2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3
ГЛАВА 1. Анализ теоретических основ построения IP-сети………………….7
1.1. Анализ IP-телефонии…………………………………………………….7
1.1.1 . Принцип передачи данных по сети.................................................8
1.1.2. Виды соединений в сети IP-телефонии...........................................9
1.1.3. Уровни архитектуры IP-телефонии...............................................12
1.2. Стандарты IP-телефонии……………………………………………….14
1.2.1. Стандарт H.323................................................................................14
1.2.2. Архитектура стандарта H.323……………………………………15
1.2.3. Стандарт SIP………………………………………………………17
1.2.4. Архитектура стандарта SIP………………………………………19
1.2.5. Протоколы MGCP и MEGACO…………………………………..22
1.2.6. Архитектура MGCP.........................................................................23
1.2.7. Обзор протокола MGCP…………………………………………..25
1.2.8. Архитектура MEGACO…………………………………………...27
1.3. Качество IP-телефонии…………………………………………………29
1.3.1. Шлюзы IP-телефонии и их функции и характеристики………..30
1.3.2. Кодеки……………………………………………………………..34
1.3.3. Факторы, влияющие на качество IP-телефонии………………...38
ГЛАВА 2. Анализ структуры, деятельности, сети «СОЮЗ МТПП»………....40
2.1. Общая характеристика сети «СОЮЗ МТПП».......................................40
2.2. Формирование требований для IP сети «СОЮЗ МТПП»....................44
ГЛАВА 3. Разработка сети IP-телефонии……………………………………...66
3.1. Обоснование применения оборудования для IP-сети и его
характеристика………………………………………………………………66
3.2. Предлагаемая структурная схема IP-сети для «СОЮЗ МТПП»…….76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….89
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...92
3
ВВЕДЕНИЕ
Казалось бы, еще совсем недавно никто и представить не мог
телефонные разговоры через сеть интернет. А в некоторых провинциальных
глубинках и подавно данный термин вызывает недоумение. Ведь все
изначально привыкли ассоциировать телефонию и сети передачи данных как
два отдельных сервиса, каждый из которых имеет отдельную, свою
собственную технологию.
IP телефония или VoIP – это технология передачи голосовых данных
поверх сети. Дословно Voice over IP – голос поверх сети передачи данных.
Это значит, что все телефонные переговоры, запаковываются в пакеты
(файлы) на программно-аппаратном уровне, и далее уже передаются по сети
передачи данных между абонентами, которым эти пакеты предназначаются.
По достижению нужного абонента, пакеты обратно распаковываются.
На сегодняшний день IP телефония всё более плотно входит в жизнь
современного общества. Учитывая все очевидные преимущества данного
сервиса и технологии в целом, IP телефония широко применяется как в
корпоративном сегменте любой бизнес отрасли, будь то корпорация, средний
или малый бизнес, так и в частном домашним использовании. Стремительное
развитие данного сервиса явно указывает на перспективу самой технологии
передачи голосовых данных поверх IP сети, что поспособствовало выбору
именно этой темы в написании выпускной квалификационной работы.
Несомненно, что IP телефония заняла свою нишу в современном мире и
на сегодня является самым перспективным и альтернативным видом
коммуникации, составляющая сильную конкуренцию операторам,
предоставляющим традиционные услуги телефонной связи. В этом заключена
актуальность исследования данной темы.
Учитывая перспективное развитие применения IP телефонии в обществе,
целесообразно изучить более подробно данный сервис с технологической
4
стороны, а также выявить экономическую эффективность с точки зрения
снижения расходов на телефонные разговоры.
Своевременность исследования данной темы, обусловлено
потребностью в организации надежной, качественной, современной и
экономически выгодной связью для предприятия «СОЮЗ МТПП».
Разрабатываемая в данном дипломном проекте IP сеть, должна иметь
оптимальное решение для данного предприятия.
Исследование данной темы с точки зрения теоретической значимости,
заключается в использовании полученных результатов для правильного
выбора технологии передачи данных, аппаратно-программных средств
организации IP телефонии с использованием сети Интернет.
Одной из более важной особенностей, является то что при
использовании IP телефонии, абонент не привязан географически к
телефонной станции. Становиться совершенно не важным где территориально
он находится, в Москве, Саратове или Париже. Выделенный номер – логин
остаётся неизменным и доступным по всей планете где есть доступ в
Интернет.
Достаточно лишь пройти авторизацию и абонент в зоне доступа. При этом
тарификация и стоимость звонка по сравнению с традиционными услугами
телефонной связи, будет существенно ниже.
Также стоит отметить о таких привилегиях как параллельное использование
сотовой мобильной связи и IP телефонии. В частности, речь идет как о
автоматической переадресации IP АТС (SIP сервера) на мобильный номер
сотовой связи абонента в случае его не ответа по прямому IP номеру, так и о
использовании мобильного интернета для авторизации своего IP номера
(логина) на IP АТС через соответствующее приложение смартфона.
Немаловажной особенностью является и безопасность передаваемой
информации посредством IP телефонии. Ведь в данном случае голос
5
преобразован в пакетные данные и при этом данные тщательно зашифрованы.
По сравнению с традиционной телефонной связью в IP телефонии исключена
возможность параллельного подключения к линии и прослушивания
телефонных переговоров.
Обеспечение надежной связью на примере одного предприятия и его
обособленных подразделений, территориально не привязанных к одной
местности, является практической значимостью данного проекта.
Объектом исследования в данной выпускной квалификационной работе,
является IP телефония, как перспективный и альтернативный вид связи с
использованием сети Интернет.
Предметом исследования являются программно-аппаратные устройства
IP телефонии для организации связи на предприятии «СОЮЗ МТПП».
Цель работы заключается в разработке надежной, качественной,
современной и экономически выгодной телефонной связи для предприятия
«СОЮЗ МТПП».
На основании поставленной цели, сформулированы следующие задачи
исследования:
Проанализировать необходимую литературу и её источники;
Рассмотреть основы построения IP сети в теории;
Проанализировать факторы, оказывающие влияние на качество IP
телефонии;
Рассмотреть организационную структуру, основную деятельность и
существующие сети предприятия «СОЮЗ МТПП»;
сформировать основные требования для IP сети «СОЮЗ МТПП»;
Проанализировать аппаратно-программную часть для организации IP
сети;
Создать структурную схему IP сети для «СОЮЗ МТПП».
6
За теоретическую основу в рамках исследования, использована
тематическая научная и учебная литература. В качестве дополнительной
информации, некоторые Интернет ресурсы.
В рамках разработки оптимального технического решения по
организации корпоративной IP телефонии для предприятия «СОЮЗ МТПП»,
использован основной метод исследования, это подбор необходимой
литературы, анализ полученной информации, синтез и использование уже
обработанной информации для достижения поставленных целей в выпускной
квалификационной работе.
Ключевыми авторами литературы по разработке решений для IP телефонии
являются Гольдштейна Б.С., Полканова Е.И., Кислова Д.В., Вито А.
Данный дипломный проект имеет рекомендованную методическими
указаниями структуру и состоит из введения, трех разделов (глав), заключения
и перечня литературы использованного при написании работы.
В первой главе описывается само понятие IP телефонии, предназначение
и принципы её работы, основные стандарты и протоколы такие как H.323, SIP,
MGCP и MEGACO. Не осталась в стороне и такая тема как качество голосовой
связи при использовании IP телефонии. Совокупность свойств, отрицательно
влияющих на данный показатель, также рассматривается в первой главе.
Во второй главе происходит описание предприятия «СОЮЗ МТПП»,
рассматривается сфера деятельности и организационная структура.
Также исследуется существующая сеть и ИТ инфраструктура предприятия, по
итогам которой даётся характеристика и формируются основные требования
для организации IP телефонии.
В третей главе, происходит обоснование к применению подобранного
под необходимые критерии оборудование, исследуется его спецификация. Так
же происходит описание структурной схемы IP сети с учетом организации IP
телефонии для предприятия «СОЮЗ МТПП».
7
1.1. Анализ IP-телефонии
Интернет-телефония (IP-телефония) - это использование IP-сетей для
создания, предоставления и доступа к голосу, данным или другим формам
телефонной связи. IP-телефония обеспечивает традиционную телефонную
связь через IP-сеть, Интернет - через поставщика услуг Интернета (ISP) или
напрямую от поставщика услуг связи.
IP-телефония предназначена для замены инфраструктуры телекоммуникаций
общедоступных сетей передачи данных с коммутацией каналов (CSPDN) и
коммутируемых телефонных сетей общего пользования (PSTN) с IP-сетями с
коммутацией пакетов.
В решении IP-телефонии для корпоративного сегмента, например,
диспетчерских центров, существует специальные решения – набор из
программного обеспечения, также называемого «софтфон» в виде приложения
и мягким IP-телефоном – гарнитурой, что в комплексе является практичным и
удобным для взаимодействия диспетчеров и клиентов. Данной программное
обеспечение имеет полный набор функций что и пользователи IP телефона.
В корпоративной среде IP-телефония реализуется через физические IP-
телефоны, которые работают поверх инфраструктуры IP-сети. Встроенная
прошивка IP-телефона обеспечивает полную функциональность для
инициирования и управления телефонной связью. Кроме того, IP-телефония
также поддерживает видеосвязь между двумя или более пользователями.
IP-телефония является важной частью конвергенции компьютеров,
телефонов и телевидения в единую интегрированную информационную среду.
Так же, существует терминология VoIP (Voice over Internet Protocol) -
протокол передачи голоса по сети Интернет.
Шаги и принципы, связанные с получением телефонных звонков VoIP,
аналогичны традиционной цифровой телефонии и включают в себя
сигнализацию, настройку канала, оцифровку аналоговых речевых сигналов и
8
кодирование. Вместо передачи по сети с коммутацией каналов цифровая
информация пакетируется, и передача происходит как IP-пакеты по сети с
коммутацией пакетов. Они передают медиапотоки с использованием
специальных протоколов доставки мультимедиа, которые кодируют аудио и
видео с аудиокодеками и видеокодеками. Существуют различные кодеки,
которые оптимизируют медиапотоки на основе требований приложений и
пропускной способности сети; некоторые реализации полагаются на
узкополосные и сжатые речи, в то время как другие поддерживают
высококачественные стереокодеки. Некоторые популярные кодеки включают
в себя версии μ-law и a-law G.711, G.722, голосовой кодек с открытым
исходным кодом, известный как iLBC, кодек, который использует только 8
кбит / с каждый так называемый G.729 и многие другие.
1.1.1 Принцип передачи данных по сети
Сеть IP телефонии фактически смоделирована в сети PSTN, но
существует несколько различных аппаратных и программных средств для
обеспечения возможности коммутации пакетов. Таким средствами служат:
IP-устройства, которые составляют фактические телефоны или
аналогичные, используемые для телефонного звонка. Устаревшие телефоны
могут подключаться к сети VoIP с адаптером. Другие варианты вызова
включают IP-телефоны, которые выглядят как обычные телефоны, но они
подключаются к сети, используя гнездо Ethernet или WiFi, а не телефонный
разъем. Для совершения телефонных звонков VoIP также могут
использоваться компьютеры с правильными программными и аппаратными
аксессуарами (микрофон, динамики, звуковая карта, гарнитура и т. д.).
Медиа-шлюзы, которые обеспечивают бесшовную
интероперабельность между сетевыми доменами коммутации каналов и
пакетной коммутации». Другими словами, медиа-шлюз соединяет сеть IP с
PSTN и позволяет этим двум сетям разговаривать друг с другом. Шлюзы также
9
выполняют функции IP-сигнализации и поддерживают локальные
коммутаторы Exchange и Toll на PSTN. Помимо всего прочего, шлюзы могут
обрабатывать самые разные типы трафика: данные, голос, факс, мультимедиа.
Софтсвитчи. Функция программного переключателя
(программного коммутатора) заключается в «управлении дорожкой передачи
речи или данных путем сигнализации между медиа-шлюзами, которые
транспортируют трафик». Софтвыключатели используют установленные
протоколы и спецификации для обеспечения «того, чтобы информация о
сигнальной связи или связи была передана между шлюзами». Эта информация
включает в себя такие элементы, как идентификатор вызывающего абонента,
платежные данные и другие триггеры вызова. В то время как медиа-шлюз
является фактическим аппаратным обеспечением, программный коммутатор
является программным обеспечением и может быть включен в медиа-шлюз.
IP УАТС (IP PBX) - офисная мини АТС, реализуемая как на
программном, так и на аппаратном уровне, работающая по IP протоколу.
IP PBX могут делать все, что могут делать традиционные УАТС. IP PBX
позволяет использовать управляемую интрасеть для передачи приложений
голоса и данных, организовывать конференцсвязь, передавать
мультимедийные данные.
1.1.2. Виды соединений в сети IP-телефонии
Сети IP-телефонии располагают большим количеством разнообразных
ресурсов для коммутации телефонных вызовов абонентов.
Данные ресурсы позволяют производить соединения разными способами,
которые можно классифицировать по следующим типам [10]:
Тип соединения «Компьютер-компьютер».
Данный тип соединения, позволяет вам звонить другому человеку, который
находится в сети одновременно с вами, используя тот же клиент телефонии
(или тот, который совместим). Чтобы использовать ваш компьютер для
10
общения с другим человеком через свой компьютер, вам понадобится
совместимое программное обеспечение на обоих компьютерах, микрофон и
динамики (или, альтернативно, компьютерная гарнитура) и доступ в Интернет.
Принцип работы такого соединения, заключается в том, что клиентское
программное обеспечение преобразует переданную речь в пакеты данных и
направляет их через Интернет. Принимающий клиент возвращает пакеты
данных обратно в речевые сигналы, которые слышны через колонки или
наушники на принимающей стороне.
Тип соединения «ПК-Телефон» с ПК на телефон ТфОП (PSTN).
IP телефония позволяет звонить с вашего компьютера на обычные телефоны
городской телефонной станции или ТфОП. По сути, данный тип соединения
похож на вызов ПК-ПК. Чтобы использовать услуги ПК-телефон, вам
необходимо иметь такое же оборудование, которое используется для вызова
ПК-ПК; микрофон и динамики (или, альтернативно, компьютерная гарнитура)
и доступ в Интернет.
Такой вид соединения, заключается в том, что ПК пользователя выступает в
качестве исходного шлюза, который преобразует передачу голоса в пакеты
данных в Интернет. На конечном шлюзе, предоставляемом
распространителем программного обеспечения, пакеты данных
преобразуются в голосовые сигналы и направляются в коммутируемую
телефонную сеть общего пользования (PSTN). Затем PSTN направляет вызов
на телефон получателя, как при обычных телефонных звонках.
Тип соединения «Телефон-Телефон».
Данный тип соединения, относительно новый тип услуг для интернет-
телефонии, который быстро завоевывает популярность среди потребителей и
бизнеса. IP телефония также позволяет размещать телефонные звонки через
Интернет.
Для совершения телефонных звонков по телефону необходимо иметь
11
поставщика услуг интернет-телефонии (ITSP). ITSP использует шлюзы в
разных районах по всему миру. Когда вы инициируете вызов, этот вызов
маршрутизируется через Интернет на шлюз, расположенный ближе всего к
принимающей стороне. Затем шлюз отправит вызов по ТфОП на обычный
телефон получающей стороны.
Тип соединения «Surf&Call». Данный тип соединения
предоставляет возможность совершать звонки через Интернет
непосредственно с сайта, что часто используется в коммерческих компаниях.
Суть заключается в том, что при нажатии специально созданной на Web-
странице кнопки инициировать сеанс телефонной связи с заранее
определенным номером телефона.
До сих пор мы видели, что отправка и получение телефонных звонков
между двумя компьютерами через сеть Интернет, относительно проста; это в
целом то же самое, что общение в Интернете или обмен электронными
письмами, за исключением того, что эти данные, по факту являются цифровым
кодированным звуком и достигают пункта назначения в режиме реального
времени. Выполнение телефонного звонка с компьютера на традиционный
стационарный телефон (или наоборот) является более сложным, поскольку он
предполагает создание связи из Интернета в традиционную телефонную сеть.
Это обусловлено наличием и работоспособностью специализированного
программного и аппаратного обеспечения пользователей и операторов связи,
в том числе услуг IP телефонии. На данный момент IP телефония как
технология, позволяет традиционным услугам телефонии работать через
компьютерные сети, используя протоколы с коммутацией пакетов. IP
телефония с коммутацией пакетов передает голосовые сигналы в пакеты,
аналогичные электронному письму. Пакеты голосовых данных могут
передаваться по любой сети передачи данных. Более того, переход на IP
телефонию также позволит сэкономить деньги на коммуникационных услугах.