 |
Классификация сетей IP-телефонии
|
|
|
|
Видеосвязь
Видеосвязь – это способ передачи аудио- и видеоданных между удаленными пользователями. Видеосвязь можно осуществить в виде персонального звонка или групповой видеоконференций. Реализуется видеосвязь не только на компьютере, ноутбуке или специализированном устройстве, видеосвязи, но также на смартфонах, коммуникаторах, ноутбуке, специализированных устройствах видеосвязи. Видеосвязь типа «точка-точка» популярна среди пользователей интернет-сервисов.
Программное обеспечение видеосвязи подразделяется на пиринговое, поставляемое в качестве сервиса или через сервер.
Пиринговая – это overлейная комп.сеть, основанная на равноправии участников. В такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-серверов такая организация позволяет сокранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.
1. Видеосвязь через сервер: в этом случае выделяются специализированный сервер, обрабатывающий поступающую информацию, и клиентское ПО, которое устанавливается на компьютеры пользователей и напрямую связывается с сервером. Такой тип видеоконференцсвязи может работать как через интернет, так и в локальных сетях предприятий.
2. Видеосвязь как сервис: пользователь скачивает клиентское приложение, работающее через интернет. Поток аудио и видео данных передается через удаленный сервер провайдера.
3. Пиринговая видеосвязь подразумевает маршрутизацию звонков через компьютеры пользователей программы. Это позволяет компании-провайдеру избежать внедрения дорогостоящей инфраструктуры централизованных серверов, но в то же время увеличивает нагрузку на персональные компьютеры пользователей. В пиринговых системах видеосвязи центральным элементом является сервер идентификации, который хранит минимальную необходимую информацию: учетные записи пользователей, копии их списков контактов и тому подобное.
|
|
|
Для реализации программного типа видеоконференцсвязи достаточно базового комплекта оборудования, такого, как гарнитура и веб-камера, что позволяет создавать различные по стоимости решения, подходящие как для частного использования, так и для внедрения на предприятия. Естественно, чем лучше устанавливаемое оборудование, тем выше качество видеосвязи.
Следует отметить, что эхо- и шумо- подавляющие спикерфоны, камеры высокого разрешения, а также высококачественные акустические системы хорошо реализуют свои возможности как с аппаратными, так и с программными системами видеоконференцсвязи, т.к. являются и для тех и для других всего лишь набором периферийного оборудования.
Аппаратные комплексы видеосвязи ориентированы на передачу видео HD качества, и соответственно, требуют приобретения дорогостоящего оборудования: терминальных устройств видеосвязи, специальных MCU серверов, средств вывода аудио и видео информации (плазменных или жидкокристаллических панелей, мониторов, проекторов, акустических систем).
Существует также оборудование, направленное на улучшение качества видеосвязи: системы озвучивания помещения, дополнительное осветительное оборудование, средства управления и интеграции ВКС с другими системами коммуникационного обеспечения здания и т.п.
Достоинства и недостатки IP-телефонии IP-телефония (VoIP – Voice over IP) – система связи, которая передает речь по сети Интернет или по другим IP-сетям. Сигнал предается в цифровом виде, обязательно подвергается сжатию для удаления избыточности. Достоинства IP-телефонии: -Низкая стоимость разговоров относительно традиционной телефонной связи. Причем стоимость разговоров никак не зависит от расстояний между абонентами. Стоимость международной связи обходится дешевле в 10 раз. -Качество связи не зависит от удаленности абонента, а зависит от загруженности канала. -Применение VoIP а корпоративном уровне. IP-телефония, способная передавать данные, голос и видео, снижает общую стоимость содержания коммуникаций. Недостатки IP-телефонии: -Плохое качество передачи голоса. Интернет изначально предназначался не для передачи голосовых пакетов, поэтому если сеть загружена, то возможны задержки передачи пакетов, а иногда и их потери. Также неудовлетворительное качество связи связано с преобразование "голос - IP-пакеты - голос". Для абонента все эти недостатки могут означать плохую слышимость, эхо, помехи, а факсимильные сообщения вообще могут не проходить. Решением этой проблемы является выделение специальных каналов связи. -Неудобство использования услуги по IP-карточкам. Для того чтобы осуществить звонок по IP-телефонии, необходимо приобрести телефонную карточку, позвонить на указанный номер, далее в зависимости от оборудования в тоновом режиме ввести пароль (8-20 цифр) и номер вызова или сообщить оператору эти данные. В результате произведенных действий, звонок через IP-карточку занимает длительное время и поэтому большинство людей предпочитают разговаривать по более дорогой и надежной связи. -Чтобы использовать программный IP-телефон, необходимо включить компьютер, загрузить необходимую программу, подключить микрофон и наушники или web-камеру. -Аппаратным IP-телефонам необходимы настройки под Интернет-провайдера. - Телефон с определителем номера, поступающий сигнал из сети IP-телефонии, определит не номер абонента, а номер дозвона до шлюза, случайная последовательность цифр. А если абонент использует услугу «белый список», то вы не дозвонитесь до него.
|
|
|
Классификация сетей IP-телефонии
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 потоков 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 (см. рисунок 5).Оптимизация маршрута позволяет улучшить качество предоставляемых услуг. При подключении к сети других операторов их оборудование также подключается к ближайшему узлу коммутации. 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 (см. рисунок 6) связь между оконечными устройствами осуществляется по выделенным каналам и пропускная способность этих каналов используется только для передачи речевых пакетов. Чаще всего провайдеры IP-телефонии не строят собственную инфраструктуру, а арендуют каналы у провайдеров первичной сети.
|
|
|
Рисунок 5 – Пример построения сети с использованием магистрали
Рисунок 6 – Пример построения сети IP-телефонии
Главное преимущество выделенной сети - это высокое качество передачи речи, так как такие сети предназначены только для передачи речевого трафика. Для обеспечения гарантированного качества предоставляемых услуг в этих сетях, кроме протокола IP, применяются и другие транспортные протоколы ATM и Frame Relay. В интегрированных сетях IP-телефонии для связи между устройствами используется глобальная сеть Интернет (рис 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 модернизирует 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. По разным причинам операторы сетей IP-телефонии для объединения своих устройств в сети могут использовать выделенные каналы и сеть Интернет. Такие сети можно назвать сетями смешанного типа (рис 4). Вопрос о том, какие каналы использовать для связи устройств между собой, решается оператором индивидуально в зависимости от возможностей. Если оператор, обычно использующий выделенные каналы, по каким-либо причинам не может арендовать канал до оконечного устройства, он прибегает к услугам провайдеров Интернет. Если оператор IP-телефонии, использующий сеть Интернет, не имеет возможности получить доступ в Интернет в конкретной точке, или качество услуг через сеть Интернет очень низкое, то для подключения оконечного устройства к сети используется выделенный канал. К построению сети по смешанному типу прибегают редко, только когда нет другого варианта. Чаще всего, таким способом более крупные операторы подключают к себе более мелких операторов.
|
|
|
Рис. 3. Пример построения интегрированной сети IP-телефонии
Рис. 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. Кроме того, операторы международной сети организуют международные клиринг-центры, которые упрощают процедуры взаиморасчетов между операторами. 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. Яркими примерами выделенных международных сетей являются сети компаний ITXC, iBasis и DeltaThree. Среди провайдеров Интернет, предоставляющих услуги международной IP-телефонии, можно отметить компании Carrierl, GRIC, GTE Internetworking и Equant. 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. Крупные национальные операторы проводят дооборудование своих сетей передачи данных для предоставления услуг IP-телефонии. Прежде всего, оператор заботится об обеспечении качества передачи речи по сети с помощью модернизации имеющегося оборудования или приобретении нового. Также, в зависимости от имеющегося на сети оборудования, оператор или приобретает дополнительное шлюзовое оборудование, или дооборудует уже используемое на сети оборудование передачи данных функциями шлюза. Примерами телекоммуникационных компаний, имеющих национальную сеть IP-телефонии, могут служить Deutsche Telecom, France Telecom, Telecom Finland, Japan Telecom и многие другие.Операторы IP-телефонии, не имеющие собственной инфраструктуры, строят свои сети с использованием провайдеров Интернет или провайдеров первичной телекоммуникационной сети и стараются выйти за рамки национальной сети, так как особенно выгодно предоставлять услуги IP-телефонии на большие расстояния. Поэтому операторы, имеющие достаточно средств на строительство сети, предпочитают строить международные сети, причем они располагают точки своего присутствия в тех странах, куда больше всего тяготеет международный телефонный трафик. Примерами национальных выделенных сетей можно считать сети компаний Innofone (Канада) и Liberty One (Австралия, Новая Зеландия). 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. Для большинства операторов местная сеть является лишь промежуточным этапом развития и они стремятся выйти на международный или национальный уровень.
|
|
|
Маршрутизация в IP-сетях
IP-маршрутизация
Общими словами маршрутизацию можно описать как процесс передачи пакетов между соединенными сетями. В TCP/IP-сетях маршрутизация является частью протокола IP (Internet Protocol) и используется в сочетании с другими службами сетевых протоколов для обеспечения передачи данных между узлами, расположенными в разных сегментах более крупной TCP/IP-сети. IP — это своего рода «почтовая система» протокола TCP/IP, выполняющая сортировку и доставку IP-данных. Каждый входящий или исходящий пакет называется IP-датаграммой. Датаграмма IP содержит два IP-адреса: адрес источника (отправляющего узла) и адрес назначения (принимающего узла). В отличие от аппаратных адресов, IP-адреса в датаграмме в процессе передачи ее по TCP/IP-сети остаются постоянными. Маршрутизация является основной функцией IP. Обмен IP-датаграммами и их обработка на каждом узле выполняются протоколом IP, работающим на межсетевом уровне. Над этим уровнем транспортные службы узла-источника передают данные уровню IP в виде TCP-сегментов или UDP-сообщений. Уровень IP помещает в IP-датаграммы информацию об адресах отправителя и получателя, которая используется для маршрутизации данных в сети. Затем уровень IP передает датаграммы уровню сетевого интерфейса. На этом уровне канальные службы преобразовывают IP-датаграммы в кадры для передачи по физическим носителям сети. На узле-получателе эти действия выполняются в обратном порядке. Каждая IP-датаграмма содержит IP-адреса источника и назначения. Службы уровня IP (межсетевого уровня) на каждом узле анализируют адрес назначения каждой датаграммы, ищут этот адрес в локальной таблице маршрутизации и выбирают действие по ее дальнейшему перенаправлению. IP-маршрутизаторы подключаются к двум или нескольким сегментам IP-сети, между которыми требуется обеспечить перенаправление пакетов. В следующих разделах более подробно рассказывается об IP-маршрутизаторах и об использовании таблиц маршрутизации. IP-маршрутизаторы Сегменты TCP/IP-сети соединяются между собой с помощью IP-маршрутизаторов — устройств для передачи IP-датаграмм из одного сегмента сети в другой. Этот процесс, проиллюстрированный на следующем рисунке, называют IP-маршрутизацией.
IP-маршрутизаторы являются основным средством объединения нескольких физически раздельных сегментов IP-сети. Все IP-маршрутизаторы обладают двумя существенными общими характеристиками. -IP-маршрутизаторы являются узлами с несколькими сетевыми интерфейсами.
Узел с несколькими сетевыми интерфейсами — это узел сети, использующий два или более сетевых интерфейсов для подключения к физически раздельным сегментам сети. -IP-маршрутизаторы обеспечивают перенаправление пакетов для других узлов TCP/IP.
IP-маршрутизаторы отличаются от других узлов с несколькими сетевыми интерфейсами одной важной особенностью: IP-маршрутизатор должен уметь перенаправлять между сетями данные, передаваемые по протоколу IP другими узлами IP-сети. IP-маршрутизатор можно реализовать, используя множество различных аппаратных и программных продуктов. Часто применяются специализированные аппаратные устройства, использующие специальное программное обеспечение. Можно также использовать и программные решения, такие как служба маршрутизации и удаленного доступа. Независимо от типа задействованных IP-маршрутизаторов, система IP-маршрутизации основана на использовании таблиц маршрутизации для связи между сегментами сети.
Таблицы маршрутизации
Узлы TCP/IP используют таблицу маршрутизации, содержащую сведения о других IP-сетях и IP-узлах. Сети и узлы идентифицируются с помощью IP-адресов и масок подсети. Таблицы маршрутизации важны потому, что они предоставляют каждому локальному узлу необходимую информацию о том, как связаться с удаленными сетями и узлами. Для любого компьютера IP-сети можно создать и поддерживать таблицу маршрутизации, содержащую сведения обо всех остальных компьютерах и сетях, с которыми он поддерживает связь. Обычно такой подход не используется, а вместо него применяется основной шлюз (IP-маршрутизатор).
Когда компьютер готовится к отправке IP-датаграммы, он помещает свой IP-адрес (адрес источника) и IP-адрес получателя (адрес назначения) в IP-заголовок. Затем компьютер анализирует IP-адрес получателя, ищет его в локальной таблице IP-маршрутизации и на основе результатов этого поиска выполняет соответствующее действие. На этом этапе выполняется одно из трех возможных действий: -Датаграмма передается уровню протоколов локального узла, расположенному над межсетевым уровнем (уровнем IP). -Датаграмма перенаправляется через один из сетевых интерфейсов данного компьютера. -Датаграмма отбрасывается.
Датаграмма – это простое сообщение, которое не требует подтверждения о приёме от принимающей стороны, а если такое подтверждение необходимо, то адресат должен сам послать специальное сообщение. Для осуществления таким способом принимающая и передающая стороны должны строго придерживаться определённой информации. Каждая датаграмма явл самостоятельным сообществом и при наличии ЛВС их доставка адресату не гарантируется. Существуют два типа межкомпьютерного обмена данными: 1- датаграммы, 2 – сеансы, мы посылаем сообщение и будем знать о получении. Протокол IP просматривает таблицу маршрутизации в поисках маршрута, позволяющего наиболее близко подойти к IP-адресу назначения. Поиск маршрутов (от наиболее точного к наименее точному) выполняется в следующем порядке: -маршрут до самого IP-адреса назначения (маршрут к узлу); -маршрут до сети, имеющей тот же идентификатор сети, что и IP-адрес назначения (маршрут к сети); -маршрут по умолчанию. Если подходящий маршрут найден не был, датаграмма отбрасывается. Структура таблицы маршрутизации стека TCP/IP соответствует общим принципам построения таблиц маршрутизации, рассмотренным выше. Однако важно отметить, что вид таблицы IP-маршрутизации зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. Приведем пример трех вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрутизатор Ml в сети, представленной на рис. 5.13.
Рис. 5.13. Пример маршрутизируемой сети
Операционная система – это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на однозадачные (MS-DOS) и многозадачные (Windows, Unix), по числу одновременно работающих пользователей на однопользовательские и многопользовательские Если представить, что в качестве маршрутизатора Ml в данной сети работает штатный программный маршрутизатор MPR операционной системы Microsoft Windows NT, то его таблица маршрутизации могла бы иметь следующий вид (табл. 5.9).
Таблица 5.9. Таблица программного маршрутизатора MPR Windows NT
Первым источником является программное обеспечение стека TCP/IP. При инициализации маршрутизатора это программное обеспечение автоматически заносит в таблицу несколько записей, в результате чего создается так называемая минимальная таблица маршрутизации.
Это, во-первых, записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутизаторах по умолчанию, информация о которых появляется в стеке при ручном конфигурировании интерфейсов компьютера или маршрутизатора. Во-вторых, программное обеспечение автоматически заносит в таблицу маршрутизации записи об адресах особого назначения. Пакеты, направленные в сеть с номером 127.0.0.0, не передаются протоколом IP на канальный уровень для последующей передачи в сеть, а возвращаются в источник - локальный модуль IP. Записи с адресом 224.0.0.0 требуются для обработки групповых адресов (multicast address). Кроме того, в таблицу могут быть занесены адреса, предназначенные для обработки широковещательных рассылок. Вторым источником появления записи в таблице является администратор, непосредственно формирующий запись с помощью некоторой системной утилиты, например программы route, имеющейся в операционных системах Unix и Windows NT. В аппаратных маршрутизаторах также всегда имеется команда для ручного задания записей таблицы маршрутизации. Заданные вручную записи всегда являются статическими, то есть не имеют срока истечения жизни. Эти записи могут быть как постоянными, то есть сохраняющимися при перезагрузке маршрутизатора, так и временными, хранящимися в таблице только до выключения устройства. Часто администратор вручную заносит запись default о маршрутизаторе по умолчанию. Таким же образом в таблицу маршрутизации может быть внесена запись о специфичном для узла маршруте. Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети и ее отдельного узла, при поступлении пакета, адресованного узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение записи с полным адресом узла. И наконец, третьим источником записей могут быть протоколы маршрутизации, такие как RIP или OSPF. Такие записи всегда являются динамическими, то есть имеют ограниченный срок жизни. Программные маршрутизаторы Windows NT и Unix не показывают источник появления той или иной записи в таблице, а маршрутизатор NetBuilder использует для этой цели поле «Source».
|
|
|
