 |
Принципы построения внутризоновой телефонной сети
|
|
|
|
Внутризоновая сеть объединяет местные сети зоны нумерации в единую зоновую сеть связи. Внутризоновая сеть представляет собой совокупность
Соединительных линий и каналов, обеспечивающих взаимодействие комму-
тационного оборудования разных местных сетей между собой и с автоматической междугородной телефонной станцией (АМТС). Станция АМТС предназначена,с одной стороны, для организации внутризоновой связи, выполняя функции зонового узла, а с другой,-для пропуска междугородного и международного трафика от/к местных сетей зоны нумерации. На сети зоны нумерации могут быть установлены одна или несколько АМТС.
Типовой схемой организации внутризоновой сети является включение всех местных зоны в АМТС по радиальному принципу, т.е. по заказно-соединительным линиям(ЗСЛ) для исходящей связи и по междугородным соединительным линиям(СЛМ) для входящей связи.
Принцип построения междугородной телефонной сети
Междугородная телефонная сеть предназначена для взаимодействия различных зон между собой и выхода пользователей национальной сети на международную сеть связи. Междугородная телефонная сеть представляет собой комплекс оборудования, включающий АМТС, узлы автоматической коммутации (УАК), взаимодействующие между собой по междугородным каналам, а также междугородные каналы к международным станциям национальной сети. Междугородная сеть имеет двухуровневую структуру построения. Верхний уровень сети - транзитный, который представляет полносвязную сеть УАК. Нижний - оконечные АМТС зон нумерации, привязанные к УАК. Междугородная сеть строится с обходными путями для повышения эффективности использования каналов и коммутационного оборудования сети.
|
|
|
Международная сеть имеет структуру аналогичную междугородной сети. При этом на данной сети используются международные станции и международные центры коммутации.
Пакетная сеть связи
8.6.1 Анализ технической реализации IP – телефонии
В сетях пакетной коммутации по каналам связи передаются единицы информации, которые не зависят от физического носителя. Такими единицами могут быть пакеты, кадры или ячейки (в зависимости от протокола), но в любом случае они передаются по разделяемой сети, более того - по отдельным виртуальным каналам, не зависящим от физической среды. Каждый пакет идентифицируется заголовком, который может содержать информацию об используемом им канале, его происхождении (то есть об источнике или отправителе) и пункте назначения (о получателе или приёмнике).
Под IP – телефонией будем понимать технологию, позволяющую использовать любую сеть с пакетной коммутацией на базе протокола IP в качестве средства организации и ведения международных, междугородных и местных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Интернет – телефония – это частный случай IP – телефонии, когда в качестве пакетов телефонного трафика используются обычные каналы сети Интернет.
В сетях на основе IP, все данные – голос, текст, видео, компьютерные программы или информация в любой другой форме – передаются в виде пакетов. Любой компьютер и терминал такой сети имеет свой уникальный IP – адрес, и передаваемые пакеты маршрутизируются к получателю в соответствии с этим адресом, указываемом в заголовке. Данные могут передаваться одновременно между многими пользователями и процессами по одной и той же линии. При возникновении проблем IP – сети могут изменять маршрут для обхода неисправных участков. При этом протокол IP не требует выделенного канала для сигнализации. Процесс передачи голоса по IP – сети состоит из нескольких этапов.
На первом этапе осуществляется оцифровка голоса. За тем оцифрованные данные анализируются и обрабатываются с целью уменьшения физического объёма данных, передаваемых получателю. Как правило, на этом этапе происходит подавление ненужных пауз и фонового шума, а также компрессирование.
На следующем этапе полученная последовательность данных разбивается на пакеты и к ней добавляется протокольная информация – адрес получателя, порядковый номер пакета на случай, если они будут доставлены не последовательно, и дополнительные данные для коррекции ошибок. При этом происходит временное накопление необходимого количества данных для образования пакета до его непосредственной отправки в сеть.
Извлечение переданной голосовой информации из полученных пакетов так же происходит в несколько этапов. Когда голосовые пакеты приходят на терминал получателя, то сначала проверяется их порядковая последовательность. Поскольку IP – сети не гарантируют время доставки, то пакеты со старшими порядковыми номерами могут прийти раньше, более того, интервал времени получения также может колебаться. Для восстановления исходной последовательности и синхронизации происходит временное накопление пакетов. Однако некоторые пакеты могут быть вообще потеряны при доставке, либо задержка их доставки превышает допустимый разброс. В обычных условиях приёмный терминал запрашивает повторную передачу ошибочных или потерянных данных. Но передача голоса слишком критична ко времени доставки, поэтому в этом случае либо включается алгоритм аппроксимации, позволяющий на основе полученных пакетов приблизительно восстановить потерянные, либо эти потери просто игнорируются, а пропуски заполняются данными случайным образом.
Полученная таким образом (не восстановленная) последовательность данных декомпрессируется и преобразуется непосредственно в аудио – сигнал, несущий голосовую информацию получателю.
Таким образом, полученная информация не соответствует исходной информации (искажена) и задержана. Однако в некоторых пределах избыточность голосовой информации позволяет мириться с такими потерями. В настоящее время в IP – телефонии существует два основных способа передачи голосовых пакетов по IP – сети:
|
|
|
1. Через глобальную сеть Интернет (Интернет - телефония).
2. Используя сети передачи данных на базе выделенных каналов (IP – телефония).
В первом случае полоса пропускания на прямую зависит от загруженности сети Интернет пакетами, содержащими данные, голос, графику и так далее, а значит, задержки при прохождении пакетов могут быть самыми разными. При использовании выделенных каналов исключительно для голосовых пакетов можно гарантировать фиксированную (или почти фиксированную) скорость передачи. Для того, чтобы осуществить междугородную (международную) связь с помощью телефонных серверов, организация должна иметь по серверу в тех местах, куда и откуда планируются вызовы.
Общий принцип действия телефонных серверов (шлюзов) Интернет – телефонии, показанный на рисунке 8.6.1, таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединяться с любым телефоном мира.
С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет с использованием протокола IP. Для пакетов, приходящих из сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке.
Обе составляющие операции (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. Например, звонок «телефон – компьютер» или «компьютер – телефон» может обеспечивать один телефонный сервер.
|
|
|
Рисунок 8.18 Общий принцип действия телефонных серверов Интернет – телефонии
Основным сдерживающим фактором на пути масштабного внедрения IP – телефонии является отсутствие в протоколе IP механизмов обеспечения гарантированного качества услуг, что делает его пока не самым надёжным транспортом для передачи голосового трафика. Сам протокол IP не гарантирует доставку пакетов, а так же время их доставки, что вызывает такие проблемы, как «рваный голос» и просто провалы в разговоре. Сегодня эти проблемы решаются: организации по стандартизации разрабатывают новые протоколы, производители выпускают новое оборудование, но на этом уровне дела с совместимостью и стандартизацией обстоят уже не так хорошо, как с «упаковкой» речи в пакеты. Заметим, что в рамках частной корпоративной сети некоторая потеря качества голосовой связи при сильной загруженности ресурсов вполне терпима при условии, что средний показатель будет вполне удовлетворительным.
С точки зрения масштабируемости IP – телефония представляется вполне законченным решением. Во – первых, поскольку соединение на базе протокола IP может начинаться (и заканчиваться) в любой точке сети от абонента до магистрали. Соответственно, IP – телефонию можно вводить участок за участком, что хорошо с точки зрения миграции, так как её можно проводить «сверху вниз», «снизу вверх» или по любой другой схеме. Для решений IP – телефонии характерна определённая модульность: количество и мощность различных узлов – шлюзов, gatekeeper («привратник» - сервер обработки номерных планов) – можно наращивать практически независимо, в соответствии с текущими потребностями.
|
|
|
8.6.2 Виды соединений в сети IP – телефонии
Сети IP – телефонии предоставляют возможности для соединений пользователей четырёх основных типов:
От телефона к телефону», как показано на рисунке 8.19. Вызов идёт с обычного телефонного аппарата к АТС, на один из выходов которой подключён шлюз IP – телефонии, и через IP – сеть доходит до другого шлюза, который осуществляет обратные преобразования.
Рисунок 8.19 Схема связи «телефон – телефон»
2. «От компьютера к телефону», как показано на рисунке 8.20. Мультимедийный компьютер, имеющий программное обеспечение IP – телефонии, звуковую плату (адаптер), микрофон и акустические системы, подключается к IP – сети или к сети Интернет, и с другой стороны шлюз IP – телефонии имеет соединение через АТС с обычным телефонным аппаратом.
Следует отметить, что в соединениях 1 и 2 типов вместо телефонных аппаратов могут быть включены факсимильные аппараты, и в этом случае сеть IP – телефонии должна обеспечивать передачу факсимильных сообщений.
Рисунок 8.20 Схема связи «компьютер – телефон»
3. «От компьютера к компьютеру», как показано на рисунке 8.21. В этом случае соединение устанавливается через IP – сеть между двумя мультимедийными компьютерами, оборудованными аппаратными и программными средствами для работы с IP – телефонией.
|
|
|
Рисунок 8.21 Схема связи «компьютер - компьютер»
4. «От WEB браузера к телефону», как показано на рисунке 8.22. С развитием сети Интернет стал возможным доступ и к речевым услугам. Например, на WEB – странице компании в разделе «Контракты» размещается кнопка «Вызов», нажав на которую можно осуществить речевое соединение с представителем данной компании без набора телефонного номера.
Рисунок 8.22 Схема связи «WEB – браузер – телефон»
Сеть H.323
Набор рекомендаций МСЭ – Т H.323 определяет сетевые компоненты, протоколы и процедуры, позволяющие организовать мультимедиа – связь в пакетных сетях, в том числе в ЛВС Ethernet. Они определяют порядок функционирования абонентских терминалов в сетях с разделяемым ресурсом, не гарантирующих качества обслуживания QoS. H.323 – совместимые устройства могут применяться для телефонной связи (IP - телефония), передачи звука и видео (видеотелефония), а также звука, видео и данных.
В связи с появлением множества аппаратно – программных средств организации телефонной связи по протоколу IP потребовалось внести изменения в спецификации H.323, так как эти средства зачастую оказывались не совместимыми друг с другом. В частности, понадобилось обеспечить взаимодействие телефонных устройств на базе ПК и обычных телефонов для сетей, функционирующих по принципу коммутации каналов. Вторая версия H.323, учитывающая новые требования, была принята в январе 1998 года.
В настоящее время готовится следующая версия стандарта. В ней будут описаны создание пакетных сетей факсимильной связи и организация связи между H.323 – шлюзами. Речь идёт и о функциях, распространённых в современной телефонии, включая уведомление о поступлении второго вызова и режим справки. Некоторые компании добиваются включения в H.323 поддержки мультимедиа – возможностей, основанных на предложенном IETF протоколе SIP. Протокол иниционирования сеансов связи – SIP – предназначен для организации, модификации и завершения мультимедийных сеансов или вызовов. Мультимедийные сеансы включают в себя мультимедийные конференции, Интернет телефонию и другие приложения. Протокол SIP является одним из ключевых протоколов, используемых дляреализации передачи речи по сетям IP (Voice over IP – VoIP).
Помимо «телефонных» функций новая версия будет дополнена средствами, позволяющими учитывать параметры сеансов для целей тарификации, а также поддержкой каталогов – вместо цифровых IP – адресов можно будет пользоваться именами абонентов.
В стандарт H.323 входит в семейство рекомендаций H.32x. Эти рекомендации описывают порядок организации мультимедийной связи в сетях различных типов:
1) H.320 – в узкополосных цифровых коммутируемых сетях, включая ISDN;
2) H.321 – в широкополосных сетях ISDN и ATM;
3) H.322 – в пакетных сетях с гарантированной полосой пропускания;
4) H.324 – в телефонных сетях общего пользования.
Одна из основных целей разработки стандарта H.323 – обеспечение взаимодействия с другими типами сетей мультимедиа – связи. Данная задача реализуется с помощью шлюзов, осуществляющих трансляцию сигнализации и форматов данных. Стандарт H.323 позволяет создать надёжные решения для организации коммуникаций по надёжным сетям с переменной задержкой. При условии соответствия стандарту устройства с различными возможностями могут и взаимодействовать друг с другом. Например, терминалы с видеосредствами могут участвовать в аудиоконференции. В совокупности с другими стандартами МСЭ – Т на мультимедийную связь и телеконференций рекомендации H.323 применимы для любых видов соединений – от многочисленных до соединений «точка – точка».
Стандарт H.323 определяет также порядок взаимодействия с оконечными устройствами других стандартов. Наиболее часто такая задача возникает при сопряжении телефонных сетей с коммутацией пакетов и коммутацией каналов. Сети стандарта H.323 совместимы и с другими типами H.32x – сетей. Межсетевое взаимодействие различных H.32x – сетей определяет рекомендация H.246. На следующем этапе развития IP – телефонии к спецификациям H.323 соответствующим нижним уровням ЭМВОС, будут добавлены новые. Они зафиксируют возможности обеспечения классов (class – of – service, CoS) и качества обслуживания (quality – of – service, QoS), то есть услуг, относящихся, соответственно, ко второму (канальному) и третьему (сетевому) уровням. На рисунке 8.23 представлена архитектура сети
cтандарта H.323.
Рисунок 8.23 Архитектура сети H.323
Технология MPLS
Технология мультипротокольной коммутации меток (MPLS), разработанная организацией IETF, представляет собой комбинацию различных фирменных механизмов, таких, как IP Switching (Ipsilon), Tag Switching (Cisco Systems), Aris (IBM) и Cell Switch Router (Toshiba). В ее основе лежит принцип отображения сетевых адресов на специальные метки, которые могут использоваться для пересылки пакетов.
В обычных IP-сетях каждый маршрутизатор, находящийся на пути следования потоков сообщений, анализирует все пакеты, для выявления потоков, к которым они относятся. При использовании технологии MPLS соответствие между конкретным пакетом и потоком устанавливается один раз, на входе в сеть MPLS. При этом поток маркируется коротким идентификатором фиксированной длины — меткой, в качестве которой может использоваться, например, идентификатор виртуального соединения ATM. Далее пакет путешествует вместе с меткой, которая используется для его пересылки. Это значительно упрощает процедуру обработки пакетов (по сравнению с традиционной маршрутизацией). Хотя метки идентифицируют только исходящее соединение, то есть имеют локальную сферу действия, они могут применяться для сквозной идентификации всего маршрута.
Первоначально основным достоинством технологии MPLS считалось то, что она позволяет значительно ускорить процессы пересылки трафика за счет применения высокоскоростных средств коммутации, в том числе коммутаторов ATM. Однако сегодня технология аппаратной коммутации с успехом используется и для высокоскоростной классической маршрутизации. Изменилось и позиционирование технологии MPLS — в настоящее время ее рассматривают в первую очередь как эффективное средство для управления качеством обслуживания и инженерии трафика
На рисунке 8.24 представлена структура сети с использованием технологии
MPLS.
Рисунок 8.24 Структура сети, основанной на коммутации меток
Сеть, основанная на коммутации меток, состоит из маршрутизаторов двух типов: коммутации меток (Label Switch Router — LSR) и пограничных (Label Edge Router — LER). Основная функция маршрутизаторов LSR — это коммутация пакетов или ячеек на основании их меток. Помимо выполнения этой функции, устройства LSR должны в полном объеме поддерживать алгоритмы традиционной маршрутизации (на третьем уровне) или коммутации (на втором уровне). Маршрутизаторы LER находятся на границе домена MPLS и обеспечивают добавление и удаление меток. Их часто называют входными или выходными маршрутизаторами LSR.
Один из ключевых процессов для работы сети MPLS — это так называемое распределение меток (label distribution) — набор процедур, с помощью которых один маршрутизатор LSR информирует другой маршрутизатор (находящийся ближе к источнику трафика) об установленном им соответствии «метка—поток». Для распределения меток было предложено несколько различных вариантов, например базирующихся на вложении меток в сообщения протоколов RSVP или OSPF. Для этого можно использовать и новый специализированный протокол распределения меток LDP (Label Distribution Protocol).
Архитектура MPLS предусматривает два способа выбора маршрута для конкретного потока: последовательная (hop-by-hop) маршрутизация и явное (explicit) указание маршрута. Первый из них подразумевает, что каждый узел независимо выбирает следующий участок маршрута для потока. Это похоже на традиционные алгоритмы маршрутизации, используемые в IP-сетях.
Явно указанный маршрут — это цепочка маршрутизаторов LSR, которая определяется одним объектом. В случае MPLS явный маршрут определяется при присвоении меток, однако он не должен указываться в каждом IP-пакете, и поэтому явная маршрутизация MPLS более эффективна по сравнению с явным указанием маршрута (source routing) при обычной IP-маршрутизации.
Явная маршрутизация MPLS может оказаться полезной во многих случаях, например, для определения пути передачи трафика на основе различных правил, управления трафиком и качеством обслуживания, а также для организации туннельных соединений или виртуальных частных сетей (ВЧС). Те или иные маршруты могут выбираться в соответствии с типом трафика и в зависимости от требований к качеству обслуживания. При этом правила пересылки трафика по всей сети сразу устанавливаются на ее границе. Основное отличие технологии MPLS от протокола RSVP заключается в том, что она обеспечивает установление сквозного пути передачи потока, своего рода виртуального соединения. При этом отдельные потоки могут агрегироваться в классы, что позволяет достичь высокой масштабируемости и обеспечить согласованное управление трафиком, в том числе и телефонным.
|
|
|
