Дипломная работа: Разработка корпоративной телефонной сети VoIP на основе программного обеспечения Asterisk

Содержание

Ведение………………………………………………………………………….3
1 Теоретический обзор подходов к построению КТС ……………………….4
1.1 Основные цели создания КТС………………………………………4
1.2 Сравнение подходов к созданию
КТС…………………………………...5
1.3 Компоненты и протоколы сетей IP-телефонии………………….8
1.4 Выбор протокола IP-телефонии…………………………………...31
1.5 Выбор программного обеспечения IP-телефонии……………….37
2 Качество обслуживания в сети передачи голоса…………………………….38
2.1 Категории и классы качества передачи речи………………………..38
2.2 Влияние оконечного оборудования и сети…………………………..41
2.3 Уровни сервиса………………………………………………………..42
2.4 Характеристики производительности сетевого соединения……….43
2.5 Методы обеспечения качества обслуживания………………………45
3 Выбор решений для ряда типовых задач……………………………………..53
3.1 Решения для телефонной сети филиала……………………………..53
3.2 Сопряжение VoIP-сети с телефонной сетью общего
пользования…..57
3.3 Сопряжение с корпоративной телефонной сетью СО РАН………...58
4 Экспериментальная часть……………………………………………………..60
4.1Техническое задание…………………………………………………..60
4.2 Тестирование оборудования………………………………………….60
5 Технико-экономическое обоснование дипломной
работы………………….....69
5.1 Обоснование целесообразности разработки темы работы………..69
5.2 Планирование комплекса работ по разработке темы………………70
5.3 Расчет затрат на тестовую работу……………………………………72
5.4 Годовые эксплуатационные издержки (ГЭИ)……………………….75
5.5 Оценка эффективности исследовательской работы……………......76
6 Безопасность жизнедеятельности…………………………………………….77
6.1Анализ условий труда сотрудников офиса…………………………..77
6.2Расчет систем фильтрации и кондиционирования воздуха………...78
6.3 Расчет эвакуации людей………………………………………………83
6.4 Выводы по разделу БЖД……………………………….....................86
Заключение………………………………………………………………………....8
Список использованных источников…………………………………………..88
Приложение ……………………………………………………………………..90
Приложение Б………………………………………………………………….165
Приложение В……………………………………………………………….171
Приложение Г……………………………………………………………….
1 Теоретический обзор подходов к построению КТС

Под КТС, понимается сектор телекоммуникаций, обеспечивающей
современный телефонный сервис (внутренние, внешние и
междугородние переговоры, аудио и видео конференции, передача
сообщений, голосовая почта и т.п.) для абонентов.
Такие телефонные сети могут объединять большое количество
абонентов на всех территориях отдельного предприятия. Они могут
быть сложно связаны и покрывать город, страну или даже весь земной
шар. Число пользователей может измеряться тысячами, а расстояния
между сетями отдельных территорий могут оказаться такими, что
становится необходимым использование глобальных связей.

1.1 Основные цели создания КТС
Создание КТС является обязательным завершающим шагом для
создания гибкой динамичной телекоммуникационной инфраструктуры
внутри предприятия, которая позволит быстро организовывать и
динамично поддерживать временные коллективы, рабочие проектные
группы, организовывать как внутреннюю связь, так и внешние
взаимодействия. Выбирая в пользу того или иного решения, необходимо
ориентироваться не только на стоимость, но также исходить из
функциональных потребностей организации.
КТС имеют возможность предоставлять следующие телефонные
сервисы:

внутренний корпоративный телефонный сервис
внутренняя оптимизированная по затратам и единая по нумерации
телефонная сеть абонентов;
междугородняя телефонная связь с использование
корпоративных каналов СПД;
оптимизированный, высокоэффективный выход в ТФОП с
расширенными сервисами;
доступ к альтернативным операторам международной,
междугородней телефонной связи, позволяющий снизить затраты на
оплату телефонных переговоров;
корпоративное подключение к операторам мобильной связи;
доступ к студиям проведения корпоративных видео

конференций.
Актуальность создания КТС обусловлена двумя факторами. С
одной стороны, существующий парк внутренних АТС исчерпал свой
технологический ресурс и требует замены, с другой — наличие
телекоммуникационной внутренней инфраструктуры позволяет
применять современные коммуникационные решения, используя
собственные ресурсы, а не покупая сервисы у традиционных
операторов. Таким образом, возникла
возможность существенно расширить сферу применения СПД,
используя ее не только для передачи данных, но и для организации аудио
и видео трафика.
Реализация КТС позволяет максимально интегрировать трафик
между организациями на базе внутренней канальной инфраструктуры, с
одной стороны, и, с другой, минимизировать стоимость получаемых на
внешнем рынке услуг, обеспечив определенную независимость от
внешних поставщиков услуг связи. Существует несколько подходов
реализации корпоративных телефонных сетей. Одним из которых
является развертывание собственной традиционной телефонной сети,
другим подходом может быть система услуг центральной станции .
Основными услугами кроме сокращенного набора номера и
трехсторонней конференцсвязи, являются :
перевод соединения на телефонный номер третьего абонента(Call Transfer);
переадресация входящего вызова на другой, заранее
определенный номер в пределах CUG (Call Forwarding);Pick-up);
перехват вызовов, поступающих к абонентам CUG (Call
уведомление о поступившем вызове в состоянии разговора(Call Waiting);
удержание вызова, его переключение в состоянии разговора
с одного соединения на другое (Call Hold);
установление соединения с занятым абонентом после его
освобождения (Call Back);
прямой вызов (Hot Line).
Перечисленные услуги, помимо привлекательности для абонентов,
выгодны и для операторов сетей, поскольку являются источником
дополнительных доходов, а также эффективным средством уменьшения
числа неудачных попыток установления соединений. Однако, как и у
любой системы иметься ряд недостатков.
1.2 Сравнение подходов к созданию КТС
На сегодняшний день существует два основных пути создания
собственной КТС.
Первым является приобретение собственного телефонного оборудования
унифиированной автономной телефонной станции
(УАТС) и подключение её к телефонной сети общего пользования
(ТФОП). Такое подключение может быть произведено с помощью
аналоговых абонентских линий или с помощью подключения по потоку
Е1. В случае аналогового подключения количество выделяемых
оператором ТФОП номеров равно количеству линий. Данный вариант
подключения приемлем только для офисных мини-АТС, но не может
удовлетворить в полной мере потребности корпоративного клиента так
как число абонентов в сети может исчисляться сотнями, в некоторых
случаях тысячами, к тому же это становится не эффективным с
экономической точки зрения. Аренда цифрового потока, напротив,
нерентабельна для небольших организаций из-за невозможности
рационально использовать всю его емкость.
Функции современных УАТС можно разнести по следующим
группам. В первую, несомненно, входят базовые телефонные функции,
включающие установление соединений внутри станции и с внешними
абонентами. К интеллектуальным функциям обработки вызовов можно
отнести переадресацию, сокращенный набор, удержание и перехват
вызовов, автонабор, конференцсвязь и многое другое. В УАТС с
возможностями ISDN широко поддерживаются функции передачи
данных, видеоконференц-связь и сопряжение с локальными сетями и
корпоративными информационными системами[1] .
Немаловажную роль играют вопросы информационной
безопасности компании, ведь обеспечить конфиденциальность гораздо
проще, если телефонная станция контролируется самой компанией.
Вторым и более выгодным с экономической точки зрения
вариантом развития КТС, является построение сети на базе технологии
VoIP, но при этом важным элементом такой сети является наличие
существующей ЛВС и/или СПД.
Переход на IP-технологии при построении корпоративных
телефонных сетей дает определенные преимущества. В первую очередь
пакетная телефония позволяет существенно экономить требуемую
полосу пропускания каналов, что неизбежно ведет к снижению тарифов,
особенно на междугородные и международные телефонные разговоры,
что является привлекательным, как для операторов, так и для
корпоративных клиентов.
Во вторых использование единой кабельной инфраструктуры для
сетей передачи данных и телефонии. При этом сокращается количество
кабелей, так как IP-телефоны сотрудников и их персональные
компьютеры подключаются к одной розетке. Такой вариант
обеспечивается коммутатором, встроенным в сам телефонный аппарат.
В корпоративной сети IP-телефонии каждому аппарату
присваивается уникальный IP-адрес в рамках принятой адресации. Этот
адрес может назначаться администратором сети или автоматически с
помощью технологии DHCP. Большинство аппаратов вместе с IP-
адресом могут получать от DHCP-сервера информацию об источнике
индивидуальных файлов конфигурации и, при необходимости, новых
версий программного обеспечения (Firmware). Такой подход упрощает
обслуживание абонентов по сравнению с традиционными телефонными
системами. Отпадает необходимость коммутировать что-то на кроссе,
например, при переезде абонента в другую комнату - достаточно
включить аппарат в розетку.
Первое поколение систем корпоративной IP-телефонии имели, с
точки зрения удобства эксплуатации, один существенный недостаток —
они требовали местного электропитания. Сейчас найдено решение этой
проблемы - производители активного сетевого оборудования стали
предлагать модели коммутаторов, обеспечивающие дистанционное
питание IP-телефонов по Ethernet-проводке (PoE) и большинство
моделей IP-телефонов также поддерживают питание по стандарту IEEE
802.3af. Кроме дорогостоящих коммутаторов с поддержкой PoE
некоторые производители предлагают многопортовые инжекторы
питания PoE по разумным ценам.
Современные системы корпоративной IP-телефонии
поддерживают все основные сервисные функции УАТС. Однако главным
преимуществом корпоративной IP-телефонии, делающим ее популярной
в глазах абонентов, являются новые виды сервиса, реализация которых
на базе традиционных УАТС была затруднительна. Примером может
служить универсальный операторский центр, сопряженный с web-
сайтом электронной коммерции компании. Благодаря протоколу IP
интеграция телефонных и компьютерных приложений становится
прозрачной [17].
Другим примером может служить система обработки
унифицированных сообщений (unified messaging). Благодаря этой
обработке абонент корпоративной телефонной системы может
обмениваться голосовыми сообщениями, посланиями электронной
почты или факсами с помощью одного терминального устройства,
которым может служить даже сотовый телефон абонента. Пройдя
процедуру авторизации в системе, абонент может узнать содержимое
своего почтового ящика с помощью речевого синтезатора или послать
факс, используя функции автоматического распознавания речи.
В настоящее время на рынке состязаются два подхода к
построению корпоративной телефонной системы. За IP-телефонию в
рафинированном виде выступают производители, пришедшие из мира
сетей передачи данных. А вендоры, десятилетиями производившие
традиционные УАТС, настаивают на решениях, дополняющих обычные
станции новыми возможностями. По всей видимости, оба этих подхода
будут сосуществовать довольно долго, но уже сейчас видна тенденция к их сближению.
Перечислим некоторые недостатки IP-телефонии:
Неоспоримым преимуществом стандартной телефонной
сети до сих пор остаётся возможность звонить даже при отсутствии
электропитания. Для телефонов VoIP нужно не только электропитание,
но и широкополосный доступ в Интернет.
Передача голоса через VoIP обеспечивает качество передачи
голоса, сравнимое с наивысшим уровнем, предоставляемым сетями
ISDN. В то же время, качество зависит от множества факторов, часть из
которых можно контролировать (в собственной локальной сети), а
другие - нет (передача данных по Интернету и качество услуг VoIP-
провайдера).
При связи VoIP используются услуги большего числа компаний,
чем в случае традиционной сети. К примеру, это могут быть несколько
операторов VoIP, предоставляющих услуги местной и дальней
телефонной связи, интернет-провайдер, предоставляющий доступ к
операторам VoIP. Чем больше участников вовлечено в процесс, тем
сложнее обеспечить согласование действий по сквозному обеспечению
качества обслуживания.
Основными преимуществами пакетной телефонии для
корпоративных пользователей являются следующие: распределенная
коммутация и гибкая маршрутизация вызовов; возможность интеграции
пакетной телефонии с методами компьютерной обработки телефонных
сообщений, что привело к появлению так называемых центров
обработки вызовов (Call-center); эффективное использование вложенных
денежных средств за счет эксплуатации единой унифицированной
телекоммуникационной сети; поддержка удаленных пользователей,
позволяющая сотрудникам компании, имеющим доступ в Интернет,
пользоваться не только ресурсами корпоративной сети данных, но и
полным набором функций офисной телефонной станции.
Немаловажными факторами являются отсутствие дорогостоящих и
привязанных к производителю центральных компонентов, а также
возможность постепенного финансирования создания КТС.
1.3 Компоненты и протоколы сетей IP-телефонии
Возможность передачи голосовых сообщений через сеть с
пакетной коммутацией впервые была реализована в 1993 году. Данная
технология получила название VoIP (Voice over IP) [2], [4]. VoIP —
система связи, при которой аналоговый звуковой сигнал от одного
абонента дискретизируется (кодируется) в цифровой вид,
компрессируется и пересылается по цифровым каналам связи до второго
абонента, где производится обратная операция — декомпрессия,
декодирование и воспроизведение аналогового сигнала. Одним из
частных приложений данной технологии является IP-телефония —
услуга по передаче телефонных разговоров абонентов по протоколу IP.
По существу эта технология представляет собой средство для
передачи не только речи, но и произвольной информации с
использованием протокола IP, а обобщающим термином стало определение «мультимедийная».
Соответствующая структура данных
может включать речь, изображение и данные в любых комбинациях. Эту
триаду обычно называют Triple Play.
Архитектура сети VoIP может быть представлена в виде двух
плоскостей. Нижняя отображает транспортный механизм
негарантированной доставки мультимедийного трафика в виде иерархии
протоколов RTP/UDP/IP, а верхняя
—механизм управления
обслуживанием вызовов. Ее ключевыми протоколами являются H.323
ITU-T, SIP, MGCP и MEGACO [2], представляющие собой различные
реализации обслуживания вызовов в сетях IP-телефонии.
Транспортный протокол реального времени (Real-time Transport
Protocol, RTP) предоставляет транспортные услуги мультимедийным
приложениям. Он не гарантирует доставку и правильный порядок
пакетов, но позволяет приложениям обнаружить потерю или нарушение
порядка следования пакетов за счет присвоения каждому из них номера.
Протокол предназначен для работы в режимах передачи «точка–точка»
или «точка–множество точек» и не зависит от транспортного механизма.
Однако в качестве такового обычно используется протокол UDP.
RTP работает совместно с протоколом управления реального
времени (Real Time Control Protocol, RTСP), обеспечивающим
управление потоком данных и контроль перегрузки канала. Участники
сеанса RTP периодически обмениваются пакетами RTCP со
статистическими данными (количество отправленных пакетов, число
потерянных и т. д.), которые могут быть использованы отправителем
мультимедиа, например, для динамической коррекции скорости
передачи и даже изменения типа нагрузки.
При проектировании КТС на начальном этапе необходимо выбрать
протокол из четырех упомянутых, при этом, соответственно этим
протоколам, будет использован способ построения.
Первый способ построения сети опирается на протокол H.323,
краткое описание которого приведено ниже.
Второй способ соответствует построению сети на базе протокола
SIP, чье более подробное описание приведено н
Третий способ построения сети IP-телефонии опирается на
протокол Media Gateway Control Protocol (MGCP) [2], предложенный
рабочей группой MEGACO комитета IETF. Архитектура этого
протокола, пожалуй, наиболее проста с точки зрения функциональности.
Сеть MGCP содержит шлюз (Media Gateway, MG), выполняющий
преобразование речевой информации между сетями ТфОП и IP-
телефонии, шлюз сигнализации (Signaling Gateway, SG),
обеспечивающий обработку сигнальной информации, а также схожий с
привратником сети H.323 контроллер шлюзов (Call Agent),
осуществляющий функции управления шлюзами.
Протокол MGCP, подобно H.323, удобен для организации
совместимых с ТФОП сетей IP-телефонии. Вместе с тем, по своим
функциональным возможностям MGCP превосходит Н.323. Так, Call
Agent сети MGCP поддерживает сигнализацию ОКС-7 и прозрачную
передачу сигнальной информации по сети IP-телефонии. В сети же
Н.323 любая сигнальная информация должна преобразовываться
шлюзом в сигнальные сообщения H.225 (Q. 931). Сообщения протокола
MGCP передаются в текстовом формате.
Четвертый способ построения сети IP, представляющий собой
усовершенствование MGCP, разработан группой MEGACO комитета
IETF вместе с 16 SG ITU-T, поэтому его называют протоколом
MEGACO/H.248. От своего старшего брата он отличается прежде всего
иной схемой организации связи.
Благодаря ей контроллер
MEGACO/H.248 способен изменять топологию связи портов, что
позволяет гибко управлять конференциями. Протокол MEGACO
поддерживает два способа бинарного кодирования[2].....