Проектирование корпоративной VoIP сети на базе Asterisk в ТОО “Центр технической компетенции DEMEU”

Аннотация

Темой дипломного проекта  является проектирование корпоративной VoIP сети на базе Asterisk в ТОО “Центр технической компетенции DEMEU”. Данная компания имеет главный офис в г.Астане и филиалы в городах Атырау и Алматы .

В проекте рассматривается тенденции развития АТС IP-PBX, VoIP сетей и интернет телефонии.

Произведен  расчет пропускной способности, степени  использования канала, характеристик  использованного оборудования. Рассмотрен вопрос безопасности: освещение, зануление.

Использование проектируемой VoIP сети должно снизить расходы компании на осуществление междугородних звонков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аңдатпа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..

1 Анализ существующего  положения………………………………….

2 Задачи проекта………………………………………………………..

3 Описание сети VoIP…………………………………………………………

4 Протоколы VoIP сети…………………………………………………

4.1SIP……………………………………………………………

4.2 H.323…………………………………………………………….

4.3 IAX2……………………………………………………………………

5 Выбор IP-АТС для построения сети…………………………………

5.1 Asterisk……………………………………………………………………

5.2 Nortel Communication server 1000E…………………………………

5.3 АТС Alcatel…………………………………

6 Выбор оборудования  ……………………………………………………

6.1 Сервера……………………………………………………………

6.2 Плата потока Е1

6.3 Шлюз FXS………………………………………

7 Расчет канала……………………………………………………………………

8 Маршрутизация  звонков…………………………………………………

9 Настойка безопасности………………………………………

9.1 VPN……………………………………………………………………

9.2 Межсетевой экран (Firewall)…………………………………………..

10 Техника безопасности при работе с ЭВМ…………………………………

11 Требования к помещениям…………………………………

11.1 Электромагнитные излучения…………………………………

11.2 Освещенность…………………………………

12 Расчет зануления…………………………………

13 Технико-экономическое обоснование…………………………………

13.1 Капитальные затраты…………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Постоянное  совершенствование сети Интернет и  ее повсеместное распространение привело  к появлению принципиально нового вида связи, основанного на использовании  Интернет протоколов и IP-серверов, преобразующих  привычный голосовой сигнал в цифровой формат. Такая связь получила название IP или VoIP телефония. Данная технология позволила превратить такую незаменимую вещь, как телефонные переговоры, в удобный, качественный, универсальный и, что немаловажно, дешевый инструмент общения, который стал доступен каждому.

Услуги IP-телефонии позволяют получить высококачественное телефонное соединение между двумя абонентами, находящимися совершенно в разных точках земного шара. Классическое понимание телефонных переговоров уступает свое место универсальности и надежности, так как в качестве промежуточных коммутаторы станций и прочих аналоговых устройств используется все пространство сети Интернет с множеством «развилок» и «обходных путей», строящий саму глобальную сеть. Итог один — всегда качественная и стабильная связь в любой части света.

Одновременно  с этим тарифы IP-телефонии позволяют добиться существенной экономии денежных средств по сравнению с классическими системами телефонных сетей. Причиной тому является все та же глобальная сеть Интернет, ресурсы которой позволяют обмениваться любой информацией вне зависимости от ее формата. Это чрезвычайно удобно и практично, а главное — действительно экономично.

Однако, так или иначе, подключение IP-телефонии требует наличия специализированного оборудования, которое еще совсем недавно не являлось распространенным и общедоступным. Но технологии и их развитие не стоят на месте, каждодневно упрощая и оптимизируя аппаратные средства, делая их, что называется, по карману широкой массе потребителей. Именно так ip АТС стали доступны и популярны во всех без исключения западных странах и, не сбавляя своих оборотов, плавно перетекают на отечественный рынок, где их популярность продолжает расти.

Отличительные особенности и актуальность IP-телефонии неоспоримы. Но все же, являясь достаточно сложной и высокоинтеллектуальной технологией, подобное средство связи и все сопутствующее оборудование нуждаются в профессиональной установке и настройке.

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 2

Телекоммуникации, в частности компьютерные сети и телефония, имеют очень большое значение для современного общества. В последнее время ярко выражена тенденция сближения различных видов сетей: глобальных и локальных компьютерных сетей, телекоммуникационных сетей других видов: телефонных, телевизионных, радиосетей. Технологическое сближение сетей обосновано цифровой передачей информации разного вида, методов коммутации и программирования услуг.

            IP-телефония (так же известна как VoIP – VoiceOver IP) – вид голосовой связи, основанный на передаче аудиоинформации по цифровым каналам, использующим протокол IP. В настоящее время повсеместно наблюдается замена традиционных телефонных технологий технологиями IP.

            Основное преимущество VoIP перед коммутируемыми телефонными се-тями общего пользования (ТфОП или Public Switched Telephone Network, PSTN) – это низкая стоимость международных и междугородних звонков. В ряде случаев вызовы из сети VoIP абонентов ТфОП могут быть в разы дешевле, так как могут быть переданы по корпоративной IP-сети или через Internet, практически не попадая в каналы связи междугородных или международных операторов. 
            Так же, неоспоримым преимуществом IP-телефонии является отсутствие такого понятия как занятая линия. Абонент может принимать один вызов, не прерывая при этом другой, организовывать конференцсвязь, ставить вызовы в удержание. 

            Для корпоративных клиентов, не менее важной является возможность создания собственной корпоративной сети телефонной связи, построенной с использованием инфраструктуры существующей локальной вычислительной сети, объединения региональных филиалов в единую телефонную сеть с минимальными первоначальными капиталовложениями. Используя технологии VoIP, предприятие легко может организовывать различные дополнительные сервисы, такие как голосовая почта, парковка вызовов, многоканальные линии, перенаправление звонков и т.д., реализация которых с использованием традиционных технологий офисной телефонии требовала бы гораздо больших затрат на дорогостоящее специализированное оборудование. Стал более доступным глобальный роуминг с использованием технологий VoIP, так как для соединения абонента и сервера телефонии можно использовать сеть Internet, то нет жесткой географической привязки абонента.

            VoIP – быстроразвивающаяся, актуальная технология, повышающая эффективность производства, бизнеса, которая в будущем сможет полностью заменить традиционную телефонию. 

 

 

 

1 Анализ  существующего положения

Объектом дипломного проекта является ТОО “Центр технической компетенции DEMEU”.  Политикой ТОО “Центр технической компетенции DEMEU” в области услуг по технической поддержке и техническому сопровождению оборудования связи, компьютерного, офисного оборудования и информационных систем является полное удовлетворение настоящих и возможных потребностей клиентов на основе высокого качества продукции и ее конкурентоспособности, постоянное развитие и завоевание признания посредством исключительно положительной деловой репутации.

ТОО "Центр  технической компетенции DEMEU" оказывает  следующие виды услуг:

- техническая поддержка;

- техническое сопровождение;

- гарантийное обслуживание оборудования;

- аутсорсинг IT персонала;

- аудит технических систем.

Практически с  момента основания главного офиса в городе Астана, в виду необходимости, были основаны филиалы в городах Казахстана, таких как:

- Атырау;

- Алматы;

А также аутсорсинговые группы в городах:

- Актобе;

- Актау.

Естественно, что  между офисами, должна существовать постоянная телефонная связь, в качестве которой выступает традиционная телефонная сеть общего пользования (ТфОП), представленная услугами телефонных операторов связи.

В главном офисе  и филиалах компании установлено  телекоммуникационное оборудование, автоматические телефонные станции (АТС), а точнее учрежденческие АТС (УАТС), или мини-АТС , для осуществления внутренней и внешней связи. Данные станции многократно упрощают работу персонала офиса.

В городе Астана установлена станция АТС Nortel Meridian 1 Option 11С, в городе Алматы установлена АТС Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise, в городе Атырау установлена АТС Panasonic KX-TA308. Общая схема корпоративной телефонной сети изображена на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1 Общая  схема корпоративной телефонной сети 

АТС Nortel Meridian 1 Option 11С отвечает запросам двух различных типов потребителей: предприятий, имеющих один центральный офис и нуждающихся в организации от 30 до 400 линий связи; и расположенных в различных местах филиалов крупных организаций. Для предприятий с единственным офисом эта система обеспечивает высокую производительность и возможность роста вместе с ростом размеров предприятия и разнообразия его задач. Для случая филиалов, она полностью удовлетворяет требованиям как простоты в пользовании, так и компактности, обеспечивая возможность объединения в сеть нескольких пунктов. Nortel Meridian Option 11C обеспечивает функции и возможности больших АТС и при этом является эстетически привлекательной и компактной.

 

Рисунок 1.1. АТС Nortel Meridian 1 Option 11С

 

Nortel Meridian Option 11C состоит из основного кабинета (main cabinet) и до 4 кабинетов расширения (expansion cabinet), которые используются для увеличения емкости системы. Функционально кабинеты не отличаются друг от друга. Каждый из кабинетов Option 11C имеет собственный блок питания. Кабинеты могут либо монтироваться на стене, либо стоять на полу. Соединяются кабинеты волоконно-оптическим кабелем. Приемопередатчики в процессоре и в кабинетах расширения могут быть либо на 10м, либо на 3 км.

Сетевые возможности  системы можно наращивать, используя  различные пакеты, предназначенные специально для версии 11С. Сюда входят и сетевая совместимость между системами "Меридиан 1" и продуктами других поставщиков учрежденческих АТС (Ericsson, Siemens, Lucent Technologies, Alcatel и др.), и более сложные приложения, такие как сетевые сообщения и "центры обработки вызовов".

 

 

Рисунок 1.2. Nortel Meridian 1 Option 11С вид внутри

 

В каждый из кабинетов Option 11C можно установить до 10 периферийных модулей, однако при использовании  сервера голосовой почты Meridian Mail® в основной кабинет может быть установлено только 9 периферийных модулей.

В качестве периферийных модулей  используются следующие:

- модуль для подключения по 2-х и 3-х проводных соединительных линий;

- модуль для подключения к цифровому тракту ISDN РRI c любыми типами сигнализаций (EuroISDN EDSS1, QSIG, DPNSS, DASS2);

- модуль для подключения к 30 канальному цифровому тракту (E1 R 1,5; E1 R2 MFC);

- модуль для подключения 24 сессий IP телефонии;

- модуль для подключения 16-ти цифровых абонентов;

- модуль для подключения 16-ти аналоговых абонентов с функцией "Message Waiting";

- модули 4-х соединительных аналоговых 2- и 4-проводных линий с интерфейсом E&M;

- 8-портовый модуль ISDN BRI для подключения цифровых телефонных аппаратов по стандарту ETSI 2B+D и для включения в городскую сеть. Этот модуль известен как S-интерфейс линейная карта (SILC).

 

Использование карты SILC требует наличия контроллера MISP (Miscellaneous Signaling Processor Сard) в сетевом  оборудовании. Один такой контроллер поддерживает до 4-х карт SILC. В качестве цифровых терминалов в системе Option 11C используются цифровые телефонные аппараты компании NORTEL серии "Orion" и "Taurus".

 

Таблица 1.1 –  Основные характеристики АТС Nortel Meridian 1 Option 11С

Тип питания	Переменный  ток
Максимальное  количество портов	800
Количество  центральных процессоров	1 (Motorolla 68040 32 bit)
Входное напряжения	240V AC
Количество  таймслотов	960
Количество  звонков/час	20000
Количество  участников конференсвязи	До 64
Програмное  обеспечение	Х.11, Версия 24 и выше
Охлаждение	Конвекционное
Тип накопителя	Программный картридж/Флэш
Габариты	559 * 635 * 305 мм
Рабочие условия  эксплуатации	15-300С, влажность  20-55%
Вес базового блока	31.8 кг

 

АТС Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise представляет собой эффективную новейшую коммутационную систему. Предоставляя новаторские решения для современных коммерческих потребностей, система Alcatel OmniPCX Enterprise упрощает и оптимизирует загрузку каждого сотрудника организации в течение всего рабочего времени. Данный результат достигается предоставлением комплекса услуг и решений, ориентированных на все потребности предприятия.

Коммуникационная  идеология OmniPCX Enterprise базируется на протоколе IP, что позволяет "прозрачно" использовать IP решения и приложения сети передачи данных. Тем не менее, архитектура построения системы позволяет в полном объеме использовать и традиционные TDM или смешанные IP-TDM конфигурации. OmniPCX Enterprise поддерживает полный набор телефонных услуг, необходимых для современной цифровой бизнес-связи.

Поддерживает  врешения, такие как:

- OmniTouch (Центр обработки вызовов),

- My Instant Communicator (Программный телефон)

-4760 Network Management (Управление, тарификация и статистика),

 -поддерживает современные протоколы передачи данных H.323, SIP.

-работает с внешними LDAP справочниками.

Для очень больших  компаний, с географически разделенными подразделениями, OmniPCX Enterprise предлагает построение единой сети связи на основе "узловой" структуры. Узлы сети могут быть связаны между собой различными TDM или IP линками, сохраняя прозрачность предоставления всех услуг.

Рисунок 1.3. АТС Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise

 

Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise распределяет функциональные возможности  по трем направлениям: электронное  рабочее место, мобильность абонента и приложения, построенные на основе интеграции передачи речи и данных (используя IP как базовую технологию), поддерживаемым широким набором сетевых услуг. Усовершенствованная открытая архитектура системы Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise удовлетворяет всем Вашим современным коммуникационным требованиям. Обладая возможностью интегрировать новые технологии, данная система является уникальным способом решения проблем, с которыми Вы можете столкнуться в будущем.

Система Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise ориентирована на пользователя, работающего как индивидуально, так и в коллективе. Удобство пользования цифровыми и IP телефонам повышает персональную и групповую производительность труда. Их дополняет целый набор телефонных приложений на основе ПК, которые упрощают организацию корпоративной системы связи. Отдельные сотрудники, рабочие группы, операторы телефонной связи, операторы и менеджеры центра обработки вызовов - все выигрывают в равной степени.

Alcatel-Lucent OmniPCX Enterprise имеет встроенную поддержку таких голосовых функций, как речевые подсказки, автоматический оператор, речевая почта, многосоторонняя конференцсвязь (до нескольких 29-сторонних конференций) и т.д.

АТС Panasonic KX-TA308 являются серией гибридных офисных телефонных станций. Panasonic KX-TA308 емкостью 3 городских и 8 внутренних линий может быть расширена до 6 городских и 24 внутренних линий.

Функции офисной  АТС Panasonic KX-TA308:

- прием городского вызова любой внутренней линией, в любой последовательности;

- возможность совершения городского звонка с любой внутренней линии, как с ограничением, так и без;

- возможность переадресации городского звонка на любую внутреннюю или городскую линию;

- возможность ограничения выхода в город по определенным номерам (блокировка выхода на "межгород" и т.п.);

- функция прямого доступа в разговор;

- неограниченная  внутренняя связь;

- режим конференции,  в том числе с участием городской  линии;

- отображение входящих и исходящих звонков на системном телефоне;

- ожидание вызова;

- ограничение  платных звонков;

- автоматическое распределение входящих звонков (UCD);

- три режима  работы день/ночь/обед;

- режим передачи текстовых сообщений между внутренними абонентами;

- возможность подключения к компьютеру с программой тарификации;

- подключение к системе голосовой почты.

 

Рисунок 1.4. АТС Panasonic KX-TA308

 

У этих станций  блочно-модульная конструкция, что значительно облегчает работу пользователям. Системный блок телефонной станции KX-TA308 рассчитан на 3 входящие и 8 внутренних линий. С помощью двух плат расширения Вы можете добавить еще 3 входящие и 16 внутренних линий, получив станцию 6/24.  В данное время модель является устаревшей.

С развитием  новых технологий имеет смысл  рассмотреть систему связи, обеспечивающую передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям, для существенного уменьшения расходов на междугородние и международные звонки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Задачи  проекта

Заданием проекта является проектирование VoIP сети на базе IP-PBX Asterisk между филиалами, находящихся в разных городах Казахстана, ТОО “Центр технической компетенции DEMEU”.

Данная VoIP сеть должна осуществлять следующие функции:

- объединить  филиалы компании в единую  корпоративную телефонную  сеть;

- минимизировать  расходы компании на осуществление междугородних звонков;

- видеозвонки;

- аудиоконференции;

- использование  альтернативных маршрутов, через операторов связи, при выходе из строя корпоративной VoIP сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Описание  сети VoIP

VoIP (англ. Voice over IP; IP-телефония, произносится "войп") — система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность.

Голосовая и  видеосвязь посредством компьютерных сетей стала популярной во всём мире с начала XXI века и в настоящее  время широко используется как частными пользователями, так и в корпоративном  секторе. Применение систем IP-телефонии позволяет компаниям-операторам связи значительно снизить стоимость звонков (особенно международных) и интегрировать телефонию с сервисами Интернета, предоставлять интеллектуальные услуги.

Технология VoIP реализует задачи и решения, которые с помощью технологии PSTN (Public Switched Telephone Network - Публичная Коммутируемая Телефонная Сеть (ТфОП)) реализовать будет труднее, либо дороже.

Примеры:

- возможность передавать более одного телефонного звонка в рамках высокоскоростного телефонного подключения, поэтому технология VoIP используется в качестве простого способа для добавления дополнительной телефонной линии дома или в офисе;

- безопасные звонки, со стандартизованным протоколом (такие как SRTP), большинство трудностей для включения безопасных телефонных соединений по традиционным телефонным линиям, такие как оцифровка сигнала, передача цифрового сигнала, уже решены в рамках технологии VoIP, необходимо лишь произвести шифрование сигнала и его идентификацию для существующего потока данных;

- независимость от месторасположении, нужно только интернет-соединение для подключения к провайдеру VoIP. Например, операторы центра звонков с помощью VoIP-телефонов могут работать из любого офиса, где есть в наличии эффективное быстрое и стабильное интернет-подключение;

- доступна интеграция с другими через интернет, включая видеозвонок, обмен сообщениями и данными во время разговора, аудиоконференции, управление адресной книгой и получение информации о том, доступны ли для звонка другие абоненты;

- дополнительные телефонные свойства такие как маршрутизация звонка, всплывающие окна, альтернативный GSM-роуминг и внедрение IVR — легче и дешевле внедрить и интегрировать. Тот факт, что телефонный звонок находится в той же самой сети передачи данных, что и персональный компьютер пользователя, открывает путь ко многим новым возможностям.

Для передачи голоса по IP-сети, человеческий голос оцифровывается (АЦП) при помощи импульсно-кодовой  модуляции, сжимается (кодируется) и  разбивается на пакеты. На принимающей стороне, происходит обратная процедура - данные извлекаются из пакетов, декодируются и преобразуются обратно в аналоговый сигнал (ЦАП).

Кодирование вносит дополнительную задержку порядка 15—45 мс, возникающую по следующим причинам:

- использование буфера для накопления сигнала и учёта статистики последующих отсчётов (алгоритмическая задержка);

- математические преобразования, выполняемые над речевым сигналом, требуют процессорного времени (вычислительная задержка).

Подобная задержка появляется и при декодировании речи на другой стороне.

Задержку кодека необходимо учитывать при расчёте  сквозных задержек (см. выше). Кроме  того, сложные алгоритмы кодирования/декодирования  требуют более серьёзных затрат вычислительных ресурсов системы.

Проведённый в  различных исследовательских группах анализ качества передачи речевых данных через Интернет показывает, что основным источником возникновения искажений, снижения качества и разборчивости синтезированной речи является прерывание потока речевых данных, вызванное:

- потерями пакетов при передаче по сети связи;

- превышением допустимого времени доставки пакета с речевыми данными.

Это требует  решения задачи оптимизации задержек в сети и создание алгоритмов компрессии речи, устойчивых к потерям пакетов (восстановления потерянных пакетов).

Для кодирования  данных, используются кодеки. Применяемые алгоритмы сжатия голоса при передаче по IP-сети довольно разнообразны. Некоторые практически не сжимают голос, оставляя его на уровне импульсно-кодовой модуляции (т.е. 64 килобит в секунду), другие кодеки позволяют сжимать цифровой голосовой поток в 8 и более раз за счёт эффективных алгоритмов кодирования. Существует немало хороших свободных кодеков, использование которых не требует лицензирования. Для других же требуется достижения соответствующей лицензионной сертификации между производителем оборудования (программного обеспечения) и авторами метода сжатия.

Открытые:

- GSM

- G.711 μ-law

- G.711 a-Law

- G.722

- G.726

- Speex

- iLBC 

Проприетарные:

- G.729

- G.729A

- G.723

Таблица 3.1 -  Сравнительные характеристики VoIP-кодеков

Кодек	Полезная нагрузка пакета, байт	Скорость передачи, кбит/с	Алгоритмическая задержка, миллисекунд	Занимаемый  поток, кбит/с
				IP-пакеты	Ethernet-фреймы
G.711	160	64	20	64.8		80
G.723.1(6.3)	24	6.3	37.5	6.9		17.1
G.723.1(5.3)	20	5.3	37.5	5.9		16
G.726-32	160	32	20	32.8		42.7
G.726-24	160	24	20	24.8		34.7
G.726-16	160	16	20	16.8		26.7
G.729(8)	20	8	25	8.8		18.7
G.729 (6.4)	16	6.4	25	7.2		17.1

 

В данном проекте, для хорошей передачи звуковых сигналов,  будут использоваться кодеки G.711 и G.729.

G.711 — это  ITU-T стандарт для аудио компандирования.  В основном используется в  телефонии. Впервые был представлен  в 1972 году.

G.711 — стандарт  для представления 8-ми битной  компрессии PCM голоса с частотой  дискретизации 8000 кадров/секунду и 8 bit/кадр. Таким образом, G.711 кодек создаёт поток 64 kbit/s — ОЦК (Основной цифровой канал).