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 .......................................................... 7
1.1.2 Виды соединений в сети IP-телефонии ....................................................... 9
1.1.3 Уровни архитектуры IP-телефонии............................................................ 11
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................................................................... 21
1.2.6 Архитектура MGCP .....................................................................................22
1.2.7 Обзор протокола MGCP .............................................................................. 24
1.2.8 Архитектура MEGACO ............................................................................... 25
1.2.9 Возможности и перспективы протокола MGCP ....................................... 27
1.3 Качество IP-телефонии................................................................................... 28
1.3.1 Шлюзы IP-телефонии и их функции и характеристики........................... 28
1.3.2 Кодеки ........................................................................................................... 35
ГЛАВА 2. Анализ структуры, деятельности, сети ООО «Эдгар» .................. 43
2.1 Общая характеристика сети ООО «Эдгар» .................................................. 43
2.2 Формирование требований для IP сети ООО «Эдгар»................................48
ГЛАВА 3 . Разработка сети IP-телефонии......................................................... 70
3.1. Обоснование применения оборудования для IP-сети и его
характеристика ...................................................................................................... 70
3.2. Предлагаемая структурная схема IP-сети для ООО «Эдгар» ................. 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .................................................. 96
3
ВВЕДЕНИЕ
IP-телефониия представляет собой современную технологию передачи
голосовых данных через сеть Интернет, синонимом данного термина
является также слово VoIP - Voice over IP. До недавнего времени
существовало две отдельных системы: телефония и Интернет, которые
функционировали в различных кабельных системах и практически не
пересекались друг с другом. Иначе говоря, для работы с Интернетом и для
обычных телефонных разговоров применялись разные устройства и разные
кабели. Появившаяся же относительно недавно система IP-телефонии
разработана на стандартной для сети Интернет пакетной системе,
подразумевающей, что голос преобразуется в файлы, которые впоследствии
объединяются в пакеты и передаются по некторому адресу. Достигнув
пункта назначения, они зашифровываются обратно.
Технологии пересылки голоса и видео по IP-сетям сегодня
оказываются всё более и более практичными и комфортными в
использовании и, что принципиально важно, более широкодоступными. В
современном мире IP-телефония в совокупности со всеми своими
очевидными преимуществами приемлема практически для любой
организации, имеющей доступ в сеть Интернет, и даже частным лицам,
применяющим в своей деятельности широкополосное Интернет-
подключение. Это и обусловило выбор темы для написания дипломного
проекта.
Актуальность темы исследования заключается в том, что IP-телефония
на сегодняшний день является самым перспективным видом связи,
позволяющим значительно снизить затраты на телефонные переговоры,
поэтому представляется целесообразным подробнее изучить основые
протоколы и кодеки, программы и аппаратные устройства, используемые в
IP-телефонии. Надежность и доступность связи и телекоммуникационных
4
услуг в нашей стране давно является острой проблемой, и такие
информационные услуги, как высокоскоростной доступ в Интернет,
видеосвязь, кабельное телевидение, IP-телефония и т.п., развиваются в
основном в Москве и Санкт-Петербурге, хотя необходимость в такого рода
услугах ощущают все жители России.
Научная новизна исследования заключается в следующем: поскольку
исключительно использование технологий IP-телефонии может решить
проблему все возрастающей потребности в доступных высокоскоростных
соединениях для передачи данных, разрабатываемая в данной выпускной
квалификационной работе IP-сеть станет оптимальным решением для ООО
«Эдгар», предоставив возможность снизить затраты на междугородные и
международные звонки в организации, улучшив при этом качество связи.
Теоретическая значимость исследования обусловлена тем, что
эффективность и надежность работы сетевого комплекса, будь то
корпоративная сеть предприятия или рабочей группы, территориально-
распределенная телекоммуникационная инфраструктура или система доступа
удаленных пользователей, во многом определяется правильностью выбора и
применения той или иной технологии передачи данных, конкретного
оборудования и его конфигурации.
Практическая значимость работы заключается в возможности
использовать её результаты для построения действующей IP-сети, которая
вполне сможет обеспечить как владельца компании, так и ее партнеров,
поставщиков и клиентов удобной и надежной телефонной связью из любой
точки мира, где есть Интернет. Стоит отметить, что подключив телефонный
номер по IP, абонент не будет привязан к нему территориально – так, он
останется неизменным при переезде в другой офис или здание:
единственным условием качественного коннекта является наличие Интернет-
канала, обладающего достаточной пропускной способностью. Перевод
звонков с одной АТС на другую также не будет представлять проблем, как в
5
ручном, так и в автоматическом режимах. А такие привилегии IP-телефонии,
как удешевление звонков и широкие возможности, открываемые с введением
дополнительных сервисов, побуждают все большее число телефонных
абонентов отказаться от традиционной телефонной связи.
Объектом исследования в работе является IP-телефония как
современная технология передачи голосовых данных посредством сети
Интернет.
Предметом исследования служит архитектурное устройство сети IP-
телефонии для организации ООО «Эдгар».
Цель исследования - спроектировать и разработать телефонную IP сеть
для ООО «Эдгар».
На основании поставленной цели могут быть сформулированы
следующие задачи исследования:
провести анализ источников литературы;
провести анализ теоретических основ построения IP-сети;
проанализировать факторы, влияющие на качество IP-телефонии;
проанализировать структуру, деятельность, имеющиеся сети ООО
«Эдгар»;
сформировать требования для IP-сети ООО «Эдгар»;
проанализировать аппаратную часть для построения IP-сети;
разработать структурную схему IP-сети для ООО «Эдгар».
Теоретическую базу исследования составила учебная и научная
литература по теме исследования, а также Интерне-издания, посвещенные
теме исследования.
Методологическую базу исследования составили такие методы, как
сбор и анализ информации по теме исследования, ее обобщение и
систематизация, а также адаптация обработанной информации с целью
разработки конкретного технического решения для рассматриваемой
организации.
6
Поскольку в настоящее время активно происходит разработка
разнообразных технических решений для удобства человека во всех сферах
его жизнедеятельности, а также для экономии как можно большего числа
ресурсов, как временных, так и финансовых, проблема построения систем P-
телефонии является достаточно хорошо разработанной.
Среди основных авторов, занимающихся описанием и разработкой
решений в сфере IP-телефонии, можно назвать Гольдштейна Б.С., Полканова
Е.И., Кислова Д.В., Вито А. и других.
Надежность и доступность таких сетей, как IP-телефония, в любом
городе, в любой точке мира, на сегодня нуждаются в дальнейшем изучении и
разработке.
В настоящей работе были использованы рисунки в количестве 25 штук,
таблицы в количестве 4 штук, а также список использованной литературы,
включающий 30 наименований.
По структуре данная выпускная квалификационная работа состоит из
введения, трех разделов основной части, заключения и списка
использованной литературы.
В первой главе дается краткое описание понятию и сущности работы
IP-телефонии, рассматриваются основные стандарты IP-телефонии, такие как
H.323, SIP, MGCP и MEGACO. Особое внимание в первой главе уделяется
качеству IP-телефонии и факторам, влияющим на него.
Во второй главе настоящего исследования рассматривается ООО
«Эдгар», дается общая характеристика его сети, а также описываются
требования для разработки IP-сети в компании.
И, наконец, в третьей главе исследования дается обоснование
применения оборудования для разрабатываемой IP-сети, а также его
характеристика. Кроме того, описывается предлагаемая структурная схема
IP-сети для компании ООО «Эдгар».
7
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ
ПОСТРОЕНИЯ IP-СЕТИ
1.1 Анализ IP-телефонии
IP-телефония - это технология, которая применяет IP-протокол для
передачи голоса и данных. Протокол передачи файлов представляет собой
некоторый определенный язык, на котором реализуется общение в сети
Интернет. Стоит отметить, что в настоящее время имеется достаточно
большое количество протоколов, предназначенных для передачи различных
видов информации. Разнообразные по своему виду и содержанию данные
передаются и поддерживаются соответствующими различными протоколами.
Достаточно обоснованный вопрос о разнице между простой телефонной
связью и ее IР-вариацией в действительности объясняется вполне просто и
логично. Когда абонент разговаривает по телефону, он снимает трубку и
набирает необходимый номер с единственной целью – осуществить разговор,
причем исключительно с одним абонентом по выделенной и подключенной
телефонной линии. Совсм иначе дело обстоит при разговоре в сети Интернет,
когда один собеседник посылает другому пакеты с некоторыми данными,
дишифровывающимися на компьютере адресата. При этом каждый из
пакетов доходит собственным путем, впоследствии объединяясь в
зависимости от номеров и декодируясь [15].
Все организации, реализующие проектирование и монтаж сетей P-
телефонии, утверждают, что применение такого типа коммуникаций
приводит к снижению стоимости междугородней и международной
телефеонной связи. Столь низкая стоимость данного типа коммуникаций
объясняется достаточно просто. Общеизвестно, что с целью подключения
телефона к сети необходимо образовать телефонную станцию, провести
провода, закрепить телефонную линию и гарантировать слаженное
функционирование спутников связи. Все перечисленные обстоятельства
8
естественно обуславливают значительное увеличение расходов для «входа на
рынок», в связи с чем в подавляющем множестве стран телефония и ее
обеспечение относится к сфере государственных монополий. В отличие от
обычной телефонии, IP-телефония применяет уже имеющиеся телефонные
связи, однако значительно логичнее и рациональнее. Например, в простой
телефонии по одной линии связи способен передаваться исключительно один
сигнал. В IP-телефонии же реализована возможность наиболее широко и
полноценно использовать имеющиеся ресурсы. Иначе говоря, в
рассматриваемом способе связи по одному и тому же проводу может
осуществляться общение одновременно нескольких человек.
1.1.1 Принцип передачи данных по сети
Стоит описать в общих чертах процесс передачи голоса в IP-сети.
Входящий звонок и сигнальная информация из телефонной сети передаются
на пограничное сетевое устройство, называемое телефонным шлюзом, и
обрабатываются специальной картой устройства голосового обслуживания.
Шлюз, используя управляющие протоколы семейства H.323 или другой
аналогичный (далее в своей работе мы рассмотрим VoIP-протоколы),
перенаправляет сигнальную информацию другому шлюзу, находящемуся на
приемной стороне IP-сети. Приемный шлюз обеспечивает передачу
сигнальной информации на приемное телефонное оборудование согласно
плану номеров, гарантируя сквозное соединение. После установления
соединения голос на входном сетевом устройстве оцифровывается (если он
не был цифровым), кодируется в соответствии со стандартными алгоритмами
TU, такими как G.711 или G.729, сжимается, инкапсулируется в пакеты и
отправляется по назначению на удаленное устройство с использованием
стека протоколов TCP/IP. Приходящие на приемный шлюз IP-пакеты
преобразуются обратно в телефонный сигнал и принимающий абонент
получает вызов.
9
Отметим, что все операции: шифровка, передача и дешифровка
происходят практически одновременно, что обеспечивает полнодуплексный
разговор. Конечные потребители услуги могут даже не догадываться о том,
каким образом осуществляется этот звонок. Однако звонок Телефон-Телефон
является самым очевидным, но далеко не единственным сервисом, который
может предоставлять оператор IP-телефонии. Используя IP-сеть, можно
обмениваться цифровой информацией для пересылки голосовых или
факсимильных сообщений между двумя компьютерами в режиме реального
времени.
1.1.2. Виды соединений в сети IP-телефонии
Сети IP-телефонии располагают ресурсами для вызовов, которые
можно классифицировать следующим образом на четыре основных типа [10]:
Компьютер – это наиболее незамысловатое и исторически первым
сложившееся решение в сфере Интернет-телефонии. В состав оборудования,
необходимого для осуществления данного типа соединения, входят
исключительно пара подключенных к сети Интернет компьютеров,
обладающих звуковыми картами, наушниками и микрофоном. Модификация
речи и передача пакетов осуществляется особым программным
обеспечением. В связи с тем, что услуги всех операторов связи за
исключением Интернет-провайдера не применяются, цена подобного рода
соединений совпадает со стоимостью фактически потраченного трафика;
Компьютер – телефон, что подразумевает использование одним из
пользователей не мультимедийного компьютера, а простого телефона. В
данном случае соединение реализуется посредством шлюза, который, с
одной стороны, подсоединен к телефонной сети (ТФОП) и может быть
законнектен с любым таким же телефоном, а с другой стороны связь
реализуется по сети Интернет, то есть возможно объединение с любым
компьютером. В данном случае шлюз занимается оцифровкой, сжатием и
10
пакетированием приходящего из телефонной сети сигнала, а после
пересылает его по IP-сети на компьютер. Сигнал, следующий от
компьютера, претерпевает обратную обработку и пересылается в
телефонную сеть. Протекание сигналов в обе стороны осуществляется
практически единовременно, что, в свою очередь, гарантирует обычную и
знакомую дуплексную связь, предоставляющую возможность говорить и
слушать в одно и тоже время;
Телефон – телефон, что означает допустимость полного отсутствия у
абонентов знаний как о компьютерах, так и о сети Интернет. В данном
случае от пользователей даже не требуется никакого специального
обрудования, исключительно обычные телефоны. Если обобщить возможные
ситуации, то один абонент, как правило, осуществляет вызов на
определенный номер доступа, утвержденный провайдером IP-телефонии, и,
переведя собственный телефон в тоновый режим, набирает свой PIN-код и
номер необходимого абонента. Стоит также отметить, что в данном случае
все соединения и конвертации голосовых сигналов осуществляются
оборудованием провайдера;
Web – телефон. При таком типе соединений звонок с веб-сайта или,
так называемый, «click-to-call» (другое название – «Surf&Call») дает
возможность начинать разговор по телефону одним кликом по определенной
ссылке или кнопке на web-странице. При этом абоненту не нужно набирать
никакой номер, а цена за разговор определяется стоимостью затраченного
трафика. С целью осуществления подобного рода разговора иногда
необходимо установить программу-клиент, причем обычно это делается в
автоматическом режиме с той же самой странице в сети Интернет. Можно с
уверенностью утверждать, что услуга click-to-call в настоящее время вполне
удачно применяется в рамках электронной коммерции и дает возможность
пользователям Интернет-компаний быстро и просто связаться со службой
технической поддержки. Существуют также варианты, при которых,
например, на своей веб-странице пользователю может быть предложено
11
сохранить свой номер телефона, на который оператор службы технической
поддержки сможет позвонить в случае необходимости. Подобная услуга
носит название обратного звонка или call back. Общий вид Web – телефона
показан на рисунке 1.
Рисунок 1 - Web – телефон
Кроме того, стоит отметить имеющуюся разновидность соединения
click-to-call, являющуюся отдельной услугой с названием Web-call.
Содержание данного сервиса заключается в том, что посетив сайт провайдера
IP-телефонии, пользователь оставляет свой номер телеофна и номер
вызываемого им абонента в специально предназначенной формочке, а через
некоторое достаточно короткое время внесенные номера телефонов
объединяются при помощи входящего вызова. Так как звонок и для
вызывающего, и для принимающего абонента тарифицируется как входящий,
за него не берется оплата телефонными компаниями. При этом цена за
использование самой услуги web-call значительно меньше традиционного
междугороднего разговора.
1.1.3. Уровни архитектуры IP-телефонии
В условиях координации телефонных разговоров по вычислительным
сетям появляется необходимость пересылки двух видов информации, а
именно командной, к которой можно отнести сигналы вызова, разъединения
и прочие служебные сообщения, и речевой.