Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Graduation thesis abstract

Бакалаврская работа

Пояснительная записка

Студент / В.О. Карандашев /

(подпись) (Ф.И.О.)

Факультет АЭС Группа А-2

Руководитель / В.И. Квашенников /

(подпись) (Ф.И.О.)

Консультанты:

– по безопасности жизнедеятельности

/ Н.Н. Симакова /

(подпись) (Ф.И.О.)

Новосибирск 2016 г.

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(СибГУТИ)

Форма утверждена научно-методическим советом университета

протокол № 4 от 17.04.2013 г.

КАФЕДРА

Автоматическая электросвязь

ЗАДАНИЕ

НА бакалаврскую работу

СТУДЕНТУ Карандашеву В.О. ГРУППЫ А-2

«УТВЕРЖДАЮ»

«» апреля 201 6 г.

Зав. кафедрой АЭС

_____________/ В.В. Лебедянцев /

(подпись) (Ф.И.О.)

Новосибирск

2016 г.

1. Тема работы Проект системы мониторинга нефте-, газопровода с помощью защищенной лазерной телекоммуникационной системы

утверждена приказом по университету № 4/ -16 от «» мая 201 6 г.

2. Срок сдачи студентом законченной работы «10» июня 201 6 г.

3. Исходные данные по работе (эксплуатационно-технические данные, техническое задание):

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) и сроки выполнения по разделам	Срок выполнения






	10.06.2016 г.

Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов):

1. Раздел по экономическому обоснованию

2. Раздел по безопасности жизнедеятельности

/ Н.Н. Симакова /

Дата выдачи задания «18» апреля 201 6 г.	Задание принял к исполнению «10» июня 201 6 г.
/ В.И. Квашенников / (подпись, Ф.И.О. руководителя)	/ В.О. Карандашев / (подпись, Ф.И.О. студента)

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(СибГУТИ)

Форма утверждена научно-методическим советом университета

протокол № 4 от 17.04.2013 г.

ОТЗЫВ

на выпускную работу В.О. Карандашева

(Ф.И.О.)

Тема выпускной работы: Проект системы мониторинга нефте-, газопровода с помощью защищенной лазерной телекоммуникационной системы

Студент при выполнении выпускной квалификационной работы по основной профессиональной образовательной программе высшего образования – программе бакалавриата по направлению 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (профиль «Сети связи и системы коммутации») продемонстрировал следующий уровень развития общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций:

Индекс компетенции	Наименование компетенции	Уровень освоения (низкий\средний\высокий
ОК-3	способностью использовать основы экономических знаний в различных сферах деятельности
ОПК-4	способностью иметь навыки самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях, осуществлять компьютерное моделирование устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных компьютерных программ
ПК-16	готовностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования
ПК-17	способностью применять современные теоретические и экспериментальные методы исследования с целью создания новых перспективных средств электросвязи и информатики
ПК-18	способностью организовывать и проводить экспериментальные испытания с целью оценки соответствия требованиям технических регламентов, международных и национальных стандартов и иных нормативных документов
ПК-19	готовностью к организации работ по практическому использованию и внедрению результатов исследований

Руководитель выпускной работы:

доцент каф. АЭС Т.И. Ромашова

«10» июня 201 6 г.

АННОТАЦИЯ

Выпускная квалификационная работа студента В.О. Карандашева по теме: Проект системы мониторинга нефте-, газопровода с помощью защищенной лазерной телекоммуникационной системы.

Объём работы – 100 страниц, на которых размещены 35 рисунков и 10 таблиц. При написании работы использовалось 54 источника.

Ключевые слова:

Работа выполнена: на предприятия ООО «Сиб Стрим»

Руководитель: доцент каф. АЭС Ромашова Татьяна Ивановна

Целью работы являлось:

Решаемые задачи:

Основные результаты:

Graduation thesis abstract

of V.O. Karandashev on the theme

The paper consists of 100 pages, with 35 figures and 10 tables/charts/diagrams. While writing the thesis 54 referencesources were used.

Keywords:

The thesis was written at

(name of organization or department)

Scientific supervisor

(position, degree, last name, name )

The goal/subject of the paper is

Tasks:

Results

Содержание

Введение. 3

1 Описание существующей сети Империалтекс и необходимость реконструкции 5

1.1 О предприятии. 5

1.2.Описание существующей телефонной сети. 5

1.3 Описание существующей локальной сети. 7

1.4 Необходимость реконструкции. 9

1.5 Разработка проектируемой сети. 10

2 Расчет нагрузки и пропускной способности. 14

2.1 Расчет возникающей местной нагрузки. 14

2.1 Распределение нагрузки по направлениям. 16

2.2.1 Нагрузка к ЦОВ.. 16

2.2.2 Расчет нагрузки, замыкаемой внутри данного сетевого узла и межстанционной нагрузки между коммутаторами. 17

2.3 Расчет сигнальной нагрузки к SIP-серверу. 21

2.4 Расчет пропускной способности для речевой нагрузки в точках концентрации трафика 24

2.4.1 Расчет коэффициента избыточности. 25

2.4.2 Определение расчетной нагрузки для речевой услуги. 27

2.4.3 Расчет пропускной способности сетевых интерфейсов для речевой нагрузки. 29

3 Выбор ПО и оборудования для проектируемой сети. 35

3.1 Выбор прокси-сервера. 35

3.2 Настройка IP ATC.. 38

3.2.1 Инсталляционные установки. 38

3.2.2 Администрирование 3CX Phone System, создание дополнительных внутренних номеров. 41

3.3 Выбор SIP-телефонов. 44

3.3.1 Выбор аппаратного SIP-телефона. 44

3.3.2 Выбор программного SIP-телефона. 49

4 Технико-экономические показатели проекта. 53

4.1 Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов выхода на ГТС при установке своего шлюза. 53

4.1.1 Капитальные затраты.. 53

4.1.2 Эксплуатационные расходы.. 55

4.2 Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов выхода на ГТС через шлюз провайдера. 60

4.2.1 Капитальные затраты.. 60

4.2.2 Эксплуатационные расходы.. 62

4.3 Оценка эффективности внедрения проекта. 64

Заключение. 66

Список использованных источников.. 68

Приложение А. Схема локальной сети предприятия. 69

Приложение Б. План помещений предприятия. 70

Введение

В современном мире невозможно представить ведение бизнеса без оперативного обмена информацией. Именно поэтому успешные компании ориентированы на применение наиболее эффективных технологий коммуникации. Примером такого повышения эффективности является замена устаревшей технологии аналоговой телефонии на VoIP.

Использование протоколов IP для обмена голосовой информацией имеет ряд преимуществ, по сравнению с традиционной телефонией. Этот способ коммуникации имеет намного меньшую стоимость, а так же позволяет использовать дополнительные сервисы. Использование технологий VoIP позволяет унифицировать рабочее место, так как для пользования услугами IP телефонии, наличие аппаратного телефона становится не обязательным, на рабочий компьютер устанавливается специальное программное обеспечение- softphone и через него, при наличии микрофона и устройства вывода звука осуществляются звонки.

Важным достоинством IP-телефонии является полная автономность от оператора, выделяющего канал связи. В стандартной телефонии любой абонент в автоматическом режиме привязывает получение потребляемых сервисов к оператору, дающему канал связи. Зато, получив виртуальный номер оператора IP-телефонии, у абонента будет возможность воспользоваться им в любой точке мира почти безе перестройки оконечного оборудования, используя любой существующий канал доступа в интернет.

Именно по этому IP-телефония так хорошо подходит, как для управлением бизнесом, так и для общения с вашими родными и друзьями.

Цель этой дипломной работы – внедрить технологию IP- телефонии в корпоративную сеть предприятия Империалтекс.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

– изучить локальную и телефонную сеть предприятия;

– разработать проектируемую сеть при внедрении IP-телефонии;

– произвести необходимые расчеты нагрузок и интенсивности;

– сделать выбор программного обеспечения и оборудования для проектируемой сети;

– рассчитать затраты и расходы при внедрении IP-телефонии.

1 Описание существующей сети Империалтекс и необходимость реконструкции

1.1 О предприятии

Компания Империалтекс работает на рынке климатического оборудования с 1998 года. Специализация компании – поставки климатического оборудования на российский рынок с квалифицированной поддержкой и сервисом. За годы существования компания сотрудничала со многими мировыми производителями климатического оборудования, предлагая партнерам только качественные и современные решения. Предприятие Империалтекс осуществляет гарантийное и послегарантийное обслуживание, а также ремонт установленного оборудования.

1.2.Описание существующей телефонной сети

Телефонная сеть ООО Империалтекс состоит из 35 телефонных аппаратов, которые подключены к мини АТС. Внутренняя нумерация включает номера со 201-235. Также 12 телефонных аппаратов из них имеют выход на междугородние и международные звонки. Выход на звонки в город осуществляется путем нажатия клавиши 9, а на межгород – 8.

Структурная схема телефонной сети представлена на рисунке 1.1. План нумерации представлен в таблице 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема телефонной сети предприятия Империалтекс

Таблица 1.1 – План нумерации телефонной сети Империалтекс

Емкость мини АТС	Нумерация
Максимальная емкость	Задействовано	Городские номера в мини АТС	Внутренняя нумерация
городских линий	… -	…

внутренних абонентов

1.3 Описание существующей локальной сети

Локальная сеть ООО Империалтекс построена по радиальной топологии. В центре находится управляемый коммутатор D-Link DGS-1210-20 с функциями L3. К нему подключены 4 коммутатора уровня L2: Три 8-ми портовых коммутатора D-Link DES-1008P и один 16-ти портовый коммутатор D-Link DES-1016A. Все ПК подключены физически к локальной сети. На рисунке 1.2 представлена структурная схема локальной сети Империалтекс.

Рисунок 1.2 – Структурная схема локальной сети Империалтекс

Характеристики используемых на сети коммутаторов представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Характеристики коммутаторов [1]

Характеристики коммутатора D-Link DGS- 1210-20
Основные характеристики	–
Интерфейсы	16 портов 10/100/1000Base-T, 4 порта 1000Base-X SFP
Производительность, Гбит/с
Таблица MAC адресов	16К
802.1Q Tagged VLAN
Макс. потребляемая мощность	14.06 Вт

Характеристики коммутатора D-Link DES-1008P
Основные характеристики	–
Интерфейсы	8 портов 10/100Base-TX
Производительность, Гбит/с	1,6
Таблица MAC адресов	1K записей на устройство
Буфер RAM	96 Кб на устройство
Макс. потребляемая мощность	До 15,4 Вт на порт РоЕ (порты 1-4)
Характеристики коммутатора D-Link DES-1016A
Основные характеристики	–
Интерфейсы	16 портов FE 10/100Base-TX
Производительность, Гбит/с	3,2
Таблица MAC адресов	8К
Буфер пакетов	256 Кб
Макс. потребляемая мощность	2,28 Вт переменного тока 1,25 Вт постоянного тока

1.4 Необходимость реконструкции

IP телефония уже сейчас является надежным, экономичным решением в офисах любого масштаба. Главным достоинством пакетной телефонии является снижение стоимости из-за оцифровки и сжатия голосового трафика, вследствие чего уменьшается себестоимость услуги.

Реконструкция обоснована тем, что сотрудники предприятия совершают большое количество телефонных звонков, как на городские и междугородные номера, так и внутри организации. IP телефония позволит уменьшить затраты на телефонные переговоры и улучшить их качество. При переходе на IP-телефонию было решено, что будут установлены как аппаратные, так и программные IP-телефоны. Число программных телефонов будет равно числу ПК, а аппаратных будет 2: у начальника и в приемной.

Для начальства необходимо установить IP-телефон, так как руководители обычно совершают очень много звонков. Также с помощью IP-телефона можно осуществлять конференц-связь. И это будет намного дешевле, чем при разговорах на обычных стационарных телефонах. Также было решено установить Proxy-сервер. Это позволит увеличить скорость загрузки страниц, которые уже ранее были загружены и содержатся в КЭШе. Также прокси-сервера позволяют защитить ценные документы, хранящиеся на компьютере.

1.5 Разработка проектируемой сети

Корпоративная сеть должна быть с одной стороны подключена к телефонной сети общего пользования (ТфОП), а с другой –к глобальной информационной Internet. Следовательно, разрабатывая сеть нужно решить задачу выхода в Internet и выхода на ГТС.

Для выхода в Internet достаточно установить основные компоненты сети, такие как прокси-сервер (proxy server). А для выхода на ГТС существует три способа:

1) Через свой шлюз.

Шлюз обеспечивает преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТфОП в речевые пакеты с использованием протоколов RTP, UDP, IP, а также преобразование сигнальных сообщений, на вход сигнализации ТфОП (DSS1, ОКС7), в сигнальные сообщения SIP и обратно.

При такой архитектуре качество обслуживания вызовов отличное, но требуются дополнительные затраты на установку шлюза.

Данный вариант подключения к телефонной сети изображен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Структурная схема корпоративной сети с выходом на ГТС через свой шлюз

2) Через шлюз провайдера

В данном варианте подключения к телефонной сети устанавливается плата (рисунок 1.4). При таком варианте организации выхода на ГТС требуется аренда потоков E1 у провайдера.

Качество обслуживания вызовов при таком варианте построения сети будет отличным, но требуются затраты на приобретение платы и постоянная плата за аренду каналов провайдера.

Рисунок 1.4 – Структурная схема корпоративной сети с выходом на ГТС через шлюз провайдера

3) Skype

Самым простым вариантом подключения к телефонной сети является Skype, который изображен на рисунке 1.5. С его помощью легко и недорого можно выйти на ГТС. Главным преимуществом этой архитектуры является то, что не требуется монтажа никакого дополнительного оборудования, достаточно установить бесплатное программное обеспечение Skype. Оплата вызова невелика, по сравнению с оплатой того же вызова на ТфОП. Но этот вариант не рационально использовать на проектируемой корпоративной сети, так качество обслуживания QoS не соответствует требуемому.

Рисунок 1.5 – Структурная схема корпоративной сети с выходом на ГТС через Skype

Из рассмотренных выше вариантов построения сети можно прийти к выводу, что 3 вариант мы далее рассматривать не будем.

1 и 2 варианты подключения к ГТС могут быть использованы для реализации на нашей сети, и, т.к. в обоих вариантах качество обслуживания будет хорошим, то окончательный выбор будет сделан после выполнения экономической части.

2 Расчет нагрузки и пропускной способности

2.1 Расчет возникающей местной нагрузки

Поступающая на сетевой узел от группы абонентов местная нагрузка (возникающая определяется:

, (2.1)

где номер коммутатора;

количество источников нагрузки;

удельная нагрузка от k-того источника (по результатам измерений

равна 0,08 для данной организации);

Коэффициент учитывает неуспешные вызовы [2].

Нагрузка, возникающая в коммутаторах D-Link DES 1008P №1, определяется:

где N = 8, так как в коммутатор №1 включено 8 ПК.

Нагрузка, возникающая в коммутаторе D-Link DGS 1016A №4, определяется:

где N = 11, так как в коммутатор №2 включено 9ПК и 2 IP-телефон.

Результаты расчетов по каждому коммутатору сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 – Суммарная нагрузка коммутаторов: D-Link DES 1008P и

D-Link DGS 1016A

Номер коммутатора	Емкость	Удельная местная нагрузка	Суммарная местная нагрузка	Удельная м/город. нагрузка	Суммарная м/город. нагрузка
-
№1		0,08	0,7	0,008	0,07
№2		0,08	0,7	0,008	0,07
№3		0,08	0,7	0,008	0,07
№4		0,08	0,97	0,008	0,097

В проектируемой сети от всех терминалов возникает суммарная местная нагрузка :

(2.2)

Далее рассчитаем нагрузку на выходе коммутационных полей (КП) в рассматриваемых коммутаторах, учитывая снижение нагрузки на выходе КП за счет слушания сигналов ОС и НН:

, (2.3)

где – коэффициент, учитывающий это снижение.

В данном проекте .

Результаты расчетов нагрузки на выходе коммутационных полей (КП) в рассматриваемых коммутаторах сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Нагрузка на выходе КП

№ коммутаторов	Возникающая в коммутаторах нагрузка (Эрл)	Нагрузка на вых. КП (Эрл)
№1	0,7	0,63
№2	0,7	0,63
№3	0,7	0,63
№4	0,97	0,87
ИТОГО	3,07	2,76

2.1 Распределение нагрузки по направлениям

2.2.1 Нагрузка к ЦОВ

Далее местную суммарную возникающую нагрузку необходимо распределить по направлениям связи.

Распределим возникающую исходящую нагрузку в коммутаторе, по следующим направлениям:

1. Нагрузка к ЦОВ () – 3…7% от

2. Нагрузка, замыкаемая внутри данного сетевого узла (внутристанционная) – Aвн и межстанционная нагрузка между сайтами – Ai-j

3. Междугородная нагрузка к АМТС – [3].

Нагрузка к ЦОВ () – 3…7% от . Полагаем, что к ЦОВ распределяется 5% от местной нагрузки, возникающей в каждом коммутаторе, тогда нагрузка к ЦОВ определяется:

, (2.4)

Исходящая нагрузка от коммутатора №1,2,3 к ЦОВ:

Исходящая нагрузка от коммутатора №4 к ЦОВ:

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – Нагрузка к узлу спецслужб

№ коммутаторов	Возникающая в коммутаторах нагрузка Aм _k (Эрл)	Нагрузка к узлу спецслужб Ацов _k (Эрл)
№1	0,7	0,0315
№2	0,7	0,0315
№3	0,7	0,0315
№4	0,97	0,0435
ИТОГО	3,07	0,138

2.2.2 Расчет нагрузки, замыкаемой внутри данного сетевого узла и межстанционной нагрузки между коммутаторами

На рисунке 2.1 показан пример распределения нагрузок по направлениям связи.

Рисунок 2.1 - Распределение нагрузок по направлениям связи

Из рисунка 2.1 видно, что нагрузка на выходе коммутатора 1 распределяется внутри себя и к остальным коммутаторам пропорционально емкости этих коммутаторов. Также отдельно отмечена потерянная нагрузка A_Lost, которая учитывается в коэффициенте потерь при расчете количества соединительных линий [2].

Например, нагрузка A_1-2 от коммутатора №1 к коммутатору №2 определяется:

= , (2.5)

где – число ПК, подключенных к коммутатору;

– общее число ПК.

А нагрузка A_4-1 от коммутатора №4 к коммутатору №1 определяется:

= .

Внутренняя нагрузка:

= Эрл

Результаты расчетов распределения нагрузки по направлениям связи сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. – Распределение нагрузки между коммутаторами (Эрл)

№ коммутаторов	№1	№2	№3	№4	АМТС	ЦОВ
№1	0,137	0,137	0,137	0,188	0,07	0,0315
№2	0,137	0,137	0,137	0,188	0,07	0,0315
№3	0,137	0,137	0,137	0,188	0,07	0,0315
№4	0,189	0,189	0,189	0,26	0,1	0,0435
∑		0,31	0,138

Рассчитаем речевую нагрузку для каждого участка

Например, нагрузка AУЧ1 определяется:

= (2.6)

Результаты расчетов распределения речевой нагрузки по участкам сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5. – Распределение речевой нагрузки по участкам

Участок
№1	1,027
№2	1,027
№3	1,027
№4	1,275
∑	4,356

2.3 Расчет сигнальной нагрузки к SIP-серверу

На основании приведенной процедуры оценим объем сигнальной нагрузки, создаваемой при обслуживании M-вызовов от N SIP-терминалов.

При заданной удельной речевой нагрузке от одного SIP-терминала величиной , от него поступает в среднем:

(2.7)

Время разговора для местных вызовов примем равным

При этих данных от SIP-терминалов коммутатора №1 в ЧНН поступит:

Для обслуживания каждого вызова будем считать, что требуется передать 18 сообщений, каждое размером 4096 бит (512 байт), следовательно, для обслуживания вызовов, необходимо передать K бит в течение этого ЧНН (часа):

Следовательно, для пропуска этой сигнальной нагрузки в Ethernet-интерфейсах необходимо выделить пропускную способность:

, (2.8)

Однако данная пропускная способность рассчитана при допущении

равномерного и детерминированного поступления вызовов в течение часа. В этих условиях, рассчитанную пропускную способность можно считать средней пропускной способностью.

Реальная сигнальная нагрузка представляет собой случайный процесс. При отсутствии достаточной статистики по протоколу SIP, будем считать, что от смены аналогового терминала на SIP-терминал поведение речевых абонентов не изменится, следовательно, характеристики распределения вызовов от аналоговых абонентов и от SIP-терминалов идентичны. Идентичны также характеристики сигнального трафика, создаваемого протоколом ISUP и протоколом SIP. По характеристикам сигнальной нагрузки от протокола ISUP известно, что неравномерность скорости поступления сообщений ISUP лежит в пределах [2]. Примем, что следовательно, пиковая скорость, при передаче SIP сообщений равна:

, (2.9)

Для обеспечения такой скорости передачи сигнальной информации,

необходимо предусмотреть в Ethernet-интерфейсах пропускную способность :

Аналогичный расчет сделаем для сигнальной нагрузки, создаваемой от SIP-терминалов коммутатора №4:

Результаты расчетов пиковой скорости передачи сигнальной информации сведем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Пиковая скорость передачи сигнальной информации

№ коммутаторов	Скорость передачи сигнальной информации ()
№1
№2
№3
№4	1 217
∑	3 827

Следовательно, для обеспечения такой скорости передачи сигнальной информации, необходимо предусмотреть в Ethernet-интерфейсах пропускную способность Спик:

Так как SIP сообщения переносятся в единой мультисервисной сети вместе с речевыми и другими пакетами, то для гарантирования качества каждому виду трафика, необходимо в этой сети создать отдельные виртуальные подсети со своими параметрами (пропускной способностью, классом качества, уровнем приоритета).

В частности, согласно рекомендации «Базовые основы QoS», сигнальная информация принадлежит классу AF31, где AF - гарантированная доставка (AssuredForwarding, AFxy) – гарантирует минимальную полосу пропускания и буферной памяти, 3 – класс (от 1 до 4), 1- минимальная вероятность сброса.

В данном случае, для гарантии пропуска сигнальной нагрузки от SIP-терминалов в направлении прокси-сервера, необходимо в Ethernet-интерфейсах создать следующие условия:

Пиковая пропускная способность

Класс качества в магистральной сети –

Уровень приоритета – по полю или

2.4 Расчет пропускной способности для речевой нагрузки в точках концентрации трафика

2.4.1 Расчет коэффициента избыточности

При формировании и передаче речевых пакетов, возникает избыточность, вызванная добавлением к речевым кадрам протокольных заголовков. Это приводит к тому, что пропускная способность, которую надо выделять на уровне сетевого интерфейса, может значительно превосходить скорость работы выбранного аудиокодека.

Рисунок 2.2 наглядно демонстрирует причину возникновения протокольной избыточности.

Рисунок 2.2 – Ступени добавления избыточной информации в процессе формирования речевого IP-пакета.

Рассчитаем коэффициенты избыточности пакетного речевого трафика от SIP-терминалов.

В дальнейшем, значения этих коэффициентов учитываются при расчете требуемой пропускной способности в пакетной сети.

Тип кодека G.711. Его характеристики представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Характеристики аудиокодеков

Тип аудио-кодека	Скорость V (кбит/с)	Размер речевого кадра L (байт)	Длительность речевого кадра T(мс)	Количество речевых кадров в одном IP-пакете
G.711

Количество речевых кадров , вкладываемых в один IP-пакет определяется из компромисса между требуемым качеством, которое в свою очередь оценивается по абсолютной допустимой задержке, и допустимой избыточностью, влияющей на результирующую скорость передачи, и, соответственно, требуемую пропускную способность сетевого интерфейса.

Длина отрезка речи из n речевых кадров, вкладываемых в одну IP-дейтаграмму:

(2.10)

Общая длина IP-дейтаграммы:

(2.11)

Доля полезной (речевой) информации в IP-дейтаграмме:

(2.12)

Доля служебной (протокольной) информации в IP-дейтаграмме:

(2.13)

Для кодека G.711:

Далее эти данные будут учитываться при расчёте пропускной способности пакетных интерфейсов сети. Чем меньше избыточность, тем меньшую пропускную способность требуется выделять на данном участке [2].

2.4.2 Определение расчетной нагрузки для речевой услуги

Для расчета числа соединительных линий используется понятие «расчетное значение нагрузки», которое учитывает колебания нагрузки в ЧНН. Закон распределения нагрузки по отдельным ЧНН хорошо описывается нормальным распределением. Если потребовать заданного качества обслуживания, то расчет пропускной способности следует выполнять не по среднему значению, а по расчетной интенсивности нагрузки:

(2.14)

Учитывая, что для пуассоновской нагрузки:

, (2.15)

Получим выражение для расчетной интенсивности нагрузки:

(2.16)

Значение аргумента функции Лапласа (коэффициента доверия) определяется исходя из принятой доверительной вероятности. Если значение доверительной вероятности принять равной то .

Таким образом, формула расчетной нагрузки имеет следующий вид

, (2.17)

где - расчетное значение нагрузок;

- среднее значение нагрузки [3].

Производим расчет по всем коммутаторам. Величины расчетных нагрузок сведем в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 - Величины расчетных нагрузок.

Участок	(Эрл)	(Эрл)
№1	1,027	1,71
№2	1,027	1,71
№3	1,027	1,71
№4	1,275	2,03
∑	4,356	7,16

2.4.3 Расчет пропускной способности сетевых интерфейсов для речевой нагрузки

Зная расчетные значения нагрузки по всем направлениям можно определить необходимое количество соединительных линий для организации связи в этом направлении.

При расчете числа СЛ необходимо задать качество обслуживания вызовов, которое в данном КП будем определять значением допустимых потерь [3].

Возьмём следующие значения потерь:

При связи коммутаторов между собой

При связи коммутаторов с ЦОВ

При связи коммутаторов с АМТС

Результаты расчетов числа соединительных линий для всех участков сведены в таблицу 2.9

Таблица 2.9 - Величины расчетных нагрузок

Участок	(Эрл)	(Эрл)	V
№1	1,027	1,71
№2	1,027	1,71
№3	1,027	1,71
№4	1,275	2,03
∑	4,356	7,16

Пропускная способность виртуального цифрового канала, зависит от:

– типа используемого аудиокодека:

– используемого алгоритма обнаружения речевых пауз (VAD);

– коэффициента избыточности (эффективности) стека протоколов G.xxx/RTP/UDP/IP/Ethernet, который, в свою очередь зависит от числа речевых кадров, помещаемых в IP.

Для пакетной телефонии – пропускная способность числом виртуальных цифровых каналов соответствующего интерфейса в точке концентрации – N_СЛ, пропускная способность которого зависит от:

– типа используемого аудиокодека:

– используемого алгоритма обнаружения речевых пауз (VAD);

Таким образом, требуемая пропускная способность сетевого интерфейса для одной СЛ (одного виртуального цифрового канала), определяется:

(2.16)

Для определения требуемой пропускной способности сетевого интерфейса для Nсл, рассчитанное число соединительных линий пересчитывается в пропускную способность соответствующего интерфейса ( Мбит/с), с учетом класса обслуживания.

Для предоставления речевых услуг, в пакетной транспортной сети могут использоваться два класса обслуживания:

Класс EF. При этом обычно используется более качественный аудиокодек (G.711, G.726) без детектора активности речи – VAD. Для такого класса обслуживания на время сеанса выделяется постоянная полоса пропускания (эмулируется канал в сети с коммутацией пакетов).

В этом случае и пропускная способность, которую надо выделить в сетевом интерфейс для определяется:

(2.17)

Такой класс обслуживания характеризуется высоким качеством, однако, эффективность использования выделенной пропускной способности низкая.

Класс AF1(Класс обслуживания с учетом неравномерности (пачечности) речевого трафика).Возникающей за счет использования детектора обслуживания речи (VAD). Такими детекторами оснащаются все современные аудиокодеки, в которых используется сжатие речевой информации с использованием алгоритмов кодирования формы сигнала (аудиокодеки с предсказанием речи – G.723, G.729, GSM и т.п.).

При использовании VAD возникает неравномерность скорости передачи речи (во время пауз речь не передается), при этом коэффициент пачечности, измеряемый отношением пиковой скорости передачи к средней скорости передачи, может достигать значений:

(2.18)

Использование такого класса обслуживания несколько снижает качество передачи речи, однако при этом достигается более эффективное использование выделенной пропускной способности за счет использования эффекта статистического мультиплексирования в сетевом пакетном узле (шлюзе или коммутаторе).

В этом случае и пропускная способность, которую надо выделить в сетевом интерфейсе для , гибко разделяется между несколькими абонентами с учетом :

(2.19)

Рассчитаем пропускную способность с учётом коэффициентов эффективности и типом аудиокодеков [2]. Согласно формуле (2.17) для устройств, использующих кодек G.711, необходима пропускная способность:

Общая пропускная способность для пропуска нагрузки от всех SIP-терминалов определяется:

(2.20)

Подставив в эту формулу ранее посчитанные значения пропускной способности одной линии, количество линий из таблицы 2.6, и приняв , получим пропускную способность сетевых интерфейсов, которую необходимо выделять для пропуска нагрузки.

Результаты расчетов пропускной способности сведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6. Нагрузка, количество линий и пропускная способность участков

Участок	(Эрл)	(Эрл)	V	C (кбит/с)
№1	1,027	1,71		128,7
№2	1,027	1,71		128,7
№3	1,027	1,71		128,7
№4	1,275	2,03		128,7
∑	4,356	7,16		514,8

По результатам выполненных расчетов можно сделать вывод, что до шлюза используется интерфейс FE.

По статистике на предприятии Империалтекс 40% звонков совершаются на ГТС, а остальные 60% - внутри предприятия.

Поэтому рассчитаем внешнюю нагрузку:

(2.21)

Далее переводим в расчетную нагрузку:

(2.22)

Зная расчетное значение нагрузки можно определить необходимое количество соединительных линий для организации связи в этом направлении. При P = 0,005, Nсл = 9.

Определим число стандартных интерфейсов E1 по формуле:

, (2.23)

Структурная схема корпоративной сети с выходом на ГТС через шлюз провайдера, с результатами расчетов изображена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Структурная схема корпоративной сети с выходом на ГТС через шлюз провайдера с результатами расчетов

По результатам выполненных расчетов можно сделать вывод о том, что для выхода на ГТС будет использоваться 1 поток Е1. Так как число соединительных линий 9, следовательно потребуется арендовать 1Е1, внутри сети используется интерфейс FE.

3 Выбор ПО и оборудования для проектируемой сети

3.1 Выбор прокси-сервера

Разрабатывая проектируемую сеть, были выбраны архитектуры, изображенные на рисунке 1 и 2, согласно которой на существующей сети нужно установить прокси-сервер и Gateways, также потребуется арендовать у провайдера потоки Е1 для выхода на ГТС. Окончательный выбор будет сделан после экономической части.

Прокси-сервер может быть организован программно, в этом случае требуется установка данного программного обеспечения на ПК с определенными характеристиками, и аппаратно. Ниже в таблице 3.1 представлены наиболее популярные прокси-сервера.

Таблица 3.1 – Сравнение популярных прокси-серверов [4], [5], [6]

Функциональные характеристики	Switchvox SOHO	Ideco	3CX

Подключение неограниченного числа каналов связи с внешним миром	Определяется лицензией	Определяется лицензией	Определяется лицензией
Неограниченное число внутренних номеров сотрудников с доступом ко всем возможностям системы	Определяется лицензией	Определяется лицензией	Определяется лицензией
Количество одновременных разговоров — внутренних или внешних	Определяется лицензией	Определяется лицензией	Определяется лицензией
Интерактивное голосовое меню (IVR)	Есть	Есть	Есть
Обработка вызовов по номеру звонящего (АОН)	Есть	Есть	Есть
Обработка вызовов в зависимости от даты и времени суток	Есть	Есть	Есть
Обусловленный перевод звонка между сотрудниками и группами	Есть	Есть	Есть
Голосовая почта для каждого сотрудника	Есть	Есть	Есть
Обусловленный перевод звонка на мобильный телефон сотрудника	Есть	Есть	Есть
Подробная статистика о всех звонках с фильтрацией по сотрудникам	Есть	Есть	Есть

Продолжение таблицы 3.1


Подробная статистика о всех звонках с фильтрацией по сотрудникам	Есть	Есть	Есть
Запись разговоров — всех, по направлениям, по сотрудникам	Есть	Есть	Есть
Оперативное прослушивание разговоров и подсказки ответов супервизором подчиненному	Есть	Есть	Есть
Маршрутизация исходящих звонков по наиболее дешевому тарифу	Есть	Есть	Есть
Подключение внешних линий по SIP (IP-сети), PRI (ISDN), FXO, GSM	Есть	Только SIP	Определяется лицензией
Поддержка интеграции с CRM, «1С», базами данных, веб-приложениями	Есть	Есть	Есть
Требования к операционной системе для работы сервера IP PBX	Linux (бесплатная ОС)	Linux (бесплатная ОС)	Лицензионная Windows
Цена за базовую установку, рублей	133 800

Был выбран вариант реализации прокси-сервера 3CX Phone System, так как он является простым решением, отвечает всем запрашиваемым характеристикам и имеет выгодную стоимость реализации. Программное обеспечение 3CX на сегодняшний день является одним из самых популярных, не требует сложной платформы, его можно установить практически на любой современный ПК. [6]

При таком варианте так же будет не сложно установить плату Е1, для выхода на ГТС. Плата цифрового интерфейса E1 с сигнализацией ISDN PRI Panasonic KX-TDA0290CJ для TDA100/200 стоимостью 55830 рублей будет вмонтирована в ПК, на котором уже установлен прокси-сервер.[7]

Требования к оборудованию для 3CX Phone System, зависит от количества одновременных вызовов. Каждый вызов использует определенное количество ресурсов, чем больше одновременных вызовов, тем более высокие требования к оборудованию. На данной проектируемой сети 35 программно и аппаратно реализованных телефонных аппарата. Количество одновременных вызовов составляет 10% от всех терминалов на сети, следовательно, на проектируемой сети будет осуществляться 3,5% одновременных вызовов [6].

3.2 Настройка IP ATC

3.2.1 Инсталляционные установки

а) С помощью Мастера настройки (3CX Phone System Configuration Wizard) необходимо выполнить ряд шагов для первоначальной настройки АТС. После запуска система предложит вам выбрать язык.

б) Укажите публичный IP-адрес сервера 3CX Phone System, как показано на рисунке 3.1. Это необходимо для автонастройки удаленных абонентов. Далее создаем новую АТС.

Рисунок 3.1 – Окно настройки 3CX Phone System Configuration Wizard

в) Потом необходимо указать длину (количество цифр) внутреннего номера.

г) Укажите имя сервера электронной почты и адрес. Адрес будет использоваться для отправки уведомлений, голосовой почты и факсов.

д) Укажите имя пользователя и пароль, которые будут использоваться для администраторского доступа в Консоль управления.

Мастер настройки позволяет создать несколько внутренних номеров, рисунок 3.2. Позже вы можете изменить настройки и добавить дополнительные номера, но на данном этапе необходимо ввести как минимум один внутренний номер.

Рисунок 3.2 - Создание внутренних номеров

В окне добавления внутреннего номера необходимо указать Внутренний номер (длина номера соответствует выбранной длине номеров), ФИО абонента, ID – идентификационный номер пользователя на сервере, пароль, ПИН голосовой почты и интерфейс (IP-адрес сервера).

Рисунок 3.3 - Добавление внутренних номеров

е) Следующим шагом необходимо указать внутренний номер оператора. На этот номер буду поступать все входящие вызовы. Укажите номер для голосовой почты – этот номер предназначен для доступа к голосовым ящикам абонентов. Если VoIP-оператор не будет использоваться, этот шаг пропускается, нажимаем ПРОПУСТИТЬ.

ж) После завершения настройки сервера пропускаем шаг регистрации и закрываем мастер настройки.

Воспользуйтесь поиском по сайту: