87
,
где – удельная нагрузка, создаваемая одним сотрудником;
– число сотрудников в каждом подразделении.
Поскольку нагрузка, направляемая на ТфОП и поступающая из ТфОП,
преобразуется на стороне оператора связи, то с точки зрения трафика, она ничем
не отличается от нагрузки, создаваемой сотрудниками в пределах ЛВС. Отсюда
выходит, что эти виды нагрузки следует просто сложить.
Нагрузка на канал связи, создаваемая абонентами системы корпоративной
телефонной связи в офисе и прилегающих помещениях составляет:
????
????
Нагрузка на канал связи, создаваемая сотрудниками удаленного склада
составляет:
????
????
Суммарная нагрузка на канал связи составляет:
Расчет количества линий связи, необходимых для обеспечения связи с
требуемой нормой потерь на канале связи
Система корпоративной телефонной связи относится к системам
массового обслуживания (СМО).
Функционирование систем массового обслуживания носит случайный
характер, так как в общем случае поток вызовов и время обслуживания являются
случайными величинами. Случайным является также и число занятых линий в
произвольный момент времени.
В таблице 2.9 приведены данные по числу телефонных линий,
вычисленные с помощью таблиц Эрланга, которые необходимо организовать
при передаче телефонной нагрузки с заданными параметрами качества.
Таблица 2.9
Зависимость требуемого числа линий связи от нормы потерь
Суммарная
нагрузка, Эрл
Потери
2%
1%
0,1%
Требуемое число
линий связи
25
26
31
88
Для передачи трафика системы корпоративной телефонной связи согласно
требованиям по каналу связи должна быть обеспечена полоса пропускания,
достаточная для организации 26 телефонных соединений.
Выбор кодека, используемого VoIP-оборудованием, и расчет
пропускной способности, требуемой для образования одного телефонного
соединения.
При выборе кодека можно руководствоваться следующими критериями:
Качество воспроизводимой речи
Существует множество подходов к проблеме определения качества.
Наиболее широко используемый подход оперирует оценкой MOS (Mean Opinion
Score), которая определяется для конкретного кодека как средняя оценка
качества воспроизводимой речи группой слушателей по пятибалльной шкале.
Оценки интерпретируют следующим образом:
4-5 – высокое качество (аналогично качеству передачи речи в ISDN);
3,5-4 – toll quality. Такое качество обычно обеспечивается в большинстве
телефонных разговоров, осуществляемых через ТфОП;
3-3,5 – удовлетворительное качество речи, однако его ухудшение явно
заметно на слух;
2,5-3 – речь разборчива, но требует концентрации внимания для
понимания.
Средние оценки качества MOS для различных кодеков приведены в
таблице 2.10.
Таблица 2.10
Оценка MOS для различных типов кодеков
Кодек
MOS
G.711
4,3
G.723
3,7; 3,9
G.726
2-4,3
G.729
3,4; 4,0
Чувствительность к потерям кадров.
Потери пакетов в IP-сетях – частое явление. Потери пакетов и потери
кадров не обязательно напрямую связаны между собой, так как существуют
подходы, например, применение кодов с исправлением ошибок, позволяющие
уменьшить число потерянных кадров при данном числе потерянных пакетов.
89
Произведем расчет пропускной способности канала, требуемой для
образования одного телефонного соединения.
Пропускная способность канала, требуемая для образования телефонного
соединения, зависит от следующих компонентов:
Используемого кодека;
Размера полезной нагрузки в пакете;
Размера служебной информации в пакете.
Различные кодеки требуют разную полосу пропускания.
Занимаемую полосу пропускания можно вычислить, основываясь на
битрейте кодека (число бит потока, передаваемых за секунду), издержке
пакетизации и размере полезной нагрузки в пакете.
В таблице 2.11 приведены характеристики различных типов кодеков.
Таблица 2.11
Характеристики различных типов кодеков
Кодек
Качество аудио
Потребление
CPU
Информационная
скорость, Кбит/с
Общая
скорость,
Кбит/с
G.711
Хорошее
Очень мало
64
95,2
G.723.1
Плохое
Мало
6,3; 5,3
27,2; 26,12
G.726
Приемлемое
Среднее
24; 32
55,2; 63,2
G.729 (A, B)
Среднее
Много
8
39,2
При выборе кодека необходимо иметь в виду, что самое широкое на
сегодняшний день распространение имеют кодеки G.711 и G.729,
стандартизированные МСЭ.
Кодек G.711 является довольно распространенным кодеком. Он
характеризуется высокой скоростью потока и отсутствием платы за его
использование. Этот кодек не подлежит лицензированию, потребляет довольно
скромные вычислительные ресурсы и выдает наилучшее качество, создавая при
этом довольно высокую нагрузку на сеть. С другой стороны, кодеки G.723 и
G.729 дают в 3-4 раза меньшую нагрузку на сеть, чем G.711, но создают
большую нагрузку на процессор и память при чуть худшем качестве звука.
90
Хотя с точки зрения экономии пропускной способности предпочтительнее
выбрать кодек G.729, серьезной необходимости в этом не наблюдается. Поэтому
для повышения качества связи был выбран кодек G.711.
Расчет пропускной способности канала связи, требуемой для
передачи голосового трафика
Для передачи голосового трафика должна быть обеспечена полоса
пропускания, достаточная для организации 26 одновременных телефонных
соединений.
Исходя из данных таблицы 2.11, необходимая полоса пропускания для
организации одного телефонного соединения при использовании кодека G.711
составляет 95,2 Кбит/с.
Таким образом, для передачи голосового трафика потребуется обеспечить
пропускную способность, равную: Кбит/с.
Расчет задержек в проектируемой сети передачи данных.
Задержка при прохождении сигнала является комбинацией следующих
нескольких факторов.
–Кодирование речи. Каждая кодирующая система вносит некоторую
задержку. При импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) этот показатель меньше 1
мс. Системы сжатия речи могут привести к задержке в 70 мс. Кодек G.111 не
сжимает речь, задержка кодирования составляет 0,75 мс.
Задержка на распространение. Это количество времени, необходимое для
передачи сигнала с помощью физических средств связи. В локальных сетях
каналы относительно короткие, а задержка на распространение — минимальна.
Задержки, возникающие в используемых каналах связи можно увидеть в таблице
2.12.
Временные соотношения принято измерять в битовых интервалах (би).
Битовый интервал — время, необходимое для передачи одного бита, которое
при скорости передачи 100 Мбит/с составляет 10 нс (наносекунд).
Таблица 2.12
Временные соотношения в используемых каналах связи
Компонент
Удельное время
двойного оборота, би/м
Максимальное
время двойного
оборота, би
91
Витая пара категории 5
1,112
111,2 (100 м)
Оптоволокно многогодовое
50/125
1,0
500 (500 м)
Задержка на коммутацию/маршрутизацию. Обычно наиболее подвержена
изменениям величина задержки в речевых IP-системах, возникающая в
результате прохождения сигнала через коммутаторы и маршрутизаторы.
Величина этой задержки обусловлена двумя элементами.
Задержка при коммутации. Каждому коммутатору или маршрутизатору,
через которые проходят пакеты, требуется некоторое время на их обработку:
чтение адреса, обращение к таблице и определение оптимального пути, если в
таблице указано несколько входов. Величина этого типа задержки обычно
постоянная. Она влияет на скорость процессора и эффективность программного
обеспечения. Величина вносимой коммутатором задержки зависит от режима
его работы. Если коммутация осуществляется «на лету», то задержки обычно
невелики и составляют от 10 мкс до 40 мкс, а при полной буферизации кадров —
от 50 мкс до 200 мкс (для кадров минимальной длины).
Задержка на буферизацию. Буферизация — главная составляющая
транзитной задержки. Маршрутизаторы в каждый момент времени
обрабатывают один пакет, и этот пакет ожидает в буфере своей очереди. Время
ожидания определяется объемом трафика, с которым работает буфер каждого
маршрутизатора при поступлении речевых пакетов. В QoS-сетях
поддерживается для каждого уровня приоритета отдельные буферы, поэтому на
задержку влияет главным образом трафик того же класса приоритета.
Таким образом, итоговая односторонняя задержка будет рассчитываться
по формуле 2.4.
, (2.4)
где – односторонняя задержка,
– задержка на кодирование речи,
– задержка на распространение,
– задержка на коммутацию.
Задержкой на буферизацию решено пренебречь, так как в сети будет
использоваться QoS, дающий приоритет голосовому трафику.
92
Максимальные задержки при передаче голоса от одного телефона до
другого будут следующими:
Наиболее длинный путь распространения в пределах ЛВС предприятия
(см. Рисунок 1.2 и 2.1) согласно данным главы 1 – путь от сотрудника отдела
№3 “Кабелей связи” до сотрудника склада сырья и материалов: шнур витой пары
(2 м) витая пара горизонтальной подсистемы (12,7 м) магистральное
волокно (291,8 м) магистральное волокно (193,8 м) витая пара
горизонтальной подсистемы (3,9 м) шнур витой пары (2 м). Отсюда,
????
????
????
????
На пути следования пакетов может находиться максимально 3
коммутатора. Значит,
Итоговая задержка будет равняться:
Задержки удовлетворяют требованиям. Данный расчет действителен
только для связи внутри ЛВС предприятия и не включает в себя связь с
удаленным складом. Если наблюдаются недопустимые задержки с ним, следует
обратиться к оператору связи.
Расчет необходимой пропускной способности канала связи, требуемой
для передачи данных.
В соответствии с исходными данными о структурном составе
корпоративной сети (Табл. 2.7.), общее количество сотрудников, использующих
сеть передачи данных, составляет 100 человек.
Нагрузка от пользователей имеет следующие характеристики:
Скорость, требуемая для работы с ресурсами удаленного офиса из расчета
на одного пользователя составляет 2048 Кбит/с;
Процент сотрудников, одновременно использующих ресурсы, составляет
40%.
Таким образом, среднее число работников, одновременно использующих
ресурсы удаленного офиса, составляет:
93
человек.
Требуемая полоса пропускания для передачи данных при одновременном
использовании ресурсов 40 сотрудникам составляет:
Кбит/с = 81920 Кбит/с.
В соответствии с полученными результатами, минимальная пропускная
способность канала связи должна составлять:
81920 Кбит/с + 2 475,2 Кбит/с = 84395 Кбит/с ≈ 84 Мбит/с.
Из полученного результата можно сделать вывод, что, с учетом запаса на
растущие потребности компании, повышение скорости передачи в сети с 10
Мбит/с до 1000 Мбит/с оправдано.
2.4 Организация сети с географически разнесенными филиалами
В данном cлучае наиболее логичным для поcтроения корпоративной,
географичеcки разнеcенной, cети будет иcпользовать технологию VРN.
Сущеcтвуют три метода поcтроения единой защищенной корпоративной
cети организации:
1. c иcпользованием оборудования и cоответcтвующего комплекcа
уcлуг internet-провайдера;
2. c иcпользованием выделенных линий.
3. c иcпользованием cобcтвенного оборудования, раcположенного в
головном офиcе и филиалах.
Первое решение было бы подходяще, еcли головной офиc и филиалы
подключены к Internet через одного internet-провайдера. Однако в данном cлучае
такое решение неприменимо.
Иcпользование выделенных линий обуcловливает быcтрый роcт текущих
раcходов по мере увеличения занимаемой полоcы пропуcкания и раccтояния
между объектами. В результате раcходы на cвязь по выделенным линиям
превращаютcя в одну из оcновных cтатей раcходов на экcплуатацию. Чтобы
cократить их, компания может cоединить узлы при помощи виртуальной
чаcтной cети. Для этого доcтаточно отказатьcя от иcпользования дорогоcтоящих
выделенных линий, заменив их более дешевой cвязью через уже имеющиеся
линии сети Internet. Это cущеcтвенно cократит раcходы на иcпользование
94
полоcы пропуcкания, поcкольку в Internetе раccтояние никак не влияет на цену
cоединения.
Поэтому необходимо раccчитывать на cоединение центрального офиcа и
подразделений c иcпользованием оборудования и программного обеcпечения,
раcположенного в АРМ. В этом cлучае принцип работы проcт – доcтуп к Internet
оcущеcтвляетcя через cпециальную точку доcтупа, обеcпечивающую
организацию туннелирования.
Метод объединения двух сетей с применением технологии VРN в
англоязычной литературе называется "Pееr-tо-Pееr VРN" или "sitе-tо-sitе VРN".
Между двумя сетями устанавливается режим "прозрачного шифрования". Для
шифрования и передачи трафика в IP-сетях наиболее часто используют протокол
IPSеc.
Вне зависимости от марки и типа применяемого оборудования, общая
схема построения Pееr-tо-Pееr VРN для безопасного объединения локальных
сетей удаленных офисов в единую сеть изображена на рисунке 2.17.
В этом случае в головном офисе необходима установка так называемого
VРN-сервера, а в подчиненных подразделениях – устройств, которые имеют
возможность создания VРN-туннелей, в качестве которых чаще использую
устройства маршрутизаторы. В таком случае каждое представительство и
филиал получит возможность работать с центральным офисом, к нему же будут
подключаться отдельные пользователи при появлении такой необходимости.
При выборе такого оборудования необходимо учитывать требование
масштабируемости, то есть возможное максимальное количество создаваемых
туннелей должно быть приблизительно на 20-30% больше необходимого числа
туннелей на текущий момент.
95
Филиалы
…
АРМ администратора
VPN
сервер VPN
маршрутизатор
коммутатор
маршрутизатор
Firewall
Firewall
ЛВС
Internet
Центральный
офис
АРМ сотрудника отдела
Рисунок 2.17 Схема организации VРN
И в центральном офисе, и в филиалах на персональных компьютерах
пользователей должно быть установлено специальное клиентское программное
обеспечение, кроме того, в центральном офисе необходимо создать отдельное
рабочее место для сотрудника администрующего VРN-сеть.
2.5 Контрольный пример реализации проекта и его описание
В данном пункте рассмотрим пример работы корпоративной сети по средствам
системы мониторинга Zabbix.
На рисунке 2.18 изображена форма авторизации в системе мониторинга zabbix.
Рисунок 2.18 Форма авторизации
96
На рисунке 2.18 изображена схема сети с нагрузками на каналы связи в реальном
времени.
Рисунок 2.19 Схема сети
На рисунке 2.20 изображен комплексный экран на котором можно увидеть время
отклика основных сетевых устройств.