Реферат: Сетевая телефония

Основные особенности:

Канал ISDN представляет собой двухпроводную линию на медном проводе, соединяющую офис или домашнюю телефонную розетку пользователя с телефонной станцией; длина канала не должна превышать 18 тыс. футов (около 5,5 км).
Согласно стандарту ITU-T, в состав линий ISDN могут входить каналы D, B и H. Емкость канала D обычно составляет 16 Кбит/с (хотя бывают и каналы пропускной способностью 64 Кбит/с). Как правило, он служит для передачи управляющих сигналов и пакетов данных. Каналы B (bearer) имеют пропускную способность 64 Кбит/с и применяются обычно для предоставления коммутируемой связи. Каналы H (high-bit-rate channels) объединяют в себе несколько каналов B; пропускная способность при этом составляет от 384 Кбит/с до 1920 Кбит/с. Помимо этого, в ISDN имеются два типа услуг: Basic Rate Interface (BRI) и Primary Rate Interface (PRI). Обычно пропускная способность BRI составляет 144 Кбит/с, но встречается и 192 Кбит/с. При работе с PRI полностью используется вся магистраль цифровой связи (DS1), что дает пропускную способность 1,544 Мбит/с (в Северной Америке и Японии). Пропускная способность канала D в PRI обычно составляет 64 Кбит/с.

Существующие стандарты:

– ITU-T Q.931 – стандарт ISDN для обеспечения виртуальных соединений.
– ITU-T Q.2100 – спецификация описывающая сигнализацию B- ISDN AAL.

Преимущества:

– Полностью цифровая сеть, обеспечивающая высокую надежность передачи информации.
– Высокая скорость передачи интегрированной информации различной природы.
– Широкий набор функций для телефонии, высокое качество звука.
– Быстрый набор номера (менее 1 с).
– Широкая доступность и распространенность в мире.

1.6.4. ADSL - Асимметричная цифровая абонентская линия

 (Asymmetric Digital Subscriber Line)

Назначение:

Организации доступа к сетям различного уровня по медной паре. Наиболее эффективно подходит для организации доступа к всемирной сети Интернет.

Основные особенности:

Технология ADSL обеспечивает скорости передачи данных до 8 Мбит/с по направлению к пользователю и до 1 Мбит/с в обратном направлении. Асимметрия вполне соответствует характеру трафика при работе с Internet - как правило, пользователь получает большие объемы данных, чем передает. Конкретные значения скоростей передачи данных при использовании ADSL сильно зависят от расстояния между пользователем и телефонной станцией. Для передачи данных по технологии ADSL используется диапазон частот, находящийся выше полосы частот, отведенной для передачи голоса, поэтому данные и обычный телефонный трафик можно передавать по одной и той же линии. Для этого, правда, с каждой стороны приходится устанавливать так называемый частотный разделитель (POTS splitter). Он обеспечивает передачу низкочастотного голосового сигнала на оборудование телефонной сети общего пользования (со стороны клиента - на телефонный аппарат, со стороны телефонной станции - на коммутатор), а высокочастотного сигнала передачи данных - на оборудование ADSL.

Для модуляции сигнала в устройствах ADSL чаще всего применяется одна из двух технологий - CAP (Carrierless Amplitude/Phase modulation) либо DMT.

Существующие стандарты:

– T1.413 - Стандарт на ADSL был утвержден ANSI в 1995 г.

Преимущества:

– Возможность использовать существующую медную инфраструктуру для организации высокоскоростного доступа к сетям передачи данных.
– Возможность одновременной передачи данных и телефонного трафика по одной медной паре.
– Возможность передачи по линии трафика видео приложений.

1.6.5. Технология V.90/56Kbs

Назначение:

Обеспечение доступа клиентов к информационным ресурсам глобальных сетей посредством телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Основные особенности:

56К-технология служит своеобразным мостом между современными телефонными сетями общего пользования и полностью цифровыми сетями такими, как ISDN. Она обеспечивает увеличение скорости получения данных без дополнительных затрат на организацию цифровых абонентских линий. С ее помощью пользователи Интернет могут значительно быстрее загружать на свой компьютер графические Web-страницы, аудио- и видеофайлы, т. е. данные, для транспортировки которых в случае применения модемов стандарта V.34 требуется продолжительное время. Новая технология предназначена для современных телефонных сетей общего пользования (ТфОП). В таких сетях остался аналоговым только небольшой абонентский участок - от местной АТС до квартиры пользователя. Вся транспортная сеть, оборудование АТС, узлов провайдеров Интернет и крупных компаний, а также линии связи, соединяющие эти узлы с ближайшими АТС, являются полностью цифровыми. Разработчики 56K-модемов исходили из известного факта, что цифровые каналы практически не подвержены влиянию внешних электронных помех. Соответственно, они способны обеспечить большее значение соотношения полезный сигнал/шум, а, следовательно, повысить скорость модемных соединений.

Существующие стандарты:

– V.90 – технология передачи данных через ТфОП ITU-T
– X2 – технология передачи данных через ТфОП, разработанная компанией 3Com
– K56Flex – технология передачи данных через ТфОП, разработанная компанией Lucent Technologies.

Преимущества:

– Возможность скоростного (56 Кбит/с ) доступа, гарантирующего передачу мультимедийного трафика через ТфОП. Обычные модемы в данной ситуации ограничены скоростью 34Кбит/сек.

1.6.6. IP-телефония

Назначение:

Передача голосового трафика через IP сети.

Основные особенности:

IP-телефония основывается на двух базовых операциях: преобразовании двунаправленной аналоговой речи в цифровую форму внутри кодирующего/декодирующего устройства (кодека) и упаковке данных в пакеты для передачи по IP сети. Эти базовые функции IP-телефонии могут быть реализованы в широком спектре оборудования - от настольных телефонов до высокоемких шлюзов операторов связи.
Шлюзы IP-телефонии обрабатывают трафик, поступающий от других телефонных устройств и шлюзов. Они способны обслуживать как одно, так 500 и более телефонных устройств и могут быть установлены как у конечного пользователя, так и у сервис-провайдера.

Другой тип автономных устройств представляют пограничные устройства, в которых шлюз объединен с удаленным доступом и пулом модемов.
Кроме того, функции шлюза сегодня доступны на уровне Ethernet-оборудования, установленного у конечных пользователей и поддерживающих H.323 — стандарт ITU на передачу мультимедийного трафика по IP. Таким образом, одноранговые бесшлюзовые системы IP-телефонии теоретически возможно создать посредством объединения частных локальных и глобальных сетей. Проблема на настоящий момент состоит в том, что лишь немногие производители поставляют телефоны Ethernet H.323, поэтому заинтересованным в таком подходе заказчикам приходится искать нестандартные решения.
 

Существующие стандарты:

– H.323 — основополагающий стандарт, где описывается, каким образом чувствительный к задержке трафик, в частности голос и видео, получает приоритет в локальных и глобальных сетях. Он состоит из ряда рекомендаций по смежным техническим вопросам, таким, как качество речи, контроль вызовов и спецификации привратников (Привратники — это приложения, чья функция состоит в преобразовании IP-адресов, контроле доступа и управлении пропускной способностью для других компонентов H.323, включая шлюзы и конечные точки.)

Преимущества:

– Возможность существенного снижения затрат на междугородние и международные телефонные переговоры.
– Возможность передачи голосового трафика от головных офисов в филиалы в единой информационной IP магистрали.

1.6.7. Frame Relay

            Frame Relay (буквально: “передача кадров”) – сравнительно новая и весьма перспективная технология передачи данных. Ее применение стало возможным благодаря появлению высокоскоростных цифровых каналов. Основной принцип этой технологии состоит в создании нескольких виртуальных каналов на одном физическом, при этом для каждого виртуального канала резервируется гарантированная полоса пропускания. Frame Relay использует метод пакетной коммутации. Но в этом протоколе отсутствует коррекция ошибок и подтверждение получения, так как сети Frame Relay базируются на высокоскоростных цифровых каналах с вероятностью ошибки не более 10-6. Это увеличивает скорость передачи, минимизируя время доставки пакета. Кадры (фреймы) имеют переменную длину и в случае необходимости могут достигать размера 4 Кбит, что позволяет уменьшить накладные расходы на передачу служебной информации.  
 Преимущества Frame Relay сделали эту технологию оптимальным выбором для компаний, желающих с минимальными затратами добиться качественной связи. Компании, применяющие сетевые решения на основе Frame Relay, получают возможность с минимальными затратами и применением минимального набора аппаратных средств получить услуги связи с уровнем качества и безопасности, близким к уровню выделенных линий.            
 Экономичность. Аренда портов Frame Relay и виртуальных каналов значительно дешевле аренды цифровых выделенных каналов, и чем разветвленнее сеть клиента, тем ощутимей выигрыш.
Скорость выше гарантированной. Как и выделенные каналы, Frame Relay позволяет получить гарантированную пропускную способность, но за счет пакетной коммутации реальная скорость превышает гарантированную.   

Гарантированная скорость. Виртуальный канал Frame Relay имеет в своем распоряжении минимальную полосу пропускания, которая может составлять от 0 до 100% скорости порта. Гарантированная скорость позволяет использовать протокол Frame Relay для приложений, критичных к времени задержки, например, для передачи голоса, для торговых систем. При использовании одного порта для нескольких виртуальных каналов гарантированная скорость может быть обеспечена для каждого такого канала.
Получение скорости выше гарантированной. В среднем фактическая полоса пропускания для конкретного пользователя может составлять до 70% и более от скорости порта. Заказчик, приобретающий порт Frame Relay со скоростью 64 Кбит/с, с вероятностью 90% может использовать полосу пропускания около 48 Кбит/с, даже если гарантированная полоса пропускания при этом составляет всего 12 Кбит/с. Эффективность использования. Frame Relay повышает эффективность использования полосы пропускания примерно на 40-50%. Для передачи полезной информации Frame Relay может задействовать около 95% полосы пропускания.
Стоимость оборудования. Оборудование для построения сетей по технологии Frame Relay существенно дешево, так как аппаратная и программная реализация протокола Frame Relay существенно проще.

Защита от несанкционированного доступа. Сети Frame Relay лучше защищены от несанкционированного доступа, чем Интернет, поэтому лучше подходят для создания наложенных корпоративных сетей.        
 Соединение локальных сетей – использование Frame Relay позволяет объединить локальные сети удаленных офисов компании, использующие практически любые протоколы
Передача голоса. По каналам Frame Relay можно передавать как “обычные данные”, так и голосовой телефон и факс. Соединение удаленных офисов сетей заказчика на основе технологии Frame Relay позволяет объединить в одном канале голосовую телефонию, факс, данные с локальной сети и портов передачи данных.
Получение комплекса услуг. Frame Relay позволяет через один канал доступа и одно устройство доступа объединить локальные сети и получить доступ с гарантированной полосой пропускания к Интернет и другим сетям и информационным системам
 Максимальная мощность связи с применением Frame Relay составляет 2Мбит/с.

Предоставление каналов по технологии Frame Relay

Использование технологии Frame Relay для интеграции передачи данных, голоса и факсов  позволяет строить ведомственную сеть с разделением канального ресурса и увеличения пропускной способности, за счет динамического управления и маршрутизации. Подключение к этому ресурсу и организация локального управления всем подключенным региональным узлам в подразделениях, создаст ведомственную сеть – Intranet для ведомства. Термин "интрасеть" (intranet) применяется для ведомственных сетей, основанных на технологиях и стандартах, принятых в Internet. Используя такие открытые технологии, организация может почти мгновенно предоставлять своим подразделениям полезную информацию независимо от того, где территориально эти сотрудники находятся, причем такой способ передачи информации оказывается наиболее дешевым из всех возможных. В крупных организациях, имеющих большое количество территориально распределенных подразделений, затраты на передачу информации возрастают. Основные технологии, на которых строится интрасеть, были специально разработаны так, чтобы обеспечить независимость от платформы и общедоступность. В результате любое подразделение подключенное к интрасети может получить доступ к информации помещенной в ней с помощью стандартного программного обеспечения, передавать факсимильные сообщения, а также использовать интрасеть для телефонной связи.

Суть проекта заключается в том, что на существующей сети Frame Relay можно создать внутреннюю сеть Intranet. Наиболее приемлемой технологией построения ведомственной сети является виртуальная сеть. Предлагается экономичный доступ в Internet через сеть Frame Relay, что позволяет использовать одно и то же оборудование для доступа в сети Intranet и Internet. В региональных представительствах рекомендуется устанавливать недорогие FRAD - Frame Relay Access Device с интеграцией речи и данных, способные одновременно выполнять функции IP-маршрутизатора. Заказчик покупает услуги сети Frame Relay у телекоммуникационной компании и оборудование для подключения к этим услугам. Таким образом, создается ведомственная (закрытая для посторонних) сеть с использованием услуг сети Frame Relay общего пользования и осуществляет полный контроль над сетью и административное управление.

1.7. Виртуальные частные сети
(VPN-Virtual Private Network)

Виртуальные закрытые сети обеспечивают безопасное соединение между различными локальными сетями через Internet при значительно более низких затратах по сравнению с традиционными технологиями дальней связи.

Для обеспечения безопасной (зашифрованной) передачи данных между локальными сетями (LAN) в глобальных сетях (WAN) необходимо два или более маршрутизатора. По минимальной цене подключения к любому провайдеру услуг Internet получаем безопасность передачи данных LAN - LAN на уровне закрытых сетей.

Удаленный доступ

Виртуальные закрытые сети обеспечивают безопасное туннелирование через любые сети и могут осуществлять безопасную маршрутизацию между локальными сетями по Internet.

Безопасность

Используется алгоритм шифрования Blowfish с ключом длиной 144 бит. Шифрованию подвергаются все передаваемые данные, а не только отдельные пакеты. Для повышения надежности можно использовать различные ключи для каждого туннеля.

Необходимость использования Виртуальных частных сетей

Чтобы получить максимум выгоды от использования Internet для деловых приложений нужно сделать два важных шага. Первый шаг - это получить доступ в Internet. Второй - реализовать преимущества сети Internet для совместной работы нескольких удаленных офисов. Технология Виртуальных частных сетей (VPN) позволяет обеспечить безопасную совместную работу удаленных локальных сетей. При этом стоимость соединения составляет лишь малую долю от стоимости выделенных соединений в глобальных сетях. До сих пор эта технология лишь обсуждалась и всего лишь несколько компаний предлагали готовые решения.

Значительное снижение стоимости

Для компаний, использующих широкомасштабные сети WAN, эта технология полностью оправдает все ожидания. Применение новой технологии позволит коренным образом снизить затраты на использование каналов. Многим другим компаниям технология VPN позволит достичь максимальной выгоды во всех областях телекоммуникаций.

Экономический эффект зависит от конкретных условий. В общем, наибольшая экономия достигается там, где выделенная линия между удаленными офисами заменяется на подключение к местному провайдеру услуг Internet. Выделенное WAN-соединение между провайдерами услуг Internet, как правило, дешевле, так как услуги таких соединений оплачиваются в зависимости от дальности и ширины канала.

Упрощение управления и снижение стоимости оборудования

Как правило, более низкая стоимость WAN-подключения это наиболее заметная экономия при переходе к технологии VPN. Исключение сложных дорогостоящих элементов инфраструктуры WAN-соединенй и упрощение администрирования - вот еще одна причина использования новой технологии. Многие Internet-провайдеры предоставляют услуги по поддержке и администрированию подключаемых линий. Как правило, провайдеры используют для соединения между собой высокоскоростные соединения с шириной канала значительно больше, чем ширина канала, подключаемого к Вашему офису. Таким образом, если потребуется увеличить пропускную способность VPN, то достаточно расширить лишь канал доступа к провайдеру услуг Internet. Провайдер услуг Internet должен обеспечивать своевременное внедрение новейших достижений в области коммуникаций и сетей - он позаботится о модернизации оборудования, используемого при подключении.

Интеграция приложений, использующих общую платформу и инфраструктуру

Снижение стоимости можно ожидать и от внедрения единой инфраструктуры, базирующейся на Internet-технологии. Например, вместо двух соединений к провайдеру услуг Internet для электронной почты и для выделенного WAN-канала может использоваться одно соединение. Скоро одно соединение и VPN можно будет использовать для обеспечения пользователей мобильных систем безопасным удаленным доступом к локальным сетям. При этом отпадет необходимость в выделенных серверах удаленного доступа и многочисленных модемах и аналоговых телефонных линиях. Заглядывая еще дальше, отметим, что стандартная телефония и видеоконференции (которые сегодня требуют выделенные линии) будут интегрированы с Internet VPN услугами.

Для многих приложений скорость и качество Internet-услуг являются приемлемыми, особенно учитывая значительную экономию средств. Сегодня применение Internet-услуг ограничено приложениями, требующими широкой полосы пропускания и приложениями реального времени, такими как видеоконференции, базы данных реального времени и др. Однако, даже в этом случае установка VPN для менее важных приложений дает заметные преимущества.

1.8. Беспроводные сети.

Технология передачи информации между абонентами, находящимися друг от друга на значительных расстояниях, постепенно, но уверенно, переходит с рельс кабельных коммуникаций на использование просторов мирового эфира. Сегодня настал час использования беспроводных коммуникаций и для передачи данных между удаленными компьютерами . Причем, если спутниковые коммуникации уже сравнительно давно используются для передачи данных, то беспроводные компьютерные коммуникации для расстояний от нескольких метров до десятков километров получили развитие только за последние два-три года. Широкое внедрение беспроводных компьютерных коммуникаций стало возможным благодаря разработке ведущими научными лабораториями мира принципиально новой высокоэффективной технологии передачи на основе использования специального широкополосного шумоподобного сигнала (ШПС) . Отличительной чертой такого радиосигнала является наличие избыточности цифрового кода, гарантирующее высокую достоверность (безошибочность) и помехоустойчивость передачи данных. При этом используется очень низкая мощность излучения , что реализуется миниатюрным приемо-передатчиком, способным уместиться в маленькой сетевой компьютерной карте (плате) размером с записную книжку. Сетевая карта при подключении внешней антенны размером с книгу без дополнительного усиления позволяет связать компьютеры на расстояния 15-20 км со скоростью 2 Мбита/ сек. Цена такой карточки в десятки раз меньше стоимости радиорелейного оборудования , использующего традиционные узкополосные радиосигналы высокой мощности.  Широкое повсеместное внедрение данной технологии передачи данных вызвало необходимость разработки соответсвующих стандартов. Так в июле 1997 года был принят международный стандарт IEEE 802.11, регламентирующий использование для компьютерной передачи данных оборудования с широкополосным шумоподобным сигналом с модуляцией по методам DSSS и FHSS в диапазоне частот 2400-2483 МГц .  Ранее также бытовало мнение, что беспроводные коммуникации -это временный способ решить проблемы отсутствия кабельных сетей в развивающихся странах . Однако технология беспроводных коммуникаций так бысто развиваетя, что уже сегодня беспроводная связь является реальной альтернативой проводным каналам в телефонии , передаче данных и других применениях во всем мире. Благодаря низким затратам на развертывание и обслуживание беспроводных сетей , масштабируемости при увеличении количества обслуживаемых абонентов, высокой надежности и качестве коммуникаций, основанных на применениии новейших методов модуляции сигнала - ШПС , технология беспроводных коммуникаций во всех применениях, и в том числе для передачи данных, уже сегодня вытесняет дорогостоящие решения на базе использования проводных каналов. По мнению экспертов, использование беспроводных сетей связи во всех применениях являются наиболее передовыми решениями в области телекоммуникаций сегодня и в ХХI веке.  

Главная часть

2.1.   IP-телефония.

2.1.1. Технология–феномен.

IP-телефония представляет собой в некотором роде феномен. Все соглашаются с тем, что со временем все виды трафика будут передаваться по IP, и голосовой трафик в том числе. Но при этом пока что в сфере телекоммуникаций у традиционной телефонии позиции намного прочнее, чем это кажется на первый взгляд. Тем не менее, несмотря на такое двойственное к себе отношение (большой, но в значительной степени абстрактный интерес со стороны большинства), IP-телефония продолжает развиваться, причем весьма быстрыми темпами. Свое отражение эта тенденция находит и на отечественном рынке телекоммуникационных технологий. Несмотря на довольно скромную на общем фоне долю рынка, IP-телефония уже вполне "различима невооруженным глазом" и, более того, заставляет с собой считаться даже скептиков. В России прошедший год ознаменовался "выходом в свет" IP-телефонии, и теперь рассказ о ее перспективах будет иметь под собой веские основания.

Итак, что же такое IP-телефония? IP-телефония - это технология, которая связывает два абсолютно разных мира - мир телефонии и мир интернет. До недавнего времени сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов (IP-сети) существовали практически независимо друг от друга и использовались для различных целей. Телефонные сети использовались только для передачи голосовой информации, а IP-сети - для передачи данных. Технология IP-телефонии объединяет эти сети посредством устройства, называемого шлюз или gateway. Шлюз представляет собой устройство, в которое с одной стороны включаются телефонные линии, а с другой стороны - IP-сеть (например, Интернет).

Рассмотрим, каким образом осуществляется IP-телефонный звонок. Допустим, абонент из города А звонит абоненту в город Б.

Звонок, приходящий из телефонной сети города А на шлюз в городе А, оцифровывается, сжимается посредством определенного алгоритма, и в виде IP пакетов передается в IP-сеть. В заголовках пакетов содержится информация о том, на какой шлюз в IP-сети должны приходить эти пакеты. Приходящие на шлюз в городе Б IP-пакеты преобразуются обратно в телефонный сигнал и абонент в городе Б поднимает трубку и разговаривает с абонентом А. Конечные потребители услуги могут даже не догадываться о том, как осуществляется этот звонок.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13