Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Выпускная квалификационная работа бакалавра

На тему «Проектирование голосового трафика локальной сети на основе статистического анализа исходных данных»

Ташкент 2013

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет: Информационные технологии

Кафедра: Компьютерные системы

Направление (специальность): 5811200 - Сервис (информационный)

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Зав кафедрой______________

«_____» _____________2013 г.

Задание

на выпускную квалификационную работу Шукурова А.Н.

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема работы: « Проектирование голосового трафика локальной сети на основе статистического анализа исходных данных»

2.Утверждена приказом по университету от "11" февраля 2013 г. № 145 - 07

3.Срок сдачи законченной работы 31 мая 2013 г.

4.Исходные данные к работе: количество рабочий станций, скорость обмена информацией, длина и количество кадров

5.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): Введение. Современное состояние технологий IP - телефонии, сетевое оборудование, программное обеспечение, расчет основных характеристик сети, заключение, литература.

6.Перечень графического материала: постановка задачи, клиент-серверная локальная сеть с голосовым трафиком. Расчет временных задержек сети

7. Дата выдачи задания 23.03.13г.

Руководитель _____________ Задание принял _____________

(подпись) (подпись)

Консультанты по отдельным разделам выпускной работы

Раздел	Ф.И.О. руководителя	Подпись, дата
		Задание выдал	Задание получил
Основная часть Безопасность жизнедеятельности	Назаров А.И. Амурова Н.Ю.	23.03.13 23.03.13	23.03.13 23.03.13

График выполнения работы

№	Наименование раздела работы	Срок выполнения	Отметка руководителя выполнении
1.	Современная тенденция развития локальной сети с голосовым трафиком	15.01.13 - 28.02.13
2.	Анализ голосового трафика сети и расчет временных задержек	1.03.13-01.04.13
3.	Выбор сетевого оборудования и программных компонентов	05.04.13-10.05.13
4.	Безопасность жизнедеятельности	11.05.13-15.05.13
5.	Заключение	17.05.13-31.05.13

Выпускник __________________ «____» _______________2013 г.

(подпись)

Руководитель__________________ «____» _______________2013 г.

(подпись)

Содержание

Введение

1. Современное состояние технологий в локальных сетях

1.1 Технологии применяемые в глобальных и локальных сетях

1.2 Универсальные технологии

1.3 Виртуальные частные сети

1.4 Беспроводные сети

2. Принципы реализации IP-телефонии

2.1 Технология IP - телефония

2.2 Программный продукт Internet - телефонии

2.3 Выбор системы телефонии по показателям

2.4 Описание выбранной системы бизнес - телефонии

3.Расчет производительности сети с голосовым трафиком

3.1 Применение теории нормального распределения

3.2 Расчет пропускной способности канала с голосовым трафиком

3.3 Расчет задержки передачи сигнала

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Опасные вредные производственные факторы определяющие условию труда

4.2 Обеспечение санитарно-гигиенических требований к помещениям в рабочим местам программистов

4.3 Излучение

Заключение

Список литературы

В данной выпускной квалификационной работе были рассмотрены технологии применяемые в глобальных и локальных сетях, в том числе принцип реализации IP-телефонии, рассмотрены программные продукты Internet - телефонии, а также описание выбранной системы бизнес - телефонии.

Проведены расчеты пропускной способности глобальной сети и расчет задержки передачи сигнала. Также рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности.

Ушбу битирув малакавий ишида глобал ва локал тармокда кулланилувчи технологиялар куриб чикилиб, шунингдек IP-телефониянинг ривожланиши ва принциплари, Internet - телефониянинг дастурий таминоти куриб чикилган, шу билан бирга бизнес-телефониянинг тузилиш системаси келтирилган.

Глобал тармокнинг утказувчанлик кобилияти хисисоб китоблари ва сигналнинг туриб колувчанлик хисоб китоблари келтирилган. Шунингдек ме?нат му?офазаси ва техника хавфсизлиги саволлари кўриб чи?илган.

In this final qualification work technologies applied in global and local networks were considered, including principle of realization of IP-telephony, software products of an internet-telephony are considered, and also the description of the chosen system of a business telephony.

Calculations of capacity of a global network and calculation of a delay of transfer a signal are carried out. Labor protection and safety measures questions are also considered.

Введение

В Постановлении Президента Республики Узбекистан "О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий. (Собрание законодательства Республики Узбекистан, 2012 г., № 13, ст. 139) одной из основных задачи дальнейшего внедрения и развития информационно-коммуникационных технологий, в частности, является программа мер по коренному и качественному улучшению функционирования национальной информационно-поисковой системы, увеличению количества ее пользователей [1].

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, Е - Маil писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением. Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям, с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений, в частности обеспечение голосовой связи через локальные сети.

Полный цикл работ, связанных с эффективностью и надежностью работы локальной сети с голосовым трафиком, имеет следующие этапы:

· предпроектное обследование;

· разработка архитектуры локальной сети с голосовым трафиком и при необходимости ее моделирования;

· выбор продуктов, необходимых для ее создания;

· создание планов для дальнейшего развития системы.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие основные задачи:

1. Провести анализ российских телекоммуникационных сетей и определение основных характеристик функционирования телекоммуникационных сетей для целей статистического мониторинга и анализа.

2. Выбрать необходимое сетевое оборудование для реализации оптимального голосового трафика локальной сети.

3.Выбрать сетевую технологию для реализации голосового трафика локальной сети.

4. Провести расчет пропускной способности глобальной сети

5. Дать рекомендации по ее оптимальному проектированию голосового трафика локальной сети

Цель выпускной квалификационной работы: изучение основных способов построения локальных и глобальных сетей, устройства IP и Internet- телефонии. Практическое применение прикладных программ работающих с обработкой голосовых данных.

1. Современное состояние технологий в локальных сетях

1.1 Технологии применяемые в глобальных и локальных сетях

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows'3.11, Novell NetWare Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем - Windows'95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров - серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

По классификационному признаку локальные компьютерные сети (ЛКС) делятся на кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные;

по признаку скорости - на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

по типу метода доступа - на случайные, пропорциональные, гибридные;

по типу физической среды передачи - на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал.

Структура ЛКС

Способ соединения компьютеров называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина» экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда», устойчива. Поврежденный кабель - проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.



Рис 1.1. Структура построения (а) шина, (б) кольцо, (в) звезда

Ethernet - изначально коллизионная технология, основанная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются» между собой за право передачи пакета. Основной протокол - CSMA/CD (множественный доступ с чувствительностью несущей и обнаружению коллизий). Дело в том, что если две станции одновременно начнут передачу, то возникает ситуация коллизии, и сеть некоторое время «ждет», пока «улягутся» переходные процессы и опять наступит «тишина». Существует еще один метод доступа - CSMA/CA (Collision Avoidance) - то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk - перед отправкой любого пакета в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции уже не пытаются ее инициировать.

Ethernet бывает полудуплексный (Half Duplex), по всем средам передачи: источник и приемник «говорит по очереди» (классическая коллизионная технология) и полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника и передатчика на устройствах говорят одновременно. Этот механизм работает только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне (одна пара на передачу, одна пара на прием).

Ethernet различается по скоростям и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).

Ethernet различается по скоростям: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (Гигабит). Поскольку недавно ратифицирован стандарт Gigabit Ethernet для витой пары категории 5, можно сказать, что для любой сети Ethernet могут быть использованы витая пара, одномодовое (SMF) или многомодовое (MMF) оптоволокно. В зависимости от этого существуют различные спецификации:

10 Мбит/с Ethernet: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 и 10Base5 существуют для коаксиального кабеля и уже не применяются);

100 Мбит/с Ethernet: 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2;

Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX (по оптике) и 1000BaseTX (для витой пары)

Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле, называемые «тонкий» и «толстый» Ethernet (Ethernet на тонком кабеле 0,2 дюйма и Ethernet на толстом кабеле 0,4 дюйма).

Тонкий Ethernet использует кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 дюйма). Для маленькой сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют небольшой запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине - до 30.

После присоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы с сопротивлением 50 Ом.

Толстый Ethernet - сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина кабельного сегмента - 500 м.

Прокладка самого кабеля почти одинакова для всех типов коаксиального кабеля.

Для подключения компьютера к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 м.

На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого - к сетевой плате компьютера.

Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.

Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным.

Кабель не режется на куски, его можно прокладывать, не заботясь о точном месторасположении компьютеров, а затем устанавливать трансиверы в нужных местах. Крепятся трансиверы, как правило, на стенах, что предусмотрено их конструкцией.

При необходимости охватить локальной сетью площадь большую, чем это позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяется дополнительные устройства - репитеры (повторители). Репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента по 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.

Ethernet на витой паре.Витая пара - это два изолированных провода, скрученных между собой. Для Ethernet используется 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар. Для защиты от воздействия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.

Основной узел на витой паре - hub (в переводе называется накопителем, концентратором или просто хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим - к сетевой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют пластмассовый корпус и восемь миниатюрных площадок.

Хабы выпускаются на разное количество портов - 8, 12, 16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же количество компьютеров.

Технология Fast Ethernet IEEE 802.3U. Технология Fast Ethernet была стандартизирована комитетом IEEE 802.3. Новый стандарт получил название IEEE 802.3U. Скорость передачи информации 100 Мбит/с. Fast Ethernet организуется на витой паре или оптоволокне.

В сети Fast Ethernet организуются несколько доменов конфликтов, но с обязательным учетом класса повторителя, используемого в доменах.

Репитеры Fast Ethernet (IEEE 802.3U) бывают двух классов и различаются по задержке в мкс. Соответственно в сегменте (логическом) может быть до двух репитеров класса 2 и один репитер класса 1. Для Ethernet (IEEE 802.3) сеть подчиняется правилу 5-4-3-2-1.

Правило 5-4-3-2-1 гласит: между любыми двумя рабочими станциями не должно быть более 5 физических сегментов, 4 репитеров (концентраторов), 3 «населенных» физических сегментов, 2 «населенных» межрепитерных связей (IRL), и все это должно представлять собой один коллизионный домен (25,6 мкс).

Физически из концентратора «растет» много проводов, но логически это все один сегмент Ethernet и один коллизионный домен, в связи с ним любой сбой одной станции отражается на работе других. Поскольку все станции вынуждены «слушать» чужие пакеты, коллизия происходит в пределах всего концентратора (на самом деле на другие порты посылается сигнал Jam, но это не меняет сути дела). Поэтому, хотя концентратор - это самое дешевое устройство и, кажется, что оно решает все проблемы заказчика, советуем постепенно отказаться от этой методики, особенно в условиях постоянного роста требований к ресурсам сетей, и переходить на коммутируемые сети. Сеть их 20 компьютеров, собранная на репитерах 100 Мбит/с, может работать медленнее, чем сеть из 20 компьютеров, включенных в коммутатор 10 Мбит/с. Если раньше считалось «нормальным» присутствие в сегменте до 30 компьютеров, то в нынешних сетях даже 3 рабочие станции могут загрузить весь сегмент.

В Fast Ethernet внутри одного домена конфликтов могут находиться не более двух повторителей класса II (рис. 1.2) или не более одного повторителя класса I (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Структура сети на повторителях класса 2 на витой пары.

Рис. 1.3. Структура сети на повторителях класса 1на витой паре.

Различные типы кабелей и устройств Fast Ethernet дают разную величину задержки RTD. Витая пара категории 5 - 1,11 бит-тайм на метр длины, оптоволоконный кабель 1 бит-тайм также на метр длины, сетевой адаптер - 50 бит-тайм, медиаконвертеры от 50 до 100, повторитель класса I -140, повторитель класса II - 92 бит-тайм.

Характеристика глобальных компьютерных сетей

В России крупнейшими глобальными сетями считаются Спринт сеть (современное название Global One), сеть Инфотел, сети Роснет и Роспак, работающие по протоколу Х.25, а также сети Relcom и Internet, работающие по протоколу TCP/IP.

В качестве сетевого оборудования применяются центры коммутации, которые для сетей Х.25 часто исполняются как специализированные устройства фирм-производителей Siemens, Telenet, Alcatel, Ericsson и др., а для сети с TCP/IP используются маршрутизаторы фирм Cisco и Decnis. Структура сетей показана на рисунке 1.4

Рис. 1.4. Принцип объединения компьютеров в глобальных сетях.

1.2 Универсальные технологии

Системы управления оборудованием локальных вычислительных и глобальных сетей передачи данных предназначена для эффективного мониторинга параметров функционирования и управления оборудованием локальных и глобальных сетей передачи данных с целью обеспечения заданных параметров функционирования, заданного качества сервисов, адекватной и своевременной реакции на возникновение нештатных ситуаций, прогнозирования поведения сети в различных условиях, инвентаризации сетевого оборудования и планирования развития сетевой инфраструктуры.

Основные особенности:

Позволяет реализовать различные подходы к управлению: централизованный, централизованный с делегированием полномочий, децентрализованный.

Существующие стандарты:

- М.3000 - «Обзор рекомендаций в области TMN» - М.3016 - «Обзор информационной безопасности TMN» - М.3020 - «Методология определения TMN-интерфейсов»

ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Назначение:

Технология ATM - это транспортный механизм, ориентированный на установление соединения при передаче разнообразной информации в сети.

Основные особенности:

ATM - это метод передачи информации между устройствами в сети небольшими пакетами, называемыми ячейками (cells). Одним из самых важных преимуществ АТМ является возможность передавать в поле данных ячеек абсолютно любую информацию. К тому же АТМ не придерживается какой-либо фиксированной скорости передачи и может работать на сверх высоких скоростях. Все ячейки в АТМ фиксированной длины - 53 байта. Ячейка состоит из двух частей: заголовка (cell header) размером 5 байт и поля данных (cell payload) размером 48 байт. Заголовок содержит информацию для маршрутизации ячейки в сети. Поле данных несет в себе полезную информацию, которую собственно и нужно передать через сеть. Для эффективной передачи информации в технологии ATM разработана концепция виртуальных соединений (virtual connection) вместо выделенных физических связей между конечными точками в сети. Это помогает обеспечить высококачественную связь и большую гибкость в построении гомогенных сетей, где связь между узлами сети требуется независимо от их физического местоположения.

ТМ может использоваться как в локальной сети офиса, так и в территориально-распределенной сети, так как использует системы кодирования информации на физическом уровне, одинаково подходящие для передачи как по локальным, так и по глобальным сетям.

Существующие стандарты:

- UNI - User Network Interface - PNNI - Public Network Network Interface - AAL - правила, определяющие способ подготовки информации для передачи по сети ATM - Q.2931 - протокол управления виртуальными соединениями.

Преимущества:

- Способность передавать трафик любого типа с гарантированным качеством. - Эффективное распределение ресурсов. Все доступные ресурсы сети могут использоваться всеми службами с оптимальным статистическим разделением. - Единая универсальная сеть. Поскольку требуется разработать и поддерживать только одну сеть, то полная стоимость системы может быть меньше, чем суммарная стоимость всех существующих сетей.

ISDN - Цифровая сеть с интеграцией услуг

Назначение:

Технология ISDN изначально разрабатывалась для использования в сетях международной телефонной связи. ISDN объединяет голосовые и цифровые сети в единой среде, давая пользователю возможность передачи по сети голоса и данных.

Канал ISDN представляет собой двухпроводную линию на медном проводе, соединяющую офис или домашнюю телефонную розетку пользователя с телефонной станцией; длина канала не должна превышать 18 тыс. футов (около 5,5 км).

Согласно стандарту ITU-T, в состав линий ISDN могут входить каналы D, B и H. Емкость канала D обычно составляет 16 Кбит/с (хотя бывают и каналы пропускной способностью 64 Кбит/с). Как правило, он служит для передачи управляющих сигналов и пакетов данных. Каналы B (bearer) имеют пропускную способность 64 Кбит/с и применяются обычно для предоставления коммутируемой связи. Каналы H (high-bit-rate channels) объединяют в себе несколько каналов B; пропускная способность при этом составляет от 384 Кбит/с до 1920 Кбит/с. Помимо этого, в ISDN имеются два типа услуг: Basic Rate Interface (BRI) и Primary Rate Interface (PRI). Обычно пропускная способность BRI составляет 144 Кбит/с, но встречается и 192 Кбит/с. При работе с PRI полностью используется вся магистраль цифровой связи (DS1), что дает пропускную способность 1,544 Мбит/с (в Северной Америке и Японии). Пропускная способность канала D в PRI обычно составляет 64 Кбит/с.

Существующие стандарты:

- ITU-T Q.931 - стандарт ISDN для обеспечения виртуальных соединений. - ITU-T Q.2100 - спецификация описывающая сигнализацию B- ISDN AAL.

Преимущества:

- Полностью цифровая сеть, обеспечивающая высокую надежность передачи информации. - Высокая скорость передачи интегрированной информации различной природы. - Широкий набор функций для телефонии, высокое качество звука. - Быстрый набор номера (менее 1 с). - Широкая доступность и распространенность в мире.

ADSL - Асимметричная цифровая абонентская линия

Назначение:

Организации доступа к сетям различного уровня по медной паре. Наиболее эффективно подходит для организации доступа к всемирной сети Интернет. сеть беспроводной телефония трафик

Основные особенности:

Технология ADSL обеспечивает скорости передачи данных до 8 Мбит/с по направлению к пользователю и до 1 Мбит/с в обратном направлении. Асимметрия вполне соответствует характеру трафика при работе с Internet - как правило, пользователь получает большие объемы данных, чем передает. Конкретные значения скоростей передачи данных при использовании ADSL сильно зависят от расстояния между пользователем и телефонной станцией. Для передачи данных по технологии ADSL используется диапазон частот, находящийся выше полосы частот, отведенной для передачи голоса, поэтому данные и обычный телефонный трафик можно передавать по одной и той же линии. Для этого, правда, с каждой стороны приходится устанавливать так называемый частотный разделитель (POTS splitter). Он обеспечивает передачу низкочастотного голосового сигнала на оборудование телефонной сети общего пользования (со стороны клиента - на телефонный аппарат, со стороны телефонной станции - на коммутатор), а высокочастотного сигнала передачи данных - на оборудование ADSL.

Для модуляции сигнала в устройствах ADSL чаще всего применяется одна из двух технологий - CAP (Carrierless Amplitude/Phase modulation) либо DMT. Существующие стандарты:

- T1.413 - Стандарт на ADSL был утвержден ANSI в 1995 г.

Преимущества:

- Возможность использовать существующую медную инфраструктуру для организации высокоскоростного доступа к сетям передачи данных. - Возможность одновременной передачи данных и телефонного трафика по одной медной паре. - Возможность передачи по линии трафика видео приложений.

Технология V.90/56Kbs.

Назначение:

Обеспечение доступа клиентов к информационным ресурсам глобальных сетей посредством телефонной сети общего пользования (ТфОП). Основные особенности:

56К-технология служит своеобразным мостом между современными телефонными сетями общего пользования и полностью цифровыми сетями такими, как ISDN. Она обеспечивает увеличение скорости получения данных без дополнительных затрат на организацию цифровых абонентских линий. С ее помощью пользователи Интернет могут значительно быстрее загружать на свой компьютер графические Web-страницы, аудио- и видеофайлы, т. е. данные, для транспортировки которых в случае применения модемов стандарта V.34 требуется продолжительное время. Новая технология предназначена для современных телефонных сетей общего пользования (ТфОП). В таких сетях остался аналоговым только небольшой абонентский участок - от местной АТС до квартиры пользователя. Вся транспортная сеть, оборудование АТС, узлов провайдеров Интернет и крупных компаний, а также линии связи, соединяющие эти узлы с ближайшими АТС, являются полностью цифровыми. Разработчики 56K-модемов исходили из известного факта, что цифровые каналы практически не подвержены влиянию внешних электронных помех. Соответственно, они способны обеспечить большее значение соотношения полезный сигнал/шум, а, следовательно, повысить скорость модемных соединений.

Существующие стандарты:

-V.90 - технология передачи данных через ТфОП ITU-T - X2 - технология передачи данных через ТфОП, разработанная компанией 3Com. - K56Flex - технология передачи данных через ТфОП, разработанная компанией Lucent Technologies.

Преимущества:

- Возможность скоростного (56 Кбит/с ) доступа, гарантирующего передачу мультимедийного трафика через ТфОП. Обычные модемы в данной ситуации ограничены скоростью 34Кбит/сек.

Frame Relay. Frame Relay (буквально: «передача кадров») - сравнительно новая и весьма перспективная технология передачи данных. Ее применение стало возможным благодаря появлению высокоскоростных цифровых каналов. Основной принцип этой технологии состоит в создании нескольких виртуальных каналов на одном физическом, при этом для каждого виртуального канала резервируется гарантированная полоса пропускания. Frame Relay использует метод пакетной коммутации. Но в этом протоколе отсутствует коррекция ошибок и подтверждение получения, так как сети Frame Relay базируются на высокоскоростных цифровых каналах с вероятностью ошибки не более 10-6. Это увеличивает скорость передачи, минимизируя время доставки пакета. Кадры (фреймы) имеют переменную длину и в случае необходимости могут достигать размера 4 Кбит, что позволяет уменьшить накладные расходы на передачу служебной информации.

Преимущества Frame Relay сделали эту технологию оптимальным выбором для компаний, желающих с минимальными затратами добиться качественной связи. Компании, применяющие сетевые решения на основе Frame Relay, получают возможность с минимальными затратами и применением минимального набора аппаратных средств получить услуги связи с уровнем качества и безопасности, близким к уровню выделенных линий.

Экономичность. Аренда портов Frame Relay и виртуальных каналов значительно дешевле аренды цифровых выделенных каналов, и чем разветвленнее сеть клиента, тем ощутимей выигрыш.

Скорость выше гарантированной. Как и выделенные каналы, Frame Relay позволяет получить гарантированную пропускную способность, но за счет пакетной коммутации реальная скорость превышает гарантированную.

Гарантированная скорость. Виртуальный канал Frame Relay имеет в своем распоряжении минимальную полосу пропускания, которая может составлять от 0 до 100% скорости порта. Гарантированная скорость позволяет использовать протокол Frame Relay для приложений, критичных к времени задержки, например, для передачи голоса, для торговых систем. При использовании одного порта для нескольких виртуальных каналов гарантированная скорость может быть обеспечена для каждого такого канала.

Получение скорости выше гарантированной. В среднем фактическая полоса пропускания для конкретного пользователя может составлять до 70% и более от скорости порта. Заказчик, приобретающий порт Frame Relay со скоростью 64 Кбит/с, с вероятностью 90% может использовать полосу пропускания около 48 Кбит/с, даже если гарантированная полоса пропускания при этом составляет всего 12 Кбит/с. Эффективность использования. Frame Relay повышает эффективность использования полосы пропускания примерно на 40-50%. Для передачи полезной информации Frame Relay может задействовать около 95% полосы пропускания. Стоимость оборудования. Оборудование для построения сетей по технологии Frame Relay существенно дешево, так как аппаратная и программная реализация протокола Frame Relay существенно проще.

Защита от несанкционированного доступа. Сети Frame Relay лучше защищены от несанкционированного доступа, чем Интернет, поэтому лучше подходят для создания наложенных корпоративных сетей. Соединение локальных сетей - использование Frame Relay позволяет объединить локальные сети удаленных офисов компании, использующие практически любые протоколы.

Передача голоса. По каналам Frame Relay можно передавать как «обычные данные», так и голосовой телефон и факс. Соединение удаленных офисов сетей заказчика на основе технологии Frame Relay позволяет объединить в одном канале голосовую телефонию, факс, данные с локальной сети и портов передачи данных.

Получение комплекса услуг. Frame Relay позволяет через один канал доступа и одно устройство доступа объединить локальные сети и получить доступ с гарантированной полосой пропускания к Интернет и другим сетям и информационным системам

Максимальная мощность связи с применением Frame Relay составляет 2Мбит/с.

Предоставление каналов по технологии Frame Relay.

Использование технологии Frame Relay для интеграции передачи данных, голоса и факсов позволяет строить ведомственную сеть с разделением канального ресурса и увеличения пропускной способности, за счет динамического управления и маршрутизации. Подключение к этому ресурсу и организация локального управления всем подключенным региональным узлам в подразделениях, создаст ведомственную сеть - Intranet для ведомства. Термин "интрасеть" (intranet) применяется для ведомственных сетей, основанных на технологиях и стандартах, принятых в Internet. Используя такие открытые технологии, организация может почти мгновенно предоставлять своим подразделениям полезную информацию независимо от того, где территориально эти сотрудники находятся, причем такой способ передачи информации оказывается наиболее дешевым из всех возможных. В крупных организациях, имеющих большое количество территориально распределенных подразделений, затраты на передачу информации возрастают. Основные технологии, на которых строится интрасеть, были специально разработаны так, чтобы обеспечить независимость от платформы и общедоступность. В результате любое подразделение подключенное к интрасети может получить доступ к информации помещенной в ней с помощью стандартного программного обеспечения, передавать факсимильные сообщения, а также использовать интрасеть для телефонной связи.

В региональных представительствах рекомендуется устанавливать недорогие FRAD - Frame Relay Access Device с интеграцией речи и данных, способные одновременно выполнять функции IP-маршрутизатора. Заказчик покупает услуги сети Frame Relay у телекоммуникационной компании и оборудование для подключения к этим услугам. Таким образом, создается ведомственная (закрытая для посторонних) сеть с использованием услуг сети Frame Relay общего пользования и осуществляет полный контроль над сетью и административное управление.

1.3 Виртуальные частные сети

Любая организация, будь она производственной, торговой, финансовой компании или государственным учреждением, обязательно сталкивается с вопросом передачи информации между своими филиалами, а также с вопросом защиты этой информации. Не каждая фирма может себе позволить иметь собственные физические каналы доступа, и здесь помогает технология VPN, на основе которой и соединяются все подразделения и филиалы, что обеспечивает достаточную гибкость и одновременно высокую безопасность сети, а также существенную экономию затрат.

Виртуальная частная сеть (VPN - Virtual Private Network) создается на базе общедоступной сети Интернет. И если связь через Интернет имеет свои недостатки, главным из которых является то, что она подвержена потенциальным нарушениям защиты и конфиденциальности, то VPN могут гарантировать, что направляемый через Интернет трафик так же защищен, как и передача внутри локальной сети. В тоже время виртуальные сети обеспечивают существенную экономию затрат по сравнению с содержанием собственной сети глобального масштаба.

Сети VPN предназначены для решения задач подключения конечного пользователя к удаленной сети и соединения нескольких локальных сетей. Структура VPN включает в себя каналы глобальной сети, защищенные протоколы и маршрутизаторы.

Принцип работы технологии VPN. VPN-устройство располагается между внутренней сетью и Интернет на каждом конце соединения. Когда данные передаются через VPN, они исчезают «с поверхности» в точке отправки и вновь появляются только в точке назначения. Этот процесс принято называть «туннелированием». Это означает создание логического туннеля в сети Интернет, который соединяет две крайние точки. Благодаря туннелированию частная информация становится невидимой для других пользователей Интернета. Прежде чем попасть в интернет-туннель, данные шифруются, что обеспечивает их дополнительную защиту. Протоколы шифрования бывают разные. Все зависит от того, какой протокол туннелирования поддерживается тем или иным VPN-решением. Еще одной важной характеристикой VPN-решений является диапазон поддерживаемых протоколов аутентификации. Большинство популярных продуктов работают со стандартами, основанными на использовании открытого ключа, такими как X.509. Это означает, что, усилив свою виртуальную частную сеть соответствующим протоколом аутентификации, вы сможете гарантировать, что доступ к вашим защищенным туннелям получат только известные вам люди.

Рис. 1.5. Принцип работы технологии VPN

Общее описание технологии VPN.Сегодня технология VPN (Virtual Private Network - виртуальная частная сеть) завоевала всеобщее признание и любой администратор считает своим долгом организовать VPN-каналы для сотрудников, работающих вне офиса (рисунок 1.5).

Рис 1.6. VPN для удаленных пользователей

VPN представляет собой объединение отдельных машин или локальных сетей в виртуальной сети, которая обеспечивает целостность и безопасность передаваемых данных. Она обладает свойствами выделенной частной сети и позволяет передавать данные между двумя компьютерами через промежуточную сеть (internetwork), например Internet.

VPN отличается рядом экономических преимуществ по сравнению с другими методами удаленного доступа. Во-первых, пользователи могут обращаться к корпоративной сети, не устанавливая c ней коммутируемое соединение, таким образом, отпадает надобность в использовании модемов. Во-вторых, можно обойтись без выделенных линий.

Рис 1.7. VPN для двух офисных сетей

Имея доступ в Интернет, любой пользователь может без проблем подключиться к сети офиса своей фирмы. Следует заметить, что общедоступность данных совсем не означает их незащищенность. Система безопасности VPN - это броня, которая защищает всю корпоративную информацию от несанкционированного доступа. Прежде всего, информация передается в зашифрованном виде. Прочитать полученные данные может лишь обладатель ключа к шифру. Наиболее часто используемым алгоритмом кодирования является Triple DES, который обеспечивает тройное шифрование (168 разрядов) с использованием трех разных ключей.

Подтверждение подлинности включает в себя проверку целостности данных и идентификацию пользователей, задействованных в VPN. Первая гарантирует, что данные дошли до адресата именно в том виде, в каком были посланы. Самые популярные алгоритмы проверки целостности данных - MD5 и SHA1. Далее система проверяет, не были ли изменены данные во время движения по сетям, по ошибке или злонамеренно. Таким образом, построение VPN предполагает создание защищенных от постороннего доступа туннелей между несколькими локальными сетями или удаленными пользователями.

Для построения VPN необходимо иметь на обоих концах линии связи программы шифрования исходящего и дешифрования входящего трафиков. Они могут работать как на специализированных аппаратных устройствах, так и на ПК с такими операционными системами как Windows, Linux или NetWare. Управление доступом, аутентификация и шифрование - важнейшие элементы защищенного соединения.

1.4 Беспроводные сети

Технология передачи информации между абонентами, находящимися друг от друга на значительных расстояниях, постепенно, но уверенно, переходит с рельс кабельных коммуникаций на использование просторов мирового эфира. Беспроводные компьютерные коммуникации для расстояний от нескольких метров до десятков километров получили развитие только за последние два-три года. Широкое внедрение беспроводных компьютерных коммуникаций стало возможным благодаря разработке ведущими научными лабораториями мира принципиально новой высокоэффективной технологии передачи на основе использования специального широкополосного шумоподобного сигнала (ШПС) . Отличительной чертой такого радиосигнала является наличие избыточности цифрового кода, гарантирующее высокую достоверность (безошибочность) и помехоустойчивость передачи данных. При этом используется очень низкая мощность излучения , что реализуется миниатюрным приемо-передатчиком, способным уместиться в маленькой сетевой компьютерной карте (плате) размером с записную книжку. Сетевая карта при подключении внешней антенны размером с книгу без дополнительного усиления позволяет связать компьютеры на расстояния 15-20 км со скоростью 2 Мбита/ сек. Цена такой карточки в десятки раз меньше стоимости радиорелейного оборудования , использующего традиционные узкополосные радиосигналы высокой мощности. Широкое повсеместное внедрение данной технологии передачи данных вызвало необходимость разработки соответсвующих стандартов. Так в июле 1997 года был принят международный стандарт IEEE 802.11, регламентирующий использование для компьютерной передачи данных оборудования с широкополосным шумоподобным сигналом с модуляцией по методам DSSS и FHSS в диапазоне частот 2400-2483 МГц . Ранее также бытовало мнение, что беспроводные коммуникации -это временный способ решить проблемы отсутствия кабельных сетей в развивающихся странах . Однако технология беспроводных коммуникаций так бысто развиваетя, что уже сегодня беспроводная связь является реальной альтернативой проводным каналам в телефонии , передаче данных и других применениях во всем мире. Благодаря низким затратам на развертывание и обслуживание беспроводных сетей , масштабируемости при увеличении количества обслуживаемых абонентов, высокой надежности и качестве коммуникаций, основанных на применениии новейших методов модуляции сигнала - ШПС , технология беспроводных коммуникаций во всех применениях, и в том числе для передачи данных, уже сегодня вытесняет дорогостоящие решения на базе использования проводных каналов. По мнению экспертов, использование беспроводных сетей связи во всех применениях являются наиболее передовыми решениями в области телекоммуникаций сегодня и в ХХI веке.

2. Принципы реализации IP-телефонии

2.1 Технология IP - телефония

IP-телефония представляет собой в некотором роде феномен. Все соглашаются с тем, что со временем все виды трафика будут передаваться по IP, и голосовой трафик в том числе. Но при этом пока что в сфере телекоммуникаций у традиционной телефонии позиции намного прочнее, чем это кажется на первый взгляд. Тем не менее, несмотря на такое двойственное к себе отношение (большой, но в значительной степени абстрактный интерес со стороны большинства), IP-телефония продолжает развиваться, причем весьма быстрыми темпами. Свое отражение эта тенденция находит и на отечественном рынке телекоммуникационных технологий. Несмотря на довольно скромную на общем фоне долю рынка, IP-телефония уже вполне "различима невооруженным глазом" и, более того, заставляет с собой считаться даже скептиков. В России прошедший год ознаменовался "выходом в свет" IP-телефонии, и теперь рассказ о ее перспективах будет иметь под собой веские основания.

IP-телефония - это технология, которая связывает два абсолютно разных мира - мир телефонии и мир интернет. 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, а 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, Интернет).

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.

Однако звонок Телефон-Телефон является самым очевидным, но далеко не единственным сервисом, который может предоставлять оператор IP-телефонии.

Решения IP-телефонии комбинируют голос и данные в одной сети и предлагают не только дешевые международные и междугородные звонки, но и целый набор совершенно новых коммуникационных услуг любому пользователю.

Перечень возможных предоставляемых услуг.

IP-телефония предлагает следующие коммуникационные услуги:

· Компьютер-Телефон.

· WEB - телефон.

· Телефон-Компьютер.

· Виртуальные частные сети (VPN).

Компьютер-Телефон. Находясь в любой стране мира, абонент провайдера IP-телефонии может осуществить звонок с любого компьютера, имеющего выход в Интернет. Для этого ему необходимо установить на свой компьютер программу Internet Phone и один раз ввести в нее регистрационные данные. Компьютер должен быть мультимедийным, то есть, нужна звуковая плата, наушники (колонки) и микрофон. Звонок с компьютера, как правило, еще дешевле, чем звонок

Телефон-Телефон. WEB - телефон. Еще одна новая услуга, которую предоставляют провайдеры IP-телефонии - это звонок с Вэб-сайта или Surf&Call - решение компании VocalTec в области веб-телефонии, позволяющее осуществлять вызов, выбрав со страницы Интернет ссылку на имя вызываемого абонента. Это решение направлено, прежде всего, на расширение возможностей электронной коммерции. Surf&Call позволяет пользователям Интернет напрямую поговорить, например, с торговым представителем либо со специалистом технической поддержки интересующей его фирмы.

WEB - телефон. Еще одна новая услуга, которую предоставляют провайдеры IP-телефонии - это звонок с Вэб-сайта или Surf&Call - решение компании VocalTec в области веб-телефонии, позволяющее осуществлять вызов, выбрав со страницы Интернет ссылку на имя вызываемого абонента. Это решение направлено, прежде всего, на расширение возможностей электронной коммерции. Surf&Call позволяет пользователям Интернет напрямую поговорить, например, с торговым представителем либо со специалистом технической поддержки интересующей его фирмы.

Установление телефонного соединения происходит при нажатии курсором на ссылку, представляющую собой, например, название компании, имя вызываемого абонента и т. д. на странице Интернет. При этом пользователю не требуется вторая телефонная линия или прерывание работы в Интернет, 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.

Телефон-Компьютер. Уже давно любители бороздить всемирную сеть сталкиваются с проблемой занятости телефонных линий во время сеанса Dial-up. IP-телефония позволяет очень элегантно решить эту проблему. Единственное, что должен сделать абонент - это заказать на своей АТС переадресацию по сигналу "занято" на телефонный номер сервера IP-телефонии. При звонке на номер абонента во время Интернет-сессии вызов переадресуется на сервер IP-телефонии, который преобразовывает его в IP-пакеты и отправляет на компьютер абонента. На компьютере абонента появляется иконка "Входящий звонок", кликнув на которую он может поговорить со звонящим.

Глобальный роуминг. IP-телефония позволяет операторам связи очень просто и с минимальными затратами организовать роуминг услуг связи. Это особенно актуально для операторов мобильной связи - решение, построенное на технологиях IP-телефонии, на порядок дешевле традиционного, и обладает гораздо большей гибкостью.

Преимущества IP-телефонии. Провайдерам Интернет и операторам телефонной связи введение IP-телефонии в спектр услуг открывает совершенно новые рынки сбыта, новых клиентов и возможности развития.

Качество связи можно оценить, используя следующие основные характеристики:

· уровень искажения голоса;

· частота "пропадания" голосовых пакетов;

· время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом).

Качество связи по всем перечисленным характеристикам значительно увеличилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи. Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных пакетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами настолько хорошо, что собеседники не догадываются, что соединение происходит по технологии IP-телефонии. Понятно, что задержки влияют на темп беседы.

Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии не превышают этот предел, так что разговор фактически не отличается от связи по обычной телефонной сети.