Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИИ IP-ТЕЛЕФОНИИ

1.1 История развития IP телефонии

1.2Обшие сведения об IP телефонии

1.2.1 Преимущества IP-телефонии.

1.2.2 Недостатки IP-телефонии

1.3 Стандарты и протоколы IP-телефонии

2. КОРПОРАТИВНАЯ ТЕЛЕФОНИЯ.

2.1Cisco Systems

2.2Программный продукт Internet-телефонии

3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ IP-ТЕЛЕФОНИИ

3.1 Информационное представление речевого сигнала

3.2 Передача факсов через IP

3.2.1Факс-сервер

4. АНАЛИЗ ПОДХОДА ОРГАНИЗАЦИИ СЕТИ IP-ТЕЛЕФОНИИ

4.1 Варианты построения сетей IP-телефонии

4.2Основные принципы построение сети H.323

4.3 Анализ задержки передачи речи по сети передачи данных IP

4.4 Выделенный канал

5. ОСНОВНЫЕ КОДЕКИ И АЛГОРИТМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В IP

5.1 Какой кодек лучше

5.3 Пропускная способность IP-канала

6. ИНФАРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6.1.Общие положения и определения

6.2Атаки на операторов связи

6.3 Типы угроз в сетях IP-телефонии

7. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОТОКОЛОВ IP-ТЕЛЕФОНИИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТИ

7.1 Обеспечение безопасности в системах на базе стандарта H.323

7.2 Механизмы безопасности в проекте TIPHON

7.3 Обеспечение безопасности на базе протокола OSP

7.4 Вопросы безопасности в протоколах SIP и MGCP

8. АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

8.1 Расчет капитальных затрат

8.2 Расчет эксплуатационных расходов

8.3 Расчет среднегодового дохода

9. Безопасность жизнедеятельности

9.1 Задачи в области БЖД

Заключение

Введение

В последние годы бурный рост числа систем передачи данных привел к тому, что многие привычные потребительские услуги предоставляются теперь по-новому: электронная почта заменила традиционную бумажную, электронная коммерция позволяет заказывать и оплачивать товары, не выходя из дому, и т.д. Одно из компьютерных приложений - IP-телефония - уже начинает составлять конкуренцию традиционным операторам телефонной связи. Компьютерная телефония - новая отрасль, возникшая в середине 80-х на стыке компьютерных и телефонных технологий. Это - открытая технология на базе плат расширения для персонального компьютера, позволяющая строить как очень крупные, так и совсем небольшие системы. Основные области применения компьютерной телефонии таковы:

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-тепефония: выход через internet в телефонные сети с общим доступом, передача факсимильных сообщений через internet.

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 (Computer Telephone Integration, CTI), в рамках которой концепции 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.

Новая технологий пришла и в нашу страну. Российские компании начинают интересоваться IP-телефонией. В России создана ассоциация независимых провайдеров ITSP, организатором которой является фирма "ИнкомТел". В ассоциацию входят российские и зарубежные провайдеры, а также компании из более чем семидесяти городов России, планирующие заняться предоставлением услуг IP-телефонии. В России системы компьютерной телефонии уже используются в таких организациях, как городские телефонные станции (оповещение должников, звонки по карточкам), банки, авиа- и туристические компании (информационные системы сообщают о состоянии счета и новых услугах), офисы (электронный секретарь, голосовая почта), опасные производство, службы охраны, УВД, медицинские и военные учреждения ("черный ящик", экстренное оповещение), пейджинговые и сотовые компании (голосовая почта, оповещение должников), операторы телефонных услуг (CallBack), поставщики телефонных станций (конвертация цифровых протоколов), infernet-провайдеры. Даже этот отнюдь не претендующий, но полноту список свидетельствует о том, что на российском рынке появилась еще одна новая технология, обещающая занять заметное место в жизни многих организаций и фирм.

1. Основные характеристики технологии IP-телефонии

1.1 История развития IP телефонии

По мнению некоторых, концепция передачи голоса по сети с помощью профессионального компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США). В 1993 году Чарли Клейн выпустил в свет Maven, первую программу для перестройки голоса с помощью РС. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac), разработанная в Корнельском Университете.

Апрель 1994 года. Во время полёта челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно попробовали передать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на Мае, соединённый с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео, как для Мае, так и для РС.

Февраль 1995 года. Израильская компания Vocal Tec предложила первую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев мультимедийных компьютеров, работающих под Windows. Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии! Vocal Tec надеялась использовать очень популярные каналы Internet Relay Chat (IRC) в качестве двустороннего средства общения между людьми, имеющими сходные интересы. Но компании не удалось связаться с Eras Free Network (Feet), курирующей IRC, и проинформировали о потенциально возможном увеличении графика, поэтому доступ к общественным каналам для Internet Phone был закрыт. Через несколько недель компания Vocal Tec уладила свои разногласия с EFNet. За это время была создана частная сеть серверов Internet Phone, и уже тысячи людей загрузили программу с домашней страницы Vocal Tec и начали общаться. Собственно, этим они занимаются до настоящего времени.

В том же 1995 г. Другие компании очень быстро оценили перспективы, которые открывали возможность разговаривать, находясь в разных полушарьях и не платя при этом за международные звонки!!! На рынок обрушилась гора продукции, предназначенной для телефонии через Сеть.

В сентябре того же года в розничной продаже появилась первая из таких программ- DigiPhone, разработанная небольшой компанией в Далласе (штате Техас), которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь. А нам, абонентам, какая собственно разница, каким именно способом передается речь. Было бы слышно Крыжо из Нью-Йорка.

Вскоре нашлись энтузиасты, которые с помощью программ подобного типа стали организовывать марафоны. Целью было научить работать через Интернет обычный телефонный аппарат типа «сеанс разговора», во время которых люди всей страны могли подключаться и говорить часами.

В марте 1996 г. произошло еще одно памятное событие. Тогда было объявлено о совместном проекте под названием «Internet Telephone Gate» двух компаний: уже известно нам Vocal Tec и крупнейшего производителя для компьютерной телефонный Dialogic, для чего между Сетью и телефоном устанавливается специализированный шлюз. Последний получил название (Vocal Tec Telephone Gateway) и представлял собой специализированную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic. Многоканальные голосовые платы позволяют, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через сеть, а во-вторых, убрали проблему адреса, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в IP-адрес и обратно. Для разговора одного пользователя в том продукте достаточно будет ширины полосы канала порядка 11 кбит/с. Вот так возможность высокого уплотнения канала и малая стоимость связи создали предпосылки для коренных изменений телекоммуникационного мира. Сегодня многое ясно, что ИТ - лишь шаг на пути к глобальной мультимедиа-связи.

Ёще через год стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов, находившихся в совершенно разных местах планеты. Вот так в течение всего каких-то двух лет стал на ноги альтернативный способ телефонной связи.

Изделия для современной IP-телефонии предоставляют множество функциональных возможностей и позволяют решить множество проблем качества передачи речи, что обеспечивает рост коммерчески привлекательных и высококачественных услуг. На западе, в Европейских странах, а также в США технология начала интенсивно использоваться порядка 7 лет назад, в России же последние несколько лет.

1.2Обшие сведения об IP телефонии

IP-телефония - технология, позволяющая использовать Интернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.

Интернет-телефония - частный случай IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются каналы сети Интернета.

При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.

Существуют два базовых типа телефонных запросов Интернет-телефонии:

1. С компьютера на компьютер

2. С компьютера на телефон

Созданы мультисервисные решения для Операторов связи. При этом возможны схемы организации связи:

1.Телефон - АТС - шлюз IP-телефонии - IP-сеть - шлюз IP-телефонии - АТС - телефон

2.Телефон / Микрофон-наушники - PC - IP-сеть - шлюз IP-телефонии - АТС - телефон

3.Телефон / Микрофон-наушники - PC - IP-сеть - PC - Телефон / Микрофон-наушники

4. (АТС-телефон) PC/ GW VOIP Н323 -Local IP-сеть- PSS - IP-сеть -PSS- Local IP-сеть - PC/ GW VOIP Н323 - - (АТС-телефон)

5.Телефон - АТС- шлюз IP-телефонии - IP-сеть - шлюз IP-телефонии ITSP-провайдера - АТС - телефон

6.Телефон-АТС-шлюз IP-телефонии ITSP-провайдера - IP-сеть - шлюз IP-телефонии ITSP-провайдера -АТС-телефон

7.GW Н323 -Local IP-сеть - PSS ITSP1 - IP-сеть - PSS ITSP2 - шлюз IP-телефонии ITSP2 -АТС-телефон

В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подключение.

При запросе же по Интернет, сжатые пакеты данных поступают в Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршрутам. Для адресата, пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала.

Интернет-телефония частный случай IP-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Интернет. В чистом виде IP-телефония, в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые каналы.

Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса.

Интернет-телефония частично основывается на существующей сети закреплённых телефонных линий. Но главное, она использует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует ёмкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.

Комплексные решения IP-телефонии позволяют построить современную телефонную сеть компании, охватывающую от нескольких десятков пользователей в сети малого предприятия или удаленного офиса корпорации до нескольких сотен тысяч абонентов в распределенной сети крупной корпорации. Направление, связанное с системами пакетной телефонии и видеоприложениями на базе сетей IP, является одним из самых активно развивающихся в современной телекоммуникационной индустрии. Это приводит к постоянному появлению новых приложений, новых функциональных возможностей, требующих гибко адаптировать сетевую инфраструктуру под изменяющиеся потребности без кардинальной перестройки сети, что возможно благодаря архитектурному подходу SONA.

SONA (Service Oriented Network Architecture) - это сервис-орентированная архитектура, основанная на системном подходе к созданию интеллектуальной информационной сети. Такая инфраструктура обладает способностями к самоорганизации, самозащите и автоподстройке к трафику приложений, а также к перераспределению системных ресурсов с целью максимизации эффективности работы сотрудников и предотвращения простоев.

Законодателем мод в этой отрасли промышленности является американская корпорация Dialogic. Именно она первой начала выпускать гибкое модульное оборудование на базе стандартов, значительно потеснившие с рынка крупные закрытые системы существовавшие с начало 70-х годов. Открытость стандартов, лежащих в основе технологии, позволяет легко надстраивать системы - купив для начало минимальную конфигурацию, организация может в дальнейшем приобретать необходимые плоты и расширять возможности программного обеспечения. Все это обусловило лавинообразное развитие новой отрасли во всем мире.

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).

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 Интернет с абонентами телефонных сетей.

Существует две основные группы потребителей услуг IP-телефонии. К первой группе относятся корпоративные абоненты и частные лица, часто пользующиеся услугами междугородней и международной связи. Это обусловлено большой разницей в стоимости трафика междугородней и международной связи при использовании традиционных телефонных сетей (ТфОП) и при использовании IP-сетей (Internet).

Ко второй группе потребителей относятся организации у которых существует необходимость соединить (объединить) свои филиалы в единую корпоративную телефонную сеть. В результате организация получает одну большую распределенную УАТС с единым номерным планом. При этом, и для телефонной связи и для Интернет-услуг используется один общий транспорт -

Операторы телефонных сетей не могут приветствовать появление IP-телефонии, так как передача речи по Интернет неизбежно вынудит их снижать тарифы на междугородние и международные разговоры, (что приведет к прямому сокращению их доходов), или осваивать новый (в чем-то рискованный) вид бизнеса. Некоторые американские операторы, например, пытались добиться запрета IP-телефонии через Федеральную комиссию связи, однако получили отказ. Складывающаяся ситуация вынуждает их готовится к конкуренции со стороны ITSP и активно изучать IP-телефонию, хотя применять эту технологию в настоящий момент они пока не планируют.

Извлечь прибыль за счет предоставления услуг доступа к шлюзам сейчас могут многие, в том числе российские провайдеры Интернет, которые уже готовы к предоставлению услуг IP-телефонии. К 2003 году около 36% телефонного трафика будет передаваться через сеть Интернет. Пока доходам операторов телефонных сетей ничто не угрожает, так как основная доля оборудования и программного обеспечения IP-телефонии приходится на квартирный сектор. Однако эксперты консалтинговой компании Pulver прогнозируют, что к 1999 году корпоративный рынок захватит большую часть рынка IP-телефонии. На диаграмме показаны темпы распределения рынка IP-телефонии между сегментами потребительского рынка.

В 1996 году производителями оборудования и поставщиками услуг IP-телефонии (среди которых такие компании, как Cisco, Dialogic, Microsoft, Nortel, VocalTec) был создан Форум VoIP (Voice over IP), в задачи которого входит разработка индустриальных стандартов.

1.2.1 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.

Корпоративным клиентам - многократное снижение затрат на междугородние (международные) переговоры, организация виртуальных частных сетей между удаленными филиалами, звонок из Интернета на корпоративном Web-сайте.

Интернет-магазинам и каталогам - Web-телефон.

Частным пользователям - многократное снижение затрат на междугородние (международные) переговоры, все услуги связи от одного оператора, роуминг по городам России и Мира, звонок с компьютера, звонок с Web-сайта.

1. Отсутствие необходимости устанавливать телефонную станцию и специальный телефонный кросс.

2. Экономия на кабельной структуре составляет до 50%, так как до абонента достаточно проложить одну витую пару, по которой будут передаваться и голос и данные.

3. Сокращение эксплуатационных издержек можно достичь за счет единой точки администрирования системы.

4. Легкость в управлении обеспечивает графическая среда Cisco SDM

5. Экономия каналов связи, полос пропускания за счет использования механизмов сжатия голосового трафика, меньшая стоимость IP-трафика по сравнению с голосовым.

6. Легкость масштабирования, наращивания телефонных емкостей.

7. Распределенная обработка вызовов, и низкобюджетный городской транзит.

8. Экономия средств за счет установки телефонов третьих производителей, совместимых с CCME (протоколы H.323 и SCCP).

Для Интернет-провайдеров услуга Интернет-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.

Тем не менее, оказывается, что, к сожалению, IP-телефония, не приводит к многократной экономии средств оператора, вкладываемых в передачу голосового трафика на дальние расстояния, как это на первый взгляд может показаться при анализе деятельности сегодняшних компаний, предоставляющих эти услуги. И камнем преткновения здесь является все то же качество передачи речи. 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 Интернета нужны выделенные магистральные каналы (хотя и уплотненные с помощью технологии IP-телефонии) во все требуемых 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

Данный стенд (рис.1.2.1) демонстрирует исключительную простоту, высокую технологичность и надежность, а также доступность беспроводной IP-телефонии для абонентов. При этом очень важно то, что данная схема включения оборудования - это давно уже не лабораторный опыт, а реальная схема.



Рис.1.2.1.Доступность IP-телефонии.

Услуга беспроводной IP-телефонии пользуется большим спросом (в основном у корпоративных абонентов) благодаря действию нижеследующих факторов.

Высокое качество связи обеспечивается:

1) использованием современных телефонных серверов, которые обладают улучшенной кодировкой голоса и функцией восстановления потерянных пакетов;

2) совершенствованием беспроводных сетей передачи данных, в первую очередь это - использование радиооборудования, которое обеспечивает качество передачи речевого сигнала;

3) быстрым технологическим развитием самой сети Интернет, в частности, внедрением протоколов передачи данных, которые позволяют резервировать полосу пропускания.

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.

Кроме этого, задержки уменьшаются благодаря следующим трем факторам:

1. Во-первых, совершенствуются телефонные серверы. (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы).

2. Во-вторых, развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки).

3. В-третьих, развивается сама сеть Интернет - современный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени. The Internet Engineering Task Force (IETF) вместе с операторами сетей Интернет предлагают новые технологии, такие, как Reservation Protocol (RSVP), которые позволяют резервировать полосу пропускания. Хотя на обновление роутеров по всему миру и на организационные мероприятия (например, решить вопрос, как в денежном выражении оценить сервис более высокого качества) потребуется некоторое время, мир Интернета, вне зависимости от вышесказанного, двигается очень быстро и в правильном направлении.

Сокращение расходов:

1) единоразовые расходы абонента на подключение услуги беспроводной IP-телефонии значительно меньше, чем при прокладке волоконно-оптической линии связи;

2) ежемесячные расходы могут быть сокращены на 40-80 процентов за счет уменьшения стоимости междугородних и международных переговоров по сравнению со стоимостью услуг операторов традиционной телефонии;

3) существенную экономию можно получить, если вместо традиционной цифровой телефонной станции использовать программное обеспечение, например, Cisco CallManager Express.

Доступность услуги:

1) услуга беспроводной IP-телефонии, так же как и выход в Интернет, доступна везде, где есть электрическое питание для оборудования; для организации этой услуги не требуется прокладка кабелей связи до городской АТС;

2) в большинстве крупных городов России уже существует необходимая сетевая инфраструктура для организации IP-телефонии в виде беспроводных сетей передачи данных.

Короткий срок подключения:

1) установка оборудования у абонента осуществляется в рекордно короткий срок - за 1 день;

2) срок между заключением договора и началом действия услуги для абонента - 14 дней.

Простота установки оборудования:

1) радиооборудование, применяемое для подключения, соответствует современным экологическим требованиям, оно компактно, имеет малый вес, низкое энергопотребление, безопасно для здоровья человека;

2) монтаж оборудования у абонента исключительно прост, его можно сравнить с установкой телевизионной антенны.

Мультисервисность:

? возможно комплексное решение основных проблем связи в офисе (в сети офисов) предприятия на основе Интернет-технологий. Использование IP-телефонии может означать не просто объединение АТС и ЛВС, а новый уровень организации связи для предприятия, позволяющий интегрировать ЛВС, корпоративную телефонную систему, информационные серверы предприятия в единую информационную среду, обеспечивающую современный, наиболее эффективный уровень управления предприятием.

1.2.2 Недостатки IP телефонии

У IP-телефонии есть три существенных недостатка: возникающие задержки, наложение речи и эхо. Несмотря на то, что эти три проблемы существовали всегда в ТфОП, но применительно к передаче голоса по каналам СПД значительно усугубились. Дело в том, что задержка вызывает два нежелательных явления - эхо и наложение речи.

При передаче речи по IP-сети возникают намного большие задержки, чем в ТфОП, которые изменяются случайным образом. Задержка (или время запаздывания) определяется как промежуток времени, затрачиваемый на то, чтобы речевой сигнал прошел расстояние от говорящего до слушающего. Существенное влияние на возникающие задержки оказывают следующие факторы:

Влияние сети. Ключевым моментом в определении данной задержки является неустойчивое и плохо предсказуемо время прохождения пакета через сеть. Если загрузка сети относительно велика, пакеты могут довольно долго ожидать обслуживания в очередях. Чем больше маршрутизаторов, коммутаторов и линий в маршруте, по которому проходит пакет, тем больше время его запаздывания, и тем больше вариация этого времени, т.е. джиттер.

Влияние операционной системы. Большинство операционных систем не может контролировать распределение времени центрального процессора между разными процессами с точностью, превышающей несколько десятков миллисекунд, и не может обрабатывать за такое же время более одного прерывания от внешних устройств (задержка в продвижении данных между сетевым интерфейсом и внешним устройством составляет величину такого же порядка, или даже больше).

Влияние джиттер-буфера. Задержка прохождения пакетов по сети может быть представлена как сумма постоянной составляющей (время распространения плюс средняя длительность задержки в очередях) и переменной величины, являющейся результатом джиттера. Для того, чтобы компенсировать влияние джиттера, в терминалах используется джиттер-буфер. Этот буфер хранит в памяти прибывшие пакеты в течение времени, определяемого его емкостью (длиной). Пакеты, прибывающие слишком поздно, когда буфер заполнен, отбрасываются. Интервалы между пакетами восстанавливаются на основе значений временных меток RTP-пакетов. В функции джиттер-буфера обычно входит и восстановление исходной очередности следования пакетов, если при транспортировке по сети они оказались <перепутаны>.

Влияние кодека и количества передаваемых в пакете кадров. Большинство современных эффективных алгоритмов кодирования/декодирования речи ориентировано на передачу информации кадрами, а не последовательностью кодов отдельных отсчетов. Поэтому в течение времени, определяемого длиной кадра кодека, должна накапливаться определенной длины последовательность цифровых представлений отсчетов. Кроме того, некоторым кодекам необходим предварительный анализ большего количества речевой информации, чем должно содержаться в кадре. Это неизбежное время накопления и предварительного анализа входит в общий бюджет длительности задержки пакета. На первый взгляд, можно было бы заключить, что чем меньше длина кадра, тем меньше должна быть задержка. Однако, из-за значительного объема служебной информации, передаваемой в RTP/UDP/IP-пакетах, передача маленьких порций данных очень неэффективна, так что при применении кодеков с малой длиной кадра приходится упаковывать несколько кадров в один пакет [1].

Следующая проблема - эхо. Под эхом понимается физический процесс отражения звуковых сигналов, поступающих на дифсистему, осуществляющую согласование 4-проводного и 2-проводного каналов. Отраженные таким образом сигналы поступают обратно к говорящему абоненту и ухудшают разборчивость принимаемой речи. Эхо становится существенной проблемой, если задержка распространения звукового сигнала от источника к приемнику и обратно становится большей 50 мс. В сетях с пакетной коммутацией такая задержка почти всегда выше 50 мс, и в связи с этим должен быть предусмотрен механизм устранения эха [5]. Эхо может иметь электрическую и акустическую природу.

Отражения в дифсистеме являются неотъемлемым свойством ТфОП. Поэтому они проявляются при взаимодействии ТфОП и IP-сетей. С целью экономии кабеля в ТфОП для подключения абонентских терминалов с давних пор используются двухпроводные линии, по которым речевые сигналы передаются в обоих направлениях. Более того, во многих телефонных сетях передача сигналов обоих направлений по двум проводам используется и в соединительных линиях между электромеханическими АТС [6] (хотя теперь для организации связи между АТС всё чаще используется раздельная передача сигналов разных направлений, т.е. четырехпроводная схема их передачи). Для разделения сигналов разных направлений в терминалах абонентов и на АТС применяются простые мостовые схемы, называемые дифсистемами. Работа этих мостовых схем основывается на согласовании импедансов в плечах моста, одним из плеч которого является двухпроводная абонентская линия. Так как абонентские линии могут очень сильно различаться по своим параметрам (длине, диаметру жил кабеля и т.п.), то достичь точного согласования (тем более, во всей полосе передаваемых частот) невозможно. Это приводит к тому, что сигналы прямого и обратного направления в большинстве случаев не разделяются полностью, и в дифсистеме возникает частичное отражение сигналов.

Если задержка распространения сигнала в сети невелика (что обычно и бывает в местных сетях), такой отраженный сигнал попросту незаметен и не вызывает неприятных ощущений. Если задержка достигает величины 15-20мс, возникает эффект <огромного пустого помещения>. При дальнейшем увеличении задержки субъективная оценка качества разговора резко ухудшается, вплоть до полной невозможности продолжать беседу.

В рамках ТфОП проблема такого эха известна с тех пор, когда телефонная сеть стала настолько протяженной, что задержки распространения сигналов перестали быть неощутимыми. Были разработаны и методы борьбы с этим феноменом - от минимизации задержек путем соответствующего планирования сети до применения эхозаградителей и эхокомпенсаторов.

Эхозаградители появились в начале 70-х годов. Принцип их работы прост и состоит в отключении канала передачи, когда в канале приема присутствует речевой сигнал.

Эхокомпенсатор - это более сложное устройство, которое моделирует эхосигнал для последующего его вычитания из принимаемого сигнала. Эхо моделируется как взвешенная сумма задержанных копий входного сигнала. Оценка импульсной характеристики происходит в тот момент, когда говорит только удаленный корреспондент, для чего используется детектор одновременной речевой активности. После вычитания синтезированной копии эхосигнала из сигнала обратного направления полученный сигнал подвергается нелинейной обработке для увеличения степени подавления эха (подавление очень слабых сигналов). Алгоритмы эхокомпенсации реализуются обычно на базе тех же цифровых сигнальных процессоров, что и речевые кодеки, и обеспечивают подавление эхосигналов длительностью до 32-64 мс. На сегодняшний день эхокомпенсаторы являются неотъемлемой частью голосовых шлюзов IP-телефонии.

Акустическое эхо возникает при использовании терминалов громкоговорящей связи, независимо оттого, какая технология используется в них для передачи информации. Акустическое эхо может обладать значительной длительностью, а особенно неприятным бывает изменение его характеристик при изменении, взаимного расположения терминала и говорящего [1].

И последняя проблема влияющая на качество сигнала в IP-телефонных сетях - наложение речи. По сути это процесс, при котором речь одного говорящего прослушивается в телефоне другого в тот момент, когда он ведет активный разговор. Согласно рекомендации ITU-T G.114 данная проблема становится существенной, если односторонняя задержка становится большей 150 миллисекунд. Задержка в сети является величиной, состоящей из следующих компонентов:

Задержка накопления. Эта задержка вызвана необходимостью подготовки кадра из последовательности речевых отсчетов

Задержка формирования пакетов. Эта задержка вызвана процессом подготовки речевых пакетов (как информационных единиц протоколов).

Сетевая задержка. Эта задержка возникает при передаче пакетов по сети и зависит от используемых в сети каналов и протоколов передачи, а также приемных буферов для удаления джиттера.

По определению, джиттер - это величина, равная разнице во времени между поступлениями пакетов в приемный буфер, которая возникает вследствие передачи пакетов по сети. Чтобы воспроизведение речи было непрерывным, необходимо предусмотреть меры по удалению джиттера. Эта процедура заключается в объединении пакетов и удержании их некоторое время в буфере, чтобы позволить самым "медленным" пакетам успеть прибыть и занять соответствующее место в последовательности. Естественно, это приводит к дополнительной задержке. Таким образом, две противоречивые цели уменьшения задержки и удаления джиттера привели к созданию различных схем оптимизации размера приемного буфера. Эта оптимизация имеет цель уменьшения размера приемного буфера и вносимой задержки, а также предотвращает приемный буфер от переполнения. Возможны два подхода к оптимизации размера приемного буфера.

Первый подход состоит в наблюдении изменения уровня (порядкового номера) пакета в приемном буфере за некоторый период времени и постепенно приводить размер буфера в соответствие с рассчетным джиттером. Этот подход более всего пригоден для сетей, которые обеспечивают последовательное изменение джиттера во времени.

Второй подход состоит в том, чтобы подсчитать число пакетов прибывших с опозданием и определить отношение таких пакетов к числу успешно обработанных пакетов. Этот коэффициент затем используется, чтобы отрегулировать приемный буфер. Это подход лучше всего использовать в сетях для которых характерны большие изменения интервалов между прибываемыми пакетами, например, в сетях IP.

Для того, чтобы обеспечить гарантированное качество речевой связи, сеть должна быть конфигурируема и управляема таким образом, чтобы обеспечивать минимальную задержку и джиттер [5].

В рекомендации G.114 определены требования к качеству передачи речи. Оно считается хорошим, если сквозная задержка при передаче сигнала в одну сторону не превышает 150 мс . Современное оборудование IP-телефонии при включении <спина к спине> (два устройства - шлюза - соединяются напрямую) вносит задержку порядка 60-70 мс. Таким образом, остается еще около 90 мс на сетевую задержку при передаче IP-пакета от отправителя к пункту назначения, что говорит о возможности обеспечить при современном

1.3 Стандарты и протоколы в IP

Осложняет развитие Internet-телефонии и отсутствие стандартов на передачу голоса. Для использования какой-либо программы, позволяющей говорить посредством Internet, каждый из участников такого разговора должен обладать одинаковой программой (или, в крайнем случае, разными версиями одной и той же программы от одного производителя). Так, например, пользователь программы VocalTec Internet Phone не может позвонить пользователю программы FreeTel и наоборот. Эта проблема возникла потому, что самые первые программы для Internet-телефонии использовали частные протоколы, чтобы связаться друг с другом.

Сейчас ситуация изменяется. Первыми, кто заговорил о необходимости разработки стандартов были фирмы Intel и Microsoft. В настоящее время для использования технологии передачи голоса все больше склоняются к стандартам, основанным на рекомендации H.323 Международного Объединения по Передаче данных (International Telecommunications Union) Существующие стандарты:- H.323 -- основополагающий стандарт, где описывается, каким образом чувствительный к задержке трафик, в частности голос и видео, получает приоритет в локальных и глобальных сетях. Он состоит из ряда рекомендаций по смежным техническим вопросам, таким, как качество речи, контроль вызовов и спецификации привратников (Привратники -- это приложения, чья функция состоит в преобразовании IP-адресов, контроле доступа и управлении пропускной способностью для других компонентов H.323, включая шлюзы и конечные точки.)

Преимущества:

- Возможность существенного снижения затрат на междугородние и международные телефонные переговоры.

- Возможность передачи голосового трафика от головных офисов в филиалы в единой информационной IP магистрали.

H.323 - основополагающий стандарт, принятый ITU-T, где описывается, каким образом чувствительный к задержке трафик, в частности голос и видео, получает приоритет в локальных и глобальных сетях. Он состоит из ряда рекомендаций (стека протоколов) по смежным техническим вопросам, таким, как качество речи, стандарты кодирования звуковой и видеоинформации и пр. Протокол SIP (Session Initiation Protocol) принят в марте 2000 года организацией IETF в качестве стандарта RFC 2543. SIP в большей степени соответствует идеологии TCP/IP, чем стек протоколов H.323. О поддержке этого протокола заявили такие производители как 3Com, Cisco, Ericsson, Siemens и др. Однозначность стандарта SIP позволяет с уверенностью говорить о совместимости IP-шлюзов разных производителей.

При передаче в режиме реального времени до 30% пакетов могут быть утеряны или получены с опозданием (что в режиме реального времени одно и то же). Хорошее приложение IP-телефонии должно возместить нехватку пакетов, восстановив потерянные данные. Сам алгоритм кодирования речи также оказывает влияние на восстановление данных.

2 КОРПОРАТИВНАЯ ТЕЛЕФОНИЯ.

В корпоративном секторе IP-телефония пока что не так широко распространена, как на рынке операторских решений. Собственно, применительно к корпоративному рынку IP-телефонию можно условно разделить на магистральную и локальную. Каждое из этих направлений имеет свои недостатки. В так называемой LAN-телефонии главным сдерживающим фактором были прежде всего конечные устройства. Понятно, что на том этапе развития IP-телефонии, когда единственным вариантом клиентского устройства был мультимедийный ПК, всерьез воспринимать это решение как корпоративное никто не мог. Первые же IP-телефоны (они же Ethernet-телефоны) отпугивали своей ценой, а также необходимостью организации питания по отдельной линии. По сути дела пользователю предлагалось поставить на стол рядом с одним компьютером второй, причем стоящий ненамного дешевле. Необходимость внешнего питания также нарушала один из основных принципов, который гласил, что даже если во всем здании вследствие чрезвычайной ситуации пропадет электропитание, телефония должна функционировать, хотя бы какое-то время (пока ИБП поддерживает УАТС). Главным достижением предыдущего года можно считать то, что темпы сближения IP-телефонов с "нормальными" по всем параметрам заметно ускорились.

Снижение цен обеспечило, как и следовало ожидать, более массовое производство, причем, наверное, не столько собственно объемы производства, сколько массовость предложения. Крупные поставщики решений для корпоративной (и не только, конечно) телефонии стали более активно продвигать свои IP-телефоны, что не могло не привести к снижению цен.

имптоматично также, что за производство IP-телефонов стали браться азиатские производители: явный признак того, что в скором времени IP- телефон станет товаром если не такого же массового спроса, как и телефон обычный, то, по крайней мере, соизмеримого. Пока что цена конечного устройства остается достаточно высокой - не менее 150 долларов. Но если принять во внимание, что одним из главных маркетинговых двигателей
"локальной" IP-телефонии является поддержка множества всевозможных сервисов (включая компьютерную телефонию), в пересчете не на "голый" порт, а на сервис, сегодняшний уровень цен представляется достаточно адекватным.

На корпоративном рынке интерес к IP-телефонии возрастает также благодаря тому, что сетевое оборудование приобрело некоторые черты УАТС - в первую очередь это касается проблемы питания IP-телефонов, работающих в полностью сетевом (т. е. без привычных УАТС, даже поддерживающих IP) окружении. Пионером в этом направлении выступает, естественно, компания Cisco Systems. Она весьма оперативно модернизировала свое сетевое оборудование, чтобы оно могло обеспечивать питание абонентских устройств.

Для этого компанией выпускаются, во-первых, специальные интерфейсные модули, способные подавать питание по витой паре, а во-вторых, устанавливаемые в слот расширения, а также внешние блоки питания постоянного тока. Стоит отметить, что "электрические" интерфейсные модули могут работать и с обычным сетевым оборудованием, поскольку у них имеется функция автоматического определения типа подключенного к порту устройства - питание подается только после того, как оконечное устройство его "попросило".

Правда, несмотря на то, что основные два препятствия на пути внедрения IP-телефонии "от и до" в корпоративном окружении успешно преодолеваются, все же один сдерживающий фактор по-прежнему остается - заказчик (а это, очевидно, крупный заказчик) должен либо иметь новые "неосвоенные территории", либо быть готов радикально модернизировать свою телекоммуникационную инфраструктуру. Повлиять на это обстоятельство производители не в состоянии, поскольку объективные достоинства их решений в данном случае не столь важны. Тем не менее, в нашей стране решения на базе IP-телефонии начинают проникать и в корпоративные сети. В целом же есть основания предполагать, что в уже имеющихся корпоративных сетях законченные решения IP-телефонии будут внедряться сначала на периферии, а потом уже постепенно проникать все ближе к ядру сети.

2.1 Cisco Systems

Компания Cisco Systems является абсолютным лидером на рынке маршрутизаторов (занимает около 70% рынка; на втором месте Juniper c 21%). Cisco предлагает модели от простейших маршрутизаторов для малого офиса (серия 800) до мультигигабитных устройств, размещаемых в ядре Интернета (серия 12000).

Кроме маршрутизаторов Cisco известна коммутаторами ЛВС марки Catalyst, межсетевыми экранами марки PIX, продуктами для IP-телефонии, продуктами марки Aironet для организации беспроводных сетей и др. С учетом всей номенклатуры выпускаемой продукции Cisco Systems является лидером мирового рынка оборудования связи (14%; на втором месте Siemens с 11,7%).

Все модели, кроме серии 800, обладают той или иной степенью модульности, то есть, позволяют устанавливать сменные интерфейсные модули и специализированные вычислительные модули (для шифрования или обработки голоса). Соответственно, цена устройства сильно зависит от комплектации. Широко распространены также устройства серий 2500 и 4000, но в настоящее время они сняты с производства (за исключением моделей 2509 и 2511). На смену 2500 пришли маршрутизаторы серий 1700 и 2600, а на смену 4000 - 3600.

Cisco Unified CallManager Express представляет собой идеальное решение для построения телефонной сети компаний небольшого и среднего размера, использующих не более 240 телефонов.

CallManager Express - это интегрированное решение для обработки и управления телефонными соединениями в системе Cisco IP-телефонии. CallManager Express представляет собой функциональность программного обеспечения маршрутизатора и имеет все функции, необходимые для организации сети IP-телефонии. Его преимущество состоит в том, что функции УАТС реализуются в самом маршрутизаторе и их можно настраивать при помощи стандартного web-браузера с использованием графического интерфейса пользователя.

Система IP-телефонии работает на сетевой инфраструктуре, используемой и для передачи данных. Это позволяет сократить затраты на подключение новых абонентов телефонной системы. Таким образом, маршрутизатор становится основной УАТС в компании. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает подключение корпоративной сети к телефонной сети общего пользования, например через интерфейсы BRI (Basic Rate Interfaces) или PRI (Primary Rate Interfaces). В качестве опции маршрутизатор может выполнять также функции системы голосовой почты; эта возможность реализуется путем установки дополнительного модуля в маршрутизатор.

CISCO Unified CallManager Express реализует все функции традиционных АТС, такие как:

1. Поддержка до 8 линий на 1 аппарат.

2. Консоль оператора c отображением состояния линий абонентов и городских транков.

3. Перевод звонка, как «слепой» так и с «консультацией».

4. Переадресация звонка по «занято», «не отвечает».

5. Перехват вызова.

6. Удержание вызова.

7. Множественный вызов.

8. Конференция (до 8 участников).

9. Режим «Не беспокоить» и вызов без звуковой индикации.

10. Определитель номера.

11. Переадресация вызова в голосовую почту.

12. Обратный отзвон.

13. Повтор вызова.

14. Автодозвон.

15. Ожидание вызова.

16. Быстрый набор номера.

17. Запреты вызова.

18. PIN-коды.

19. Ночной режим звонков.

20. Хант-группы.

21. Интерком.

22. Пейджинг.

23. Учет вызовов (при использовании syslog или radius-сервера).

24. Музыка-на-удержании.

25. Интерактивный телефонный справочник.

Из функций, уникальных для решения IP-телефонии CallManager можно выделить:

1. Видеовызовы с помощью CISCO VT Advantage.

2. Поддержка XML-приложений для телефонии.

3. Поддержка протоколов IP-телефонии SCCP, H.323 и SIP.

4. Функции безопасности, как поддержка аутентификации голосовых терминалов и шифрования голоса.

5. Парковочные слоты для звонков.

6. Встроенная в систему функция Auto Attendant (3 одновременных сессии).

7. Интеграция с Microsoft CRM и Microsoft Outlook.

Поддерживаются следующие типы соединительных городских и абонентских линий:

1. Аналоговые FXO.

2. Аналоговые FXS.

3. Аналоговые E&M.

4. Цифровые BRI.

5. Цифровые PRI (CAS и CSS).

6. IP-транки (по протоколам H.323 и SIP).

Решение IP-телефонии и передачи данных на платформах Cisco ISR 2800 и 3800 предоставит единую точку вхождения и контроля трафика, легкость в перемещении телефонных абонентов, быструю установку дополнительных терминалов, обеспечит безопасность и разграничение доступа к сетевым сервисам.

Пример реализации типового решения.

В качестве примера можно привести малую торговую компанию, которая приняла решение перевести все свои коммуникации на IP-протокол. Основой решения является маршрутизатор Cisco 2811, который включает в себя функцию IP-телефонной станции, шлюза в другие телефонные сети, шлюза в Интернет, межсетевого экрана (брандмауэра). В качестве абонентских устройств используются IP-телефоны Cisco 7906, 7961 и аналоговых преобразователей CISCO ATA 186 и 188.

Коммутаторы Cisco Catalyst Express 500 подключают компьютеры пользователей, IP-телефоны, аналоговые адаптеры ATA в сеть и предоставляют им питание с помощью технологии Power-over-Ethernet.

Маршрутизатор Cisco 2811 обеспечит подключение до 36 IP -телефонов и неограниченное по лицензиям подключение аналоговых адаптеров Cisco ATA (протокол H.323). К маршрутизатору Cisco 2811 могут подключаться как аналоговые, так и цифровые линии оператора связи или офисной АТС. Для экономии средств на междугородних и международных звонках маршрутизатор Cisco 2811 можно подключить к альтернативным операторам связи по SIP или H .323 протоколам.

Маршрутизатор Cisco 2811 обеспечит выход в Интернет пользователям локальной сети, защиту от атак и вторжений, при необходимости функционал VPN Мониторинг состояния, статистику соединений обеспечивает сервер syslog и radius.

В дальнейшем, при росте бизнеса и при открытии филиалов компания реализует принцип единой, географически распределенной, телефонной сети и универсальную обработку вызовов. Единый номерной план в компании повышает оперативность в решении рабочих вопросов, а система голосовой почты не оставляет пропущенным ни одного звонка.

Используя IP-сеть в качестве транспорта для передачи голоса между городами, компания оптимизирует свои платежи операторам связи не используя традиционных провайдеров.