Корпоративная voip-сеть предприятия на платформе asterisk

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

Настоящая дипломная работа выполняется по заказу предприятия речного транспорта - построению корпоративной сети IP-телефонии. IP-телефония (так же известна как VoIP – Voice Over IP) – вид голосовой связи, основанный на передаче аудиоинформации по цифровым каналам, использующим протокол IP. В настоящее время повсеместно наблюдается замена традиционных телефонных технологий технологиями IP.

Основное преимущество VoIP перед коммутируемыми телефонными сетями общего пользования (ТфОП или Public Switched Telephone Network, PSTN) – это низкая стоимость международных и междугородних звонков. В ряде случаев вызовы из сети VoIP абонентов ТфОП могут быть в разы дешевле, так как могут быть переданы по корпоративной IP-сети или через Internet, практически не попадая в каналы связи междугородных или международных операторов.

Так же, неоспоримым преимуществом IP-телефонии является отсутствие такого понятия как занятая линия. Абонент может принимать один вызов, не прерывая при этом другой, организовывать конференцсвязь, ставить вызовы в удержание.

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

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

Цель дипломной работы – реализация комплексного решения корпоративной сети IP-телефонии на основе корпоративной локальной вычислительной сети предприятия.

Задачи данной дипломной работы:

- разработка и реализация архитектуры сети IP-телефонии между головным офисом и филиалами на основе корпоративной локальной вычислительной сети предприятия, с учетом возможности выхода абонентов в городские телефонные сети и в сети операторов сотовой связи;

- установка и настройка серверного и клиентского программного обеспечения (ПО), шлюзовых устройств, телефонных аппаратов (ТА);

- разработка ПО для контроля, управления, сбора статистики с серверов телефонии;

- реализация доступа к внутренней телефонной сети из внешних ТфОП;

- разработка ПО для контроля доступа и тарификации внешних абонентов, получающих лимитированный по времени доступ к VoIP-сети;

- реализация системы голосового меню;

- реализация системы голосовой почты.

ГЛАВА 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ

• Коммутируемая телефонная связь

Рассмотрим основы телефонных сетей общего пользования, понимание которых будет необходимым при взаимодействии систем VoIP c ТфОП.

Коммутируемая телефонная сеть (ТфОП, PSTN) – сеть голосовой связи, для работы в которой используются обычные телефонные аппараты, основанная на технологиях коммутации каналов. Основные компоненты сети: системы коммутации (СК), соединительные лини (СЛ), абонентские комплекты (АК). В ТфОП передача сигнализации (набор номера, сигнал вызова и т. д.) и сам разговор осуществляется по одной и той же линии связи от СК источника к СК адресата, таким образом, при сеансе связи занимаются каналы всех задействованных при соединении СК. Одна абонентская линия предоставляет возможность одного соединения в один момент времени. В качестве систем коммутации для абонентов, как правило, выступают автоматические телефонные станции (АТС), главная функция которых – автоматическая передача вызова от одного АК к другому, и обеспечивать установление и разрыв соединения между ними. В качестве абонентских линий (АЛ) используется медная пара. В качестве АК могут выступать простые телефонные аппараты, телефаксы, модемы.

По абонентским линиям между СК и АК передается голосовая информация, а так же информация сигнализации. Сигнализация обеспечивает возможность передачи служебной информации, необходимой для управления процессом соединения абонентов, контроля состояния линии и т.д. внутри телефонной сети, а так же между абонентами и сетью электросвязи.

В рамках данной работы представляет интерес лишь сигнализация по аналоговым абонентским линиям. В этом случае сигнализация представляет собой простой набор сигналов:

- линейные сигналы – замыкание (вызов станции или ответ), размыкание (отбой) абонентского шлейфа;

- сигналы управления (адресные) – декадный (импульсный) или частотный (тональный) набор номера;

- информационные акустические сигналы – ответ станции, занятость, сигнал вызова, контроль посылки вызова.

В исходном состоянии трубка находится на рычаге ТА, шлейф АЛ разомкнут. При поднятии трубки, шлейф замыкается, в линии возникает постоянный ток. АТС обнаружив замыкание шлейфа линии, подключает к ней оборудования для приема сигналов набора номера, абоненту посылается сигнал «контроль посылки вызова» (КПВ), предлагающий абоненту начать набор номера. При декадном методе набора сигналы передаются к АТС сериями шлейфных импульсов. При частотном методе – в виде тональных сигналов. После этого, в случае если вызываемый абонент свободен, АТС посылает ему вызывной сигнал, в противном случае вызывающему абоненту посылается сигнал занятости. Когда абонент отвечает на входящий вызов, поднимая трубку аппарата, замыкается шлейф его линии, что обнаруживается АТС и происходит соединение двух абонентов. Отбой абонентов сигнализируется размыканием шлейфа.

Физические параметры телефонной сигнализации регламентируются государственными органами управления связи и различны для разных стран. Это необходимо учитывать при планировании взаимодействия сетей VoIP и сетей ТфОП, необходимо выбирать оборудование, предназначенное для работы именно в той стране, где будет использоваться. В противном случае возможна некорректная работа при передаче сигнализации между сетями.

В телефонных сетях общего пользования для взаимодействия АК и СК по аналоговым линиям используются два типа интерфейсов – FXO и FXS.

FXO (Foreign Exchange Office) – станционное окончание, аналоговый голосовой интерфейс для подключения к телефонной станции. Для АТС оборудование FXO играет роль оконечного абонентского устройства. Транковые порты на станционных устройствах (мини-АТС, голосовые шлюзы) так же являются FXO-интерфейсами и используются для подключения к аналоговым линиям другого станционного оборудования. Интерфейс FXO обеспечивает набор номера в телефонную линию, занятие и освобождение линии, определение вызывного сигнала,  приходящего от станционного оборудования.

FXS (Foreign Exchange Subscriber) – абонентская линия, аналоговый голосовой интерфейс для подключения абонентского устройства к станции. Интерфейс эмулирует работу телефонной станции, к которой подключается обычный телефонный аппарат. На голосовых шлюзах VoIP порты FXS обеспечивают подключение аналоговых телефонов к сети IP-телефонии. FXS-интерфейс обеспечивает питание телефонного аппарата, определение снятой или положенной трубки, распознавание сигналов набора цифр, формирование вызывного напряжения на телефонном аппарате при поступлении вызовов.

• Базовые сведенья о технологии VoIP

Основополагающим стандартом для построения сетей IP-телефонии стал предложенный Международным Союзом Электросвязи (International Communication Union, ITU)  стандарт H.323, определяющий сетевые компоненты, протоколы и процедуры для организации мультимедиа-связи в сетях с коммутацией пакетов. Хотя протокол H.323 уже устарел, однако все современные варианты построения VoIP сетей основаны на базовой архитектуре, впервые описанной именно в H.323.

 В стандарте определяются три основных компонента, которые вместе с сетевой инфраструктурой позволяют устанавливать двухстороннюю и многостороннюю аудио- и видеосвязь:

- Терминал или клиент – программа или оконечное устройство, являющееся источником и получателем потоков мультимедиа-данных и сигнализации. Это может быть мультимедийный ПК с соответствующим программным обеспечением, либо автономный IP-телефон.

- Шлюз (Gateway, GW) – оконечное устройство, обеспечивающее двустороннюю связь в реальном времени между терминалами, работающими в сетях с разными стандартами и протоколами. Например, шлюз для соединения сети H.323 с сетью PSTN.

- Привратник или гейткипер (Gatekeeper, GK) –не обязательный компонент, центр обработки вызовов внутри своей зоны. Зона – совокупность всех терминалов и шлюзов, под управлением GK. Он осуществляет такие функции как: преобразование адресов (внутренних адресов ЛВС и телефонных номеров в IP-адреса), управление доступом в сеть, управление полосой пропускания, управление процессом установки соединения, авторизация соединения, управление вызовами.

         Таким образом, в решениях IP-телефонной связи можно выделить две основных топологии – это «клиент-клиент» и «клиент-сервер».

1. Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 2-е изд. – СПб.: Питер, 2003. – 864 с.
2. Меггелен Дж. Asterisk: Будущее телефонии / Дж. Меггелен, Л. Мадсен, Дж. Смит. – 2-е изд. – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2009. – 656 с.
3. Гольдштейн В. С. IP-Телефония / В. С. Гольдштейн, А. В. Пинчук, А. Л. Суховицкий – M.: Радио и связь, 2001. – 336 с.
4. Галичский К. Компьютерные системы в телефонии / К. Галичский. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 400 с.
5. Гутманс Э. Д. PHP Профессиональное программирование / Э. Гутманс, С. Баккен, Д. Ретанс – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2006. – 704 с.
6. Динамическая архитектура реального времени Asterisk // [Код доступа: http://www.asterisk-support.ru]
7. Что такое VoIP // [Код доступа: http://www.voip-tel.ru].
8. ITU-T Recommendation H.323 (06/06) // International Telecommunication Union [Код доступа: http://www.itu.int].