди успешных продуктов, разработанных в рамках стратегии конвергенции потоков голоса, видео и интегрированных данных, можно выделить следующие:

IP IVR - система интерактивных голосовых меню

IP АА - автоматическая консоль

Unity - система унифицированной обработки сообщений

uOne - система управления пользовательскими директориями и универсальный почтовый ящик

IP Interactive Voice Response - система обработки поступающих звонков

IP Contact Center - средство распределенной интеллектуальной обработки вызовов в рамках интегрированной сети

В зависимости от требований заказчика решения на базе архитектуры AVVID позволяют создавать в корпоративных сетях центры обработки вызовов, системы интерактивных голосовых меню, системы унифицированной обработки сообщений и т.д.

Компания Cisco, ориентируясь на расширение возможностей своих решений, использует в архитектуре AVVID для передачи голоса, видео и интегрированных данных новый стандарт SIP, что позволяет создавать мультисервисные сети, обладающие необходимой функциональностью и простотой обслуживания. Но наряду с этим возникает проблема взаимодействия с платформами других производителей, использующих стандарт H.323. Распространенность последнего затрудняет интеграцию комплексных решений от компании Cisco в глобальные сети.

Таким образом, компания Cisco поставляет на рынок законченные решения, не требующие дополнительных затрат и программно-аппаратных компонент. Создание сети на основе AVVID, в составе которой находится система IP-телефонии, наиболее эффективно в случаях основательной реконструкции, либо создания "с нуля" телекоммуникационной системы предприятия.

7.2 Описание программных и аппаратных решений, используемых при модернизации сети

сеть локальный телефония трафик

7.2.1 Cisco CallManager. Основные функции и преимущества

Программный продукт Cisco Call Manager содержит набор интегрированных голосовых приложений, которые обеспечивают выполнение голосовых конференций, ручное операторское обслуживание, администрирование, упрощенный биллинг и функции отслеживания качества. Дополнительные и улучшенные сервисы, такие как удержание, передача вызова, перенаправление, конференция, наличие нескольких линий, автоматическая маршрутизация, быстрый набор, набор последнего номера и другие функции распространяются на IP телефоны и шлюзы. Поскольку Cisco Call Manager - это программное приложение, то расширение его возможностей осуществляется путем модернизации ПОна серверной платформе, и таким образом не требуется дорогостоящей модернизации оборудования. Кроме того, Cisco Call Manager и все телефоны, шлюзы и приложения можно распределить по IP сети, создав распределенную разделенную виртуальную телефонную сеть. Преимущество такой архитектуры улучшает эффективность и возможность наращивания системы. Управление прохождением вызова гарантирует, что голосовое качество сервиса (voice quality of service - QoS) будет сохранено при использовании "узких" глобальных соединений, и автоматически переводит вызовы на альтернативные маршруты телефонной сети общего доступа. Cisco Call Manager инсталлируется на высокопроизводительную серверную платформу Cisco - Media Convergence Server (MCS). Интерфейс, на основе Web-технологий, для конфигурации баз данных доступен для удаленного устройства и системной конфигурации. Для пользователей и администраторов доступна online-помощь, основанная на HTML-технологиях.

Cisco Call Manager значительно увеличивает возможность наращивания, распределения в IP сети и доступность решений для промышленной IP телефонии. Несколько серверов Cisco Call Manager могут быть сгруппированы в кластеры и управляются как единое устройство. Возможность кластеризации несколько серверов, обрабатывающих вызовы, в IP сети является уникальной и выдвигает на первое место в промышленности архитектуру Cisco AVVID. Имеется возможность масштабируемости до 10,000 пользователей на кластер. Объединив несколько кластеров, можно увеличить системную емкость до 10000 пользователей на группу кластеров. Кластеризация объединяет мощь множества распределенных Call Manager-ов, увеличивая масштабируемость и доступность серверов для телефонов, шлюзов и приложений. Тройное серверное резервирование обеспечивает надежность всей системы в целом. Программные интерфейсы телефонных приложений (TAPI и JTAPI) позволяют использовать широкий набор оборудования Cisco и сторонних поставщиков IP-совместимых голосовых приложений увеличить возможности базовой системы.

Возможности Cisco Call Manager включают ограничения на междугородный телефонный трафик для группы пользователей, переконфигурации базы данных без перезагрузки системы, увеличение эксплуатационной надежности системы. Административный пользовательский интерфейс был основательно изменен для облегчения бремени администрирования при управлении большим количеством сетевых устройств и пользователей. Пользователи получают выгоду от новой функции перехвата вызова в группе, а также от поддержки Cisco IP телефонов моделей 7965, 7911 и 7945 - первых в новом поколении телефонов Cisco IP.

Наконец, ПО от Cisco - исключительно голосовые и мультимедийные приложения, такие как Cisco Low End Interactive Voice Response system, Cisco IP Contact Center, Cisco Automated Attendant и Cisco Soft Phone, являются приложениями, которые взаимодействуют с Cisco Call Manager через телефонный интерфейс программирования приложений (ТAPI). Эти приложения расширяют возможности Call Manager и увеличивают область его применения в пределах архитектуры Cisco AVVID. Преимущества от этого для пользователя очевидны - это возможность взаимодействовать с приложениями электронной коммерции.

7.2.2 Cisco MCS-7835 - аппаратная платформа для Cisco Call Manager

Cisco Media Convergence Server 7835 (MCS-7835) является высокоэффективной серверной платформой для архитектуры Cisco AVVID (Architecture for Voice, Video and Integrated Data - архитектура для голоса, видео и интегрированных данных). Cisco MCS-7835 является неотъемлемой частью целостной, масштабируемой архитектуры для нового поколения высококачественных IP голосовых решений, которые предназначены для промышленных сетей для передачи данных. MCS-7835 предоставляет высокую производительность и эффективность, необходимые современным промышленным сетям, и представляет собой готовое решение, которое легко разворачивается и является высоко рентабельным. Занимая в высоту только 3U (1U = 44,45 мм), MCS-7835 заключает в себе потрясающую мощность в низкопрофильном плоском исполнении, что доводит до минимума требования к занимаемой площади. MCS-7835 разработан для запуска различных приложений Cisco AVVID, таких как Cisco Call Manager и Cisco Unified Open Network Exchange - унифицированный обмен голосовыми сообщениями в открытых сетях.

Независимо от того, используется ли Cisco IP телефонная сеть с 5-ю или 5000 телефонами, сервер MCS-7835 позволит Вам наращивать сеть без всяких проблем. Сервер MCS-7835 может обслуживать Cisco Call Manager или сервер голосовых сообщений Ciscou One. В будущем на этой платформе могут устанавливаться и другие приложения. Совместно с Cisco Call Manager сервер MCS-7835 может обслуживать до 2500 IP телефонов (общее число IP телефонов зависит от выбранной резервной конфигурации). Такой подход позволяет при необходимости увеличивать размеры Вашей сети.

Сервер MCS-7835 конфигурируется для работы с программным обеспечением Cisco Call Manager или Ciscou One. MCS-7835 спроектирован так, что в будущем на нем можно будет установить новые пакеты, которые будут входить в состав решения Cisco AVVID. MCS-7835 имеет дополнительное внутреннее устройство копирования 12/24 Гбайт для организации резервного копирования данных, а также имеется возможность сохранять важные пользовательские данные на физически разнесенных серверах Вашей IP сети.

Cisco Call Manager (CCM) является программным компонентом сети Cisco AVVID для обработки телефонных вызовов. ССМ расширяет параметры и функции промышленной телефонии на устройства пакетной телефонии, такие как IP телефоны, шлюзы передачи голоса через IP и мультимедийные приложения. Огромным преимуществом всех этих голосовых приложений является то, что не требуется специальной аппаратуры для обработки голоса.

Всего при реализации проекта будет использовано 3 сервера Cisco MCS-7835-I3-IPC1, так как они будут являться центральным узлом всей сети телефонии, а в дальнейшем планируется подключить к сети администрации окружные филиалы и менее значимые объекты. После реализации данных планов количество телефонных аппаратов может достигнуть 2-3 тысяч штук.

7.2.3 Коммутаторы для организации сети

Основными критерием для выбора коммутаторов для организации сети в части, используемой для соединения телефонов было наличие PoE питания. Так же была необходима поддержка сервисов QoS и возможности стекирования нескольких коммутаторов, так как на одном этаже планировалось разместить от 100 до 150 абонентов. Вести отдельную оптическую линию к каждому коммутатору в данном случае было бы не рационально. Для решения поставленной задачи были выбраны коммутаторы HP E5500-48 POE. Всего для подключения текущего количества телефонных аппаратов с возможностью расширения сети не менее чем на 20% понадобиться 15 коммутаторов. Общее количества разъемов для подключения при этом составит 730 шт.

Коммутаторы HP серии E5500 обеспечивают необходимый уровень производительности, безопасности и надежности для организации коммутационной инфраструктуры на границе сети предприятия. В серию входят коммутаторы Fast Ethernet уровня 2/3/4 и Power over Ethernet, которые обладают передовыми функциональными возможностями и являются идеальным решением для наиболее требовательных к сетевым ресурсам приложений коммутационных центров. Эти устройства обеспечивают создание отказоустойчивой сетевой архитектуры и защищенных соединений, а поддержка современных технологий приоритезации трафика позволяет оптимизировать использование ресурсов конвергентной сети. Коммутаторы обеспечивают максимальную гибкость и широкие возможности масштабирования. Они оборудованы 48 портами 10/100, а также четырьмя портами SFP Gigabit Ethernet для выполнения стекирования устройств и организации восходящих соединений. Коммутаторы данной серии поддерживают возможность объединения в стек до восьми устройств на одной площадке или распределенного стекирования, когда устройства располагаются на нескольких площадках на расстоянии до 70 км (43,5 мили) друг от друга и соединяются посредством гигабитных линий связи, формируя таким образом виртуальный стек. Одна группа объединенных коммутаторов обеспечивает до 384 портов Fast Ethernet. Управление всем стеком может осуществляться централизованно как единым устройством с одним IP-адресом.

Отличительные особенности данной серии:

Качество услуг (QoS): Приоритизация трафика (IEEE 802.1p): позволяет в реальном времени классифицировать трафик по 8 уровням приоритета, которые распределены на 8 очередей

Класс обслуживания (CoS): в соответствии со стандартом IEEE 802.1p устанавливает тэг приоритета на основе IP-адреса, типа сервиса IP (ToS), протокола Layer 3, номера порта TCP/UDP, порта источника и DiffServ.

Ограничение скорости: возможность установки максимальной скорости входящего трафика для каждого порта и минимальной скорости для каждого порта и очереди.

Формирование пропускной способности: Ограничение скорости: гарантированные максимумы пропускной способности для каждого входного порта; Гарантированный минимум пропускной способности: гарантированные минимумы пропускной способности для каждого выходного порта и очереди.

Защищенный графический веб-интерфейс: простой в использовании графический интерфейс для конфигурирования модуля через защищенный протокол HTTPS

Интерфейс командной строки (CLI): простой в использовании защищенный графический интерфейс для конфигурирования модуля через протокол SSH или консоль коммутатора; обеспечивает видимость сеанса в режиме реального времени

SNMPv1, v2c и v3: упрощает централизованное обнаружение, мониторинг и защищенное управление сетевыми устройствами

Операционная система 3Com Comware V3: интерфейс командной строки и веб-интерфейс пользователя, как у коммутаторов HP серии 55XX

Зеркалирование портов: возможность одновременной передачи трафика порта на сетевой анализатор для мониторинга.



7.2.4 Телефонные аппараты

Большинство пользователей сети будет обеспечено наиболее простыми аппаратами Cisco 7911G. Телефон Cisco Unified 7911G (Cisco Unified IP Phone 7911G) предназначен для работников в офисе, магазинах розничной торговли и цехах. Этот IP-телефон, представляющий собой базовую модель, дополненную определенными усовершенствованиями, обладает следующими функциональными особенностями:

Поддержка стандарта питания по витой паре IEEE 802.3af и стандарта питания Cisco

Дополнительный объем памяти для поддержки усовершенствованных функций и приложений

Полная защита линий Cisco Unified Call Manager

Пользовательский интерфейс, схожий с интерфейсами других моделей IP-телефонов семейства Cisco Unified

Секретари в приемных будут обеспечены телефонами Cisco 7965G, наиболее функциональными и удобными для совершения множества вызовов в течение дня.

Рабочие места начальников отделов и их заместителей будут оборудованы аппаратами Cisco 7945G.

Для реализации данного проекта необходимо закупить:

· телефонных аппаратов Cisco 7911G - 455шт.;

· телефонных аппаратов Cisco 7945G - 25шт.;

· телефонных аппаратов Cisco 7965G - 20шт.



8. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИИ, ЗАДАНИЯ ПРИОРИТЕТОВ QOS

В современных IP-сетях перечисленные методы реализуются с помощью технологий IntServ, DiffServ и MPLS с использованием протокола RSVP. Каждая имеет свои особенности и свою область применения (см. таблицу). Сравним эти технологии по следующим критериям:

- метод обеспечения качества;

- число обслуживаемых классов QoS;

- перечень задаваемых показателей качества;

- необходимость использования дополнительных протоколов;

- влияние технологии на производительность маршрутизаторов;

- эффективность масштабирования сети;

- совместимость оборудования разных производителей;

- гарантированность обеспечения качества.

IntServ (технология интегрированного обслуживания) реализует метод резервирования ресурсов. Она основана на протоколе сигнализации RSVP и предусматривает три класса качества.

Если пользователь выбирает гарантированное обслуживание (Guaranteed Service), он может запросить для своего приложения необходимые значения полосы пропускания, максимальной сетевой задержки и джиттера. Эти показатели качества, задаваемые в абсолютных величинах, будут зарезервированы для приложения пользователя на протяжении всего соединения.

Контролируемая загрузка (Controlled Load) позволяет не только контролировать загруженность сети в момент установления соединения, но и задавать конкретные значения показателей качества.

Пакеты класса негарантированного обслуживания (Best Effort) сеть доставляет только при наличии свободных ресурсов в момент их передачи, Протокол RSVP характеризуется высокой интенсивностью обмена сигнальными сообщениями. Например, для контроля состояния соединения периодически посылаются специальные сообщения (рекомендуется - каждые 30 с).

Поэтому из-за большого объема сигнальной информации, которую постоянно должны обрабатывать маршрутизаторы, поддерживающие технологию IntServ, требования к их производительности очень высоки. В результате неизбежно возникают проблемы при масштабировании сети, так как объем сигнальной информации увеличивается пропорционально росту числа установленных соединений.

IntServ больше подходит для концентрации трафика в пограничной сети IP и не рекомендована для применения в транзитных сетях IP (из-за проблем с масштабируемостью). Технология стандартизована рабочей группой IETF.

Поэтому проблемы с совместимостью оборудования IntServ разных производителей возникают в основном в случае отклонения от спецификаций.

DiffServ (дифференцированное обслуживание). Технология более проста в реализации и легко масштабируема, но при ее использовании у оператора нет строгих гарантий качества при передаче информации.

Технология основана на методе приоритизации трафика. На границе домена DiffServ пакеты IP объединяются в группы со схожими характеристиками трафика. Транспортная сеть обрабатывает небольшое число групп, благодаря чему при использовании технологии DiffServ не требуется высокая производительность маршрутизаторов.

Предусмотрены следующие классы QoS.

Срочная доставка пакетов (Expedited Forwarding PHR) характеризуется низким уровнем потерь пакетов, низким значением сетевой задержки и высокой пропускной способностью.

В классе гарантированной доставки пакетов (Assured Forwarding PHB) выделены 4 уровня приоритета, для каждого из которых в свою очередь определены три приоритета отбрасывания пакетов.

А также негарантированная доставка (Best Effort).

Для маркировки пакетов используется поле в заголовке стандартного пакета IP. В этом поле устанавливаются приоритет пакета и контролируемые показатели качества (задержка, скорость передачи трафика и целостность данных). В отличие от предыдущей технологии, в DiffServ показатели качества задаются не в абсолютных значениях, а в относительных, для уточнения порядка обслуживания пакетов.

При обработке трафика используются алгоритмы управления очередями. Предусмотрено формирование очередей пакетов в зависимости от их приоритетности в соответствии с правилами, задаваемыми административно для каждого маршрутизатора. То есть правила обработки пакетов с одинаковыми приоритетами на разных маршрутизаторах могут различаться, что не позволяет строго гарантировать качество передачи.

Сравнение технологий IntServ, DiffServ, MPLS

Так как для обеспечения качества только анализируется поле заголовка пакета IP и не используются никакие вспомогательные протоколы сигнализации, то проблема совместимости оборудования разных производителей неактуальна.

Технология DiffServ может использоваться в транзитной сети. Но в условиях однородного трафика, например только голосового, принцип применения приоритетов теряет смысл, и сеть начинает работать в режиме Best Effort.

MPLS (многопротокольная коммутация по меткам). Технология предназначена для ускорения коммутации пакетов в транспортных сетях. Основное отличие этой технологии от рассмотренных ранее в том, что, вопреки сложившемуся мнению, MPLS изначально не является технологией обеспечения качества и становится таковой только при использовании протокола RSVP-TE.

На границе сети MPLS маршрутизаторы помечают пакеты специальными метками, определяющими дальнейший маршрут следования пакета к месту назначения. В результате анализируются не адреса IP, a короткие цифровые метки, что существенно снижает сетевую задержку и требования к производительности маршрутизаторов. Для корректного взаимодействия их между собой и обмена информацией о создаваемых метках используются протоколы распределения меток (LDP, CR-LDP, RSVP-TE и др.).

Маршрут может также задаваться административно. В этом случае заранее определяется весь перечень узлов, через которые он будет проходить. Если для соединения требуется гарантия определенного уровня качества, то для распределения меток используется протокол RSVP-TE, и на маршруте резервируются необходимые ресурсы. В RSVP-TE предусмотрены контроль и обновление установленного соединения, так что в случае повреждения в сети можно динамически перевести потоки трафика на резервный маршрут.

Технология MPLS характеризуется высокой масштабируемостью и рассматривается в качестве наиболее перспективной для передачи трафика IP. Она стандартизована IETF, поэтому, как и в случае с IntServ, при отклонении от спецификаций могут возникнуть проблемы с совместимостью оборудования разных производителей.

Оптимизация нагрузки в транспортной сети:

Помимо обеспечения требуемого качества для телефонной нагрузки важным является вопрос оптимизации нагрузки в транспортной сети. В рассматриваемых технологиях предусмотрена процедура агрегирования данных, относящихся к разным источникам. При этом под агрегированными потоками понимается объединение нескольких информационных потоков, требующих сходного обслуживания и имеющих идентичные требования к QoS.

В технологии IntServ предусмотрено резервирование полосы пропускания для совместного использования несколькими отправителями. В этом случае вместо одного адреса отправителя могут быть заданы несколько - списком или по маске.

В технологии DiffServ пакеты на границе сети классифицируются, маркируются кодом и заголовке IР-пакета и на основании этого кода причисляются к определенному агрегированному потоку. У каждого агрегированного потока свой приоритет и ожидаемый уровень обслуживания.

В технологии MPLS пакеты, следующие по одному и тому же маршруту, объединяются в классы. Если на некоторых участках сети маршруты нескольких соединений разного класса совпадают - эти соединения агрегируются. Каждый агрегированный поток образует новый класс со своей системой меток.

Таким образом, рассмотренные технологии обеспечивают качество обслуживания, позволяя оптимально использовать ресурсы сети связи. Методы обеспечения качества, лежащие в основе этих технологий, определяют область их применения в существующих сетях. Технология IntServ больше подходит для небольших пограничных сетей, в то время как в крупных транзитных сетях предпочтительнее использовать DiffServ и MPLS. Поэтому важно обеспечить четкое взаимодействие этих технологий между собой.

Однако разнообразие возможностей каждой технологии, несогласованность параметров качества в разных сетях и различия в реализациях у различных производителей оборудования затрудняют указанные взаимодействия и пока не позволяют гарантировать необходимый уровень обслуживания.



9. УПРАВЛЕНИЕ ТРАФИКОМ В СЕТЯХ IP

9.1 Назначение управления трафиком и его составные элементы

Изначально сети IP были рассчитаны на передачу однородного трафика, а именно, трафика данных. Его обслуживание осуществлялось по принципу "лучший из возможных" (best-effort), не предоставляя никаких гарантий по доставке сообщений. Однако за последние несколько лет ситуация коренным образом изменилась. Огромный интерес к сетям IP, как всеобщим универсальным транспортным системам, определил и стимулировал создание большого класса протоколов и механизмов, которые позволяют обеспечить одновременную передачу разнородного трафика, в частности, видеоинформации и телефонии. Таким образом, вслед за сетями ATM и Frame Relay сети IP перешли в разряд мультисервисных.

В связи с этим особый интерес для рассмотрения представляют механизмы обеспечения заданного уровня обслуживания для каждого приложения. Поверхностному рассмотрению данных механизмов в мультисервисных сетях IP было посвящено большое число публикаций как в зарубежных, так и в отечественных изданиях. Поэтому более детально рассмотрим конкретный класс механизмов, собирательно называемый управлением трафиком.

Назначение управления трафиком заключается в справедливом распределении сетевых ресурсов (пропускной способности каналов связи, буферного пространства, процессорного времени обработки и т. д.), их максимально эффективном использовании, а также исключении взаимного влияния различных видов трафика друг на друга.

Говоря о назначении управления трафиком, нельзя так, же не остановиться на задаче контроля и предотвращения перегрузок в сети. Важно понимать, что она является частной задачей управления трафиком. Перегрузка в сети или конкретном узле возникает, когда запрашиваются ресурсы, превышающие предоставляемые. Обычно она приводит к переполнению буферов и последующей потере пакетов. Потерянные пакеты могут быть переповторены протоколами более высокого уровня, что в случае отсутствия специальных механизмов может привести к дальнейшему усилению перегрузки.

Перегрузка является динамической проблемой и статические методы ее решения, такие как увеличение размера оперативной памяти, производительности процессора и т. п. не могут ее решить. Таким образом, огромное значение приобретают механизмы организации и обработки очередей и эффективного управления пропускной способностью каналов связи с целью обеспечения динамических решений по контролю и предотвращению перегрузки. Управление трафиком должно не только контролировать перегрузку, но и обеспечивать гарантии качества обслуживания для пользователей сети, которые поддерживают различные сервисы, в том числе, сервисы реального времени.

В зависимости от решаемых задач управление трафиком можно разделить на следующие составные элементы:

- формирование трафика (Traffic shaping);

- ограничение трафика (Traffic policing);

- организация и обработка очередей (Queuing and Scheduling);

- управление буферами (Buffer Management); контроль доступа (Admission Control);

- контроль с обратной связью (Feedback Control).

Все перечисленные элементы “привязаны” к различным участкам сетевой инфраструктуры. Данная привязка объясняется функциональным назначением каждого из участков сети. Так на сеть доступа в первую очередь возлагаются задачи по формированию трафика в соответствии с заданными критериями, а на магистральную -- задачи по максимально быстрой доставке данных и предотвращению перегрузок.

Далее мы подробнее рассмотрим каждый из этих элементов, уделив особое внимание формированию и ограничению трафика, а также организации очередей как наиболее фундаментальным, с нашей точки зрения, элементам управления трафиком.

9.2 Формирование и ограничение трафика

Оба рассматриваемых элемента управления трафиком предназначены для решения: схожих задач, а именно, обеспечения оговоренного трафик-контракта для каждого информационного потока, и базируются на одинаковых стратегиях. Принципиальное отличие их друг от друга заключается в наличии в формирователе трафика дополнительной компоненты, которая отсутствует в ограничителе. Данной компонентой является буфер данных. Таким образом, формирователь всегда вносит определённую задержку в процесс обработки трафика.

Наличие этой дополнительной компоненты определяет также различие в действиях, предпринимаемых формирователем и ограничителем трафика в ответ на нарушение информационным потоком трафик-контракта: ограничитель обычно просто сбрасывает избыточный пакеты или соответствующим образом маркирует их, а формирователь буферизирует данные пакеты и посылает их, когда ситуация нормализуется.

Как уже отмечалось выше, в основе работы формирователя и ограничителя трафика лежат одинаковые стратегии. Наиболее известными из них являются стратегия "дырявого ведра" (Leaky Bucket) и "ведра с жетонами" (Token Bucket). Несмотря на сходство, каждая из них имеет характерные особенности, которые и определяют область их применения.

Стратегия «дырявого ведра».

Данная стратегия была разработана в 1990 г. для контроля скорости передачи ячеек внутри ATM-сети и является частью более общего алгоритма формирования очередей "стой и иди". В ее основе лежит принцип ведра, у которого в днище находится дырка. Если данные втекают в ведро быстрее, чем вытекают, то оно в конце концов переполнится, приводя к ситуации, когда поступающие данные будут отбрасываться до тex пор, пока не появится свободное места для их размещения.

Стратегия "дырявого ведра" для управления потоком данных использует два параметра: среднюю скорость» -- среднее число ячеек в секунду, которые "вытекают" через дырку в ведре (т. е. передаются в сеть); глубину ведра -- количество ячеек, которым разрешено накапливаться в ведре. Также она использует две переменных состояния: текущее время -- реальное общемировое время; виртуальное время -- оценка количества данных, накопленных в ведре (выражается в секундах). Например, если средняя скорость составляет 10 ячеек в секунду и в ведре накопилось 100 ячеек, то виртуальное время будет на 10 с превышать текущее.

В стратегии "дырявого ведра" каждая входящая ячейка обрабатывается в соответствии со следующими выражениями:

...