Проектирование мультимедиа сети IP-телефонии

- Регистрация пользователей SIP (REGISTER)

- Установления связи, используя номерной заголовок n.ethz.ch (INVITE)

7) Location DB, Accounting

- Location DB – это база данных определения местоположения. Accounting используется толко для статистических исследований.

8) DNS

- Служба домкнных имен ethz.ch (обслуживает около 450 поддоменов) полностью интегрированнна с SER. Любой разработчик e-mail может принимать решение по SIP-учету или по внутреннему телефонному номеру телефонной сети общего пользования.

9) Шлюзы (Gateways)

- Шлюзы подключают  уже существующую ТфОП. Авторизованные Sip пользователи могут подключать любой внутренний или внешний телефон.

10) Голосовая почта (Voice Mail)

Система голосового почтового  ящика доступна пользователю. Система  базируется на Asterisk.

11) TCP/IP (Wired)

Проводная TCP/IP – сеть. Используются IP-адреса (никаких брандмауэров и преобразований номерной формы)

12) HOME (FW, NAT)

Инфраструктура, используемая сотрудниками, когда они дома или в дороге.

13) ETH WLAN

Инфраструктура беспроводной LAN ETH. Для официальных пользователей WLAN доступ только к внутренним IP адресам ETH (таким как домашняя страница www.ethz.ch). Другие адреса могут быть доступны только через VPN - аттестацию. Если это невозможно с существующими беспроводными SIP-телефонами, то предоставляется доступ к SIP Server / MEDIA Proxy. Телефон, зарегистрированный на SIP-сервере будет способен устанавливать соединения с другими телефонами Интернет.

Провайдер благодаря такой структуре может предоставить следующие услуги:

1) Интеграцию бизнес – телефонной системы

          ETH business telephony system использует номера, состоящие из пяти цифр. Все номера могут быть доступны извне путем +41 44 63.

На  все ETH бизнес-телефоны можно позвонить напрямую путем набора SIP:12345@ethz.ch, где 12345 – пятизначный номер.

2) Использование Интернет - номеров

         Интернет – номера являются личными и не замещают бизнес-номера. Интернет – номера могут использоваться как преподавателями, так и студентами. Они могут использовать их за пределами университета.

         Пользователи  с Интернет – номерами могут  зарегистрировать свои SIP – телефоны на SIP – прокси. Имена и пароли проверяются при помощи RADIUS-авторизации.

           Интернет-номера – это реальные телефонные номера, которые соответствуют швейцарской телефонной нумерации и доступны напрямую с ТфОП всего мира. Для них выделен специальный район (058).

3) Маршрутизацию звонков с использоанием e-mail адресов в качестве идентификатора

           E-mail – адреса и номера внутренних телефонов хранятся на LDAP. Эта информация общедоступна и поэтому нет необходимости в предосторожности при извлечении её с LDAP – сервера. 
          Сначала обращается внимание на URI из запроса invite вида sip:email@org.ethz.ch. Если инет-номер соответствует E-Mail адресу, то URI перезаписывается, и с SIP клиентом, зарегестрированным на  SER proxy сначала вступают в контакт по нему. Если инет-номера нет, то URI перезаписывается в пять цифр бизнес-номера. 

Дополнительно, некоторые E-Mail – псевдонимы  хранятся на ActiveDirectory. В отличие от обычной LDAP для основных e-mail  адресов, нет внешней директории для псевдонимов. Поэтому SER подключается к этой активной директории, используя другие С модули для осуществления защиты SASL/TLS  обращения к LDAP. Снова, E-Mail адреса перезаписываются в инет-номера, если это возможно. Если инет-номеров нет, то то URI перезаписывается в пять цифр бизнес-номера.

4) Авторизацию Интернет-номеров

Пользователи, у которых  есть инет-номера могут зарегистрироваться при помощи SIP-клиента на SER – прокси-сервере. О каждом абоненте ведется учет в n.ethz. Полномочия пользователей могут быть установлены, RADIUS или LDAP. Для SIP – проекта Швейцарский университет выбрал использование auth_radius для аутентификации SIP-клиентов – пользователей инет-номеров, что позволяет использование аутентификации по схеме вызов/ответ.

Авторизация была расширена специальной MYSQL – таблицей, которая, как только пользователь зарегистрировался на proxy server – позволяет детально контролировать, кто куда может позвонить (например, на внутренние телефонные номера, в службы экстренной помощи, на национальные номера ТфОП, на национальные мобильные номера. Администраторы SIP – системы могут изменять права, используя специальный web – интерфейс.

5) Отправку Моментальных сообщений (Instant Messaging)

Пользователи могут посылать моментальные сообщения либо при помощи SIP-клиентов, которым доступна эта служба, либо используя web – интерфейс. Так как большинство SIP-клиентов не поддерживает моментальные сообщения, то шлюз переводит моментальные сообщения в   e-mail формат (для получения to e-mail адресов используется LDAP).

Подсистема моментальных сообщений уже работает.

6) Голосовую почту

Система голосовой почты  пока не внедрена. Это будет осуществлено позже.

Интеграция ENUM

 SIP Proxy поддерживает ENUM для звонков за границу.  Если номер начинается с «+», например, sip:+41446336297@ethz.ch, то отсылается запрос на e164.arpa ENUM – сервера. Если есть запись для этого номера, то звоним, в соответствии с ней. Если записи нет, то адрес интерпретируется с международным ТфОП- номером.

 

Более простой вариант сети, но и более дешевый (рис.1.4-1.11).

Рис.1.4 Структура сети

 

Рис.1.5 Структура сети (происходит обращение к DNS – серверу для получения адреса SIP-сервера домена, к которому принадлежит вызываемый пользователь)

 

Рис.1.6 Структура сети (SIP-серверу dbaron@MIT.EDU посылается запрос INVITE от SIP-пользователя)

 

 

Рис.1.7 Структура сети (SIP-сервер по протоколу LDAP обращается к LDAP-server чтоб определить номер стационарного телефона пользователя)

 

Рис.1.8 Структура сети (SIP-сервер посылает запрос INVITE шлюзу SIP/PRI Gateway)

 

 

Рис.1.9 Структура сети (разговор между SIP-пользователем и пользователем стационарным телефоном УАТС по протоколу  RTP)

 

 

 

Рис.1.10 Структура сети (разговор между SIP-пользователем и пользователем IP-телефоном по протоколу  RTP)

 

Рис.1.11 Структура сети (используя шлюз, можно также звонить и на другие стационарные телефоны)

 

Обратим внимание на то, что во всех трех вариантах построения сети используется протокол LDAP. LDAP - Lightweight Directory Access Protocol - протокол, используемый для доступа к каталогам. Каталог, в данном случае, - это особый вид базы данных, которая содержит информацию как древовидную структуру. Серверы каталогов устанавливаются и особым образом конфигурируются во многих университетах и на предприятиях. Их назначение — предоставлять информацию в формате, совместимом с почтовым сервисом данной организации, с системой аутентификации и методами управления доступом к приложениям и ресурсам. Достоинствами этой технологии являются как ее гибкость, так и совместимость с существующими приложениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

 

2.1 Расчет интенсивности возникающей нагрузки

Для расчета интенсивности  загрузки сначала необходимо определить количество абонентов различных категорий.

Всех абонентов можно разделить  на следующие категории:

- абоненты, включенные в городскую  телефонную сеть (N =250);

- ip - абоненты (N_ip=400);

Существующие направления связи рассматриваемой телефонной сети приведены на рисунке 2.1.

Со стороны абонентов, включенных в РАТС702 (далее абоненты РАТС702):

- внутристанционное соединение  абонентов, включенных в РАТС702 (Клок =  0,40);

- соединении абонентов РАТС702 с  абонентами ГТС и ТФоП (КТФоП =  0,49 );

- соединение абонентов  РАТС702 с IP-абонентами через VoIP (КТФоП-IP = 0,10);

Со стороны IP-абонентов:

- внутрикорпоративный трафик между IP-абонентами (К_IP = 0,10);

- к абонентам в РАТС702 (К_IPлок= 0,40);

- к абонентам ТФоП через PRI шлюз (К_{IP -ТФоП}= 0,49 );

Со стороны абонентов  к IP-абонентам   (К_ТФоП-IP = 0,0006).

Рассчитаем числа станционных приборов, портов шлюза VoIP и соединительных линий с учетом максимально допустимых потерь и величин телефонных нагрузок, определенных в таблице 2.1.

 

 Рисунок 2.1 – Существующие направления в проектируемой сети

 

Таблица 2.1– Максимально допустимые суммарные потери вызовов

Виды связи	Суммарные потери вызовов  от абонента до абонента ‰
На ГТС
1 При местной связи	20
2 При местной связи с УПАТС,  с пригородной зоной	25
3 При внутризоновой связи	40/80*
4 Для абонентов (в том числе  и абонентов СПС):
а) от абонента ОПС до УСС;	1
б) от УСС до экстренной службы;	1
в) от УСС до справочно-информационных и заказных служб (муниципальных  и других операторов);	должны быть не более 30
Продолжение таблицы 2.1
Виды связи	Суммарные потери вызовов  от абонента до абонента ‰
г) от абонента до службы АМТС по ЗСЛ;	20
д) от УСС до служб доступа к  федеральным сетям персонального  радиовызова общего пользования (ПРВОП)	по согласованию с оператором
На СТС
5 При местной связи	30/70*
6 При внутризоновой связи	40/80*
7 Для абонентов (в том числе  и абонентов СПС):
а) от абонента ОС до ЦС (УСС);	10
б) от ЦС (УСС) до экстренных спецслужб	1
в) от ЦС (УСС) до справочно-информационных и заказных служб (муниципальных  и других операторов);	должны быть не более 30
г) от ЦС до службы АМТС по ЗСЛ;	10
д) от ЦС (УСС) до служб доступа к  федеральным сетям персонального  радиовызова общего пользования (ПРВОП)	по согласованию с оператором
* - При взаимодействии проектируемой  и существующей сетей. Примечание: для расчета СЛ, использующих ОКС №7, пользоваться данной таблицей.

 

Произведем расчет времени  занятия коммутационных приборов отдельно для случаев:

- соединения обычных и IP абонентов через PRI и шлюз VoIP (tТФоП-IP);

- соединение IP-абонентов с абонентами ТФоП (tIP-ТФоП)

- соединение обычных  абонентов c абонентами ПРОЕКТУ(tТФоП-EDU)

Средняя длительность одного занятия приборов УАТС при выходе на ГТС определяется по формуле

 

tГТС =a_i∙P_p(t_со+nt_t+t_у+t_пв+ T_i+t_от).    (2.1)

 

Каждая категория источников нагрузки характеризуется средней продолжительностью разговора – T_i =55 с.

Продолжительности отдельных этапов установления соединения, входящих в формулу (3.1), определяются следующими величинами:

t_co = 3 с – средняя длительность слушания сигнала ответа станции;

t_и = 1,5 с – средняя длительность набора одной цифры номера с телефонного аппарата, снабженного дисковым номеронабирателем;

t_и = 0,8 с – средняя длительность набора одной цифры номера с телефонного аппарата с кнопочным номеронабирателем;

t_t = 0,5 с – средняя длительность сигнала при тональном наборе номера;

t_пв = 7 с – средняя длительность сигнала посылки вызова при состоявшемся разговоре;

t_у – средняя длительность установления соединения, которая зависит от АТС равна 1секунде;

t_от – длительность отбоя, принимается равной 1 секунде.

 

T_ГТС =1,22∙0,5(3+8∙0,5+1+7+55+1)= 43,31 с.

 

Примем, что  длительность занятия коммутационных приборов  при соединении обычных и IP абонентов через PRI составит:

 

t_ТФоП-IP =a_i∙P_p(t_со+n_nipt_t+ t_соip+t_t ∙n_IP +t_уip+ t_пв+T_i+t_от),               (2.2)

 

где: Ti=55 c;

n_nip–7 – количество цифр индекса выхода на VoIP шлюз;

t_соip–3 с – средняя длительность слушания сигнала ответа станции IP;

t_t  = 0,5 с – средняя длительность набора цифры номера  при DTMF сигнализации;

n_ip=3– количество цифр, которые набирает абонент обращаясь к IP абонентам;

t_{уip =} 2 с – время установления соединения через элементы VoIP.

 

tТФоП-IP=1,22∙0,5(3+7∙0,5+3+3∙0,5+2+7+55+1)=46,36 с.

 

Длительность занятия  коммутационных приборов при соединении IP абонентов через шлюз VoIP и PRI:  

                                           tIP-ТФоП=a_i∙P_p(t_пв+T_i+t_от)                                   (2.3)