Создание структурированной кабельной системы для мультимедийной библиотеки КИМЭПа на 95 мест

Использование лазеров для передачи по многомодовому волокну вызывает другие формы дисперсии.

Дисперсия дифференциальной моды. Этот эффект наиболее ощутим при передаче лазером по волокну 62,5/125, когда диаметр входящего луча меньше сердцевины. Это вызвано небольшими различиями коэффициента преломления сердцевины, приводящими к дифференциальной задержке, которая зависит оттого, в какой части сердцевины передается свет. Источники, дающие более широкий луч (светодиоды) "переполняют" сердцевину светом, что ведет к исчезновению дифференциальной дисперсии.

При передаче волны 1300 нм по многомодовому волокну на большие расстояния необходимо использовать специальный соединитель со смещенным вводом. Это позволяет компенсировать задержку дифференциальной моды.

Полимерное волокно дешевле и проще в установке. Однако оно не обеспечивает такую пропускную способность, как у медного кабеля категории 5 и поэтому в настоящее время не используется.

Новые стандарты

В будущем большие проблемы может вызвать необходимость применения технологии WDM (передача с разделением по длине волны), которая позволяет эффективнее использовать имеющиеся коммуникации. Если в дешевых кабелях удается использовать два канала в одном волокне, то в современных высококачественных волоконных системах на данный момент -- до 80 каналов одновременно.

При тестировании в Центральном исследовательском центре волоконно-оптического кабеля Millenium компании BICC Brand-Rex были получены более высокие характеристики, чем предусмотрено стандартом (для волокна 62,5/125 предел расстояния составляет 220 м на скорости 1 Гбит/с).

Методы увеличения пропускной способности волокна

Существует два способа увеличения пропускной способности проложенных оптических кабелей, предусматривающие использование:

мультиплексора с разделением по длине волны -- оптического смесителя, позволяющего пропускать по одному волокну одновременно несколько длин волн. Это мультиплексирование не решает проблему расстояния на гигабитных скоростях, поскольку не влияет на соотношение пропускная способность/ расстояние. Стоимость оборудования для мультиплексирования сравнима с прокладкой нового кабеля; оборудования, увеличивающего полосу пропускания, -- специальный тип соединительных кабелей (патч-кордов), позволяющих отбросить некоторые из оптических мод высшего порядка. Это увеличивает затухание и полосу пропускания. Для определения оптимального соотношения затухания и полосы пропускания сначала проводятся примерные расчеты, после чего каждое волокно тестируется.

Возможно, какое-нибудь предприятие, уже проложившее большое количество кабеля, будет заинтересовано в увеличении его возможностей, однако для удовлетворения всех потребностей целесообразнее купить соответствующий тип оптического кабеля. Во всяком случае, такие затраты сравнимы по цене.

2.4.4 Прокладка кабеля

Технологии передачи данных развиваются очень быстро, и их замена может потребовать строительства новой кабельной системы. Для защиты капиталовложений при прокладке кабеля необходимо предусмотреть возможность его использования с другими технологиями.

Одним из способов учета постоянно увеличивающихся потребностей в полосе пропускания является применение кабеля, состоящего из уже используемых и свободных волокон, которые можно будет задействовать в будущем. Например, это может быть комбинация одномодового и многомодового волокна, дающая наилучшие результаты при минимальной цене.

Для снижения стоимости и наибольшей гибкости можно использовать заранее заложенные трубки с дальнейшей продувкой в них оптического волокна. Этот способ применяется в системе Blolite компании BICC Brand-Rex. Blolite состоит из пустых пластиковых трубок, прокладываемых внутри или между зданиями, т. е. там, где может понадобиться канал связи. Волокно продувается по определенным путям, а некоторые из трубок или направлений остаются пустыми. В дальнейшем при необходимости можно "додуть" новые волокна или заменить старое волокно и использовать его на новых направлениях или в новых комбинациях.

Утверждение стандарта GigaEthernet для оптического кабеля IEEE 802.3z накладывает более серьезные требования на производительность оптических кабелей, чем все предыдущие стандарты.

Многомодовое волокно до сих пор является наилучшей комбинацией цены и производительности в тех случаях, когда рассматривается общая стоимость системы. Преимущество волокон 50/125 -- значительный выигрыш в полосе пропускания.

Сегодня имеется большой выбор кабелей, отличающихся как полосой пропускания, так и ценой. При покупке дешевого продукта следует учитывать, что он имеет ограниченные возможности и не может использоваться для высокоскоростных приложений, особенно в будущем при принятии новых стандартов. Стоит принять во внимание результаты расширенных тестирований кабелей в Европейском исследовательском центре и международную сертификацию, особенно при использовании на предельных расстояниях.

2.5 Выбор технологии для предоставления доступа в интернет (ADSL)

Технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия) используется для предоставления таких услуг, которые требуют асимметричной передачи данных, например, видео по запросу, когда требуется передавать большой поток данных в сторону пользователя, а в сторону сети от пользователя передается гораздо меньший объем данных. Для передачи видео требовалось очень высокое качество передачи (коэффициент битовых ошибок BER не менее 1 Х 10--9), потому что была нужна технология передачи потоков видеоданных с кодировкой MPEG, характеризующейся очень высокой кодировкой и низкой избыточностью, когда даже единичные ошибки оказывают значительное влияние на качество изображения. Это потребовало использования технологий чередования данных и FEC (упреждающая коррекция ошибок), которые никогда не рассматривались по отношению к ISDN-BA или HDSL. Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс называется частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing -- FDM). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных.

Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 -- 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с.

В стандарте ADSL 2 (G.992.3 и G.992.4) реализованы скорости 12 Мбит/с «нисходящего» и 1 Мбит/с «восходящего» потока при дальности до 3 км, а в технологии ADSL 2+ (G.992.5) вдвое, до 2,2 МГц, увеличен используемый диапазон частот и скорости до 24 Мбит/с. Обратная совместимость со стандартами ADSL и ADSL2+ позволяет использовать уже имеющееся оборудование. В не стандартизованном пока ADSL2++ полоса частот в сравнении с ADSL увеличена вчетверо, до 4,4 МГц, а максимальная скорость передачи данных - 48Мб/с. Технология ADSL позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.

ADSL позволяет одновременно передавать данные и говорить по телефону. ADSL возможно использовать в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

2.5.1 Выбор провайдера

В качестве провайдера отдаю своё предпочтение «Казахтелекому» в связи с тем что эта компания очень давно работает на нашем рынке и обеспечивает надлежащую техническую поддержку и сервис её клиентам. Далее при выборе тарифного плана обращаю своё внимание на тарифный «Без учета трафика (unlimited)», т.к. в мультимедийной библиотеки будет постоянно проводится работа с электронными изданиями различной литературы, данный тарифный план работает со скоростью 2048 Кбит/с. Ежемесячная плата, составляет 834 445,3 тенге.

Единовременная плата за подключение к порту при предоставлении доступа к сети Интернет по ADSL обойдется в 14 255,0 тенге

2.6 Маркировка компонентов СКС

Элементы маркировки и идентификации компонентов и функциональных блоков структурированных кабельных систем.

Структурированная кабельная система (СКС) является сложным техническим продуктом, в состав которого входят тысячи и даже десятки тысяч отдельных компонентов. Очевидно, что нормальная эксплуатация и администрирование современной СКС невозможны без четкой и однозначной маркировки ее составных частей и функциональных блоков. Сегодня на рынке представлен широкий спектр технических средств и решений для маркировки и идентификации как отдельных компонентов, так и полных функциональных блоков и секций кабельных систем. Наиболее общие требования к маркировке элементов СКС сформулированы в стандарте TIA/EIA-606, где, в частности, приводится следующий перечень маркируемых компонентов СКС:

· кабели;

· кроссовое оборудование;

· шнуры;

· розетки;

· неразъемные соединители различного назначения;

· лотки и короба;

· элементы заземления.

Виды элементов маркировки

Как уже говорилось, стандарт TIA/EIA-606 описывает основные требования к элементам маркировки. Согласно этому стандарту, маркировочный элемент должен:

· соответствовать требованиям теста UL969;

· обеспечивать нанесение маркирующих надписей требуемой длины не только вручную, но и на принтере, в том числе в полевых условиях;

· позволять применять цветовую кодировку;

· обладать простотой установки в сочетании с высокой механической прочностью и устойчивостью к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды;

· иметь достаточно широкий ряд типоразмеров для Выполнения маркировки устройств одинакового функционального назначения разных габаритов.

Маркирующие элементы, устанавливаемые на этапе создания СКС, называются технологическими. Ими отмечаются, в основном, кабели, а их использование существенно ускоряет и упрощает монтаж. Маркеры, которые применяются во время эксплуатации, называются финишными. Наличие детальной финишной маркировки является необходимым условием нормального администрирования СКС. При этом часть применяемых сегодня маркеров может использоваться как для технологической, так и для финишной маркировки, причем некоторые из них даже не требуется переустанавливать.

Элементы маркировки входят в комплект поставки многих составляющих СКС (панелей, розеток и т. д.), подпадающих под действие стандарта TIA/EIA-606. Такие элементы мы в дальнейшем будем называть штатными. На практике широкое распространение получили также разнообразные типы меток, которые заказчик может приобрести у компаний, специализирующихся на изготовлении этого вида продукции. Данные элементы называются дополнительными. К ним относятся также маркеры, которые не входят в комплект поставки конкретного узла, однако предлагаются компаниями-производителями оборудования СКС в составе различных наборов.

Многие маркирующие элементы могут снабжаться различными уникальными идентифицирующими надписями. Нанесение этих надписей производится вручную или с помощью принтеров различной конструкции. При ручном изготовлении маркирующих надписей наиболее целесообразно использовать специальные несмываемые чернила.

Элементы штатной маркировки коммутационного оборудования СКС

Наиболее распространенным способом штатной маркировки отдельных розеток коммутационных панелей является их нумерация. В панелях с многорядным расположением розеток модульных разъемов в подавляющем большинстве случаев используется последовательная цифровая нумерация отдельных портов. Другой подход -- его условно можно назвать координатным -- применила компания Rittal: ряды разъемов нумеруются цифрами, а вертикальные колонки -- латинскими буквами. Поэтому, например, третья слева розетка во втором ряду будет иметь номер С2.

Коммутационные панели имеют, как правило, маркировочные поля прямоугольной формы для записи условных обозначений. Поля могут быть как индивидуальными для каждой розетки, так и непрерывно продолжаться на целую группу. В дешевых конструкциях, поставляемых главным образом из стран Юго-Восточной Азии, такое прямоугольное «окошко» представляет собой окрашенный белой краской участок лицевой панели. В высококачественных изделиях в качестве основы поля используется съемная пластинка из пластмассы. Отметки на такую пластинку наносятся мягким карандашом или капиллярной ручкой.

Маркировка сменными надписями распространена менее широко. При этом маркировка портов может быть многократной (двойной или тройной), когда маркирующее поле и номер розетки дополняются гнездом для установки цветной вставки со специальной кодирующей «иконкой». Это решение реализовано, например, в некоторых типах панелей компании Ortronics.

Лицевые пластины коммутационных панелей с модульными разъемами обычно окрашиваются в черный цвет. Иногда окраска этих пластин может быть иной, что облегчает отнесение панели к той или иной функциональной секции. Так, например, компания ITT Cannon предлагает панели Категории 3 черного, красного и зеленого цветов. На практике отдельные панели могут маркироваться косвенным образом, когда маркирующий элемент располагается не на самом функциональном блоке, а рядом с ним. В частности, некоторые типы горизонтальных органайзеров фирмы Siemon после укладки в них коммутационных и оконечных шнуров закрываются пластмассовыми крышками. В специальное гнездо в левой части крышки может быть установлена цветная вставка с иконкой, а на плоскую лицевую поверхность приклеена этикетка.

В панелях типа 110 к элементам штатной маркировки относятся номера 25-парных гребенок, наносимые фабричным способом на боковую площадку. Отдельные порты панели нумеруются с использованием сменных надписей.

Значительно большее разнообразие наблюдается в ассортименте штатной маркировки телекоммуникационных розеток, устанавливаемых на рабочих местах. Для маркировки этих розеток используются:

· цветные вставки с иконкой (изображения телефонной трубки и монитора) или надписями DATA, PHONE, LAN, Voice и т. д.; эти иконки могут устанавливаться в гнезда на корпусе розетки или розеточного модуля, а также на защитной крышке модуля;

· защитные адаптеры и съемные откидные крышки различного цвета, в том числе с выемками для установки иконок;

· розеточные модули с различной окраской лицевой поверхности корпуса (типовые цвета -- белый, серый, черный, синий, красный и желтый);

· окошки на корпусе для нанесения маркирующих знаков и условных обозначений с помощью клеевых этикеток, сменных надписей или надписей ручкой;

· маркеры в виде этикеток, наклеиваемых на корпус розетки в специально предназначенных для этого местах.

2.7 Тестирование СКС

Представления о структурированных кабельных системах (СКС), как правило, идеализированы. Многие заказчики считают тестирование линий излишней и дорогостоящей процедурой, необходимой только для сертификации. Фактически качество современных систем невозможно обеспечить без 100% контроля. Объективная проверка позволяет устранить как мелкие, так и серьезные недостатки.

Гарантии СКС повсеместно воспринимают как залог решения проблем на физическом уровне. В действительности соответствие параметров линии / канала определенному классу / категории бесполезно для пользователей, если сеть работает нестабильно. Оценить полученные результаты можно, используя планку приложений. Если параметры среды передачи хорошо известны, требования протоколов остаются в тени. Недостаток знаний и искаженные толкования результатов тестирования часто приводят к неправильным решениям.

Модели канала

В большинстве случаев тестирование СКС включает только часть канала. Как правило, это базовая линия, состоящая из фиксированного кабеля с разъемами на концах. Однако работа сети зависит от параметров канала, обеспечивающего передачу сигналов между двумя терминальными устройствами. В настоящее время стандарты определяют две модели канала: подключение и коммутация. Второе издание ISO/IEC 11801 предусматривает четыре модели канала: подключение, коммутация, подключение с точкой консолидации (ТК) и коммутация с ТК.

Рисунок 1 - Интерфейсы СКС и интерфейсы тестирования

Точки подключения активного оборудования и кабелей внешних служб называются интерфейсами СКС. Интерфейсы СКС не совпадают с интерфейсами тестирования. Во-первых, точка консолидации (ТК), предназначенная для удобства организации рабочих мест в открытых офисах, не является интерфейсом СКС. Стандарты не предусматривают подключение оборудования к ТК. Во-вторых, параметры гибких кабелей измеряют в составе канала, что исключает коммутационные панели магистрального канала с четырьмя разъемами в качестве портов подключения измерительного оборудования.

Рисунок 2 - Модели канала горизонтальной подсистемы

АК - абонентский кабель, КК - коммутационный кабель, СК - сетевой кабель, ПК - переходный кабель, ТР - телекоммуникационный разъем, ТК - точка консолидации, РП - распределительная панель, КП - коммутационная панель.

На долю горизонтальной подсистемы приходится подавляющее большинство электропроводных кабелей. В магистралях телефонная и информационная подсистемы разделены, а на последней стометровке интегрированы, поэтому все линии горизонтальной подсистемы должны соответствовать самым строгим требованиям современных приложений.

Новые стандарты реализуют непривычную пока концепцию создания СКС. В настоящее время длина фиксированных кабелей горизонтальной подсистемы не должна превышать 90 метров, а гибких - 10 метров. С 2002 года длина фиксированных линий будет определяться по формулам, различным для каждого класса среды передачи и каждой модели канала. Проектировщики будут использовать общий бюджет затухания канала и определять длину фиксированных кабелей, исходя из требуемой длины абонентских и переходных кабелей. Например, модель "подключение" класса D с абонентскими кабелями 23 метра и сетевыми 2 метра будет ограничена величиной 71 метр, а фиксированные кабели - 46 метров. Измерение параметров стационарной линии при этом не имеет практического значения. В результате применения новых стандартов доля тестируемых каналов будет возрастать.

Если длина каналов значительно меньше предельно допустимой, тестирования линий будет достаточно. Каналы более сложных моделей и линии предельной длины необходимо проверять не просто на соответствие стандартам среды передачи, но и требованиям протоколов.

2.7.1 Измерения и результаты

Существует несколько типов полевых тестеров различных производителей. Это WireScope 155 и 350 компании Agilent Technologies (ранее Scope Communications), OmniScanner 2 и PentaScanner 350 производства Microtest, LAN CableMeter 620, DSP-2000, DSP-4000, DSP-4100 компании Fluke и другие.

Рассмотрим некоторые результаты измерений на примере прибора WireScope 155 с ПО сетевых протоколов ITT NS&S, Великобритания. Компания ITT NS&S фактически стала инициатором тестирования СКС на соответствие параметрам приложений. Совместно с изготовителями измерительных приборов она разрабатывает версии программного обеспечения, включающие полный перечень действующих сетевых протоколов. Кроме того, ITT NS&S требует, чтобы тестирование проводилось по частным пределам, превышающим требования стандартов.

В приведенном ниже примере диапазон частот тестирования систем класса D ITT NS&S составляет 160 МГц, при этом, каждый из параметров улучшен на несколько децибел. Это позволяет увеличивать длину каналов и число разъемных соединений. Результат, показанный на рисунке 8, интересен тем, что тест не пройден по ограничению наводок, но линия обеспечивает качественную работу всех протоколов. Результат сохранен в графическом виде, что облегчает анализ.

PASS означает положительный результат, FAIL - отрицательный, а все нюансы отражены в цифрах и графиках. Окно обобщенных результатов измерений (Summary) показывает превышение предела NEXT на 1,1 дБ. Остальные параметры находятся в установленных рамках. Тест пройден по сетевым протоколам (NETS) затуханию (ATTN), длине (LNTH), карте соединений (WMAP), отношению затухания и перекрестных наводок (ACR) и отношению затухания и однонаправленных наводок (EL-FEXT). Измерены значения сопротивления постоянному току (RES), волнового сопротивления (IMPED), возвратных потерь (RLOSS), резерва параметров (MARG) и приведена конфигурация теста (CONFIG). Значок P показывает наличие графика.

Детальная информация по важнейшим параметрам приведена на рисунке 8. Кнопки, раскрывающие окна, позволяют перейти к блокам данных при наличии программного обеспечения в компьютере. Здесь показаны шесть из двенадцати окон.

Проблемная точка зафиксирована на частоте 155 МГЦ, где наводки из первой пары в третью составили 28,1 дБ. Данный результат интересен тем, что выхода за ограничения по суммарным наводкам нет. Суммарные наводки той же пары составляют 27,9 дБ на частоте 155,75, что попадает в пределы ITT NS&S (Worst Case Summary). Следует обратить внимание на то, что суммарные наводки измеряются, а не рассчитываются, что дало бы отрицательный результат также и по PS NEXT.

Summary	NETS
NEXT	ATTN
ACR	EL-FEXT
Worst Case Summary

Рисунок 8 - Параметры тестирования прибором WS 155 в диапазоне 160 МГц

Несмотря на превышение ограничения по наводкам, линия соответствуют параметрам, предъявляемым протоколами (NETS). Убедиться в этом можно, взглянув на графики ACR и EL FEXT. Отношение затухания к суммарным перекрестным наводкам во всем диапазоне частот не хуже 25 дБ, а к суммарным однонаправленным наводкам - более 20 дБ. Возвратные потери - менее 20 дБ. Таким образом, отношение сигнал / шум составляет 100 - 316 раз, что обеспечивает коэффициент ошибок гораздо ниже 10-10.

Формальный подход к оценке результатов тестирования потребует сделать вывод о том, что данная линия дефектна. С точки зрения ITT NS&S линия не подлежит сертификации, поскольку не обеспечит гарантированного увеличения длины канала. Рекомендации "специалистов", не вникающих в детали, будут сводиться к замене разъемов и повторной прокладке кабелей. Однако замены не требуется, и заказчик может быть уверен в беспроблемной работе сети, среда передачи которой имеет значительный резерв параметров.

С точки зрения обобщенного результата и практического использования СКС ситуация может быть противоположной. Параметры могут соответствовать категории 5е, но быть недостаточными для стабильной работы протоколов. Для пользователей гарантии категории 5е не имеют значения, если сеть работает медленно, нестабильно и с зависаниями. Однако заказчик не может предъявить претензии изготовителю элементов и исполнителю, если в договоре не предусматривались гарантии работы приложений. Несоответствие ожиданий и результатов возникает в результате неосведомленности лиц, принимающих решения.

Современные тестеры обеспечивают тестирование в диапазоне 350 - 600 МГц и имеют наглядный интерфейс. DSP 4000 обеспечивает также мониторинг трафика 10 BASE-T и 100 BASE-TX.

WireScope 155	DSP 4000	Результаты измерений
		WMAP, LNTH, ATT, NEXT EL FEXT, ACR, RL, NETS

Рисунок 9 - Полевые тестеры и результаты измерений DSP 4000

Компания ITT NS&S сертифицирует СКС категории 6 только при условии измерения тестером Fluke DSP 4000 с совместно разработанным ПО сетевых протоколов. Результаты измерений тщательно контролируются с помощью специальной программы. Линии / каналы тестируются до частоты 350 МГц и оцениваются на соответствие категории 6 / классу E до частоты 250 МГц.

Следует отметить, что любой прибор допускает выбор пределов тестирования. Например, категория 5 / 5е, класс D, категория 6 или класс Е. При этом сертификация приложений может отсутствовать. Существуют и другие различия: предел категории 5е / класса D составляет 100 МГц, а приложений класса D - 128 - 155 МГц. Логика тестирования определяется установками. При выборе предела приложений (NETS) прибор проведет измерения параметров, показанных на рисунке 5, до частоты 100 МГц с шагом, определенным стандартом TSB 95. До 128 МГц все пары будут проверяться на соответствие SNR и сдвиг с шагом 1 Мгц и до 155 МГц - будут оцениваться только две пары, подключенные к контактам 1,2 - 7,8, на пределы SNR и значений затухания и перекрестных наводок, показанных в таблице 1.

Результаты тестирования не однозначны. Объем и пределы измерений можно варьировать в широких пределах. Не каждый положительный результат тестирования обеспечит без проблемную работу сети, и не каждый отрицательный означает дефект элементов или монтажа СКС. Гарантии категории или классу среды передачи бесполезны для пользователей, если система не соответствует более высокому уровню требований приложений. Достоверным свидетельством качества СКС являются инструментально подтвержденные гарантии работы приложений. Если при этом остается резерв параметров, гарантии включают возможность увеличения длины каналов.

Объективная оценка СКС на уровне, превышающем требования стандартов, свидетельствует о качестве систем. Однако технические параметры элементов и систем, полученные за счет конструктивных и производственных инноваций, нельзя реализовать без всесторонней поддержки непосредственных исполнителей. Квалификация специалистов, создающих системы любого уровня, базируется на сетевых услугах ITT NS&S, в том числе, обучении. Качество продукции, сетевых услуг и профессионализм партнеров позволяют предоставлять и обеспечивать реальные гарантии сроком 25 лет и более.

3. Системы связи. IP-телефония

IP-телефония - это технология, которая связывает мир телефонии и мир Internet. До недавнего времени сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов (IP-сети) существовали практически независимо друг от друга и использовались для различных целей. Телефонные сети использовались только для передачи голосовой информации, a IP-сети - для передачи данных. Технология IP-телефонии объединяет эти сети посредством устройства, называемого шлюз или gateway. Шлюз представляет собой устройство, в которое с одной стороны включаются телефонные линии, а с другой стороны - IP-сеть (например, Internet).

3.1 Виды IP-телефонии

Internet сильно изменяет наши представления и о телефонии и о способах коммуникации. Телефонные сети и сети передачи данных развивались независимо друг от друга. IP-телефония объединяет их в единую коммуникационную сеть, которая предлагает мощное и экономичное средство связи. Такие компаний как D-Link, Cisco, Ericsson, Siemens, Nortel Networks, 3Com предлагают коммерческие решения для IP-телефонии. Все крупные телекоммуникационные компании начали исследования, с целью лучше понять открывающиеся перспективы в этой сфере. Решения IP-телефонии комбинируют голос и данные в одной сети и предлагают дешевые и качественные международные и междугородные звонки и целый набор коммуникационных услуг любому пользователю.

Общий принцип действия IP-телефонии таков: с одной стороны, телефонный сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны, сервер связан с Internet и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если исходно этот сигнал был не цифровой), значительно сжимает его, разбивает на пакеты и отправляет через Internet по назначению при помощи протокола TCP/IP. Для пакетов, приходящих из IP-Сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций, например:

· Телефон-Телефон

· Компьютер-Телефон

· Компьютер- Компьютер

· Web - телефон

· Виртуальные частные сети (VPN)

· Глобальный роуминг

Рассмотрим наглядно процесс связи самых популярных видов IP-телефонии:

3.1.2 Телефон-Телефон

Рисунок 1.3.1 - Схема осуществления IP-телефонного звонка

Вызов идет с обычного телефонного аппарата к АТС, на один из выходов которой подключен шлюз IP-телефонии, и через IP-сеть доходит до другого шлюза, который осуществляет связь в обратном порядке (рис.1.3.1) .

Рассмотрим, каким образом осуществляется IP-телефонный звонок. Допустим, абонент из города А звонит абоненту в город Б.

Звонок, приходящий из телефонной сети города А на шлюз в городе А, оцифровывается, сжимается посредством определенного алгоритма, и в виде IP пакетов передается в IP-сеть. В заголовках пакетов содержится информация о том, на какой шлюз в IP-сети должны приходить эти пакеты. Приходящие на шлюз в городе Б IP-пакеты преобразуются обратно в телефонный сигнал и абонент в городе Б поднимает трубку и разговаривает с абонентом А. Конечные потребители услуги могут даже не догадываться о том, как осуществляется этот звонок.

Поскольку при IP-телефонном звонке никак не задействован международный (междугородний) телефонный оператор, стоимость этого звонка на порядок меньше стоимости традиционного телефонного соединения.

3.1.3 Компьютер-Телефон

Рисунок 1.3.2 - Схема осуществления IP-телефонного звонка с компьютера на обычный телефон

Мультимедийный компьютер, имеющий программное обеспечение IP-телефонии, звуковую плату, микрофон и акустические системы, подключается к IP-сети (через маршрутизатор IP) или к сети Internet, и с другой стороны шлюз IP-телефонии имеет соединение через АТС с обычным телефонным аппаратом (рис. 1.3.2).

Установив на свой компьютер программу Internet -телефонии, не утратиться возможность связаться с человеком, у которого компьютера нет. Компьютер расширит возможности и облегчит дозвон: теперь будет достаточно ввести лишь телефонный номер абонента в поле ввода программы или еще проще -- выбрать его имя из телефонной книги. Чтобы в полной мере использовать возможности Internet -телефона, необходимо подписаться на услуги провайдера Internet -телефонии. Звонок с компьютера, как правило, еще дешевле, чем звонок Телефон-Телефон.

3.1.3 Компьютер- Компьютер

Рисунок 1.3.3 - Схема осуществления IP-телефонного звонка с компьютера на компьютер

В этом случае соединение устанавливается через IP-сеть между двумя мультимедийными компьютерами, оборудованными аппаратными и программными средствами для работы с IP-телефонией. Связь осуществляется при помощи IP маршрутизаторов (рис. 1.3.3).

3.1.4 Web - телефон

Рисунок 1.3.4 - Схема осуществления IP-телефонного звонка через Web-страницу

Установление телефонного соединения происходит при нажатии курсором на ссылку, представляющую собой, например, название компании, имя вызываемого абонента и т. д. на странице Internet. При этом пользователю не требуется вторая телефонная линия или прерывание работы в Internet, необходимо лишь загрузить небольшое клиентское программное обеспечение, которое обычно можно найти на той же Web-странице ("ПК-клиент"), и которое устанавливается автоматически. С другой стороны Surf&Call позволяет представителям компаний отвечать на вопросы, демонстрировать Web-страницы, передавать необходимую информацию, улучшая тем самым качество предоставляемых услуг. Это удобно для деловых людей, не расстающихся со своими портативными компьютерами, или для пользователей, обращающихся в центры технической поддержки за консультациями. Стоимость такого звонка для вызывающего пользователя равна стоимости подключения к провайдеру Internet (рис.1.3.4).

3.2 Преимущества IP-телефонии

С точки зрения конечного пользователя, он не только сохранит имеющиеся преимущества телефонной сети общего пользования, которые включают широкий диапазон услуг, простоту использования, надежность и качество голоса, но и получит следующие дополнительные преимущества:

Более низкие цены на традиционные услуги телефонной связи;

IP-телефония одновременно поддерживает голос и данные, удовлетворяя требованиям конвергенции. Это означает, что клиенты получат дополнительные преимущества от экономии в развитии, возможные за счет использования единой сети;

Феноменальная мобильность пользователя, которую обеспечивает сеть IP-телефонии: звонки и факсы автоматически перенаправляются в любую точку мира, пользователи будут иметь доступ к одному и тому же набору услуг вне зависимости от того, где и как они подключаются к сети;

Новый набор устройств доступа, от традиционных телефонов и факсов до компьютеров;

Доступ к новым услугам (голосовая почта, конференцсвязь, передача факса и др.) через открытый интерфейс архитектуры на базе IP, что обеспечивает совместимость для широкого спектра разработчиков приложений;

Возможность настройки набора услуг;

Простота оплаты услуг IP-телефонии (в частности с помощью предоплаченных телефонных карт);

Простота контроля пользователем состояния его расчетного счета (обычно через web-интерфейс).

Кроме того, к сети IP-телефонии применимы все те же методы и технологии обеспечения отказоустойчивости, что и в обычной компьютерной сети. Также существуют специальные методы по сохранению резервной телефонной связи в случае потери сообщения между удалённым офисом и центром коммутации телефонных вызовов.

Наряду с провайдерами IP-телефонии Internet -провайдеры также могут занять определенную нишу на рынке услуг IP-телефонии, так как существующая у них IP-инфраструктура дает хорошие возможности для внедрения услуг голосовой связи. Необходимые для этого аппаратные и программные средства можно устанавливать поэтапно. Internet -провайдеры уже имеют точки присутствия, связанные с коммутаторами местных провайдеров и операторов сети общего пользования.

Для Internet-провайдеров услуга Internet-телефонии обеспечивает следующие преимущества:

Сбережение капитальных вложений за счет использования открытых компьютерных платформ;

Снижение эксплуатационных расходов как результат предоставления разнообразия услуг на базе единой сети;

IP-сети основаны на ряде универсальных глобальных стандартов, что позволяет многим производителям предлагать свои продукты. Благодаря этим стандартам, стала возможна открытая конкуренция многочисленных производителей аппаратного обеспечения и провайдеров сетевых служб. Конкуренция приводит к снижению цен и расширяет спектр услуг для конечного пользователя;

Множество услуг может быть доступно через единственный канал с пользователем, что означает больше услуг (прибыли) в расчете на одного пользователя.

В результате сегодня IP-технологии с успехом применяются для создания выделенных мультисервисных сетей связи. Для гарантии качества при передачи трафика на дальние расстояния вместо каналов общедоступного Internet нужны выделенные магистральные каналы (хотя и уплотненные с помощью технологии IP-телефонии) во все требуемые регионы и страны, нужна более мощная местная телефонная сеть в местах установки шлюза (для этого нужно вкладывать в местную сеть ТФОП инвестиции) и так далее. Именно так и работают сегодня серьезные поставщики услуг IP-телефонии. Таким образом, для крупных операторов IP-телефония сегодня - это способ более эффективно использовать существующий сетевой ресурс и возможность предоставления своим клиентам современного спектра дополнительных услуг, которые не реализуемы в традиционной сети, и за счет которых оператор может получить дополнительную прибыль.

3.3 Основные области применения компьютерной телефонии

1.Компьютерное управление телефонными соединениями: интеллектуальная коммутация, интеллектуальное распределение телефонных вызовов, согласование телефонных линий.

2. Голосовой диалог телефонного абонента с информационными компьютерными системами: информационно-справочные системы, системы “электронного офиса”, системы приема заказов по телефону.

3. Компьютерный контроль телефонных вызовов: запись на диск телефонных переговоров, системы массового оповещения.

4. Internet-телефония: выход через Internet в телефонные сети с общим доступом, передача факсимильных сообщений через Internet.

Годовой оборот компьютерной телефонии достиг 6.4 млрд. долларов при среднегодовом росте 19%. Ведущие мировые производители телефонных и компьютерных систем такие, как AT&T, IBM, Microsoft и другие, поддерживают существующие стандарты и участвуют в разработке новых. Издаются специализированные книги и журналы, проводятся всемирные выставки, конференции и форумы, целиком посвященные компьютерной телефонии.

Основным производителем плат компьютерной телефонии (Computer Telephony Integration - CTI) является американская компания Dialogic. Именно эта компания первой создала модульный набор плат расширения для систем компьютерной телефонии на базе открытого стандарта. В настоящее время таким стандартом является SCSA (Signal Computing System Architecture). Открытость стандартов, лежащих в основе технологии, позволяет легко надстраивать системы - купив для начала минимальную конфигурацию, организация может в дальнейшем приобретать необходимые платы и расширять возможности программного обеспечения. Все это обусловило лавинообразное развитие новой отрасли во всем мире.

На современном уровне развития телекоммуникационных систем достигнута возможность организовывать передачи речевой информации в реальном масштабе времени. Тенденция организации телефонных разговоров по сетям передачи данных нашла развитие в концепции CTI, в рамках которой рассматривается большое число услуг. Но самой интересной или, вернее наиболее выгодной, представляется IP-телефония, так как при ее реализации пользователям предлагаются услуги телефонной связи при значительном сокращении их расходов на телефонные разговоры.

IP-телефония начиналась с масштабов корпоративной сети. В процессе развития деловой активности практически каждая компания сталкивалась с необходимостью создания собственной корпоративной телефонной сети, до недавнего времени выбирая из двух вариантов: создание собственных линий связи или аренда телефонных линий и номеров у оператора телефонной связи.

Первый вариант приемлем для крупных компаний, которые могут позволить себе значительные финансовые затраты на создание собственных линий связи и служб их эксплуатации и ремонта. Кроме этого, приходиться тратить средства на обучение персонала, который должен приводить конфигурацию оборудования.

Второй вариант подходит для небольших компаний, ведь в случае использования номерной емкости оператора им не приходится создавать дополнительные службы. Эксплуатацию и конфигурирование осуществляет оператор телефонной сети. Но этот способ, не требующий крупных единовременных капитальных вложений, зачастую приводил к тому, что оплата междугороднего, и тем более, международного трафика через некоторое время превышала стоимость создания корпоративной телефонной сети. Данный путь также не всегда позволяет создать собственную систему нумерации.

Появившаяся не так давно третья возможность - IP-телефония - это способ организовать корпоративную телефонную сеть, не вкладывая значительные средства в создание линий связи и сокращая расходы на оплату телефонных услуг. Однако стоимость оборудования IP-телефонии все же достаточно велика для отдельной компании. Кроме того, существует ряд юридических и организационных проблем при его подключении к телефонным сетям. Вот почему на рынке телефонных услуг появилась новая категория операторов-провайдеров - ITSP (Internet Telephony Service Provider), - предлагающих услуги по взаимодействию пользователей сети Internet с абонентами телефонных сетей.

3.4 Программы Internet-телефонии

Skype

На сегодняшний день эта самая популярная программа, позволяющая делать бесплатные Internet -звонки, доступна более чем на тридцати языках (рис.1.6.2). Теперь пользователи сервиса смогут назначить до трех телефонов, на которые служба может переадресовать входящие звонки, если пользователя нет за ПК.

В качестве конечного адресата может быть как обычный домашний или рабочий телефон, так и мобильный. Ранее же пользователи сервиса могли получить звонок, только находясь за компьютером с установленной клиентской программой. Программа имеет возможность отправки SMS на мобильные телефоны. Стоимость услуги варьируется в зависимости от страны, но в большинстве случаев не превышает 2-10 центов за одно сообщения.

Рисунок 1.6.2 - Программа IP-телефонии Skype

В версии 3.1 также было улучшено информационное окно, выводящее цены на звонки на городские и мобильные телефоны. Кроме этого, возможность видеочата, представленная во второй версии, теперь доступна не только пользователям Windows XP.

В этой версии в инсталлятор программы добавлен Google Toolbar, который предлагается установить вместе со Skype. Кроме этого, исправлены ошибки, связанные с передачей видео. Индикатор печати сообщения - хорошо знакомая функция, известная по ICQ и другим IM. Основная задача индикатора показать, что собеседник набирает текст в окне диалога. Индикатор печати в виде пишущего карандаша легко заметить в окне чата, рядом с аватаром собеседника. SkypeFind - это база информации о фирмах, рекомендуемых пользователями Skype. Если вы ищете поставщиков определенных услуг или товаров и вам нужна рекомендация, обратитесь к поисковой системе SkypeFind. От вас потребуется всего лишь несколько ключевых слов, и SkypeFind сделает все остальное. Благодаря SkypeFind вы сможете рассказать о своих любимых фирмах всем пользователям Skype. Просто добавьте данные о ваших любимых или нелюбимых фирмах, чтобы все в Skype смогли узнать об их товарах и услугах. Skype Prime - это удобный способ оказания платных услуг по телефону другим абонентам Skype. Если вы считаете себя специалистом в той или иной области, и ваши знания могут пригодиться людям, вы можете зарабатывать деньги, предоставляя палатные консультации абонентам Skype, используя голосовые или видео звонки. Теперь, для этого есть очень удобный сервис, который сделали разработчики Skype. Для начала работы со Skype Prime, необходимо просто зарегистрироваться в качестве провайдера услуг Skype Prime. Далее вы самостоятельно определяете стоимость услуги за минуту или за звонок. В качестве компенсации за пользование сервиса с вас будет вычитаться в пользу Skype 30% дохода. Skype Prime выглядит очень привлекательно для тех, кто уже пользуется Skype как бизнес инструментом. Уже сейчас можно встретить предложения по оказанию платных юридических услуг или занятий иностранными языками. Теперь же, практически каждый специалист в своей области может заработать, организуя online классы.

Skype- телефон от ZyXEL V352L EE



Рисунок 1.6.3 - Skype- телефон от ZyXEL

ZyXEL V352L представляет собой удобный беспроводной DECT-телефон для Skype, не требующий компьютера для звонков через Интернет. Он подключается одновременно к Интернету и городской телефонной линии, чтобы вы могли круглосуточно оставаться на связи со всем миром, используя одну универсальную DECT-трубку.

Включать компьютер не требуется, потому что Skype уже загружен в телефон ZyXEL V352L. На цветном русифицированном графическом дисплее DECT-трубки выводится привычный интерфейс Skype: ваши контакты, находящиеся в сети, ваш статус, история звонков, здесь же можно добавить новый контакт.

Кроме того, ZyXEL V352L может полностью заменить ваш обычный телефонный аппарат для разговоров по городской линии. Поддержка импульсного и тонального набора номера обеспечивает совместимость с любыми городскими и офисными телефонными станциями.

3.5 Протоколы IP-телефонии

Короткая, но богатая событиями история развития IP-телефонии привела к тому, что сегодня в реальных сетях VoIP сосуществуют и конкурируют между собой три основных семейства протоколов - H.323, SIP и MGCP. Протоколы всех трех перечисленных семейств регламентируют управление мультимедиа-вызовами и передачу медиа-трафика в IP-сетях, но при этом реализуют три различных подхода к построению систем телефонной сигнализации. Рассмотрим, что представляют собой эти протоколы, и варианты построения сети на основе каждого из них.

3.5.1 Вариант построения сети на основе протокола H.323

Исторически первый и самый распространенный в настоящее время - это введенный Международным союзом электросвязи (МСЭ) набор рекомендаций Н.323 . Он стал плодом деятельности разработчиков протоколов мультимедийной связи в сетях ISDN (H.320). Соответствующие работы велись еще с начала 90-х годов, когда никакой IP-телефонии и не было. Первая версия этого протокола была принята МСЭ в 1996 г. и, по сути, была попыткой перенести телефонную сигнализацию ISDN Q.931 на IP-соединения, т. е. как бы "наложить" традиционную телефонию на сети передачи данных. Рекомендации H.323 достаточно подробно описывают способы организации мультимедийных конференций, охватывая сервисы передачи голоса, видео и компьютерных данных в пакетных сетях с негарантированной доставкой. К настоящему времени принята уже четвертая версия этого набора рекомендаций. К основным компонентам набора относятся описанные ниже протоколы.

H.225 - полный аналог протокола Q.931 в сетях ISDN; описывает процесс установления, поддержки и завершения соединения. Обмен сообщениями происходит по протоколу TCP.

RAS (Registration, Admission, Status) - отвечает за регистрацию устройств в сети, контроль доступа к ресурсам, контроль полосы пропускания, необходимой для сеанса связи, и контроль состояния устройств в сети. Работает по протоколу UDP.

H.245 - отвечает за обмен информацией, необходимой для согласования параметров логических каналов для передачи медиа-потоков, т. е. собственно голоса или видео. Сюда входит, к примеру, согласование кодеков, номеров UDP-портов и т. д. Обмен происходит по протоколу TCP.

H.450.x (появившийся в четвертой версии H.323) - отвечает за обеспечение таких дополнительных или интеллектуальных функций, как Hold, Transfer и т. д.

Архитектура H.323 (рис. 1.9.1) весьма проста и состоит всего из четырех функциональных компонентов, ни один из которых не является обязательным.

Рисунок 1.9.1- Архитектура сети, базирующейся на протоколе H.323

Причем IP-телефония будет для них основной предоставляемой услугой. Протокол RAS, входящий в набор протоколов H.323, обеспечивает операторам связи высокий уровень контроля над использованием сетевых ресурсов, поддержку аутентификации пользователей и начисление оплаты за предоставленные услуги. Кроме базового вызова в сетях, построенных на базе протоколов H.323, предусмотрено предоставление дополнительных услуг в соответствии с Рекомендациями ITU H.450.X.

3.5.2 Вариант построения сети на основе протокола SIP

SIP (Session Initiation Protocol) разрабатывается специальной рабочей группой IETF. Этот протокол прикладного уровня предназначен для установления, модификации и завершения мультимедийных сеансов в сетях IP. SIP прозрачно поддерживает сервисы, присущие сетям ISDN и интеллектуальным сетям, в том числе и те, что обеспечивают персональную мобильность.

SIP является полностью текстовым протоколом, в чем-то аналогичным HTTP и другим протоколам, используемым в Internet. И это неудивительно, поскольку IETF старается придерживаться одной и той же идеологии, согласно которой web-интерфейс, очевидно, рассматривается если не как основной, то, как приоритетный для различных мультимедийных приложений. Поскольку сам SIP непосредственно за передачу трафика не отвечает, а только обслуживает работу сеансов, накладные расходы на сам протокол все равно будут незначительными, зато использование текста позволяет интегрировать SIP с такими средствами, как Java или Perl, а также легко расширять протокол при необходимости.

SIP оперирует многими понятиями, принятыми в HTTP: например, для SIP также существует понятие «URL». Адресат SIP всегда представляется как user@host, и его адрес может быть, аналогично тегу mailto представлен в виде гиперссылки. Точно так же, как в электронной почте, sip:someone@somewhere может означать и одного пользователя, и группу пользователей, а также - первого доступного пользователя из группы. Очевидно, что URL SIP (собственно адрес) может совпадать и с адресом электронной почты - это заложено идейно в концепцию единого универсального адреса, которой придерживается и SIP. Однако буквальное совпадение необязательно, так как почтовый адрес может быть автоматически преобразован в адрес SIP путем добавления соответствующего префикса к домену. Это, впрочем, уже детали, которые свидетельствуют о том, что механизмы установления связи и, в частности, поиска абонента или сервера SIP чрезвычайно близки к уже используемым в Web; в качестве основного средства поиска применяется DNS (для SIP вводится дополнительный идентификатор сервиса).

В архитектуре SIP (рис. 1.9.3) функционально выделяются серверы определения местонахождения абонентов, серверы переадресации и proxy-серверы. Различия между двумя последними заключаются в том, что proxy-сервер, как и обычно, может «притвориться» как сервером, так и клиентом - т. е. инициировать запросы или отвечать на них, а сервер переадресации работает прозрачно. Наличие такого большого количества элементов с дублированием многих функций обуславливается тем, что предназначение SIP состоит в установлении и поддержке сеансов максимально эффективным и надежным (в том числе и с точки зрения защищенности) способом.