7

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Астраханский государственный университет»

Допускается к защите.

«___»___________________ 2007 г.

Заведующий кафедрой ИС

д. т. н., проф.

__________________Петрова И.Ю.

Дипломный проект

«Организация сети передачи голоса по IP протоколу на базе распределённой

локальной вычислительной сети АГУ»
Исполнитель: студент группы ДИТ-51 ___________________ Кутепов П.В. «___»___________________2007 г. Руководитель: старший преподаватель ___________________ Киселев А.А. «___»___________________2007 г.		Согласовано: Кафедра «Информационные системы» консультант по технике безопасности и эргономике, к.псх.н., доц. ______________________ Яковец Д.А. «___»_____________________2007 г. Кафедра «Экономическая теория» консультант по экономике, асс. ______________________ Мешкова А.П. «___»_____________________2007 г. нормоконтролер Кафедра «Информационные системы» _____________________Девятайкина И.А. «___»_____________________2007 г.

Текстовая документация ДП 230201.007.2007

Астрахань - 2007 г.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Астраханский государственный университет»

Факультет математики и информационных технологий

Специальность «Информационные системы и технологии»

Кафедра «Информационные системы»

Утверждаю

Завкафедрой __________________

«____» ___________________20__ г.

ЗАДАНИЕ

по дипломному проекту студента

Кутепова Петра Викторовича

1. Тема проекта Организация сети передачи голоса по IP протоколу на базе распределённой локальной вычислительной сети АГУ

утверждена приказом по университету от «___» ____________2006г. № __________

2. Дата выдачи задания по дипломному проекту «_____»________________20__г.

3. Исходные данные к проекту.

Общий подход к построению IP-сети для передачи телефонного трафика на безе распределенной сети АГУ. Механизмы управления и решения проблем передачи голоса по IP. Обеспечение качества IP-речи. Управление полосой пропускания. Конфигурирование сетевого оборудования. Создание схемы IP сети для передачи голоса.

4. Функции, реализуемые системой:

обеспечение передачи голоса внутри сети АГУ

возможность передачи голосового сообщения по IP протоколу удаленному клиенту используя телефонную сеть общего пользования.

функции, связанные с протоколами передачи данных;

функции, связанные с обработкой голосовой информации

функции передачи голоса через IP-сети (Voice Over IP)

5. Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

Обследование предметной области

Постановка задачи формирования исходных данных с последующим внедрением IP технологии.

Разработка рабочего проекта - настройка сетевого оборудования, отладка, тестирование, создание документации по использованию

Расчет экономической и социальной эффективности от внедрения разрабатываемой подсистемы

Определение эргономических условий для рабочего места сотрудника учебной части

6. Перечень графического материала

Структура IP сети АГУ

1) Схема подключения в корпоративную сеть

2) Структура сети главного корпуса АГУ

3) Структура телефонной сети АГУ

4) Сеть передачи голоса по IP протоколу на базе локальной вычислительной сети и ЦАТС АГУ. Оператор предоставления услуг IP телефонии города Москва.

5) Схема интеграции с корпоративной структурой и текущей телефонной системой

6) Структура сети АГУ с технологией IP телефонии

7) Структура сети главного корпуса АГУ с технологией IP телефонии

Руководитель ________________________________________

Задание принял к исполнению ___________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

	Наименование этапов дипломного проекта	Срок выполнения этапов проекта	Отметка о выполнении, подпись руководителя
1	Представление проекта задания на дипломный проект	до 01.10.2006
2	Согласование задания на дипломный проект с руководителем диплома и заведующим кафедрой	до 10.11.2006
3	Введение. Обследование предметной области и подготовка 1-й главы дипломного проекта (10%)	до 01.12.2006
4	Технический проект. Глава 2. Подробное описание функций проектируемой системы (25 %)	до 10.01.2007
5	Отчет по преддипломной практике с демонстрацией работы созданного программного продукта (60%)	до 07.04.2007
6	Глава 3. Разработка рабочего проекта (80%)	до 28.04.2007
7	Глава 4. Расчет экономического и социального эффекта (90%)	до 12.05.2007
8	Глава 5. Обеспечение эргономики рабочего места (100%)	до 25.05.2007
9	Оформление пояснительной записки	до 25.05.2007
10	Подготовка презентационного ролика	до 25.05.2007
11	Предварительная защита дипломного проекта	до 30.05.2007

Студент ___________________________________________

Руководитель ________________________________________

КОНСУЛЬТАНТЫ ПО ПРОЕКТУ

Раздел	Консультант	Задание выдал	Задание принял
		дата	подпись	дата	подпись
Обеспечение эргономики рабочего места	Яковец Д.А.
Расчет экономического и социального эффекта	Мешкова А.П.

Руководитель _________________________

^{(подпись)}

Задание принял к исполнению _________________________

^{(подпись)}

1 РЕФЕРАТ

Локальная вычислительная сеть, телефония, цифровая автоматическая телефонная станция, маршрутизатор Cisco 3845, IP - телефон, передача голоса, междугородная связь.

Пояснительная записка представлена на 92 страницах и включает 7 таблиц и 30 схем и изображений. Было использовано 28 источников литературы.

Объектом работы является Астараханский государственный университет.

Цель проекта - снизить затраты на междугородные и международные звонки используя технологию IP телефонии, на основе локальной вычислительной сети Астраханского государственного университета.

Данный проект предназначен для:

· организации сети передачи голоса по IP протоколу

· сокращения затрат на услуги связи

· повышения качества телефонной связи.

Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями. Высокие затраты телефонных компаний приводят к дорогим междугородним разговорам.

В связи с повышением абонентской платы за использование телефонной сети, IP телефония становится более актуальным и выгодным вариантом передачи голоса и факсимильных данных.

В Астраханском государственном университете существует хорошо организованная IP сеть. Она построена с использованием маршрутизатора Cisco 3845 и коммутаторов Cisco Systems серии Catalyst 2950. Использование этого оборудования дает возможность организовать сеть передачи голоса и факсимильных данных по IP протоколу.

Проведен расчет экономической эффективности от внедрения проекта, и рассчитаны следующие показатели:

· Капитальные затраты - 101160 руб

· Амортизация - 860 руб

· Экономия - 34879 руб

· Окупаемость проекта - 4 месяца

В проекте были разработаны рекомендации по обеспечению эргономики рабочего места.

Разработана структурная схема внедрения IP телефонии в сеть АГУ, схема соединения цифровой АТС ТОС 120 с маршрутизатором Cisco 3845, выбрано оборудование для реализации проекта, выбран провайдер услуг IP телефонии.

Содержание

• Введение 9
• 1. Описание предметной области 10
• 1.1. Основные понятия IP телефонии и виды строения сетей IP телефонии. 10
• 1.2. Структура сети АГУ 14
• 1.3. Решения Cisco Systems для IP-телефонии 15
• 1.4. Маршрутизаторы Cisco Systems 16
• 1.5. Коммутатор серии Catalyst 2950 18
• 1.6. IP телефон 18
• 1.7. Функции IP телефонов 19
• 1.8. Настройка VPN сети. 20
• 1.9. Способы и средства защиты информации 21
• 2. Технический проект 23
• 2.1. Структура сети главного корпуса АГУ 23
• 2.2. Структура телефонной сети АГУ 23
• 2.3. Описание организации сети IP телефонии 26
• 2.4. Параметры качества связи 27
• 3. Рабочий проект 29
• 3.1. Исследование рынка IP телефонии 29
• 3.2. Компании представляющие решения IP-телефонии 31
• 3.3. Поиск оптимального по требованиям IP - провайдера. 36
• 3.4. Cisco Call Manager 40
• 3.5. Модуль Cisco Unity Express 41
• 3.6. Модуль Cisco Systems VWIC-2MFT-E1 на 60 голосовых каналов. 42
• 3.7. Подключение цифровой АТС АГУ к маршрутизатору Cisco 3845 43
• 3.9. Настройка Cisco CallManager 46
• 3.10. Виды соединений при использовании IP-телефонии 48
• 3.11. Выбор операторов услуг IP телефонии 49
• 3.12. Принципы работы SIPNET 51
• 3.13. Настройка маршрутизации SIPNET 52
• 3.14. Протокол SIP. Общие сведения. 53
• 3.15. Принципы протокола SIP. 55
• 3.16. Интеграция SIP с IP сетями 56
• 3.17. Принцип работы VPN 59
• 4. Экономический и социальный эффект от внедрения проекта 61
• 4.1. Технико-экономическое обоснование проекта. 61
• 4.2. Экономия на междугородных и международных разговорах. 61
• 4.3. Ускоренная окупаемость капитальных затрат. 62
• 4.4. Расчет текущих затрат 64
• 4.5. Амортизация 65
• 4.6. Расчет финансовых результатов реализации проекта 65
• 4.7. Выводы 66
• 5. Обеспечение эргономики рабочего места 68
• 5.1. Анализ условий труда при эксплуатации устройств IP телефонии 69
• 5.2. Обеспечение оптимальных микроклиматических параметров 71
• 5.3. Мероприятия по снижению шума 72
• 5.4. Снижение нагрузки на зрение 72
• 5.5. Общие требования к организации режима труда при работе с ЭВМ 74
• 5.6. Снижение статических физических нагрузок 75
• 5.7. Мероприятия по снижению электромагнитного излучения 77
• 5.8. Требования по электробезопасности и пожарной безопасности 78
• Заключение 80
• Литература 82
• Приложение 1. Тарифы звонков в сети SIPNET и расход трафика на звонок по IP 84
• Приложение 2. Конфигурационные настройки ЦАТС ТОС 120 86
• Приложение 3. Схема сетевого оборудования корпусов АГУ 89
• Приложение 4. Настройка Cisco 3845 для ip - телефонии 90
• Приложение 5. Материал на электронном носителе 902

Введение

Протокол IP стал всемирным стандартом передачи данных, и является общей платформой для передачи голосовой, видео и прочей информации. Крупнейшие телекоммуникационные компании мира инвестируют в развитие собственных IP сетей и в миграцию существующих голосовых сетей на IP.

Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями. Высокие затраты телефонных компаний приводят к дорогим междугородним разговорам.

В связи с повышением абонентской платы за использование телефонной сети, IP телефония становится более актуальным и выгодным вариантом передачи голоса и факсимильных данных.

В Астраханском государственном университете существует хорошо организованная IP сеть, что дает основу для организации передачи голоса и факсимильных данных по IP протоколу.

Цель проекта - снизить затраты на междугородные и международные звонки используя технологию IP телефонии, на основе локальной вычислительной сети Астраханского государственного университета.

Данный проект предназначен для:

· сокращения затрат на услуги связи

· организации сети передачи голоса по IP протоколу

· повышения качества телефонной связи.

Передача голоса по IP протоколу позволит сократить затраты на услуги связи, использовать локальную вычислительную сеть АГУ для обеспечения телефонной связью и выхода в сеть Internet, повысить качество телефонной связи.

1. Описание предметной области

1.1. Основные понятия IP телефонии и виды строения сетей IP телефонии

IP-телефония - это технология, позволяющая использовать Интернет или любую другую IP-сеть для ведения международных, междугородных или других телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Для организации телефонной связи по IP-сетям используется специальное оборудование - шлюзы IP-телефонии. Каждый шлюз должен быть соединен с телефонным аппаратом или абонентской линией АТС, пользователи которых будут являться абонентами IP-шлюза.

Два абонента разных IP-шлюзов, разделенные расстоянием в тысячи километров, могут общаться в режиме реального времени, оплачивая только время подключения к IP-сети. С равным успехом IP-шлюз может использоваться и в локальной IP-сети. Общий принцип действия телефонных шлюзов IP-телефонии таков: с одной стороны шлюз подключается к аналоговым телефонным линиям - и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны шлюз подключен к IP-сети - и может связаться с любым компьютером в мире. Шлюз принимает телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через IP-сеть по назначению с использованием протокола IP. Для пакетов, приходящих из IP-сети на шлюз и направляемых в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие процесса связи (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор.

На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций. Для того, чтобы осуществить междугородную (международную) связь с использованием технологии IP-телефонии, организация или оператор услуги должны иметь по шлюзу (или IP-телефону) в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для международных переговоров. IP-телефония опирается на две основных операции: преобразование (сжатие) речи внутри кодирующего/декодирующего устройства (кодека) и упаковку в пакеты для передачи по IP-сети. В IP-телефонии используется особая система передачи пакетов со звуковой информацией, что обусловлено спецификой передачи данных по IP-сетям.

В традиционных телефонных линиях между абонентами во время разговора создается канал, чем обеспечивается фиксированная пропускная способность для передачи сигнала. В то время, как IP-сеть представляет собой систему, реализующую принцип коммутации и маршрутизации пакетов. IP-сеть не предоставляет гарантированного пути между точками связи, вся передаваемая информация (голос, текст, изображения, и т.п.) разделяется на пакеты данных, имеющие в своем составе адреса точек назначения (приема и передачи) и порядковый номер. Узлы IP-сети направляют эти пакеты по сети до окончания маршрута доставки. После прибытия пакетов к точке назначения, для восстановления исходного объема упорядоченных данных используются порядковые номера пакетов. Для приложений, где не важен порядок и интервал прихода пакетов, таких как e-mail, время задержек между отдельными пакетами не имеет решающего значения.

IP-телефония является одной из областей передачи данных, где важна динамика передачи сигнала, которая обеспечивается современными методами кодирования и передачи информации. Для обеспечения стабильной телефонной связи по IP-сетям введены специальные протоколы передачи данных, например, RTP. 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. Для кодирования звуковой информации обычно используются следующие кодеки: G.711, G.722, G.723, G.723.1, G.726, G.728, и G.729.

Сеть IP-телефонии представляет собой совокупность оконечного оборудования, каналов связи и узлов коммутации. Сети IP-телефонии строятся по тому же принципу, что и сети Интернет. Однако в отличие от сетей Интернет, к сетям IP-телефонии предъявляются особые требования по обеспечению качества передачи речи. Одним из способов уменьшения времени задержки речевых пакетов в узлах коммутации является сокращение количества узлов коммутации, участвующих в соединении. Поэтому при построении крупных транспортных сетей в первую очередь организуется магистраль, которая обеспечивает транзит трафика между отдельными участками сети, а оконечное оборудование (шлюзы) включается в ближайший узел коммутации (рис. 1.1.). Оптимизация маршрута позволяет улучшить качество предоставляемых услуг.

Рис. 1.1. Пример построения сети IP-телефонии с использованием магистрали

Для связи между устройствами внутри сети и с устройствами других сетей IP-телефонии используются выделенные каналы или сеть Интернет. По способу связи оконечных устройств между собой сети IP-телефонии можно разделить на выделенные, интегрированные и смешанные.

В выделенных сетях (рис. 1.2.) связь между оконечными устройствами осуществляется по выделенным каналам, и пропускная способность этих каналов используются только для передачи речевых пакетов.

Главное преимущество выделенной сети - это высокое качество передачи речи, так как такие сети предназначены только для передачи речевого трафика. Кроме того, для обеспечения гарантированного качество предоставляемых услуг в этих сетях, кроме протокола IP, применяются и другие транспортные протоколы: ATM и Frame Relay.

Рис.1.2. Пример построения выделенной сети IP-телефонии

В интегрированных сетях IP-телефонии для связи между устройствами используется глобальная сеть Интернет (рис. 1.3.). Это может быть уже существующая собственная сеть или доступ к сети Интернет через провайдеров. Если оператор имеет собственную сеть Интернет, то для предоставления услуг IP-телефонии он лишь устанавливает дополнительное оборудование, которое обеспечивает преобразование речи в данные и наоборот, и модерни-зирует уже имеющееся оборудование, чтобы обеспечить качество предоставляемых услуг. Если оператор IP-телефонии пользуется услугами провайдеров Интернет, то качество услуг такой сети может быть низким, так как обычные сети Интернет не рассчитаны на передачу информации в реальном масштабе времени.

Рис. 1.3. Пример построения интегрированной сети IP-телефонии

По разным причинам операторы сетей IP-телефонии для объединения своих устройств в сети могут использовать выделенные каналы и сеть Интернет. Такие сети называются сетями смешанного типа (рис. 1.4.). Вопрос о том, какие каналы использовать для связи устройств между собой, решается оператором индивидуально в зависимости от возможностей.

Рис. 1.4. Пример построения смешанной сети IP-телефонии

По своему масштабу все сети IP-телефонии можно разделить на международные, региональные и местные.

Международная сеть IP-телефонии имеет точки своего присутствия в нескольких странах и обеспечивает терминацию трафика практически в любую точку мира при минимальном использовании телефонной сети общего пользования. Чаще всего, международные сети не работают с конечными пользователями, а предоставляют свою пропускную способность другим сетям. Главной задачей международных сетей является транзит трафика между сетями различного уровня. При построении международной сети в первую очередь строится мощная магистраль, имеющая большую пропускную способность. Международные сети строятся с использованием выделенных каналов и на базе уже существующих сетей Интернет.

В отличие от международной сети национальная сеть имеет точки своего присутствия в одной или, в крайнем случае, в нескольких близлежащих странах и обслуживает абонентов и местных операторов только этого региона. С помощью заключения договоренности с международными сетями национальная сеть предоставляет своим абонентам и другим местным сетям возможность терминации вызовов в любую точку мира.

Чаще всего, национальные сети строятся национальными телекоммуникационными компаниями с использованием уже существующей инфраструктуры, поэтому большая часть национальных сетей IP-телефонии являются интегрированными сетями

Местная сеть IP-телефонии предоставляет возможность абонентам местной телефонной сети и частным компаниям воспользоваться услугами IP-телефонии. В основном, операторы местных сетей являются провайдерами доступа к сети IP-телефонии. Чаще всего, их сети имеют всего один шлюз, подключенный к более крупным сетям через сеть Интернет или по выделенным каналам. Таких операторов часто называют ресселерами, так как они просто перепродают услуги других сетей абонентам местной телефонной сети.

1.2. Структура сети АГУ

В Астраханском государственном университете существует IP сеть (рис. 1.5.). Она построена с использованием маршрутизатора Cisco 3845 Series Integrated Services Routers и коммутаторов Cisco Systems серии Catalyst 2950. Использование этого оборудования дает возможность организовать сеть передачи голоса и факсимильных данных по IP протоколу. Сеть АГУ построена на оборудовании Cisco Systems, для совместимости устройств целесообразно использовать оборудование именно этой фирмы.

Рис.1.5. Структура IP сети АГУ

1.3. Решения Cisco Systems для IP-телефонии

Голосовые шлюзы обеспечивают подключение системы корпоративной IP телефонии к учрежденческим АТС и телефонной сети общего пользования, а также возможность подключения аналоговых телефонов и факсовых аппаратов. Компания Cisco выпускает широкий спектр голосовых шлюзов - от узкоспециализированных шлюзов начального уровня до функционально богатых универсальных шлюзов - операторского класса. Важнейшими критериями при выборе голосового шлюза являются количество и типы поддерживаемых голосовых интерфейсов, а также поддерживаемые протоколы сигнализации VoIP. Кроме того, при выборе голосового шлюза должны быть также учтены дополнительные требования к функциональности, специфичные для конкретного сетевого решения.

Достоинства, особенности и поддерживаемые функции:

· Передача голосового и факсимильного трафика через IP. Как транспорт могут использоваться любые среды (выделенные линии, ISDN, Frame Relay, Ethernet, Token Ring, ATM)

· Решения основаны на единой линии маршрутизаторов Cisco и не требуют дополнительного аппаратного обеспечения

· Модульная, наращиваемая архитектура

· Передача голоса и факсов через один порт

· Совместимость со стандартом H.323

· Высокая производительность, основанная на использовании DSP (цифровых сигнальных процессоров)

· Поддержка протоколов компрессии голоса G.729 и G.711, позволяет передавать один голосовой канал со скоростью 8 kbps

· Высокое качество голосовых соединений основано на использовании RSVP архитектуры и очередей с приоритетами

· Подавление пауз

· Симуляция шумов в линии

· Развитое управление планом внутренней нумерации и отображением IP-адресов на этот план

· Поддержка DTMF

· Поддержка протокола T.30. (передача факсов)

· Выделенная телефонная линия (сквозное соединение)

· Поддержка групп обзвона

1.4. Маршрутизаторы Cisco Systems

Mаршрутизаторы Cisco Integrated Services Routers поставляются со встроенными аппаратно-программными модулями обеспечения сетевой безопасности, что обеспечивает конечному потребителю единое решение, сочетающее в себе поддержку как функций безопасности, так и современных бизнес-приложений. Такие решения позволяют осуществлять быстрое внедрение как новых сетевых систем с широким набором поддерживаемых функций, так и модернизацию существующих комплексов. Маршрутизаторы семейства Cisco 3800 сочетают в себе функции обеспечения безопасности, маршрутизации и поддержку других сетевых сервисов, предоставляя возможность наиболее эффективно использовать имеющуюся пропускную способность физических линий связи.

Маршрутизаторы Cisco обеспечивают создание надежных и адаптирующихся сетевых решений для удаленных офисов и небольших организаций и предприятий за счет встроенных в них функций VPN, firewall, IPS (Intrusion Prevention System), а также VPN acceleration и IDS (Intrusion Detection System) на основе операционной системы Cisco IOS.

Интегрированные функции по обработке голосового трафика

Семейство маршрутизаторов Cisco 3800 создаёт основу для высокопроизводительных решений по пакетной обработке и передаче голосового трафика. Применяя эти устройства, конечные потребители (удаленные офисы, коммерческие организации и небольшие предприятия) получают возможность использования широчайшего спектра функций по обработке и передаче голосового трафика, встроенные непосредственно в маршрутизаторы доступа.

Маршрутизатор Cisco 3845 (рис. 1.6.) позволяет максимально оптимизировать затраты, связанные с созданием таких решений, устраняя необходимость в дорогостоящем оборудовании и программном обеспечении, реализующем подобный набор функций. Одновременно с этим, архитектура этих устройств позволяет использовать их не только для решения сегодняшних проблем и задач, но и для внедрения в будущем новых технологий и приложений.

Рис. 1.6. Маршрутизатор Cisco 3845

Архитектура маршрутизатора Cisco 3845 разработана специально для обеспечения высокого уровня производительности, доступности и отказоустойчивости, необходимых при масштабировании сетевых систем, характеризующихся высоким уровнем сетевой безопасности, обеспечивающих работу подсистем IP-телефонии, видео-приложений, сетевого анализа и приложений, основанных на технологиях Web. Этот маршрутизатор обеспечивает несколько уровней безопасности для различного рода сетевого трафика на скоростях, близких к максимальным возможностям кабельных систем.

1.5. Коммутатор серии Catalyst 2950

Рис. 1.7. Коммутатор серии Catalyst 2950

Catalyst 2950 - серия интеллектуальных коммутаторов Cisco Systems (рис. 1.7.), с поддержкой Fast Ethernet фиксированной конфигурации, которые можно объединять в стек на скоростях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Коммутаторы имеют расширенные возможности обеспечения заданного качества обслуживания. Комбинация коммутатора Catalyst 2950 с коммутатором Catalyst 3845 позволяет осуществлять IP-маршрутизацию на участке от границы сети до ее магистрали. Управление коммутаторами осуществляется Cisco IOS и Web-доступом Cisco Cluster Management Suite (CMS), который позволяет администратору при помощи стандартного web-браузера одновременно конфигурировать несколько коммутаторов Catalyst, а также выявлять неполадки в их работе. Коммутаторы Catalyst 2950, имеющие порты 10/100/1000 BaseT, обеспечивают гигабитную скорость передачи по медной проводам и являются идеальным решением для перехода от технологии Fast Ethernet к Gigabit Ethernet. Порты Gigabit Ethernet этих коммутаторов допускают подключение через целый ряд гигабитных интерфейсных конверторов, включая модели Cisco GigaStack, 1000BaseT, 1000BaseSX, 1000BaseLX/LH и 1000BaseZX. Все порты способны автоматически определять скорость передачи и duplex-режим, что позволяет оптимизировать использование ресурсов полосы пропускания. Также осуществлена поддержка стандарта IEEE 802.1q.

1.6. IP телефон

Компания Cisco выпускает большой модельный ряд телефонных аппаратов - от базовых моделей цифровых IP телефонов до моделей, предназначенных для руководящих сотрудников, а также для абонентов, обслуживающих большие потоки звонков (рис. 1.8.).

Рис. 1.8. IP-телефоны Cisco: модели 7920,7905G,7912G, 7940G, 7960G с модулем расширения 7914, 7970G и беспроводной IP-телефон Cisco 7920

IP телефоны Cisco Systems являются стандартными телекоммуникационными устройствами, которые представляют новое поколение терминалов использующих передачу голоса через IP.

IP телефоны Cisco спроектированы с учетом роста системных возможностей. Новые функции будут добавляться лишь путем изменения программного обеспечения в flash памяти

1.7. Функции IP телефонов

· Пользователь может получить сообщение голосовой почты.

· Пользователь может просмотреть неполученные вызовы, исходящие вызовы, которые он выполнял, и принятые им вызовы.

· Пользователь может сконфигурировать список быстрого набора номера для часто используемых номеров.

· Пользователь может установить индивидуальные настройки, такие как тип звонка и контрастность дисплея.

Примеры функций при работе с вызовами:

· Повторный набор номера.

· Идентификация вызывающей стороны (CLID)

· Ожидание вызова

· Удержание вызова

· Трехсторонняя конференция

Сетевые функции:

· Поддержка протоколов аудиокомпрессии G.711a, G.711u, G.729ab

· 10BASE-T Ethernet соединение через разъем RJ-45

· Возможность конфигурации телефона с использованием Trivial File Transfer Protocol (TFTP) сервера

· Получение сетевых параметров за счет использование протокола динамического конфигурации хостов (DHCP)

· Определение голосовой активности, подавление голосовых пауз

1.8. Настройка VPN сети

Стоимость трафика Интернет снижается с каждым днем, уже не имеет смысла использовать дорогостоящие выделенные каналы связи, которые ставят компании в зависимость от одного оператора.

Технология VPN создает виртуальные каналы связи через общедоступные сети, так называемые «VPN-туннели». Трафик, проходящий через туннели, связывающие удаленные офисы, шифруется. Злоумышленник, перехвативший шифрованную информацию, не сможет просмотреть ее, так как не имеет ключа для расшифровки.

Для пользователей VPN-туннели абсолютно прозрачны. К примеру, сотрудник представительства в Санкт-Петербурге получает доступ к данными, находящимся в Москве также просто, как и к данным у себя в офисе.

Частые и продолжительные звонки между центральным офисом и представительствами приводят к большим и неоптимизированным расходам на междугородную связь.

Технология Voice-over-IP (VoIP) позволяет передать голосовой трафик по сетям Интернет, минуя дорогостоящих традиционных операторов. Voice-enabled-шлюзы CISCO позволяют вставить голосовые пакеты c офисных АТС в общий IP-трафик, передаваемый между офисами компании.

С помощью технологии VPN можно связать в единую локальную сеть все удаленные офисы компании, обеспечив легкий способ доступа к данным в сочетании с безопасностью.

Кроме сокращения расходов на междугородние переговоры внедряется и набор по коротким номерам. Все удаленные офисы компании вписываются в общую корпоративную телефонную сеть.

В полностью конвергентном решении с использованием голосовых шлюзов CISCO в связке с офисными АТС появляется возможность совершать телефонные звонки с помощью VoIP не только между офисами, но и между телефонными сетями данных городов.

При создании системы информационной безопасности (СИБ) необходимо учитывать, что защитится от всех атак не возможно, постольку реализация подобной системы может стоить бесконечно дорого. Поэтому требуется четкое представление о том, какие атаки могут произойти с какой вероятностью. На основании этих сведений составляется список актуальных угроз, с риском возникновения которых существование невозможно. Хотя зачастую это представление, даваемое экспертной оценкой, довольно субъективно и может быть ошибочно.

1.9. Способы и средства защиты информации

Исходя из списка актуальных угроз, возможно создание комплекса мер противодействия. В него могут быть включены списки методов, средств и способов противодействия угрозам. Все вместе это образует политику информационной безопасности. Политика безопасности - это основополагающий документ, регламентирующий работу СИБ. Политика безопасности может включать в себя сведения об актуальных угрозах и требования к инструментарию обеспечения защиты информации. Кроме того, в ней могут быть рассмотрены административные процедуры. Примером политики информационной безопасности может быть Доктрина Информационной Безопасности РФ.

Следует отметить, что построение СИБ необходимо начинать с обеспечения физической безопасности. Упущения в обеспечении физической безопасности делает бессмысленным защиту более высокого уровня. Так, например, злоумышленник, получив физический доступ к какому-либо компоненту СИБ, скорее всего сможет провести удачную атаку.

Шифрование - математическая процедура преобразования открытого текста в закрытый. Может применяться для обеспечения конфиденциальности передаваемой и хранимой информации. Существует множество алгоритмов шифрования (DES, IDEA, ГОСТ и др.).

Электронно-Цифровая Подпись (ЭЦП), цифровые сигнатуры. Применяются для аутентификации получателей и отправителей сообщений. Строятся на основе схем с открытыми ключами. Кроме того, могут применяться схемы с подтверждением. Так, например, в ответ на посланное сообщение отправителю вернется сообщение, что сообщение было получено.

Резервирование, дублирование. Атаки на отказ системы (Denial of Service) - это один из самых \//распространенных типов атаки на информационную систему. Причем вывод системы из строя может быть произведено как сознательно, так и в силу каких-либо непредсказуемых ситуаций, будь то отключение электричества или авария. Для предотвращения, возможно применение резервирования оборудования, которое позволит динамично перейти с вышедшего из строя компонента на дубликат с сохранением функциональной нагрузки.

2. Технический проект

2.1. Структура сети главного корпуса АГУ

IP сеть охватывает все этажи главного корпуса АГУ (рис. 2.1.), это дает возможность установить IP-телефоны в любом отделе университета или использовать компьютеры для разговоров через локальную вычислительную сеть по IP-протоколу.

Рис. 2.1. Структура сети главного корпуса АГУ.

IP телефоны подключаются, непосредственно к портам коммутирующих устройств локальной вычислительной сети АГУ. Подробная схема сетевого оборудования корпусов АГУ в приложении 3.

2.2. Структура телефонной сети АГУ

В здании главного корпуса АГУ установлена ЦАТС ТОС-120 на 180 абонентов (рис. 2.2.) с городской нумерацией объединяющая три здания (главный корпус, общежитие №1 и общежитие №3), на сегодняшний день подключено 106 абонентов. (Табл. 2.1.)

Рис. 2.2. Структура телефонной сети АГУ

Назначение: городская оконечная, опорно-транзитная АТС

Характеристики:

· цифровое качество связи

· значительное сокращение эксплуатационных расходов за счет: - организации единого ЦТО (сопряжение модулей АТС и выносов осуществляется по цифровому стыку Е1 с сетевым протоколом ТОS); - простота конфигурирования, реконфигурирования, обслуживания и ремонта; - круглосуточного необслуживаемого режима работы

· высокая "живучесть" за счет модульной структуры АТС: неисправность одного модуля оказывает только ограниченное влияние на всю систему, из-за наличия в каждом модуле своей коммутационной машины с рабочими, тестовыми и сервисными программами

· для построения АТС любой конфигурации используется 2 вида ячеек

· абонентский комплект на 10 АЛ, расширение кратно 10

· наличие прямых, удаленных и транзитных абонентов

· наличие 4-х потоков Е1 для коммутации абонентских линий и 4-х потоков Е1 для коммутации внешних каналов в каждом базовом модуле

· полный набор услуг и сервиса для абонентов разного типа АТС

· безвозмездная передача очередных версий программного обеспечения

Отличительные особенности:

· прямое включение (без конвертации) существующих АТС с различными типами сигнализации (ОКС №7, EDSS1, 2ВСК, 1ВСК);

· максимальное использование существующего оборудования с различными линейными кодами (NRZ, AMI, HDB-3);

Таблица 2.1.

Параметры станции ТОС 120

Характеристика	Значение
1. Максимальная абонентская емкость, АЛ	10 000
2. Максимальная линейная емкость, СЛ	Неограниченно
3. Удельная абонентская нагрузка, Эрл	0.25
4. Удельная нагрузка СЛ, Эрл	0.9
5. Производительность, вызовов в ЧНН	120 000
6. Сигнализация	ОКС №7, EDSS1, 2ВСК, 1ВСК
7. Тип управления	Программное, Intel 80C186
8. Удельная потребляемая мощность, Вт/номер	0.7
9. Удельный объем оборудования, дм.куб./номер	0.2
10. Область применения	ВСС РФ
11. Шаг наращивания, АЛ	10
12. Язык программирования	C++, ASM
13. Функция повременного учета соединений	Поддерживается
14. Функция СОРМ	Поддерживается
15. Дополнительные виды обслуживания	Поддерживается
16. Наработка на отказ, часов	10 000
17. Размеры модуля, мм	482х266х185
18. Диапазон рабочих температур, 0С	от +5 до +40

В здании естественного института установлена мини АТС LG GHX-46 имеющая 26 внутренних абонентов и выход в город по 6 телефонным линиям предоставленным филиалом ОАО ЮТК «Связьинформ». В здании факультета иностранных языков установлена мини АТС Siemens HiPath 3550 имеющая 17 внутренних абонентов и выход в город по 4 телефонным линиям предоставленным филиалом ОАО ЮТК «Связьинформ». Для поддержания работоспособности телефонной сети АГУ необходим контроль и обслуживание телефонных станций и их абонентов. В дальнейшем рост числа абонентов телефонной сети АГУ очевиден, поэтому планируется соединение телефонных станций между собой на основе существующей локально-вычислительной сети и внедрение IP-телефонии. Конфигурационные настройки ЦАТС ТОС 120 представлены в приложении 2.

2.3. Описание организации сети IP телефонии

Выбранные устройства

· Маршрутизатор Cisco 3845

· Модуль голосовой почты Cisco Unity Express

· Модуль VWIC-2MFT-E1 на 60 голосовых каналов

· IP-телефоны Cisco

· Цифровая АТС АГУ

Описание организации сети

Маршрутизатор Cisco 3845 подключается к локальной сети интерфейсами Fast Ethernet и к телефонной сети интерфейсами Е1. Маршрутизатор Cisco 3845 выполняет несколько функций. Первая - это функция шлюза между офисной системой IP-телефонии и ТфОП, то есть маршрутизатор сопрягает внутреннюю телефонную систему с городской телефонией. При этом голосовой трафик, передающийся внутри сети в виде IP-пакетов, преобразуется в «голосовой» трафик, традиционный для телефонных сетей общего пользования. Для этого преобразования используются сигнальные процессоры называемые DSP-кодеками.

Вторая функция, выполняемая маршрутизатором - функция коммуникационного сервера Cisco Call Manager Express. Коммуникационный сервер - это устройство, которое управляет установлением соединений между IP-телефонами внутри офиса и с внешними абонентами. Телефонный аппарат после включения регистрируется на коммуникационном сервере, получает принадлежащий ему номер и другие индивидуальные настройки. После этого телефон может осуществлять звонок. Установление вызова при этом происходит через коммуникационный сервер.

Третья функция, выполняемая маршрутизатором Cisco 3845 - это функция сервера голосовой почты. Для этого в шасси маршрутизатора устанавливается модуль голосовой почты Cisco Unity Express, имеющий встроенный жесткий диск для хранения приветствий и записи голосовых сообщений. В спецификации оборудования предусмотрена лицензия на 100 пользователей голосовой почты. В состав маршрутизатора входит десять аналоговых телефонных портов типа FXS для подключения факсов и радиотелефонов.

На рабочих местах пользователей устанавливаются IP-телефоны Cisco. Телефоны Cisco 7960G/7970G имеют больший по сравнению остальными моделями дисплей и большее количество функциональных клавиш.

Кроме того, для работы секретарей рекомендуется к телефонам Cisco 7960G подключить блок расширения функциональных клавиш Cisco 7914. Все IP-телефоны подключаются к сети интерфейсами Fast Ethernet. При использовании данных моделей IP-телефонов пользовательские компьютеры подключаются не к коммутаторам ЛВС напрямую, а к IP-телефонам, имеющим для этих целей дополнительный порт Fast Ethernet.

Максимальное количество IP-телефонов для данной конфигурации Cisco Call Manager Express может составлять 240 штук.

В корпусе иностранных языков и корпусе естественного института АГУ есть хорошо организованные IP-сети, построенные с использованием коммутаторов серии Catalyst 2950 фирмы Cisco.

Корпуса связанны сетью с главным корпусом АГУ через 100 Mbit городской канал, это дает возможность связать все корпуса АГУ технологией телефонии.

2.4. Параметры качества связи

Время задержки речевого сигнала (время, за которое сигнал от одного абонента дойдет до другого).

· Качество речевого сигнала.

· Количество электронных пакетов, которые не дошли до получателя.

Одним из самых важных факторов качества связи является время задержки речевого сигнала. Обычно это время составляет от 150 до 700 мсек. Это время необходимо для того, чтобы голосовой сигнал от первого абонента дошел по обычной телефонной линии до определенного шлюза, закодировался из аналогового в цифровой, затем в виде электронных пакетов дошел до шлюза, ближайшего к абоненту-получателю, декодировался из цифрового в обычный речевой (аналоговый) и по телефонной линии дошел до необходимого абонента.

Время задержки - важный параметр для телефонного разговора в реальном времени, т.к. для последнего очень важна именно динамика процесса. Эта проблема характерна не только для интернет - телефонии, но и для IP-телефонии, хотя и в значительно меньшей степени. В случае, если задержки окажутся меньше 250 мсек, они будут практически не ощутимы, и можно считать, что связь очень качественная. При таком качестве связи можно производить важные деловые переговоры. В случае, если задержки достигают 400 мсек, связь достаточно качественная, при общении речевой сигнал немного запаздывает. В том же случае, если задержка составляет 700 мсек и более, качество связи можно считать плохим, но достаточно приемлемым.

3. Рабочий проект

3.1. Исследование рынка IP телефонии

Сети IP-телефонии уже активно используются как частными лицами, так и целыми компаниями. Это понятно, ведь интеграция голоса и данных позволяет создавать единую сеть коммуникаций, обслуживание которой может производить один администратор. А если учесть, что Интернет-телефония существенно сокращает расходы за междугородние и международные разговоры, то сразу становится понятным, почему рынок IP-телефонии неуклонно растет. По прогнозам западных компаний (Frost&Sullivan, Killen&Associates, IDC) объем рынка в среднем будет возрастать на 130-140% ежегодно. Также повысится доля разговоров по IP-сетям относительно традиционной телефонии: если в 1998 году трафик по IP-сетям составлял 1% от общего объема услуг связи, то в 2007 году предполагается рост трафика IP-телефонии до 58%, особенно возрастет число звонков на дальние расстояния (около 70% трафика междугородних и международных переговоров).

Интерес к данной технологии позволил расширить области применения IP-телефонии. В данный момент с помощью мультисервисных сетей, по которым передаются потоки данных, оцифрованного голоса и видео, возможно создавать многочисленные дополнительные сервисы, такие как Центры телефонного обслуживания (Call-центры, ЦТО).

Call-центр - это программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить автоматизированный прием и обработку большого количества одновременных телефонных звонков, а также осуществлять массовые исходящие звонки. ЦТО (или операторский центр) строится на основе интеграционных технологий компьютерной телефонии (Computer-Telephony Integration - CTI). ЦТО интегрирует все доступные на предприятии информационные и коммуникационные ресурсы: базы данных, компьютерное и сетевое оборудование, подсистемы телефонии и пр. Основная область применения Центров телефонного обслуживания - это организация и автоматизация работы сервисных служб предприятий.

Таким образом, мы видим, что рынок IP-телефонии и смежных технологий бурно развивается. Для того чтобы разобраться в том, что представляют на этом рынке компании-конкуренты, а также в чем отличия между различными продуктами и решениями, нам необходимо определить, из каких основных частей складывается архитектура сети IP-телефонии.

Основным элементом сети является Шлюз (Gateway), подключенный как к глобальной IP-сети, так и к телефонной сети общего пользования, что обеспечивает пользователю доступ к любому персональному компьютеру и любому телефону. В функции шлюза входит:

· Обеспечение взаимодействия между оконечными пользователями

· Преобразование (оцифровка) голосовой информации

· Сжатие, восстановление, кодировка потоков цифровой информации

Как известно, качество разговора с помощью IP-телефонии обуславливается загруженностью сети. В результате слабой пропускной способности при разговоре абонентов могут возникать задержки, искажения и т.п. Для обеспечения приемлемого качества связи шлюз IP-телефонии следует рассматривать по следующим параметрам:

· Быстродействие

· Качество и скорость сжатия/восстановления

· Возможности восстановления утерянных пакетов

Шлюзы разных производителей отличаются способом подключения к телефонной сети, емкостью, аппаратной платформой, интерфейсом, возможностями администрирования и другими характеристиками.

В состав IP-сети также входит Диспетчер (GateKeeper). Это дополнительное устройство, подключенное только к IP-сети и выполняющее следующие функции:

· Аутентификация и авторизация абонента

· Маршрутизация вызовов между шлюзами

Биллинг, взаимодействующий с другими приложениями на основе стандартных интерфейсов.

Функции диспетчера можно сравнить с работой маршрутизаторов в локальных сетях. Следует отметить, что это сходство остается при рассмотрении технической реализации диспетчера: он может выступать как отдельное устройство, так и часть шлюза.

Еще одной обязательной составляющей архитектуры IP-сетей, конечно же, является абонентский узел, который может быть реализован не только аппаратным, но и программным способом.

Итак, сеть IP-телефонии состоит из трех основных частей: шлюза, диспетчера и абонентского места. Все эти части должны присутствовать в каждом из решений от различных компаний-производителей. Соответственно, выбор оптимального решения для нужд конкретной организации должен базироваться именно на дополнительных возможностях и услугах, поставляемых вместе с основным продуктом.

В настоящий момент существует два противоположных подхода к внедрению систем IP-телефонии. Один из них (революционный, как его принято называть) заключается в том, что требуется отказаться от традиционной телефонной сети и использовать только локальную сеть, которая по своим каналам обеспечит передачу голоса между абонентами. Второй подход (эволюционный), наоборот, предполагает сохранение существующей структуры и одновременное добавление нового оборудования для расширения функциональности телекоммуникационной системы. В каждом конкретном случае следует анализировать внешние условия, а также требования к комплексу оборудования, с той целью, чтобы обеспечить выбор правильной стратегии при внедрении систем IP-телефонии.

3.2. Компании представляющие решения IP-телефонии

На мой взгляд, на рынке продуктов IP-телефонии масштаба предприятия можно выделить несколько компаний-лидеров, которые в совокупности представляют решения, удовлетворяющие практически весь спрос на этом рынке.

Компания Avaya

Компания Avaya предлагает на рынке решения, основой которых служит телекоммуникационный сервер Definity. Эти решения являются универсальными и подходят не только компаниям, создающим корпоративную телефонную сеть "с нуля", но и уже имеющим собственную инфраструктуру. Кроме того, решения на базе Definity допускают использование различного оборудования (в том числе от разных производителей) для полной интеграции телефонии и передачи данных. Это обеспечивается за счет применения протокола Н.323, на котором основаны решения компании Avaya.

Решения IP-телефонии на базе телекоммуникационного сервера Definity можно разделить на два направления:

Definity Trunk (используется для построения частных телефонных сетей на базе сети передачи данных и стандарта Н.323)

Definity IP Абонент (используется для передачи голоса по IP-сети от абонентского терминала к станции).

Решения компании Avaya в области IP-телефонии поддерживают абонентов, которые реализованы двумя способами: аппаратным (телефонные аппараты Avaya) и программным (IP Soft Phone и CentreVu IP Agent).

Использование телекоммуникационного сервера Definity обеспечивает полный набор услуг и функций, характерных для ведомственной сети связи (оповещение абонентов, голосовая почта, мониторинг сети и т. д.). Кроме этого, пользователи системы могут получить дополнительные преимущества от использования IP-телефонии. В пределах каждого сетевого домена (условно выделенного фрагмента IP-сети, через который осуществляется связь между станциями или между станцией и H.323-абонентами) может обеспечиваться определенный уровень качества предоставления услуг (QoS). Конфигурация сервера позволяет определить критические значения качества разговора (задержки, процент потери пакетов и т.д.), тем самым поддерживая необходимый уровень качества связи. Следует отметить, что компанией Avaya разработаны специальные механизмы, обеспечивающие QoS: DiffServ, приоритезация трафика и алгоритмы обхода IP-транка при ухудшении параметров канала связи.

Компания Avaya представила также новое решение ECLIPS, предназначенное для создания системы связи как в небольших офисах, так и в более крупных организациях. Это решение позволяет абонентам получить доступ к любым услугам связи, связывая при этом в единое целое телефонные и IP сети общего и внутреннего (корпоративного) пользования. Последующее масштабирование комплекса на базе ECLIPS может производиться без дополнительных инвестиций, что существенно сокращает расходы на содержание и расширение внутренней сети.

Совместимость решений компании Avaya с VoIP-оборудованием различных поставщиков по протоколу H.323 обеспечивает дополнительные конкурентные преимущества. В тоже время, рассматривая различные стандарты, можно с уверенностью сказать, что протокол SIP является более удобным и простым в реализации инструментом при разработке приложений на базе IP-телефонии. Если сравнивать возможности SIP и H.323, то последний обладает большей функциональностью и весьма распространен в глобальных сетях.

Таким образом, решения компании Avaya наиболее эффективно применять в тех организациях, где параллельно с функционированием традиционной телефонной сети требуется построить дополнительную сеть, обладающую более широкими возможностями и отвечающую требованиям заказчика.

Компания 3COM