Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ требований, предъявляемых к проектируемой корпоративной сети

Глава 2. Особенности систем сигнализации. Система сигнализации между филиалом, центром обработки вызовов и SI2000

Глава 3. Технические характеристики и варианты использования системы SI2000

Глава 4. Расчет характеристик центра обработки вызовов

Глава 5. Выбор структуры и объема оборудования корпоративной сети

5.1 Расчет необходимой массы кабеля

5.2 Выбор объема оборудования

Глава 6. Разработка вопросов организации сопряжения корпоративной сети с сетями других операторов

Заключение

Список используемых источников

Приложения



Введение

Под корпоративной сетью связи будем понимать такую сеть, которая объединяет удаленные офисы в единую защищенную сеть одной компании с полным спектром таких телекоммуникационных услуг как: одновременная передача голоса, видео и данных, взаимодействие системных приложений, расположенных в различных узлах, и доступ к ним удаленных пользователей. Главной задачей при построении корпоративной сети связи является обеспечение прохождения внутренних информационных потоков между различными офисами компании.[1]

В качестве базового элемента, на основе которого предполагается развертывать корпоративную сеть предполагается использовать современную систему коммутации типа SI2000, которая является современной цифровой телекоммуникационной системой, дающей возможность оказывать телекоммуникационные услуги абонентам. Она может обеспечить поддержку таких актуальных в настоящее время функций как OKC 7, xDSL, V5.2, ISDN, IPOP и СОРМ.

Система коммутации оптимизирована с точки зрения удобства управления и технического обслуживания. Она даёт возможность осуществлять эффективный контроль работы оборудования, производить подключение и отмену телекоммуникационных услуг, гибко управлять и варьировать свойства маршрутизации, собирать статистические данные как по системе в целом, так и по отдельным её узлам, и осуществлять множество других операций.

Имеются все необходимые сертификаты для применения системы SI2000 большой ёмкости в различных телефонных сетях - городских, поселковых, сельских. Кратко перечислим основные характеристики телекоммуникационной системы SI2000 производства ИскраУралТел:

- как аппаратное, так и программное обеспечение построено по модульному принципу;

- передача речи и данных, сигналов управления, акустических сигналов и других видов информации обеспечивается с помощью цифровых коммуникаций;

- полная совместимость с иными телефонными станциями (как цифровыми, так и аналоговыми);

- для всех входящих в систему продуктов используется общая элементная база, материалы, единые технологические решения;

- в систему интегрирована часть управления, предназначенная для эксплуатации и технического обслуживания;

- системой в полном объёме придерживаются всех стандарты и рекомендации интернациональных регулирующих организаций (ЕСМА, ITU-T, ETSI), она соответствует требованиям, установленным для национальных сетей России.

При реализации корпоративной сети связи на основе SI2000 предполагается особое внимание уделить технологии VoIP(Voice over Internet Protocol), предусматривающей передачу речевого сигнала по сети с пакетной коммутацией в режиме реального времени. При этом телефонный номер преобразуется в IP-адрес, а аналоговый речевой сигнал в цифровую форму.

Первыми потоковыми приложениями были голосовые, они появились и стали использоваться в локальных сетях. Программные голосовые компоненты могут использовать стандартные внешние акустические устройства (микрофон и звуковые колонки) и центральный процессор персонального компьютера для формирования и приема голосового потокового трафика.

Годом рождения Интернет-телефонии считают 1995-й, когда компания Vocaltec опубликовала программное обеспечение Интернет телефон для системы телефонной передачи с использованием протокола IP. Для сетевой реализации Интернет телефона до середины 1990-х были доступны только телефонные модемы, поэтому передача речи посредством Интернет телефона значительно уступала по качеству традиционной телефонной связи. Однако сейчас реальные возможности технологии VoIP значительно шире ее формального названия. По существу эта технология представляет собой средство для передачи не только речи, но и произвольной информации с использованием протокола IP, а обобщающим термином стало определение «мультимедийная». Соответствующая структура данных может включать речь, изображение и данные в любых комбинациях. [2]

Поддержка широкого спектра оборудования и компьютерных протоколов позволяет организовывать огромное количество сценариев взаимодействия сетей, получения и обработки информации.

В выпускной квалификационной работе разрабатывается вариант организации сопряжения проектируемой корпоративной сети с сетями других операторов, с использованием традиционных методов и на базе современной технологии VoIP.



Глава 1. Анализ требований, предъявляемых к проектируемой корпоративной сети

Объектом выпускной квалификационной работы является разработка проекта корпоративной сети связи и организация ее сопряжения с сетями других операторов на базе SI2000. Между офисами корпоративной сети должна существовать постоянная телефонная связь, для реализации которой будут задействованы ресурсы традиционной телефонной сети связи общего пользования (ТфОП) и системы VoIP.

Филиал и центр обработки вызовов подключены через сеть Internet (коммутатор ZyXEL MGS-3712 и VoIP шлюза Grandstream GXW-4024). Приложение Asterisk выполняет функцию виртуальной станции.

Основной станцией коммутации является SI2000.Общая схема корпоративной сети связи изображена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Общая схема корпоративной сети связи



Перечислим ряд требований, предъявляемых к проектируемой сети. Филиал должен иметь связь с главным офисом, центром обработки вызовов и междугородней связью. Центр обработки вызовов должен иметь связь с филиалом и телефонной сетью связи общего пользования.

MGS-3712- управляемые коммутаторы Metro Ethernet для применения на уровне агрегации распределенных сетей операторов связи и Интернет провайдеров (см. рисунок A.1.1).[3]

Коммутатор MGS-3712 имеет 12 медных портов 1000BASE-T, из которых 4 совмещены с SFP-слотами и наоборот, коммутатор MGS-3712F имеет 12 SFP-слотов из которых 4 совмещены с медными портами 1000BASE-T. Коммутаторы имеют гибкий выбор напряжений питания (220 вольт AC, 48 или 12 вольт DC), расширенный диапазоном рабочих температур (от 0 до 65 °С), съёмный фильтр для защиты от пыли и автоматический контроль скорости вращения вентиляторов. Порты, выключатели и контактные группы коммутаторов размещены на передней панели, что обеспечивает быстрый и удобный доступ, установку и обслуживание в ограниченном пространстве монтажных шкафов. Встроенный блок сигнализации обеспечивает централизованный контроль критичных параметров и локальных событий, например, открытия дверцы коммутационного шкафа. Два встроенных блока питания AC и DC обеспечивают резервирование питания и беспрерывную работу коммутатора при выходе из строя одного из блоков питания. Коммутатор обеспечивает следующие функции:

- сквозной мониторинг каналов и соединений операторской сети на втором уровне (EFM 802.3ah OAM, 802.3ag CFM);

- поддержку 2048 статических VLAN для преднастройки пользовательских профилей.

Неблокируемая архитектура обеспечивает обработку трафика на полной скорости интерфейсов. Имеется широкий набор протоколов связующего дерева RSTP, MSTP, MRSTP. Предусмотрена одновременная обработка двух маркеров виртуальных локальных сетей QinQ - внутреннего, на уровне LAN (до 4094 виртуальных локальных сетей, максимально возможное число VLAN по стандарту 802.1Q) и внешнего, используемого на уровне региональной сети, что позволяет обойти традиционные ограничения на число виртуальных сетей и предложить корпоративным пользователям высокоскоростные услуги L2 VPN. Функция Selective QinQ реализует анализ трафика на уровне отдельных портов коммутатора и его разнесение по отдельным VLAN и гарантирует защищенное предоставление широкополосных услуг связи домашним и корпоративным абонентам.

Grandstream GXW4024 -- это голосовой VoIP-шлюз на 24 порта FXS, которые предназначенны для подключения и регистрации на современных IP-АТС, таких традиционных устройств, как аналоговые телефоны, DECT-телефоны или факсы (см. рисунок А.1.2).[4]

Подключение телефонных аппаратов к шлюзу осуществляется либо через 24-е порта RJ11, либо с помощью одного Telco-порта (через патч-панель), а регистрация учетных записей производится по наиболее распространенному VoIP-протоколу SIP. VoIP-шлюз Grandstream GXW4024 наиболее эффективен при использовании в небольших и средних компаниях, которые планируют переход на систему офисной IP-телефонии, но собираются продолжать использовать имеющиеся у них телефонные аппараты (вместо покупки IP-телефонов).

Также, с помощью Grandstream GXW4024 можно подключить офис к оператору VoIP-телефонии для совершения недорогих международных и междугородних звонков. Для подключения к локальной вычислительной сети компании, модель GXW4024 оборудована одним Ethernet-портом 10/100 Мбит/с. Настройка шлюза осуществляется в удобном Web-интерфейсе.

Asterisk - это проект с открытым исходным кодом компании Digium, первоначально начатый Марком Спенсером. 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 вызовов по агентам используя различные алгоритмы), запись CDR и прочие функции. Для создания собственной функциональности можно воспользоваться собственным языком Asterisk для написания диалплана, написав модуль на языке C+, либо воспользовавшись AGI, который является гибким и универсальным интерфейсом для интеграции с внешними системами обработки данных.

Выполняемые команды через AGI могут быть написаны на любом языке программирования. Asterisk распространяется по условиям двойной лицензии, благодаря которой одновременно с основным кодом, распространяемым по открытой лицензии GNU General Public License, возможно создание закрытых модулей, содержащих лицензируемый код. Например, модуль для поддержки кодека G.729.

Приложение работает на операционных системах GNU/Linux, FreeBSD и Solaris и предназначено для создания решений компьютерной телефонии. Имя проекта произошло от названия символа *, который в Unix и DOS операционных системах обозначает совпадение любой последовательности символов в именах файлов. Asterisk обеспечивает 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), and Skinny Client Control Protocol (SCCP).

Разработан также 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 Asterisk посылать различные данные, такие как URL или картинки и фото в процессе разговора, интегрируя различные виды информации.

Структура Asterisk полностью модульная, интерфейс командной строки позволяет перегружать отдельные модули и их конфигурации не нарушая работы в целом, и не разрывая установленные соединения, а также выгружать и загружать интерфейсы, файлы и кодеки.

Обеспечивает прозрачное соединение между всеми поддерживаемыми интерфейсами, объединяя различные телефонные системы в единую сетевую среду. 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 Asterisk поддерживает широкий спектр оборудования, в котором особое место занимают PCI платы Digium, содателя Asterisk.

Коммутация SI2000 с Asterisk обеспечивается с применением модулей SI2000-V5, причем 5-я версия SI2000 (V5) обладает ограниченным набором VoIP сигнализаций, а именно: SIP, SIP-T и H.323. Принимая во внимание тот факт, что IskraTEL выводит из разработки и поддержки стек протоколов H.323 (как устаревший), то остаются практически только SIP и SIP-T (SIP for telephony). В принципе достаточно только SIP для обеспечения стыка с Asterisk. Что касается остальных сигнализаций, то они будут предусмотрены уже в следующей 6-й версии SI2000, или как она теперь называется SI3000.

Схема использования Asterisk совместно с SI2000-V5 дает ряд преимущества. Предусмотрено соединение с вышестоящими провайдерами по E1 от 1 до 32 E1. Поддерживаемые сигнализации при этом могут быть различные: ОКС-7 (до 16 сигнальных звеньев на 1 модуль SI2000), DSS1 PRI/BRI, R1,5, R2, QSIG. Предусмотрена организация в сторону Asterisk до 960 одновременных каналов SIP/VoIP.

Тарификация SI2000 дает возможность качественно и законно контролировать внешний TDM - трафик. А так же трафик с Asterisk системы статистики SI2000 дает возможность не только контролировать уровень трафика, проходящего через SI2000, но и предупреждать и устранять различного рода отказы, возможность организации СОРМ на узле, возможность организации до 255 транковых групп TDM или VoIP (подключение нескольких серверов Asterisk).

Для обмена трафиком с внешними операторами используется сигнализация SIP-T (SIP for telephony), так как она способна передавать категорию абонента, Redirect Number и иные параметры при соединении операторов. На SI2000 так же можно назначать категории отдельным абонентам и/или группам каналов. Возможность подключения абонентских модулей по протоколам E1/V5.1, V5.2

Отметим наличие действующего сертификата SI2000 как на местный, так и на зоново-транзитный узел связи. В общем, Asterisk дает абонентам практически неограниченный сервис по сетям IP, а в сочетании с SI2000 обладает гибкими возможностями по транзиту и обработке голосового трафика (TDM VoIP).

Кроме того, в данном случае существует возможность официальной сдачи узла связи контролирующим органам. Существует несколько реализаций SI2000-V5 с поддержкой VoIP:

- модуль SI2000 1U, с поддержкой до 16 E1 и 480 каналов VoIP. Устанавливается в 19” шкаф;

- модуль SI2000 MLC, с поддержкой 32 E1, 704 локальных абонентов и 960 VoIP транков, устанавливается в шкаф ETSI, имеет 22 периферийных слота;

- модуль SI2000 MLC Compact, с поддержкой 32 E1, 320 локальных абонентов и 960 VoIP транков. устанавливается в 19” шкаф, имеет 10 периферийных слота;

- модуль SI2000 ats-160, с поддержкой 16 E1, 160 локальных абонентов и 480 VoIP транков. Монтируется на стену, имеет 5 периферийных слотов и собственную встроенную систему бесперебойного питания с аккумулятором.

Сервер для Asterisk представлен на рисунке A.1.3.

Сервер выступает главным элементом VoIP телефонии - на нем работает программная АТС Asterisk, call центр и другие компоненты офисной телефонии. Однако словосочетание сервер телефонии не означает, что нужно покупать мощное и дорогое оборудование. В качестве сервера вполне может использоваться выделенный персональный компьютер.

Сервер Asterisk состоит из следующих компонентов:

- операционная система Linux (CentOS, Ubuntu);

- RAID-массив из жестких дисков;

- дистрибутив Asterisk (Elastix или FreePBX).

Процессор и оперативная память - ключевые характеристики сервера IP телефонии. Используются процессор 2х2.4ГГЦ и блоки памяти 16 Гб. А также жесткий диск 2 х 1000 Гб - это 2 жестких диска, объединенных в RAID-массив. Это позволит при выходе из строя одного HDD быстро восстановить работу сервера со вторым жестким диском.

Программная IP АТС является основой, каркасом сервера VoIP телефонии. На основе программной АТС создается необходимая конфигурация офисной телефонии - с правилами маршрутизации вызовов, голосовым меню, параметрами записи телефонных переговоров.[5]



Глава 2. Особенности систем сигнализации. Система сигнализации между филиалом, центром обработки вызовов и SI2000

Рассмотрим системы сигнализации, которые используются в выпускной квалификационной работе.

Сигнализация SI2000 и Asterisk осуществляется посредством SIP. От Asterisk до конечного оборудования филиала и центра обработки вызовов используется VoIP.

Протокол SIP (Session Initiat Protocol, протокол установки соединения) не является первопроходцем в области IP-телефонии. Протокол H.323 уже давно используется для целей IP-телефонии, однако изначально он не разрабатывался для IP-сетей, что снижает «оптимальность» их совместной работы.

За годы работы с протоколом H.323 накоплен большой опыт использования, который позволил выявить как его положительные черты, так и недостатки, которые были учтены при разработке протокола SIP.

Протокол H.323 использует двоичный формат. Одним из следствий этого является необходимость стандартизации всех возможностей данного протокола, так как в случае если определенная возможность не поддерживается устройством, то такие устройства из-за двоичного формата не смогут работать друг с другом.

SIP-протокол использует текстовый формат сообщений, если одному из устройств не знаком определенный тип сообщения или заголовка, то оно просто игнорируется (как и в HTTP, который по своему формату очень похож формат протокола SIP). К тому же сам протокол SIP значительно проще H.323.

В основе SIP протокола лежит принцип «запрос - ответ», который очень напоминает такие протоколы как HTTP и SMTP, как следствие SIP телефония довольно легко интегрируется с различными web сервисами. Созданный как замена устаревшим протоколам, таким как H.323 он обеспечивает контроль управления сеансом для платформы VоIP, что дает больше возможностей для его интеграции и применения в телекоммуникационных системах.

Важной особенностью протокола SIP является его независимость от транспортных технологий. В качестве транспорта могут использоваться протоколы Х.25, Frame Relay, AAL5, IPX и другие. Структура сообщений SIP не зависит от выбранной транспортной технологии. Сигнальные сообщения SIP могут переноситься не только протоколом транспортного уровня UDP, но и протоколом ТСР.

Протокол UDP позволяет быстрее, чем TCP, доставлять сигнальную информацию (даже с учетом повторной передачи неподтвержденных сообщений), а также вести параллельный поиск местоположения пользователей и передавать приглашения к участию в сеансе связи в режиме многоадресной рассылки.

В свою очередь, протокол ТСР упрощает работу с межсетевыми экранами, а также гарантирует надежную доставку данных. При использовании протокола ТСР разные сообщения, относящиеся к одному вызову, либо могут передаваться по одному TCP-соединению, либо для каждого запроса и ответа на него может открываться отдельное TCP-соединение.

По сети с маршрутизацией пакетов IP может передаваться пользовательская информация практически любого вида: речь, видео и данные, а также любая их комбинация, называемая мультимедийной информацией. При организации связи между терминалами пользователей необходимо известить встречную сторону, какого рода информация может приниматься (передаваться), алгоритм ее кодирования и адрес, на который следует передавать информацию.

Таким образом, одним из обязательных условий организации связи при помощи протокола SIP является обмен между сторонами, данными об их функциональных возможностях. Для этой цели чаще всего используется протокол описания сеансов связи - SDP (Session Description Protocol).

Поскольку в течение сеанса связи может производиться его модификация, предусмотрена передача сообщений SIP с новыми описаниями сеанса средствами SDP. Для передачи медиа информации комитет IETF предлагает использовать протокол RTP, но сам протокол SIP не исключает возможность применения для этих целей других протоколов.

В протоколе SIP не реализованы механизмы управления потоками информации и предоставления гарантированного качества обслуживания. Кроме того, протокол SIP не предназначен для передачи пользовательской информации, в его сообщениях может переноситься информация лишь ограниченного объема. При переносе через сеть слишком большого сообщения SIP не исключена его фрагментация на уровне IP, что может повлиять на качество передачи информации. Также, протокол SIP предусматривает организацию конференций трех видов:

- В режиме многоадресной рассылки, когда информация передается на один multicast-адрес, а затем доставляется сетью конечным адресатам;

- При помощи устройства управления конференции, к которому участники конференции передают информацию в режиме точка-точка, а оно, в свою очередь, обрабатывает ее (то есть смешивает или коммутирует) и рассылает участникам конференции;

- Путем соединения каждого пользователя с каждым в режиме точка-точка.

Протокол SIP дает возможность присоединения новых участников к уже существующему сеансу связи, то есть двусторонний сеанс может перейти в конференцию.

Структура протокола SIP представляет собой многоуровневый протокол. Его функционирование описывается комплексом слабо связанных независимых этапов обработки. Если элемент сети SIP содержит некий уровень, это означает, что он поддерживает группу правил, определённых для данного уровня.

Однако не каждый элемент, работающий по протоколу SIP, содержит все уровни. Кроме того, элементы, специфицированные для работы в SIP, являются логическими, а не физическими.

В действительности физический элемент SIP может выполнять функции различных логических элементов в зависимости от возложенных на него обязанностей. Нижний уровень SIP отвечает за синтаксис и кодирование. Кодирование определено с использованием расширенной грамматики Backus-Naur Form (BNF).

Второй уровень программной реализации протокола является транспортным. Он определяет, как клиент посылает запросы и принимает ответы и как сервер получает запросы и посылает ответы по сети.

Третий уровень - это уровень транзакций. Транзакция - это запрос, отосланный клиентской стороной с использованием транспортного уровня SIP серверной стороне, вместе со всеми ответами на этот запрос, отосланными серверной стороной клиенту.

Уровень транзакций осуществляет повторную передачу сообщений прикладного уровня, определяет соответствие ответов запросу и уведомляет верхний уровень протокола в случае таймаута. Любая операция, которую выполняет клиент агента пользователя (UAC), реализуется с помощью серии транзакций. Агенты пользователя (UA) и прокси-серверы с сохранением состояний транзакций (stateful прокси-серверы) содержат уровень транзакций. В противоположность им прокси-сервер без сохранения состояний (stateless прокси-сервер) не включает уровня транзакций. Уровень транзакций имеет клиентскую часть, называемую клиентской транзакцией и серверную часть, называемую серверной транзакцией. Каждая из них представлена конечным автоматом (state machine), связанным с обработкой определённого типа запроса.

Уровень, находящийся выше уровня транзакций, называется пользователем транзакций (transaction user - TU). Каждый их объектов SIP, кроме stateless прокси-сервера, является пользователем транзакций. Когда TU желает отослать запрос, он создаёт отдельную клиентскую транзакцию и передаёт ей запрос вместе с IP-адресом, портом и типом транспортного протокола для места назначения, которые определяют, куда нужно отослать запрос. TU который создал клиентскую транзакцию, может также отменить её. Когда клиент отменяет транзакцию, он запрашивает, чтобы сервер прекратил дальнейшую обработку запроса, возвратился в исходное состояние и этой передал транзакции ответ с определённым кодом ошибки. Это осуществляется посредством запроса CANCEL, который создаёт свою собственную транзакцию, но выполняет свои функции в отношении отменяемой транзакции.

SIP элементы, которыми являются клиент и сервер агента пользователя, stateful и stateless прокси-серверы и сервер регистрации, содержат программное обеспечение - ядро (core), которое отличает их друг от друга. Ядра, за исключением ядра stateless прокси-сервера, являются пользователями транзакций (TU).

Несмотря на то, что функционирование ядер UAC и UAS зависит от типа запроса, существуют некоторые общие правила для всех типов запросов. Для UAC эти правила касаются процесса создания запроса, для UAS они касаются обработки запроса и создания ответа. Поскольку регистрация играет важную роль в протоколе SIP, UAS, который может работать c запросом REGISTER, имеет своё название - сервер регистрации (registrar). Остальные запросы, определённые в основном RFC для SIP (RFC 3261), отсылаются в режиме диалога. Диалог представляет собой равноправное взаимодействие двух агентов пользователя по протоколу SIP, которое длится определённое время. Диалог устанавливает последовательность сообщений между UA и обеспечивает верную маршрутизацию запросов.

Запрос INVITE является единственным типом запроса, устанавливающим диалог, определённым в рекомендации RFC 3261 (Однако впоследствии расширения протокола определили еще два таких запроса - SUBSCRIBE и REFER). Когда UAC отсылает запрос в режиме диалога.

Наиболее важный тип запроса в протоколе SIP - это INVITE, который устанавливает сессию между участниками соединения. Сессия - это совокупность участников соединения и медиапотоков между ними, созданных с целью обмена информацией.

Перечислим основные преимущества протокола SIP:

1. Масштабируемость - возможность увеличения количества клиентов при расширении сети;

2. Мобильность - возможность получения сервиса вне зависимости от местоположения (как например электронная почта), а каждому пользователю выдается персональный идентификатор, по которому он может быть найден;

3. Расширяемость - возможность дополнения протокола новыми функциями (за счет введения новых заголовков и сообщений). Как уже говорилось выше, если устройству встречается неизвестное ему расширение протокола, оно попросту игнорируется. Так как протокол H.323 использует сообщения двоичного формата, то неизвестные функции могут привести к невозможности предоставления сервиса.

Технология VoIP или IP-телефония - это технология, которая обеспечивает передачу голоса в сетях с пакетной коммутацией по протоколу IP, частным случаем которых являются сети Интернет, а также другие IP - сети (например, выделенные цифровые каналы). Для связи сети Интернет (IP - сети) с телефонной сетью общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network), которая относится к глобальным сетям с коммутацией каналов, используются специальные аналоговые VoIP-шлюзы.

Необходимо отметить, что сети Интернет через цифровые шлюзы VoIP связаны с цифровыми телефонными сетями ISDN (Integrated Services Digital Network).

Голосовой сигнал из канала VoIP может непосредственно поступать на IP-телефон, подключенный к IP-сети или маршрутизироваться на мобильный телефон мобильного оператора, или на аналоговый телефон, подключенный к обычной телефонной сети PSTN, или на цифровой телефонный аппарат, подключенный к цифровой сети с интеграцией услуг ISDN. Таким образом, IP-телефония обеспечивает передачу голосовых сигналов с компьютера на компьютер, с компьютера на телефон (аналоговый телефон, цифровой телефон, IP-телефон, мобильный телефон) и с телефона на телефон.

Вызовы осуществляются через провайдера услуг VoIP. Качество передачи голоса зависит от VoIP-оператора и способа подключения к Интернету. Одно из преимуществ IP-телефонии - это экономия финансовых средств на ведение международных и междугородних телефонных переговоров за счет того, что значительную часть расстояния между абонентами голосовой сигнал в цифровом виде (в сжатом состоянии) проходит по сетям пакетной коммутации (по сети Интернет), а не по телефонным сетям с коммутацией каналов.

В настоящее время IP-телефония обеспечивает самые дешевые или бесплатные междугородние и международные звонки, необходимо только оплатить использованный трафик Интернет-провайдеру. Высокая стоимость передачи голоса в сетях PSTN объясняется тем, что эти сети имеют низкий коэффициент использования коммутируемых каналов.

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи голоса между АТС на время ведения переговоров двух абонентов. Во время пауз в процессе разговора составной физический канал не несет никакой полезной нагрузки, но эти паузы оплачиваются абонентами.

Сети с пакетной коммутацией эффективно используют сеть, так как пакеты передаются по разделяемой среде (общему для всех разговоров каналу передачи данных).При коммутации пакетов, сообщения представляются в виде пакетов, которые передаются по каналу передачи данных, при этом канал занят только во время передачи пакета и по ее завершению освобождается для передачи других пакетов. Таким образом, паузы в IP-сетях не оплачиваются, поэтому передача голоса по IP-сетям дешевле, чем по сетям PSTN.

Ведение международных и междугородних телефонных переговоров значительно экономят финансовые средства, как частных лиц, так и компаний. Но основное преимущество технологии VoIP для компаний - это создание систем корпоративной или офисной IP-телефонии с малыми финансовыми затратами, но с большим количеством сервисных функций VoIP. Системы офисной IP-телефонии называются IP PBX или IP АТС, или Soft PBX, или программные АТС, или VoIP мини-АТС, которые являются учрежденческой АТС - УАТС, телефонной системой для частного пользования.

В настоящее время существуют следующие VoIP-сервисы:

- IP-телефония по карточкам, которые продаются в магазинах для звонков с обычного телефона;

- компьютерная VoIP (IP-телефония), в которой используется специальная программа, работающая на ПК (программный телефон VoIP);

- телефонная VoIP (IP-телефония), в которой обычный телефонный аппарат подключается к специальному адаптеру, имеющему выход в Интернет или в которой IP-телефоны (аппаратные VoIP телефоны) подключаются к Интернет через провайдера.

Перечислим и рассмотрим типы IP-телефонов.

Программные телефоны (софтфоны) - это программы-клиенты, которые имитирует телефон на компьютере, позволяющие совершать и принимать телефонные звонки при помощи ПК.

Для звонков через софтфон необходимо подключить к ПК микрофон и динамики (наушники с микрофоном) или использовать USB телефон.

IP-телефоны - это телефонные аппараты, которые подключаются к Интернет через Интернет-провайдера, далее осуществляется регистрация на сайте одного из провайдеров IP-телефонии. После получения логина и пароля, активизируется аккаунт на сайте провайдера IP-телефонии, при условии пополнения счета на определенную сумму. Затем можно пользоваться различными VoIP-услугами. VoIP телефоны бывают проводные (Ethernet), беспроводные (Wi-Fi / 802.11) и IP-телефоны для Dial-Up (со встроенным аналоговым модемом).

Аналоговые телефоны, подключенные к Интернет при помощи аналогового телефонного адаптера (VoIP ATA). VoIP ATA позволяют превратить обычные телефонные аппараты в IP телефоны.

VoIP является сетевым приложением, относящимся к прикладному уровню. VoIP является протоколом, предназначенным для передачи голоса на базе пакетов в IP-сетях. Некоторые протоколы прикладного уровня, такие как HTTP, FTP и другие протоколы являются открытыми (общедоступными).

Поэтому эти протоколы доступны для любого браузера, который поддерживает протокол HTTP и FTP (протокол HTTP предназначен для пересылки веб-страниц, а FTP - файлов, размещаемых на сайтах). Некоторые протоколы VoIP являются общедоступными, а другие - частными или закрытыми, поэтому они доступны не для всех прикладных программ. В настоящее время широкое распространение получили следующие VoIP-протоколы: SIP, H.323, MGCP, IAX2, SCTP, Unistim, Skinny/SCCP и другие.

Протоколы SIP или H.323 являются открытыми, а Skinny/SCCP и Unistim являются закрытыми протоколами передачи сигнального трафика. Одним из первых стандартов для VoIP стал H.323, который привязан к системам традиционной телефонии. H.323 - это старый стандарт, который определяет набор протоколов передачи звуковых и видеоданных по компьютерной сети.

Одним из современных и наиболее распространенных VoIP-протоколов, который обеспечивает инициирование, контроль и ликвидацию сеансов обмена информацией, является SIP (Session Initiation Protocol - протокол установления сессии). SIP не передает голосовых данных, а тип данных определяется отдельным протоколом SDP (Session Description Protocol - протокол описания сеанса), который работает в паре с SIP. Этот протокол основан на том же подходе, что HTTP (запрос - ответ), он постепенно вытесняет стандарт H.323.

Большая часть современного оборудования VoIP поддерживает стандарт SIP и под него написано большое количество софтофонов. Его использует большинство операторов VoIP во всем мире.[6]



Глава 3. Технические характеристики и варианты использования системы SI2000

Система SI2000 - это цифровая коммутационная система с интегрированными услугами, имеющая широкий спектр периферийных и функциональных возможностей. Она относится к поколению коммутационных систем типа ISDN. Система SI2000 обеспечивает услуги, как для аналоговых, так и для ISDN-абонентов. Система может включаться в разные сети, а именно: в аналоговую, цифровую сеть, а также в цифровую сеть с функциями ISDN, причем сети могут быть учрежденческие, общего пользования или ведомственные. Цифровая телекоммуникационная система SI2000 - это коммутационная система, которая может предоставлять абонентам различные телекоммуникационные услуги. Терминалы могут быть аналоговые или цифровые.[7]

Основные характеристики системы:

- метод коммутации идентичен для всех видов связи (речь, текст, данные или изображение);

- все функции коммутации выполняются цифровым способом, как для цифровых, так и для аналоговых абонентов;

- архитектура программного обеспечения и аппаратных средств дает возможность внедрения услуг и новых технологий в систему;

- в систему интегрирована часть управления, предназначенная для эксплуатации и технического обслуживания;

- в системе определенные вызовы и пользование определенными дополнительными услугами подробно регистрируются и тарифицируются абоненту, оплачивающему услуги по факту (postpaid) и с предоплатой (prepaid);

- система обеспечивает различную тарификацию исходящих вызовов, а также измерение нагрузки относительно выбора оператора в много операторной среде;

- система является очень экономичной в отношении энергопотребления и занимаемой площади;

- работает в широком температурном диапазоне;

- надежность работ системы обеспечивается использованием наисовременнейшей технологии;

- все этапы создания системы (определение, разработка, производство, тестирование, монтаж и ввод в действие) строго контролируются и проверяются: гарантию дает полученный сертификат ISO 9001.

В систему внедрены различные телекоммуникационные услуги, которые подразделяются на:

- основные услуги (услуги переноса информации и услуги теле сервиса);

- дополнительные услуги;

- составные услуги;

- услуги, реализованные с помощью дополнительного оборудования.

Функциональная архитектура семейства SI2000 в полной мере отражает современные тенденции развития цифровых систем коммутации и построения сетей связи. Она полностью удовлетворяет рекомендациям МСЭ-Т Q.511 и Q.512 и базируется на концепции универсального интерфейса для оборудования сети доступа. Архитектурное разделение узла коммутации (SN - Switch Node) и узлов сети доступа (AN - Access Node) различного функционального назначения, позволяет наиболее гибко внедрять новые перспективные услуги электросвязи и современные технологии абонентского доступа.

Для обеспечения соответствия изменяющимся сетевым требованиям и условиям применения, необходима независимая от услуг архитектура сети, которая сможет объединить различные типы проводных и беспроводных технологий доступа, технологий передачи по медным (парным и коаксиальным) кабелям, волоконно-оптическим кабелям и радиосвязи, а также может конфигурироваться и обслуживаться единой системой управления. Предлагаемая ИСКРАТЕЛ общая архитектура сети (отвечающая концепциям ITU-T и ETSI) рисунок 3.1.

Рисунок 3.1 - Общая архитектура сети

Обозначения на рисунке 3.1:

- UNI User Network Interface (интерфейс пользователь-сеть);

- SNI Service Network Interface (интерфейс коммутируемой сети и сети доступа);

- CTI Computer Telephony Interface (интерфейс компьютерной телефонии);

- MNI Management Network Interface (интерфейс сети управления телекоммуникациями).

Сеть доступа обслуживает различные типы интерфейсов пользователь-сеть (с предоставлением коммутируемых и некоммутируемых соединений, узкополосных и широкополосных услуг связи). Она объединяет информационные потоки в транспортном механизме SNI (E1, STM-1, ATM или V5.x) и предоставляет их в коммутируемую сеть. Компьютерная сеть предоставляет пользователю расширенные услуги, реализуя функции обработки голосовых запросов, центров обслуживания вызовов, расчетов с абонентами. Все эти сети управляются посредством общего интерфейса MNI сетью управления телекоммуникациями.

Для построения коммутационных систем малой и средней ёмкости в функциональной архитектуре SI2000 предусмотрено применение узла коммутации и доступа (SAN - Switch and Access Node), сочетающего функции оборудования сети доступа и коммутируемой сети на базе одного аппаратного модуля. В оборудование SI2000 интегрировано семейство электропитающих установок MPS (Modular Power Supply System) различной мощности. Такое сочетание даёт возможность непосредственного управления первичными источниками электропитания для обслуживающего персонала коммутационных станций. Это особенно важно для необслуживаемых коммутационных систем малой и средней ёмкости, для которых вопросы управления ЭПУ всегда были камнем преткновения.

Наличие централизованной системы технической эксплуатации позволяет управлять всеми узлами семейства SI2000 из единого центра, что обеспечивает значительную экономию эксплуатационных расходов оператора сети связи. Для управления и технического обслуживания большой системы узлов, где требуется высокая надежность и готовность, предусматривается конфигурация большого количества рабочих мест, одно из которых в зависимости от программного обеспечения инсталляции используется в качестве сервера узла MN (Management Node) , а другие (одно или больше) используются в качестве клиента узла MN. Узел управления MN позволяет проводить конфигурацию оборудования, мониторинг аварийных ситуаций, выполнять необходимые измерения параметров качества обслуживания и нагрузки. Второй важнейшей функцией узла управления является хранение и обработка станционных данных. Эти данные включают как контрольные копии загрузочного кода и базы полупостоянных станционных данных, так и данные статистики, системного журнала, тарификационные данные и т.п. Наличие программного интерфейса, удовлетворяющего архитектуре и спецификациям CORBA (Common Object Request Broker Architecture) обеспечивает дальнейшую интеграцию узла управления в автоматизированную систему управления оператора сети связи (OSS - Operating Support System).

Другой важный аспект интеграции SI2000 компьютерных узлов предоставления услуг (SVN - Service Node), реализующих функции центров обработки вызовов, справочных систем, серверов доступа к ресурсам сетей передачи данных и другие приложения. Концепция компьютерной телефонии (CTI - Computer Telephony Integration), поддерживаемая такими организациями по стандартизации электросвязи как ISO, ITU-T, ETSI, ECMA и ANSI является в настоящее время одним из главных направлений развития семейства SI2000.Функциональная архитектура семейства SI2000 изображена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Функциональная архитектура семейства SI2000



Обозначения на рисунке 3.2:

- TM - Telecommunication management (сеть управления телекоммуникациями);

- PSTN - Public Switched Telephone Network (коммутируемая телефонная сеть общего пользования);

- ISDN - Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интеграцией служб общего пользования);

- ATM - Asynchronous Transfer mode (асинхронный метод передачи. В данном случае - коммутируемая сеть связи построенная с использованием оборудования АТМ);

- AN-NB - Narrowband Access Node (for PSTN and N-ISDN) - узкополосный узел сети доступа (для ТФОП и узкополосной ЦСИС);

- AN-WLL - Wireless Local Loop Access Node -узел беспроводного доступа (для беспроводного доступа к ТФОП и Internet);

- AN-BB - Narrowband Access Node (for PSTN and N-ISDN) - узкополосный узел сети доступа (для ТФОП и узкополосной ЦСИС);

- IWF - Interworking function (оборудование обеспечивающее реализацию функций взаимодействия транспортной сети АТМ с сетью связи с коммутацией каналов);

- DCN/IP - сеть передачи данных, использующая стек протоколов IP;

- E1/V5.2 - интерфейс сети доступа, использующий тракты ИКМ;

- SSN7, DSS1, CSTA - протоколы сигнализации и управления, используемые для связи узла предоставления услуг с коммутационным узлом.

SI2000 обеспечивает построение коммутационного оборудования ёмкостью:

- до 40000 абонентских линий (В-каналов);

- до 7200 цифровых или аналоговых соединительных линий (каналов);

- до 60 сигнальных каналов системы сигнализации ОКС-7.

Расширение абонентской емкости и увеличение количества соединительных линий производится с помощью добавления типовых съемных блоков или модулей. Система обеспечивает возможность включения абонентских линий базового доступа (BRA) и аналоговых абонентских линий в любых пропорциях в пределах суммарной абонентской емкости и производительности. Система также позволяет включать на уровне узла сети доступа абонентские линии стандарта SDSL и обслуживать абонентов WLL в стандарте CDMA.

Обеспечивается возможность включения абонентских линий доступа на первичной скорости (PRI), обслуживаемых системой сигнализации EDSS1; пучков соединительных линий, обслуживаемых системой сигнализации ОКС №7 и QSIG (на ведомственной сети); пучков соединительных линий, обслуживаемых иными, традиционными для сетей РФ и стран СНГ, системами межстанционной телефонной сигнализации в любых пропорциях в пределах суммарной канальной емкости и производительности.

В системе SI2000 реализована функция наблюдения (LM - legal monitoring), иначе называемая “СОРМ”. В SI2000 поставляется как станционная часть, так и пульт управления.

Платформы коммуникационных узлов семейства SI2000. Особенностью аппаратной платформы коммутационных узлов семейства SI2000 является многофункциональность отдельных модулей. В сочетании с гибкостью функциональной архитектуры такой подход позволяет создавать на базе одних и тех же аппаратных модулей различные сетевые конфигурации, а также изменять сетевые функции системы коммутации без замены аппаратного обеспечения. Это достигается путём перезагрузки полупостоянных станционных данных и части программного кода под управлением узла управления (MN). Аппаратная платформа коммутационных узлов SI2000 включает следующие основные модули:

MC (MC - Module Central). Этот модуль является ядром коммутационной системы SI2000. На его базе реализуются узлы коммутации для станций большой и средней ёмкости. Данный модуль также может использоваться для построения небольших и средних транзитных коммутационных узлов различного функционального назначения;

MLC (ML - Module Line type C). Этот модуль используется для построения широкополосных, узкополосных и комбинированных узлов сети доступа с применением технологий SDSL и ATM, а также для построения коммутационных станций малой ёмкости в качестве узла коммутации и доступа (SAN). Он может обслуживать как аналоговые абонентские линии, так и абонентские линии базового доступа и доступа на первичной скорости ЦСИС (Цифровых Сетей с Интеграцией Служб). В настоящее время выпускаются линейные модули версии B и версии C;

Центральный модуль (Module Central - MC) предоставляет собой аппаратную платформу для больших коммутационных узлов SN. MC включает в себя дублированную (по соображениям надежности) управляющую группу (Control Group - CG) - CG-A, CG-B и до 16 модулей подключения ИКМ трактов (TPC), каждый из которых обслуживает 16 трактов E1. Каждая управляющая группа (CG) содержит управляющий блок (CC) и компьютер (CV).

Один из модулей TPC определяется как резервный по соображениям надежности. Модули цифровых соединительных линий предназначены для подключения оптического кабеля и поддержки новых технологий передачи по медному кабелю. Управляющий блок (CC) включает в себя процессорный модуль и не блокируемую коммутационную матрицу емкостью до 16 каналов, масштабируемую с шагом 4K, канал синхронизации и 16 линий последовательного высокоскоростного интерфейса HSL для связи с модулями TPC.

Центральный модуль SI2000 имеет два компьютерных модуля (CV) реализующих функции центрального управления. CV представляет собой высококачественный промышленный микрокомпьютер (OEM поставка). Модуль TPC предназначен для обслуживания 16 трактов ИКМ (16 x E1 - G.703). Переключающая матрица замен (включающая модули RPA и RPC) позволяет резервному модулю TPC перехватить обслуживание всех 16 трактов E1 аварийного модуля TPC с сохранением параметров их конфигурации и текущего состояния.

Переключение может быть также выполнено по команде оператора, что позволяет проводить тесты трактов E1. Каждый модуль TPC производит предварительную обработку сигнализации. Он обрабатывает сигнализации DTMF и MFC, а также ОКС №7, и обслуживает конференц-связь и LM (СОРМ).

Структурная схема центрального модуля версии А (МСА) представлена на рисунке 3.3.

Линейный модуль (Line Module - ML), аппаратное обеспечение узлов SAN, AN-NB и AN-BB. Модуль ML предусматривает замыкание внутренней нагрузки и используется на узле доступа AN, как модуль абонентского доступа, полностью управляемый МСА внутрисистемным протоколом V5.2. Но также используется как оборудование узла коммутации и доступа SAN, тогда взаимодействие с МСА осуществляется по ОКС № 7.Модуль ML предназначен для подключения аналоговых (с выполнением функций BORSCHT), цифровых (2B+D), высокоскоростных xDSL и беспроводных АЛ, обеспечивает абонентскую сигнализацию (совместно с подсистемой сигнализации) и концентрирует абонентскую нагрузку.

ML включает в себя: контроллер линейного модуля (CL), состоящий из компьютерного модуля CD и модуля подключения трактов ИКМ - TPE; блок электропитания линейного модуля (PL), включающий источник питания и генератор вызывного сигнала с блоком тестирования линий (KL); и периферийные модули для подключения абонентских линий и аналоговых соединительных линий и каналов.

Весь модуль ML управляется при помощи опционально дублируемого контроллера линейного модуля (CL), который обслуживает посредством расширяемых модулей TPE до 32 трактов E1, соединения с установленными периферийными модулями, коммутационное поле емкостью до 4 входящих и 2 исходящих каналов ИКМ, обрабатывает конференц-связь и генерирует тональные сигналы, а также осуществляет обработку сигнализации.

Контроллер линейного модуля CL совместно с модулем SG предоставляет услуги доставки АТМ (AAL1 и AAL5) для двух портов STM-1. Блок электропитания линейного модуля (PL) генерирует и распределяет все необходимые напряжения электропитания, вызывные токи, а также сигналы измерительных и тарифных импульсов.

Более того, он позволяет проводить комплексное тестирование абонентских линий и телефонных аппаратов посредством блока тестирования линий KL.

Рисунок 3.3 - Структурная схема модуля MCA



Обозначения на рисунке 3.3:

- CG-A и CG-B - Control Group (управляющие группы);

- HLS - High speed line (высокоскоростная последовательная шина);

- TPC - Trunk Processing control (модуль обслуживания трактов ИКМ);

- RPA, RPC - модули подключения трактов ИКМ;

- IHA - плата расширения;

- IVA адаптер жесткого диска, на котором размещается жесткий диск HDD с ПО, адаптер обеспечивает стыки RS 232 и RS 485, и подключение шины данных локальной сети Ethernet для взаимодействия процессора CVC с HDD и внешними устройствами (например, с ЦТЭ);

- DVA - энергонезависимое запоминающее устройство для хранения тарифных данных;

- CVC - центральный процессор, который управляет коммутатором через шину типа VME, а блоками TPC и RPA через тракты HSL.

- CDA - два коммуникационных контроллера (сигнализации).

Линейный модуль ML включает следующие типы периферийных модулей:

- SA (32 аналоговые абонентские линии);

- SB (16 цифровых абонентских линий с поддержкой интерфейсов Uk0 или S0 ЦСИС);

- TA (8 универсальных аналоговых соединительных линий с одночастотной, двухчастотной сигнализацией или сигнализацией E&M);

- ML может включать до 22 периферийных модулей и допускает любые комбинации модулей SA, SB и TA.

Структурная схема линейного модуля версии C (MLC) изображена на рисунке 3.4.



Рисунок 3.4 - Структурная схема линейного модуля MLC

Обозначения на рисунке 3.4:

- CLC - опционально дублируемый контроллер линейного модуля;

- PLC - блок электропитания линейного модуля с блоком тестирования абонентских линий (KL);

- TPE - интерфейс первичного доступа. Всего модуль имеет две группы по 4 ТРЕ, каждый ТРЕ подключает 4 тракта 2 Мбит/с, т.о. одна группа имеет 16 интерфейсов Е1. Максимально при использовании ТРЕ возможно подключение 32 трактов Е1.

Для каждого тракта ТРЕ является линейным окончанием, тракты Е1 группы ТРЕ мультиплексируются в два 16 Мбит/с тракта к коммутатору SWC. ТРЕ выполняет функции выделения линейного трактового сигнала от каждого тракта и выбор источника синхронизации, который используется в качестве опорного сигнала для синхронизации генератора CLC.

- LSL - низкоскоростные тракты 2 Мбит/с. Трактами LSL соединяются все периферийные платы с контроллером линейного модуля LSL. Каждой периферийной плате предоставляется возможность использования 2 трактов LSL (по одному к каждому CLC). Только к блоку питания PLC используется один тракт LSL.

- CDB - коммуникационный контроллер. Выполняет функции сканирования и управления аналоговыми абонентами, обработку цифровых сигналов, обработку протоколов DSS-1 и ОКС-7, межпроцессорную коммутацию и подключение к узлу управления MN.

...